SU1005174A1 - Матричный индикатор - Google Patents

Description

1

. Изобретение относитс  к оптоэлектронике и может быть использовано дл  индикации и обработки информации.

Известен матричный индикатор, содержащий пластину из электрооптического материала с нанесенными с двух сторон ортогональными электродами и жидкокристаллическую  чейку с фоторезистором и сплошными электродами 1.

К недостаткам этого индикатора следует отнести большие оптические потери и невозможность формировать матрицу из произвольного набора нескольких типов элементов разложени .

Известен также индикатор с матричной адресацией на основе световода с нанесенным на нем слоем жидкого кристалла 2.

Индикатор содержит узел ввода излучени  в виде призмы,, диэлектрические пластины и узел дл  распространени  света, между поверхностью которого и поверхност ми диэлектрических пластин,расположен электрооптический материал с электродами в виде провод щих прозрачных дорожек, расположенных с двух сторон электррннооптического материала в ортогональнь1х направлени х , перекрыти  которых формируют элементы разложени  индикаторной матрицы.

В качестве узла распространени  света в нем использован плоский световод, а электрооптический материал представлен в виде жидкого кристалла, электроды нанесены на поверхность световода и диэлектрических пластин.

Индикаци  осуш,ествл етс  с поверхности световода и возможно только раздельное высвечивание элементов матрицы, расположенных по ходу распространени  световой волны, поскольку каждый высвечиваемый элемент полностью или в значительной степени выводит световую энергию из световода при возбуждении, т.е. прерывает ее дальt5 нейшее распространение.

К недостаткам этого устройства следует отнести невозможность формировани  индикаторной матрицы разных типов и одновременного высвечивани  нескольких элементов разложени  матрицы, расположенных ° вдоль распространени  световой волны, что снижает точность и быстродействие индикатора .

Цель изобретени  - повышение точности и быстродействи  индикатора.

Указанна  цель достигаетс  тем, что матричный индикатор, содержащий основание, выполненное з виде плоского световода, на noEsepxHOCTHX которого последовательно расположены прозрачные электроды, слой электрооптического мате)иала и диэлектрические пластины, и первую призму, установленную на одном из торцов основани , содержит вторую призму, установленную на другом торце основани , а в прозрачных электродах выполнены информационные отверсти  разной формы, оптически сопр женные со второй призмой.

На фиг. 1 представлена принципиальна  схема индикатора; на фиг. 2 - плоский световод с расположенными на его поверхности электродами в виде провод щих прозрачных дорожек, перпендикул рных направлению распространени  света с отверсти ми по форме элементов матрицы, а также и без отверстий.

Матричное индикаторное устройство содержит узел ввода излучени , выполненный например, в виде призмы 1, диэ.лектрические пластины 2, плоский световод 3, между поверхностью которого и поверхност ми диэлектрических 1ластип 2 расположен электрооитический слой 4 с прозрачными электрода .ми 5, расположепны.мп с двух сторон электрооптического сло  4. В местах п.ерекрестий дорожек в прозрачных электродах 5 вьпклтпены отверсти  6 в количестве гп хпх X ., где m -- число элементов в строке; п -- число элементов в CTOJioiie формируемой индикаторной .матрицы; N - число типов отверстий, причем места перекрестий элек1 родов в направлении расиространени  света с отверсти ми разных типов, а также и без отверстий выполнены столько раз, сколько элементов в столбце формируемой индикаторной матрицы и повторены с интервалами , равным Kfi нерекрестий, где п О, 1, 2..., (N--1), число дорожек прозрачных электродов 5, расположенных в направлении, перпендикул рном распространению света равно ( + 1) X п, а расположенн1з1х вдоль направлени  распространени  света - равно m.

Вывод излучени  происходит через призму 7.

На фиг. 1 дл  нагл дности показан экран с отображенной на нем формируемой индикаторной матрицей.

Количество дорожек прозрачных электродов 5, а также длина, ширина и толщина светонода определ ютс  требуемы.м числом элементов разложени  индикаторной матрип .ы.

Дл  формировани  шхп элементов разл (;жени  необходимо, чтобы световой луч перекрывал m х п перекрести  дорожек прозрачных электро.аов 5 Б месте отражени  от поверхности свето,(5да. Дл  осуществлени  выбора нужного .снта ;.3 набора N различных элементOd-уг т-шени  его в .чюбом месте индикаторной матрицы отверсти  6 должны быть повторены в направлении распространени  света столько раз, сколько элементов разложени  в столбце индикаторной матрицы.

Луч света должен испытывать N отражений , а в област х, перекрываемых лучом света при отражени х, перекрести  с однотипными отверсти .ми б не должны занимать одинаковые места вдоль направлени  распроj странени  луча. Это последнее условие соблюдаетс  при повторении одинаковых отверстий с интервалами, равными Кхп перекрестий , где К может принимать значени  О, 1,2, ... (N -- 1).

Дл  устранени  фонового излучени  тх

хп перекрестий выполнены без отверстий, требовани  к размещению их аналогичны требовани м к перекрести м с однотипными отверсти ми. Отверсти  в прозрачных электродах 5 в местах перекрестий проделаны в одной из двух дорожек, образующих перекрести .

Устройство работает следующим образом. Световой пучок вводитс  через призму 1 в плоский световод 3 и распростран етс  за счет многократных отражений под углом

5 полного внутреннего отражени  от поверхностей световода. В област х, где электрооптический слой 4 возбужден электрическим полем с помощью электродов 5, услови  полного внутреннего отражени  нарущаютс  на границе световода 3 и электрооптического сло  4 и свет выводитс  из световода через слой 4 и диэлектрическую пластину 2 во внешнюю среду. Отраженный от невозбужденных участков электрооптического сло  4 свет 11родо;1жает распростран тьс  по плос5 кому; световоду 3 и выводитс  наружу с помощью призмы 7, на выходной плоскости которой высвечиваетс  в виде матрицы. В местах расположени  отверстий 6 в электродах 5 электрооптический слой 4 не возбуждаетс , следовательно, при приложении элек0 трического пол  в местах перекрестий свет от этих участков отражаетс , приобрета  форму этих отверстий (часть перекрести  без отверсти  выводит излучение из световода ). Поскольку свет отражаетс  от всех участков, над которыми электрооптический материал не возбужден, а возбуждаютс , в общем случае, не все участки со скрещенными электродами при работе устройства, то дл  устранени  этих лишни.х фоновых лучей напр жение подаетс  на соответствую0 щие перекрести  без отверстий.

Один из вариантов расположени  перекрестий с отверсти ми и без отверстий приведен на фиг. 2, где все однотипные отверсти  сосредоточены в отдельных группах. Принцип действи  предлагаемого матричного индикатора основан на нарущении услови  полного внутреннего отражени  при распространении света по плоскому световоду 3 за счет изменени  показател  преломлени  у электрооптического сло  4 на гра нице раздела со световодом 3. Дл  распространени  света по световоду 3 необходимо соблюдение услови  Пеь , где показатель преломлени  световода; - показатель преломлени  окружающей среды . на границе раздела со световодом.

В зависимости от перепада показателей преломлени  выбираетс  угол падени  света на плоскости световода 3, который должен быть больше или равен предельному углу полного внутреннего отражени . При падении света под предельным углом сохран етс  пол ризаци  отраженного света в плоскости падени , что позвол ет повысить эффективность управлени  светом с учетом анизотропии электрооптического материала. При нарушении услови  полного внутреннего отражени  часть света выводитс  из световода . При соблюдении посто нства углов падени  эта часть тем больше, чем меньше перепад показателей преломлени  световода и электрооптического сло  4. Дл  эффективного управлени  световым лучом необходимо изменение показател  преломлени  у электрооптического сло  4 на величину до 0,1 - 0,3, что достижимо у жидких кристаллов.

При использовании жидких кристаллов прозрачные электроды 5 в виде дорожек из провод щих прозрачных покрытий нанос тс  непосредственно на поверхности световода 3 и на поверхности диэлектрических пластин 2, а в зазор между световодом и диэлектрическими пластинами вводитс  жидкий кристалл 4. Дл  уменьшени  световых потерь на отражение толщину провод щих покрытий, наносимых на световод, целесообразно подбирать равной четверти длины волны используемого света. В качестве материала провод щих прозрачных покрытий могут быть использованы двуокись олова, окись инди , окись цинка и др.

Индикаци  в устройстве может производитьс  как через призму 7, так и через электрооптический слой 4 и диэлектрическую пластину 2 при возбуждении в электрооптическом материале области с размерами, позвол ющими вывести матрицу. Дл  этого достаточно ввести дополнительные электроды за область формировани  элементов. Это

можно осуществить как с одной стороны световода, так и с другой.

В предложенном устройстве индикаци  может осуществл тьс  как последовательно поэлементно, так и параллельно столбцами с последовательной сменой столбцов. Дл 

формировани  и индикации всего кадра возможно использование электрооптических материалов с запоминанием.

Увеличение Числа различных типов элементов дл  индикации в предложенном индикаторе позвол ет осуществл ть и дикацию более сложных картин, улучшить качество индикации, дает возможность обойтись меньшим количеством дискретных элементов , т.е. позвол ет увеличить точность индикатора .

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Матричный индикатор, содержащий основание , выполненное в виде плоского световода , на поверхност х которого последовательно расположены прозрачные электроды, слой электрооптического материала и диэлектрические пластины, и первую призму, установленную на одном из торцов основани , отличающийс  тем, что, с целью увеличени  точности и быстродействи  индикатора , он содержит вторую призму, установленную на другом торце основани , а в прозрачных электродах выполнены информационные отверсти  разной формы, оптически

   сопр женные с второй призмой.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 413446, кл. G 02 F 1/13, 1972.
2. 2. Патент США № 3838908, кл. G 02 F 1/16, опублик. 1974.

   Ш