Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ)

Для отображения цифровых значений применяются индикаторы трех типов: вакуумные люминесцентные, жидкокристаллические, полупроводниковые синтезирующие. Для отображения аналоговых сигналов существует единственный способ – с помощью электронно-лучевых трубок с электростатическим и магнитными отклоняющими системами.

Индикаторы бывают активными и пассивными. Активные индикаторы преобразуют электрическую энергию в световую. Активными индикаторами являются: вакуумные накаливаемые, полупроводниковые, электролюминесцентные, электронно-лучевые.

Пассивные индикаторы преобразуют внешний световой поток при действии электрического поля. Пассивные индикаторы бывают жидкокристаллическими.

Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ) являются пассивными индикаторами, преобразующими падающий на них свет. Они имеют малую потребляемую мощность (1…5 мкВт/см), используют низковольтные источники питания (1,5…5 В), хорошо совместимы с микросхемами, имеют плоскую форму экрана (1,5 …0,6 мм), имеют большую долговечность (10 ...12 лет).

Все эти свойства выделяют ЖКИ среди других типов индикаторов. Однако эти индикаторы имеют ряд недостатков: низкое быстродействие, ограниченный угол обзора, необходимость внешней засветки

Жидкие кристаллы – диамагнитный материал, они являются диэлектриками. Удельное сопротивление кристалла составляет 1×10¹⁰ Ом. Основой простейшего индикаторного элемента являются стеклянные пластины. Жидкокристаллические индикаторы разделяются на два типа: индикаторы, работающие на отражение, и индикаторы, работающие на просвет.

ЖКИ основаны на использовании так называемых жидких кристаллов (ЖК) открытых ещё в 19 веке и представляющие собой некоторые органические жидкости с упорядоченным расположением молекул, характерным для кристаллов.

Жидкие кристаллы прозрачны для световых лучей, но под воздействием электрического поля напряжённостью 2-5 кВ/см структура их нарушается, молекулы располагаются беспорядочно и жидкость становиться непрозрачной.

5

4

3

2

1

Эти индикаторы могут иметь различные конструкции и работать либо в проходящем свете, созданным каким-либо специальным источником или в свете любого источника. Рассмотрим этот последний, наиболее распространённый тип ЖКИ

Индикаторы такого типа применяют в наручных электронных часах, микрокалькуляторах. Между двумя стеклянными пластинами 1 и 3 склеенными с помощью полимерной смолы 2 находится слой жидкого кристалла 4 толщиной 10-20 мкм. Пластина 3 покрыта сплошным проводящем слоем (электрод 5) с зеркальной поверхностью. На пластину 1 нанесены прозрачные слои – электроды А, Б, В, …, от которых сделаны выводы.

Эти электроды имеют форму цифр или букв. Если на знаковые электроды напряжение не подано, то ЖК прозрачен. Световые лучи внешнего естественного освещения проходят через него, отражаясь от электрода 5, выходит обратно и не каких знаков не видно. Но если на какой – то электрод, например А, подано напряжение, то ЖК становится непрозрачным, лучи света не проходят через эту часть жидкости 6, и тогда на световом фоне виден тёмный знак.

Достоинства: очень экономичны (1 мкА на один знак)

Долговечны: (до 10 тысяч часов)

Недостатки: низкое быстродействие (до 200 мс)