Жидкокристаллические индикаторы

Комплектующие, радиокомпоненты / Радиодетали / Вакуумные приборы
Administrator
2 129
22-04-2017, 13:38
0

ИЖЦ71-5/7; ИЖЦ72-5/7

Цифровые пятиразрядные индикаторы ИЖЦ71 -5/7 и ИЖЦ72-5/7 с децимальной точкой в каждом разряде и встроенным микросхемным блоком управления предназначены для отображения цифровой информации в аппаратуре, устанавливаемой вне помещения (счетчики газа, жидкого топлива, электроэнергии, уличные термометры и т. п.).

Конструктивно индикатор представляет собой в общем виде две плоские тонкие стеклянные пластины, герметично склеенные по периметру с малым зазором, заполненным холодоустойчивым жидкокристаллическим веществом.

Работа индикатора основана на твист-эффекте в жидких кристаллах, для чего в конструкции предусмотрены два поляроида - две тонкие пленки, обладающие свойством поляризации проходящего через них света. Твист-эффект - это явление вращения плоскости поляризации поляризованного света тонким (около 20 мкм) слоем жидких кристаллов, исчезающее при действии на этот слой электрического поля. Плоскости поляризации света, обеспечиваемой каждым из поляроидов, взаимно перпендикулярны (их называют скрещенными).

Вообще говоря, система из скрещенных поляроидов света не пропускает, но если между ними разместить слой жидких кристаллов, в свою очередь, вращающий на 90 град, плоскость поляризации света, система становится прозрачной. Под действием электрического поля на какой-либо участок слоя жидких кристаллов они теряют способность вращать плоскость поляризации света и пропускание света прекращается. Зрительно это воспринимается как появление на светлом фоне темного, непрозрачного участка.

Электрическое поле должно быть знакопеременным, в противном случае в слое жидких кристаллов возникает электролитический процесс, приводящий к резкому сокращению срока их службы.

Индикатор ИЖЦ71-5/7 рассчитан для работы на отраженном свете, для чего на тыльную сторону прибора нанесено зеркальное покрытие. Индикатор ИЖЦ72-5/7 - полупрозрачный и работает на просвет, однако его можно перевести в отражательный режим, если установить позади прибора вплотную к нему зеркальную пластину.

Прибор снабжен двадцатью жесткими лужеными выводами квадратного сечения для подачи внешних сигналов. Внешний вид индикатора представлен на рис. 1. Масса прибора - не более 60 г.

Цоколевка индикатора представлена в табл.1.

Блок управления индикатора построен на основе бескорпусной сорокаканальной микросхемы КБ1835ИД1-4 структуры КМОП.

Как было указано, в индикаторе применено холодоустойчивое жидкокристаллическое вещество, допускающее нормальную работу прибора вплоть до температуры -30°С. При температуре ниже -30°С время смены информации на табло заметно увеличивается.

Необходимое быстродействие индикатора при температуре в пределах -30...-40°С обеспечивает специальный подогреватель, питающийся током. Это устройство выполнено на основе металлокерамики, имеет собственные выводы и поставляется отдельно от индикатора.

Для того чтобы предохранить поляроид индикатора, размещенный на его лицевой стороне, от повреждений при хранении и монтаже, табло на заводе-изготовителе прикрывают защитной пленкой. Перед началом эксплуатации прибора защитную пленку следует удалить.

Первые три буквы наименования индикатора означают Индикатор Жидкокристальный Цифровой, число 71 - порядковый номер разработки, цифра 5 - число разрядов, а 7 - число элементов изображения в разряде.

Основные технические характеристики индикатора при Токр.ср = 25°С

Собственный яркостный контраст, отн. ед., не менее......0,9
Потребляемый ток, мА, не более, при напряжении питания 5 В, частоте перезаписывания 100 Гц и частоте смены полярности возбуждения 100 Гц......0,2
Входное напряжение информационных сигналов в состоянии высокого уровня......4,5...5
низкого уровня......0...0,5
Входной ток цепей логических сигналов, мкА, не более......5
Время реакции, мс, не более......150
Время релаксации, мс, не более......150

Предельные эксплуатационные значения

Напряжение питания логических цепей, В......4,5...5,5
Рабочий температурный интервал, °С без подогревателя ... -30...+65
с подогревателем.....-40...+65
Основные технические характеристики подогревателя
Сопротивление элемента, Ом......100...160
Мощность, потребляемая подогревателем при выходе на установившийся режим, Вт, не более......6
Мощность, потребляемая подогревателем в установившемся режиме, Вт, не более......3
Максимально допустимая температура элемента, °С.....+70

Внешнюю информацию индикатор принимает по восьмиразрядной линии DO - D7 по тактирующему сигналу CWR. После введения информации о всех элементах изображения во входной регистр блока управления (в течение пяти тактовых импульсов записи байта) на вход "Перезаписывание" поступает импульс WR, обеспечивающий перезаписывание информации из входного регистра в регистр хранения. Временные диаграммы, иллюстрирующие работу блока управления, представлены на рис. 2.

Из регистра хранения информация поступает в выходные формирователи, отвечающие за включенное или выключенное состояние элементов первого кадра в соответствии с принятой внешней информацией.

Новая информация второго кадра проходит тот же путь и поступает на табло. Таким образом, можно сказать, что блок управления имеет память на две страницы - одна хранит информацию о принятом кадре, а другая в это время записывает информацию о следующем кадре.

Формирование знакопеременного (без постоянной составляющей) возбуждающего индикатор напряжения происходит по сигналам COSL.

Функция "Инверсия выходной информации" предоставляет пользователю возможность подачи на индикатор информации как в прямом виде (когда высокому уровню на информационном входе соответствует включенный элемент табло), так и в инверсном (когда элемент табло включается низким входным уровнем). Прямое введение соответствует низкому уровню на входе Iп, а инверсное - высокому.

"Выход эстафетного сигнала" при использовании одиночного индикатора оставляют свободным. Если же необходимо наращивание числа разрядов индикации, рядом устанавливают второй такой же индикатор, а выв. 20 первого соединяют с внешним управляющим блоком.

Для индикаторов этого и других типов, способных работать в проходящем свете, выпускают специальные модули подсветки с лампами накаливания.

Жидкокристаллические индикаторы всех типов следует предохранять от длительного воздействия прямых солнечных лучей - это может привести к необратимой деструкции жидких кристаллов. По этой же причине следует оберегать индикаторы от статического электричества и перегревания при пайке.

ИЖЦ35-6/7

Шестиразрядные цифровые индикаторы ИЖЦ35-6/7 предназначены для отображения выходной информации в карманной электронной аппаратуре медицинского назначения с автономным питанием. Кроме шести цифровых разрядов, на табло размещены шесть мнемонических элементов. Работа индикатора основана на твист-эффекте. Прибор рассчитан на работу в отраженном свете; цвет изображения - черный, фон - светлосерый. Режим управления - статический.

Корпус - стеклянный, плоский (рис. 3). Выводы представляют собой прозрачные (на рисунке условно показаны черными) проводящие полосы - площадки, напыленные на стекло корпуса с лицевой стороны. Подключение индикатора к цепям устройств выполняют с помощью двух контактных резиновых гребенок, составленных из чередующихся проводящих и непроводящих участков.

Контактные площадки (их общее число - 52) размещены в два ряда, по одному на каждой длинной стороне корпуса. Если смотреть на табло прибора спереди (выступ-ключ на корпусе должен быть слева), то нижний ряд будет первым, верхний - вторым. Нумерация выводов в первом ряду (с 1 -го по 26-й) идет слева направо, а во втором (с 27-го по 52-й) - справа налево.

Цоколевка индикатора ИЖЦ35-6/7 (нумерация разрядов на табло увеличивается слева направо): выв. выв.

1 - общий; выв.
2 - элемент g разряда 1;
выв. 3 - е1;
выв. 4 - d1;
выв. 5 - с1;
выв. 6 - g2;
выв. 7 - е2;
выв. 8 - d2;
выв. 9 - с2;
выв. 10 - децимальная
точка разряда 2;
выв. 11 - g3;
выв. 12 - еЗ;
выв. 13 -d3
выв. 14 - сЗ;
выв. 15 -g4;
выв. 16 -е4
выв. 17 - d4;
выв. 18 - с4;
выв. 19 - g5
выв. 20 - е5;
выв. 21 - d5;
выв. 22 - с5
выв. 23 - g6;
выв. 24 - е6;
выв. 25 - d6
выв. 26 - с6; выв.27 - b6;
выв. 28 - а6
выв. 29 - f6;
выв. 30 - Д;
выв. 31 - Е
выв. 32 - b5;
выв. 33 - а5;
выв. 34 - f5
выв. 35 - Г;
выв. 36 - 3;
выв. 37 - b4
выв. 38 - а4;
выв. 39 - f4;
выв. 40 - bЗ
выв. 41 - В;
выв. 42 - аЗ;
выв. 43 - f3
выв. 44 - Ж;
выв. 45 - b2;
выв. 46 - Б
выв. 47 - а2;
выв. 48 - f2;
выв. 49 - b1
выв. 50 - А;
выв. 51 - а1;
выв. 52 - f 1.

Масса индикатора - не более 2 г.

Основные технические характеристики индикатора при Токр.ср = 25°С

Собственный яркостный контраст, %, не менее......83,3
Потребляемый ток, мкА, не более......2,5
Номинальное напряжение управления, В......2,8
Номинальная рабочая частота управляющего напряжения, Гц . .32
Время реакции, мс, не более......200
Время релаксации, мс,не более......300
Угол обзора, град......45
Минимальная наработка на отказ, ч......50 000
Срок сохраняемости, лет, не менее......6

Предельные эксплуатационные значения

Напряжение управления, В ....2,6...3,1
Рабочая частота управляющего напряжения, Гц......30...64
Рабочий температурный интервал,°С......-1...+55

Основной параметр всех жидкокристаллических индикаторов, отражающий качество их работы, - контраст знака по отношению к фону. Контраст К определяют как отношение значений интенсивности света, выходящего из индикатора, в исходном и возбужденном состояниях. Этот параметр измеряют с помощью специальной оптической установки, основой которой служит микроскоп с встроенным фотоэлектронным умножителем тока на выходе.

Контраст вычисляют в процентах по формуле: К = (IФ - I3) 100/ Iф, где Iф - ток фона - выходной фототок электронного умножителя при выключенном индикаторе; l3 - ток знака - выходной фототок умножителя при возбужденном номинальным управляющим напряжением индикаторе (если изображение знака темнее фона табло).

Контраст выражают иногда в относительных единицах; в этих случаях из указанной формулы выпадает сомножитель 100.

ИЖЦ4-12/7

Двенадцатираэрядные цифровые твистэффектные индикаторы ИЖЦ4-12/7 работают на отражение света и предназначены для отображения информации в многофункциональных телефонных аппаратах и таксофонах. Цвет изображения - черный, фон - светлосерый. Режим работы индикатора - мультиплексный.

Кроме цифровых разрядов, на табло прибора размещены в строку семь слов, управляемых каждое так же, как и отдельный элемент разряда.

Прибор способен нормально работать при низких значениях температуры окружающей среды - до -30°С. Это достигнуто применением морозостойкого жидкокристаллического материала.

Корпус индикатора - стеклянный плоский (рис. 4); выводы - жесткие, луженые. Масса - не более 80 г.

Если расположить прибор лицевой стороной к себе и выводами вниз, то крайним слева окажется выв. 1, а крайним справа - выв. 39. Нумерация разрядов на табло увеличивается слева направо.

Цоколевка индикатора представлена в табл. 2 (цифровые разряды) и табл. 3 (слова).

Основные технические характеристики при Токр.ср = 25°С

Собственный яркостный контраст, отн. ед., не менее......0,9
Потребляемый ток, мкА, не более......50
Номинальное напряжение управления, В......3
Номинальная рабочая частота управляющего напряжения, Гц......64
Время реакции, мс, не более......200
Время релаксации, мс, не более......200
Минимальная наработка на отказ, ч......50 000
Минимальный срок сохраняемости, лет......4
Предельные эксплуатационные значения
Напряжение управления, В ... .2,5...3,5
Рабочая частота управляющего напряжения, Гц......44...84
Рабочий температурный интервал, °С......-30...+55

Как было указано, индикатор рассчитан на мультиплексный режим управления с тактовым соотношением 1:3. Это означает, что после каждого временного такта возбужденного состояния того или иного элемента изображения следуют три такта отсутствия управляющего напряжения. В результате инерционности жидкокристаллического вещества яркостный контраст за это время не успевает заметно измениться. Далее процесс повторяется с тем же тактовым соотношением.

ИЖВ74-160Х16; ИЖВ76-160Х16

Буквенно-цифровые матричные индикаторы ИЖВ74-160х 16 и ИЖВ76-160Х16 со встроенным блоком управления предназначены для отображения буквенной и цифровой информации в портативной измерительной и вычислительной аппаратуре. Индикаторы ИЖВ74-160Х16 работают на отражение света, а ИЖВ76-160Х16 - на просвет. В основе работы индикаторов лежит твист-эффект. Включенные элементы изображения выглядят черными на светло-сером фоне.

На табло прибора размещены две строки длиной 149,1 мм, состоящие из 32 знакомест в каждой. Знакоместо имеет матричную структуру из 7X5 элементов прямоугольной формы. Размеры элемента 0,8x0,6 мм, размеры знакоместа 6,2x3,4 мм. Под каждой из строк расположена так называемая курсорная строка, состоящая из одинарного ряда элементов тех же размеров. Эти строки позволяют формировать перемещающиеся метки-указатели того или иного знака в строке.

Корпус индикаторов - стеклянный плоский (рис. 5,а). Выводы для приема сигналов управления выполнены в виде печатных токопроводящих дорожек из фольги на двух тонких (толщиной около 0,1 мм) гибких лентах из полиимида. На одной ленте - 12 выводов (эта группа обозначена Х1), на другой - 21 (Х2). Шаг выводов - 1,25 мм; ширина выводов - 0,6 мм.

Выводы сформированы на крайнем обрезе полиимидных лент справа от корпуса (если смотреть на лицевую сторону индикатора). Форма лент такова, что снизу оказывается лента с выводами группы Х2, причем их проводящая сторона обращена назад, а сверху - лента с выводами группы Х1, обращенными вперед.

На рис. 5,6 показано крупно расположение элементов знакомест индикатора. Размеры индикационного поля - 149,1X16,1 мм. Масса индикатора - 100 г.

В наименовании прибора буква В обозначает в принятой системе буквенно-цифровую группу индикаторов, числа 74 или 76 - порядковые номера разработки, а 160 и 16 указывают на число столбцов и строк соответственно, образующих информационное поле индикатора. Каждый элемент изображения образуется на пересечении своих строки и столбца.

Цоколевка индикатора представлена в табл. 4.

Основные технические характеристики при Токр.ср = 25 °С

Собственный яркостный контраст, отн. ед., не менее......0,75
Входное напряжение низкого логического уровня, В......0...0.5
Входное напряжение высокого логического уровня, В......4,5...5,5
Время реакции, мс, не более......200
Время релаксации, мс, не более......200

Предельные эксплуатационные значения

Напряжение питания логического блока индикатора, В......4,5...5,5
Тактовая частота управляющего логического блока, кГц......50...400
Рабочий температурный интервал окружающей среды, °С......-1...+55
Предельные значения температуры,°С......-45; +60

Встроенный логический блок управления строками и столбцами индикатора выполнен на бескорпусных микросхемах КБ1835ИД1-4 структуры КМОП. Каждая микросхема способна обслуживать 40 каналов (строк или столбцов). Временные диаграммы, иллюстрирующие работу блока, показаны на рис. 6.

Введение информации во входной регистр происходит параллельно-последовательно по входной восьмиразрядной линии D0 - D7 и тактируется сигналом CWR. За 20 тактов записывается входная информация о всех 160 элементах одной строки.

По фронту импульса WR входная информация параллельно переписывается из входного регистра в выходной. Этот же сигнал, поданный на узел управления строками, начинает сканировать следующую строку с ее начала. Процесс записи протекает слева направо вдоль по строке и сверху вниз по столбцам. Начальный бит D0 в каждом байте отображается слева.

Кадровую синхронизацию (установку начала развертки в левый верхний угол индикационного поля перед передачей кадра) обеспечивают импульсы SR, подаваемые на индикатор с внешнего блока управления. Формированием знакопеременного напряжения возбуждения индикатора управляет сигнал COSL

Кроме этого, на узел управления столбцами необходимо подать сигнал In. Если на входе In низкий уровень, то высокому уровню на входах D0 - D7 будут соответствовать включаемые элементы изображения, а низкому - не-включаемые. При высоком уровне на входе In, наоборот, высокому уровню на входах D0 - D7 соответствует невключение элементов, а низкому - включение. Для возбуждения элементов отображения используют шестиуровневый оптимизированный режим. Выходные цепи узла управления строками питаются по двум парам входов группы Х1 - U1, U2, U5, U6, а для узла управления столбцами - U1, U3, U4, U6 группы X2. Напряжение питания - от Uпит до -10 В. Эти сигналы формирует либо внешний блок управления, либо набор внешних резистивных делителей.

Принцип расчета значений U1 - U6 напряжения питания подробнее изложен ниже, при описании индикаторов ИЖГ96-240Х80 и ИЖГ97-240Х80.

ИЖГ96-240Х80; ИЖГ97-240Х80

Графические индикаторы ИЖГ96-240Х80 и ИЖГ97-240Х80 со встроенным блоком управления предназначены для отображения буквенной, цифровой и графической информации в портативной измерительной и вычислительной аппаратуре.

Индикатор ИЖГ96-240Х80 отражательный, а ИЖГ97-240Х80 - просветный. В основу работы приборов положен супертвист-эффект. Этим термином, бытующим в научно-технической литературе последние несколько лет, обозначают тот же твист-эффект, но реализованный в конструкциях более высоких технологий с более совершенными материалами. Супертвист-эффект обеспечивает более высокий контраст изображения и большее быстродействие.

Цвет включенных элементов на табло рассматриваемых приборов - темно-синий на светло-желто-зеленом фоне. Размеры индикационного табло - 131,9x43,9 мм.

Корпус - плоский стеклянный (рис. 7,а). Выводы выполнены в виде печатных фольговых дорожек на двух гибких лентах из полиимида. На одной ленте 12 выводов (группа Х1), на другой - 21 (Х2). Шаг выводов 1,25 мм, ширина выводов 0,6 мм.

Ленты выведены на правую сторону индикатора (если смотреть на лицевую сторону его табло), причем снизу находится лента с выводами группы Х2 проводящей стороной назад, а сверху - лента с группой Х1 проводящей стороной вперед.

На рис. 7,б показаны взаимное расположение и размеры элементов изображения на табло индикатора. Элементы изображения - точки квадратной формы - размещены на поле равномерно. Размеры одного элемента - 0,45x0,45 мм.

Масса индикатора - не более 80 г.

Буква Г в наименовании индикатора указывает на способ отображения информации - графический, числа 96 и 97 - порядковые номера разработки, а 240 и 80 - числа столбцов и строк соответственно, образующих информационное поле прибора.

По цоколевке индикаторы ИЖГ96-240Х80 и ИЖГ97-240х80 аналогичны ИЖВ74-160х16 и ИЖВ76-160Х16 (см. табл. 4).

Основные технические характеристики при Токр.ср=25°С

Собственный яркостный контраст, отн. ед., не менее......0,8
Ток, потребляемый логическим блоком управления, мА, не более......2
Ток, потребляемый выходными цепями блока управления, мА, не более......2
Входной ток информационных и логических входов, мкА, не более......20
Номинальное напряжение питания управляющего логического блока, В......5
Номинальная тактовая частота логической части управляющего блока, кГц......200
Время реакции, мс, не более......500
Время релаксации, мс, не более......500
Минимальная наработка на отказ, ч......3000
Минимальный срок сохраняемости, лет......4

Предельные эксплуатационные значения

Напряжение питания управляющего логического блока, В......4,5...5,5
Входное напряжение низкого логического уровня, В......0..0,5
Входное напряжение высокого логического уровня, В......4...5,5
Тактовая частота, кГц......120.. .400
Минимальная кадровая частота, Гц......50
Частота смены полярности напряжения возбуждения, Гц......100...500
Рабочий температурный интервал, °С......-1...+55
Предельные значения температуры окружающей среды, °С .......-45; +60

Встроенный логический блок управления строками и столбцами выполнен на бескорпусных микросхемах КБ1835ИД1-4. Общий принцип управления строками и столбцами таков же, как и у ИЖВ74-160Х16. Выходные цепи узле управления строками питаются также но пределы напряжения питания несколько шире - от Uпит до -12 В.

Диаграммы сигналов, формируемых узлами управления по строкам и столбцам и прикладываемых к выводам индикатора, изображены на рис. 8.

Значения U1-U6 напряжения питания узлов управления строками и столбцами (формируемые внешним блоком) должны удовлетворять следующим соотношениям: U1≤Uпит; U2=U1-U0; U3=U1-2U0; U4=U1-(a-1)U0; U5=U1-U0; U6≥-12 В, где Uпит=5±0,5 В; a=√n-9 - коэффициент оптимизации; п=80 - степень мультиплексирования (или, иначе, скважность сканирования строк); U0 - начальное напряжение, определяемое индивидуальными характеристиками индикатора и лежащее в пределах 1 ...2 В; типовое значение - 1,3 В.

Равенство разностей U1-U2=U2-U3= U4-U5=U5-U6=U0 должно быть обеспечено с точностью не менее ±1%. Точность задания коэффициента оптимизации должна находиться в пределах ±5%.

Все, что касается выбора значений напряжения питания выходных цепей узлов управления строками и столбцами, в равной мере относится и к индикаторам ИЖВ74-1 60х 16 и ИЖВ76-160х 16.

На рис. 9 показана зависимость собственного яркостного контраста от напряжения U1-U6. На рис. 10 - 12 изображены зависимости тока, потребляемого индикатором, от различных параметров - от напряжения U1-U6, от частоты fcwr и fcosi. соответственно.

Автор: А.Юшин, г.Москвa

Обсудить на форуме