Жидкокристаллические индикаторы

ЖК-индикаторы не излучают собственный свет, а преломляют падаю­щее или проходящее сквозь них излучение. Основой для создания таких индикаторов послужили жидкие кристаллы — органические вещества, которые имеют физические свойства жидкости (текучесть, каплеобразование) и в то же время сохраняющие правильную гео­метрическую решётку молекулы, как кристаллы.

Молекулы жидких кристаллов имеют удлинённую форму и об­ладают дипольным моментом — положительные и отрицательные заряды каждой молекулы расположены на её противоположных концах. Центры тяжести молекул жидких кристаллов расположе­ны хаотически, но молекулы стремятся ориентироваться параллель­но друг другу своими длинными осями. При температуре 10...55 °С молекулы жидких кристаллов располагаются параллельными це­почками, образуя упорядоченную кристаллическую структуру. Тонкий слой жидких кристаллов при этом прозрачен.

Ориентация дипольного момента изменяется в зависимости от направления электрического поля в жидких кристаллах. Под дей­ствием электрического поля вещество становится непрозрачным и рассеивает свет во всех направлениях. Это состояние, называе­мое динамическим рассеиванием, используется для создания ин­дикаторов.

Ориентация дипольного момента изменяется в зависимости от направ­ления электрического поля в жидких кристаллах. Под действием электри­ческого поля вещество становится непрозрачным и рассеивает свет во всех направлениях. Это состояние, называемое динамическим рассеиванием, используется для создания индикаторов.

Конструктивно ЖК-индикатор состоит из цифровых сегментов (рис. 4.4, а). Такой сегмент подобен конденсатору. Между двумя стеклянными пластинами с нанесенными на их внутреннюю повер­хность прозрачными электродами находится слой жидких кристал­лов толщиной 10...20 мкм. Уплотняющая прокладка герметизиру­ет объем, занимаемый жидким кристаллом. Электродом служит плёнка двуокиси цинка. Один электрод использует плёнку двуоки­си цинка; он должен быть достаточно прозрачен, чтобы сквозь него на поверхности стекла можно было наблюдать изображение. Вто­рой электрод может отражать или пропускать свет. Пластины сег­ментов помещают в герметичный корпус, а все контакты от элект­родов выводятся на внешний разъём. Под индикатором размеща­ют источник света и матово чёрный экран.

Обычно ЖК-индикаторы работают по принципу пропускания све­та. Для получения изображения на фигурные электроды (сегменты индикатора) подают напряжение 10... 15 В относительно нижнего сплошного электрода. Прозрачность жидких кристаллов под этими элек­тродами снижается, а остальная часть остается прозрачной. В проходя­щем свете формируется определённый знак. В ЖК-индикаторе, рабо­тающем в отражённом свете (рис. 4.4, б), нижний электрод должен быть зеркальным и хорошо отражать свет. Источником падающего на инди­катор света служит естественное освещение. Участки жидкого крис­талла, не подвергающиеся воздействию внешнего напряжения, оста­ются прозрачными и пропускают отраженный от нижнего электрода свет. Каждым сегментом ЖК-индикатора управляют отдельным тран­зистором. Для сокращения объёма аппаратуры в схемах управления ЖК-индикаторами применяют интегральные микросхемы.

Потребляемый ЖК-индикатором ток составляет менее 1 мкА на знак, формируемый из нескольких сегментов. Время установления режима ЖК-индикатора велико — 50... 100 мс, время затухания значительно больше 100...250 мс. Срок службы ЖК-индикаторов составляет не­сколько тысяч часов и около 106 включений.

Основные достоинства ЖК-индикаторов: малая потребляемая мощность; возможность считывания показаний индикатора при высокой внешней освещённости; простота изготовления; совмес­тимость с интегральными микросхемами за счет низкого рабочего напряжения. К недостаткам можно отнести большую инерцион­ность и ограниченный диапазон рабочих температур.