Инфракрасные системы «смотрящего» типа

ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ДИСПЛЕИ

В отличие от рассмотренных систем жидкокристаллические дисплеи (ЖКД) являются пассивными. Создаваемое специальным источником подсветки излучение, отраженное или проходящее через дисплей, модулируется приложенным к дисплею напряжением. Работа ЖКД основана на изменении двулучепреломления жидкого кристалла под действием при­ложенного электрического поля и, как следствие, изменении фазово-поляризационного со­стояния светового пучка, прошедшего через жидкий кристалл. Яркость создаваемого изо­бражения ЖКД, определяемая подсветкой, может изменяться за счет поглощения в анали­заторе (как и поляризатор, это обязательный элемент ЖКД, работающий на просвет), а также за счет отклонения (рассеяния) пучка, если неоднородность распределения ориента­ции в пикселе сравнима с длиной волны проходящего излучения.

Наличие двулучепреломления у жидких кристаллов приводит к уменьшению углов обзора, во избежание чего в состав ячеек вводят компенсаторы - фазовые пластины с отрицательным двулучепреломлением или статический, т. е. не управляемый электри­ческим полем, слой жидкого кристалла с одинаковым по размеру, но обратным по зна­ку углом закрутки.

В последнее десятилетие созданы ЖКД, в которых оптическое состояние жидкого кристалла изменяется не за счет управляющих сигналов, поступающих со схемы управления, а за счет изменения состояния тонкопленочного транзистора, КМОП - структуры или диода с нелинейной вольт-амперной характеристикой, включаемых по­следовательно с отдельными жидкокристаллическими ячейками дисплея. Использова­
ние активных матриц таких элементов позволяет увеличить быстродействие, контраст и угол наблюдения ЖКД.

К достоинствам ЖКД относятся: малая потребляемая мощность (доли ватт), низкие управляющие напряжения (единицы вольт), малые масса и габариты, хорошая совмести­мость с интегральными электронными схемами, достаточно хорошее разрешение (десят­ки линий на 1 мм). Достаточно высокий контраст позволяет при размерах ЖКД 30x30 мм2 отображать и преобразовывать кадры, состоящие из ЗОООхЗООО элементов. Та­кие дисплеи обеспечивают яркость свечения 30...50 кд/м2 и более. По сравнению с дис­плеями прямого видения (бесподсветочными), такими как ЭЛТ и плазменно-дисплейные панели, ЖКД обладают большим разрешением при меньшем размере. Это уже сегодня позволяет использовать ЖКД в нашлемных, автомобильных и других СОИ.

К существенным недостаткам ЖКД относятся: ограниченный диапазон рабочих температур, что часто вынуждает иметь в составе системы отображения специальный (встроенный) подогреватель; сравнительно небольшое пропускание и малый угол на­блюдения (±15°) в дисплеях с большим числом элементов. Следует отметить, что при высокой освещенности контраст изображения (объект - фон) повышается до 100:1. Помимо температуры на работу ЖКД сильно влияют вибрации и другие условия экс­плуатации (повышенная влажность, запыленность и т. д.).

Широкую известность получили ЖКД разработки компании «CRL» (Central Re­search Lab, Великобритания). В монохроматических дисплеях типа VGA и SVGA при использовании поляризованной подсветки поляризатор не входит в основную конст­рукцию (стандартный модуль), но может устанавливаться на выходе системы, а также размещаться отдельно. Цветной дисплей RXA1C обеспечивает динамический диапазон в 4 бит при передаче трех основных цветов: красного, зеленого и синего. В конструк­ции этого устройства светодиодный источник подсветки объединен с ЖКД, работаю­щим на отражение.

Параметры некоторых ЖКД приведены в табл. 11.5 и 11.6.

Жидкокристаллические дисплеи на основе активной матрицы управляющих тонкоп­леночных транзисторов или диодов, 2005 г. должны обеспечить формат 2000х 1600 пикселов, имеющих шаг 180...200 мкм, при энергопотреблении 3...4 Вт.