Як працює ЖК-дисплей? Просто про складне

Розбираємося в пристрої і роботі рідкокристалічного дисплея: всі хитросплетіння оптики і геометрії в трьох нескладних картинках.

ЖК-дисплеї можна знайти практично скрізь — в електронному калькуляторі, принтері або навіть автомобілі. Як працює РК-дисплей, дізнаємося в цій статті.

Абревіатура розшифровується як «рідкокристалічний дисплей» (англ. liquid Crystal Display, LCD). ЖК-дисплей, як ясно з назви, заснований на технології рідких кристалів.

• Рідкі кристали — це суміш певних речовин, яка знаходиться одночасно в двох станах: рідкому і кристалічному. Як рідина, вона володіє властивістю плинності, тобто заповнює собою весь простір, в який вона поміщена. Як кристал, вона складається з молекул, розташованих в певному, чітко структурованому порядку.
• Рідкі кристали, що використовуються в дисплеях, складаються зі стрижнеподібних молекул, які розташовуються паралельно один одному. Одночасно з цим молекули є рідинними, а значить, можуть «текти», тобто змінювати свою орієнтацію в просторі залежно від того, чи надходить на них електрична напруга.
• Основний структурний елемент ЖК-дисплея — це піксель. Кожен піксель складається з трьох комірок (субпікселів). Кожна комірка-субпіксель, своєю чергою, містить рідкі кристали, розташовані шарами таким чином, що з молекул усередині них складається спіраль. Спіралевидна структура кристалів затиснута між двома електродами і двома кольоровими платівками, вкритими поляризаційною плівкою. У першій комірці платівки червоні, у другій — зелені, а в третій — сині.
• Поляризаційна плівка пропускає через себе світлові коливання тільки певної орієнтації. Через першу платівку проходять тільки вертикальні, через протилежну виходять тільки горизонтальні.
• З одного боку субпіксель підсвічується. Світло проходить через першу платівку (вертикальну) і набуває вертикальної орієнтації. А потім відбувається наступне:
  • Якщо на електродах немає напруги, то рідкі кристали знаходяться в спокої, утворюючи спіраль. Світло проходить через неї і в підсумку змінює орієнтацію, стає «горизонтальним» і спокійно виходить назовні через другу платівку. У результаті ми отримуємо яскраве червоне, зелене або синє світло. Якщо ж подати на електроди певну напругу, то під її впливом рідкі кристали повертаються в одне і те ж положення перпендикулярно вертикальній платівці. Світло проходить через них, залишається «вертикальним» і впирається в горизонтальну платівку, яка його не пропускає. Виходить більш тьмяне світло або повна відсутність світла, тобто, чорний колір.
• Уявіть собі трійку субпікселів. У певний момент часу в одному з них напруга сильніша, в іншому слабша, а в третьому, наприклад, взагалі відсутня. Виходить, що, наприклад, червоного світла ми бачимо менше, зеленого — більше, а синього — ще більше.
• У великому РК-дисплеї (наприклад, у телевізорі) мільйони пікселів, а субпікселів, відповідно — втричі більше. Кольорові світлові потоки від кожного субпікселю змішуються у певних пропорціях та у певній геометрії. Таким чином на виході ми отримуємо кольорове зображення. Так і працює ЖК-дисплей.

Додаткові факти

• Чим швидше окремі пікселі можуть перемикатися з кольорового на чорний і навпаки, тим менше час відгуку дисплея. Це є важливою характеристикою якості, наприклад, для ігрових моніторів.
• Чим більше в РК-дисплеї пікселів, тим вища його роздільна здатність. Відповідно, і зображення на екрані буде чіткішим.

Читайте також:

• Що таке Wi-Fi? Просто про складне
• Як працює кабельне телебачення?
• Як працює LCD-проектор