O que é a tecnologia de exibição Twisted Nematic?

Para entender completamente a tecnologia TN LCD (Twist Nematic Liquid Crystal Display), primeiro entenderemos o que é cristal líquido nemático.

Mais informações sobre a tecnologia LCD você pode encontrar aqui:

 

O que é Cristal Líquido Nematic?

Todos nós sabemos que a água (a fórmula química é H2O ) tem 3 estados: Sólido (gelo), Líquido (água) e Gás (Vapor). O estado líquido é isotrópico, o que significa que suas propriedades são uniformes em todas as direções - o resultado de H2As moléculas de O estão em constante movimento aleatório. O estado sólido é cristalino, todas as moléculas de H2O têm sua posição fixa, é anisotrópica; propriedades ópticas e outras, como condutividade térmica e elétrica, variam com a direção.

O estado de cristal líquido Nematic é um estado único não incluído nos 3 estados acima. É um estado entre os estados cristalino (sólido) e isotrópico (líquido). Mesmo no estado de cristais líquidos, existem vários tipos de estados de cristais líquidos, conforme abaixo.

Fase nemática

A fase de cristal líquido nemático é caracterizada por moléculas que mantêm a ordem geral de tender a apontar na mesma direção. Tem uma ordem dimensional. Veja a Fig.1

Fase Esmética

Na fase esmética, as moléculas apresentam ordem bidimensional não presente na nemática. As moléculas mantêm a orientação geral do nemático, mas também tendem a se alinhar em camadas ou planos. É o estado entre nemático (ordem unidimensional) e estado sólido (ordem tridimensional). Veja a Fig.1.

Fase colestérica

A fase de cristal líquido colestérico (ou nemático quiral) é tipicamente as moléculas são orientadas direcionalmente e empilhadas em um padrão helicoidal, com cada camada girada em um leve ângulo em relação às acima e abaixo dela. Veja a Fig.1.

Cristal líquido nemático

Figura 1. Fases nemáticas, esméticas e colestéricas

 

Na tecnologia de display LCD, apenas o cristal líquido nemático tem uso prático e o cristal líquido colestérico é dopado com pequena quantidade para ajudar as moléculas de cristal líquido nemático a torcer. Essa é a origem do termo “Twisted Nematic” ou TN para Nematic Display em resumo.  

 

O que é exibição TN (Twisted Nematic)?

Como funciona a tela TN

A maioria painel LCD TN simples contém dois polarizadores, dois substratos de vidro com eletrodos transparentes, ITO (Óxido de Estanho de Índio) e uma fina camada de material de cristal líquido intercalada entre os eletrodos. Veja a Fig.2

Exibição nemática torcida

Fig.2 Como funcionam os painéis TN

 

Quando a tensão está desligada, a luz natural da fonte de luz passa pelo polarizador superior para se tornar luz linear polarizada. Quando se encontra com moléculas de cristal líquido nemáticas, ele torce com a camada de torção de cristal líquido. Depois de torcer 90o, passa pelo vidro inferior e chega ao polarizador inferior. Como a luz polarizada está em posição paralela com o polarizador inferior, ela passa pelo polarizador, e podemos ver a luz (pixel branco ou cinza).  

 

Quando a tensão está ligada, o cristal líquido molecular estará perpendicular à superfície do vidro e perderá sua torção sob o campo elétrico. Quando a luz polarizada encontra a camada de cristal líquido nemática, ela mantém a transmissão original sem torcer. Ele será bloqueado pelo polarizador inferior, pois a luz linear e o polarizador inferior estão na posição perpendicular. Nós vemos a luz (pixel preto)

Do exposto, entendemos:

  • Por que nomeamos o TN como o display de torção, pois ele torce 90o,
  • Obtemos uma exibição positiva acima, que são caracteres pretos em fundo branco ou cinza.

Painéis de vidro tem dois modos. Modo positivo (caracteres pretos em fundo branco/cinza) ou modo Negativo (caracteres brancos/cinza em fundo preto). A razão pela qual o LCD TN não pode obter um fundo branco de papel é o fato de que a polarização corta a maior parte da luz, apenas 20% a 40% da luz pode passar por um LCD TN

 

Vantagens e desvantagens da tecnologia de exibição TN

Vantagens:

  • – Baixo custo: Os materiais utilizados são de baixo custo e o processo de fabricação é simples.
  • - Baixo consumo de energia: a condução da tela TN é simples e as taxas de atualização podem ser lentas, o que o torna amigável para dispositivos portáteis e alimentados por bateria.
  • – Tempo de resposta ou velocidade mais rápidos: os LCDs TN podem até ser usados ​​para persianas de luz, capacetes de soldagem e monitores de jogos.
  • – Ampla faixa de temperatura de operação: LCDs TN podem ser usados ​​para ambientes extremos com faixa de temperatura de operação -40 oC a + 90 oC.
  • – Legível à luz do sol: LCDs TN podem ser facilmente construídos para aplicações legíveis à luz do sol, adicionando polarizadores refletivos ou transfletivos.

 

Desvantagens:

  • – Baixa taxa de contraste: os painéis de exibição TN têm baixo contraste.
  • – Ângulo de visão: LCDs TN têm ângulo de visão ruim, especialmente uma direção do ângulo de visão é totalmente inutilizável. É por isso que temos que definir o ângulo de visão dos LCDs TN no aplicativo como 6 ou 12 horas.
  • – Capacidade de multiplexação limitada para LCDs TN passivos: Essa é a razão pela qual os LCDs TN são usados ​​principalmente para aplicações simples e de baixo custo, como relógios de baixo custo, calculadoras, medidores de utilidade etc.

 

Tecnologia TN combinada com Tecnologia TFT que podem ser usados ​​para aplicações de alta resolução e têm um grande sucesso comercial no mercado atual. LCDs TN TFT, também chamados LCD TFT no mercado, são de baixo custo e são usados ​​principalmente para laptops, monitores de computador, monitores médicos e outros monitores de uso geral etc. graças ao seu baixo custo. Mas para o mercado de ponta, a tecnologia TN está enfrentando uma concorrência crescente da tecnologia IPS (In-Plane Switching) e da tecnologia de exibição VA (alinhamento vertical). Os monitores IPS têm ângulo de visão, contraste, saturação de cor e reprodução de cor muito melhores em comparação com os monitores TFT.

 

A tecnologia TN TFT também enfrenta desafios crescentes do AMOLED (Active Matrix OLED). Agora, as telas de micro LED também estão surgindo no mercado. As telas LCD TFT de matriz ativa do tipo TN estão enfrentando pressão no mercado de telas de grande porte. Mas acreditamos que o display TN estará disponível no mercado por um longo tempo graças ao seu baixo custo, baixo consumo de energia e fácil de produzir e usar.

Verifique também: Painéis de vidro LCD