Устройства отображения информации на жидких кристаллах: типы конструкций жки, цифровые и аналоговые жки

Для отображения информации в большинстве современных устройств используются дисплеи, содержащие в своей основе ту или иную вариацию жидкокристаллического вещества. Появление дисплеев на основе жидких кристаллов стало возможным благодаря работам австрийского ботаника Фридриха Рейнитзера. В ходе своих исследований в 1888 г. вещества, известного как cholesterylbenzoate, он обнаружил, что оно имеет две явные точки плавления. Благодаря ранней работе считается, что именно Рейнитзер открыл новую жидкокристаллическую фазу материи. Через много лет, в 1968 г. фирмой RCA был создан первый экспериментальный жидкокристаллический индикатор (ЖКИ).

Жидкие кристаллы (ЖК) уникальны по своим свойствам и возможностям использования. Они представляют собой почти прозрачные субстанции, проявляющие одновременно свойства кристалла и жидкости. Есть две главные особенности ЖК, благодаря которым возможно создание на их основе устройств отображения информации: способность молекул ЖК переориентироваться во внешнем электрическом поле и изменять поляризацию светового потока, проходящего через их слои.

Основой для последующих слоев ЖКИ являются две параллельные стеклянные пластины с нанесенными на них поляризационными пленками. Различают верхний и нижний поляризаторы, сориентированные перпендикулярно друг другу. На стеклянные пластины в тех местах, где в дальнейшем будет формироваться изображение, наносится прозрачная металлическая окисная пленка (оксиды индия и олова - ITO), которая в дальнейшем служит электродами. На внутреннюю поверхность стекол и электроды наносятся полимерные выравнивающие слои, которые затем полируются, что способствует появлению на их поверхности, соприкасающейся с ЖК, микроскопических продольных канавок. Пространство между выравнивающими слоями заполняют ЖК веществом. В результате молекулы ЖК выстраиваются в направлении полировки выравнивающего слоя. Когда напряжение на управляющие электроды не подано, поток света, пройдя через нижний поляризатор, двигается через слои жидких кристаллов, которые плавно меняют его поляризацию, поворачивая её на угол 90°. В результате поток света после выхода из ЖК материала беспрепятственно проходит через верхний поляризатор (сориентированный перпендикулярно нижнему) и попадает к наблюдателю. Никакого формирования изображения не происходит. При подаче напряжения на электроды между ними создается электрическое поле, что вызывает переориентацию молекул ЖК. Молекулы стремятся выстроиться вдоль силовых линий поля в направлении от одного электрода к другому. Вследствие этого пропадает эффект "скручивания" поляризованного света, под электродом возникает область тени, повторяющая его контуры. Создается изображение, формируемое светлой фоновой областью и темной областью под включенным электродом. Путем варьирования контуров площади, занимаемой электродом, можно формировать самые различные изображения: буквы, цифры, иконки и пр. Так создаются символьные ЖКИ. А при создании массива электродов (ортогональной матрицы) можно получить графический ЖКИ с разрешением, определяемым количеством задействованных электродов.

Описанная конструкция ЖКИ представляет собой пассивный вариант дисплея. В зависимости от разновидности примененных в дисплее жидких кристаллов различают следующие типы ЖКИ: TN, STN, CTN, FSTN, HTN, DSTN и ECB (VAN).

Для производства больших цветных дисплеев в настоящее время широко используются ЖКИ на основе TFT (тон-копленочные транзисторы). В основе структуры TFT-панели содержатся жидкие кристаллы, два поляризатора и две стеклянные пластины: верхняя подложка цветового фильтра и нижняя подложка массива TFT. Жидкокристаллическое вещество впрыскивается между этими стеклянными пластинами. Регулирование светового потока осуществляется путем изменения величины входного напряжения, подаваемого на ЖК. Тем самым изменяется расположение и ориентация ЖК-молекул, что приводит к соответствующему изменению объема светового потока, проходящего через них.

Аналоговые ЖКИ на данный момент устарели и мало где применяются в связи с их ограниченной функциональной нагрузкой.

Всё большее применение находят цифровые ЖКИ, которые, по сравнению с аналоговыми ЖКИ, имеют ряд преимуществ: более высокая помехоустойчивость, объём и скорость передачи данных, многополосность и т.д.

 

 

12.Направления функциональной электроники

 

В основе функциональной электроники лежит принцип физической интеграции, позволяющий реализовать определённую функцию аппаратуры без применения стандартных базовых элементов, основываясь непосредственно на физических явлениях в твёрдом теле. В этом случае локальному объёму твёрдого тела придаются такие свойства, которые требуются для выполнения данной функции, так что промежуточный этап представления желаемой функции в виде эквивалентной схемы не требуется.

Основные направления ФЭ:

1.Устройства на основе ПЗС (прибора с зарядовой связью).

ПЗС функционально подобен сдвиговым регистрам.

2.Устройства на основе ЦМД (цилиндрическом магнитном эффекте).

ЦМД дают возможность создавать устройства большой функциональной гибкости с исключительно высокими параметрами. При этом функции логики, запоминания и коммутации реализуются без нарушения однородности структуры материала носителя, позволяя сочетать параллельные и последовательные коды, логику и память системы.

3.Устройства на основе ПАВ (поверхностные акустические волны)

ПАВ могут быть использованы в устройствах запоминания и хранения сигнальной информации.

4.Устройства на основе спиновых волн

В основе данных устройств лежит волновой процесс ориентации спиновых магнитных моментов электронов, ответственных за ферромагнитные свойства вещества. Функционально ПАВ и спиновые волны равноценны, но последние могут быть использованы на более высоких частотах (1-20 ГГц).

5.Устройства на основе ЯМР (ядерный магнитный резонанс)

Действие этих устройств основано на использовании метода спинового эха - импульсного метода наблюдения ЯМР. На основе эха реализуются системы памяти и спектральной обработки сигналов.

6.Устройства на основе голографического принципа хранения и обработки информации

Кроме высокой плотности записи голографический метод создаёт преимущества, которые невозможно получить другими способами. Основная среди них - высокая надёжность хранения информации, обусловленная избыточностью механизма голографического запоминания. Голографический принцип позволяет также полностью реализовать преимущества, связанные с возможностью параллельного доступа.Ещё одна особенность - возможность записи информации непосредственно в аналоговой форме, что отличает голографические ЗУ от всех других видов запоминающих устройств с хранением символов двоичного кода.

7.Белковая биологическая память

Основана на применении методов биотехнологии для сборки схем, построенных из молекулярных электронных приборов. В молекулярных (био-) ЭВМ предполагается в качестве активных переключательных элементов использовать молекулы. Вместо традиционных материалов (кремния, арсенида галлия и др.) используются органические молекулы, в том числе специально сконструированные белки, обладающие свойством бистабильности, т. е. способностью сколь угодно долго находиться в одном из двух устойчивых состояний.

8.Самоорганизующиеся среды

Основаны на неоднородностях, которые возникают и взаимодействуют не по заданному плану, а вследствие явления самоорганизации. Использование самоорганизации позволяет создать функциональные устройства, действие которых основано на закономерностях кооперативного поведения элементов системы. Такая среда обладает рядом замечательных качеств:

-уникальная адаптивность;

-возможность физического моделирования интеллектуальных функций;

-распределённость и ассоциативность памяти.

9.Устройства на основе фазовых переходов

Реализация этой идеи связана с созданием многослойных структур с соприкасающимися распределёнными средами разной природы. Возникает, таким образом, необходимость изучения процессов взаимодействия динамических неоднородностей разной природы, которые происходят вблизи границы раздела двух сред, представляющей собой в общем случае гетеропереход.

 

9.Изделия силовой полупроводниковой электроники - альтернатива электронным компонентам более ранних поколений, диоды Шоттки, влияние технологии

 

Диод Шоттки — полупроводниковый диод с малым падением напряжения при прямом включении. Диоды Шоттки используют переход металл-полупроводник в качестве барьера Шоттки (вместо p-n перехода, как у обычных диодов). Допустимое обратное напряжение промышленно выпускаемых диодов Шоттки ограничено 250 В (MBR40250 и аналоги), на практике большинство диодов Шоттки применяется в низковольтных цепях при обратном напряжении порядка единиц и нескольких десятков вольт.

Больше ничего не нашел(