Рідкі кристали були відкриті в кінці XIX століття, однак широке промислове їх застосування почалося тільки в 1970-х роках. Сигароподібні молекули, з яких складається рідкокристалічна речовина, в певних умовах набувають впорядкованої орієнтації, а рідина – кристалічну структуру. Зокрема, ця орієнтація зберігається тільки в певному температурному діапазоні. При низьких температурах рідина заморожується (перетворюється в тверде тіло), і молекули хоч і зберігають впорядковану структуру, але втрачають здатність переміщатися. При високих температурах через тепловий рух молекул виникає звичайний ізотропний стан.

Звичайна конструкція рідкокристалічного індикатора нагадує бутерброд, в якому на одну скляну пластину намазаний шар рідкого кристала, який, в свою чергу, закритий другою скляною пластиною. Щоб доповнити цей опис, треба згадати, що на внутрішні поверхні пластин нанесені електроди. Наприклад, в знаковому індикаторі на одній пластині лежать 7 сегментів, а на протилежній – спільний електрод. Товщина рідкокристалічного шару становить 10-20 мкм або менше. Певна орієнтація молекул досягається спеціальною обробкою підкладки: натиранням її в певному напрямі або направленим нанесенням додаткових шарів. Один з електродів завжди прозорий, а інший – або прозорий або відбивний.

Застосування рідких кристалів в індикаторах засноване на використанні електрооптичних ефектів. Найбільш широко застосовуються два ефекти: динамічне розсіяння, виникаюче при протіканні через середовище струму, і ефект закручення, званий також твіст-ефект (від англійського twist-закручення), виникаючий під дією електричного поля.

Ефект динамічного розсіювання ілюструється на рис. 1.10. Без електричного поля молекули рідкого кристала орієнтовані паралельно поверхні підкладок і завдяки регулярності структури середовище прозоре (рис. 1.10, а). При накладенні помірної напруги насамперед повертаються слабо закріплені молекули в середині зазору, диполі яких прагнуть орієнтуватися в напрямі електричного поля (рис. 1.10, б). При великій напрузі крізь комірку починає протікати струм. Взаємодія зарядів, створюючих цей струм, з молекулами спричиняє вихровий рух, і орієнтована структура розпадається на окремі групи молекул (рис. 1.10, в). Ці групи утворюють множину розсіюючих світло поверхонь, тобто середовище перестає бути прозорою.

Рис. 1..

Перші серійні рідкокристалічні, індикатори використовували саме ефект динамічного розсіювання. Однак надалі з'ясувалося, що через протікання струму в приладах відбуваються інтенсивні електрохімічні реакції і одночасно збільшується споживана індикатором потужність.

Від цих недоліків позбавлені індикатори, що використовують твіст-ефект (рис. 1.11). Без поля молекули орієнтовані паралельно підкладці, однак їх осі на різних підкладках перпендикулярні (підкладки встановлюються так, щоб їх напрями натирання виявилися перпендикулярні) і рідкий кристал набуває гвинтової структури. Щоб пропускати світло тільки по певних напрямках поляризації, використовуються схрещені поляризатори.

Рис. 1..

У результаті світло поляризується нижнім поляризатором в напрямку стрілки на кресленні, при проходжень рідкого кристала його напрям поляризації обертається на 90°, і зрештою світло вільно виходить через другий поляризатор назовні.

Навпаки, якщо на рідкокристалічний комірку подати напругу, то молекули в середині шару витягуються у напрямі поля, структура втрачає свої закручуючі властивості, і світло крізь комірку не проходить.

Індикатори на твіст-ефекті виготовляються з рідких кристалів з надзвичайно високим питомим опором, так що струм в них практично не протікає. Однак щоб повністю застрахуватися від електрохімічних ефектів, застосовують збудження змінною напругою. Сукупність цих заходів дозволила створити прилади з довговічністю 100000 год, тобто приблизно 10 років, а більшого терміну служби для багатьох електронних пристроїв і не потрібно, оскільки вони за цей час морально застарівають.

Описаний індикатор працює в режимі на просвіт (приклад – електронні годинники з лампою підсвічування), що зручно, якщо прилади працюють в темряві. При хорошому освітленні використовують відбивний індикатор (з рефлектором), якщо ж освітлення міняється, застосовують індикатори з напівпрозорими відбивними покриттями, такі індикатори називають просвітно-відбивними.

Для управління рідкокристалічним індикатором на твіст-ефекті досить напруги живлення менше 5 В і струми управління становлять частки мікроампера, тобто прилад може працювати протягом декількох років від мініатюрної малопотужної батарейка. Таким чином, з точки зору енергетики рідкокристалічний індикатор близький до ідеалу. Однак в інших відносинах у нього досить недоліків, правда, завдяки зусиллям розробників багато які ці недоліки поступово усуваються. Основні недоліки наступні:

Через ці недоліки основні застосування рідкокристалічних індикаторів обмежені відображенням цифрової або буквено-цифрової інформації при невеликому (максимум до 40) числі знакомісць.

Цей довгий перелік недоліків не повинен розчаровувати. Пригадаємо, що історія розвитку рідкокристалічних індикаторів нараховує менше 15 років, за цей невеликий час були такі, що зжили багато які недоліки і розширені області їх застосування. Не випадково саме про цей тип індикатора кажуть як про індикатор майбутнього.

Розділ 2. Елементи індикації в сучасних ЕОМ

До компонентів лицьової панелі системної плати відносяться:

Їх склад може змінюватися – є, наприклад, комп'ютери з рідкокристаліч-ними дисплейними панелями, що відображають стан системи. На деяких (так званих мультимедійних) корпусах встановлені стереодинаміки. Існують й інші екзотичні варіанти.

Всі компоненти лицьової панелі звичайно підключаються окремими парами або трійками проводів. Їх роз'єми підключаються до штиркових роз'ємів, які частіше за все розташовуються вздовж передньої кромки системної плати ближче до лівого краю.