Twisted nematic
L'efecte twisted nematic (efecte TN) té lloc a les pantalles LCD "TN", la principal característica de les quals són les seves cel·les cel·les NK, l'operació sense flux de corrent i l'ús d'una baixa tensió la polarització, que permet utilitzar-lo amb bateries poc potents.
A diferència de les pantalles basades en la dinàmica de dispersió primitiva, fa ús de cristalls líquids en fase nemàtica. Les cel·les TN no necessiten un corrent elèctric actual per funcionar, o d'una tensió elèctrica de les funcions importants. Per aquesta raó l'efecte nemàtic és la base de les pantalles TN alfanumèriques que proporcionen un contrast acceptable amb un voltatge de control baix, per la qual cosa es pot utilitzar en molts dispositius portàtils (calculadores, rellotges, etc.)
Les cel·les NK són el principal avenç tecnològic que van fer possible les pantalles LCD.
Història modifica
El descobriment de l'efecte nemàtic en cristalls líquids s'atribueix generalment a James Fergason[1] el 1970 en els laboratoris de l'International Liquid Xtal Company a Kent (Ohio Estats Units). Fergason va patentar el seu invent gairebé simultàniament amb el Laboratori Central d'Investigació de Hoffmann-La Roche a Suïssa (la U. S. Pat No. 3.731.986 es va presentar el 22 d'abril de 1971, la Patent Suïssa Nº 532 261 el 4 de desembre de 1970). Es va dur a terme un assaig per decidir la composició de la Patent de Fergason i aquest va vendre la seva patent per 1 milió US$, la meitat en taxes dels Estats Units i un petit percentatge de drets d'autor internacionals.[1]
Batalla de patents modifica
En aquest moment, Brown, Boveri & Cie (BBC) també treballava amb els dispositius com a part d'un acord previ d'investigació mèdica conjunta amb Hoffmann-LaRoche.[2] La BBC va demostrar el seu treball a un físic dels Estats Units que es va associar amb James Fergason, un expert en cristalls líquids en els Westinghouse Research Laboratories. Fergason va estar treballant en l'efecte TN per a les pantalles, havent format ILIXCO per comercialitzar desenvolupaments de la investigació que es realitzava juntament amb Sardari Arora i Alfred Saupe al Liquid Crystal Institute de la Universitat Estatal de Kent.[3]
Quan la notícia de la manifestació va arribar a Hoffmann-LaRoche, Helfrich i Schadt immediatament van empènyer una patent, que va ser presentada el 4 de desembre de 1970. Els seus resultats formals es van publicar a Applied Physics Letters el 15 de febrer de 1971. Per demostrar la viabilitat del nou efecte per a les pantalles, Schadt va fabricar un panell de pantalla de 4 dígits el 1972.[1]
Fergason va publicar una patent similar als Estats Units el 9 de febrer de 1971 o el 22 d'abril de 1971.[3] Això va ser dos mesos després de la patent suïssa que es va presentar i va establir un enfrontament legal de tres anys que es va liquidar tribunal Al final, totes les parts van rebre una part del que es convertirien en milions de dòlars en drets d'autor.
Principi de funcionament modifica
La tecnologia twisted nematic va ser la principal innovació en el desenvolupament de pantalles LCD Pantalla de cristall líquid, una invenció i patent registrada sobre l'efecte de camp nemàtic trenat, per part de M. Schadt i W. Helfrich el 1970. L'efecte TN, desenvolupat en els laboratoris de Hoffmann-La Roche va ser una revolució en la tecnologia de pantalla plana. A diferència de les pantalles LED i altres pantalles amb dinàmica de dispersió, basades en el control de l'efecte de la lluminositat, el twisted nematic es basa a controlar amb precisió la reestructuració de les molècules de cristall líquid entre les diferents configuracions moleculars sota l'efecte d'un camp elèctric.Això es fa majoritàriament sense consum d'energia i a baixos voltatges d'operació. Aquest efecte requereix que els cristalls líquids "girin" en l'estat "apagat".[1]
Composició d'una pantalla LCD-TN modifica
1. Film de filtre vertical per polaritzar la llum que entra.
2. Substrat de vidre amb elèctrodes d'Òxid d'Indi ITO. Les formes dels elèctrodes determinen les formes negres que apareixen quan la pantalla s'encén i s'apaga. Les vores verticals de la superfície són suaus.
3. Cristalls líquids "Twisted nematic" (TN).
4. Substrat de vidre amb film d'elèctrode comú (ITO) amb les vores horitzontals per alinear-se amb el filtre horitzontal.
5. Film de filtre horitzontal per bloquejar/permetre el pas de la llum.
6. Superfície reflectant per tornar enviar la llum a l'observador. En un LCD retroil·luminat, aquesta capa és reemplaçada per una font lluminosa.
Estats de commutació. modifica
| Apagat | Encès |
|---|---|
| La llum L passa a través de P2, que és una làmina polaritzada perpendicular a P1, filtrant prop de la meitat d'aquesta. Després continua pel cristall G per així arribar a l'elèctrode I2. | La llum L passa a través de P2, la qual és una làmina polaritzada perpendicular a P1, filtrant prop de la meitat d'aquesta. Després continua pel cristall G per així arribar a l'elèctrode I2. |
| En no tenir tensió entre els elèctrodes I2 i I1, el cristall líquid LC gira 90° gràcies a les capes d'alineació (no mostrades) presents en aquests elèctrodes . | En ser aplicada una tensió V entre els elèctrodes I2 i I1, el cristall líquid LC s'alinea amb el flux elèctric, trencant l'alineació en 90° al que originalment posseïa. |
| La llum passa completament pel polaritzador P1, gràcies a la rotació abans realitzada, permetent seguir el seu camí. | La llum que passa pel polaritzador P1 és gairebé nul·la, la qual varia d'acord amb el voltatge aplicat a LC, sent necessari al voltant d'1 Volt per completar l'alineació. Atès que pel cristall no flueix corrent, l'energia necessària és bastant baixa. |
| Finalment, la llum que creua el polaritzador forma la imatge I, la qual llueix de forma transparent a L en el seu estat inicial. | Donada la menyspreable quantitat de llum que passa per P1, la imatge I queda fosca. |
Referències modifica
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 Joseph Castellano, "Modifying Light', American Scientist, September–October 2006
- ↑ IEEE GHN First-Hand Report by Peter J. Wild of LCD developments at Brown Boveri
- ↑ 3,0 3,1 "Twisted Nematic Liquid Crystal Displays (TN-LCDs), an invention from Basel with global effects", Information, No. 118, October 2005
Bibliografia modifica
- Joseph A. Castellano: Liquid Gold — The Story of Liquid Crystal Displays and the Creation of an Industry, World Scientific Publishing, 2005
- Peer Kirsch, "100 years of Liquid Crystals at Merck: The history of the future." Arxivat 2019-02-17 a Wayback Machine., 20th International Liquid Crystals Conference, July 2004
- David A. Dunmur and Horst Stegemeyer: "Crystals that Flow: Classic papers from the history of liquid crystals", Compiled with translation and commentary by Timothy J. Sluckin (Taylor and Francis 2004), ISBN 0-415-25789-1, History of Liquid Crystals Homepage
- Werner Becker (editor): "100 Years of Commercial Liquid-Crystal Materials", Information Display, Volume 20, 2004
- Gerhard H. Buntz (Patent Attorney, European Patent Attorney, Physicist, Basel), "Twisted Nematic Liquid Crystal Displays (TN-LCDs), an invention from Basel with global effects", Information No. 118, October 2005, issued by Internationale Treuhand AG, Basel, Geneva, Zurich. Published in German
- Rolf Bucher: "Wie Schweizer Firmen aus dem Flüssigkristall-Rennen fielen", Das Schicksal von Roche und BBC-Entwicklungen in zehn Abschnitten", Neue Zürcher Zeitung, Nr.141 56 / B12, 20.06.2005
Vegeu també modifica
Enllaços externs modifica
Twisted nematic a YouTube en Twisted nematic a YouTube ( Twisted nematic a YouTube anglès)
