Жидкокристаллический индикатор

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5|)5 G 02 F 1/13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ji> ч

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 ф

|Д,, 0

О (21) 4863866/25 (22) 04.09.90 (46) 30,06.92. Бюл, |ч. 24 (71) Научн||-исследовательский институт

"Волга" и Научно-исследовательский институт химии Саратовского государственного университета им. Н,Г. Чернышевского (72) В,Л. Аристов, B.В. Митрохин и B.Ï..Ñåвостьянов (53) 535.8 (088.8) (56) Шерр С. Электронные дисплеи. М,;

Мир, 1982, с. 222 — 231.

Патент Великобритании К. 1557199, кл. G 02 F 1/13, 1982, (54) ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ИНДИКАТОР (57) Использование: изобретение относится к области индикаторной техники и моИзобретение 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, воспринимаемые оптически путем через зрительный канал еловека (оптический анализатор о тора), например устройства, использующие изменение оптических свойств ЖК при наложении внешних электрических полей, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является жидкокри-. сталлический индикатор, Данное устройстso выполнено в виде ЖК-ячейки, представляющей собой герметичный пакет из двух стеклянных подложек с прозрачны Ж, 1744691 А1 жет 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. ми электродами, соединенных герметиком по периметру, заполненный ЖК-смектической А фазы, в котором запись и стирание информации (формирование рассеивающего и пропускающего свет состояний ЖК) 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.

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

1744691 конфигурации из прозрачного электропроводящего материала, соединенные герметиком по периметру в пакет, внутренняя полость которого заполнена жидким кристаллом смектической фазы, длина внутрен- 5 ней 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 информаци- 10 онного поля на величину, необходимую для закрепления устройства в системе акустического оформления.

На чертеже изображено устройство, поперечный разрез. 15

Устройство содержит подложки 1, элек троды 2, слой герметика 3, жидкий кристалл смектической фазы 4, источник переменного электрического поля 5, акустическую ось

6, длина внутренней полости пакета (не по- 20 казана), ширину в внутренней полости пакета, толщину внутренней полости пакета d, толщину подложки h, разность линейных размеров Лl информационного поля и подложки по периметру (для закрепления уст- 25 ройства в системе акустического оформления), Устройство работает следующим образом.

При подаче переменного электрическо- 30 го поля от источника 5 амплитудой 120 — 180

В и частотой 20 — 15000 Гц одновременно с записью информации (образованием рассеивающей свет текстуры в процессе возникновения электрогидродинамической 35 неустойчивости за счет Лт А 00, где h z— анизотропия электропроводности) возникают акустические колебания, ощущаемые в виде звука той же частотной области с уровнем громкости до 65 дБ, зависящим от амп- 40 литуды подаваемого напряжения и параметров конструкции устройства.

Физическая природа акустических колебаний определяется возникновением и пульсацией гидродинамических потоков 45

ЖК, наблюдаемых B поляризационном микроскопе при смене полярности и задающих периодический деформационный изгиб смектических слоев ЖК, колебательными процессами пластин, связанных с ЖК сила- 50 ми поверхностного натяжения, и колебаниями системы в целом, регистрируемыми в виде акустического эффекта.

Стирание информации происходит при наложении поля той же амплитуды с часто- 55 той f> 10 Гц в результате образования з прозрачной гомеотропной текстуры с ориентацией длинных осей молекул перпендикулярно плоскости SA — слоев и стеклянных подложек по диэлектрическому механизму за счет h e ) О, где h e — 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 электриче-. ского поля.

Экспериментальные и расчетные данные показали, что акустический эффект в изобретении проявляется при соотношениях; а/Ь =1,4 — 1,8 и h/d =25 — t50.

Именно при этих соотношениях а, Ь, 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

-5 2

2х10 Н/м при гармоническом звуковом колебании с частотой 1000 Гц.

Частота резонанса fp колеблющейся системы в общем виде определяется выражением:

2 л,сСр,/iй + Л m" где Cp — гибкость подвижной системы;

m — масса подвижной системы;

Лm — соколеблющаяся с системой (присоединенная) масса воздуха.

Поскольку масса m данного устройства с достаточной точностью определяется как

m = m®K + met =pyg 8bd +2p,y Bbh = где m®к, р®, — масса и плотность жидкого кристалла; п т, pcт — масса и плотность подложек устройства;

k=a/b и = h/d.

Частота колебаний системы fo и ее отклонения от резонансной (fp — fo) будет, кроме прочих факторов, зависеть от соотношений а/b и h/d.

Таким образом, данное устройство при указанных интервалах соотношений а, b, d, h позволяет наряду с оптической информа1744691 цией синхронно получать акустический сигнал при смене или обновлении информации, что расширяет функциональные возможности и область применения ЖК-устройств. 5

Пример 1. Прозрачные диэлектрические подложки 1 выполнены в виде стеклянных пластин, размер которых определяется возможностями оборудования по изготовлению конструкций этого 10 типа, например 264х164 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 15 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- 20 тиком 3 шириной 2 мм по периферии подложек. При этом образуется внутренняя полость для ЖК длиной а= 260 мм, шириной

Ь = 160 мм, толщиной d= 15 мкм и выполняются следующие соотношения геометриче- 25 ских параметров; — = 1,625; — = 80, a h

b d

30 а размеры пакета превышают размеры информационного поля по периметру на величину Л I = 5 мм, необходимую для гибкого крепления устройства в системе акустического оформления, допускающего преиму- 35 щественно колебания в направлении акустической оси 6, проходящей через геометрический центр симметрии перпендикулярно плоскости устройства {Л! может иметь значения 3 — 6 мм), Элементом устрой- 40 ства, определяющим опти . еский и акустический отклик (оптическую и акустическую реакцию устройства на внешнее электрическое поле), является упорядоченный слоистый ЖК смектической А фазы с анизотропией электропроводности Лт 0 и диэлектрической анизотропией Ле > 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 обьектах, 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 диэлектрические подложки с нанесенными на них прозрачными электродами заданной конфигурации, соединенные в пакет по периметру герметиком, при этом внутренняя полость пакета заполнена жидким кристаллом смектическойфазы,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.

1744691

Составитель Н,Назарова

Техред М.Моргентал Корректор M.Màêcèìèøèíåö

Редактор Н.Горват

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2198 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5