могою високоомних резисторів встановлюється необхідна напруга на сегментах (порядка 5 В). При відкритому транзисторі відповідний цифровий сегмент є заземленим, на РК буде прикладена повна напруга живлення і він стане прозорим, що призведе до засвічування того або іншого символу.

До недоліків індикаторів на РК слід віднести те, що вони погано працюють при понижених температурах. Зниження температури призводить до різкого зниження швидкодії приладів (яка і так невелика і складає приблизно 0,1 с) і визначається вона в’язкістю РК. Термін експлуатації індикаторів на РК – біля 104 годин, для його збільшення комірки рекомендується збуджувати змінним електричним полем(прицьомуінтенсивністьелектрохімічнихпроцесіврізкозменшується).

Одною із основних переваг індикаторів на РК є низька споживана потужність, що зумовлює їх широке використання в годинниках, мікрокалькуляторах та багатьох інших пристроях. На основі РК розроблені багатоелементні екрани для відображення інформації (зокрема екрани для телевізорів, комп’ютерів). При цьому в екрани часто приходиться вводити компактні джерела підсвічування (наприклад на основі гнучких електролюмінесцентних каналів), які збільшують затрати енергії на роботу екранів.

15.2. Електрохромні індикатори

До цього класу відносяться індикатори, в яких накладання зовнішнього електричного поля приводить до зміни кольору активного середовища. До речовин, які змінюють свій колір, можуть відноситись триоксид вольфраму (WO3), іридієво-оксидні плівки, ряд інших неорганічних оксидів, деякі органічні речовини – віологени, біперилові солі, деякі рідкі кристали. Схематичне зображення електрохромного індикатора показано на рис. 15.9, де 1 – скляна пластина, 2 – прозорий електрод, 3 – шар аморфного WO3, 4 – шар діелектрика, 5 – електрод.

результаті на катоді відбудеться реакція утворення вольфрамової бронзи і в активному шарі виникають центри забарвлення: колір плівки стає синім. Реакція утворення вольфрамової бронзи зворотна: при зміні полярності живлення індикатор відновлює початковий колір (інжекції електронів із плівки золота перешкоджає шар діелектрика 4. Робоча напруга таких індикаторів складає частки вольт, а контраст 2:1 досягається приблизно за 1 секунду.

Важливою особливістю електрохромного індикатора є наявність пам’яті: забарвлення активного шару може зберігатися протягом багатьох годин, до тих пір, доки не буде поданий імпульс стираючої напруги протилежної полярності. Заряд, який необхідний для зміни кольору індикатора не є великим (до 5 мКл/см2). Таким чином, прилади цього типу є ще економніші, ніж прилади на РК.

Основні недоліки електрохромних індикаторів: інерційність (час перемикання може досягти 1 с) та недостатня довговічність. Вони витримують не більше як 107 перемикань, а це значить, що якщо їх використовувати в годинниках для секундної стрілки, то їх термін експлуатації буде біля 3 000 годин (біля 120 діб). Швидкодію можна збільшити, використовуючи як активний матеріал не тверду речовину, а рідину, але термін експлуатації при цьому ще більше знижується (у комірці можуть проходити неконтрольовані хімічні реакції), гірший і контраст при використанні рідини як активне середовище.

У цілому електрохромні індикатори цілком придатні для відображення інформації, яка повільно змінюється, де і проявляються їх переваги – економічність та високий (не гірший, ніж в індикаторах на РК) контраст. Температурний діапазон роботи електрохромних індикаторівнавіть більшширокий(від– 29 до70 °С), ніжвіндикаторах наРК.

15.3. Індикатори інших типів

Використання технології, розробленої для виробництва елементів мікроелектроніки, відкрило нові можливості для створення вакуумних розжарювальних індикаторів, нагрівання окремих елементів яких (вольфрамових ниток) дозволяє відображувати необхідний символ. За законом Стефана – Больцмана для теплового випромінювання, яскравістьтакихіндикаторіввизначаєтьсятемпературою(T = 1 200...1 300 °С) вольфрамової нитки і може досягати 10 000 кд/м2, що суттєво вище ніж у індикаторів інших типів. Підкладка, на якій розміщені вольфрамні нитки, виготовляється чорного кольору, що дозволяє отримати дуже високу контрастність зображень. Термін експлуатації вакуумних

172

розжарувальних індикаторів складає 104...105 годин, колір випромінювання – білий (застосування кольорових світлофільтрів забезпечує багатокольоровість при досить високій яскравості). Залежність яскравості від напруги добре описується виразом виду L ≈ U7 [2].

Принциповим недоліком вакуумних розжарювальних індикаторів є їх низький коефіцієнт корисної дії (декілька процентів), оскільки при тій температурі, яку має вольфрамова нитка, основна частка випромінювання знаходиться в інфрачервоній області спектра. Швидкодія їх також не дуже висока і складає 10–2 с.

Явище електрофорезу (направленого руху заряджених частинок одного кольору в діелектричній рідині іншого кольору) використовується в роботі електрофорентних індикаторів. У залежності від полярності прикладеної напруги електричне поле переміщує частинки пігменту (найчастіше порошку TiO2) до одного або іншого електрода комірки. Типові характеристики електрофорентних індикаторів: в елементі товщиною 50 мкм напруга в 30 В переміщує частинки при густині струму 1 мкА/см2 приблизно за 100 мс. Ресурс роботи складає 107...108 циклів, робочий діапазон температур –15 – +50°С. Індикатори “мають пам’ять” (зображення зберігається після вимкнення напруги. Підбір пігментів та діелектричної рідини може забезпечити великий набір кольорів. До недоліків електрофорентних індикаторів відносять порівняно великі (десятки вольт) напруги для керування та низьку швидкодію (0,1...1 с).

В основі роботи електролітичних індикаторів лежать процеси зворотного осадження на поверхню електрода плівки металу (плівка утворюється в результаті електролізу розчину, який знаходиться між двома електродами, один з яких прозорий). При осаджуванні металу (срібла) плівка на прозорому електроді поглинає світло, яке на неї падає, в результаті цього елемент відображення здається темним на білому фоні. Прикладена напруга зворотної полярності приводить до просвічування електрода. Робоча напруга таких комірок – одиниці вольт, ресурс роботи – біля 107 циклів, робочий діапазон температур – від –40 °С до +60 °С. Зображення може зберігатися протягом декількох діб. Недоліком їх є велика інерційність (час запису та стирання складає

0,2...1 с).

Як пасивні індикатори можуть використовуватись електричнокеровані оптичні транспаранти, які розглянуті раніш (наприклад на основі кристалів КDР, DКDР, АDР, PLZT-кераміки).

У таблиці 15.1 наведено основні параметри деяких індикаторів, які виготовляються в промисловості.

173

Таблиця 15.1 – Основні параметри індикаторів, які використовуються в системах відображення інформації

174