,

Как это работает: поляризация в дисплеях

Рассказываем, как древнее изобретение суровых викингов, попало в ваш смартфон
Лето — прекрасная, яркая и солнечная пора, по крайней мере в теории. Представьте себе, вы собираетесь отправиться в парк или, например, на дачу, надеваете солнцезащитные очки, выходите на улицу, достаете внезапно зазвонивший смартфон и… не видите на экране ровным счетом ничего. Почему? Об этом читайте далее.

Нет, с аппаратом все в порядке. Стоит снять очки и изображение возвращается на место, но разглядеть что-либо через любимый полароид невозможно. Даже если выкрутить яркость на максимум, дисплей выглядит темным, фиолетовым или даже совершенно черным. Этому доставляющему неудобства эффекту подвержены самые разные электронные устройства: смартфоны, планшеты, ноутбуки, мониторы и даже банкоматы и аппараты по продаже билетов.

Виноват поляризационный фильтр.

Что такое поляризация?

Как это работает: поляризация в дисплеях
Наверняка вы слышали о поляризованных солнцезащитных очках, если сами не пользуетесь сами продукцией Polaroid. А задумывались ли вы, что в них особенного, как работает и где еще применяется эффект поляризации?

Вероятно, для вас станет сюрпризом, что поляризационные фильтры встроены практически в каждый дисплей. Убедиться в этом несложно: достаточно надеть хорошие солнцезащитные очки и повертеть в руках смартфон или взглянуть на монитор под углом. Но то, как поляризация связана с эффектом «черного зеркала», возникающего в эти моменты, не понять без дополнительных объяснений.

Ученый расскажет вам, что свет имеет корпускулярно-волновую природу, но это довольно сложная и запутанная концепция. Для объяснения того, что такое поляризационный фильтр и зачем он нужен, достаточно упрощенного объяснения, не подразумевающего серьезной лекции по физике.
Как это работает: поляризация в дисплеях

Свет проявляет одновременно и свойства потока частиц, и свойства волны. Для наших целей, можно представить, будто он состоит из отдельных фотонов, которые движутся в пространстве колеблясь, будто на гребне волны. Вектор этого изгиба как-то расположен в пространстве. Исходящий от солнца естественный свет раскаленных докрасна тел и других естественных источников состоит из хаотично расположенных волн, в которых не прослеживается закономерностей. Встречаясь с различными отражающими поверхностями, световые волны начинают колебаться более упорядоченно, обычно горизонтально. Таковы, например, блики на поверхности озера или кузове автомобиля.

Что такое поляризационный фильтр?

Как это работает: поляризация в дисплеях
Поляризационные фильтры поглощают световые волны, которые колеблются вдоль определенной оси, а остальной свет пропускают без препятствий. Еще до того, как явление было описано учеными, в качестве поляризационных фильтров использовали тонкие пластины турмалина. У нас нет достоверных доказательств, но некоторые историки считают, что викинги использовали их для навигации. «Солнечные камни» помогали разглядеть светило сквозь туман и тучи, чтобы определить направление.

Подходящие минералы-поляризаторы, бывшие тогда большой редкостью и высоко ценившиеся, больше не используются в таком качестве. Еще с конца XX века благодаря химии производство линейных поляризаторов, в том числе и для солнечных очков, сильно удешевилось. Сегодня для изготовления поляризационных фильтров применяют пленки на основе особых кристаллов. Обычно в их основе — герапатит или другие сложные соединения йода.
Как это работает: поляризация в дисплеях

Фильтры поляризующих солнцезащитных очков поглощают горизонтально-ориентированные волны. Изображение становится темнее, но, поскольку через фильтр продолжают проникать вертикально-ориентированные волны, вы по-прежнему можете видеть, а блики уже не так беспокоят.

В некоторых солнцезащитных линзах напротив — поляризационные фильтры блокируют все световые волны, за исключением тех, что ориентированы вертикально. Кроме того, хорошие солнцезащитные очки защищают сетчатку глаза от ультрафиолетовых лучей, так что носить их — хорошая идея.

Поляризация и гаджеты

Как это работает: поляризация в дисплеях
Проблема в том, что в экранах ваших гаджетов тоже есть поляризационные фильтры. Они — неотъемлемая часть некоторых разновидностей матриц, где такие слои используются для формирования изображения и регулировки яркости, а также выступают в роли антибликовых фильтров. Так, большинство матриц LCD-мониторов подсвечиваются поляризованным светом.

Работают они так же, как и фильтры в солнцезащитных очках, отсекая свет, ориентированный, например, вертикально, и пропуская горизонтальные волны. Беда в том, что когда вы смотрите на такой экран в очках, которые отсекают горизонтальные волны, линзы задержат свет, исходящий от экрана полностью.
Как это работает: поляризация в дисплеях

Другими словами, если экран излучает горизонтально-ориентированный свет, а ваши солнцезащитные очки блокируют все, кроме вертикально-ориентированного света, фотоны не достигнут глаза, а вы будете созерцать очень темное или полностью черное изображение.

У некоторых устройств этот эффект более выражен, чем у других. Как правило, прослеживается зависимость и, чем раньше выпущен смартфон и чем меньше его стоимость, тем вероятнее вы столкнетесь с описанной проблемой.
Как это работает: поляризация в дисплеях

Во многих гаджетах высокого класса эту проблему успешно обходят, например, располагая поляризационные слои под углом в 45 градусов. Так вы не заметите поляризационных фильтров, даже если будете вглядываться в экран в очках. Примером могут служить нынешние поколения iPhone, iPad и смартфонов Google Pixel. К счастью, даже если экран, на который вы смотрите, полностью черный, снимать солнцезащитные очки не обязательно, достаточно повернуть устройство на 90 градусов. Поляризационный фильтр дисплея и поляризационный фильтр в очках совпадут по ориентации, и свет сможет добраться до ваших глаз. Проблемы возникнут только в случае с мониторами ПК, многие из которых не поворачиваются в портретный режим.

Вместо заключения

Как это работает: поляризация в дисплеях
Теперь вы знаете об еще одной маленькой тайне производителей современной электроники. Я продолжу раскрывать их в серии статей из цикла: «как это работает». Пока еще продолжение не вышло, можете поэкспериментировать самостоятельно и выяснить, у экранов каких из ваших устройств есть поляризационные фильтры, и как они расположены. Только не забудьте рассказать о своих открытиях в комментариях.

Материалы по теме:

 
osanosa
osanosa , 10 июля 2018 - 20:36   (...)
>если сами не пользуетесь! сами! продукцией Polaroid?
Спасибо, все статьи из цикла очень интересные.)))
Ответить
id141008479
id141008479 , 10 июля 2018 - 22:43   (...)
У мкня Xiaomi mi6, если держать телефон вертикально, находясь в очках, изображение есть, горизонтально-нет.

Опечатка.
"даже если будете вглядываться в кран в очках. "
Ответить
Santry
Santry, 10 июля 2018 - 22:53   (...)
Поправили.

Это значит, что фильтр в экране «горизонтальный» — самый распространенный вариант. Но есть модели смартфонов у которых именно в портретном положении ничего не видно. У скоро выйдет обзор на такой.
Ответить
Последнее изменение:

Добавить комментарий
Если нужно ответить кому-то конкретно,
лучше нажать на «Ответить» под его комментарием