Displays (Visualizadores)

8/14/2019 Displays (Visualizadores)

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DISPLAYS (VISUALIZADORES)

TIPOS DE TECNOLOGIA DE FABRICACION

FLUORESCENTES AL VACIO.- Constan de tubos de vaco con nodos recubiertos de

fsforo. Cuando circula corriente por los filamentos, estos liberan electrones que bombardean losnodos ocasionando que emitan luz.

PLASMA CC.- Se basa en la ionizacin del gas nen contenido en un recipiente cerrado.Cuando se aplica un voltaje elevado de c.c. entre las terminales A y K el gas empieza a ionizarse,

emitiendo una intensa luz de color naranja.

CRISTAL LIQUIDO (LCD).- Utilizan compuestos de fluidos orgnicos cuyas propiedadesde transmisin de luz se pueden alterar al aplicar un voltaje de c.c. o c.a. y la forma de segmento punto aparece a la vista en contraste con los alrededores. No emiten luz por si mismos y no se

ven en la oscuridad.

INCANDECENTES.- Estn construidos a partir de filamentos individuales de tungstenosellados en recipientes de vidrio. Al pasar corriente por un filamento ocasiona el calentamiento e

iluminacin con luz blanca.VLED.- Son arreglos con leds redondos o rectangulares colocados lado a lado dependiendodel tipo y forma del visualizador.

COMPARACIN DE LAS CARACTERSTICAS DE LOS DISPLAYS

Caractersticas

LED Al vaco Plasma Cristallquido

Incandescentes

Brillo Bueno a

excelente

Bueno Bueno a

excelente

No disponible Cualquiera

Colores Rojo, naranja,

amarillo

Rojo,

amarillo,verde y azul

naranja Iluminacin

externa

Cualquiera

Tipo de

caracteres

7 16 seg.

Matriz de

puntos

7 16 seg.

Matriz de

puntos

7 16 seg.

Matriz de

puntos

7 16 seg.

Matriz de

puntos

7 16 seg.

Temperatura -40 a 85 0 a 55 0 a 55 -20 a 60 -40 a 85

Voltaje 1.6v a 5v 10 a 35(Vcd)

125 a 180(Vcd)

3 a 20 (Vcd) 3 a 5 (Vcd)

Potencia/dgito

10 a 250 mW 20 a 250 mW 175 a 750mW

10 a 250 mW 100 a 700mW

Tiempo de

respuesta

50 a 500

nSeg.

1 a 10 Seg. 15 a 500

Seg.

50 a 200

mSeg.

10 mSeg.

Tiempo de

vida

100 000 hr. 50 000 hr. 50 000 hr. 50 000 hr. 1000 a 20

000 h

La tecnologa del Display con LED es relativamente nueva comparada con algunas tcnicas

listadas arriba. Basado en el uso, tamao, y en los requerimientos de manejo, estos Displays se

pueden dividir en cuatro categoras:

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Figura 89. Patones ms comunes usados en Displays con LEDs.

Para muchas aplicaciones, es deseado un subsistema de Display empacado separadamente ycon una configuracin compacta a distancia de la fuente de datos. A la configuracin de este tipo

se le llama OBIC por sus iniciales en ingles.

El costo de una configuracin OBIC es mayor que aquella que en su interior no tienen C.I.

Hay algunas ventajas de este tipo de configuracin que compensan el costo inicial:

1. Las conexiones entre los C.I. integrados son reducidas y disminuyen a medida que

aumenta la integracin.2. El diseo de sistema de Display es simplificado.

3. Los costos de manufactura y el tiempo requerido para ensamble se han reducido al

mnimo.4. La confiabilidad en el Diasplay se ha incrementado considerablemente.

5. Menos espacio requerido para montar el sistema de Display.

6. Este sistema puede ser modificado a una matriz de 4x7 y se aaden mas funciones.

La figura 91 muestra un Display del tipo OBIC y la figura92 muestra la correccin para

convertir un OBIC en matriz de 4X7.

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Figura 91. Display tipo OBIC.

Figura 92. Display de matriz de 4x7 partiendo de un Display OBIC:

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Los Displays de siete segmentos tienen LEDs encapsulados en cavidades especiales de forma decono rectangular donde el LED esta en la parte ms estrecha al fondo, la parte de arriba forma un

segmento del Display como se muestra en la figura 93. La figura 94 muestra un corte de un

segmento del Display.

Figura 93. Tcnica de ensamble de un Display de 7 segmentos.

Figura 94. Corte de un segmento.

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Es simple el mtodo para manejar un Display de siete segmentos, este tiene un decoder/driver

por cada digito. La figura 95 muestra lo sencillo de este concepto.

Figura 95. Diagrama a bloques de un drive para Display de 7 segmentos.

El ms eficiente mtodo para manejar un Display de varios dgitos es multiplexarlo como se

muestra en la figura 96.

Figura 96. Diagrama a bloques para un Display de seis dgitos multiplexado

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Los Displays monolticos represent uno de los grandes segmentos de la industria

optoelectronica. Este tipo de Displays tenia el mayor uso en calculadoras y relojes. Estaaplicacin actualmente paso a los Displays de cristal liquido. El Display monoltico difiere del

Tradicional LED en que tiene un sustrato comn (es de ctodo comn) y el material p esta

difundido y formando los segmentos como se muestra en la figura 97. Estos Display tienen

generalmente una lente que permite que se vea el digito de mayor tamao, la figura 98 muestralos dos tipos de construccin mecnica de Display monoltico.

Figura 97. LED monoltico.

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(a) (b)

Figura 98. Forma de construccin de un LED monoltico. (a) Con LED dentro de la lente.(b) Con LED fuera de la lente.

La figura 99 muestra el arreglo de los LEDs de un digito de un Display de matriz de 5x7, la

lnea de los renglones se conecta a los nodos de los LEDs y estn designadas por nmerosRomanos (I-VII). Las columnas estn conectadas a los ctodos de la columna particular (A-E).Cada elemento de la matriz tiene un modo de ser designado de acuerdo al rengln y la columna.

La generacin de la informacin de los caracteres se vuelve ms compleja que las tcnicas delos anteriores Displays. En el arreglo 5x7 se puede hacer de 5 o 7 pasos de dato donde estn

presentes en una secuencia como se muestra en la figura 100.

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Figura 99. Matriz de LEDs de 5x7.

Figura 100. Generacin del digito. (a) Usando renglones (b) Usando columnas.

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La figura 101 muestra un diagrama a bloques para un Display alfanumrico. De 5x7 manejado

por columnas.

Figura 101. Diagrama a bloques de una Display de 5x7 manejado por columnas.

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DISPLAYS DE CRISTAL LIQUIDO (LCD)

El Display de cristal lquido tiene la gran ventaja de ofrecer un requerimiento menor de potencia que el LED. El valor de esta cantidad para dicho LCD se encuentra en el orden demicrowatts, en comparacin con el orden de miliwatts correspondiente al LED. Sin embargo, estorequiere una fuente luminosa externa o interna, a una temperatura entre 0

oy 60 C cuya duracin

requiere atencin para evitar que los LCD se degraden qumicamente. Los tipos que recibenmayor atencin en la actualidad son las unidades de efecto de campo y de dispersin dinmica.Ambos se cubrirn con cierto detalle en esta seccin.

Un cristal lquido es un material (por lo general orgnico para los LCD) que fluir como unlquido, pero cuya estructura molecular tiene algunas propiedades que se asocian normalmente alos slidos. En las unidades de dispersin luminosa, el mayor inters se encuentra en el cristal. Lquido nemtico, cuya estructura cristalina se presenta en la figura 102. Las molculasindividuales tienen una apariencia alargada como se muestra en la figura. La superficieconductora de xido de indio es transparente y, en las condiciones indicadas en la figura, la luzincidente simplemente atravesar y la estructura del cristal lquido aparecer clara. Si se aplica unvoltaje (para las unidades comerciales el nivel umbral se encuentra casi siempre entre 6 y 20 V)

entre las superficies conductoras, como se muestra en la figura 103, el arreglo molecular sedistorsiona, con el resultado de que se establecern las regiones con diferentes ndices derefraccin. Por tanto, la luz incidente se refleja en diferentes direcciones en la interfaz entre lasregiones de ndice de refraccin distintas (lo que se conoce como dispersin dinmica, que fueestudiada primero por la RCA en 1968), con el resultado de que la luz dispersada tiene laapariencia de un vidrio opaco. No obstante, ntese en la figura 103 que el aspecto opaco ocurresolo donde las superficies de conduccin se oponen una a la otra y que el resto de las reaspermanecen traslcidas.

Figura 102. Cristal liquido Nematico sin polarizacin aplicada.

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Figura 103. Cristal liquido nematico con polarizacin aplicada.

Un digito sobre un Display LCD puede tener la apariencia de segmento que se muestra en lafigura 104. El rea negra es en realidad una superficie de conduccin clara conectada a las

terminales de abajo para control externo. Se colocan dos mscaras similares en lados opuestos de

una capa gruesa sellada de material de cristal lquido. Si se requiriera el nmero2, se energizaran

las terminales 8, 7, 3, 4 y 5 y slo se pondran opacas las regiones correspondientes, en tanto quelas otras reas permaneceran claras

Figura 104. Display de dgitos de 8 segmentos de LCD.

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Como se indic antes, el LCD no genera su propia luz, sino que depende de una fuente externa

o interna. En condiciones de oscuridad sera necesario que la unidad contara con su propia fuenteluminosa interna, ya sea detrs o al lado del LCD. Durante el da, o en reas iluminadas, puede

colocarse un reflector detrs del LCD para reflejar la luz posterior hacia el indicador y as obtener

una intensidad mxima. Para lograr una operacin ptima, los fabricantes de los relojes de moda

estn usando una combinacin de los modos transmisivo (fuente luminosa propia) y reflexivo,que se denomina modo transflectivo.

El LCD de efecto de campo o nemtico de giro tiene la misma apariencia de segmento y la

delgada capa de cristal lquido encapsulado, pero su modo de operacin es muy diferente. Enforma similar a la del LCD de dispersin dinmica, el de electo de campo puede operarse con el

modo reflexivo o transmisivo con una fuente interna. El Display transmisivo aparece en la figura105. La fuente luminosa interna se encuentra a la derecha y el observador a la izquierda. Esta

figura resulta notablemente diferente de la figura 102 en cuanto a que hay adems unpolarizadorde luz. Slo la componente vertical de la luz entrante a la derecha puede atravesar el polarizadorde luz vertical de la derecha. En el LCD de efecto de campo, la superficie conductora clara a la

derecha se graba qumicamente o se aplica una pelcula orgnica para orientar las molculas en el

cristal lquido en el plano vertical, paralelo a la pared de la celda. Obsrvense las barras en elextremo derecho en el cristal lquido. La superficie conductora opuesta se trata tambin para

asegurar que las molculas estn 90 fuera de la fase en la direccin que se muestra (horizontal),

pero que sigan paralelas a la pared de la celda. Entre las dos paredes del cristal lquido hay un

flujo lento de una polarizacin a la otra, como se muestra en la figura.

Figura 105. LCD de efecto de campo transmisivo sin polarizacin aplicada.

El polarizador de luz del lado izquierdo es tal que tambin permite el paso slo de la luzincidente polarizada verticalmente. Si no se aplica voltaje en las superficies conductoras, la luz

polarizada verticalmente entra a la regin del cristal lquido y permite 90 de deflexin de la

estructura molecular. Su polarizacin horizontal en el polarizador luminoso vertical del lado

izquierdo no le permite cruzarlo y el observador mira un patrn uniforme oscuro en todo elindicador. Cuando se aplica un voltaje de umbral (de 2 a 8 V para unidades comerciales), las

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molculas alargadas se alinean ellas mismas con el campo (perpendicular a la pared) y la luz pasa

sin el corrimiento de 90o. La luz que incide en forma vertical puede pasar entonces directamente a

travs de una segunda pantalla polarizada verticalmente y el observador ve un rea iluminada. El

efecto de campo de tipo reflexivo se muestra en la figura 106.

Figura 106. LCD de efecto de campo reflexivo sin polarizacin aplicada.

En este caso la luz que se polariza en forma horizontal en el extremo izquierdo encuentra un

filtro polarizado horizontalmente y pasa a travs de l hasta el reflector, donde se refleja de nuevohacia el cristal lquido, deflexionando de nuevo la otra polarizacin vertical y regresando al

observador. Si no se aplicara voltaje, el indicador se iluminara en forma uniforme. La aplicacin

de un voltaje ocasiona una luz incidente que encuentra un filtro polarizado horizontalmente a laizquierda y que no es capaz de cruzar y de reflejarse.

Los LCD de efecto de campo se emplean normalmente cuando una fuente de energa es un

factor fundamental (esto es, en relojes, instrumentacin porttil, etc.) porque absorben muchomenos potencia que los del tipo de dispersin luminosa ( intervalo de microwatts comparado con

el intervalo menor de miliwatts). El costo de .1as unidades de efecto de campo casi siempre es

ms alto, y su altura se limita a cerca de 2 pulgadas, en tanto que las unidades de dispersin de

luz se pueden encontrar con altura de hasta 8 pulgadas. Una consideracin adicional respecto alos Displays es su tiempo de encendido y de apagado. Los LCD presentan caractersticas de ser

mucho ms lentos que los LED. Los primeros tienen tiempos de respuesta menores que 100 a 300

ms. en tanto que se dispone de LED con tiempo de respuesta menores que 100 ns. Sin embargo,

hay numerosas aplicaciones, como en el caso de los relojes, donde la diferencia entre 100 ns y100 ms ( 1/10 de segundo) es de mnimas consecuencias. Para esas aplicaciones, la menor

demanda de potencia del LCD es una caractersti6a sumamente atractiva. El tiempo de vida deservicio de las unidades LCD se incrementa continuamente ms all del lmite de 10,000 horas.

Puesto que el color que generan las unidades LCD depende de la fuente de iluminacin, hay una

Amplia gama de colores a elegir.

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