Как работает технология LCD

Этот материал поможет разобраться в том, как устроена технология LCD, а также в особенностях ее работы. LCD — это фундаментальная технология любого экрана, который используется в мониторах, телевизорах, и конечно же, в Android смартфонах и планшетах.

Для начала разберемся с терминологией. LCD расшифровывается как “Liquid Crystal Display”. Если перевести на знакомый язык, получаем словосочетание “жидкокристаллический дисплей”. В свою очередь, ЖКД является технологией изготовления экранов. В ее основу входят специальные молекулы — так называемые жидкие кристаллы, отсюда и соответствующее название.

Конструкция современных ЖК-дисплеев

Зачастую термины “LCD” и, например, “IPS” ошибочно воспринимаются, как синонимы. Так вот, независимо от производителя или модели мобильного устройства, в любом из них используется ЖКД. Тогда как названиями TN, IPS, OLED и т. д. обозначаются типы матриц, используемых в LCD экранах. Каждый тип матрицы по своему влияет на свойства изображения, которое пользователь видит на экране (насыщенность, контрастность и т. д.).

Любой современный дисплей содержит следующие компоненты:

• активная матрица, состоящая из транзисторов, отвечающих за формирование изображения;
• жидкокристаллические молекулы;
• световые фильтры;
• светодиодная подсветка.

Строение и работа LCD панели

Путь к формированию изображения, которое увидит владелец мобильного устройства на экране — это очень быстрый, и в то же время сложный технологический процесс. Для простоты восприятия представим один пиксель в виде отдельной ячейки. Он состоит из трехцветных субпикселей (красный, зеленый и синий). Каждый субпиксель обладает следующим составом:

• цветовой фильтр, определяющий 3 цвета субпикселя;
• поляризационный фильтр;
• прозрачные электроды;
• жидкие кристаллы (молекулы).

На то, как электрические проводники будут взаимодействовать с жидкокристаллическими молекулами, влияет тип матрицы. В этом материале приведен пример подобного взаимодействия в TN-матрице.

Как работает технология LCD

Как уже упоминалось ранее, принцип работы любого ЖК-экрана основывается на свойствах жидкокристаллических молекул, которые за счет примененного к ним тока меняют угол поляризации света. Другими словами, кристаллы дают возможность управлять количеством света, проходящего через поляризационный фильтр, за счет изменения силы применяемого по отношению к ним напряжения.

Благодаря специальной пластине, свет, поступающий от светодиодов, равномерно рассеивается по всей матрице. Волны, преодолев поляризационный фильтр в соответствии с заданной поляризацией, поступают сквозь стеклянную пластину с активной матрицей, после чего сталкиваются с жидкокристаллической молекулой.

Если угол проходящего света между плоскостями поляризации будет равен 0 градусов, будет достигнута максимальная прозрачность (свет пройдет через поляризатор без потерь). Для достижения минимального уровня прозрачности угол света необходимо скорректировать на 90 градусов.

То есть, в зависимости от силы тока, корректирующего угол направления света при помощи ЖК-молекул, меняется яркость субпикселя. А на его окраску влияет свет, проходящий через поляризационный слой красных, зеленых и синих светофильтров. В результате смешивания невидимых для человека волн трех субпикселей формируется микроскопический фрагмент изображения, с определенным цветом и его интенсивностью. Этот фрагмент и есть тот самый пиксель.

Итоговый результат

А теперь представим LCD панель, на которой размещены сотни тысяч таких же микроскопических ячеек (пикселей). Объединившись вместе, в совокупности они формируют итоговое цветное изображение, видимое для пользователя мобильного устройства. При этом количество пикселей влияет на такой показатель, как разрешение экрана. Соответственно, чем выше плотность пикселей, тем более четким для человеческого глаза будет казаться изображение.