PL200354B1 - Ciekłokrystaliczny wskaźnik obecności napięcia - Google Patents

Abstract

1. Ciekłokrystaliczny wskaźnik obecności napięcia, zawierający pierwszą warstwą podłożową z naniesionymi na jej powierzchni segmentami przewodzącymi, odizolowanymi od siebie elektrycznie, drugą warstwę podłożową równoległą do warstwy pierwszej, z naniesionymi na jej powierzchni segmentami przewodzącymi, odizolowanymi od siebie elektrycznie, przy czym przynajmniej jedna z warstw podłożowych i naniesione na niej segmenty są przynajmniej częściowo przezroczyste oraz zawierający usytuowaną pomiędzy warstwami podłożowymi i segmentami przewodzącymi, ciekłokrystaliczną warstwę pośrednią, a wzajemne rozmieszczenie segmentów przewodzących na obu warstwach podłożowych jest takie, (...) a do jednego z segmentów przewodzących dołączona jest końcówka elektryczna wyprowadzona poza obręb powierzchni ciekłokrystalicznej warstwy pośredniej, znamienny tym, że cały obszar segmentu przewodzącego, usytuowanego na płaszczyźnie warstwy podłożowej poza obrębem obrazu znaku, stanowi elektrodę zbierającą prąd wskaźnika ciekłokrystalicznego, a elementy ciekłokrystaliczne są tak ukształtowane, że rzut jednego elementu ciekłokrystalicznego na płaszczyznę jednej z warstw podłożowych ma formę pasa przylegającego do zewnętrznego konturu obrazu znaku wyświetlanego, a krawędzie końców tego pasa usytuowane są w bliskim sąsiedztwie krawędzi ciekłokrystalicznej warstwy pośredniej, zaś rzuty pozostałych elementów ciekłokrystalicznych usytuowane są w obszarze obrazu znaku ograniczonym tym pasem.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest ciekłokrystaliczny wskaźnik obecności napięcia w przewodach i urządzeniach elektrycznych. Urządzenie znajduje zastosowanie do wskazywania obecności napięcia, zwłaszcza w instalacjach elektrycznych średniego i wysokiego napięcia.

Z japońskiego opublikowanego zgłoszenia patentowego nr 61-003069 znany jest wyświetlacz do wykrywania przewodów będących pod napięciem. Urządzenie to przeznaczone jest do wykrywania obecności pola elektrycznego w pobliżu przewodów pod napięciem, przez wykorzystanie napięcia progowego wyświetlacza ciekłokrystalicznego. Znany wyświetlacz ciekłokrystaliczny z dwiema elektrodami wyposażony jest w dwie dodatkowe elektrody, z których jedna zamocowana jest do frontowej ściany wyświetlacza, a druga do jego ściany tylnej, przy czym za ścianę tylną uważa się tę ścianę, którą umiejscawia się na powierzchni obiektu przeznaczonego do badania czy występuje w jego bliskim otoczeniu pole elektryczne. Obie elektrody wyświetlacza połączone są elektrycznie z elektrodami dodatkowymi tak, że każda elektroda dodatkowa połączona jest z inną elektrodą wyświetlacza ciekłokrystalicznego. Dzięki dodatkowym elektrodom, różnica potencjałów wytworzona przez pole elektryczne badanego obiektu pomiędzy obiema elektrodami wyświetlacza, przekracza napięcie progowe wyświetlacza. Wówczas, kiedy badany obiekt znajduje się pod napięciem, wyświetlacz wskazuje obecność tego napięcia, co obserwowane jest przez okienko wyświetlacza. W przedstawionym rozwiązaniu czułość urządzenia wystarczającą do wykrywania obecności napięcia uzyskano przez dołączenie do tego wyświetlacza dodatkowych elektrod. W szczególności wystarczającą czułość urządzenia uzyskuje się przez dobranie odpowiednio dużej wielkości pola powierzchni dodatkowych elektrod w stosunku do pola powierzchni elektrod wyświetlacza ciekłokrystalicznego.

Z innego japońskiego opublikowanego opisu nr 63-044173 znany jest wyświetlacz do wskazywania obecności napięcia. Podobnie jak urządzenie przedstawione w opisie JP 61-003069 urządzenie to zawiera wyświetlacz ciekłokrystaliczny oraz dwie dodatkowe elektrody zbierające prąd, z których jedna połączona jest galwanicznie z jedną elektrodą znakową wyświetlacza, a druga która jest przezroczysta, umieszczona jest bezpośrednio na powierzchni wyświetlacza i przez to sprzężona pojemnościowo z drugą, wspólną elektrodą wyświetlacza. W tym rozwiązaniu wystarczającą czułość urządzenia uzyskuje się przez dobranie odpowiednio dużej wielkości pola powierzchni dodatkowych elektrod w stosunku do pola powierzchni elektrody znakowej wyświetlacza.

Z opisów patentowych USA nr 4 818 072 oraz nr 4 838 653, obu zgłoszonych przez Raychem Corporation, znane jest urządzenie do wykrywania obecności napięcia w przewodach lub urządzeniach elektrycznych i/lub do wykrywania obecności pola elektrycznego wytworzonego w otoczeniu urządzenia bądź elementu elektrycznego. Urządzenie ma postać wyświetlacza ciekłokrystalicznego stanowiącego komórkę ciekłokrystaliczną, której elektrody, uformowane są w postaci płaskich segmentów, oddzielonych od siebie elektrycznie. Elektrody te naniesione są na dwie równoległe względem siebie warstwy podłożowe i tak są na nich rozmieszczone, że fragment każdego segmentu naniesionego na jedną warstwę podłoża, przekrywa się z co najmniej jednym fragmentem segmentu naniesionego na drugą warstwę podłoża. Przekrywające się fragmenty segmentów z obu warstw podłoża tworzą elementy ciekłokrystaliczne wyświetlacza, które są ze sobą połączone elektrycznie w szereg. Pierwszy element ciekłokrystaliczny w stanie nie wzbudzonym ma pojemność elektryczną niższą od pojemności każdego innego elementu ciekłokrystalicznego tej komórki, a drugi element ciekłokrystaliczny połączony szeregowo z pierwszym elementem ciekłokrystalicznym, ma zasadniczo ten sam rozmiar co element pierwszy, a jego pojemność w stanie nie wzbudzonym jest niższa od pojemności pierwszego elementu ciekłokrystalicznego w stanie wzbudzonym. W tym rozwiązaniu połączenie elementów ciekłokrystalicznych w szereg, umożliwia aktywowanie określonego pola powierzchni wyświetlacza prądem elektrycznym o mniejszym natężeniu niż w rozwiązaniach przedstawionych w opisach japońskich nr 61-003069 oraz 63-044173. Mimo to, ze względu na małe pole powierzchni segmentów przewodzących, czułość urządzenia na pole elektryczne jest niewielka, szczególnie przy umieszczeniu wyświetlacza w płaszczyźnie prostopadłej do linii sił pola.

Z japońskiego opublikowanego opisu nr 10260212 znany jest fotoelektryczny czujnik pola elektrycznego, zawierający ciekły kryształ umieszczony między wzajemnie przekrywającymi się elektrodami, pojemnościowo połączonymi w szereg oraz zawierający dipolowe anteny, połączone elektrycznie z elektrodami. W tym rozwiązaniu wystarczającą czułość urządzenia uzyskuje się przez dołączenie do wyświetlacza ciekłokrystalicznego dodatkowych dipolowych anten o wystarczająco dużych rozmiarach.

PL 200 354 B1

Niedogodnością wszystkich przedstawionych rozwiązań jest to, że dla uzyskania wystarczającej czułości urządzenia wymagane jest albo dołączenie do wyświetlacza ciekłokrystalicznego dodatkowych zewnętrznych elementów o rozmiarach znacznie większych od wyświetlacza albo znaczne zwiększenie rozmiarów samego wyświetlacza w stosunku do rozmiarów powierzchni aktywowanej w wyświetlaczu podczas wskazywania obecności napięcia lub pola elektrycznego.

Z polskiego zgłoszenia patentowego nr P-358 856 zgłoszonego przez Zgłaszającego, znany jest ciekłokrystaliczny wskaźnik obecności i/lub wielkości napięcia, zawierający pierwszą warstwę podłożową z naniesioną na jej powierzchni pierwszą warstwą przewodzącą, drugą warstwę podłożową równoległą do warstwy pierwszej, z naniesioną na jej powierzchni drugą warstwą przewodzącą, zwróconą w stronę pierwszej warstwy przewodzącej, przy czym przynajmniej jedna z warstw przewodzących jest przezroczysta oraz zawierający usytuowaną pomiędzy warstwami podłożowymi warstwę pośrednią, która jest strukturą zawierającą ciekły kryształ i zmieniającą własności optyczne w przemiennym polu elektrycznym. Wskaźnik według tego rozwiązania charakteryzuje się tym, że każda z warstw przewodzących podzielona jest na co najmniej dwa nie stykające się ze sobą segmenty, przy czym segmenty drugiej warstwy przewodzącej, umieszczone na drugiej warstwie podłożowej, ukształtowane są w taki sposób, że jeden segment jest większy od każdego z pozostałych mniejszych segmentów tej warstwy, natomiast segmenty pierwszej z warstw przewodzących, umieszczone na pierwszej warstwie podłożowej, są ukształtowane podobnie do mniejszych segmentów drugiej warstwy przewodzącej. Wzajemne rozmieszczenie segmentów obu warstw przewodzących jest takie, że jeden końcowy segment pierwszej warstwy przewodzącej, który zaopatrzony jest w końcówkę, będącą elektrycznym wyprowadzeniem zewnętrznym wyświetlacza, usytuowany jest naprzeciwko fragmentu powierzchni jednego segmentu mniejszego drugiej warstwy przewodzącej, a pozostałe segmenty pierwszej warstwy przewodzącej, z wykluczeniem drugiego końcowego segmentu pierwszej warstwy przewodzącej, usytuowane są kolejno, każdy naprzeciwko fragmentów powierzchni dwóch sąsiednich mniejszych segmentów drugiej warstwy przewodzącej. Drugi końcowy segment pierwszej warstwy przewodzącej, usytuowany jest naprzeciwko fragmentu powierzchni mniejszego segmentu drugiej warstwy przewodzącej oraz naprzeciwko fragmentu powierzchni większego segmentu tej warstwy. Wskaźnik według zgłoszenia P-358 856 przedstawiony jest na rysunku, na którym pos. l przedstawia wskaźnik w przekroju poprzecznym, a pos. ll i pos. lll przedstawiają fragmenty tego wskaźnika w odpowiednich rzutach. Poszczególne elementy tego wskaźnika oznaczone są na rysunku następująco: 1 - pierwsza warstwa podłożowa, 2 - pierwsza warstwa przewodząca, 2a, 2b, 2c - segmenty przewodzące pierwszej warstwy przewodzącej, 3 - warstwa pośrednia, 4 - druga warstwa przewodząca, 4d, 4e, 4f - segmenty drugiej warstwy przewodzącej, 5 - druga warstwa podłożowa, 6 - końcówka. Przekrywające się fragmenty segmentów przewodzących 2a, 2b, 2c oraz 4d, 4e, 4f wraz z częścią ciekłokrystalicznej warstwy pośredniej, tworzą elementy ciekłokrystaliczne wskaźnika połączone elektrycznie w szereg, a wszystkie elementy ciekłokrystaliczne w płaszczyźnie przekroju równoległym do warstw podłożowych, tworzą łącznie obraz znaku, który jest wyświetlany w przypadku obecności napięcia.

W przeciwieństwie do poprzednio przedstawionych rozwiązań, rozwiązanie według zgłoszenia polskiego P-358 856 zapewnia uzyskanie wysokiej czułości przy małych rozmiarach, zwartej budowie oraz bez potrzeby dołączania zewnętrznych elektrod o dużych rozmiarach. W szczególności w tym rozwiązaniu można uzyskać wysoką czułość urządzenia, przy bardzo korzystnym stosunku pola powierzchni wyświetlanego znaku do pola powierzchni całego wyświetlacza, przy ułożeniu wyświetlacza w płaszczyźnie prostopadłej do linii sił pola elektrycznego, generowanego przez napięcie wykrywane przez wskaźnik. Jednakże w pewnych warunkach eksploatacyjnych w rozwiązaniu tym pojawia się możliwość niekontrolowanej aktywacji ciekłego kryształu, poprzez napięcie między różnymi, nie tylko kolejnymi segmentami, występującymi w szeregowym połączeniu elementów ciekłokrystalicznych. W szczególności segmenty będące elektrodami elementów ciekłokrystallcznych odległych w szeregu elektrycznym, jak na przykład elektrody 2a oraz 4f, posiadają krawędzie usytuowane w bezpośrednim sąsiedztwie. Pomiędzy takimi segmentami pojawia się napięcie wielokrotnie wyższe niż napięcie aktywacji pojedynczej komórki ciekłokrystalicznej. W takim przypadku pomiędzy krawędziami tych segmentów przewodzących występuje lokalnie bardzo wysokie pole elektryczne, które w sposób niekontrolowany aktywuje ciekły kryształ, co powoduje zaburzenie obrazu powstającego na wyświetlaczu. Ponadto w szczególnych przypadkach, na przykład w wyniku przepięć w instalacji energetycznej, na której zainstalowany jest wskaźnik, napięcie to może osiągać znaczne wartości powodujące ograniczenie trwałości lub nawet zniszczenie wyświetlacza.

PL 200 354 B1

Ciekłokrystaliczny wskaźnik obecności napięcia według wynalazku, zawierający pierwszą warstwę podłożową z naniesionymi na jej powierzchni segmentami przewodzącymi, odizolowanymi od siebie elektrycznie, drugą warstwę podłożową równoległą do warstwy pierwszej, z naniesionymi na jej powierzchni segmentami przewodzącymi, odizolowanymi od siebie elektrycznie, przy czym przynajmniej jedna z warstw podłożowych i naniesione na niej segmenty są przynajmniej częściowo przezroczyste oraz zawierający usytuowaną pomiędzy warstwami podłożowymi i segmentami przewodzącymi, ciekłokrystaliczną warstwę pośrednią, a wzajemne rozmieszczenie segmentów przewodzących na obu warstwach podłożowych jest takie, że fragment każdego segmentu umieszczonego na jednej warstwie podłożowej, przekrywa się z co najmniej jednym fragmentem segmentu umieszczonego na drugiej warstwie podłożowej i przekrywające się fragmenty segmentów przewodzących z obu warstw podłożowych wraz z częścią ciekłokrystalicznej warstwy pośredniej, tworzą elementy ciekłokrystaliczne wskaźnika połączone elektrycznie w szereg tak, że jeden element ciekłokrystaliczny połączony jest elektrycznie z elementem kolejnym poprzez wspólny segment przewodzący, a wszystkie elementy ciekłokrystaliczne w płaszczyźnie przekroju równoległej do warstw podłożowych, tworzą łącznie obraz znaku, który jest wyświetlany w przypadku obecności napięcia, a do jednego z segmentów przewodzących dołączona jest końcówka elektryczna wyprowadzona poza obręb powierzchni ciekłokrystalicznej warstwy pośredniej, charakteryzuje się tym, że cały obszar segmentu przewodzącego, usytuowanego na płaszczyźnie warstwy podłożowej poza obrębem obrazu znaku, stanowi elektrodą zbierającą prąd wskaźnika ciekłokrystalicznego, a elementy ciekłokrystaliczne są tak ukształtowane, że rzut jednego elementu ciekłokrystalicznego na płaszczyznę jednej z warstw podłożowych ma formę pasa przylegającego do zewnętrznego konturu obrazu znaku wyświetlanego, a krawędzie końców tego pasa usytuowane są w bliskim sąsiedztwie krawędzi ciekłokrystalicznej warstwy pośredniej, zaś rzuty pozostałych elementów ciekłokrystalicznych usytuowane są w obszarze obrazu znaku ograniczonym tym pasem.

Korzystnie obraz znaku składa się z wielu oddzielonych od siebie symboli, z których każdy utworzony jest z wielu elementów ciekłokrystalicznych, a w każdym z symboli przynajmniej jeden element ciekłokrystaliczny zawiera segment przewodzący, połączony elektrycznie z końcówką poprzez jej równoległe rozgałęzienie.

Korzystnie ciekłokrystaliczna warstwa pośrednia zawiera nematyczny ciekły kryształ.

Korzystnie ciekłokrystaliczna warstwa pośrednia zawiera ciekły kryształ zamknięty w matrycy polimerowej.

Korzystnie pola powierzchni rzutu przynajmniej dwóch kolejnych elementów ciekłokrystalicznych są zasadniczo jednakowe.

Korzystnie pola powierzchni rzutu kolejnych, sąsiadujących ze sobą elementów ciekłokrystalicznych, zmieniają się rosnąco lub malejąco.

Zaletą wskaźnika według wynalazku jest jego wysoka czułość przy jednoczesnym zachowaniu niewielkich rozmiarów i braku generowania wysokich pól elektrycznych wewnątrz i na zewnątrz wskaźnika przez jego elementy przewodzące. W szczególności napięcie pomiędzy elektrodą zbierającą prąd wskaźnika a jego końcówką jest, dzięki przedstawionemu ukształtowaniu segmentów przewodzących wskaźnika, wszędzie rozłożone zasadniczo jednorodnie i bez znacznych gradientów. Dzięki temu we wskaźniku nigdzie nie występuje niekontrolowana aktywacja ciekłego kryształu i nie pojawiają się wewnątrz wskaźnika pola elektryczne mogące powodować ograniczenie jego trwałości lub zniszczenie.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wskaźnik w przekroju poprzecznym A-A, fig. 1a - fragment wskaźnika z fig. 1 w przekroju B-B, fig. 1b - fragment wskaźnika z fig. 1 w przekroju C-C, fig. 2 - wskaźnik w przekroju poprzecznym w płaszczyźnie prostopadłej do przekrojów z fig. 1, fig. 3 - układ elementów ciekłokrystalicznych w postaci znaku „Z” w kształcie strzałki w rzucie na warstwę podłożową wraz z elektrodą zbierającą prąd i końcówką, fig. 4 - inny układ elementów ciekłokrystalicznych w postaci znaku „Z” w kształcie liter „ON” w rzucie na warstwę podłożową wraz z elektrodą zbierającą prąd i końcówką, a fig. 5 - przykład praktycznego wykorzystania wskaźnika.

Ciekłokrystaliczny wskaźnik obecności napięcia według wynalazku wykonany jest w postaci wielowarstwowej struktury, składającej się z warstw podłożowych pierwszej 10 i drugiej 50, segmentów przewodzących 20a, 20b, 20c oraz 40d, 40e, które naniesione są dowolną techniką wykonywania powierzchni cienkowarstwowych na zwrócone do siebie powierzchnie warstw podłożowych 10 i 50 oraz z ciekłokrystalicznej warstwy pośredniej 30, usytuowanej pomiędzy warstwami podłożowymi 10

PL 200 354 B1 i 50 oraz segmentami przewodzącymi 20a, 20b, 20c oraz segmentami przewodzącymi 40d i 40e. Przynajmniej jedna warstwa podłożowa oraz naniesione na niej segmenty są przynajmniej częściowo przezroczyste. Segmenty przewodzące 20a, 20b, 20c, które naniesione są na warstwę podłożową 10 są od siebie odizolowane elektrycznie. Segmenty 40d i 40e, które naniesione są na warstwę podłożową 50 są również odizolowane od siebie elektrycznie. W przykładzie wykonania wynalazku Ilość segmentów przewodzących naniesionych na obie warstwy podłożowe jest ograniczona do pięciu, lecz w praktycznym wykonaniu wskaźnika, ich ilość może być dowolna.

Wzajemne rozmieszczenie segmentów przewodzących 20a, 20b, 20c oraz 40d, 40e jest takie, że w rzucie prostokątnym jednej warstwy podłożowej na drugą, fragment każdego segmentu 20a, 20b i 20c jednej warstwy podłożowej 10, przekrywa się z co najmniej jednym fragmentem segmentu przewodzącego 40d, 40e drugiej warstwy podłożowej 50. Przekrywające się fragmenty segmentów przewodzących z obu warstw podłożowych wraz z częścią ciekłokrystalicznej warstwy pośredniej 30, tworzą elementy ciekłokrystaliczne wyświetlacza 70ad, 70db, 70be, 70ec, które połączone są w szereg elektryczny, co uwidocznione jest na fig. 2. W szczególności, element 70ad połączony jest elektrycznie z elementem 70db poprzez segment 40d, element 70db połączony jest elektrycznie z elementem kolejnym 70be poprzez wspólny segment przewodzący 20b, a element 70be połączony jest elektrycznie z elementem 70ec poprzez element 40e. Wszystkie elementy ciekłokrystaliczne 70ad, 70db, 70be, 70ec w rzucie na płaszczyznę warstw podłożowych 10 i 50, tworzą obraz znaku „Z” w kształcie strzałki, który jest wyświetlany w przypadku obecności napięcia, co uwidocznione jest na fig. 1 oraz 3.

Jak pokazano na fig. 1b, segment przewodzący 40d ma postać figury geometrycznej w postaci pasa przylegającego do zewnętrznego konturu wyświetlanej strzałki, a krawędzie końców tego pasa usytuowane są w bliskim sąsiedztwie krawędzi ciekłokrystalicznej warstwy pośredniej 30. Segment 20b ukształtowany jest podobnie do segmentu 40d. Segment 40e wypełnia powierzchnię znaku ograniczoną segmentem 40d, a segment 20c wypełnia powierzchnię znaku ograniczoną segmentem 20b. Do segmentu 20c przyłączona jest końcówka 60 wprowadzona poza obręb ciekłokrystalicznej warstwy pośredniej 30. W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 1 i fig. 3 końcówka 60 naniesiona jest na warstwę podłożową 10 tą samą techniką jak segmenty przewodzące 20a, 20b i 20c.

Jak pokazano na fig. 1a, segment 20a zajmuje największy obszar na warstwie podłożowej 10, a jego powierzchnia jest wielokrotnie większa od pola powierzchni każdego innego segmentu na tej warstwie oraz również od łącznego pola powierzchni pozostałych segmentów. Segment ten stanowi elektrodę zbierającą prąd wyświetlacza ciekłokrystalicznego, a rzut elementu ciekłokrystalicznego 70ad leżącego w obszarze przekrywania się tego segmentu z segmentem 40d, ma kształt pasa przylegającego do zewnętrznego konturu obrazu znaku wyświetlanego, a krawędzie końców tego pasa usytuowane są w bliskim sąsiedztwie krawędzi ciekłokrystalicznej warstwy pośredniej 30. Kolejne segmenty 20b. 40e i 20c są tak ukształtowane, że rzuty elementów ciekłokrystalicznych 70db i 70be, podobnie jak rzut elementu 70ad. mają kształt pasów kolejno do siebie przylegających i usytuowanych w obszarze wewnętrznym wyświetlanej strzałki, przy czym krawędzie końców tych pasów usytuowane są w bliskim sąsiedztwie krawędzi ciekłokrystalicznej warstwy pośredniej 30, a rzut elementu ciekłokrystalicznego 70ec wypełnia powierzchnię znaku „Z” ograniczoną rzutem elementu ciekłokrystalicznego 70be.

W innym wykonaniu wynalazku przedstawionym na fig. 4, obraz znaku „Z” ma postać dwóch wielkich liter „O” i „N”, z których litera „N” składa się z elementów ciekłokrystalicznych wyświetlacza 80ad, 80db, 80be, 80ec, a litera „O” z elementów ciekłokrystalicznych 90ad, 90db, 90be, 90ec, utworzonych jak w wykonaniu poprzednim, przy czym końcówka 60 wyświetlacza jest rozgałęziona na dwa równoległe przewody elektryczne, z których każdy dołączony jest do określonego segmentu przewodzącego jednej z liter „O” i „N”. W tym wykonaniu wskaźnika, na jednej z warstw podłożowych 10 i 50, usytuowany jest fragment podłoża nie zawierający na swojej powierzchni segmentu przewodzącego, który stanowi wnętrze zamkniętej litery „O”.

W przykładzie wykonania warstwy podłożowe 10 i 50 wykonane są ze szkła. Segmenty przewodzące 20a, 20b, 20c, 40d, i 40e oraz końcówka 60 są przezroczyste i wykonane są z tlenku indu i tlenku cyny (ITO - indium-tin oxide). Na powierzchni warstw podłożowych 10 i 50 z naniesionymi segmentami przewodzącymi naniesione są warstwy orientujące ciekły kryształ, co nie jest uwidocznione na rysunku. Pomiędzy warstwami orientującymi umieszczony jest nematyczny ciekły kryształ ograniczony nie uwidocznioną na rysunku uszczelką, którą na swoim obwodzie połączone są warstwy podłożowe 10 i 50. Warstwy orientujące wraz ze znajdującym się między nimi w przestrzeni ograni6

PL 200 354 B1 czonej uszczelką ciekłym kryształem tworzą ciekłokrystaliczną warstwę pośrednią 30 typu TN (twisted nematic).

W celu wykorzystania tak wykonanego wskaźnika do wykrywania napięcia, z możliwością odczytu nieuzbrojonym okiem, przy zewnętrznej powierzchni warstwy podłożowej 10 umieszcza się polaryzator 101, a przy warstwie podłożowej 50 umieszcza się polaryzator 102 i reflektor 103 według znanego sposobu budowy odbiciowych wyświetlaczy ciekłokrystalicznych typu TN. Końcówkę 60 łączy się elektrycznie z badanym elementem lub przewodem elektrycznym 104 za pomocą łącznika 105, jak przedstawiono na fig. 5, a cały wskaźnik napięcia umieszcza się w płaszczyźnie równoległej do powierzchni badanego elementu 104. Pomiędzy reflektorem 103 a badanym elementem 104 można dodatkowo umieścić przekładkę dielektryczną, co nie jest uwidocznione na rysunku, w celu zmniejszenia pasożytniczej pojemności elektrycznej występującej pomiędzy segmentami przewodzącymi wskaźnika, a badanym elementem 104.

Jeśli badany element 104 nie jest pod napięciem, czyli gdy nie występuje różnica potencjałów pomiędzy elementem 104 a jego otoczeniem, wówczas powierzchnia wskaźnika widoczna poprzez polaryzator 101 jest jednorodna. Po podłączeniu napięcia przemiennego do badanego elementu 104, przemienne pole elektryczne E występujące w pobliżu powierzchni wskaźnika, wzbudza przemienny prąd elektryczny przepływający z badanego elementu 104 poprzez łącznik 105 i końcówkę 60, poprzez szereg elementów ciekłokrystalicznych 70ec, 70be, 70db, 70ad do segmentu przewodzącego 20a, będącego elektrodą zbierającą prąd, i dalej do otoczenia wskaźnika przez pojemność między elektrodą zbierającą prąd a otoczeniem. Prąd ten jest wystarczający do przekroczenia wartości progowej dla elementów ciekłokrystalicznych 70ec, 70be, 70db, 70ad. Wskutek tego następuje aktywacja ciekłego kryształu w obrębie powierzchni znaku Z i pojawienie się widocznego gołym okiem znaku w odpowiednim kształcie, sygnalizującego obecność napięcia w badanym elemencie 104.

Alternatywnie warstwy podłożowe 10 i 50 mogą być wykonane z polimeru, na przykład z poliestru, a ciekłokrystaliczną warstwę pośrednią wskaźnika 30 może stanowić struktura z ciekłym kryształem w matrycy polimerowej.

Alternatywnie, zamiast galwanicznego połączenia 105 przedstawionego na fig. 5 końcówka 60 może być sprzężona pojemnościowo z badanym przewodnikiem lub elementem 104, co nie jest przedstawione na rysunku.

Alternatywnie końcówka 60 może być połączona z dodatkową, przynajmniej częściowo przezroczystą warstwą przewodzącą umieszczoną przed warstwą podłożową 10, co nie jest przedstawione na rysunku. Wówczas prąd aktywujący wskaźnik przepływa do segmentu przewodzącego 20a, będącego elektrodą zbierającą prąd, poprzez jego sprzężenie pojemnościowe z badanym przewodnikiem lub elementem 104.

Ponadto jest rzeczą oczywistą, że mogą być zestawione inne układy połączeń, które umożliwią wykorzystanie wskaźnika w innych konfiguracjach.

Claims (6)

1. Ciekłokrystallczny wskaźnik obecności napięcia, zawierający pierwszą warstwą podłożową z naniesionymi na jej powierzchni segmentami przewodzącymi, odizolowanymi od siebie elektrycznie, drugą warstwę podłożową równoległą do warstwy pierwszej, z naniesionymi na jej powierzchni segmentami przewodzącymi, odizolowanymi od siebie elektrycznie, przy czym przynajmniej jedna z warstw podłożowych i naniesione na niej segmenty są przynajmniej częściowo przezroczyste oraz zawierający usytuowaną pomiędzy warstwami podłożowymi i segmentami przewodzącymi, ciekłokrystaliczną warstwę pośrednią, a wzajemne rozmieszczenie segmentów przewodzących na obu warstwach podłożowych jest takie, że fragment każdego segmentu umieszczonego na jednej warstwie podłożowej, przekrywa się z co najmniej jednym fragmentem segmentu umieszczonego na drugiej warstwie podłożowej i przekrywające się fragmenty segmentów przewodzących z obu warstw podłożowych wraz z częścią ciekłokrystalicznej warstwy pośredniej, tworzą elementy ciekłokrystaliczne wskaźnika połączone elektrycznie w szereg tak, że jeden element ciekłokrystaliczny połączony jest elektrycznie z elementem kolejnym poprzez wspólny segment przewodzący, a wszystkie elementy ciekłokrystaliczne w płaszczyźnie przekroju równoległej do warstw podłożowych, tworzą łącznie obraz znaku, który jest wyświetlany w przypadku obecności napięcia, a do jednego z segmentów przewodzących dołączona jest końcówka elektryczna wyprowadzona poza obręb powierzchni ciekłokrystaPL 200 354 B1 licznej warstwy pośredniej, znamienny tym, że cały obszar segmentu przewodzącego, usytuowanego na płaszczyźnie warstwy podłożowej poza obrębem obrazu znaku, stanowi elektrodę zbierającą prąd wskaźnika ciekłokrystalicznego, a elementy ciekłokrystaliczne są tak ukształtowane, że rzut jednego elementu ciekłokrystalicznego na płaszczyznę jednej z warstw podłożowych ma formę pasa przylegającego do zewnętrznego konturu obrazu znaku wyświetlanego, a krawędzie końców tego pasa usytuowane są w bliskim sąsiedztwie krawędzi ciekłokrystalicznej warstwy pośredniej, zaś rzuty pozostałych elementów ciekłokrystalicznych usytuowane są w obszarze obrazu znaku ograniczonym tym pasem.

2. Ciekłokrystallczny wskaźnik według zastrz. 1, znamienny tym, że obraz znaku składa się z wielu oddzielonych od siebie symboli, z których każdy utworzony jest z wielu elementów ciekłokrystalicznych, a w każdym z symboli przynajmniej jeden element ciekłokrystaliczny zawiera segment przewodzący, połączony elektrycznie z końcówką poprzez jej równoległe rozgałęzienie.

3. Ciekłokrystallcznywskaźnik według zastrz. 1, znamiennytym, ze ciekłokrystallczna warstwa pośrednia zawiera nematyczny ciekły kryształ.

4. Ciekłokrystallcznywskaźnik według zasfrz. 1, znamiennytym, że ciekłokrystallczna warsitwa pośrednia zawiera ciekły kryształ zamknięty w matrycy polimerowej.

5. Ciekłokrystaliczny wskaźnik według zastrz. 1, znamienny tym, że pola powierzchni rzutu przynajmniej dwóch kolejnych elementów ciekłokrystalicznych są zasadniczo jednakowe.

6. Ciekłokłystallcznywskaźnik według 1, znamiennytym, że pt^lća powierzchni rzutu kolejnych, sąsiadujących ze sobą elementów ciekłokrystalicznych, zmieniają się rosnąco lub malejąco.