Státnice z elektroniky

<< předchozí     následující >>

Kapitola 7
Displeje

7.1  S malou hustotou zobrazované informace

Užití pro alfanumerické indikátory – písmena abecedy, číslice. Výstupy kalkulaček, pokladen… Dělíme na aktivní (sami generují světlo) a pasivní (negenerují světlo, ale řídí jeho průchod). Požadované vlastnosti: dobrá čitelnost za světla, šera, tmy; malá spotřeba; rychlá odezva; připojitelné ke zdroji informace.

7.1.1  S malým počtem předem připravených znaků

Digitrony – elektronka, jednotlivé číslice ve formě drátků. Výboj ve zředěném plynu – svítí hlavně katoda. Poměrně vysoké napětí – okolo 150 V. Poměrně malý proud – 1 až 5 mA. Viditelný pouze ten znak, který má napětí. Rozsvícení znaku 10 μs, zhasnutí 40 μs

7.1.2  Segmentový systém

Sedmisegmentové prvky. Aktivní fluorescence (18 až 25 V, při zobrazení všech sedmi segmentů proud 20 mA), elektroluminiscenční diody (doba odezvy 10 ns), kapalné krystaly.

7.1.3  Bodové matice soustavy bodů

Bodové matice s elektroluminiscenčními diodami. Jeden bod jednou nebo dvojicí elektroluminiscenčních barev. Bodové matice s doutnavým výbojem – jako paměti (křížové adresování, nadprahové napětí)

7.2  S velkou hustotou zobrazované informace

Obrazovky, světelné maticové panely, plošné LCD panely.

7.2.1  Elektroluminiscenční diody

AsGa, GaP. Proud do 50 mA, impulzní až ampéry. Pracovní teplota −50 ÷+80 °C. Závěrné napětí −2 V.

7.2.2  Segmentovky

Soustava diod, anoda spojena dohromady. Maticové soustavy (původně 5×7 bodů).

7.2.3  Kapalné krystaly

Označovány LCD (liguid crystal display). Princip znám od začátku století. Látky v tzv. mezofázi (v kapalné stavu, ale ještě některé vlastnosti pevné látky) (mezomorfní látky). První využití bylo v medicíně – nanesení a změna barvy, kde byl zánět. Jedná se o olejovitou, hustou kapalinu, zpravidla jedovatou. Skládá se zhruba ze dvaceti složek organických látek. Zpočátku kapalné krystaly pracovaly pouze v úzkém teplotním pásmu.

Smektická fáze – molekuly tyčinkového tvaru, dva směry pohybu a jedna rotace, vzdálenost vrstev 2 nm, rovnoběžné se stěnami. Nemtická fáze – molekuly pohyb ve třech směrech a v jednom rotace, různé délky molekul, kolmé ke stěnám. Cholesterická fáze – vrstvy proti sobě otočeny a svírají mezi sebou určitý úhel, tloušťky vrstev 5 až 100 μm, orientace podle stěn (někdy drážkování skel), změna elektrickým polem.

Transmisní – dole na displeji světlo, reflexní – dole na displeji zrcadlo. Napájení původně 10 až 15 V, dnes 3 až 8 V, 30 až 100 Hz tak, aby nedráždilo oko (z důvodu životnosti – elektrolytický proces). Permitivita ε > = 3 ÷30, měrný odpor ρ = 105÷109 Ωm, příkon 0,3 μW mm−2 (nejmenší ve srovnání s ostatními displeji). Pro čtení za tmy je třeba prosvětlení – fólie – stovky voltů → měnič. Pracovní teplota původně 5 až 60 °C, dnes −5 až 75 °C.

Nevýhody: musíme pozorovat pod určitým úhlem, omezení teplotního rozsahu. Výhody: velmi malá spotřeba, naprosto rovinný obraz, malá hloubka displeje, nepatrný ovládací výkon (na 0,5 miliónu bodů stačí 1 W, barevný trojnásobek)

7.2.4  Bodové systémy

Pasivní soustava TND (twisted nematic display)

Elektrické pole – polarizace světla – dvojlom. Účinek závisí na λ, slabý kontrast. Nematická fáze krystalu.

Pasivní STND (super twisted nematic display)

Větší kontrast, dnes se nepoužívají. Oranžové pozadí.

DSTND (double super twisted nematic display)

Dvě vrstvy kapalných krystalů za sebou, ovládána pouze 1 (kompenzace vlnové délky). Větší hmotnost i hloubka. Lepší kontrast, 16,7 milionů barev.

TFT displeje (think film transistor)

Aktivní krystaly. Kratší reakční doba, omezení stínů. Mění se jen bod, kde změna.

FLCD – fotoelektrický displej

Fotoelektrická buňka, pamatuje se stav zelektrování. Stupně šedi vznikají rychlým přepínáním černé a bílé. Při opakování 30 až 80 Hz nepotřebují obnovování. Jsou těžké. Na 15″ 1280×1024 bodů.

PD – plazmové displeje

Směs plynů Ne, Ar. 102×66 cm – vážilo by 90 kg.

PALC (plasma adress liquid crystal)

450 drážek vyplněných plazmou – výboj v plazmě způsobí změnu LC. Výborná kvalita až 50″. I 3D displeje – současně dva obrazy (pro pravé i levé oko) => prostorový vjem, každé oko vnímá jiný obraz díky mikroskopické mřížce, pozorovatel musí být v jednom místě.

FED (field emission display)

Studené katody, emise elektronů. Výhody: dobrá sledovatelnost, vysoká rozlišovací schopnost, přirozené barvy, jednoduché elektronické zařízení, malá spotřeba energie, nízká hmotnost, malý hloubkový rozměr, rovinná ploch obrazu (=> bez zkreslení), není problém s rušením, nejsou vady obrazu.