ツールと表示デバイス

ポインティング デバイスまたは表示要素は、電気信号を目に見える形式に変換するように設計された情報表示デバイスの基礎です。

ライトインジケータ - 電流によって加熱された白熱フィラメントの輝きを使用します。これらは白熱フィラメントを備えた小型ランプで、インジケーターやボタン、または特定の画像、標識、シンボルの色付きのケース（フィルター）を照らします。

エレクトロルミネセンスインジケーター - 一部の物質の発光は電場の影響下で使用されます。例えば真空蛍光指示薬。これらは、電子を放出する陰極と、インジケーターの電流を制御するグリッドを備えたマルチアノード ランプです。陽極は、リンで覆われたセグメントを合成する形で作られます。電子が陽極の表面に衝突すると、必要な色の蛍光体が発光します。個別の電源電圧が各アノードに適用されます。

以前は広く使用されていましたが、他のタイプのインジケーターに取って代わられています。これらにより、さまざまな色と高輝度を持つ多数の要素と文字を取得できます。

電子ビーム デバイス — 電子が衝突したときの蛍光体の発光に基づいています。

陰極線装置の最も著名な代表は陰極線管 (CRT) です。 CRT は、電場および/または磁場によって制御されるビームの形で集中した電子ビームを使用し、特殊なスクリーン上に可視画像を作成する電子真空装置です (図 1)。

これらは、オシロスコープで電子プロセスを監視したり、テレビ (キネスコープ) で送信画像の明るさと色に関する情報を含む電気信号を変換したり、レーダー画像装置で周囲の空間に関する情報を含む電気信号を変換したりするために使用されます。目に見えるイメージ。

図1｜電子ビーム管の構造

それらは液晶インジケーターに集中的に取って代わられています。CRT モニターの生産は中止され、CRT TV は減少しています。

ガス放電 (イオン) デバイス - ガスの輝きは放電に使用されます。

それらは、電極が半田付けされた密閉シリンダーで構成され (最も単純なケースでは、陽極と陰極、つまりネオンランプ)、低圧で不活性ガス (ネオン、ヘリウム、アルゴン、クリプトン) が充填されています。電圧を印加するとガスの発光が観察されます。グローの色は、充填ガスの組成によって決まります。 AC 電圧または DC 電圧を示すために使用されます。

現在、ガス放電装置プラズマパネルが生産に使用されています。

プラズマ パネル PDP (プラズマ ディスプレイ パネル) は、2 枚のガラスの間に封入されたセルのマトリックスです。各セルは蛍光体で覆われており（隣接するセルは赤、緑、青の R、G、B の 3 色の 3 色を形成します）、不活性ガス（ネオンまたはキセノン）で満たされています（図 2）。電流がセルの電極に印加されると、ガスがプラズマ状態に変化し、蛍光体が発光します。

図2 — プラズマパネルセルの設計

プラズマ パネルの主な利点は、通常 42 インチから 65 インチまでの大きな画面サイズであることです。さらに、個々のパネルを組み合わせて大型スクリーンを作成し、コンサートホール、スタジアム、広場などで使用することもできます。

プラズマ パネルは、高いコントラスト比 (白と黒の差)、広い視野角、幅広い動作温度を備えています。

利点とともに欠点もあります。パネルが大型のみであること、蛍光体が徐々に「燃焼」すること、エネルギー消費が比較的高いことです。

半導体インジケーター - 動作原理は、電圧が印加される p-n 接合領域での光量子の放出に基づいています。

区別：

— ディスクリート（ポイント）半導体インジケーター — LED;

— 文字インジケーター — 数字と文字を表示します。

— LEDマトリックス。

LED または発光ダイオード (LED - 発光ダイオード) は、そのコンパクトさ、あらゆる色の発光を受信できる機能、壊れやすいガラス球がないこと、供給電圧が低いこと、切り替えが容易であることなどの理由から、広く普及しました。

LED は放射線を放出する 1 つ以上の結晶 (図 3) で構成され、同じハウジング内にレンズと、スペクトルの可視または赤外 (不可視) 部分の指向性光ビームを形成する反射板が配置されています。

図3｜LEDの構造

例。図 4 は、LED を 12 V 電源に切り替える図を示しています。直接接続した場合のダイオードの電圧降下は約 2.5 V であるため、直列にクエンチング抵抗をオンにする必要があります。十分な明るさ​​を確保するには、ダイオード電流を 20 mA 程度にする必要があります。ダンピング抵抗Rの抵抗値を決める必要があります。

図4｜LED点灯の仕組み

これを行うには、抵抗で降下する (オフにする) 必要がある電圧を決定します。 UR = UP — UVD = 12 — 2.5 = 9.5 V

に従って、所定の電圧で所定の電流を回路に提供します。 オームの法則 抵抗器の抵抗値を決定します: R = UP / I = 9.5 / 20 • 10-3 = 475 オーム

次に、最も近い大きい標準抵抗値が選択されます。この例では、最も近い値の 470 オームを選択できます。

強力な LED は、屋内および屋外の照明、投光器、信号機、車のヘッドライトの光源として使用されます。慣性性能により、高性能が要求される場合には LED が不可欠です。

7 つの LED を 1 つのハウジングに組み合わせることで、10 個の数字といくつかの文字を表示できる 7 セグメントの文字インジケーターを作成できます。図（図5）に示されているインジケータでは、アノードはダイオードに共通であり、それに電源電圧が供給され、カソードはボックスに接続する電子スイッチ（トランジスタ）に接続されています。通常、文字インジケーターは超小型回路によって制御されます。

図 5 — 象徴的な半導体指標

LED マトリックス (モジュール) — 完全なブロックの形で制御回路を備えて作られた一定数の LED。生産には金型が使用されます LED スクリーン (LED ディスプレイ).

液晶ディスプレイ (LCD) — 電場の影響下での液晶の光学特性の変化に基づいています。

液晶 (LC) は、結晶に特徴的な分子が規則的に配置された有機液体です。液晶は光線に対して透明ですが、電場の影響を受けると構造が乱れ、分子がランダムに配置され、液体が不透明になります。

動作原理によれば、LCD ディスプレイは、バックライト光源 (放電ランプまたは LED) によって生成される透過光 (透過による) と、インジケーターに反射される光源 (人工または自然) の光 (反射用) で動作するものと区別されます。 ）。光を利用した作業はモニターや携帯電話のディスプレイに使用されています。反射インジケータは、メーター、時計、電卓、家電ディスプレイなどに使用されています。

さらに、多くのインジケーターは、消費電力を削減するために、明るい場所では切り替え可能なバックライトを使用し、暗い場所ではバックライトがオンになるように使用されています。

図 6 — 液晶反射率インジケーター

図 6 は反射型 LCD ディスプレイを示しています。 2 枚の透明プレートの間には液晶層があります (層の厚さは 10 ～ 20 μm)。上部プレートには、セグメント、数字、または文字の形の透明電極があります。

電極に電圧が印加されていない場合、LCD は透明になり、外部の自然光の光線が LCD を通過し、下部のミラー電極で反射されて戻ってきます。つまり、空白の画面が表示されます。いずれかの電極に電圧が印加されると、その電極の下の LCD ディスプレイが不透明になり、光線が液体のその部分を通過しなくなり、画面上にセグメント、数字、文字、記号などが表示されます。

液晶インジケータには、非常に低い消費電力、耐久性、コンパクトさなど、多くの利点があります。

現在、LCD モニター (LCD モニター - 液晶ディスプレイ - 液晶モニター、TFT モニター - 薄膜トランジスタを使用した LCD マトリックス) がモニターおよびテレビ受信機の主要な種類です。