Учебно-методический комплекс по дисциплине «Оптические методы контроля и анализа» для студентов Казнту имени К. И. Сатпаева по специальности 050716

1-прокладка, 2-жидкие кристаллы, 3-отражающее покрытие, 4-заднее стекло, 5- общий электрод, 6-прозрачные электроды сегментов, 7-переднее стекло.

Существуют индикаторы, работающие в отраженном («на отражении») и проходящем («просвет») свете. В первом случае на заднее стекло индикатора наносится отражающий слой, во втором - за индикатором должен быть использован дополнительный источник света.

При подаче управляющего напряжения жидкие кристаллы в зоне действия электрического поля теряют прозрачность, и если задняя отражающая поверхность белая, то наблюдатель видит темную цифру на светлом фоне. Если задний отражатель имеет черный цвет и внутренние поверхности корпуса индикатора также зачернены, то матово-светлое изображение цифр будет хорошо заметно на черном фоне.

При работе индикатора на просвет изображение цифр более темное, чем фон. Если при этом мощность установленного источника света составляет 0,5 Вт, то яркость ЖК-индикатора становится сравнимой с яркостью газоразрядного или светодиодного индикатора, исследуемого в условиях обычной освещенности.

Выводы от сегментов выполнены в виде износостойких токопроводящих дорожек на стекле. Соединение выводов индикатора с элементами схемы управления осуществляется помощью разъема.

Другим принципом, используемым для создания ЖК-индикаторов, является эффект вращения плоскости поляризации поляризованного света слоем жидких кристаллов, исчезающий под действием электрического поля (твист-эффект). Индикаторы, работающие на этом принципе, получают, помещая капельку жидких кристаллов между двумя скрещенными поляроидными пластинами. Капелька растекается между ними в виде тонкой пленки. Сами скрещенные поляроиды имеют взаимно перпендикулярные плоскости поляризации света и поэтому являются совершенно непрозрачными. Но если между этими пластинами имеется слой неметаллических жидких кристаллов, которые в результате технологической обработки приобрели свойство вращения плоскости поляризации проходящего света на 90°, то вся эта оптическая система получается прозрачной (рис. 13.4.).

Рисунок 13.4. Жидкокристаллический индикатор,

основанный на эффекте вращения плоскости поляризации слоем

жидких кристаллов (твист-эффект)

3 — поляроидная пластина с вертикальной плоскостью поляризации;

б — прозрачные электроды; 7— поляроидная пластина с горизонтальной плоскостью поляризации.

Рисунок 13.5. ЖКИ, работающий по принципу:

К основным параметрам ЖК-индикаторов относятся:

- контраст знака по отношению к фону К — отношение разности коэффициента ярко­сти фона и знака индикатора к коэффициенту яркости фона, выраженное в процентах;

- ток потребления I_пот — среднее значение переменного тока, протекающего через ин­дикатор (сегмент) при приложении к нему номинального напряжения управления ра­бочей частоты;

- напряжение управления С/_упр — номинальное значение эффективного переменного на­пряжения, приложенного к сегментам индикатора;

- рабочая частота напряжения управления f_раб;

- минимальное напряжение управления U_упрmin- минимальное значение эффективного переменного напряжения, приложенного к сегментам индикатора, при котором обес­печивается заданный контраст знака по отношению к фону;

- максимально допустимое напряжение управления U_упрmах максимальное значение эффективного переменного напряжения, приложенного к сегментам индикатора, при котором обеспечивается заданная надежность индикатора при длительной работе;

- время реакции t_реак — интервал времени при включении, в течение которого ток по­требления увеличивается до 0,8 максимального значения;

- время релаксации t_рел - интервал времени при выключении, в течение которого ток потребления снижается до 0,2 максимального значения.

Важнейшей характеристикой цифро-знакового ЖК-индикатора как прибора отображения информации является зависимость контраста знака от напряжения управления. С увеличением напряжения контраст круто растет до порогового значения, после чего увеличивается контраста с увеличением U_упр практически не происходит. Значение U_упрmin выбирается на пологом участке кривой вблизи порога. Отметим, что контраст знака индикатора :представляет собой функцию эффективного значения U_упр и практически не зависит от формы.

Жидкокристаллический индикатор как элемент электрической цепи эквивалентен конденсатору. Вследствие этого вольт-амперная характеристика I_пот =f(U_упр) при номинальной работе управляющего напряжения близка к линейной, а частотная характеристика I_пот = φ(f_раб) имеет вид монотонно возрастающей кривой. Постоянная составляющая управляющего напряжения не должна превышать 1% эффективного значения, важная особенность ЖК-индикатора - низкий ток потребления, составляющий единицы сотни микроампер (в зависимости от принципа работы). В интервале рабочих температур (1…50^оС) ток потребления несколько увеличивается с ростом температуры. ЖК-индикатор имеет низкое быстродействие, связанное с инерционными процессами перестройки структур органических кристаллов. Быстродействие существенно зависит от температуры. В зоне температур, близких к нижнему пределу, быстродействие резко падает.

Система обозначений ЖК-индикаторов содержит несколько букв и цифр. Сочетание ИЖК обозначает: индикатор жидкокристаллический. Четвертый элемент обозначения: бук­ва Ц обозначает - цифровой, а С - символьный. Пятый элемент - цифра, указывающая номер разработки. Цифра после дефиса указывает число разрядов индикатора, а число через косую дробную черту соответствует высоте в миллиметрах цифры (символа) в разряде.
Литература: 2 осн. [406-409].

Контрольные вопросы.

1. 
   Структуры жидких кристаллов.
   
2. 
   Важные характеристики НЖК.
   
3. 
   Что такое твист эффект?
   
4. 
   Основные типы и параметры ЖК-индикаторов.
   
5. 
   Что такое ориентация молекул ЖК?