ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬНЫЙ ДИСПЛЕЙ <<---  --->> продолжение

Прежде, чем рассмотреть подробней устройство жидкокристаллических матриц, вновь обратимся к конструкции цифрового фотоаппарата. Все цифровые камеры, включая самые дешевые Web-камеры с функцией автономной работы в качестве фотоаппарата, снабжены жидкокристаллическими дисплеями. Но дешевые камеры-игрушки имеют символьный монохромный дисплей, как у наручных электронных часов. Информация на таком дисплее выводится в символьном виде, а сама матрица называется сегментной, поскольку все символы - буквы и цифры - строятся из отдельных элементов, или сегментов. Монохромный дисплей фотоаппарата (кстати, не только цифрового, но и любого пленочного, имеющего автофокус и экспозиционную автоматику, начиная с недорогих компактных, заканчивая профессиональными зеркальными камерами) выводит на экран необходимый минимум информации.

Теперь об устройстве монохромных жидкокристаллических матриц с сегментным отображением информации. Конструктивно жидкокристаллическая матрица представляет собой пакет тонких стекол с пленочными прокладками между ними. Первый слой (от основания экрана его поверхности) отражает проникающий через стекла матрицы внешний свет. Если дисплей предназначен для работы в качестве вспомогательного монохромного индикатора цифрового или пленочного фотоаппарата, также для установки электронные часы, отражающий слой матрицы может быть дополнен лампами подсветки. При этом подсветка может иметь разную конструкцию в виде излучающих светодиодов, установленных по краям стеклянной пластины и освещающих ее торцы, или в виде светящейся полимерной панели, работающей по принцип у люминесцентной лампы (эффект свечения фосфора в среде нейтрального газа).

За отражающим слоем располагается подложка матрицы. Для уменьшения общей толщины панели, отражающая свет амальгама может наноситься на внешнюю поверхность подложки (что в часах чаще всего и делается). Подложка прикрыта покровным стеклом, между ними находится тончайшая прокладка, разделяющая промежуток между слоями стекла на герметичные ячейки. В эту прокладку (либо в подложку) вмонтированы полупрозрачные электроды. А ячейки матрицы заполнены жидкими кристаллами. Ячейки выполнены в виде полосок, образующих сегменты экрана. Над покровным стеклом матрицы располагается поляризационный фильтр, пропускающий только световые волны определенной направленности (этот фильтр обычно многослойный — для улучшения поляризации.

Работает матрица следующим образом. Контроллер матрицы посылает электрический сигнал к выводам каждой ячейки, образующей сегмент изображения. Накапливающийся на конце электрода потенциал воздействует на жидкие кристаллы, заставляя их располагаться упорядоченно — параллельно лучам отраженного от амальгамы света или перпендикулярно — в зависимости от полярности потенциала. Если кристаллы располагаются перпендикулярно лучам света, сегмент выглядит темным, если параллельно — он невидим. Без подсветки сзади сегменты матрицы неразличимы. Поляризационный фильтр служит для поглощения световых волн иной направленности и тем самым улучшает качество изображения на дисплее (попросту делает его видимым).

Как только электрический потенциал на электродах ячеек исчезает, жидкие кристаллы приходят в исходное хаотичное состояние и изображение на экране матрицы разрушается. Чтобы этого не происходило, сигналы контроллера обновляются с определенной частотой. Из-за того, что жидкие кристаллы обладают свойством инерции, они не успевают изменить положение за время обновления потенциала на электроде ячейки. И сегмент дисплея кажется неизменным постоянно — до момента смены значения того или иного индикатора. Если устройство монохромной жидкокристаллической матрицы с сегментным отображением информации кажется простым, то это ошибочный вывод. Матрица имеет очень сложное устройство. Жидкокристаллические матрицы цифровых фотоаппаратов, в отличие от сегментных, выводят изображение в графическом виде. То есть изображение строится не из сегментов, из которых складываются символы -- буквы и цифры, а из отдельных точек — пикселов. Количество пикселов матрицы определяет разрешение экрана.

Разрешение матрицы не может быть увеличено вообще и не может быть уменьшено без специальных программных средств. Если изменить экранное разрешение ноутбука на меньшее, то мы увидим, что в построении изображения задействована только центральная часть экрана, его края останутся темными. Причина в прямом способе адресации жидкокристаллической матрицы - контроллер посылает сигнал на электрод каждой ячейки непосредственно, а не последовательно (построчно), как в случае с электронно-лучевой трубкой компьютерных мониторов и телевизоров. Жидкокристаллические матрицы с графическим представлением информации подразделяются на два типа - пассивные и активные. Ячейки пассивных матриц работают так же, как и ячейки сегментных матриц. Отличия - в размерах ячеек пассивной матрицы с графическим представлением информации - размер ячейки не превышает 0,28 мм, соответственно существенно меньше размеры подводящих потенциалы электродов, а площадь матрицы, панели подсветки и поляризационных фильтров больше.

Пассивные матрицы обладают низким энергопотреблением и долговечностью. В пассивных матрицах не бывает "битых" пикселов. Они сохраняют работоспособность в течение 10 и более лет. Эффект инерционности проявляется в том, что при резком перемещении курсора или при воспроизведении видео изображение смазывается, а курсор становится неразличимым.

Инерционность пассивной жидкокристаллической матрицы обусловлена ее конструктивными особенностями. Потенциалы ячеек матрицы обновляются с определенной частотой (стандартное значение 60 Гц). В промежутке между обновлениями кристаллы стремятся вернуться в исходное хаотичное положение. А при подводе потенциала на кристаллы действуют разнонаправленные силы - сила инерции, стремящаяся вернуть кристалл в первоначальное положение, и электромагнитное поле, стремящееся придать кристаллу упорядоченное положение. На преодоление противодействия инерции уходит некоторое время, результате матрица не "успевает" отреагировать на сигналы контроллера дисплея.

Положение можно исправить, если подвести к каждой ячейке матрицы не электрод, транзистор, который меняет полярность потенциала на своих выводах только при подаче на него явным образом электрического тока иной направленности. По этому принципу и устроена активная жидкокристаллическая матрица. Вместо электродов каждая ячейка матрицы снабжена тонкопленочным транзистором. Пока контроллер не изменит состояние транзистора, послав соответствующий электрический сигнал, транзистор сохраняет электрический потенциал и удерживает положение жидких кристаллов в неизменном положении. К тому же транзистор способен усиливать электрический ток, а потому управляющий потенциал ячейки активной матрицы имеет большую величину, чем потенциал на электроде ячейки пассивной матрицы.