Экран — это не просто стеклянная поверхность, на которой отображается изображение. Это сложное устройство, в котором сочетаются физика, химия и инженерия. Давайте подробно разберёмся, как работает экран, на примере двух основных технологий: жидкокристаллических дисплеев (LCD) и органических светодиодов (OLED).
🧊 Жидкокристаллический дисплей (LCD): свет сквозь кристаллы
LCD-экраны не излучают свет сами по себе. Они используют внешнюю подсветку, обычно светодиодную (LED), которая проходит через несколько слоёв, включая жидкие кристаллы и поляризационные фильтры, чтобы сформировать изображение.
🔬 Структура LCD-экрана
1. Подсветка (Backlight): Светодиоды, расположенные за экраном, обеспечивают равномерное освещение. Ранее использовались люминесцентные лампы, но современные экраны перешли на светодиоды из-за их энергоэффективности и компактности.
2. Светорассеивающие слои: Свет от светодиодов проходит через рассеивающие и направляющие слои, обеспечивая равномерное освещение всей поверхности экрана.
3. Поляризационные фильтр: Два фильтра, расположенные перед и после слоя жидких кристаллов, пропускают свет только определённой поляризации. Это позволяет контролировать прохождение света через экран.
4. Жидкокристаллический слой: Жидкие кристаллы, находящиеся между двумя стеклянными пластинами, изменяют своё положение под воздействием электрического поля, изменяя поляризацию проходящего света.
5. Цветовые фильтры: Каждый пиксель состоит из трёх субпикселей с красным, зелёным и синим фильтрами (RGB). Комбинируя интенсивность каждого субпикселя, экран может отображать широкий спектр цветов.
⚙️ Принцип работы
Когда на жидкие кристаллы подаётся напряжение, они изменяют своё положение, влияя на поляризацию света. В зависимости от этого, свет либо проходит через второй поляризатор, либо блокируется. Управляя напряжением на каждом субпикселе, можно контролировать яркость и цвет каждого пикселя на экране.
🌈 OLED: свет от каждого пикселя
В отличие от LCD, OLED-экраны состоят из пикселей, которые сами излучают свет при прохождении через них электрического тока. Это обеспечивает более глубокий чёрный цвет и высокую контрастность.
🧪 Структура OLED-пикселя
1. Анод и катод: Два электрода, между которыми находится органический слой. Анод обычно изготавливается из прозрачного материала, такого как оксид индия-олова, чтобы свет мог проходить через него.
2. Органические слои:
* Проводящий слой: Передаёт «дырки» (положительные заряды) от анода.
* Эмиссионный слой: Здесь электроны и дырки рекомбинируют, испуская свет.
3. Подложка: Основа, на которой построена вся структура. Может быть гибкой, что позволяет создавать изогнутые или складывающиеся экраны.
⚙️ Принцип работы
При подаче напряжения электроны и дырки движутся навстречу друг другу и рекомбинируют в эмиссионном слое, испуская фотон — частицу света. Цвет излучаемого света зависит от используемых органических материалов. Каждый пиксель может быть включён или выключен независимо, что позволяет достигать идеального чёрного цвета и высокой контрастности
🔬 Химия и физика в действии
LCD-экраны используют жидкие кристаллы — вещества, обладающие свойствами как жидкостей, так и кристаллов. Они могут изменять своё положение под воздействием электрического поля, что позволяет контролировать прохождение света.
OLED-экраны основаны на органических молекулах, способных испускать свет при рекомбинации электронов и дырок. Эти молекулы состоят из углерода и других элементов, и их структура определяет цвет излучаемого света.
📱 Заключение
Экраны — это результат сложного взаимодействия физических и химических процессов. От жидких кристаллов в LCD до органических молекул в OLED, каждая технология имеет свои особенности и преимущества. Понимание этих процессов позволяет лучше оценить достижения современной электроники и сделать осознанный выбор при покупке устройств.