Большинство современных LCD – дисплеев производятся с использованием TFT – активной матрицы, в которой молекулы ЖК управляются электродами матричной энергосистемы, нанесёнными на заднюю стеклянную пластину. В точках пересечений линий сетки (горизонтальных и вертикальных рядов) установлены тонкоплёночные полевые транзисторы, усиливающие приходящие импульсные сигналы, а по числу соответствующие всему множеству субпикселей матрицы. Общий прозрачный электрод нанесён на другую (переднюю) стеклянную пластину. Функционирование матричной энергетической сети в каждой ячейке поддерживается зарядовым конденсатором.

Благодаря внедрению TFT – технологий удалось увеличить размеры плоскостей LCD – матриц, повысить чёткость, яркость, расширить динамический диапазон воспроизводимых изображений и одновременно уменьшить постоянную времени, иначе говоря, повысить скорость срабатывания пикселей в ответ на подачу и выключение воздействующего кодово-импульсного напряжения.

LCD – экраны получают распространение не только благодаря их малой толщине, отличной геометрии и ровной поверхности, но ещё и потому, что обеспечивают высокое разрешение, качественную, немерцающую «картинку» как по центру, так и в углах; они не нуждаются в сведении лучей и фокусировке, присущих электронно – лучевым трубкам. Кроме того, они экономчны в части потребления мощности электросети, не перегреваются при длительной работе, и потому в них не устанавливают вентиляторы; мониторы можно крепить вплотную к стене и даже в углублении. Срок службы электрооптических дисплеев достигает 50 – 60 тысяч часов.

К недостаткам их относят чрезмерную пиксельную технологичность демонстрируемых изображений – иначе говоря, точечную структуру, которую легко разглядеть с помощью увеличительного стекла. Длительное чтение таких страниц с близкого расстояния утомляет глаза. Для офисной работы предпочтительнее выбирать менее «рябящие» мониторы с объёмом матрицы 1 млн. пикселей и более. Однако избыточная техногенность LCD – панелей практически незаметна при просмотре не текста, а постоянных и движущихся «картинок» изобразительного жанра.

Оптический микрофон

Только что было рассказано об управлении световыми потоками с помощью света. Однако в системах оптической обработки информации и связи возникает необходимость преобразовывать не только световые сигналы в световые, но и другие самые разнообразные воздействия в световые сигналы. Такими воздействиями могут быть давление, звук, температура, деформация и т. д. И вот для преобразования этих воз­действий в оптический сигнал жидкокристаллические ус­тройства оказываются опять-таки очень удобными и пер­спективными элементами оптических систем.

Конечно, существует масса методов преобразовывать перечисленные воздействия в оптические сигналы, одна­ко подавляющее большинство этих методов связано сна­чала с преобразованием воздействия в электрический сигнал, с помощью которого затем можно управлять световым потоком. Таким образом, методы эти двусту­пенчатые и, следовательно, не такие уж простые и эко­номичные в реализации. Преимущество применения в этих целях жидких кристаллов состоит в том, что с их помощью самые разнообразные воздействия можно не­посредственно переводить в оптический сигнал, что уст­раняет промежуточное звено в цепи воздействия - све­товой сигнал, а значит, вносит принципиальное упроще­ние в управление световым потоком. Другое достоинст­во ЖК-элементов в том, что они легко совместимы с уз­лами волоконно-оптических устройств.

Чтобы проиллюстрировать возможности с помощью ЖК управлять световыми сигналами, расскажем о прин­ципе работы «оптического микрофона» на ЖК—устрой­ства, предложенного для непосредственного перевода акустического сигнала в оптический.

Принципиальная схема устройства оптического мик­рофона очень проста. Его активный элемент представляет собой ориентированный слой нематика. Звуковые колебания создают периодические во времени деформации слоя, вызывающие также переориентации молекул и модуляцию поляризации (интенсивности) проходящего поляризованного светового потока.

Исследования характеристик оптического микрофона на ЖК, выполненные в Акустическом институте АН СССР, показали, что по своим параметрам он не уступает су­ществующим образцам и может быть использован в оп­тических линиях связи, позволяя осуществлять непосред­ственное преобразование звуковых сигналов в оптиче­ские. Оказалось также, что почти во всем температурном интервале существования нематической фазы его акустооптические характеристики практически не изменяются

Прежде чем перейти к другому примеру возможного применения ЖК в оптических линиях связи, напомним, что оптическое волокно представляет собой оптический волновод. Свет из этого волновода не выходит наружу по той причине, что снаружи на волокно нанесено покры­тие, диэлектрическая проницаемость которого больше, чем во внутренней части волокна, в результате чего про­исходит полное внутреннее отражение света на границе внутренней части и внешнего покрытия. Волноводный ре­жим распространения света в волокне может быть также достигнут не только за счет резкой диэлектрической границы, но и при плавном изменении показателя прелом­ления (диэлектрической проницаемости) от середины к поверхности волновода.

По аналогии с оптическими волокнами в тонком слое жидкого кристалла также может быть реализован волно­водный режим распространения света вдоль слоя, если обеспечить соответствующее изменение диэлектриче­ской проницаемости в пределах толщины слоя. А как мы знаем, изменения диэлектрических характеристик в ЖК можно добиться изменением ориентации директора (длинных осей молекул). Оказывается, в слое нематика или холестерина можно, например, путем приложения электрического поля обеспечить такой характер измене­ния ориентации директора по толщине, что для опреде­ленной поляризации света такой слой оказывается опти­ческим волноводом.

Каждый увидит здесь очевидную аналогию между оп­тическим волокном-волноводом и жидкокристалличе­ским волноводом. Но имеется здесь и очень существен­ная разница. Эта разница состоит в том, что если диэлек­трические характеристики оптического волокна, а следо­вательно, и его волноводные свойства, неизменны и фор­мируются при его изготовлении, то диэлектрические, а следовательно, и волноводные свойства ЖК-волновода легко изменять путем внешних воздействий.

Это значит, например, что если жидкокристалличе­ский волновод включен в канал волоконной связи, то световой поток, идущий по этому каналу, можно моду­лировать, меняя характеристики ЖК-элемента. В про­стейшем случае это может быть просто прерывание све­тового потока, которое может происходить в ЖК-эле-менте при таком переключении электрического сигнала на нем, которое приводит к исчезновению его волновод-ных свойств. Кстати сказать, этот же ЖК-элемент может выполнять и функции оптического микрофона, если он устроен так, что акустический сигнал вызывает в нем воз­мущение ориентации директора.

Как сделать стереотелевизор