ЖИДКОКРИСТАЛЛИ́ЧЕСКИЙ ИНДИКА́ТОР

ЖИДКОКРИСТАЛЛИ́ЧЕСКИЙ ИНДИ­КА́­ТОР, при­бор для ви­зу­аль­но­го вос­про­из­ве­де­ния ин­фор­ма­ции, дей­ст­вие ко­то­ро­го ос­но­ва­но на пе­ре­ори­ен­та­ции жид­ко­го кри­стал­ла (ЖК) в элек­трич. по­ле и из­ме­не­нии его оп­тич. свойств. Кон­ст­рук­тив­но пред­став­ля­ет со­бой тон­кий ори­ен­ти­рован­ный слой ЖК, ог­ра­ни­чен­ный с обе­их сто­рон сис­те­ма­ми элек­тро­дов, на­не­сён­ных на стек­лян­ные под­лож­ки, из ко­то­рых, по край­ней ме­ре, од­на про­зрач­на. В Ж. и. ис­поль­зу­ют­ся сле­дую­щие элек­тро­оп­тич. эф­фек­ты: твист-эф­фект, ди­на­мич. рас­сея­ние све­та, фа­зо­вый пе­ре­ход хо­ле­сте­рик – не­ма­тик в элек­трич. по­ле и др. По спо­со­бу управ­ле­ния Ж. и. де­лят­ся на мо­за­ич­ные, мат­рич­ные, ана­ло­го­вые, а так­же с ад­ре­са­ци­ей ла­зер­ным лу­чом.

Рис. 1. Схема жидкокристаллического мозаичного индикатора: 1 – передняя пластина; 2 – электроды семисегментного знакоместа; 3 – выводы; 4 – токоперевод; 5 – герметик; 6 &...

Мо­за­ич­ный Ж. и. со­сто­ит из двух стек­лян­ных пла­стин, гер­ме­тич­но скре­п­лён­ных по пе­ри­мет­ру, ме­ж­ду ко­то­ры­ми име­ет­ся за­зор (5–20 мкм), за­пол­нен­ный ЖК; на внутр. по­верх­но­стях пла­стин на­не­се­ны про­зрач­ные элек­тро­ды и ори­ен­ти­рую­щие по­кры­тия. Вид ото­бра­жае­мой ин­фор­ма­ции оп­ре­де­ля­ет­ся фор­мой элек­тро­дов (сег­мен­ты циф­ро-бу­к­вен­ных зна­ко­мест, ус­лов­ные сим­во­лы и т. п.). Чис­ло вы­во­дов, по ко­то­рым ве­дёт­ся управ­ле­ние ин­ди­ка­то­ром, на еди­ни­цу пре­вы­ша­ет чис­ло ин­ди­ци­руе­мых эле­мен­тов (име­ет­ся до­пол­нит. вы­вод от об­ще­го элек­тро­да); чис­ло зна­ко­мест обыч­но не пре­вы­ша­ет 16 (рис. 1).

В мат­рич­ном Ж. и. мно­же­ст­во оди­на­ко­вых эле­мен­тов об­ра­зо­ва­но на пе­ре­се­че­нии двух сис­тем пе­рио­дич. элек­трод­ных струк­тур (строк и столб­цов), рас­по­ло­жен­ных вза­им­но ор­то­го­наль­но. Управ­ляю­щие элек­трич. сиг­на­лы по­да­ют­ся на эле­мен­ты по ка­ж­дой стро­ке по­сле­до­ва­тель­но во вре­ме­ни со скваж­но­стью, рав­ной чис­лу строк. Не­об­хо­ди­мость раз­де­ле­ния во вре­ме­ни управ­ляю­щих сиг­на­лов (ска­ни­ро­ва­ние строк) обу­слов­ли­ва­ет оп­ре­де­лён­ные тре­бо­ва­ния к ЖК: на­ли­чие по­ро­га на вольт-кон­тра­ст­ной ха­рак­те­ри­сти­ке и вре­менны́х ха­рак­те­ри­стик, обес­пе­чи­ваю­щих дос­та­точ­ный кон­траст и не­за­мет­ное для гла­за мер­ца­ние изо­бра­же­ния. Су­ще­ст­вен­ное уве­ли­че­ние чёт­ко­сти и кон­тра­ста изо­бра­же­ния, а так­же умень­ше­ние вре­ме­ни от­кли­ка жид­ко­к­ри­стал­лич. эле­мен­тов (вре­ме­ни сме­ны ин­фор­ма­ции) дос­ти­га­ет­ся в мат­рич­ных Ж. и. с не­ли­ней­ны­ми управ­ляю­щи­ми эле­мен­та­ми (напр., тон­ко­п­лё­ноч­ны­ми тран­зи­сто­ра­ми), рас­по­ло­жен­ны­ми в ви­де мат­ри­цы на од­ной из под­ло­жек Ж. и.; при этом ка­ж­дый эле­мент ото­бра­же­ния уп­рав­ля­ет­ся мо­за­ич­ным спо­со­бом.

Рис. 2. Схема жидкокристаллического аналогового индикатора: 1 – слой жидкого кристалла; 2 – опорный электрод; 3 – эквипотенциальный электрод; Uоп – опорное напряжение; U &ndash...

Ана­ло­го­вый Ж. и. пред­на­зна­чен для ото­бра­же­ния ин­фор­ма­ции, пред­став­лен­ной в ана­ло­го­вой (не­пре­рыв­ной) фор­ме; управ­ля­ет­ся по­сред­ст­вом не­пре­рыв­ных сиг­на­лов. При­ме­ня­ет­ся в из­ме­ри­тель­ных и др. при­бо­рах. Та­кой Ж. и. (рис. 2) пред­став­ля­ет со­бой слой ЖК, ори­ен­ти­ро­ван­ный ог­ра­ни­чи­ваю­щи­ми по­верх­но­стя­ми элек­трод­ных пла­стин, при­чём один из элек­тро­дов (т. н. опор­ный), вы­пол­нен­ный в ви­де ка­либ­ро­ван­но­го тон­ко­п­лё­ноч­но­го со­про­тив­ле­ния с дли­ной, рав­ной дли­не шка­лы из­ме­ри­тель­но­го при­бо­ра, слу­жит для обес­пе­че­ния рав­но­мер­но­го па­де­ния опор­но­го на­пря­же­ния вдоль шка­лы. Ве­ли­чи­на опор­но­го на­пря­же­ния оп­ре­де­ля­ет­ся макс. ве­ли­чи­ной из­ме­ряе­мо­го сиг­на­ла. Вто­рой элек­трод пред­став­ля­ет со­бой эк­ви­по­тен­ци­аль­ную по­верх­ность. Из­ме­ряе­мое на­пря­же­ние при­кла­ды­ва­ет­ся ме­ж­ду элек­тро­да­ми, при этом рас­по­ло­же­ние гра­ни­цы ме­ж­ду воз­бу­ж­дён­ным и не­воз­бу­ж­дён­ным со­стоя­ния­ми ЖК по дли­не шка­лы оп­ре­де­ля­ет­ся ве­ли­чи­ной это­го на­пря­же­ния.

Осо­бую груп­пу со­став­ля­ют Ж. и. на ос­но­ве тер­мо­элек­тро­оп­тич. эф­фек­та в хо­ле­сте­рич. и смек­тич. ЖК с ла­зер­ной ад­ре­са­ци­ей ин­фор­ма­ции. За­пись ин­фор­ма­ции в та­ком Ж. и. осу­ще­ст­в­ля­ет­ся на­гре­вом ло­каль­но­го уча­ст­ка слоя ЖК сфо­ку­си­ро­ван­ным ла­зер­ным лу­чом вы­ше темп-ры пе­ре­хо­да ЖК в изо­троп­ное со­стоя­ние. Ох­ла­ж­де­ние это­го уча­ст­ка до пер­во­на­чаль­ной темп-ры при­во­дит к об­ра­зо­ва­нию ли­бо кон­фо­каль­ной (све­то­рас­сеи­ваю­щей) тек­сту­ры (при от­сут­ст­вии элек­трич. по­ля), ли­бо пла­нар­ной (про­зрач­ной) тек­сту­ры (при на­ли­чии по­ля). Оба со­стоя­ния мо­гут со­хра­нять­ся не­ог­ра­ни­чен­но дол­го (оп­тич. па­мять). Сти­ра­ние ин­фор­ма­ции осу­ще­ст­в­ля­ет­ся при­ло­же­ни­ем бо­лее вы­со­ко­го на­пря­же­ния. Та­кие Ж. и. пред­на­зна­че­ны для ото­бра­же­ния боль­ших объ­ё­мов бу­к­вен­но-циф­ро­вой и гра­фич. ин­фор­ма­ции.

Ж. и. ха­рак­те­ри­зу­ют­ся управ­ляю­щим на­пря­же­ни­ем (обыч­но 2–15 В), то­ка­ми по­треб­ле­ния (неск. мкА/см²), кон­тра­стом изо­бра­же­ния (в ус­ло­ви­ях яр­кой внеш­ней за­свет­ки 10:1 и вы­ше), вре­ме­нем сме­ны ин­фор­ма­ции (от еди­ниц мс до не­сколь­ких с). Дол­го­веч­ность Ж. и. со­став­ля­ет 10⁴ ч и бо­лее, тем­пе­ра­тур­ный диа­па­зон – от –20 до +80 °С. Важ­ное пре­иму­ще­ст­во этих ин­ди­ка­то­ров по срав­не­нию с га­зо­раз­ряд­ны­ми и све­то­ди­од­ны­ми – ма­лое энер­го­по­треб­ле­ние (до 10^–1 мВт/см²). Ж. и. ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся в ма­ло­га­ба­рит­ных при­бо­рах с ав­то­ном­ным пи­та­ни­ем (элек­трон­ных ча­сах, каль­ку­ля­то­рах и др.); на их ос­но­ве соз­да­ны эк­ра­ны и дис­плеи для циф­ро­вых из­ме­ри­те­лей, ЭВМ, рек­лам­ных уст­ройств, до­рож­ных зна­ков и т. п. Мат­рич­ные Ж. и. с ус­пе­хом ис­поль­зу­ют­ся так­же в пло­ских эк­ра­нах пор­та­тив­ных цвет­ных те­ле­ви­зо­ров.