Outils et dispositifs d'affichage

Les dispositifs de pointage ou éléments d'affichage sont à la base des dispositifs d'affichage d'informations conçus pour convertir un signal électrique en une forme visible.

Indicateurs lumineux - utilisez la lueur d'un filament incandescent chauffé par un courant électrique. Ce sont des lampes miniatures à filament incandescent, éclairant des boîtiers colorés (filtres) d'indicateurs et de boutons ou de certaines images, signes, symboles.

Indicateurs électroluminescents - la lueur de certaines substances est utilisée sous l'influence d'un champ électrique. Par exemple les indicateurs fluorescents sous vide. Ce sont des lampes multi-anodes avec une cathode, émettant des électrons, et une grille qui contrôle le courant de l'indicateur. Les anodes sont réalisées sous la forme de segments de synthèse recouverts de phosphore. Lorsque les électrons entrent en collision avec la surface des anodes, le luminophore de la couleur requise brille. Une tension d'alimentation séparée est appliquée à chaque anode.

Autrefois largement utilisés, ils sont remplacés par d'autres types d'indicateurs. Ils permettent d'obtenir un grand nombre d'éléments et de caractères avec des couleurs différentes et une luminosité élevée.

Dispositifs à faisceau d'électrons - basés sur la lueur des luminophores lorsqu'ils sont bombardés d'électrons.

Les représentants les plus importants des dispositifs à rayons cathodiques sont les tubes à rayons cathodiques (CRT). CRT est un appareil électronique à vide qui utilise un faisceau d'électrons concentré sous la forme d'un faisceau contrôlé par un champ électrique et / ou magnétique et crée une image visible sur un écran spécial (Fig. 1).

Ils sont utilisés dans les oscilloscopes — pour surveiller les processus électroniques, dans la télévision (kinéscopes) — pour convertir un signal électrique contenant des informations sur la luminosité et la couleur de l'image transmise, dans les dispositifs d'imagerie radar — pour convertir des signaux électriques contenant des informations sur l'espace environnant dans une image visible.

Figure 1 — Construction d'un tube à faisceau d'électrons

Ils sont intensivement remplacés par des indicateurs à cristaux liquides : la production de moniteurs CRT est arrêtée, les téléviseurs CRT sont en déclin.

Dispositifs à décharge de gaz (ion) - La lueur de gaz est utilisée pour une décharge électrique.

Ils consistent en un cylindre scellé avec des électrodes soudées (dans le cas le plus simple, anode et cathode - une lampe au néon) et remplis de gaz inertes (néon, hélium, argon, krypton) à basse pression. Lorsqu'une tension est appliquée, une lueur de gaz est observée. La couleur de la lueur est déterminée par la composition du gaz de remplissage. Utilisé pour désigner les tensions AC ou DC.

Aujourd'hui, des dispositifs à décharge de gaz et des panneaux à plasma sont utilisés pour la production.

Un panneau à plasma PDP (panneau d'affichage à plasma) est une matrice de cellules enfermées entre deux vitres. Chaque cellule est recouverte de phosphore (les cellules adjacentes forment des triades de trois couleurs - rouge, vert et bleu R, G, B) et remplie d'un gaz inerte - néon ou xénon (Fig. 2).Lorsqu'un courant électrique est appliqué aux électrodes de la cellule, le gaz se transforme en un état de plasma et fait briller le phosphore.

Figure 2 — Conception des cellules de panneaux à plasma

Le principal avantage des panneaux plasma est la grande taille des écrans, allant généralement de 42" à 65". De plus, des panneaux individuels peuvent être assemblés en grands écrans pour une utilisation dans des salles de concert, des stades, des places, etc.

Les panneaux plasma ont un rapport de contraste élevé (différence entre le noir et le blanc), un large angle de vision et une large plage de températures de fonctionnement.

Outre les avantages, il existe également des inconvénients: seuls des panneaux de grande taille, une "combustion" progressive du phosphore, une consommation d'énergie relativement élevée.

Indicateurs à semi-conducteurs - le principe de fonctionnement est basé sur l'émission de quanta de lumière dans la région de la jonction p-n, à laquelle une tension est appliquée.

Distinguer:

— indicateurs à semi-conducteurs discrets (ponctuels) — DEL;

— indicateurs de caractères — pour afficher des chiffres et des lettres ;

— Matrices LED.

Les LED ou diodes électroluminescentes (LED — Light Emission Diodes) se sont généralisées en raison de leur compacité, de leur capacité à recevoir n'importe quelle couleur d'émission, de l'absence d'ampoule en verre fragile, de la faible tension d'alimentation et de la facilité de commutation.

La LED se compose d'un ou plusieurs cristaux (Fig. 3) émettant un rayonnement et situés dans le même boîtier avec une lentille et un réflecteur qui forme un faisceau lumineux dirigé dans la partie visible ou infrarouge (invisible) du spectre.

Figure 3 — Construction d'une LED

Un exemple. La figure 4 montre un schéma de commutation de la LED sur une alimentation 12 V.La chute de tension aux bornes de la diode lorsqu'elle est connectée directement est d'environ 2,5 V, il est donc nécessaire d'activer la résistance d'extinction en série. Pour assurer une luminosité suffisante, le courant de la diode doit être de l'ordre de 20 mA. Il est nécessaire de déterminer la valeur de la résistance d'amortissement R.

Figure 4 — Schéma d'allumage de la LED

Pour ce faire, nous déterminons la tension qui doit chuter (s'éteindre) sur la résistance : UR = UP — UVD = 12 — 2,5 = 9,5 V

Pour fournir un courant donné dans le circuit à une tension donnée, selon Loi d'Ohm on détermine la valeur de résistance de la résistance : R = UP / I = 9,5 / 20 • 10-3 = 475 Ohm

La plus grande valeur de résistance standard la plus proche est alors sélectionnée. Pour cet exemple, vous pouvez choisir la valeur la plus proche de 470 ohms.

Les LED puissantes sont utilisées comme sources lumineuses dans l'éclairage intérieur et extérieur, les projecteurs, les feux de circulation et les phares de voiture. Les performances inertielles rendent les LED indispensables lorsque des performances élevées sont requises.

La combinaison de sept LED dans un seul boîtier vous permet de créer un indicateur de caractères à sept segments qui vous permet d'afficher 10 chiffres et quelques lettres. Dans l'indicateur représenté sur le schéma (Fig. 5), l'anode est commune aux diodes, la tension d'alimentation lui est fournie et les cathodes sont connectées à des commutateurs électroniques (transistors) qui les relient au boîtier. Habituellement, l'indicateur de caractère est contrôlé par un microcircuit.

Figure 5 — Indicateur semi-conducteur emblématique

Matrices de LED (modules) - un certain nombre de LED réalisées sous la forme d'un bloc complet et avec un circuit de commande. Les matrices sont utilisées pour la production Écrans LED (affichages LED).

Écrans à cristaux liquides (LCD) - basés sur le changement des propriétés optiques des cristaux liquides sous l'influence d'un champ électrique.

Les cristaux liquides (LC) sont des liquides organiques avec un arrangement ordonné de molécules caractéristiques des cristaux. Les cristaux liquides sont transparents aux rayons lumineux, mais sous l'influence d'un champ électrique leur structure est perturbée, les molécules s'arrangent de manière aléatoire et le liquide devient opaque.

Selon le principe de fonctionnement, on distingue les écrans LCD qui fonctionnent en lumière transmise (par transmission) créée par une source de rétroéclairage (lampes à décharge ou LED) et en lumière de toute source (artificielle ou naturelle) réfléchie dans l'indicateur (pour la réflexion ). Le travail sur la lumière est utilisé dans les moniteurs, les écrans de téléphones portables. Les indicateurs réfléchissants se trouvent dans les compteurs, les horloges, les calculatrices, les écrans d'appareils ménagers, etc.

De plus, un certain nombre d'indicateurs sont utilisés avec un rétroéclairage commutable dans des conditions lumineuses et avec le rétroéclairage activé dans des conditions de faible luminosité pour réduire la consommation d'énergie.

Figure 6 - Indicateur de réflectance à cristaux liquides

La figure 6 montre un écran LCD réfléchissant. Entre deux plaques transparentes se trouve une couche de cristal liquide (épaisseur de la couche 10 - 20 µm). La plaque supérieure comporte des électrodes transparentes sous forme de segments, de chiffres ou de lettres.

S'il n'y a pas de tension aux électrodes, alors l'écran LCD est transparent, les rayons lumineux de l'éclairage naturel extérieur le traversent, sont réfléchis par l'électrode miroir inférieure et ressortent - nous voyons un écran vide.Lorsqu'une tension est appliquée à une électrode, l'écran LCD sous cette électrode devient opaque, les rayons lumineux ne traversent pas cette partie du liquide, puis nous voyons un segment, un chiffre, une lettre, un signe, etc. sur l'écran.

Les indicateurs à cristaux liquides présentent un certain nombre d'avantages, parmi lesquels une très faible consommation d'énergie, une durabilité et une compacité.

Aujourd'hui, les moniteurs LCD (moniteurs LCD - affichage à cristaux liquides - moniteurs à cristaux liquides, moniteurs TFT - matrice LCD utilisant des transistors à couches minces) sont le principal type de moniteurs et de récepteurs de télévision.