Індикатори на рідких кристалах. Плазмові панелі. Маркування цифрових індикаторів

 

Індикатори на рідких кристалах останніми роками все частіше застосовуються в різноманітній електронній апаратурі. Цііндикатори відрізняються малими габаритами, споживають незначну потужність (не більше 100 мквт) від низьковольтних джерел живлення, забезпечують високу контрастність зображення навіть при достатньо високих рівнях засвічення.

Рідкими кристалами називають особливу групу речовин, що займають проміжне місце між твердим і рідким станами. Ці речовини складаються з ниткоподібних органічних молекул, витягнутих в певних напрямах (мал. 22.9, а). Вони володіють текучістю подібно до рідин, але мають молекулярний порядок твердих речовин. При температурі 15...70°С під дією електричного поля орієнтація молекул змінюється, стає впорядкованою (мал. 22.9, б), а в речовині виникає специфічний ефект динамічного розсіювання світла (що як проходить через речовину, так і відображеного). В результаті цього коефіцієнт заломлення змінюється, і рідкий кристал, непрозорий у нормальному стані, починає пропускати світло. Оскільки рідкокристалічні осередки самі не випромінюють світло, то вони зазвичай використовуються спільно з яким-небудь зовнішнім джерелом світла.

Конструкція елементарної рідкокристалічної ячейки достатньо проста (мал. 22.10). Вона складається з двох скляних пластин 2, покритих з внутрішньої сторони шаром електропровідного матеріалу (3 і 5), і розташованого між ними рідкого кристала 1 товщиною 8...25 мкм. Один з електродів (мал. 22.10) прозорий, інший (мал. 22.10) - може бути або прозорим, якщо індикатор працює на пропускання світла, або дзеркальним, якщо індикатор працює на віддзеркалення. Електроди 3 і 5 розділяє ізоляційна прокладка 4.

Для індикації цифр використовуються елементи, які складаються з восьми сегментів (кожен сегмент - це елементарна рідкокристалічна ячейка). Сім з них необхідні для відтворення десяти цифр, а восьмий сегмент призначений для індикації коми, що відокремлює десяткові дроби від цілих чисел (мал. 22.11).

 

Мал. 22.9. Рідкокристалічний ячейка:

а - невпорядкована структура без поля; б - впорядкована структура за наявності електричного поля

 

Мал. 22.10. Конструкція елементарного рідкокристалічного індикатора (рідкокристалічної ячейки):

1 - рідкий кристал; 2 - скляні пластини; 3 - прозорий електрод; 4 - ізоляційна прокладка; 5 - прозорий або такий, що відображає електрод

Мал. 22.11. Конструктивне оформлення цифрового однорозрядного рідкокристалічного індикатора

 

Мал. 22.12. Конструкція багаторозрядного рідкокристалічного індикатора (дисплея)

 

Рис 22.13. Схеми, що ілюструють роботу рідкокристалічної ячейки:

а - на віддзеркалення світла; б - на пропускання світла

 

Мал. 22.14. Схема управління рідкокристалічним індикатором

 

Для отримання зображення тієї або іншої цифри необхідно впливати за допомогою електричного струму на певні цифрові сегменти.

На мал. 22.12 показаний багаторозрядний індикатор на трьох рідкокристалічних елементах. По суті, такий індикатор є простим рідкокристалічним дисплеєм компактної плоскої конструкції. Слід зазначити, що, окрім цифрової індикації, на такому дисплеї можуть бути відтворені і складніші знаки і символи.

Джерела світла, необхідні для роботи індикаторів на рідких кристалах, можна розташовувати як перед ними, так і позаду них. У першому випадку позаду цифрових сегментів встановлюють дзеркальну пластину (мал. 22.13, про), світло відбивається від неї і проходить через сегменти, прозорість яких залежить від величини струму, що пропускається через них. При роботі індикатора у відображених променях як джерело світла можна використовувати навколишнє освітлення.

У другому випадку джерело світла (мініатюрні лампи розжарювання або люмінесцентні випромінювачі) розташовують так, як показано на мал. 22.13, б. Замістьдзеркальної пластини використовується матово-чорна. Індикатор працює в світлі, що проходить. При використанні відповідних фільтрів можна отримати кольорове зображення тих або інших знаків.

Для управління роботою рідкокристалічного індикатора необхідний пристрій, що підключає живлячу напругу до того або іншого сегменту за заданою програмою. З цією метою може бути використана схема, приведена на мал. 22.14. Тут до кожного сегменту підводиться живляча напруга тільки в тому випадку, якщо відповідний транзистор, що управляє, відкритий (на малюнку показаний тільки один транзистор VT7 сьомого сегменту). Між загальним електродом і плюсом джерела живлення включений обмежувальний резистор з опором Roгp = 10... 100 ком. За допомогою високоомних резисторів встановлюється необхідне для роботи сегментів живляча напруга (близько 5 В). При відмиканні транзистора відповідний цифровий сегмент виявляється заземленим, на кристалічну рідину впливатиме повна напруга живлення, і вона стане прозорою, що приведе до висвічення тієї або іншої цифри (знаку, символу).

 

Контрольні запитання:

1. Область застосування індикаторів на рідких кристалах?

2. Що називають рідкими кристалами?

3. Що таке сегмент?

4. Конструкція елементарного рідкокристалічного індикатора?

5. В чому полягає принцип роботи рідкокристалічного індикатора?