Навигация
ЗАСТОСУВАННЯ РІДКИХ КРИСТАЛІВ
50566
знаков
0
таблиц
13
изображений
7. ЗАСТОСУВАННЯ РІДКИХ КРИСТАЛІВ
7.1 Дисплеї на рідких кристалах
Відомо, якою популярністю користувалися різні електронні ігри, що зазвичай встановлюються в кімнаті атракціонів в місцях суспільного відпочинку або фойє кінотеатрів. Успіхи в розробці матричних рідкокристалічних дисплеїв зробили можливим створення і масове виробництво подібних ігор в мініатюрному, так би мовити, кишеньковому виконанні.
Першою такою грою в Росії стала гра «Ну, почекай!», освоєна вітчизняною промисловістю. Габарити цієї гри, як в записника, а основним його елементом є рідкокристалічний матричний дисплей, на якому висвічуються зображення вовка, зайця, курей і яєчок, що котяться по жолобах. Завдання людини що грає, натискуючи кнопки управління, змусити вовка, переміщаючись від жолоба до жолоба, ловити яєчка, що скачуються з жолобів в корзину, аби не дати їм впасти на землю і розбитися. Тут же відзначимо, що, окрім розважального призначення, ця іграшка виконує роль годинника і будильника, тобто в іншому режимі роботи на дисплеї «висвічується» час і може подаватися звуковий сигнал в необхідний момент часу.
Ще один вражаючий приклад ефективності союзу матричних дисплеїв на рідких кристалах і мікроелектронної техніки дають сучасні електронні словники і перекладачі, які почали випускати в Японії. Вони є мініатюрними обчислювальними машинками розміром із звичайний кишеньковий мікрокалькулятор, в пам'ять яких введені слова на двох (або більше) мовах і які забезпечені матричним дисплеєм і клавіатурою з алфавітом. Набираючи на клавіатурі слово на одній мові, ви вмить отримуєте на дисплеї його переклад іншою мовою. Уявіть собі, як покращає і полегшиться процес навчання іноземним мовам в школі і у вузі, якщо кожен учень буде забезпечений подібним словником. А, спостерігаючи, як швидко вироби мікроелектроніки упроваджуються в наше життя, можна з упевненістю сказати, що такий час не за горами. Легко представити і дороги подальшого вдосконалення таких словарів-переводчиків: переводиться не одне слово, а ціле речення. Крім того, переклад може бути і озвучений. Словом, впровадження таких словарів-переводчиків обіцяє революцію у вивченні мов і техніці перекладу.
Поява в нашому сучасному житті органайзерів, здатних нагромаджувати, обробляти і аналізувати інформацію дозволяє користувачеві вести індивідуальне планерування свого часу, враховуючи можливість виконання ряду дій, пов'язаних з контактами, зустрічами і так далі Органайзер завчасно нагадає про настання часу і дати особливо важливих заходів.
Мініатюризація відбувається в даному випадку в основному із-за зменшення дисплея. Як видно, рідкокристалічний дисплей вирішує цю задачу дуже просто.
7.2 Виготовлення інтегральних схем
Союз мікроелектроніки і рідких кристалів виявляється надзвичайно ефективним не лише в готовому виробі, але і на стадії виготовлення інтегральних схем. Як відомо, одним з етапів виробництва мікросхем є фотолітографія, яка полягає в нанесенні на поверхню напівпровідникового матеріалу спеціальних масок, а потім у витравленні за допомогою фотографічної техніки так званих літографічних вікон. Ці вікна в результаті подальшого процесу виробництва перетворяться в елементи і з'єднання мікроелектронної схеми. Від того, наскільки малі розміри відповідних вікон, залежить число елементів схеми, які можуть бути розміщені на одиниці площі напівпровідника, а від точності і якості витравлення вікон залежить якість мікросхеми.
Не менш корисним виявилося вживання рідких кристалів (тепер уже нематичних) на стадії контролю якості літографічних робіт. Для цього на напівпровідникову пластину з протравленими літографічними вікнами наноситься орієнтований шар нематика, а потім до неї прикладається електрична напруга. В результаті в поляризованому світлі картина витравлених вікон виразно візуалізується. Більш того, цей метод дозволяє виявити дуже малі по розмірах неточності і дефекти літографічних робіт, протяжність яких всього 0,01 мкм.
7.3 Рідкокристалічні телевізори
Створення телевізорів з рідкокристалічними екранами стало новою історичною віхою вживання рідких кристалів (LCD). Телевізори цього типа стають доступніше для покупців, тому що відбувається регулярно зниження цін, із-за вдосконалення технологій виробництва.
Екран LCD - це екран просвітного типу, тобто екран, який підсвічує із зворотного боку лампою білого кольору, а вічка основних кольорів (RGB - червоний, зелений, синій), розташовані на трьох панелях відповідних кольорів, пропускають або не пропускають через себе світло залежно від прикладеної напруги. Саме тому відбувається певне запізнювання картинки (час відгуку), особливо помітне при перегляді об'єктів, що швидко рухаються. Час відгуку в сучасних моделях різниться від 15мс (мілісекунди, 1мс - одна тисячна секунди) до 40мс і залежить від типу і розміру матриці. Чим менше цей час, тим швидше міняється зображення, немає явищ шлейфу і накладення картинок.
Час роботи лампи для більшості LCD-панелей майже на початковій яскравості - 60 000 годин (це вистачить приблизно на 16 років при перегляді телевізора по 10 годин в день). Для порівняння: в плазмових телевізорах яскравість за той же час зменшується набагато сильніше, а для кінескопних телевізорів (вигоряє люмінофор) поріг - 15000-20 000 годин (приблизно 5 років), потім якість помітно погіршується.
Прикладом досконалості може служити екран LCD телевізора LG RZ-23LZ20 який передає близько 17 мільйонів кольорів, з високим дозволом 1280 х 768 пікселів, з контрастністю 400:1 і яскравістю в 450кд/м. Це - прекрасний зразок рідкокристалічної технології.
Кут огляду в рідкокристалічних телевізорах останніх моделей досягає 160-170 градусів по вертикалі і горизонталі, а це робить проблему набагато менш гострою, чим вона була кілька років тому.
Недоліком рідкокристалічних екранів є наявність непрацюючих пікселів. Непрацюючі пікселі - пікселі, які постійно включені в якомусь одному стані і не міняють свій колір залежно від сигналу. Різні виробники допускають різну кількість непрацюючих пікселів на екрані, про що пишуть в інструкціях по використанню товару. Наприклад, в інструкції може бути написано "якщо на панелі ви виявили не більше чотирьох непрацюючих пікселів, то панель вважається повністю працездатною". У рідкокристалічних моніторах взагалі не допускається наявність непрацюючих пікселів, оскільки на монітор ми дивимося з набагато ближчої відстані, ніж на телевізор, і відразу можемо розгледіти це "сміття". [2]
ВИСНОВКИ
Рідкі кристали — речовини, що володіють одночасно властивостями як рідин (текучість), так і кристалів (анізотропія). По структурі рідкі кристали є рідинами, схожими на желе, що складаються з молекул витягнутої форми, певним чином впорядкованих у всьому об'ємі цієї рідини. Найбільш характерною властивістю рідких кристалів є їх здатність змінювати орієнтацію молекул під впливом електричних полів, що відкриває широкі можливості для вживання їх в промисловості.
По своїх загальних властивостях рідкі кристали можна розділити на дві великі групи:
1. термотропні рідкі кристали, що утворюються в результаті нагрівання твердої речовини, і що існують в певному інтервалі температур і тисків;
2. ліотропні рідкі кристали, що представляють собою двох або більш компонентні системи, що утворюються в сумішах стержневидних молекул даної речовини і води (або інших полярних розчинників). Ці стержневидні молекули мають на одному кінці полярну групу, а більша частина стержня є гнучким гідрофобним вуглеводневим ланцюгом. Такі речовини називаються амфіфілами.
Термотропні рідки кристали підрозділяються на три великі класи:
1. Нематичні рідкі кристали. У цих кристалах відсутній далекий порядок в розташуванні центрів тяжіння молекул, у них немає шаруватої структури, їх молекули ковзають безперервно у напрямі своїх довгих осей, обертаючись довкола них, але при цьому зберігають орієнтаційний порядок: довгі осі направлені уздовж одного переважного напряму. Вони поводяться подібно до звичайних рідин. Нематичні фази зустрічаються лише в таких речовинах, в молекул яких немає відмінності між правою і лівою формами, їх молекули тотожні своєму дзеркальному зображенню (ахиральні).
2. Смектичні рідкі кристали мають шарувату структуру, шари можуть переміщатися один відносно одного. Товщина смектичного шару визначається довжиною молекул (переважно, довжиною парафінового «хвоста»), проте в'язкість смектиків значно вище чим в нематиків і щільність по нормалі до поверхні шару може сильно мінятися.
3. Холестеричні рідкі кристали — утворюються, в основному, з'єднаннями холестерину і інших стероїдів. Це нематичні рідкі кристали, але їх довгі осі повернені один відносно одного так, що вони утворюють спіралі, дуже чутливі до зміни температури унаслідок надзвичайно малої енергії утворення цієї структури (порядка 0,01 Дж/міль). Холестерики яскраво забарвлені і щонайменша зміна температури (до тисячних доль градуса) наводить до зміни кроку спіралі і, відповідно, зміни забарвлення рідкого кристала.
У рідких кристалів незвичайні оптичні властивості. Нематики і смектики — оптично одноосні кристали. Холестерики внаслідок періодичної будови сильно відображають світло у видимої області спектру. Оскільки в нематиках і холестериках носіями властивостей є рідка фаза, то вона легко деформується під впливом зовнішньої дії, а оскільки крок спіралі в холестериках дуже чутливий до температури, то, отже, і віддзеркалення світла різко міняється з температурою, наводячи до зміни кольору речовини.
Ці явища широко використовуються в різних застосуваннях, наприклад, для знаходження гарячих крапок в мікроланцюгах, локалізації переломів і пухлин у людини, візуалізації зображення в інфрачервоних променях і інше. Всі форми життя так чи інакше пов'язані з діяльністю живої клітини, багато структурних ланок якої схожі на структуру рідких кристалів. Володіючи чудовими діелектричними властивостями, рідкі кристали утворюють внутріклітинні гетерогенні поверхні, вони регулюють взаємини між кліткою і зовнішнім середовищем, а також між окремими клітками і тканинами, повідомляють необхідну інертність складовим частинам клітки, захищаючи її від ферментативного впливу.
Таким чином, встановлення закономірностей поведінки рідких кристалів відкриває нові перспективи в розвитку молекулярної біології.
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
Книги
1. Чистяков И.Г., Жидкие кристаллы, М., 1966
2. Беляков В.А., Жидкие кристаллы, М.: Знание, 1986
3. Сонин А.С., Введение в физику жидких кристаллов, М., 1983
4. Пикин С.А., Структурные превращения в жидких кристаллов, М., 1981
Похожие работы
... (сенсибілізація введенням домішок, наприклад КСl+ДО) - фотохімічне фарбування. 3. Електронна провідність у напівпровідникових з'єднаннях (провідники п- і р- типу) обумовлена хімічними дефектами кристалічних ґрат - надлишком або недоліком аніонів або катіонів. Причому для урівнюваня зарядів з метою досягнення електронейтральності існують різні можливості. При підвищенні температури кристалів ...
... По другой версии, исчезновение было задумано ей специально, чтобы отомстить мужу, которого полиция неизбежно заподозрила в убийстве писательницы. Несмотря на взаимную привязанность в начале, брак Арчибальда и Агаты Кристи окончился разводом в 1928 году. В своем романе «Незаконченный портрет», опубликованном в 1934 году под псевдонимом Мэри Вестмакотт, Агата Кристи описывает события, похожие на ...
... и не подвергшиеся грамматическим и фонетическим преобразованиям в языке заимствований. Термины (Terms) – слова и словосочетания, обозначающие научные понятия, в которых отражены свойства и характеристика объекта. Приведём пример из произведения Теодора Драйзера «Финансист» («The Financier»): «There was a long conversation – a long wait. His father came back to say I was doubtful whether they ...
... , допустим, целую деревню. Место преступления, как правило, тоже может быть как открытым, так и закрытым. 3.3 Элементы готического романа в творчестве Агаты Кристи Для творчества Агаты Кристи было актуальным использование традиций готического романа. Чтобы выявить эти традиции и проследить их развитие в произведениях писательницы, представительницы классического детектива, рассмотрим ...
0 комментариев