LES AFFICHEURS

Tubes Nixie
LED 7 segments
Cristaux liqides
 

 

 
 
 

Haydu Brothers Laboratories
1954

 

 Le tube Nixie

C'est une petite société qui a conçu cet afficheur.
 Dix cathodes sont empilées sans pour autant se toucher. Elles ont la forme des chiffres qui devront s'afficher, chacune possède sa broche sur le culot du tube qui les contient.
 Une large anode constituée d'un grillage situé sur la face arrière de l'afficheur. Le tout est placé dans une atmosphère à basse pression d'un mélange gazeux contenant généralement du néon (entre autre).

Lorsqu'on applique une différence de potentiel entre l'anode et une des cathodes de l'ordre de 170 Volts par l'intermédiaire d'une résistance de forte valeur, quelques kΏ, le gaz se ionise partiellement les charges positives migrent vers la cathode qui est froide, pour extraire des électrons de la cathode, le champ électrique se confine au voisinage de la cathode créant une ionisation plus important du gaz. Constamment le plasma au voisinage de la cathode est le siège de recombinaisons qui émettent des photons créant un halo lumineux autour de la cathode. L'anode, de grande surface,  est bombardée par les électrons du plasma mais du fait de la faible masse des charges, du faible courant et de sa surface, elle n'est pas endommagée en fonctionnement.
Le courant n'est que de quelques milliampères et ces tubes sont extrêmement fiables , des appareils de plus de 50 ans fonctionnent encore parfaitement.

La société Haydu brothers fut rachetée par Burroughs en qui commercialisa les tubes Nixie en 1954

 

Les afficheurs 7 segments   

Les afficheurs 7 segments sont une application des leds d'Holonyak ( voir la fiche LED). Les segments sont constitués d'un petit barreau de verre placé au dessus d'une diode électroluminescente. Dans l'afficheur on trouve une diode par segment plus éventuellement le point décimal. On peut les trouver soit à cathode soit à anode commune.
    L'inconvénient de ces afficheurs réside surtout dans leur consommation de l'ordre de 10mA par segment aussi on les utilisent généralement multiplexés. C'est à dire que le circuit de décodage ASCII / 7 segments fournit le code de l'afficheur des milliers et valide sa cathode puis les centaines et valide la cathode des centaines et ainsi de suite  Si le fonctionnement est suffisamment rapide, la persistance rétinienne fait le reste.
L'afficheur 7 segments peut également être adapté aux systèmes à base 16 (hexadécimal) 1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f, en mélangeant majuscules et minuscules

George HEILMEIER
né en 1936
doctorat d'électronique
Chercheur chez RCA
Travaux sur les cristaux liquides en 1964

 

Afficheurs à cristaux liquides:
 

Il est difficile de trouver qui a inventé l'afficheur à cristaux liquides cependant il semble que George HEILMEIER né en 1936 à Philadelphie en est un des pionniers

La lumière est une onde à deux composantes perpendiculaires . Lorsqu'elle comporte ses deux composantes , elle est dite non polarisée.

Il existe des éléments qui ont la propriété de supprimer une des deux composantes, la lumière qui  traverse cet élément perd une de ses composantes (horizontale ou verticale). La lumière est alors polarisée. Si nous tentons de faire passer faire traverser deux polariseurs l'un vertical l'autre horizontal, nous dirons des polariseurs croisés par de la lumière, il y a obturation .

Les cristaux liquides (LCD) sont des matériaux qui ont la propriété de polariser la lumière mais soumis à un champ électrique leur l'axe de polarisation peut tourner .

Un afficheur à cristaux liquides est constitué d'un petit réservoir constitué des deux plaques de verre parallèles très proches l'une de l'autre emmagasinant une petite quantité de cristaux liquide. Sur la plaque nous faisant face sont dessinés les 7 segments à l'aide de couche métalliques très minces, transparentes. Chaque segment est relié par la même technique à un connecteur à la partie inférieure. A l'arrière est placé un filtre polariseur dont l'axe est identique à l'axe des cristaux liquides au repos et un miroir métallique qui va constituer une électrode commune à tous les segments.  En l'absence d'une commande électrique, la lumière traverse les segments, se polarise , se réfléchi et nous revient , les segments ne sont pas visibles. Si nous appliquons une tension sur un segment, les cristaux liquides sous le segment font tourner leur axe de polarisation et la lumière qui est réfléchie par le miroir et qui est polarisée est bloquée par les cristaux liquides. Le segment en question devient noir .

Les deux figures ci dessus sont empruntées au site:
http://www.prepa-cpe.fr/documents/Les_cristaux_liquides.pdf

Une des difficultés d'utilisation des cristaux liquides est que, bien que nécessitant un champ électrique durant son fonctionnement, le champ moyen doit être nul. Le chronogramme ci-dessous montre comment il est possible de se plier à cette contrainte . Le principe consiste à appliquer un signal oscillant entre +V et -V sur l'électrode commune et sur une entrée d'un OU exclusif en CMOS alimenté lui même en +V -V. (ici entrée E) dont la sortie est connectée au segment. Sur l'entrée C on appliquera le signal de commande. C=0 la sortie recopie l'entrée , C=1 la sortie est inversée. Pour C=0 l'afficheur ne subit aucun champ , pour C=1 l'afficheur voit un champ alternatif de valeur moyenne nulle.
 

 

 

 

 
Numéro de la Fiche 116
Dernière mise à jour 11-03-2014