10.10. Приборы отображения информации
Светоизлучающие диоды, а также приборы на основе электрооптических явлений в жидких кристаллах, люминесцентных веществах и других материалах используются для получения визуальной информации.
По функциональному назначению различают знакосинтезирующие индикаторы для воспроизведения точек, цифр, букв, шкал измерительных приборов, графиков, мнемосхем и экраны для воспроизведения, как перечисленной выше информации так и подвижных картин.
В жидкокристаллических индикаторах используются жидкие кристаллы, способные в интервале температур от 1 до 50°С сохранять в жидком состоянии упорядоченность молекул подобно кристаллам.
Жидкокристаллический индикатор на эффекте динамического рассеяния (рис. 10.43, а) состоит из двух плоскопараллельных стеклянных пластин, между которыми находится слой жидких кристаллов 1 толщиной до 20 мкм. На одной стеклянной пластине 2 прозрачным токопроводящим покрытием нанесен электрод 3 в виде рисунка, например, сегментов (F1—F9) (рис. 10.43, б), из которых можно воспроизвести цифры от 0 до 9 (рис. 10.43, в). На другой стеклянной пластине 4 прозрачным токопроводящим покрытием нанесен электрод 5, общий для всего рисунка. Существуют индикаторы работающие на отражение и просвет. В первом случае на стекло с общим электродом наносится отражающий слой 6, во втором — за индикатором должен быть дополнительный источник света.
При синусоидальном напряжении между электродами с амплитудой 4—10 В и частотой 30—1000 Гц кристаллы под действием электрического поля теряют упорядоченность структуры. Это вызывает рассеяние света и жидкий кристалл становится не прозрачным. Если отражающая поверхность белая, то наблюдатель видит темный рисунок на светлом фоне.
При работе индикатора на просвет изображение рисунка более темное, чем фон.
Жидкокристаллические индикаторы на твист-эффекте имеют конструкцию аналогичную рис. 10.43, а, если в ней прозрачные стекла 2 и 4 заменить двумя скрещенными поляроидными пластинами. Их плоскости поляризации взаимно перпендикулярны, поэтому они непрозрачны. Под действием электрического поля молекулы жидкого кристалла ориентируются и эффект вращения плоскости поляризации поляроидами исчезает.
Основные достоинства жидкокристаллических индикаторов — малые мощность (до 10 мВт/см2) и напряжение управления (до 2 В), возможность реализации элементов от 1,5 мм до 500 мм.
Основной недостаток — узкий диапазон рабочих температур (1-50°С).
Электролюминесцентные индикаторы (рис. 10.44) представляют собой плоский конденсатор, одной обкладкой которого является сплошной прозрачный электрод 1, а другой — электрически изолированные металлические площадки 2 (мозаичный электрод). Между электродами размещается тонкий слой 3 из люминесцентного порошка в изолирующей пленке 4. Если между электродами конденсатора приложить синусоидальное напряжение с амплитудой до 350 В и частотой от 400 Гц до 5 кГц, то в слое люминесцентного порошка возникает световое излучение.
Электролюминесцентные индикаторы используются в качестве элементов (до 300 х 300 мм) многоцветных устройств отображения информации, например, мнемосхем состояния сложных систем.