SU1037326A1 - Оптоэлектронный дисплей - Google Patents

Abstract

,ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ДИСПЛЕЙ, содержёшцЛГ последовательно расположенные первую прозрачную пластину, первый электрод и диэлектрический 3 |Г «nMiiMMJ IS (5 I . - -. - .- -Jf-.-. .f . I хС слой, полупроводниковую пластину, последовательно расположенные элект- рооптический слой, второй электрод и вторую прозрачную пластину, о т л и чающийс  тем, что, с целью повышени  качества изображени  путем вьшелени  нестационарных изобргикений на квазистационарном, фоне, дисплей содержит диодные слои, расположенные между диэлектрическим слоем и полупроводниковой пластиной и полупроводниковой пластиной и электрооптическим слоем соответственно, а максвелловское врем  диэлектрической релаксации электрооптнческого сло  удовлетвор ет условию , максвелловское врем  диэле1с-|Г/ где Tf трической релаксации , частота вреьюнного напр жени ) характерное врем  измене- S НИН квазистационарногчэ фона. 7

Description

.

Изобретение относитс  к оптоэлек ронике и может быть использовано в устройствах оптической обработки ин формации дл  обнаружени  и опознавани  движущихс  объектов, а также дл  отображени  динамической информации . Известен оптоэлектронный дисплей содержащий полупроводниковую пласти ну с нанесенными на нее прозрачными электродами, к которым подклю чен источник питающего напр жени . При освещении диспле  регистрируемы и считывающим световыми потоками ди плей выдел ет нестационарные изобра жени , подавл   стационарные flQ. Недостатком данного диспле   в - л етс  высокое питающее напр жение (.несколько КБ), мала  разреиающа  способность (1-10 линий/мм) и ограниченна  область чувствительности (300-500. нмХ Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому зффек.ту  вл етс  оптоэлектронный дисплей на основе структуры металлический электрод-диэлектрически слой - полупроводникова  пластина электрооптический .слой - металличес кий электрод, содержащий источник переменного напр жени , подключенны к металлическим электродам структуры 2. Недостатком известного диспле   вл етс  отсутствие выделени  неста ционарных изображений на квазистационарном фоне. Цель изобретени  - повышение ка;чества изображени  путем выделени  нестационарных изображений на квазистационарном фоне. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в оптоэлектронный дисплей, содержащий последовательно расположенные первую прозрачную пластину, котора   вл етс  информационным вхо дом диспле , первый электрод и диэлектрический слой, полупроводниковую пластину, последовательно рас положенные электрооптический слой, второй электрод и вторую прозрачную пластину, котора   вл етс , управл ю щим входом и выходом диспле , введе ны диодные слоир расположенные межд диэлектрическим слоем и полупроводниковой пластиной и полупроводников пластиной и электрооптическим слоем ; соответственно, а максвелловское врем  диэлектрической релаксации электрооптического сло  удовлетвор  ет условию -VC.r, .,- маковелловсйое врем  электрической релаксации,: - частота переменного напр - . жени ; - характерное врем  изменени  квазистационарного фона. На фиг. 1 показйна конструкци  устройства, на фиг. 2 - зонна  диаграмма J на фиг. 3 - эквивалентна  электрическа  схема. Дисплей содержит последовательно расположенные первую прозрачную пластину.1, на которую подаетс  регистрируемое изображение 2, первый электрод 3 и диэлектрический слой 4, полупроводниковую пластину 5,электрооптический слой б, второй электрод 7, вторую полупрозрачную пластину 8 и диодные слои 9, уп-. равл ющий (считывающий) поток 10, освещающий слой б и преобразующий- с  в нем в выходной поток 11. Электроды :3 и 7 подключены к источнику 12 питани . Эквивалентна  электрическа  схема диспле -содержит конденсатор 13(емкость диэлектрического сло  4, диоды 14 и 15 (соответствующие сло м 9), резистор 16 (сопротивление пластины 5), а также параллельно соединенные резистор 17 и конденсатор 18 (сопротивление и емкость .сло  б). Оптоэлектронный дисплей работает следующим образом. При.;подаче напр жени  от источ- , ника 12 на электроды 3 и 7 оно рас- . предел етс  между пластиной 5 и слоем б, причем выбираетс  так, чтобы напр жение на слое 6 в исходном состо нии было меньше напр жени  возникновени  электрооптического эффекта в слое б, Соответственно при освещении потоком 10 при отсутствии изображени  2 нет сигнала и в преобра- . зованном потоке 11, При этом, благодар  встречному включению диодных слоев 9, на слое б выдел етс  переменное напр жение без посто нной составл ющей, При освещении диспле  с той или иной стороны, т,е, освещени  одного из диодных слоев 9 регистрируемым изображением 2, сопротивление освещаемого диода 14 сфиг.3 резко падает. Неосвещенный диод создает выпр мленное напр жение на слое 6,т,е, зар жает емкость - конденсатор 18.. Поскольку слой б находилс  до освещени  в предпороговом состо нии , то в момент освещени  в нем возникает электрооптический эффект.Благодар  наличию утечки через резистор 17С сопротивление сло  б), зар д конденсатора 18 стекает, т.е. посто нное напр жение на слое б уменьшаетс . Восстановлени  же напр жени  до прежнего, уровн  при неизменной интенсивности Изображени  2 не происходит благодар  наличиго диэлектрического сло  4 с существенно лучшими диэлектрическими свойствами нежели у сло  6. В соответствии с изменени ми посто нного напр жени  на слое 6 мен етс  и его оптический отклик. Таким образом, стационарные изображени  не . производ т-посто нного оптического отклика , и лишь в моменты включени  и выключени  (,в меньшей степени) изображени  слое 6 оказываютс  импульсы выпр мленного напр жени , вызывающие оптический отклик, т.е. по вление сигнала в выходном потоке 11. Причем дл  подавлени  квазистационарных изображений необходимо , чтобы выпр мленное напр жение успело разр дитьс  за характерное врем  изменени  квазистационарных изображений, т.е. чтобы выполн лось условие

,

- максвелловское врем  диэлектрической релаксации сло / У удельное сопротивление сло  диэлектрическа  проницаемость сло  ,

tf - характерное врем  изменени  квазистационарных изображений . Дл  того, чтобы возникало выпр млунное напр жение достаточной величи ны, врем  разр дки сло  6, т.е. конденсатора 13 через резистор 18, было , больше нежели полупериод питающего напр жени , т.е. выполн лось условие .f f f KG ..-i - частота питающего напр жени . В противном случае выпр мленное напр жение на конденсаторе 13 мало, поскольку он успевает разр дитьс  через резистор 18 в течение пЬлупериода питающего напр жени . Таким образом, с одной стороны т/ сло  6 должно быть достаточно мало, -чтобы обусловить малую длительность импульса выпр мленного напр жени  на слое б по сравнению с характерным временем изменени  квазистационарных изображений ТГ . С другой стороны, оно должно быть достаточно велико,чтобы слой 6 зар жалс  до максимально возможного напр жени . Естественно, что при освеп НИИ полупроводниковой пластины 5 уменьшаетс  не только сопротивление освещаемого диода 14, но и сопротивление объема пластины 5, т.е сопротивление резистора 16, что приводит к увеличению переменного напр жени  на слое 6. Это действие приводит к тому, что стационарные изображени  все .же вызывают оптический отклик. Однако чувствительность диспле  в этом случае быстро падает с увеличением частоты питающего на пр жени , измен  сь практически пропорционально частоте. В то . же

врем , чувствительность диспле  дл  нестационарных изображений практически неизменна по частоте, ухудша сь лишь на низких частотахf%tr поскольку здесь существенным  вл етс  безинерционный выпр мл ющий эффект. Следовательно, при выборе достаточно высокой частоты питающего напр жени , стационарные изображени  будут подавл тьс , в то врем  как нестационарные изображени  будут регидтрироватьс  и преобразовыватьс .

При изготовлении оптоэлектронного диспле  в качестве полупроводниковой пластины 5 -может быть использован кристалл арсенида галли  или сул фида кадми  толщиной 200 мкм. На обеих сторонах пластины механической полировкой создавались диодные слои 9 за счет искривлени  зон по лупроводника на 50-150 мВ (фиг. 2), Искривление зон может быть создано также легированием приповерхностных областей ионной бомбардировкой, диффузией и т.д. Диэлектрический слой из двуокиси кремни  имеет толщину 0,1-0,2 мкм, электроды 3 и 7 выполнены из окиси инди . Слоем б служит планарно ориентированный жидкий кристалл с положительной диэлектрической анизотропией и толщиной 5 мкм ( Его удельное сопротивление составл л ОКОЛО и соответствующее врем  максвелловской релаксации, т.е. разр дки, - 1-5 мс. Напр жение питани  выбираетс  с частотой 20 :250 кГц,-при этом интенсивность регистрируемых нестационарных изображений (нестационарность достигалась преЕ лванием с частотой 5-500 ) пор дка 2-5 мкВт/см, в то врем  как стационарные изображени  производ т оптический отклик той же величины при интенсивности 2-10 мВт/см, т.е. в большей. Считывающим потоком в этих случа х  вл етс  свет с длиной волны 440 нм. Разрешающа  способность превышает 10 линий/мм дл  структур с арсенидом галли  и 50 линий/мм дл  сульфида кадми . При частотах 2-20 кГц стационарные изображени  подавл ютс  неполностью, происходит лишь подчеркивание нестационарных деталей. На частоте 200 Гц стационарные изображени  воспроизвод тс  полностью.

Диодный слой может быть формирован за счет взаимодействи  полупроводника с нескомпенсированными дипольнымк моментами молекул гомеотропно ориентированного жидкого кристалл с положительной диэлектрической анизотропией . Величина искривлени  зон на границе при этом будет пор дка lOO-200 мВ дл  использовавшегос  вкачестве полупроводниковой пластины кристалла силиката висмута. В этом случае диодный слой существует лишь

на одной стороне .пластины 5, структура уже изначально обладает выпр мл ющим действием. Однако выпр мленное напр жение на слое б в стационарном случае (при освещении либо без него отсутствует, поскольку успевает разр дитьс  через собственное сопротивление (резистор,17 сло  6) . Однако при освещении диод 14 тер ет свои выпр мл ющие свойства но при выключении регистрируемого изображени  2 к нему эти свойства возвращаютс  и на слое 6 возникают выпр мленное напр жение и оптический отклик. Таким образом, в выходном потоке 11 света отклик возникает при выключении регистрируемого изображени  2. Далее напр жение на слое б разр жаетс  и отклик исчезает за максвелловское врем релаксации {в данном случае - 100-300 мс) , Дисп лей воспроизводит изображени , частота которых больше 1-2 /, Дисплей обладает также свойством выдел ть лишь границы изображений, поскольку благодар  гомеотгропной ориентации

Предлагаемый объект

Параметр

10-100

Напр жение питани , В

Чувствительность, мкВт« см

Минимальное врем  цикла,

мс25

Разрешающа  способность,

более 10 (дл  GaAs) линий/мм более 50 (дл  CdS)

Область чувствительнос300-900 (дл  GaAs) ти, тл 300-500 (дл  CdS)

300-6000 .

Область считывани , нм

жидкого кристалла дл  его переориен тации необходимо наличие, поперечной составл ющей электрического пол  в слое б, котора  возникает лишь на границах деталей изображени .

Таким образом, структуры с одним ДИОДНЫМ слоем, также выдел ют нестационарные объекты.

По сравнению с известным предлагаемый оптоэлектронный дисплей име .еТ р д преимуществ, которые предсталены в таблице.

Таким образом, предлагаемый дисплей значительно превосходит известный по всем основным параметрам.

Оптоэлектронный дисплей может быть использован в схемах оптическо обработки информации и опознавани  объектов дл  вы влени  движущихс  объектов на неподвижном фоне, например, в биологии и медицине дл  выделени  подвижных клеток и т.п., в н,еразр5т1ающем контроле дл . дистанционного бесконтактного определени  амплитуды вибрации механизмов и т.д.

I

Известный объект

1000-5000

-410 10

- 1000-2000

1-5

300-500

600-6000

3 5 9

V

V,

г.

Y////7.

Фиг.г

г п 16 1$

h к±з ьLfll

W/

41-й ,-.

Фиг. 5

Claims (1)

1. ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ДИСПЛЕЙ, содержащий последовательно расположенные первую прозрачную пластину, первый электрод и диэлектрический слой, полупроводниковую пластину, последовательно расположенные электрооптический слой, второй электрод и вторую прозрачную пластину, о т л и' чающийся тем, что, с целью повышения качества изображения путем выделения нестационарных изображений на квазистационарном. фоне, дисплей содержит диодные слои, расположенные между диэлектрическим слоем и полупроводниковой пластиной и полупроводниковой пластиной и электрооптическим слоем соответственно, а максвелловское время диэлектрической ' релаксации электрооптического слоя . удовлетворяет условию где - максвелловское время диэлектрической релаксации;

   - частота временного напряжения)

   - характерное время изменения квазистационарного фона.

   SU .„.1037326