И В. С. Ямпольсний о основы автоматики и электронно- вычислительной техники нститутов

Подложка

Аноды

а ь с d е f q

и
■■■'«••«■а
•Г 7Г •••
<«
1«
'»■«■■■ 1« 'шашиты'' 19
Г *■■■••! ' »*
' ишшшшш- 1«
*лтшш9шч «« ««•■■««к |« U0IIMI' II <■
г тшяш*я > \*
'••■■■•Г I*

■ч

Г
ч.

238

Катод

катод сетка Аноды
Стеклянный 5аллон

Жидкокристаллические индикаторы относятся к электрооптиче- ским индикаторам пассивного типа, так как их использование воз­можно только при внешнем естественном или искусственном осве­щении. Жидкие кристаллы с упорядоченной пространственной структурой молекул были открыты еще в конце прошлого века, однако их техническое использование началось только в 1970-х гг. Принцип действия этих индикаторов основан на изменении степе­ни прозрачности органических жидкокристаллических веществ, на­ходящихся в электрическом поле. Если жидкокристаллическое ве­щество поместить в переменное электрическое Лоле, то упорядо­ченная пространственная структура молекул будет разрушена и в ре­зультате изменятся условия отражения света от слоя жидкости.
Конструктивно жидкокристаллический индикатор выполняют в виде двух плоских стеклянных пластин, разделенных по периметру прокладкой (рис. 2.39). На внутреннюю поверхность одной плас­тины наносятся прозрачные проводящие электроды, форма и рас­положение которых будут определять индицируемые знаки. На вто_-

fci»
J!

239

Стеклянные пластины 05щид электрод
^ Зпетроды - сегмент —Жидкий кристалл Прокладка Герметик

рую плаЛину наносится общий (во всю пластину) проводящий прозрачный электрод. Пространство между пластинами заполняют жидкокристаллическим веществом (толщина слоя около 10 мкм). Пакет пластин по периметру герметизируют. Сквозь герметик де­лаются выводы от всех электродов.
Для управления индикатором между общим электродом и элект­родами-элементами прикладывают переменное напряжение в преде­лах 4...15 В. Так как удельное сопротивление жидкокристалличе­ского вещества очень велико (10⁸... 10¹² Ом/см), то ток индикатора, как правило, не превышает нескольких микроампер. Благодаря почти идеальным энергетическим характеристикам такие индикато­ры находят широкое применение в устройствах с автономным пи-' танием.
Оптические характеристики индикатора при хорошей внешней освещенности вполне удовлетворительны, так как контрастность знаков по отношению к индикационному полю достигает 70...90%. Индикаторы выходят из строя при перегреве (Г>60°С) и при на­личии постоянной составляющей в управляющем напряжении (из- за электролитических процессов).
При правильной эксплуатации срок службы индикаторов очень велик: наработка на отказ превышает 20 ООО ч.
Индикаторные панели и экраны предназначены для вывода боль­шой по объему и универсальной по характеру оптической ин­формации. Это могут быть цифровые и буквенные тексты, изоб­ражения всевозможных шкал, диаграмм, графиков, схем, рисунков. При этом изображения могут быть многоцветными и динамич­ными.
Всем требованиям, предъявляемым к качеству изображения при приемлемой для массового потребителя стоимости, в настоящее время удовлетворяет единственный оптоэлектрический прибор — электронно-лучевая трубка. Секрет долгожительства этого одного из самых старых электронного прибора заключается в использовании очень простого способа коммутации элементов изображения. Изме­няя пространственное положение электронного луча при помощи всего двух катушек системы отклонения, мы можем переключать све­чение более миллиона люминофорных элементов индикации, располо­женных на экране обычного телевизионного кинескопа. В то же время использование электронно-лучевых трубок в современных средствах отображения информации вызывает много трудностей. Одни из них связаны с большими габаритами и массой, другие — с малым сроком службы и очень большими значениями ускоряющих напряжений (десятки киловольт) и токов отклоняющих катушек (амперы), и, наконец, устройства управления обычной электронно-лучевой труб­ки с большим трудом согласуются с наиболее перспективными цифровыми системами формирования изображения.
Желание устранить эти трудности привело к поиску конкурен­тов электронно-лучевых трубок — так называемых плоских инфор­мационных экранов (панелей). Независимо от физических основ, лежащих в принципе работы таких панелей, они должны решать
две задачи: осуществлять пространственное распределение электри­ческих сигналов для включения любого элемента индикации на всей поверхности панели и осуществлять преобразование электрического сигнала в отптическое излучение.
Первая задача решается созданием экранов с дискретными све­тоизлучающими элементами, расположенными в точно фиксирован­ных точках панели. При этом возможны два метода адресации: параллельный — когда все элементы индикации независимы и могут включаться в любой последовательности, а при необходимости и одновременно, и последовательный — когда в каждый момент вре­мени включен только один элемент и предъявление всей инфор­мации происходит путем поочередного включения всех элементов экрана. При параллельной адресации каждой точке экрана соот- .ветствует свой источник электрического сигнала (например, ключ), соединенный проводником с излучающим элементом. Даже при сравнительно небольшом квадратном экране на 100Х 100 элементов необходимо 10 000 ключей для управления экраном и столько же проводников, соединяющих схему управления и экран. При после­довательной адреса-ции число управляющих элементов и соеди­нительных проводников может быть резко уменьшено при матрич­ном построении экрана. Такие экраны выполняются в виде слоис­той решетчатой структуры (рис. 2.40). На подложку наносится необходимое число параллельных горизонтальных электродов, на стеклянную пластину — параллельные вертикальные прозрачные электроды. Между электродами помещается слой активного опти­ческого материала, меняющего свои оптические свойства при воз­действии электрического поля или прохождении электрического то­ка. При одновременной подаче напряжения на один из вертикаль­ных и горизонтальных электродов происходит включение элемента индикации, находящегося на их пересечении. Для того же экрана с 10 000 элементов при последовательной матричной адресации понадобится всего 200 ключей и соединительных проводников (вмес­то 10 000 при параллельном). Однако последовательная адреса-