TEKOČEKRISTALNI PRIKAZALNIKI Z VELIKO GOSTOTO INFORMACIJ Vabljeno predavanje, SD-88, Nova Gorica Janez Pirš, Igor Muševič, Bojan Marin, Silva Pirš Ključne besede: tekoči kristali, nematiki, feroelektriki, prikazalniki, elektrooptične lastnosti POVZETEK: Podan je pregled modernih tekočekristalnih tehnologij, ki omogočajo izdelavo ploščatih zaslonov z veliko gostoto informacij: superzasukane strukture v nematskih fazah, aktivno krmiljenje posameznega elementa v standardnih nematskih tekočih kristalih in uporaba spominskih efektov v smektičnih tekočih kristalih z višjo stopnjo urejenosti. HIGH INFORMATION CONTENT LIQUID CRYSTAL DISPLAYS Key Words: liquid crystals, nematics, ferroelectrics, displays, electrooptical properties ABSTRACT: An overview of modern liquid crystal display technologies allowing for the manufacturing of flat, high information content displays is given: supertwisted structures in nematic mesophases, active matrix addressing of standard twist nematic displays and the use of the memory effects in smectic liquid crystals with higher degree of molecular order. UVOD Ena izmed bistvenih lastnosti naše visoko industrializirane civilizacije je izredna količina informacij in podatkov, zaradi česar nujno potrebuje ustrezne informacijske prikazalnike. Med najrazličnejšimi tehnologijami prikazalnikov v zadnjih nekaj letih vedno bolj izstopajo tekočekristalni prikazalniki (LCD) zaradi svojih specifičnih lastnosti: izredno majhna poraba energije nizka krmilna napetost (CMOS) ploščata geometrija in veliko svobode pri oblikovanju prikaza odlična vidljivost pri močni svetlobi Na začetku razvoja so bili LCD prikazalniki namenjeni zlasti prikazu preprostih informacij, kot so: ure, kalkulatorji, digitalni elektronski instrumenti,... Vzadnjih nekaj letih so odkritja novih elektrooptičnih efektov, kot tudi uspešna uvedba mikroelektronske tehnologije v tehnologijo LCD prikazalnikov (vgrajeni aktivni mikroelek-tronski elementi v posamezne prikazne elemente LCD prikazalnikov) omogočili uspešen prodor LCD prikazalnikov na področje informatike v uradih (osebni računalniki) miniaturnih televizijskih sprejemnikov, letalsko industrijo in vedno bolj tudi v avtomobilsko industrijo. Kljub temu, da so bili tekoči kristali odkriti pred več kot 100 leti (Reinitzer'^^, Lehman'^') do prave, uspešne, praktične uporabe ni prišlo vse do odkritja elektrooptič-nega efekta v zasukanih nematskih fazalr^' („twisted nematic" - TN prikazalniki). Nematski tekoči kristali predstavljajo najpreprostejšo in najmanj urejeno obliko urejenih tekočin, ki jim s skupnim imenom pravimo tekoči kristali. Gre za tekočine, v katerih so dolge anizotropne organske molekule urejene tako, da so vzporedne med seboj, težišča molekul pa 80 naključno porazdeljena v prostoru kot pri običajnih izotropnih tekočinah. Poleg nematskih tekočih kristalov obstajajo tudi višje oblike urejenosti molekul, kjer poleg urejenosti molekulskih dolgih osi „zamrznejo" tudi druge komponente gibanja: molekule se uredijo v plasti, rotacija molekul o-krog osi postane urejena. Tem višjim oblikam urejenosti v anizotropnih tekočinah pravimo smektični tekoči kristali. Zaradi urejenosti dolgih molekul, ki so same po sebi oplično anizotropne, imajo tudi tekoči kristali anizotropne elektrooptične magnetne in mehanske lastnosti, kar jim daje izredne možnosti za uporabo zlasti na področju elektrooptičnih prikazalnikov pa tudi na področju senzorjev (pritisk, temperatura,...) 0 d u Slika 1: urejenost molekul v nematskih tekočih kristalih STANDARDNI TN PRIKAZALNIKI Elektrooptični efekt zasukane nematske faze^®^ (TN -twisted nematic phase) je tehnološko najpreprostejši in najzanesljivejši način praktične uporabe tekočih kristalov. Gre za to, da pri polarizirani svetlobi pri prehodu skozi dvolomno sredstvo, v katerem optična os počasi rotira, smer polarizacije sledi orientaciji optične osi sredstva, če je produkt dvolomnosti (A n) in debeline tekoče-kristalne plasti (d) veliko večji od polovične valovne dolžine: A nxd >>\ /2. Tekočekristalna celica, ki deluje na tem principu, je sestavljena iz dveh prekrižanih polarizatorjev («=90°), med katerima je ustrezno debela plast tekočega kristala orientirana tako, da je smer orientacije molekul vzporedna s smerema polarizatorjev na obeh površinah, v plasti tekočega kristala od ene do druge površine pa opiše vijačnico (90°) (slika 2). Taka celica prepušča svetlobo. Zaradi anizotropnih dielektričnih lastnosti tekočih kristalov se lahko z električnim poljem med prozornima ' ^ elektrodama pravokotno na plast tekočega kristala p povzroči orentacija molekul v smeri električnega polja pravokotno na plast tekočega kristala. Tako orientirana plast tekočega kristala se za pravokotno vpadajočo svetlobo obnaša kot optično izotropno sredstvo, zato tekočekristalna celica s prekrižanimi polarizatorji svetlobe ne prepušča. Taka tekočekristalna celica torej predstavlja elektrooptični element, ki pod kontrolo električnega polja, bodisi prepušča, bodisi absorbira vpadno svetlobo. Z ustreznim oblikovanjem prozornih elektrod lahko tako dobimo poljuben prikaz najrazličnejših znakov (številke, a-numerični znaki, slikovni simboli,...). Tipičen odziv take tekočekristalne celice na električno polje je prikazan na sliki 3. Elektrooptični odziv tekočekristalne celice očitno kaže, da je za krmiljenje TN prikazalnika potrebna neka minimalna napetost Vth, prav tako pa pri krmilnih napetostih, ki so večje od neke minimalne napetosti Vs prihaja do nasičenja. Obe napetosti Vth in Vs sta karakteristični za tekočekristalno TN celico in sta določeni z geometrijo celice, elastičnimi konstantami tekočega kristala in an-izotropijo dielektrične susceptibilnosti tekočega kristala. Zaradi simetričnosti tekočekristalnlh molekul njihova •mer iokaln« urejenosti tekodegt krist«! viv», Slika 2: shematski prikaz delovanja TN prikazalnika 10OS »t>> 0 0 - 0 0 0 / 80% /0 / ° »0» OS - /1 ° / ' ® ........I 0 A [ 0 Va Vm VS Slika 3: elektrooplični odziv TN prikazalnika orientacija ni odvisna od smeri krmilnega električnega pol|a. To omogoča uporabo izmeničnih krmilnih polj, kar močno poenostavlja problem krmiljenja tekočekris-talnih prikazainikov, saj se na ta način lahko povsem iz-ognerho problemu „zasenčenja" krmilnega električnega polja zaradi nabojev v tekočem kristalu, prav tako pa je tako mogoče drastično zmanjšati elektrokemične reakcije v tekočem kristalu in krmilnih elektrodah. Uporabnost TN prikazainikov je omejena na sorazmerno preproste prikaze, saj je kontrast teh prikazainikov dotier le v primeru statičnega krmiljenja vsakega pri-kaznega elementa posebej. V primeru prikaza z veliko gostoto informacij, je zaradi poenostavitve električne priključitve takega prikazalnika treba preiti na matrično organizacijo elektrod, ki zmanjša število priključkov za M X N slikovnih elementov iz M x N na M + N priključkov (slika 4). S tem postanejo posamezne elektrode medsebojno odvisne in tako je treba uvesti dinamično multipleksno krmiljenje, ki Je kritično odvisno od strmine elektroop-tičnega odziva. Maksimalno število vrst (N), ki jih je v multipleksnem načinu možno krmiliti, je določeno z razmerjem krmilne napetosti za izbran (Vs) in neizbran (Vns) element(slika 4), Vs Vns Va/n - V Zaradi počasnega elektrooptičnega odziva TN prikazainikov (Vs/Vns ki je odvisen predvsem od razmerja elastičnih konstant za prečni in vzdolžni upogib K3/K1 („bend splay", je na ta način mogoče krmiliti matrični prikazalnik z največ 100 x N prikaznimi elementi. Za prikazalnike z večjo gostoto informacij je treba uporabiti dvojno ali štirikratno matriko elektrod ' kar je dokaj komplicirano in drago zaradi povečanega števila elektronskih krmilnih vezij. Zato je v tem primeru mnogo ustrezneje uporabiti drugačen način krmiljenja ali drugačen elektrooptični efekt. Slika 4: shematski prikaz 7-segnientne In matrične konfiguracije elektrod 90 60 30 1 1 1 1 \ 1 \ 1 \ 1 \ ) ^^o'AOY 180] bill 1----1 1 r^"^_L__J \ 1 \ 1 270V 0-5 10 1-5 napelotl (V) 20 2-5 Slika 5: napetostna odvisnost kota nagiba molekul v sredini plast! kot funkcija kota zasuka nematske strukture <1> SUPERZASUKANI TEKOČEKRISTALNI PRIKAZALNIKI Tekočekristalni prikazalniki osnovani na standardni tehnologiji zasukane nematske faze (TN) imajo sorazmerno slabe lastnosti (kontrast, vidni l 3Tr/2. Pri večjih kotih se že začne pojavljati histereza v elektrooptičnem efektu. Natančna vrednost kota zasuka, pri kateri postane strmina elektrooptičnega odziva neskončna in s tem optimalna za muitipleksno krmiljenje, je odvisna od vrste parametrov tekočekristalne celice in tekočega kristala samega. Visoke kote zasuka nematske strukture v praksi lahko dosežemo z ustreznim dopiranjem s kiralnimi primesmi. Ker je zasuk po drugi strani tudi pogojen z orien- lanijn površine, točnost koncentracije kiralnih dopantov ni kritična. Za razliko od standardnih TN prikazalnikov, ki uporabljajo le en način širjenja svetlobe skozi dvolomno plast tekočega kristala (redni ali Izredni žarek), STN prikazalniki uporabljajo kombinacijo obeh načinov širjenja svetlobe. Kontrast in barva STN prikazalnikov je posledica interference med rednim in izrednim žarkom. Če sta polarizatorja pri STN prikazalniku orientirana pod kotom 60°', oz. 30° glede na smeri orientacije steklene površine, dobimo pozitivni kontrast (.yellow mode"), ki ima temne znake na rumeni podlagi. Če enega izmed polarizatorjev zavrtimo za 90° , dobimo negativni kontrast („blue mode") z belimi znaki na temno modrem ozadju. Če sta oba polarizatorja zasukana za 45° glede na smer orientacije steklene površine, je prepustnost T STN celice podana z analitičnim izrazom T = cos^ (TT y (cI>/Tr)^ + (And/\)^' ) ki zavzame maksimalne vrednosti, če je: And kjer je q celo število in x valovna dolžina svetlobe Na osnovi takega kriterija lahko določimo optimalno dvolomnost tekočega kristala in debelino celice, v odvisnosti od kota zasuka tekočekristalne strukture v STN prikazalniku. Na podoben način je mogoče določiti tudi optimalne vrednosti za elastične konstante in anizotro-pijo dielektrične susceptibilnosti Tako lahko z ustrezno izbiro parametrov STN celice in tekočega kristala v praksi optimiziramo lastnosti STN prikazalnikov s koti zasuka od 180° do 240° in brez težav dosežemo muitipleksno krmiljenje 200 :1 s tem pa standardne dimenzije računalniških monitorjev 400 x 640. Interferenčne barve, ki se pojavljajo pri STN prikazal-nikih, niso najbolj atraktivne. Prav tako njihov izbor ni svoboden, ampak je pogojen z vizuelnim kontrastom tako, da je mogoče izbirati samo med rumenim in modrim načinom delovanja. Poleg tega temperaturne variacije parametrov tekočega kristala (An, elastične konstante,...) omejujejo območje delovanja STN prikazalnikov. Vsem tem pomanjkljivostim se je mogoče učinkovito izogniti z uvedbo išarvne kompenzacije s pomočjo dodatne STN tekočekristalne celice, izdelane kot zrcalna podoba osnovnega STN prikazalnika, to je z enako debelino, enakim tekočim kristalom, vendar z obratnim zasukom nematske strukture (10) Dodatna STN celica kompenzira razliko optičnih poti med rednim in izrednim žarkom, tako da se celotni sistem navzven ne obnaša več kot dvolomno sredstvo. Shematski prikaz takega dvojnega, kompenziranega črno-belega STN prikazalnika je prikazan na sliki 6. tednji polorirator / 90 dej/ zadnjD steklo mab'ični prikazalnik prednje steklo / zadnje steklo kompenzacijska celica^ /eo dej ..■■' prednje steklo .60 prsdnji potarlzalof 90 (iso Siika 6: shematski prikaz usmeritve polarizatorjev in orientacijskih slojev v kompenziranem DST prikazalniku s kotom zasuka «J) = 240° Treba je poudariti, da kompenzacijske STN celice ni treba krmiliti, saj je optična razlika med neizbranim in ne-krmiijenim segmentom minimalna. Po drugi strani se optične poti v izbranem segmentu STN prikazalnika in nekrmiljeni kompenzacijski celici raziikujejoiza ■55:465%^°^ kar kljub temu še vedno zadošča za dokaj dobdr črno-bel prikaz. Dvoslojni kompenzirani črno-beli STN prikazalniki so komercialno že dostopni pod imenom DST ali NTN („Neutralised Twisted Nematic"). Omogočajo visok kontrast (f«15), nevtralen črno-bel izgled in bistveno ugodnejše temperaturno območje delovanja. Če se jih kombinira z R,G,B barvnimi filtri, je mogoče izdelati barvni STN prikazalnik z visoko gostoto infomacij Prvi tak TNT barvni televizor (Seiko/Epson) je bil predstavljen na Japan Display Show in SID Simposium 1988. Vsekakor predstavlja STN tehnologija zelo uspešno in tehnološko izdelano rešitev za ploščate LCD zaslone za prikaz velikega števila informacij. Edino omejitev pri uporabnosti predstavlja sorazmerno počasen odziv (> 100 ms), ki omejuje njihovo uporabnost v glavnem na prikaz statičnih informacij (računalniški monitorji...). PeiKAZALNIKi Z AKTIVNO MATRIKO Težave z multipieksnim krmiljenjem TN prikazalnikov zaradi premalo strmega elektrooptičnega odziva, najbolj efektno premagamo z vgradnjo nelinearnih mikro-elektronskih elementov v vsak prikazani element matrič- nega tekočekristalnega prikazalnika. Tak nelinearen element je lahko dioda (14,15) g,j jp^ transistor. Najboljše rezultate dajejo TFT transistorji (Slika 7.) horlzonUtft« Kn(}« • izbirno vodilo Slika 7: konvčnclonalna zgradba aktivne matrike Vgradnja aktivnega elementa v bistvu zagotovi pogoje statičnega krmiijenja TN elektrooptičnih slikovnih elementov tako, da kontrast, vidni kot in preklopni časi TFT TN prikazalnikov z naraščajočim številom slikovnih elementov ostajajo nespremenjeni. Za razliko od običajnih TN multipleksno krmiljenih prilozalnikov je v TFT TN prikazalnikih zaželen tekoči kristal, s čimbolj položnim elektrooptičnim odzivom, kar omogoča boljši izbor sivih nivojev. Prav tako je za uspešno delovanje pomembna čim večja upornost in majhna dvolomnost tekočega kristala. Ideja o realizaciji kompleksnih tekočekristalnih prikazalnikov z vgradnjo aktivnih elementov je že zelo stara vendar je šele razvoj tehnologije amorfnega silicija v 1979 prinesel zares uporabne rezultate. Prikazalnike z aktivno matriko že komercialno proizvajajo, zlasti za potrebe miniaturnih televizijskih sprejemnikov. Največja trenutno komercialno dosegljiva velikost je 7 inch (diagonala) * K Z uporabo tankoplastnih R, B, G barvnih filtrov je mogoče zagotoviti tudi kvalitetno barvno sliko. Razvojna prizadevanja na področju prikazalnikov so usmerjena zlasti v obe vodilni tehnologiji: amorfni silicij in polisilicij. Pri tem nedvomno velja, da je daleč najbolj izdelana tehnologija amorfnega silicija, ki tudi zaenkrat daje najboljše rezultate Najbolj običajen postopek izdelave tankoplastnega transistorja na bazi amorfnega silicija, je prikazan na sliki 8. Gre za štiristopenjski proces kovinsko „gate" vodilo za izbirne impulze pri matričnem krmiljenju * izolacijska Si3N4(Si02) plast, plast amorfnega silicija in a silicija prozorne ITO elektrode metalizacija „source-drain" kontaktov in podatkovnega vodila Bistveni del postopka je zaporedna depozicija treh plasti (Si3N4, amorfni Si, a^ Si) v PECVD reaktorju pri temperaturi ~300°C, brez vmesne prekinitve, kar bistveno zmanjša možnost nastanka defektov na stikih posameznih plasti TFT transistorja. Sami tehnološki postopki izdelave a-Si TFT transis-torjev so dobro znani zlasti po zaslugi obsežnega razvojnega dela na področju fotonapetostnih aplikacij v zadnjih letih* Osnovni problem te tehnologije pri uporabi v tekočekristalnih prikazalnikih je velika foto-prevodnost takih sistemov, ki lahko povsem onemogoči delovanje samega prikazalnika. Zato je potrebno vse aktivne elemente v prikazalnikih z aktivno matriko zaščititi s svetlobnim ščitom (npr.: Cr), kar seveda dodatno zakomplicira in podraži postopek. Kljub dobro izdelani tehnologiji in uspešnim rezultatom TFT na osnovi amorfnega silicija, v zadnjih letih vse več pozornosti posvečajo razvoju tehnologij^e TGT na osnovi polisilicija, ki ima vrsto prednosti manjši izgubni tokovi * večja gibljivost nosilcev naboja, kar v načelu omogoča izdelavo LSI krmilnih vezi, hkrati z aktivno TFT matriko v tekočekristalnem prikazalniku manjša občutljivost na svetlobo večja stabilnost Vse te prednosti vsaj zaenkrat še ne morejo odtehtati osnovnega problema tehnologije polisilicijskih TFT, to je dejstva, da celotni postopek poteka pri visokiii temperaturah (~1000°C). To namreč zahteva kvarčne substrate in tako čezmerno podraži komercialno izdelavo takih prikazalnikov. Tako je razvojno delo v zadnjih nekaj letih usmerjeno v razvoj nizkotemperaturnih (~ 600°C) tehnoloških postopkov, ki bi bili kompatibil-ni s standardnimi steklenimi substrati, uporabljanimi v proizvodnji tekočekristalnih prikazalnikov. Kljub vrsti precej vzpodbudnih rezultatov dosežene lastnosti tako izdelanih TFT še ne dosegajo specifikacij TFT, izdelanih po standardnih visokotemperaturnih postopkih. 1) „gale" elektrode In Izbirno vodilo /kovina >'//// -^-f^} ////// zaporeden nanos SIsN^/a-SI/n + a-SI a-Si fT-a-Si Sljff^ / / / / / / / 2) oblikovanje ofoka amorfnega silicija SX5C 3) nanos in oblikovanje „source" In „drain" kontaktov ter podatkovnega vodila V / > / V y / v / VV / / 4) oblikovanje elektrode slikovnega elementa ITO / / / / / 5) končna pasivacija, nanos in oblikovanje svetlobnega ščita, orientacijski sloj polyimlde kovinski svetlobni Ščit / y' ////'/ y V" / / / Slika 8: tipičen a-Si TFT proizvodni proces O R Slika 9: SLM vezje: g = „gate" vodilo, r = referenčno vodilo, d = podatkovno vodilo; Črtkane črte predstavljajo tisti del vezja, ki je izveden na nasprotni plošči Poleg tehnoloških problemov same izdelave TFT igra pomembno vlogo tudi sama zasnova aktivne matrike: klasična zasnova aktivne matrike, ki jo je predlagal že Brody (slika 7.), je v bistvu TFT analogija MOS dinamičnega pomnilnika (DRAM). Njena osnovna pomanjkljivost je v tem, da tako podatkovno, kot izbirno vodilo poteka po istem substratu. Tako lahko vsak stik skozi „gate" transistorja ali na križiščih vodil povzroči izpad celotne vrste in kolone prikazsinika, kar je povsem nesprejemljivo. To pomanjkljivost je mogoče zelo uspešno odpraviti z drugačno konstrukcijsko zasnovo prikazalnika, ki je zasnovana tako, da podatkovni in izbirni vodili potekata ločeno, vsako na svojem steklu te-kočekristalne celice. Tipična primera take zasnove sta „Single Level Metal" (SLM) (Slika 9.) in „Capaci-tively Coupled Transistor" (CCT) (Slika 10). Taka zasnova aktivne matrike odpravi križanje vodil in linijske defekte v primeru stika skozi „gate" transistorja. Ti krmilni shemi lahko dopolnimo tako, da v vsak slikovni element namesto enega, vgradimo dva transistorja. To omogoča, da se lahko defektni transistor odstrani z laserjem in tako izboljša izkoristek in komercialno uspešnost proizvodnje. Prikazalniki z aktivno matriko vsekakor predstavljajo tehnično najpopolnejšo rešitev za ploščate zaslone z velikim številom informacij. Ker uporaba aktivne matrike omogoča idealne pogoje za delovanje tekočekristalnih slikovnih elementov, taki prikazalniki zagotavljajo ustrezno dinamiko (~30 ms), dober kontrast (>20) in vidni kot (60°) in tako tehnično izpolnjujejo vse pogoje za nadomestilo katodne cevi. Edina težava takih prikazal-nikov je seveda njihova cena, ki jih zaenkrat omejuje na področja profesionalne uporabe, kot je npr.: letalska industrija, posebni nameni,... Slika 10: CCT vezje: simboli in črtkane linije imajo enak pomen kot na sliki 9 FEROELEKTRIČNI TEKOČEKRISTALNI PRIKAZALNIKI Vse dosedanje praktično pomembne tehnične rešitve uporabe tekočih kristalov so bile omejene na uporabo nematskih tekočih kristalov kljub temu, da smek-tični tekoči kristali zaradi višje stopnje urejenosti molekul ponujajo vrsto novih možnosti, med katerimi so zlasti pomembni spominski efekti. V zadnjih letih se je položaj v tem smislu bistveno spremenil, tako po zaslugi originalne ideje kot tudi zaradi splošnega razvoja tehnologije in materialov za tekočekristalne prikazalnike. Tako so postali smektični tekočI kristali, oz. točneje kiralni smektični C (SmC*) tekoči kristali predmet intenzivnega tehnološkega razvoja. Predstavljajo eno izmed potencialno najbolj obetavnih tehnoloških rešitev izdelave ploščatega LCD zaslona, z visoko gostoto prikaznih elementov, hitrim odzivom (kompatibilni s signali TV) in dobrim vidnim kotom. Že natančna teoretična analiza pokaže, da morajo imeti vse kiralne smel SmC* faza) dobimo makroskopsko orientirano plast SmC* kristala, v kateri sta možni samo dve orientaciji molekul (Surface Stabilized Ferroelectric Liquid Cristal - SSFLC). Dovoljenima orientacijama molekul ustreza električna polarizacija pravokotno na stene celic navzgor, oz. navzdol. Obe legi molekul sta energijsko enakovredni in stabilni (spomini), pod vplivom električnega polja pa lahko molekule prehajajo iz ene lege v drugo. Optično lahko obe dovoljeni legi TK molekul v SSFLC detektiramo z uporabo prekrižanih polarizator-jev, pri katerih se smer enega polarizatorja ujema z eno izmed dovoljenih leg molekul (+/- ©). Če izberemo tekoči kristal tako, da je kot nagiba 0 tekočekristalnih molekul v plasti SmC* mezofaze enak 22,5°, in če zagotovimo tako debelino tekočekristalne celice d, da je izpolnjen pogoj: And = X /2, kjer je An dvolomnost tekočega kristala, d debelina celice in X. valovna dolžina svetlobe dobimo električno kontroliran optični preklopnik. Leta v stanju, ko so molekule orientirane vzdolž enega izmed polarizatorjev ne prepušča svetlobe, pri nasprotni legi molekul (45° glede na polarizatorja) pa svetlobo prepušča (Slika 12.), saj se polarizacija pri prehodu skozi tekočekristalno celico zavrti za 90° in tako nemoteno pride skozi drugi polarizator. Za razliko od nematskih tekočih kristalov, ki z električnim poljem interagirajo le zaradi anizotropije die-lektrične susceptibilnosti, imajo feroelektričnl tekoči kristali zaradi svoje spontane polarizacije znatno močnejšo sklopitev z električnim poljem. Zato in pa zaradi dejstva, da je viskoznost za rotacijo molekul znotraj plasti SmC* mezofaze majhna, je odzivni čas SSFLC prikazalnikov: 7 T oc P.E »tanj» .gof": tsmno «——-—«k/ 1 f IJ. -—v v u^"^— + - --0 Slika 12: Princip delovanja SSFLC prikazalnlka kjer je 7 - rotacijska viskoznost P - polarizacija E - električna poljska jakost izredno kratek (nekaj [xs). Tako so SSFLC prikazal-niki lahko kompatibilni z obstoječimi TV kontrolnimi signali. Kljub vrsti očitnih prednosti, imajo SSFLC prikazal-niki tudi nekaj resnih pomanjkljivosti, oz. tehnološko še ne ustrezno rešenih problemov, kot so: debelina SSFLC celice~2 |xm (ni kompatibilna s standardno LCD tehnologijo), prevelika dvolomnost znanih SmC* tekočih kristalov, premajhen kot nagiba v plasti (< 20 težave pri formiranju sive skale (samo dve možni legi molekuli). Zato so v sedanji fazi glavna RR prizadevanja usmerjena k razvoju širokotemperaturnih SmC* tekočih kristalov, s sorazmerno dolgo vijačnico (> 10 |xm), majhno optično anizotropijo in čim večjo spontano polarizacijo, razvoju novih orientacijskih slojev, ki bi z električno kontroliranim formiranjem orientacijskih defektov omogočili izvedbo sive skale... Te zahteve si seveda na nek način medsebojno nasprotujejo, vendar izredni uspehi pri razvoju prototipnih SSFLC prikazalnikov v zadnjih letih kažejo na to, kako zelo si na tem področju prizadevajo vsi proizvajalci tekočekristalnih prikazalnikov in, da do komercialno uspešnih rezultatov ni več daleč. ZAKLJUČEK Tekočekristalni prikazalniki tako kljub skromnim začetkom pred dobrimi desetimi leti, ko so se uveljavili kot ceneni instrumentalni, urini in kalkulatorski prikazalniki, zavzemajo vse pomembnejše mesto v informacijskih sistemih in so dejansko najintenzivnejše razvijajoča se skupina prikazalnikov. Standardni statično in multipleksno krmiljeni TN prikazalniki v celoti pokrivajo svetovno tržišče digitalnih ur in kalkulatorjev, na široko pa so se uveljavili tudi kot ceneni, zanesljivi in zelo fleksibilni instrumentalni prikazalniki. Superzasukani prikazalniki se v zadnjih dveh letih izredno uspešno uveljavljajo na tržišču osebnih računalnikov, saj predstavljajo pn/o resnično uspelo tehnološko rešitev tako dolgo iskanega ploščatega zaslona za računalniški monitor. Tekočekristalni prikazalniki se s tehnološkimi rešitvami, ki jih ponuja rnikroelektronska tehnologija, uporabljana v aktivnih matričnih prikazalnikih, uspešno vključujejo tako na področje splošne uporabe, kot miniaturni barvni TV zasloni pa tudi na področje najzahtevnejših sistemov, kot Je npr.: HDTV. Zaradi sorazmerno drage tehnologije, ki pa Je šele na svojem začetku, je njihova uporaba zaenkrat omejena na specialne naročnike, kot je npr.: letalska industrija,... Feroelektrični prikazalniki so na samem začetku tehnološkega razvoja. Kljub temu obetajo združiti preprosto in ceneno tehnologijo TN in STN prikazalnikov s spominom, kompleksnostjo in hitrostjo prikaza, ki ga zahteva HDTV in tako končno uresničiti stare želje po ploščatem, nizkonapetostnem nadomestku za katodno cev. LITERATURA 1. F.Reinitzer, Montash Chem, 9 (1988) 421 2. O.Lehman, Z.Krist. 18 (1890) 464 3. M.Schadt and W.Heftrich, Appl.Phys.Lett.18 (1971) 127 4. P.M.Alt and P.PIeshko, IEEE Trans.Electr.Devices ED-21 (1974) 146 5. E.Kaneko, Mol.Cryst.Liq.Cryst. 139 (1986) 81 6. C.M.Waters and E.P.Raynes, UK Patent GB 2 123 163 7. E.P.Raynes, Mol.Cryst.Liq.Cryst.Lett. 4 (1986) 1 8. E.P.Raynes, Mol.Cryst.Liq.Cryst.Lett 4 (1987) 159 9. E.P.Raynes, R.A.Smith, Eurodisplay proo. 100, 1987 10. K.Katoh, Y.Endo, M.Akatsuka, M.Ohgawara and K.Savada, Jap.J.Appl.Phys. 26 (1987) LI784 11. S.SzydIo et al., Japan Display 1983, p.416 12. S.Togashi et al., Eurodisplay 1984, p.141 13. Z.Yaniv et al., SID 1986 Digest, p.278 14. S.Maezawa et al., SID 1987 Digest, p.54 15. M.Toyama et al., SID 1987 Digest, p.122 16. H.Tanaka et al., SID 1987 Digest, p.140 17. D.E.Castlebrry, G.E.Possin, SID Symposium 88, p.232 18. T.P.Brody et al., IEEE Trans Electr.Dev. ED20, 995 (1973) 19. S.Hotta et al., SID 1986 Digest, p.296 20. W.W.Piper et al., SPIE Proa, vol 617, Jan. 1986 21. See for instance: Semiconductor and Semimetals, vol 21 J.I.Pankova ed. Acadamic Press Inc., London 1894 22. S.Morozumi et al,, SID 1983 Digest, p.156 23. S.Morozumi et al., SID 1984 Digest, p.316 24. GEC Research Press Release, July 1987 25. C.Hilsum and R, van de Poel, Displays, jan. 1985, p.37 26. B.Diem et al., Japan Displays 1986, p.88 27. N.Bryer et al., Japan Display 1986, p.80 28. N.A.Clark and S.T.Lagerwall, Appl.Phys.Lett.,35 (1980), 899 29. R.B,Meyer, L.LIebert, L.Strzelecki and P.Keller, J.Physique Lett. 36 (1975) L-69 30. S.T.Lagerwall, J.Wahl and N.A.Clark, Conf.Record Int.Display Research Conference, San Diego (1985) 213 31. S.Matsumoto et al., (Toshiba) SID Symposium 88, p.49 32. N.Kimura et. al., (Sharp), SID Symposium 88, p.49 dr.Janez Pirš,dipl.ing. Igor Muševič,dipl.ing. Bojan Marin,dipl.ing. Silva Pirš, ing. Institut Jožef Stefan Jamova 39, Ljubljana