Различаюттриосновныхтипасветодиодных индикаторов: знаковые, сегментные (цифровые) и матричные. Семисегментный индикатор позволяет воспроизводить все десять цифр и некоторые буквы. Сегментные и матричные индикаторы могут быть одно- и многоразрядными, что позволяет создавать на их основе системы отображения различной сложности.
Отечественная промышленность выпускает знаковые и сегментные одно- и многоразрядные индикаторы, а также матрицы из светодиодов. Ведётся разработка цветных и точечно-растворных экранов, способных заменить в отдельных случаях цветные кинескопы.
Миниатюрные дисплеи на светодиодах используют в электронных часах, карманных и настольных калькуляторах, измерительных приборах и др. Низкое напряжение питания, малый ток, небольшие габаритные размеры и масса, высокая долговечность сделали светодиодные индикаторы одним из наиболее перспективных типов индикаторов для устройств отображения информации индивидуального пользования.
4.3. Жидкокристаллические индикаторы
ЖК индикаторы не излучают собственный свет, как все рассмотренные выше индикаторные приборы, а преломляют падающее или проходящее сквозь них излучение. Основой для создания таких индикаторов послужили жидкие кристаллы — органические вещества, которыеимеютфизическиесвойстважидкости(текучесть, каплеобразование) и в то же время сохраняющие правильную геометрическую решётку молекулы, как кристаллы.
Молекулы жидких кристаллов имеют удлинённую форму и обладают дипольным моментом — положительные и отрицательные заряды каждой молекулы расположены на её противоположных концах. Центрытяжестимолекулжидкихкристалловрасположеныхаотически, но молекулы стремятся ориентироваться параллельно друг другу своими длинными осями. При температуре 10—55 °С молекулы жидких кристаллов располагаются параллельными цепочками, образуя упорядоченную кристаллическую структуру. Тонкий слой жидких кристаллов при этом прозрачен.
95
Ориентация дипольного момента изменяется в зависимости от |
направления электрического поля в жидких кристаллах. Под дей- |
ствием электрического поля вещество становится непрозрачным |
и рассеивает свет во всех направлениях. Это состояние называ- |
ют динамическим рассеиванием, используется для создания ин- |
дикаторов. |
Ориентация дипольного момента изменяется в зависимости от на- |
правления электрического поля в жидких кристаллах. Под действием |
электрического поля вещество становится непрозрачным и рассеива- |
ет свет во всех направлениях. Это состояние, называемое динамичес- |
ким рассеиванием, используется для создания индикаторов. |
Конструктивно ЖК-индикатор состоит из цифровых сегментов |
(рис. 4.4, а). Такой сегмент подобен конденсатору. Между двумя |
стеклянными пластинами с нанесенными на их внутреннюю повер- |
хностьпрозрачными электродами находится слойжидких кристал- |
лов толщиной 10—20 мкм. Уплотняющая прокладка герметизиру- |
ет объем, занимаемый жидким кристаллом. Электродом служит |
плёнка двуокиси цинка. Один электрод использует плёнку двуоки- |
сицинка; ондолженбытьдостаточнопрозрачен, чтобысквозьнего |
на поверхности стекла можно было наблюдать изображение. Вто- |
рой электрод может отражать или пропускать свет. Пластины сег- |
Рис. 4.4. Жидкокристаллические индикаторы, работающие в проходящем |
свете (а) и отражённом свете (б) |
96 |
ментов помещают в герметичный корпус, а все контакты от электродов выводятся на внешний разъём. Под индикатором размещают источник света и матово чёрный экран.
Обычно ЖК-индикаторы работают по принципу пропускания света. Для получения изображения на фигурные электроды ( сегментыиндикатора) подаютнапряжение10—15 Вотносительнонижнего сплошного электрода. Прозрачность жидких кристаллов под этими электродами снижается, а остальная часть остается прозрачной. В проходящем свете формируется определённый знак. В ЖКиндикаторе, работающем в отражённом свете (рис. 4.4, б), нижний электроддолженбытьзеркальнымихорошоотражатьсвет. Источником падающего на индикатор света служит естественное освещение. Участки жидкого кристалла, не подвергающиеся воздействию внешнего напряжения, остаются прозрачными и пропускают отраженный от нижнего электрода свет. Каждым сегментом ЖК-инди- каторауправляютотдельнымтранзистором. Длясокращенияобъёма аппаратуры в схемах управления ЖК-индикаторами применяют интегральные микросхемы.
Потребляемый ЖК-индикатором ток составляет менее 1 мкА на знак, формируемый из нескольких сегментов. Время установления режимаЖК-индикаторавелико— 50—100 мс, времязатуханиязначительно больше 100—250 мс. Срок службы ЖК-индикаторов составляет несколько тысяч часов и около 106 включений.
Основные достоинства ЖК-индикаторов: малая потребляемая мощность; возможность считывания показаний индикатора при высокойвнешнейосвещённости; простотаизготовления; совместимость с интегральными микросхемами за счет низкого рабочего напряжения. Кнедостаткамможноотнестибольшуюинерционность и ограниченный диапазон рабочих температур.