Жидкокристаллический индика­тор

ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ИНДИКАТОР, прибор для визуального воспроизведения информации, действие которого основано на переориентации жидкого кристалла (ЖК) в электрическом поле и изменении его оптических 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 жидкокристаллических индикаторах используются следующие электрооптические эффекты: твист-эффект, динамическое рассеяние света, фазовый переход холестерик - нематик в электрическом поле и др. По способу управления жидкокристаллические индикаторы делятся на мозаичные, матричные, аналоговые, а также с адресацией лазерным лучом.

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

В матричном жидкокристаллическом индикаторе множество одинаковых элементов образовано на пересечении двух систем периодических электродных структур (строк и столбцов), расположенных взаимно ортогонально. Управляющие электрические 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 временных характеристик, обеспечивающих достаточный контраст и незаметное для глаза мерцание изображения. Существенное увеличение чёткости и контраста изображения, а также уменьшение времени отклика жидкокристаллических элементов (времени смены информации) достигается в матричных жидкокристаллических индикаторах с нелинейными управляющими элементами (например, тонкоплёночными транзисторами), расположенными в виде матрицы на одной из подложек жидкокристаллического индикатора; при этом каждый элемент отображения управляется мозаичным способом.

Аналоговый жидкокристаллический индикатор  предназначен для отображения информации, представленной в аналоговой (непрерывной) форме; управляется посредством непрерывных сигналов. Применяется в измерительных и других приборах. Такой жидкокристаллический индикатор  (рис. 2) представляет собой слой ЖК, ориентированный ограничивающими поверхностями электродных пластин, причём один из электродов (так называемый 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 максимальной 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 жидкокристаллические индикаторы на основе термоэлектрооптического эффекта в холестерических и смектических ЖК с лазерной адресацией информации. Запись информации в таком жидкокристаллическом индикаторе осуществляется нагревом локального участка слоя ЖК сфокусированным лазерным лучом выше температуры перехода ЖК в изотропное состояние. Охлаждение этого участка до первоначальной температуры приводит к образованию либо конфокальной (светорассеивающей) текстуры (при отсутствии электрического поля), либо планарной (прозрачной) текстуры (при наличии поля). Оба состояния могут сохраняться неограниченно долго (оптическая память). Стирание информации осуществляется приложением более высокого напряжения. Такие жидкокристаллические индикаторы предназначены для отображения больших объёмов буквенно-цифровой и графической информации.

Жидкокристаллические  индикаторы характеризуются управляющим напряжением (обычно 2-15 В), токами потребления (несколько мкА/см²), контрастом изображения (в условиях яркой внешней засветки 10:1 и выше), временем смены информации (от единиц мс до нескольких с). Долговечность жидкокристаллических индикаторов 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). Жидкокристаллические  индикаторы 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 жидкокристаллические индикаторы с успехом используются также в плоских экранах портативных цветных телевизоров.

Лит.: Индикаторные устройства на жидких кристаллах. М., 1980; Сухариер А. С. Жидкокристаллические индикаторы. М., 1991; Самарин А. В. Жидкокристаллические дисплеи. М., 2002.