Полнографические УОИ телевизионного типа

При записи организация памяти задается условием

;

.

 

 

;

.

 

;

.

 

 

Генератор векторов

Генераторы векторов (ГВ) осуществляют интерполяцию промежуточных точек отрезка прямой, заданной начальными и конечными координатами. Уравнение отрезка прямой между точками с координатами  и

;

где , или

.

В дискретной форме

;

где ;

;

значение k при , является простой дробью. Поэтому уравнение принимает вид

.                                                              (1)

 

 

 

Алгоритм ЦДА исключает операцию деления. В его основе лежит определение дискретного приращения  при единичном дискретном приращении . Анализ (1) показывает, что

.

Если

 или ,                                          (2)

где , то

 и , а остаток

или

                                   (3)

и далее определяется следующий .

Если условие (2) не выполняется, то

и на следующем шаге определяем

,

где , т.е. анализируем выражение

, или

,

где .

Пример построения отрезка прямой с координатами

 

1. Отмечаем начальную точку с координатами (1;1).

2. Определяем ; .

3. Приращение по x . Анализируем (2) для

 < , т.е.

; ; .

4. Приращение по x . Анализируем (2) для

 > , т.е.

; ; .

5. Приращение по x . Анализируем (2) для

 < , т.е.

; ; .

6. Приращение по x . Анализируем (2) для

 > , т.е.

; ; .

7. Приращение по x . Анализируем (2) для

 = , т.е.

; .

Погрешность лежит в пределах  т.е. аппроксимирующая линия ниже аппроксимируемой. Эту погрешность можно уменьшить вдвое, сместив на ½ уровень отсчета. Тогда

, а

 и условие (2)

 и

.

Структурная схема алгоритма ЦДА

 

Формулы и блок- схема справедливы при условии, когда

.

При невыполнении этого условия следует использовать формулу

.

Следовательно, блок-схему алгоритма надо дополнить операцией проверки условия , в зависимости от которого осуществляется выбор уравнений.

Значения функций  и определяют направление приращения координат x и y. При положительном значении этих функций адресные счетчики работают в режиме суммирования, а при отрицательном – вычитания.

 

Жидкокристаллические индикаторы

В противоположность активным приборам ЖК-индикаторы не генерируют свет, а только управляют его прохождением. Это обуславливает чрезвычайно малую потребляемую ими мощность. Преимуществом ЖК-индикаторов является также малое управляющее напряжение, позволяющее непосредственно согласовывать их с цифровыми интегральными микросхемами.

Жидкокристаллическое вещество представляет собой анизотропную жидкость, т. е. обладает обычными свойствами жидкости:

-текучестью;

-поверхностным натяжением;

-вязкостью,

и необычным для жидкости свойством – упорядоченностью ориентации молекул. Поэтому такие показатели, как диэлектрическая проницаемость  и показатель преломления  зависят от ориентации.

Для ЖК-вещества характерна анизотропная геометрия молекул. Они имеют сигарообразную форму. Упорядоченность структуры создается относительно слабыми силами связи между молекулами или между молекулами и граничными поверхностями. Так как эти силы малы, то при повышении температуры ЖК превращается в обычное вещество, а при понижении – в твердое состояние и теряет свойства жидкости.

В нормальном состоянии структура кристалла легко перестраивается под действием электрических или магнитных полей.

Ориентация отдельной молекулы ЖК подвергается непрерывным тепловым флуктуациям, однако в любой точке существует средняя ориентация, которая характеризуется единичным вектором, называемым директором . В зависимости от направления директора и взаимного расположения центра масс молекул различают три основных фазы состояния ЖК:

-смектическую;

-нематическую;

-холестерическую.

В наиболее упорядоченной смектической фазе молекулы ориентированы параллельно и их центры тяжести лежат в одной плоскости.

Если параллельность ориентации сохраняется, но центры тяжести расположены произвольно, то возникает нематическая фаза (нема греч. – нить).

В холестерической фазе имеет место закручивание директора так, что создается винтовая структура.

 

В большом объеме появляются области с независимой ориентацией директора. Для придания одинаковой ориентации D во всем рабочем объеме ЖК заключают в узкое (толщина несколько микрон) пространство между двумя подложками. В результате ориентация молекул определяется как соседними молекулами, так и граничной поверхностью подложки.

В нематической фазе ориентирующее действие подложек может привести к возникновению:

-планарной (гомогенной);

-нормальной (гомеотропной);

 

-закрученной (твистированной) ориентациям.

 

Для создания закрученной ориентации подложки обрабатывают, как и для планарной ориентации, но при сборке поворачивают на 90 градусов друг относительно друга. В результате директор внутри ЖК-слоя, заключенного между подложками, плавно поворачивается.

Важным параметром ЖК, позволяющим управлять его оптическими свойствами с помощью электрического поля, является так называемая диэлектрическая анизотропия.

где  - параллельная и перпендикулярная D составляющие диэлектрической проницаемости.

Оптические характеристики ЖК-веществ определяются разными показателями преломления для света с различными по отношению к директору направлениями поляризации. Обычно задаются показателем преломления  для света с поляризацией, перпендикулярной директору (обыкновенный луч) и показателем  для света с поляризацией параллельной директору (необыкновенный луч). Оптическая анизотропия характеризуется разностью показателей преломления

.

При этом для нематической фазы достигает значений 0,3, что больше чем почти во всех одноосных кристаллах.

Оптическая анизотропия приводит к возникновению эффекта двулучепреломления, который заключается в том, что падающий луч разделяется на два. Причем обыкновенный отклоняется относительно слабо, а необыкновенный – сильно. Учитывая, что направление директора может существенно изменяться при приложении электрического поля, возникают возможности электрооптического управления светом.

Ориентация молекул может меняться не только под действием поля, но и в результате различных электрогидродинамических эффектов, обусловленных протеканием небольшого тока. Это приводит к общему движению в жидкости. Пороговое напряжение возникновения гидродинамической нестабильности при постоянном напряжении составляет 10 и более вольт, что значительно больше чем в случае поля.

 

Типы индикаторов

Первый ЖК-индикатор был создан на эффекте динамического рассеивания света, являющегося токовым эффектом.

 

В ячейке заполненной нематиком при планарной ориентации в отсутствии напряжения на электродах вещество однородно и позрачно. При приложении к ячейке напряжения больше порогового структура превращается в ячеистую за счет возникновения турбулентных завихрений при протекании тока. В результате ЖК полностью теряет оптическую однородность и рассеивает свет во всех направлениях.

В настоящее время наиболее распространены индикаторы, использующие полевой твист-эффект.

В отсутствии напряжения молекулы в ячейке закручены приблизительно на 90 градусов благодаря ориентирующему действию подложки. В этом случае свет, падающий на ячейку сверху, поляризуется таким образом, что его вектор поляризации совпадает с направлением директора D у верхней подложки. При прохождении сквозь слой ЖК плоскость поляризации света вращается и при попадании на нижнюю подложку оказывается перпендикулярной плоскости рисунка. В результате свет проходит через анализатор А и попадает к наблюдателю.

При подаче на ячейку напряжения, создающего поле выше порогового, директор D приобретает направление параллельное распространению света. ЖК - ячейка не вращает плоскость поляризации, и анализатор не пропускает свет.

Преимущества ЖК – индикаторов на твист – эффекте:

-меньшее рабочее напряжение (3 – 10) вольт;

-большая долговечность (меньшие рабочие токи 1 – 3 мкА/см² по сравнению с 10млА/ см² в индикаторе на динамическом рассеянии).

Недостатки:

-меньший угол обзора;

-необходимость применения поляризаторов, что увеличивает стоимость и потери света до 50%.

Индикатор без поляризаторов может быть создан на основе эффекта «гость – хозяин».

Стержневидные молекулы красителя (гость), которые введены в ЖК – вещество, стремятся ориентироваться параллельно осям молекул ЖК. Так как молекулы красителя поглощают свет с поляризацией вдоль длинной оси молекул и пропускают свет с перпендикулярной ориентацией, то, управляя ориентацией молекул ЖК, можно регулировать прохождение света.

В качестве основного электрооптического эффекта в таком ЖК можно использовать переход из холестерического в нематическое состояние. Для начального холестерического состояния вещество имеет спиральную структуру, и свет с любым направлением поляризации поглощается. При наложении электрического поля ЖК переходит в нематическое состояние, и падающий свет свободно проходит сквозь ячейку. Эта система позволяет получить почти черное изображение на белом фоне при высокой яркости и достаточно широком угле обзора. Трудности возникают с получением цветного изображения.

Создание матричных ЖК – индикаторов затруднено тем, что ЭО в них реагируют на действующее значение приложенного напряжения. А его величина с ростом числа строк падает. В связи с этим ЖК – экраны строят используя либо комбинированную термическую и электрическую матричную адресацию, или вводят в каждый элемент интегрированные с ним схемные элементы, обеспечивающие переход от матричной адресации к однокоординатной (мозаичной).

Схема фазовых переходов в ЖК при комбинированном тепловом и электрическом воздействии показана на рисунке.

 

При повышении температуры, происходящем в результате нагрева строки матричного экрана, вещество переходит из смектического в беспорядочное (изотропное) состояние (стрелка 1).При охлаждении характер фазового перехода зависит от того наложено ли электрическое поле или нет. Без электрического поля ЖК переходит в смектическую фазу с макро неоднородностями, вызывающими сильное рассеяние света (стрелка 2). Когда охлаждение ведется в электрическом поле, то в промежуточном нематическом состоянии происходит ориентация молекул по полю (стрелка 3). В конечной смектической фазе возникает упорядоченная ориентация и вещество оказывается оптически прозрачным.

В матричном индикаторе строчные электроды выполняются как омические нагреваемые резистивные полоски, а столбцы – как прозрачные электроды. Развертка изображения ведется по строкам, а на столбцы подаются импульсы напряжения. Время ввода информации в одну строку 50мкс, т. к. количество нагреваемого вещества и его тепловая инерция невелики. После охлаждения состояние вещества (прозрачное или рассеивающее свет) сохраняется, т. е. индикатор запоминает информацию.

Для работы ЖК-индикатора важное значение имеет способ его подсветки. В твист – индикаторах применяют три системы: отражательную, просветную и отражательно просветную.

В отражательной системе свет проходит систему

В элементах, на которые подано напряжение вектор поляризации не вращается и свет не проходит через анализатор. Они выглядят темными.

В просветных системах источник располагается позади одного из поляризаторов.

В поросветно – отражательных системах отражатель частично отражает, частично пропускает свет идущий сзади.

 

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться: