Жидкокристаллический индикатор

ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ИНДИКАТОР, прибор для визуального воспроизведения информации, действие к-рого основано на электрооптических эффектах в жидких кристаллах (ЖК); разновидность жидкокристаллического прибора отображения информации. Различают мозаичные, матричные и аналоговые Ж. и.
Мозаичный Ж. и. обычно состоит из двух стеклянных пластин (герметично скреплённых по периметру), между к-рыми имеется зазор (5—20 мкм), заполненный ЖК. На внутр. поверхностях пластин нанесены прозрачные электроды и ориентирующие покрытия (см. Жидкокристаллическая ориентированная структура). В мозаичных Ж. и. используются твист-эффект и эффект динамич. рассеяния света. Вид отображаемой информации определяется формой электродов: сегменты цифровых (рис. 1) или цифро-буквенных знакомест, условные символы, слова или элементы мнемосхемы. Число выводов, по к-рым ведётся управление индикатором, на единицу больше, чем число индицируемых элементов (имеется дополнит, вывод от общего электрода); число знакомест обычно не превышает 16.
В матричном Ж. и. множество одинаковых элементов образованы на пересечении двух систем периодич. электродных структур (система строк и столбцов), расположенных взаимно ортогонально (см. Матричный индикатор). 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 (ВКХ) и временных характеристик, обеспечивающих достаточный контраст и незаметное для глаза мерцание изображения. Осн. электрооптич. эффекты, используемые в матричных Ж. и.: твист-эффект, динамич. рассеяние света, фазовый переход холестерик—нематик в электрич. поле, термоэлектрооптич. эффект. Так, Ж. и. на основе термо-электрич. эффекта обладают памятью и сравнительно малым временем записи строки (ок. 60 мкс). С помощью матричных Ж. и., действие к-рых основано на эффекте фазового перехода, можно отображать информацию произвольного вида объёмом 128X128 и 256X256 элементов со скоростью смены информации: кадр за 1,3 и 2.5 с соответственно. Наибольшее число элементов отображения (200X640) имеют матричные Ж. и. на основе твист-эффекта (время смены информации ок. 0,3 с, управляющее напряжение 25 В). Однако из-за малой крутизны ВКХ контраст изображения этих индикаторов значительно ниже, чем мозаичных Ж. и. Использование спец. методов управления (т. н. двухчастотного управления) позволяет увеличить крутизну ВКХ и создать матричные Ж. и. на твист-эффекте с числом строк до 512 и скоростью смены информации 0,5—1 с.
Существенное увеличение контраста изображения и уменьшение времени записи кадра достигается в матричных Ж. и. с нелинейными управляющими элементами (транзисторами, диодами, варисторами). В таких индикаторах матрица управляющих элементов расположена на одной из подложек Ж. и., а каждый элемент отображения соединён последовательно с нелинейным элементом и управляется им мозаичным способом. К сер. 80-х гг. разработаны жидкокрист. телевиз. экраны с числом элементов 480X640 и размером по диагонали 125 мм, в качестве управляющих элементов к-рых используются тонкоплёночные транзисторы, выполненные на основе поликрист. кремния.
Аналоговый Ж. и. предназначен для отображения информации, представленной в аналоговой (непрерывной) форме; управляется посредством непрерывных сигналов. Такой Ж. и. (рис. 2) представляет собой слой ЖК, ориентированный ограничивающими поверхностями электродных пластин, причём один из электродов, выполненный в виде калиброванного тонкоплёночного сопротивления с длиной, равной длине шкалы измерит, прибора, служит для обеспечения равномерного распределения падения опорного напряжения вдоль шкалы. Величина опорного напряжения определяется макс, величиной измеряемого сигнала. Второй электрод (также прозрачный) представляет собой эквипотенциальную поверхность. Измеряемое напряжение прикладывается между обоими электродами, при этом расположение границы между возбуждённым и невозбуждённым состояниями ЖК по длине шкалы определяется величиной этого напряжения. Аналоговые Ж. и. работают на основе твист-эффекта.
Особую группу составляют Ж. и. на основе термоэлектрооптич. эффекта в холестерич. и смектических 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 текстуры, сильно рассеивающей свет (в отсутствие электрич. поля), либо прозрачной го-меотропной текстуры (при наличии электрич. поля). Оба состояния могут сохраняться неограниченно долго (оптич. память). Информация может быть выборочно стёрта или перезаписана тем же способом, а также стёрта полностью посредством приложения более высокого напряжения. Такие Ж. и. предназначены для отображения буквенно-цифровой и графич. информации объёмом 2000X2000 элементов и более.
Ж. и. широко применяются в качестве цифровых индикаторов наручных и настольных часов, микрокалькуляторов. Разработаны осциллографич. экраны и дисплеи с использованием Ж. и. для цифровых измерителей, ЭВМ, рекламных устр-в, дорожных знаков. Созданы телевиз. приёмники цветного изображения с экранами на основе ЖК (в т. ч. проекционные). Широкое распространение Ж. и. обусловлено важным преимуществом их по отношению к газоразрядным и светодиодным индикаторам — малым энергопотреблением (до 10^-1 — 10^-3 мВт/см² ).

Источник
Электроника. Энциклопедический словарь
Москва, «Советская энциклопедия», 1991 г.