Nematico contorto
L' effetto twisted nematic (effetto TN) è quello che si verifica nei cristalli liquidi "TN", la cui caratteristica principale è che le loro celle (celle TN) funzionano senza flusso di corrente e utilizzano una bassa tensione di polarizzazione, che può quindi essere utilizzato con le batterie.
A differenza degli schermi primitivi basati sulla modalità di dispersione dinamica nei cristalli liquidi in fase nematica, le celle TN ( Twisted Nematic ) non necessitano di una corrente per funzionare, né di una tensione operativa significativa. Questo è il motivo per cui l'effetto TN costituisce la base per display alfanumerici con contrasto accettabile a basse tensioni di controllo, che possono essere utilizzati in molti dispositivi portatili ( calcolatrici , orologi , ecc.)
Le celle TN sono la principale lucentezza tecnologica che ha reso pratici i display a cristalli liquidi
Storia
La scoperta dell'effetto Twisted Nematic nei cristalli liquidi è generalmente attribuita a James Fergason (in) nel 1970 nei laboratori della International Liquid Xtal Company, nel Kent ( Ohio , Stati Uniti ). Fergason ha brevettato il suo lavoro quasi contemporaneamente ai Laboratori centrali di ricerca di Hoffmann-Laroche in Svizzera ( il brevetto statunitense n . 3.731.986 è stato depositato il22 aprile 1971, Brevetto svizzero n. 532261 su 4 dicembre 1970). È stata intentata una causa per determinare la proprietà del brevetto e Fergason ha finito per vendere il suo brevetto per $ 1 milione, metà delle royalties negli Stati Uniti e una piccola percentuale delle royalties internazionali.
Principio di funzionamento
La principale innovazione nello sviluppo dei display a cristalli liquidi (LCD) è stata l'invenzione e il brevetto depositati sull'effetto di campo Twisted Nematic, da M. Schadt e W. Helfrich nel 1970. L'effetto TN, sviluppato nei laboratori Hoffmann-Laroche, segna una rivoluzione nella tecnologia dei display a schermo piatto. A differenza dei LED e di altri display che utilizzano la dispersione dinamica, controllata dalla corrente, l'effetto nematico contorto si basa sul riallineamento controllato con precisione di molecole di cristalli liquidi tra diverse configurazioni molecolari sotto l'effetto di un campo elettrico.
Ciò si ottiene essenzialmente senza consumo di energia e con basse tensioni di esercizio. Questo effetto richiede che il cristallo liquido venga ruotato nello stato "spento".
Composizione di uno schermo LCD
Ecco i diversi componenti di questo sistema:
- 1 e 5: filtri polarizzatori (spesso semplicemente in plastica rigata) con direzione di polarizzazione perpendicolare
- 2: elettrodo anteriore
- 3: Cristalli liquidi in fase nematica
- 4: elettrodo posteriore
- 6: specchio
Stati "Off" e "On"
| Off | Scendi |
|---|---|
| 1. La luce passa attraverso 1, che è una plastica graffiata. Passano solo i raggi la cui oscillazione è parallela alle scanalature. | 1. La luce passa attraverso 1, che è una plastica graffiata. Passano solo i raggi la cui oscillazione è parallela alle scanalature. |
| 2. Nessuna tensione passa tra gli elettrodi 2 e 4, il cristallo liquido è attorcigliato. La polarizzazione dei raggi cambia, diventa perpendicolare a quella precedente | 2. Viene applicata una tensione ai terminali degli elettrodi 2 e 4, i cristalli liquidi non sono più attorcigliati. La luce quindi continua per la sua strada. |
| 3. Si riflettono nello specchio | 3. Essendo il filtro polarizzatore 5 polarizzante nella direzione perpendicolare al filtro 1, la luce non lo attraverserà. |
| 4. Tornare indietro al 5, ripolarizzare e passare al 1, in modo che non venga osservato nulla (eccetto la luce riflessa). | 4. Si osserva quindi una colorazione nera, dovuta all'assenza di luce riflessa. |