Mavi faz modu LCD - Blue phase mode LCD
Bir mavi faz modu LCD a, sıvı kristal ekran (LCD) teknolojisi kullanımları oldukça bükülmüş olduğu kolesterik fazlar bir de mavi faz . LCD'lerin zamansal tepkisini iyileştirmek için, örneğin 100-120 Hz kare hızları ile hareketli görüntülerin daha iyi bir görüntüsünü elde etmek için ilk kez 2007 yılında önerilmiştir. LCD'ler için bu işletim modu, aynı zamanda anizotropik hizalama katmanları (örneğin, ovalanmış poliimid ) gerektirmez ve bu nedenle teorik olarak LCD üretim sürecini basitleştirir.
Tarih
In Reinitzer erime davranışı üzerinde 1888 yılından 'ın raporlarına kolesteril benzoat , bu soğutma üzerine bulutlu açık değiştirildi olarak madde kısaca mavi döndü bir not vardır. Bu ince etki, mavi rengin en az iki yeni ve çok farklı sıvı kristal fazdan kaynaklandığını gösteren 1960'ların sonlarında ve 1970'lerin başlarında deneysel sonuçlar yayınlanana kadar 80 yıldan fazla bir süredir keşfedilmemiş olarak kaldı .
Neredeyse 100 yıl boyunca bilim adamları, en stabil kolesterik sarmal yapının , yönetmenin etrafında döndüğü tek bir sarmal eksenle tanımlanabileceğini varsaydılar . Yeni yapıda, direktörün, şekil 2'de gösterildiği gibi bir çizgiye dik olan herhangi bir eksen etrafında sarmal bir şekilde döndüğü ortaya çıktı. 1. Gerçekte sınırsız sayıda helisel eksen mevcut olmasına rağmen, bu yapı çift bükümlü yapı olarak adlandırılmıştır .
Bu çift bükümlü yapı , merkezdeki hattan yalnızca belirli bir mesafeye kadar tek bükümlü yapıdan (yani kiral nematiklerin normal sarmal yapısı ) daha stabildir . Bu mesafe, kiral nematik sıvı kristalin (tipik olarak 100 nm) adım mertebesinde olduğundan ve olağan sıvı kristal numunelerinin geometrileri çok daha büyük olduğundan, çift bükümlü yapı yalnızca nadiren meydana gelir.
Mavi fazlar, çift bükümlü yapıların büyük hacimleri doldurduğu özel durumlardır. Çift bükümlü yapılar tüm yönlerde, bükülmenin 45 ° olduğu merkez hattından uzaklığa sınırlandırıldığında, çift bükümlü bir silindir ortaya çıkar. Küçük yarıçapı nedeniyle, böyle bir silindir, tek bir bükümlü kiral nematik sıvı kristal ile doldurulmuş aynı hacimden daha kararlıdır.
Bu çift bükümlü silindirlerden büyük bir yapı oluşturulabilir , ancak şekil 2'de gösterildiği gibi silindirlerin temas halinde olduğu noktalarda kusurlar meydana gelir. 5. Bu kusurlar , düzenli mesafelerde meydana gelir ve yapıyı daha az kararlı hale getirme eğilimindedir, ancak yine de kusursuz tek bükümlü yapıdan biraz daha kararlıdır, en azından kiral nematik fazdan geçişin yaklaşık 1 K altındaki bir sıcaklık aralığı dahilindedir. izotropik bir sıvıya.
Üç uzamsal boyutta düzenli mesafelerde meydana gelen kusurlar , katı kristallerden bildiğimiz gibi kübik bir kafes oluşturur . Mavi fazlar böylece bir kiral sıvı kristal içindeki düzenli üç boyutlu kusurlar kafesi tarafından oluşturulur. Mavi bir fazın kusurları arasındaki boşluklar ışığın dalga boyu aralığında (birkaç yüz nanometre) olduğundan, kafes yapıcı girişimden yansıyan ışığın belirli dalga boyu aralıkları için ( Bragg yansıması ) oluşur ve mavi faz renkli ışığı yansıtır. (sadece bazı mavi fazların gerçekte mavi ışığı yansıttığını unutmayın).
_and_II_(right)..jpg)
Geniş sıcaklık aralığı mavi fazlar
2005 yılında, Cambridge Üniversitesi Fotonik ve Elektronik Moleküler Malzemeler Merkezi'nden araştırmacılar, 16-60 ° C'ye kadar geniş bir sıcaklık aralığında stabil kalan bir mavi fazlı sıvı kristal sınıfını keşfettiklerini bildirdi. Araştırmacılar, ultra kararlı mavi fazlarının, malzemeye bir elektrik alanı uygulayarak yansıyan ışığın rengini değiştirmek için kullanılabileceğini ve bunun sonunda üç renkli (kırmızı, yeşil ve mavi) pikseller üretmek için kullanılabileceğini gösterdi. tam renkli ekranlar. Yeni mavi fazlar, iki sert, çubuk benzeri bölümün esnek bir zincirle bağlandığı ve fleksoelektriklik nedeniyle stabilize edildiğine inanılan moleküllerden yapılmıştır.
Ayrıca, oda sıcaklığında stabilize edilmiş mavi fazlar için 10 −4 s düzeyinde yanıt sürelerine sahip elektro-optik anahtarlama gösterilmiştir.
Mavi Faz kristalleri , görünür dalga boylarında seçici bir bant aralığı ile nanometre aralığında periyodik bir kübik yapıya sahip oldukları için 3D fotonik kristaller olarak kabul edilir . Bununla birlikte, standart mavi faz kristal üretimi, tek kristal boyutu mikrometre aralığında olan polikristalin numuneler üretir. Son zamanlarda, büyük hacimlerde ideal 3D fotonik kristaller olarak elde edilen mavi fazlar, kontrollü bir kristal kafes oryantasyonu ile stabilize edilmiştir.
Monokristalin mavi fazlardan elektro-optik geçiş, polikristalin örneklere göre artmış modülasyon ve daha az saçılma gösterir.
İlk mavi fazlı LC-ekran
Mayıs 2008'de Samsung Electronics , 240 Hz'lik benzeri görülmemiş bir yenileme hızında çalıştırılabilen dünyanın ilk Mavi Faz LCD panelini geliştirdiğini duyurdu . Samsung, 18-23 Mayıs 2008 tarihleri arasında Los Angeles'ta düzenlenen SID ( Bilgi Görüntüleme Topluluğu ) 2008 uluslararası Sempozyum, Seminer ve Sergisinde Blue Phase LCD panelinin 15 inçlik bir prototip modelini tanıttı .
Maliyet verimliliği göz önünde bulundurularak geliştirilen Samsung'un Mavi Faz modu , Twisted Nematic (TN), In-Plane Switching (IPS) veya Vertical Alignment (VA) gibi günümüzün en yaygın kullanılan TFT LCD modlarının aksine sıvı kristal hizalama katmanları gerektirmez. . Mavi Faz modu herhangi bir mekanik hizalama ve sürtme işlemleri için ihtiyacını ortadan kaldırarak, kendi hizalama katmanları yapabilirsiniz. Bu, gerekli üretim adımlarının sayısını azaltarak üretim maliyetlerinde tasarruf sağlar. Ek olarak, Mavi Faz panellerinin , ekranın yanal tekdüzeliğini (örneğin, parlaklık , kromatiklik) bozabilecek şekilde, sıvı kristal tabakanın mekanik basınca duyarlılığını azaltacağı iddia edilmiştir .
TV uygulamaları için mavi faz tabanlı bir LC-ekranda , görsel bilginin görüntülenmesi için kullanılan , kafes aralığına ( Bragg yansıması ) göre ışığın seçici yansıması değildir , ancak harici bir elektrik alanı , sıvı kristalde bir çift kırılmayı indükler. Kerr etkisi . Bu alan kaynaklı çift kırılma, Mavi Faz Modu LC katmanı çapraz polarizörler arasına yerleştirildiğinde bir iletim değişikliği olarak görünür hale gelir .
Düzlem içi anahtarlama (IPS) yapılarındaki mavi fazlı LC'lerin ayrıntılı bir tartışması ve makroskopik bir ölçekte Kerr etkisine dayalı ilgili modelleme yöntemi için bkz. Referanslar. İzotropik bir karanlık durumla, mavi fazlı LCD'ler birçok ilginç elektro-optik performans gösterir. Şu anda, IPS yapılarındaki mavi fazlı LC'lerin sürüş voltajı hala biraz fazla yüksek. Gerilimi düşürmek için, yüksek Kerr sabit karışımları geliştirmek için malzeme mühendisliği kritik derecede önemlidir. Dahası, cihaz tasarımı da etkili bir yoldur. Uygun cihaz yapısı tasarımı ile, sürüş voltajı büyük ölçüde azaltılabilir.
Referanslar
daha fazla okuma
- OD Lavrentovich, M. Kleman : "Sıvı Kristallerde Kiralite, 5" içinde Kolesterik Sıvı Kristallerin Kusurları ve Topolojisi ", Springer Verlag: New York (2001), alıntı burada mevcuttur .
Köşebentte oluşan ayrımın ayrıntıları için bkz. Sayfa 124, Şekil 5.4 (yani, üç çift büküm silindirinin temas halinde olduğu üçgen alan).