Засоби відображення інформації

До засобів відображення інформації відносять електронно-променеві трубки, електролюмінісцентні панелі, газорозрядні індикатори та панелі, електролюмінесцентні індикатори, рідкокристалічні індикатори.

Електронно-променева трубка являє собою електронний прилад, в якому електронний промінь, що випромінюється катодом, фокусується в поперечному перерізі до розмірів крапки на екрані, покритому люмінесцентним матеріалом. Найбільш просто побудовані ЕПТ з електростатичним відхиленням (рисунок 1).

Рисунок 1 – Структура електронно-променевої трубки

ЕПТ складаються з скляної (або металевої) колби, що розширюється від вузької горловини до екрана. В колбу вставляється електронна гармата, яка розташована в горловині колби і складається з катода, керуючого електрода, прискорювальних та фокусувальних електродів, відхиляючих пластин та інших елементів.

Електронна гармата випромінює з поверхні катода, вкритого окисною плівкою, потік електронів. Цей потік ініціюється шляхом нагрівання поверхні катода за допомогою спеціального підігрівача. Інтенсивність потоку електронів регулюється потенціалом керуючого електрода, який, як правило, є від'ємним по відношенню до потенціалів на прискорювальних електродах ПЕрі, П_РЕ2. Цей же електрод визначає коефіцієнт підсилення вхідного сигналу в проміжку керуючого електрода — першого прискорювального електрода:

М= - V_np/U_ynp

Керуючий електрод є по суті модулятором електронного потоку, що випромінюється катодом. Ця модуляція здійснюється сигналом, який необхідно відобразити на екрані ЕПТ.

Прискорювальний електрод надає електронному потокові швидкості, достатньої для ефективного бомбардування люмінесцентного матеріалу з його засвічуванням в зоні бомбардування. Для того щоб електронний потік дозволяв формувати на екрані ЕПТ чіткі зображення, потрібно забезпечити його фокусування перед падінням на екран. Таку функцію забезпечує електростатична лінза, що складається з першого прискорювального електрода та фокусувального електрода ФЕ, відстань між якими А1 та потенціали впливають на розмір світлового елемента (крапки) на екрані ЕПТ.

Після фокусування необхідно забезпечити відхилення світлового елемента по екрану як в горизонтальному, так і в вертикальному напрямках. Таке відхилення в сукупності з відповідною модуляцією кожного з елементів дає можливість отримати на екрані ЕПТ відображення інформації, яка надходить на керуючий електрод. Забезпечує відхилення спеціальна відхиляюча система з 4-х попарно ортогональних пластин.

Для ЕПТ статичного типу потенціал катода дорівнює нулю, керуючого електрода - від мінус 100В до плюс 2В, першого прискорювача на рівні 400 - 500В, фокусуючого електрода від 0 до 400В -500В, на другому прискорювачі - до 15кВ.

Окрім електростатичного відхилення електронних променів застосовується також магнітне, яке має дещо гірші характеристики порівняно з електростатичними, проте використовується частіше.

Газорозрядні прилади з'явились в 40 - 50 роках нашого сторіччя у вигляді неонових сигнальних індикаторних ламп змінного струму. Однак з появою газорозрядного індикатора постійного струму, ці прилади досягли бурхливого розвитку у вигляді матричних панелей. Принцип роботи газорозрядного індикатора ґрунтується на тому, що при переході електрона з верхнього енергетичного рівня атома на більш низький, або втраті електрона атомом, газ випромінює світло. При втраті одного електрона більшістю атомів газу говорять про те, що газ іонізований (атоми перетворились на іони). Станом іонізації управляють за допомогою енергії зовнішнього електричного поля, що достатня для виведення електрона з поля атома. Ця енергія забезпечується подачею напруги на певні електроди між якими знаходиться газ. Існує багато схем газорозрядних приладів. Найбільш типова з них складається з двох скляних пластин, одна з яких прозора (рис.2). Простір між пластинами заповнюється газовою сумішшю, а на поверхні пластин напиляються провідники. При подачі на провідники напруги газ починає іонізуватися і при певному значенні напруги виникає світловий розряд. Колір світлового розряду визначається газом заповнення.

Рисунок 2 – Конструкція газорозрядної комірки

Електролюмінесцентні панелі. Першим прикладом використання явища люмінесценції стали матричні електролюмінесцентні поперечні панелі. Конструкція такої панелі (рисунок 3) складається з двох електродів, типу катода та анода, між якими нанесено люмінесцентний шар з порошку сульфату цинку (ZnS) та марганцю (Мп). На поверхню люмінесцентного шару наноситься порошкова мідь, яка виступає активатором формування люмінофорних комірок.

Рисунок 3 – Конструкція електролюмінесцентної панелі

При прикладанні до електродів постійної напруги на поверхні кожної люмінофорної гранули формується напівпровідниковий перехід, який починає випромінювати світло. Яскравість цього світла залежить від величини напруги та яскравості люмінофора. Деяке збільшення характеристик яскравості досягається в конструкції коли порошок замінюється на люмінофорну плівку, яка нанесена на скляну підкладку. Плівка також виготовляється з сульфату цинку (ZnS), марганцю (Мп) та міді (Од). Характерна напруга, що прикладається до пари електродів знаходиться на рівні 50В.

Рідкокристалічні індикатори. Рідкокристалічні індикатори відрізняються від люмінесцентних та газорозрядних індикаторів тим, що не випромінюють світла та не вимагають додаткового зовнішнього підсвічування. Вони працюють на принципі модулятора шляхом пропускання та відбивання світла. Регулювання потоку світла досягається тим, що рідкокристалічна комірка розміщується на шляху світлового потоку, а її коефіцієнт оптичного пропускання змінюється за рахунок подачі електричного поля. Рідкий кристал зовнішньо нагадує звичайну рідину, але подібно електролюмінесцентному кристалу має впорядковану структуру у вигляді витягнутих молекул.

Конструктивно рідкокристалічний індикатор (рис.4) являє собою скляний резервуар, обидві стінки якого мають провідникове покриття. Всередині цього резервуару знаходиться кристалічна рідина.

Рисунок 4 – Рідкокристалічний індикатор

В певних умовах, молекули рідини розміщуються перпендикулярно скляним пластинам. Якщо на провідникові покриття подати достатню напругу, характер розміщення молекул зміниться і зміниться коефіцієнт світловідбиття. Хоча рідкокристалічні комірки можуть збуджуватись постійним струмом в більшості випадків використовується збудження змінним струмом. Постійний струм швидше зруйновує комірки. На практиці частота перемикання складає 30Гц, хоча при певних умовах можлива робота і на частоті 1кГц.