|
| |
|
Слаботочка Книги  Рис. 8.2. Полупроводниковые индикаторы: а - монолитный бескорпусиой (А1 - контактная металлизация; р - светящиеся р-области; п -кристалл GaAsP); б -внешний внд и разрез 8-разрядного монолитно-гибридного индикатора для калькуляторов (7 - металлигированная плата; 2 -кристалл с семисегментным рисунком; 5-полимерная моноблочная крышка с линзами); в - внешний вид и разрез гибридного индикатора (/ - кристалл-светодиод; 2 - пластмассовый корпус со светопроводами) Важнейший принципиальный недостаток индикаторов на монокристаллических полупроводниках - их бесперспективность для создания крупноформатных многоэлементных экранов - основы систем отображения будущего. Фактически с начала 1.980-х гг. график развития ППИ вышел на «участок насыщения». Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ). Физическую основу этих приборов составляют электрооптические эффекты в жидких кристаллах (ЖК), иными словами, ЖКИ относятся к Появляющиеся время от времени сообщения о создании конкурентно-способных больших экранов на основе ППИ (или элементов таких экранов) - не более чем стремление .выдать желаемое за действительное. индикаторам с пассивным растром. Жидкокристаллическое состояние (трактуемое как четвертое агрегатное состояние вещества) характеризуется одновременным сочетанием свойств жидкости (текучесть) и кристалла (анизотропия свойств). Такое состояние обнаруживается для огромного числа веществ в некотором температурном интервале между точкой кристаллизации Гкр (превращение в твердый кристалл) и точкой превращения вещества в однородную прозрачную жидкость Тж- У многих веществ, интервал Гж... Ткр может составлять десятки градусов, что позволяет практически использовать жидкокристаллическое состояние. Имеется три основных структурных разновидности ЖК: смек-тическая, нематическая, холестерическая; для них характерно то,, что молекулы имеют сильно вытянутую конфигурацию и в равновесном состоянии появляется тенденция к ориентации этих молекул вдоль какого-то преимущественного направления (рис. 8.3). В смектических ЖК молекулы располагаются параллельно их длинным осям и образуют в жидкости чередующиеся слои с тол- Директор Рис. 8.3. Схематическое расположение молекул жидкого кристалла не-матической (а), смектической (б), хо-лестерической (е) структур Рис. 8.4. Эффект динамического рассеяния в жидком кристалле: а - исходное состояние; б - ориентация мсчекул поперек поля при малом приложенном напряжении; в - возникновение турбулентности при большом напряжении щиной в длину молекулы. В нематическом ЖК центры этих молекул расположены хаотично, так что слои не образуются. В хо-лестерических ЖК молекулы также группируются в слои, причем их оси лежат в плоскостях этих слоев. Внутри каждой плоскости ориентация всех молекул одинакова, а само направление этой ориентации постепенно изменяется от слоя к слою, поворачиваясь на некоторый угол. В индикаторах используются практически только нематичес-кие ЖК, для которых характерны следующие особенности: межмолекулярные взаимодействия очень слабы, поэтому структура жидкости (характер взаимной ориентации молекул) может легко изменяться под влиянием внешних воздействий; вязкость ЖК незначительна, поэтому переориентация молекул происходит за относительно короткое время; имеет место оптическая и электрическая анизотропия: значения показателей преломления и диэлектрической проницаемости в направлениях вдоль больших осей молекул (пц и ец) и перпендикулярно им (fix и 8х ) разные (ЖК кристаллы обладают двойным лучепреломлением); в зависимости от знака величины Де=е[-ех различают положительную (.Де>-0) и отрицательную (Де-<0) диэлектрическую анизотропию: при приложении электрического поля молекулы ЖК первого типа ориентируются вдоль поля, второго типа - поперек; сильная анизотропия свойств и возможность перестройки структуры проявляются в ряде электрооптических .эффектов. Синтезированные и используемые ЖК представляют собой смеси сложных органических соединений с очень высоким удельным сопротивлением (до 10 Ом-см). Введение специальных добавок («легирование» ЖК) позволяет снизить эту величину до Ю**... 10° Ом-см. Предельные нижнее и верхнее значения рабочей температуры обычно лежат в интервалах -30... 0° С и + 50...-f 80°С. Исторически первым эффектом, использованным в ЖКИ, стал эффект динамического рассеяния (рис. 8.4). Если к слою слабопроводящего ЖК с отрицательной диэлектрической анизотропией приложить электрическое поле, то молекулы ориентируются поперек поля, а поток ионов стремится нарушить эту ориентацию. При некоторой плотности тока проводимости возникает состояние турбулентности (беспорядочного колебания молекул), разрушающее ранее упорядоченную структуру ЖК и внешне проявляющее как помутнение. Твист-эффект наблюдается в слое ЖК, подвергнутом специальной предварительной технологической обработке (рис. 8.5). В зазоре между двумя стеклянными пластинами различными способами достигают «скручивания» структуры ЖК, т. е. такого расположения молекул, когда их большие оси параллельны ограничивающим поверхностям, а направления этих осей вблизи пластин взаимно перпендикулярны. В толще жидкости ориентация 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 [86] 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 |