كيف يتم توصيل شاشة LCD بالأسلاك؟

تنتشر شاشات الكريستال السائل (LCD) في كل مكان في الأجهزة الإلكترونية الحديثة ، من الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة إلى أجهزة التلفزيون والمعدات الصناعية. يعد فهم كيفية استخدام شاشة LCD السلكية أمرا ضروريا لكل من عشاق الإلكترونيات والمحترفين الذين يرغبون في فهم أساسيات تقنية العرض أو دمج شاشات LCD في مشاريعهم. تستكشف هذه المقالة الشاملة هيكل الأسلاك لشاشات LCD ، وتشرح شبكة الأسلاك الداخلية الخاصة بها ، وأنواع شاشات LCD ، والأسلاك لواجهة المتحكم الدقيقة ، وأمثلة الأسلاك العملية ، وتختتم بالأسئلة المتداولة لتوضيح الشكوك الشائعة.

فهم الأساسيات: كيف يتم توصيل شاشة LCD؟

يوجد في صميم كل شاشة LCD شبكة معقدة من الأسلاك التي تعمل وتتحكم في ملايين وحدات البكسل الصغيرة المسؤولة عن إنتاج الصور. تم تصميم الأسلاك لتوصيل إشارات كهربائية لكل بكسل ، مما يمكنها من تعديل الضوء وعرض الصورة المقصودة.

شبكة الأسلاك: الأسلاك الرأسية والأفقية

كيف يتم توصيل شاشة LCD داخليا؟ يتكون هيكل الأسلاك الأساسي من مجموعتين من الأسلاك الموصلة مرتبة في نمط شبكي: الأسلاك الرأسية على جانب واحد من الشاشة والأسلاك الأفقية على الجانب الآخر. يقع كل بكسل في لوحة LCD عند تقاطع سلك رأسي وسلك أفقي واحد. عادة ما تحمل الأسلاك الرأسية الإشارات الكهربائية الموجبة ، بينما تحمل الأسلاك الأفقية الإشارات السالبة ، أو العكس ، اعتمادا على التصميم.

يسمح ترتيب الشبكة هذا بالعنونة الانتقائية لكل بكسل عن طريق تنشيط الأسلاك الرأسية والأفقية المقابلة. على سبيل المثال ، سيؤدي تنشيط السلك في العمود 5 رأسيا والصف 10 أفقيا إلى تشغيل البكسل عند هذا التقاطع. يعد مخطط الأسلاك هذا أمرا بالغ الأهمية للتحكم في الشاشة على مستوى البكسل.

طبقة البكسل ومادة الكريستال السائل

تحت شبكة الأسلاك توجد طبقة البكسل ، التي تحتوي على مادة عضوية سائلة - البلورات السائلة. لا تنبعث هذه البلورات من الضوء بنفسها ولكنها تتحكم في مرور الإضاءة الخلفية من خلال الاستقطاب. عندما يتم تطبيق الجهد عبر الأسلاك ، تتم محاذاة البلورات السائلة بطريقة تحجب الضوء أو تسمح بمرور الضوء ، مما يؤدي إلى إنشاء الصورة المرئية على الشاشة.

كثافة الأسلاك ودقتها تتطلب

شاشات LCD عالية الدقة المزيد من الأسلاك لأنها تحتوي على المزيد من وحدات البكسل. على سبيل المثال ، تستخدم لوحة LCD بدقة 1080 بكسل التي تحتوي على أكثر من مليوني بكسل آلاف الأسلاك: تتوافق الأسلاك الرأسية مع عدد الأعمدة مضروبة في وحدات البكسل الفرعية الملونة الثلاثة (الأحمر والأخضر والأزرق) ، وتتوافق الأسلاك الأفقية مع عدد الصفوف. ينتج عن هذا شبكة أسلاك كثيفة مع مئات الأسلاك في البوصة على طول حواف الشاشة.

أنواع أسلاك LCD: المصفوفة السلبية مقابل المصفوفة النشطة

كيف تختلف شاشة LCD السلكية اعتمادا على نوع تقنية LCD المستخدمة. النوعان الرئيسيان هما شاشات LCD ذات المصفوفة السلبية والمصفوفة النشطة ، ولكل منهما آليات أسلاك وتحكم مميزة.

أسلاك LCD ذات المصفوفة السلبية

تستخدم شاشات LCD ذات المصفوفة السلبية شبكة بسيطة من الأسلاك الرأسية والأفقية للتحكم في وحدات البكسل. عند كل تقاطع ، يتم معالجة البكسل عن طريق تطبيق الجهد عبر الأسلاك المقابلة. ومع ذلك ، تفتقر شاشات المصفوفة السلبية إلى ترانزستورات البكسل الفردية ، لذلك لا يمكن التحكم في وحدات البكسل بشكل مستقل بدقة. ينتج عن هذا أوقات استجابة أبطأ وتباين أقل ودقة محدودة.

غالبا ما تكون الأسلاك الموجودة في شاشات LCD ذات المصفوفة السلبية مصنوعة من أكسيد القصدير الإنديوم (ITO) ، وهي مادة موصلة شفافة تترسب على ركائز زجاجية. تشكل شبكة الأسلاك مصفوفة حيث يتم تشغيل أو إيقاف تشغيل كل بكسل بواسطة الجهد المشترك من أسلاك الصف والأعمدة.

تعد شاشات

الكريستال السائل ذات المصفوفة النشطة

أكثر

تقدما وتتميز بترانزستور غشاء رقيق (TFT) عند كل تقاطع بكسل. يعمل هذا الترانزستور كمفتاح ، مما يسمح بالتحكم في كل بكسل على حدة بواسطة شبكة الأسلاك. لا تزال الأسلاك تتكون من خطوط موصلة رأسية وأفقية ، ولكن مع وصلات إضافية بالترانزستورات.

يتيح هذا التصميم أوقات استجابة أسرع ودقة أعلى واستنساخ أفضل للألوان وتباين محسن. تشتمل شاشات LCD ذات المصفوفة النشطة على أنواع فرعية مختلفة مثل Twisted Nematic (TN) و In-Plane Switching (IPS) و Vertical Alignment (VA) ، وكلها تعتمد على أسلاك متطورة للتحكم في وحدات البكسل بدقة.

كيف يتم توصيل شاشة LCD بالأسلاك لواجهة المتحكم الدقيقة؟

عند دمج شاشة LCD مع وحدات التحكم الدقيقة مثل Arduino ، فإن فهم كيفية توصيل شاشة LCD خارجيا أمر بالغ الأهمية. على عكس شبكة الأسلاك الداخلية ، تتضمن الأسلاك الخارجية توصيل دبابيس وحدة LCD بالمتحكم الدقيق لإرسال الأوامر والبيانات للتحكم في العرض.

وحدات LCD الشائعة: شاشة LCD 16 × 2 أحرف

واحدة من أكثر وحدات LCD شيوعا للهواة والمطورين هي شاشة LCD مقاس 16 × 2 حرفا ، والتي تعرض 16 حرفا لكل سطر على سطرين. تستخدم شاشة LCD هذه وحدة تحكم HD44780 من هيتاشي قياسية أو متوافقة مع واجهة 16 سنا.

تكوين الدبوس والأسلاك كيف

يتم توصيل شاشة LCD بوحدة تحكم دقيقة؟ تتضمن الواجهة المكونة من 16 سنا:

- دبابيس الطاقة: الأرض (GND) و + 5 فولت (VCC)

- دبوس ضبط التباين (VO)

- دبابيس التحكم: تسجيل التحديد (RS) ، والقراءة / الكتابة (RW) ، والتمكين (E)

- دبابيس البيانات: D0 إلى D7 (ثمانية خطوط بيانات ، غالبا ما تستخدم فقط D4 إلى D7 في وضع 4 بت)

- دبابيس الإضاءة الخلفية: LED + و LED - لإضاءة

الشاشة خطوات الأسلاك

1. مزود الطاقة: قم بتوصيل الدبوس الأرضي لشاشة LCD ب GND الخاص بوحدة التحكم الدقيقة ودبوس VCC بالطاقة + 5 فولت.

2. التحكم في التباين: يتم توصيل مقياس الجهد 10k بدبوس VO لضبط تباين الشاشة عن طريق تغيير الجهد.

3. دبابيس التحكم:

- يتم توصيل دبوس RS بدبوس إخراج رقمي على المتحكم الدقيق لتحديد التعليمات أو سجل البيانات.

- عادة ما يتم توصيل دبوس RW ب GND لضبط وضع الكتابة بشكل دائم.

- يتم توصيل دبوس التمكين بدبوس رقمي آخر لمزلاج البيانات / الأوامر.

4. دبابيس البيانات: في وضع 4 بت (شائع لحفظ المسامير) ، يتم توصيل المسامير D4-D7 بأربعة دبابيس رقمية على وحدة التحكم الدقيقة. في وضع 8 بت ، يتم توصيل جميع دبابيس البيانات الثمانية.

5. الإضاءة الخلفية: يتصل دبوس LED + ب + 5 فولت من خلال مقاوم محدد للتيار (عادة 220 أوم) ، ويتصل LED- ب GND.

مثال على أسلاك اردوينو

- LCD RS إلى دبوس Arduino 12

- تمكين LCD من دبوس Arduino 11

- LCD D4 إلى دبوس Arduino 5

- LCD D5 إلى دبوس Arduino 4

- LCD D6 إلى دبوس Arduino 3

- LCD D7 إلى دبوس Arduino 2

- RW إلى GND

- VSS إلى GND

- VCC إلى + 5V

- VO إلى ممسحة مقياس الجهد (دبابيس مقياس الجهد الأخرى إلى + 5 فولت و GND)

- الإضاءة الخلفية LED + من خلال المقاوم إلى + 5 فولت ، LED- إلى GND

يسمح هذا الأسلاك ل Arduino بإرسال الأوامر والبيانات إلى شاشة LCD ، والتحكم في ما يظهر على الشاشة.

كيف يتم توصيل شاشة LCD بالأسلاك داخليا: طرق التصنيع والتوصيل

يتم تصنيع الأسلاك الداخلية لشاشة LCD على ركائز زجاجية باستخدام طبقات موصلة رقيقة. الأسلاك ليست ملحومة بالمعنى التقليدي ولكن يتم إنشاؤها عن طريق ترسيب أغشية موصلة معدنية رقيقة أو شفافة.

تقنيات تصنيع الأسلاك

- رقاقة على الزجاج (COG): يتم تثبيت رقائق السائق مباشرة على الركيزة الزجاجية لشاشة LCD ، وتوصيلها بشبكة الأسلاك باستخدام مواد لاصقة موصلة.

- الترابط الآلي للشريط (TAB): يتم ربط الدوائر المرنة ذات آثار الأسلاك بحواف زجاج LCD لربط شبكة الأسلاك بالإلكترونيات الخارجية.

مواد

الأسلاكتستخدم الأسلاك مواد مثل أكسيد القصدير الإنديوم (ITO) للشفافية وطبقات معدنية رقيقة للتوصيلية. هذه الأسلاك دقيقة للغاية لتحقيق كثافة بكسل عالية.

تحديات الأسلاك

يعد الحفاظ على تباعد موحد بين الألواح الزجاجية وطبقات الأسلاك أمرا بالغ الأهمية لتجنب تشويه الصورة. تضمن كرات الفاصل فجوة خلية متسقة ، ويجب محاذاة الأسلاك بدقة مع مصفوفة البكسل.

اعتبارات عملية عند توصيل شاشة LCD

عند توصيل شاشة LCD ، خاصة لمشاريع DIY أو النماذج الأولية ، تؤثر عدة عوامل على الأداء والموثوقية.

- توصيلات الدبوس الصحيحة: يمكن أن يؤدي الأسلاك الخاطئة إلى إتلاف شاشة LCD أو منعها من العرض بشكل صحيح.

- تعديل التباين: يعد الأسلاك المناسبة لمقياس الجهد بدبوس VO أمرا ضروريا للعرض القابل للقراءة.

- قوة الإضاءة الخلفية: استخدم المقاومات المناسبة لتجنب حرق مصابيح LED للإضاءة الخلفية.

- توقيت الإشارة: يجب أن يتبع المتحكم الدقيق بروتوكول توقيت LCD للأوامر والبيانات.

- استخدام المكتبات: تعمل مكتبات البرمجة مثل LiquidCrystal for Arduino على تبسيط الاتصال بشاشة LCD من خلال التعامل مع بروتوكولات الأسلاك منخفضة المستوى.

الخلاصة

يكشف فهم كيف يتم تشغيل شاشة LCD السلكية عن الشبكة المعقدة من الأسلاك الرأسية والأفقية التي تشغل ملايين البكسل لإنشاء الصور. داخليا ، تستخدم شاشات LCD نظام أسلاك شبكية بخطوط موصلة رأسية وأفقية ، مع شاشات مصفوفة نشطة تستخدم ترانزستورات عند كل بكسل للتحكم الدقيق. خارجيا ، يتضمن توصيل شاشة LCD بوحدات التحكم الدقيقة توصيل دبابيس الطاقة والتحكم والبيانات والإضاءة الخلفية بشكل صحيح لتمكين الاتصال والتحكم في العرض. سواء كان ذلك للتطبيقات الصناعية أو مشاريع الهوايات ، فإن إتقان مبادئ الأسلاك لشاشات LCD أمر أساسي للاستخدام الفعال والتكامل.

الأسئلة الشائعة: كيف يتم توصيل شاشة LCD بالأسلاك؟

1. كيف يتم ترتيب الأسلاك الرأسية والأفقية في شاشة LCD؟

تمتد الأسلاك الرأسية على طول إحدى حواف الشاشة ، وتعمل الأسلاك الأفقية على طول الحافة المقابلة ، وتشكل شبكة. يقع كل بكسل عند تقاطع سلك رأسي وسلك أفقي واحد ، مما يسمح بمعالجة انتقائية للبكسل عن طريق تطبيق الجهد عبر هذه الأسلاك.

2. ما هو الفرق بين أسلاك LCD ذات المصفوفة السلبية والمصفوفة النشطة؟

تستخدم شاشات LCD ذات المصفوفة السلبية شبكة بسيطة من الأسلاك الرأسية والأفقية بدون ترانزستورات بكسل فردية ، مما يؤدي إلى استجابة أبطأ ودقة أقل. تحتوي شاشات LCD ذات المصفوفة النشطة على ترانزستورات رقيقة الأغشية عند كل بكسل ، مما يسمح بالتحكم الفردي في البكسل وأداء عرض أفضل.

3. كيف تقوم بتوصيل شاشة LCD مقاس 16 × 2 إلى Arduino؟

قم بتوصيل دبابيس الطاقة الخاصة بشاشة LCD ب 5V و GND ، واستخدم مقياس الجهد للتحكم في التباين المتصل بدبوس VO ، وقم بتوصيل دبابيس التحكم RS و RW و Enable إلى دبابيس Arduino الرقمية (عادة ما تكون RW مؤرضة) ، وقم بتوصيل دبابيس البيانات D4-D7 بدبابيس Arduino الرقمية للاتصال 4 بت. أيضا ، قم بتوصيل دبابيس الإضاءة الخلفية بمقاوم إلى 5 فولت و GND.

4. ما هي المواد المستخدمة في أسلاك LCD؟

تستخدم الأسلاك مواد موصلة شفافة مثل أكسيد القصدير الإنديوم (ITO) على ركائز زجاجية ، جنبا إلى جنب مع طبقات موصلة معدنية رقيقة. تتيح هذه المواد الأسلاك الدقيقة اللازمة للشاشات عالية الدقة.

5. لماذا يتم استخدام مقياس الجهد في أسلاك LCD؟

يقوم مقياس الجهد المتصل بدبوس VO بضبط تباين شاشة LCD عن طريق تغيير الجهد المطبق على طبقة البلورة السائلة ، مما يضمن أن تكون الأحرف أو الصور المعروضة مرئية وواضحة.