Аппаратные и программные

4.6.9 Жидкокристаллический индикатор 
4.6.9.1 Историческая справка 
В настоящее время жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ) являются 
наиболее распространённым видом индикаторов. Хотя сами жидкие кристаллы 
(ЖК) были известны химикам еще с 1888 г., но только 1960-х годов началось их 
практическое использование. В 1990 г. Де Жен получил Нобелевскую премию 
за теорию жидких молекулярных кристаллов. 
Термином жидкий кристалл обозначается мезофаза
5
между твердым 
состоянием и изотропным жидким состоянием, при этом мезофаза сохраняет 
фундаментальные свойства присущие двум состояниям материи. Жидкие 
кристаллы, с одной стороны, обладает текучестью как изотропная жидкость, с 
другой стороны, сохраняет определенный порядок в расположении молекул 
(как кристалл). 
В отдельных случаях мезофаза оказывается стабильной в широкой области 
температур, включая комнатную, тогда говорят о жидких кристаллах. 
Большинство жидких кристаллов образуются стержневыми молекулами. 
Обычно жидкокристаллический дисплей представляет собой стеклянную 
кювету толщиной меньше 20 мкм, в которую помещен жидкий кристалл. 
Направление молекул жидкого кристалла может быть задано обработкой 
поверхностей кюветы таким образом, чтобы молекулы ЖК выстраивались в 
определенном направлении – параллельно плоскости кюветы или 
перпендикулярно к ней. Один из способов обработки поверхности заключается 
в нанесении на нее тонкого слоя твердого полимера и последующего 
«натирания» его в одном направлении. 
Используя различные ориентации направления молекул жидкого 
кристалла первоначально с помощью поверхностного упорядочения, а затем с 
помощью электрического поля, можно сконструировать простейший дисплей. 
Жидкокристаллический дисплей состоит из несколько слоев, где ключевую 
роль играют две стеклянные панели, между которыми помещён жидкий 
кристалл. 
На панели наносятся бороздки. Бороздки получаются в результате 
размещения на стеклянной поверхности тонких пленок из прозрачного 
пластика, который затем специальным образом обрабатывается. Бороздки 
расположены таким образом, что они параллельны на каждой панели, но 
перпендикулярны бороздкам соседней панели. Соприкасаясь с бороздками, 
5
Мезофаза – промежуточная фаза состояния вещества, в котором оно имеет свойства жидкости и 
твёрдого тела одновременно. 

---

212 
молекулы в жидких кристаллах ориентируются одинаково по всей поверхности. 
В результате направление ориентации молекул жидкого кристалла 
поворачивается от верхней панели к нижней на 90°, вращая, таким образом, 
плоскость поляризации света. Изображение формируется при помощи 
поляризационных плёнок, размещённых над и под жидкокристаллическим 
дисплеем. Если оси поляризации этих плёнок перпендикулярны друг другу, то 
дисплей будет прозрачным. 
На стеклянные панели наносится тонкий слой металла, образующий 
электроды. Если теперь к электродам подвести напряжение, то молекулы 
жидкого кристалла развернутся вдоль электрического поля, вращение 
плоскости поляризации исчезнет, и свет не сможет пройти через 
поляризационные плёнки.
Напряжение, необходимое для поворота директора составляет обычно 2В-
5В. Важно, что действие электрического поля не связано с дипольным 
моментом молекулы и поэтому не зависит от направления поля. Это позволяет 
использовать для управления индикатором переменное поле. Постоянное поле 
может приводить к электролизу жидкого кристалла и, в конечном итоге, 
выходу прибора из строя. 
Электроды на жидкокристаллический индикатор наносятся в виде точек, 
пиктограмм или сегментов для отображения различных видов информации, как 
это уже обсуждалось ранее. 
Важным параметром индикатора является время релаксации - время, 
необходимое для возвращения молекул жидкого кристалла в исходное 
состояние после выключения поля. Оно определяется поворотом молекул и 
составляет 30-50 мс. Такое время достаточно для работы различных 
индикаторов, но на несколько порядков превышает время, необходимое для 
работы компьютерного монитора. 
Время релаксации резко зависит от температуры жидкокристаллического 
индикатора. Именно временем релаксации определяется минимальная 
температура использования жидкокристаллических индикаторов. Время 
релаксации современных жидкокристаллических индикаторов при температуре 
-25°C достигает нескольких секунд. Это время смены информации 
неприемлемо для большинства практических приложений. 
Не менее важным параметром жидкокристаллического индикатора 
является контрастность изображения. При нормальной температуре 
контрастность изображения достигает нескольких сотен. При повышении 
температуры контрастность изображения падает и при температуре порядка 
+50°C изображение становится практически неразличимым. 
Следующий 
параметр, 
характеризующий 
жидкокристаллический 
индикатор – это угол обзора. Угол обзора жидкокристаллического индикатора 
существенно зависит от скважности динамического режима индикации. Чем 
больше скважность, тем меньше получается угол обзора индикатора. 

---

213 
В современных жидкокристаллических компьютерных мониторах 
используется специальный метод формирования статического формирования 
изображения при динамическом способе его подачи на дисплей. Это TFT 
технология. При использовании этой технологии около каждого элемента 
изображения формируется запоминающий конденсатор и ключевой транзистор, 
который подключает этот конденсатор к цепям формирования изображения 
только в момент подачи информации именно для этого элемента изображения. 
Особенностью работы жидкокристаллического индикатора является то, 
что на него следует подавать переменное напряжение. Это связано с тем, что 
при подаче на жидкокристаллический индикатор постоянного напряжения 
происходит электролиз жидкого кристалла и индикатор выходит из строя. 
Напряжение для работы жидкокристаллического индикатора формируется 
логическими элементами, поэтому обычно используется прямоугольное 
колебание со скважностью равной двум. Его легко можно получить на выходе 
делителя частоты на два. 
Теперь вспомним, что логические сигналы содержат постоянную 
составляющую. 
Ее 
можно 
убрать, 
подав 
сигнал 
на 
выводы 
жидкокристаллической ячейки в противофазе друг другу. 
Если ячейку жидкокристаллического индикатора следует оставить 
прозрачной, то на ее выводы подаются синфазные напряжения. В результате 
разность потенциалов получается равной нулю [35].