Жидкокристаллический индикатор Советский патент 1992 года по МПК G02F1/13 

Изобретение относится к индикаторной технике и может быть использовано для создания индикаторных устройств на жидких кристаллах (ЖК) различного назначения, в частности для получения информации в виде оптических и акустических сигналов.

Известны различные устройства визуализации и передачи информации, восприни- маемые оптически путем через зрительный канал-Хеловека (оптический

j

анализатор оиератора), например устройства, использующие изменение оптических свойств ЖК при наложении внешних электрических полей.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является жидкокристаллический индикатор. Данное устройство выполнено в виде ЖК-ячейки, представляющей собой герметичный пакет из двух стеклянных подложек с прозрачными электродами, соединенных герметиком по периметру, заполненный ЖК-смектиче- ской А фазы, в котором запись и стирание информации (формирование рассеивающего и пропускающего свет состоянийЖК) реализуются при воздействии переменного электрического поля определенной частоты и амплитуды. Данное устройство может служить видеотерминалом в средствах отображения информации различного назначения.

Целью изобретения является получение акустического отклика при записи или смене оптической информации при сохранении электрооптических параметров устройства, присущих оптическому индикатору.

Дня этого в жидкокристаллическом устройстве, содержащем две прозрачные диэлектрические подложки с нанесенными на них прозрачными электродами заданной

4

Ј

:0 О

конфигурации из прозрачного электропроводящего материала, соединенные герме- тиком по периметру в пакет, внутренняя полость которого заполнена жидким кристаллом смектической фазы, длина внутренней полости пакета выбирается равной 1,4-1,8 ее ширины, толщина каждой подложки - равной 25-150 толщины внутренней полости пакета. Размеры пакета должны быть больше размеров информационного поля на величину, необходимую для закрепления устройства в системе акустического оформления.

На чертеже изображено устройство, поперечный разрез.

Устройство содержит подложки 1, элек- 4 троды 2, слой герметика 3, жидкий кристалл смектической фазы 4, источник переменного электрического поля 5, акустическую ось 6, длина внутренней полости пакета (не показана), ширину в внутренней полости пакета, толщину внутренней полости пакета d, толщину подложки h, разность линейных размеров AI информационного поля и подложки по периметру (для закрепления устройства в системе акустического оформления).

Устройство работает следующим образом.

При подаче переменного электрического поля от источника 5 амплитудой 120 - 180 В и частотой 20 - 15000 Гц одновременно с записью информации (образованием рассеивающей свет текстуры в процессе возник- новения электрогидродинамической неустойчивости за счет , где Дт - анизотропия электропроводности) возникают акустические колебания, ощущаемые в виде звука той же частотной области с уровнем громкости до 65 дБ, зависящим от амп- литуды подаваемого напряжения и параметров конструкции устройства.

Физическая природа акустических колебаний определяется возникновением и пульсацией гидродинамических потоков ЖК, наблюдаемых в поляризационном микроскопе при смене полярности и задающих периодический деформационный изгиб смектических слоев ЖК, колебательными процессами пластин, связанных с ЖК силами поверхностного натяжения, и колебаниями системы в целом, регистрируемыми в виде акустического эффекта.

Стирание информации происходит при наложении поля той же амплитуды с частотой f 10 Гц в результате образования прозрачной гомеотропной текстуры с ориентацией длинных осей молекул перпендикулярно плоскости SA - слоев и стеклянных

подложек по диэлектрическому механизму за счет Де 0 , где Де - диэлектрическая анизотропия. При этом также регистрируется акустический эффект в виде звука той же

частотной области с уровнем громкости до 46 дБ, а колебательный процесс определяется отклонением молекул от равновесного положения при смене полярности.

В обоих случаях акустический эффект

исчезает после снятия внешнего электрического поля.

Экспериментальные и расчетные данные показали, что акустический эффект в изобретении проявляется при соотношениях;а/Ь 1,4-1,8иг./й 25-150.

Именно при этих соотношениях a, b, d, h частота генерируемых колебаний находится в области основного резонанса подвижной системы, в которой амплитуда

колебаний устройств достаточно высока. То есть звуковое давление и уровень громкости превышает величину стандартного порога слышимости звукового давления 2x10 Н/м2 при гармоническом звуковом

колебании с частотой 1000 Гц.

Частота резонанса fp колеблющейся системы в общем виде определяется выражением:

30

2 л:/dp /гтГ+Дт

где Ср - гибкость подвижной системы;

m - масса подвижной системы; Дт - соколеблющаяся с системой (присоединенная) масса воздуха.

Поскольку масса m данного устройства с достаточной точностью определяется как

m тжк + тст - ржи abd + 2рСт abh

kb2d/3cr(-+2),

где тжк, РЖК масса и плотность жидкого кристалла;

тег, /Эст масса и плотность подложек устройства;

k a/bn h/d.

Частота колебаний системы f0 и ее отклонения от резонансной (fp - f0) будет, кро- ме прочих факторов, зависеть от соотношений а/b и h/d.

Таким образом, данное устройство при указанных интервалах соотношений a, b, d, h позволяет наряду с оптической информацией синхронно получать акустический сигнал при смене или обновлении информации, что расширяет функциональные возможности и область применения ЖК-ус- тройств.

Пример 1. Прозрачные диэлектрические подложки 1 выполнены в виде стеклянных пластин, размер которых определяется возможностями оборудования по изготовлению конструкций этого типа, например 264x164 мм и толщиной h 1,2 мм. На внутренней стороне каждой подложки нанесены прозрачные слои двуокиси индия толщиной 0,12 мкм -электроды 2, выполненные в виде прямоугольных полосок с шагом 0,4 мм, пересечение кото рых при наложении подложек дает прямоугольные информационные элементы, а их совокупность составляет информационное поле. Подложки 1 соединены в пакет герме- тиком 3 шириной 2 мм по периферии подложек. При этом образуется внутренняя полость для ЖК длиной а 260 мм, шириной b 160 мм, толщиной d 15 мкм и выполняются следующие соотношения геометрических параметров:

-§- 1,625; ,

а размеры пакета превышают размеры информационного поля по периметру на величину А I 5 мм, необходимую для гибкого крепления устройства в системе акустического оформления, допускающего преимущественно колебания в направлении акустической оси 6, проходящей через геометрический центр симметрии перпендикулярно плоскости устройства (А I может иметь значения 3-6 мм). Элементом устройства, определяющим оптический и акустический отклик (оптическую и акустическую реакцию устройства на внешнее электрическое поле), является упорядоченный слоистый ЖК смектической А фазы с анизотропией электропроводности А г и диэлектрической анизотропией Де 0 .

Поскольку данное устройство видеозвуковой индикации передает информацию по двум каналам - зрительному и слуховому и тем самым резко повышает вероятность ее восприятия оператором, это позволяет использовать устройство для отображения особо важной информации. Кроме того, стирание и запись информации сопровождается звуком разной частоты, что также дает возможность оператору реагировать соответствующим образом на степень важности информации. Подобное устройство видеозвуковой индикации применяется на объектах, где требуется работоспособность в экстремальных условиях, т.е. способность принимать правильное решение при дефиците времени, в аварийных ситуациях.

Формула изобретения

Жидкокристаллический индикатор, содержащий две прозрачные диэлектриче- ские подложки с. нанесенными на них прозрачными электродами заданной конфигурации, соединенные в пакет по периметру герметиком, при этом внутренняя полость пакета заполнена жидким кристаллом смектической фазы, отличающийся тем, что, с целью получения акустического отклика одновременно с записью и сменой оптической информации при сохранении электрооптических параметров устройства, длина внутренней полости пакета равна 1,4 - 1,8 ее ширины, а толщина каждой

подложки равна 25-150 толщины внутренней полости пакета.

Использование: изобретение относится к области индикаторной техники и может быть использовано для получения информации в виде оптических и акустических сигналов. Сущность изобретения: жидкокристаллический индикатор выполнен в виде соединенных при помощи герметика в пакет подложек с прозрачными электродами. Полость пакета заполнена жидким кристаллом смектической фазы. Длина внутренней полости пакета равна 1,4-1,8 ее ширины, а толщина каждой подложки равна 25-150 толщины внутренней полости пакета. При подаче переменного электрического поля возникают акустические колебания, ощущаемые в виде звука. Уровень звука зависит от амплитуды подаваемого напряжения. 1 ил.