Если вы никогда не видели жидкокристаллический дисплей ЖКД (LCD), то последние 40 лет вы либо жили на необитаемом острове, либо под хорошей гранитной плитой. В наши дни они буквально повсюду. Но, несмотря на их повсеместность, очень немногие из нас имеют четкое представление о том, как работают эти электронные визуальные дисплеи.
Поскольку LCD так же важны для отображения информации в любительском радио, как и для любого другого типа электронных приборов, стоит поближе рассмотреть, что происходит внутри этих плоских маленьких скоплений пикселей. Давайте сведём внутреннее устройство LCD к фундаментальному принципу работы.
Жидкокристаллический дисплей на трансивере Icom IC-7100 с сенсорным управлением
ЖК-дисплей на Yaesu FT-991
ЖК-дисплей представляет собой многослойную структуру из жидкокристаллического материала между двумя поляризационными фильтрами, обычно с источником света позади этого многослойного элемента. Задний поляризационный фильтр (ближайший к источнику света) и передний поляризационный фильтр (ближайший к зрителю) имеют противоположные поляризационные эффекты — представьте, что задний фильтр поляризует свет горизонтально, а передний — вертикально.
Когда случайным образом поляризованный свет от источника подсветки проходит через задний поляризационный фильтр, проходят только горизонтально поляризованные лучи. Если изменений не происходит, эти горизонтально поляризованные лучи не будут пропускаться через вертикально поляризованный передний фильтр. Область отображения (или пиксель) выглядит тёмной.
Скрученные кристаллы: Однако, если жидкокристаллический материал между фильтрами искажает поляризацию света при прохождении через кристалл, и если эта вновь искаженная поляризация совпадает с поляризацией переднего фильтра (вертикальной), свет пройдёт через передний фильтр, и область отображения будет казаться яркой. В этом и заключается ключ к работе ЖК-дисплея. Молекулы кристалла представляют собой длинные, скрученные структуры, которые изменяют угол поляризации света при прохождении через материал.
————————————————————————————————————
Кристаллы ЖК-дисплея искажают поляризацию света, выравнивая её с передним поляризационным фильтром, позволяя лучам проходить. При подаче напряжения кристаллы раскручиваются и перестают изменять поляризацию света, а передний фильтр прерывает световые лучи.
Оставленные в нормальном состоянии, эти скрученные кристаллы будут поворачивать поляризацию проходящего света с горизонтальной на вертикальную, позволяя ему проходить через передний фильтр. Но когда к кристаллу прикладывается напряжение, его молекулы несколько выпрямляются, или раскручиваются. Это нарушает их способность поворачивать поляризацию света, и световые лучи больше не будут соответствовать поляризации переднего фильтра. Они больше не будут выходить за пределы дисплея, образуя тёмную область или тёмный пиксель.
Жидкокристаллический материал может быть уложен внутри многослойной структуры в виде узоров, например, в сегментных или пиксельных дисплеях. Путём выборочной активации сегментов или пикселей ЖК-материала с помощью приложенного напряжения можно создавать различные изображения или дисплеи.
Для выборочного управления приложенным напряжением и получения желаемых символов или изображений может использоваться цифровая логика или микропроцессор. Приложение переменного напряжения к пикселю приводит к переменной степени скручивания кристалла, тем самым регулируя количество проходящего поляризованного света — это влияет на регулировку яркости пикселя.
Цветные ЖК-дисплеи: «Но, как цвет внедряется в ЖК-дисплеи?» Отличный вопрос! На самом деле всё не так уж и сложно.
В цветном ЖК-дисплее каждый «пиксель» на самом деле представляет собой группу очень близко расположенных субпикселей. Например, цветовой пиксельный кластер может состоять из крошечных красного, зелёного и синего субпикселей, каждый из которых управляется независимо по светопропусканию благодаря своим жидким кристаллам.
За всей матрицей может располагаться источник белого света, а каждый субпиксель имеет крошечный цветовой фильтр, пропускающий только красную, зелёную или синюю составляющую белого света через свою область. Варьируя светопропускание каждого цвета в пиксельном кластере, создаётся смешанный цвет пикселя.
Обычно субпиксели каждого цвета настолько малы, что их свет воспринимается как единый смешанный пиксель. Однако, если подойти очень близко к дисплею и внимательно рассмотреть, можно различить отдельные цветовые субпиксели в ЖК-матрице вашего монитора.
Цветной ЖК-дисплей с субпикселями красного, зелёного и синего цветов
ЖК-дисплеи могут использоваться для всего: от телевизоров и компьютерных мониторов до умного водопадного дисплея вашего трансивера.
WØSTU