Матричный индикатор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (11)1005174 (6!) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15.12.80 (21) 3218518/18-24 (51) М.К .

G 09 G3/18 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Гасударственный кемлтет

СССР (53) УДК 628.9.

038(088 8) Опубликовано 15.03.83. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 25.03.83 до делам лзабратеилй и еткрмткй

А. А. Дорошкин, А. И. Мазур, В. Н. Симаков и К. П. Цветаев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель, (54) МАТРИЧНЫЛ ИНДИКАТОР

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано для индикации и обработки информации.

Известен матричный индикатор, содержащий пластину из электрооптического материала с нанесенными с двух сторон ортогональными электродами и жидкокристаллическую ячейку 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 разложения.

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

Индикатор содержит узел ввода излучения в виде призмы,. диэлектрические пластины и узел для распространения света, между поверхностью которого и поверхностями диэлектрических пластин, расположен электрооптический материал с электродами в виде проводящих прозрачных дорожек, расположенных с двух сторон электроннооптического материала в ортогональных направле2 ниях, перекрытия которых формируют элементы разложения индикаторной матрицы.

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

Индикация осуществляется с поверхности световода и возможно только раздельное высвечивание элементов матрицы, располо10 женных llo ходу распространения световои волны, поскольку каждый высвечиваемый элемент полностью или в значительной степени. выводит световую энергию из световода при возбуждении, т.е. прерывает ее дальнейшее распространение.

К недостаткам этого устройства следует отнести невозможность формирования -индикаторной матрицы разных типов и одновременного высвечивания нескольких элементов разложения матрицы, расположенных вдоль распространения световой волны, что сии жает точность и быстроде йствие и иди катора.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия индикатора.

1005174

Указанная цель достигается тем, что матричный индикатор, содержащий основание. выполненное в виде плоского световода, на поверхностях которого последовательно расположены прозрачные электроды, слой электроонтического материала и диэлектрические пластины, и первую призму, установленную на одном из торцов основания, содержит вторую призму, установленную на другом горце основания, а в прозрачных электродах выполнены информационные отверстия разной формы, оптически сопряженные со второй призмой.

На фиl . Пр< дставл< на Г11)инципиа.пt>íèÿ схема индикатора; на фиг. 2 — — плоский световод с расположенными на его поверхности электродами в виде проводя<цих прозрачных дорожек, перпендикулярных направлению распространения света с отверстиями по форме элементов матрицы, а также и без отверстий.

Матричное индикаторное уcòðîéñòâî содержит узел ввода излучения, выполненный например, в виде призмы 1, диэлектрические пласгины 2, плоский световод 3, между Ifoверхностью которого и поверхностями диэлектри <еских пластин 2 расположен э.)ектроо1«гический слой 4 с прозрачными электродами 5, р >«положенными с двух сторон электрооптического слоя 4. В местах перекрестий дорожек в прозрачных электродах 5 выполнены отверстия 6 в количестве m х и х .<, где гп — число элементов в строке; п -- число элементов в столбце формируемой индикаторной матриць", !х) — число типов отверстий, причем места перекрестий элек<рoдoв в направлении распрсстрансния света с отверстиями разнь>х т >l)013. а также и без О! в< рстии выпо,:1нены сто высо раз, сколько )лементов в столбце формируемой индикаторной матрицы и повторены с интервалами, равным К, перекрестий, где и =- О, 1, 2..., (!х)--1), <исло дорожек прозрачных электродов 5, расположенных и направлении, перпен,,икулярном распространению света, равгн) (х, + 1) х и, а расположенных вдоль направления распространения света — равно m.

Вывод из.)учения происходит через призм>> 7.

11а фиг. 1 для наглядности показан экран с отображенной на нем формируемой индикатОрнОи матрицей.

Количество дорожек прозрачных электродов 5, а также длина, ширина и толщина

«ве<< но Ill определяются требуемым числом элем<-I;тов разложения индикаторной матР)1 II Ы. .,<я формирования m х и элементов раз.l<>iKE .íè)I необх )димо, чтобы световой луч перекрывал гп х и перекрестия дорожек прозр )чных электро lol, 5 L месте отражения от поверх)гости св<-т<)вода., )ля осу<цествления выбора нужног<>:.и:>.< 11)а . ;: набора N различны Y элемен-: ..:. °,:-:l,ЕНПЯ СГО В ЛЮ)5

>()

ЗО

Эъ

4()

50 бом месте индикаторной матрицы отверстия 6 должны быть повторены в направлении распространения света столько раз, сколько элементов разложения в столбце индикаторной матрицы.

Луч света должен испытывать N отражений, а в областях, перекрываемых лучом света при отражениях, перекрестия с однотипными отверстиями 6 не должны занимать одинаковые места вдоль направления распространения луча. Это последнее условие соблюдается при повторении одинаковых отверстий с интервалами, равными К х и перекрестий, где К может принимать значения

О, 1,2, ... (N — 1).

Для устранения фонового излучения m x х п перекрестий выполнены без отверстий, требования к размещению их аналогичны требованиям к перекрестиям с однотипными отверстиями. Отверстия в прозрачных электродах 5 в местах перекрестий проделаны в одной из двух дорожек, образующих перекрестия.

Устройство работает следующим образом.

Световой пучок вводится через призму 1 в плоский световод 3 и распространяется за счет многократных отражений под углом полного внутреннего отражения от поверхностей световода. B областях, где электрооптический слой 4 возбужден электрическим полем с помошью электродов 5, условия полного внутреннего отражения нарушаются на границе световода 3 и электрооптического слоя 4 и свет выводится из световода через слой 4 и диэлектрическую пластину 2 во впсшнюю среду. Отраженный от невозбужденных участков электрооптического слоя 4 свет продолжает распространяться по плоскому световоду 3 и выводится наружу с помо)цью призмы 7, на выходной плоскости которой высвечивается в виде матрицы. В местах расположения отверстий 6 в электродах 5 электрооптичеcêèé слой 4 не возбуждается, следовательно, при приложении электрического поля в местах перекрестий свет от этих участков отражается, приобретая форму этих отверстий (часть перекрестия без отверстия выводит излучение из световода). Поскольку свет отражается от всех участков, над которыми электрооптический материал не возбужден, а возбуждаются, в общем случае, не все участки со скрешенными электродами при работе устройства, то для устранения этих лишних фоновых лучей напряжение подается на соответствуюшие перекрестия без отверстий.

Один из вариантов расположения перекрестий с отверстиями и без отверстий приведен на фиг. 2, где все однотипные отверстия сосредоточены в отдельных группах.

Принцип действия предлагаемого матричного индикатора основан на нарушении условия полного внутреннего отражения при распространении света по плоскому свето1005174 воду 3 за счет изменения показателя преломления у электрооптического слоя 4 на границе раздела со световодом 3. Для распространения света по световоду 3 необходимо соблюдение условия п, > и „где n — показатель преломления световода; п — показатель преломления окружающей среды . на границе раздела со световодом.

В зависимости от перепада показателей преломления выбирается угол падения света на плоскости световода 3, который должен быть больше или равен предельному углу полного внутреннего отражения. При падении света под предельным углом сохраняется поляризация отраженного света в плоскости падения, что позволяет повысить эффективность управления светом с учетом анизотропии электрооптического материала.

При нарушении условия полного внутреннего отражения часть света выводится из све товода. При соблюдении постоянства углов падения эта часть тем больше, чем меньше перепад показателей преломления световода и электрооптического слоя 4. Для эффективного управления световым лучом необходимо изменение показателя преломления у электрооптического слоя 4 на величину до О,l—

0,3, что достижимо у жидких кристаллов.

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

Индикация в устройстве может производиться как через призму 7, так и через электрооптический слой 4 и диэлектрическую пластину 2 при возбуждении в электрооптическом материале области с размерами, позволяющими вывести матрицу. Для этого достаточно ввести дополнительные электроды за область формирования элементов. Это

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

В предложенном устройстве индикация может осуществляться как последовательно поэлементно, так и параллельно столбцами с последовательной сменой столбцов. Для формирования и индикации всего кадра возможно использование электрооптических материалов с запоминанием.

Увеличение числа различных типов элементов для индикации в предложенном индикаторе позволяет осуществлять индикацию более сложных картин, улучшить качество индикации, дает возможность обойтись меньшим количеством дискретных элементов, т.е. позволяет увеличить точность индикатора.

Формула изобретения

Матричный индикатор, содержащий ос25 нование выполненное в виде плоского све% товода, на поверхностях которого последовательно расположены прозрачные электроды, слой электрооптического материала и диэлектрические пластины, и первую призму, установленную на одном из торцов основаÇ0,ния, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности и быстродействия индикатора, он содержит вторую призму, установленную на другом торце основания, а в прозрачных электродах выполнены информационные отверстия разной формы, оптически сопряженные с второй призмой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 413446, кл. G 02 F 1/13, 1972.

2. Патент США № 3838908, кл. G 02 F 1/16, опублик. 1974.

1005174

Х 5

1иг.1

Ф 2

Фл/2

Ип/2

Фиг.2

Составитель В. Гречанинов

Редактор С. Тимохина Техред И. Верес Корректор Е. Рошко

Заказ 1909/70 Тираж 486 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4