Тема: ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ПИКСЕЛ УПРАВЛЯЕМЫЙ ПОЛЕМ P-N ПЕРЕХОДА

История физики свидетельствует о том, что ученых всегда привлекали сложные задачи. С годами вопросы о том, как устроен мир и какие физические свойства находятся в его фундаменте, становится все больше. Появилась необходимость в суперкомпьютере, для помощи в сложных вычислениях, а также устройство, создающее визуальный образ, который бы в цифровом масштабе показывал бы все результаты, необходимые для анализа. Итак, 1906 году М. Дикман и Г. Глаге показали способ управления током, подаваемым на электромагниты, что привело к развитию дисплеев, показывающих быстропротекающие процессы. Электронно-лучевые трубки оказались незаменимы и не имели конкуренцию долгое время. Однако, когда ученые обратили внимание на электро-оптические свойства жидких кристаллов, для ЭЛТ все изменилось.
Как ни странно, но жидкие кристаллы были открыты раньше электронно-лучевых трубок, первое их описание было сделано еще в 1888 году. Однако долгое время никто не знал, как их применить на практике, они были интересны только физикам и химикам. Но в конце 1966 года, корпорация RCA продемонстрировала прототип цифровых часов и после этого разработка дисплеев с использованием жидких кристаллов приобрела огромные масштабы.
Уникальные свойства (светопропускание, отражение, поляризация, и т.д.) жидких кристаллов позволяют создавать множество типов матриц с индивидуальными особенностями. Не каждая жидкокристаллическая (ЖК) матрица имеет оптимальные характеристики и зачастую появляется необходимость усовершенствования технологий, применяемых в матрицах. Поскольку ЖК матрицы применяемы во многих устройствах отображения информации, то конкуренция среди них высока. Каждый тип матрицы имеет свои плюсы и минусы. Например, TN матрица имеет плохие углы обзора, но при этом сравнительно низкую стоимость и быстрый отклик. Прямую конкуренцию TN матрице составляет матрица IPS, которая имеет лучшие углы обзора и более высокую контрастность, но при этом цена за такую матрицу значительно выше. Широкое применение получили матрицы и в проекционных аппаратах (проекторы). Отображение изображения практически на любую поверхность и компактность оборудования составляет большую конкуренцию дисплеям с жидкокристаллическими матрицами. Однако, как и в ЖК дисплеях так и в проекционных аппаратах есть свои минусы. Контраст изображения в проекционных аппаратах зачастую диктуется условиями среды. Экраны, больших размеров имеют меньшую яркость изображения, что конечно же является минусом для таких аппаратов. Самый частый упрек в сторону проекционных аппаратов - «метровые» пикселы. Для улучшения разрешающей способности проекционных дисплеев, необходим способ создания пикселей меньших размеров. Поэтому целью работы было рассмотреть возможность использования переориентации нематика в электрическом поле p-n перехода в качестве пикселя отражательного дисплея проекционного аппарата.
Актуальность темы заключается в том, что способы изготовления современных микро-дисплеев в отражательных проекционных аппаратах не дают удовлетворительных размеров жидкокристаллических пикселей и есть необходимость поиска новых методов изготовления пикселей меньших размеров.
Исходя из поставленных целей, были сформулированы следующие задачи:
- получить зависимости порогового напряжения переориентации нематика в пикселе от параметров управления p-n переходом (частота и амплитуда переменного напряжения, постоянное смещение).
- исследовать влияние толщины жидкого кристалла на пороговое напряжение переориентации слоя нематика в пикселе.
- исследовать влияние диэлектрика на переориентацию нематика.
- исследовать светочувствительность области p-n перехода.
- найти преимущества метода создания пиксела на основе p-n перехода, перед современными жидкокристаллическими пикселами.

Купить

В ходе выполнения магистерской диссертации получены следующие результаты:
- исследована переориентация слоя нематического жидкого кристалла (прототип пикселя) электрическим полем p-n перехода.
- продемонстрированно влияние толщины жидкого кристалла на пороговое напряжение переориентации слоя нематика.
- показано, что частота и амплитуда переменного напряжения может выступать управляющим параметром переориентации нематика электрическим полем p-n перехода.
- показано, что достижимые минимальные размеры области переориентации жидкого кристалла (пиксел) полем «соседних» p-n переходов достигают L-3 мкм, а единичного p-n перехода около 6 мкм, что меньше аналогичных размеров пиксела L-15 мкм дисплеев современных устройств (например, дисплей компании Xiaomi с плотностью пикселей 440 ppi).
- показано влияние пассивирующего p-n переход диэлектрика SiO2на характеристики переориентации нематика электрическим полем p-n перехода. Уменьшение толщины диэлектрика SiO2приводит к увеличению интенсивности отраженного от пиксела света, тогда как полное удаление диэлектрика исключает переориентацию нематика.
- показано, что постоянное смещение p-n перехода существенно влияет на светочувствительность пикселя и может выступать управляющим параметром.

Купить