Долговечность жки
В процессе эксплуатации ЖКИ изменяется внешний вид информационных полей, что проявляется как ухудшение и исчезновение контраста между активными и пассивными зонами, увеличивается время реакции. Изменения внешнего вида и времени реакции являются следствием электрохимических явлений на границе «жидкокристаллическое вещество (ЖКВ) - поверхность подложки». Скорость деградационных процессов в основном определяется постоянной составляющей напряжения возбуждения, предельно допустимое значение которого указывается в справочных данных.
Наличие постоянной составляющей приводит к электролизу ЖКВ, в результате которого возникает газовыделение в объеме ЖКВ, образуются пузырьки газов, визуально воспринимаемые как черные точки. Электроды индикатора (проводящие пленки) теряют свою прозрачность, и сегменты становятся видимыми в отсутствие напряжения возбуждения.
В результате старения нарушается ориентация молекул ЖКВ и растет потребляемый индикатором ток.
В процессе эксплуатации ЖКВ потребляемый ток может расти за счет проникновения влаги через слой герметика. Влага разрушает ЖКВ. Особенно опасно сочетание влаги с воздействием высокой температуры.
При эксплуатации ЖКИ в условиях низкой температуры отдельные компоненты ЖКВ могут кристаллизоваться. Чередование замораживания и размораживания ЖКВ может привести к образованию воздушных пузырьков, которые выглядят как черные точки.
Индикаторы следует возбуждать переменным напряжением. Значение постоянной составляющей не должно превышать 250 мВ. Для контактирования выводов индикатора со схемой рекомендуется применять разъемы. Необходимо защищать кромку индикатора по всему периметру (место герметизации) от воздействия влаги.
Полупроводниковые знакосинтезирующие индикаторы
Единичные ппзси
Единичный полупроводниковый знакосинтезирующий индикатор (ППЗСИ) - это полупроводниковый диод, в переходе которого в результате рекомбинации электронов и дырок при их инжекции в прямом направлении генерируется световое излучение. Принцип их работы заключается в том, что при прямом смещении потенциальный барьер р-п перехода понижается и происходит инжекция электронов в р-область и дырок в n-область. В процессе рекомбинации неосновных носителей в р-п переходе энергия выделяется в виде фотонов, т.е. процесс рекомбинации сопровождается световым излучением, частота которого пропорциональна энергии запрещенной зоны полупроводникового материала. Если ширина запрещенной зоны больше 1,8 эВ, то излучение видимое (длина волны меньше 700 нм), если меньше, то излучение невидимое и находится в инфракрасной части спектра.
Полупроводниковые знакосинтезирующие индикаторы - это низковольтные приборы, удобно совмещаемые с источниками питания и уровнями токов микросхем. Они миниатюрны и позволяют конструировать устройства, предназначенные для отображения информации различной сложности - от светящейся точки до текстов и графиков. ППЗСИ обладают малым временем переключения - менее 50 нс. Приборы характеризуются относительно высокими уровнями рабочих токов и умеренными уровнями яркости.
Основные материалы, используемые для изготовления светодиодов, - твердые растворы арсенида и фосфида галлия. Цвет видимого свечения: красный, желтый, зеленый.
В последние годы перспективным методом получения индикаторов с различным цветом свечения считается нанесение люминофорного покрытия непосредственно на кристалл с инфракрасным излучением. Такая конструкция позволяет преобразовать интенсивное инфракрасное излучение кристалла в видимый свет цветового люминофора, что существенно расширяет возможности практического применения этих индикаторов в технике и быту.
В простейшем случае единичный ППЗСИ представляет собой плоский p-n переход с омическими контактами (рисунок 5.10). Однако такая конструкция недостаточно эффективна из-за внутреннего отражения генерируемого света на границе полупроводник - воздух.
Рисунок 5.10 - Конструкция ППЗСИ с плоским p-n переходом
Для уменьшения отражения на поверхности полупроводника формируют полусферическое покрытие из прозрачного материала, коэффициент преломления которого имеет промежуточное значение между коэффициентами преломления воздуха и кристалла (рисунок 5.11).
Рисунок 5.11 - Конструкция ППЗСИ с полусферическим покрытием
Эффективны конструкции единичных ППЗСИ, у которых n-область p-n перехода имеет форму полусферы (рисунок 5.12). В такой конструкции лучи генерируемого света подходят к разделу полупроводник-воздух практически перпендикулярно, что резко снижает потери на внутреннее отражение.
Рисунок 5.12 - Конструкция ППЗСИ с полусферической n областью
Размеры излучающих поверхностей единичных ППЗСИ малы, поэтому для увеличения размеров изображения в конструкциях индикаторов используются линзы, рефлекторы и другие устройства, увеличивающие видимый размер светящейся поверхности.
Кристалл единичного ППЗСИ с управляемым цветом свечения имеет два p-n перехода. Один из них излучает красный свет, другой излучает зеленый свет. При включении одного из p-n переходов диод излучает красный или зеленый свет, а при включении обоих p-n переходов благодаря оптической прозрачности фосфида галлия можно получить желтый или оранжевый цвет свечения в зависимости от соотношения токов через p-n переходы.
Единичные ППЗСИ обладают достаточно высоким быстродействием, однако для устройств отображения, в которых они обычно используются, временные параметры не являются критичными.
Светодиоды как элементы индикации обладают рядом достоинств:
малые габаритные размеры;
низкое напряжение питания;
набор различных цветов свечения;
устойчивость к механическим воздействиям;
большой срок службы.