كيف تعمل شاشة LCD LED؟

يتضمن

فهم كيفية عمل شاشة LCD LED استكشاف التفاعل بين تقنية عرض الكريستال السائل والإضاءة الخلفية LED. تتعمق هذه المقالة في المكونات والآليات والمبادئ الكامنة وراء شاشات LCD LED ، موضحة كيف تنتج صورا نابضة بالحياة ولماذا أصبحت المعيار في تقنية العرض الحديثة.

ما هي شاشة LED LCD؟

شاشة LED LCD هي في الأساس شاشة بلورية سائلة (LCD) تستخدم الثنائيات الباعثة للضوء (LED) كمصدر للإضاءة الخلفية. في حين أن لوحة LCD نفسها لا تنبعث منها ضوء، إلا أن الإضاءة الخلفية LED تضيء البلورات السائلة، مما يتيح للشاشة إنتاج صور مرئية. يستفيد هذا المزيج من قدرات تعديل الضوء للبلورات السائلة مع كفاءة الطاقة وسطوع مصابيح LED.

المكونات الأساسية لشاشة LCD

LED 1. لوحة LCD

لوحة LCD هي قلب الشاشة ، وتتكون من ملايين وحدات البكسل الصغيرة. يتكون كل بكسل من ثلاثة وحدات بكسل فرعية مع مرشحات ألوان حمراء وخضراء وزرقاء. تحتوي اللوحة على طبقة من البلورات السائلة محصورة بين لوحين زجاجيين ومرشحين مستقطبين. لا تنبعث البلورات السائلة نفسها من الضوء ولكنها تتحكم في مرور الضوء عن طريق تغيير اتجاهها عند تطبيق تيار كهربائي.

2. الإضاءة الخلفية LED

توفر الإضاءة الخلفية LED الإضاءة اللازمة للوحة LCD. يتم وضع مصابيح LED هذه إما خلف الشاشة بأكملها (مصفوفة كاملة) أو على طول الحواف (مضاءة بالحافة). تضيء الإضاءة الخلفية ضوءا أبيض من خلال لوحة LCD ، والتي تقوم البلورات السائلة بعد ذلك بتعديلها لإنشاء الصور.

3. مرشحات الاستقطاب ومرشحات الألوان

يتم وضع مرشحات الاستقطاب على جانبي طبقة الكريستال السائل للتحكم في استقطاب الضوء. تسمح مرشحات الألوان على كل بكسل للشاشة بعرض مجموعة كاملة من الألوان عن طريق تصفية الإضاءة الخلفية البيضاء إلى مكونات حمراء وخضراء وزرقاء.

كيف تعمل شاشة LED LCD؟ - العملية التفصيلية

الخطوة 1: إضاءة الإضاءة الخلفية

تبدأ العملية بإضاءة LED الخلفية التي تنبعث منها ضوء أبيض. يتم نشر هذا الضوء بالتساوي عبر الشاشة بواسطة لوحة ناشر لضمان سطوع موحد. بدون هذه الإضاءة الخلفية ، ستظل لوحة LCD مظلمة ، حيث لا يمكن للبلورات السائلة توليد الضوء من تلقاء نفسها.

الخطوة 2: استقطاب الضوء

يمر الضوء من الإضاءة الخلفية أولا عبر مرشح استقطاب ، والذي يسمح فقط بمرور موجات الضوء الموجهة في اتجاه معين. ثم يدخل هذا الضوء المستقطب إلى طبقة البلورة السائلة.

الخطوة 3: التلاعب بالكريستال السائل

تتمتع البلورات السائلة بخاصية فريدة: يمكن التحكم في اتجاهها الجزيئي عن طريق تطبيق جهد كهربائي. عندما لا يتم تطبيق أي جهد ، يتم لف البلورات بطريقة تدور استقطاب الضوء الذي يمر عبره ، مما يسمح لها بالمرور عبر مرشح الاستقطاب الثاني. عند تطبيق الجهد ، يتم فك البلورات ، ولا يتم تدوير استقطاب الضوء ، مما يتسبب في حجب المستقطب الثاني للضوء. من خلال تغيير الجهد ، تتحكم البلورات السائلة في مقدار الضوء الذي يمر عبر كل بكسل ، مما يؤدي بشكل فعال إلى إنشاء مستويات سطوع مختلفة.

الخطوة 4: تصفية الألوان

بعد المرور عبر طبقة البلورة السائلة ، يواجه الضوء مرشحات الألوان. تقوم وحدات البكسل الفرعية لكل بكسل بتصفية الضوء إلى مكونات حمراء أو خضراء أو زرقاء. من خلال ضبط شدة الضوء الذي يمر عبر كل بكسل فرعي ، يمكن للشاشة إنتاج مجموعة واسعة من الألوان من خلال خلط الألوان المضافة.

الخطوة 5: تكوين الصورة

يؤدي الجمع بين تعديل الضوء بواسطة البلورات السائلة وتصفية الألوان إلى تكوين الصورة المرئية على الشاشة. تعمل الملايين من وحدات البكسل هذه معا لإنشاء صور واضحة ونابضة بالحياة.

أنواع الإضاءة الخلفية LED في شاشات LED LCD

LED مضاءة بالحافة

في شاشات LED LCD المضاءة بالحافة ، يتم وضع مصابيح LED على طول حواف اللوحة. يتم توجيه الضوء من الحواف إلى المركز باستخدام لوحة توجيه الضوء. يسمح هذا التصميم بشاشات أرق وهو أكثر فعالية من حيث التكلفة ولكن قد يكون له سطوع وتباين أقل اتساقا مقارنة بالمصفوفة الكاملة.

تضع الإضاءة الخلفية

LED ذات المصفوفة الكاملة LED المصفوفة

الكاملة مصابيح LED بالتساوي خلف لوحة LCD بأكملها. يسمح هذا الإعداد بالتعتيم المحلي ، حيث يمكن تعتيم مناطق مختلفة من الإضاءة الخلفية أو تفتيحها بشكل مستقل. ينتج عن هذا نسب تباين أفضل ، وألوان سوداء أعمق ، وجودة صورة محسنة ، وإن كان ذلك بتكلفة أعلى.

مزايا شاشات LED LCD

- كفاءة الطاقة: تستهلك الإضاءة الخلفية LED طاقة أقل من الإضاءة الخلفية CCFL القديمة.

- تصميم نحيف: مصابيح LED أصغر حجما ويمكن ترتيبها لإنشاء شاشات أرق.

- تحسين السطوع والتباين: خاصة مع الإضاءة الخلفية ذات المصفوفة الكاملة والتعتيم المحلي.

- عمر أطول: مصابيح LED أكثر متانة وتدوم لفترة أطول من مصادر الإضاءة الخلفية التقليدية.

- دقة ألوان أفضل: من خلال التحكم الدقيق في مرشحات الضوء والألوان.

المفاهيم الخاطئة الشائعة: تلفزيون LED مقابل شاشة LED

ينشأ ارتباك شائع بين أجهزة تلفزيون LED وشاشات LED. تلفزيون LED هو في الأساس تلفزيون LCD يستخدم إضاءة خلفية LED بدلا من الإضاءة الخلفية الفلورية القديمة. من ناحية أخرى ، تتكون شاشات LED (غالبا ما تستخدم في شاشات العرض الكبيرة أو جدران الفيديو) من مصابيح LED فردية تنبعث منها الضوء بنفسها ، وتشكل صورا دون الحاجة إلى طبقة بلورية سائلة أو إضاءة خلفية.

العلم وراء البلورات السائلة

لتقدير كيفية عمل شاشة LCD LED حقا ، من المهم فهم الخصائص الفريدة للبلورات السائلة. تظهر هذه المواد خصائص بين تلك الموجودة في السوائل التقليدية والبلورات الصلبة. يمكن محاذاة جزيئاتها في اتجاهات محددة عند تعرضها لمجالات كهربائية ، مما يؤثر على كيفية تفاعلها مع الضوء. هذه المحاذاة الجزيئية أساسية لتشغيل شاشات LCD ، مما يتيح التعديل الدقيق للضوء الذي يمر عبر الشاشة.

تعد مصابيح LED بتقنية الإضاءة الخلفية

LED المستخدمة في الإضاءة الخلفية مصادر إضاءة عالية الكفاءة تستهلك طاقة أقل وتولد حرارة أقل مقارنة بالتقنيات القديمة مثل مصابيح الفلورسنت الكاثودية الباردة (CCFLs). يسمح استخدام مصابيح LED أيضا بشاشات أرق وأخف وزنا ، وهي مرغوبة للغاية في الأجهزة الإلكترونية الحديثة. يؤثر نوع وترتيب مصابيح LED بشكل مباشر على سطوع الشاشة وتوحيد الألوان وجودة الصورة الإجمالية.

التعتيم المحلي وجودة الصورة أحد

التطورات المهمة في تقنية LED LCD هو التعتيم المحلي. تتضمن هذه التقنية تقسيم الإضاءة الخلفية LED إلى مناطق متعددة يمكن تعتيمها أو تفتيحها بشكل مستقل. يعمل التعتيم المحلي على تحسين التباين عن طريق جعل المناطق المظلمة من الشاشة تبدو سوداء حقا مع الحفاظ على المناطق الساطعة زاهية. ينتج عن هذا تجربة مشاهدة أكثر ديناميكية وغامرة ، خاصة في المشاهد ذات التباين العالي بين العناصر الفاتحة والداكنة.

دقة الألوان والمعايرة

غالبا ما يقوم المصنعون بمعايرة شاشات LED LCD لتحقيق استنساخ دقيق للألوان. يتضمن ذلك ضبط شدة وتوازن وحدات البكسل الفرعية الحمراء والخضراء والزرقاء لتتناسب مع معايير الألوان. تعد معايرة الألوان الدقيقة أمرا بالغ الأهمية للتطبيقات الاحترافية مثل تحرير الصور وإنتاج الفيديو والتصميم الجرافيكي ، حيث يكون تمثيل الألوان الواقعي أمرا ضروريا.

تعتبر شاشات LED LCD ذات التأثير البيئي وتوفير الطاقة

أكثر صداقة للبيئة من تقنيات العرض القديمة. يقلل استهلاكها المنخفض للطاقة من استخدام الطاقة ، ويعني العمر الأطول لمصابيح LED بدائل أقل ونفايات إلكترونية أقل. بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم العديد من الشركات المصنعة مواد قابلة لإعادة التدوير وشاشات تصميم لتكون أكثر كفاءة في استخدام الطاقة ، مما يساهم في جهود الاستدامة.

الاتجاهات المستقبلية في تقنية LED LCD

تستمر تقنية LED LCD في التطور مع ابتكارات مثل تحسين النقاط الكمومية ، والتي تعمل على تحسين التدرج اللوني والسطوع باستخدام البلورات النانوية التي تنبعث منها أطوال موجية دقيقة من الضوء. يتم أيضا استكشاف شاشات الهجينة التي تجمع بين تقنيات OLED و LED LCD للاستفادة من نقاط القوة في كليهما ، بهدف تقديم تباين أفضل ودقة ألوان وكفاءة في استخدام الطاقة.

في الختام

يكشف فهم كيفية عمل شاشة LCD LED عن التكنولوجيا المتطورة وراء شاشات العرض اليومية. يسمح تآزر البلورات السائلة التي تتلاعب بالضوء المستقطب والإضاءة الخلفية LED التي تضيء الشاشة بشاشات نابضة بالحياة وموفرة للطاقة ورقيقة تهيمن على السوق اليوم. تستمر التطورات في الإضاءة الخلفية LED ، مثل التعتيم المحلي وتكوينات المصفوفة الكاملة ، في تحسين جودة الصورة ، مما يجعل شاشات LED LCD خيارا متعدد الاستخدامات وشائعا لأجهزة التلفزيون والشاشات وأجهزة العرض الأخرى. مع تقدم التكنولوجيا ، ستستمر شاشات LED LCD في التطور لتلبية متطلبات الدقة العالية ودقة الألوان الأفضل وكفاءة الطاقة المحسنة.

الأسئلة الشائعة

1. ما هو دور البلورات السائلة في شاشة LED LCD؟

تتحكم البلورات السائلة في مرور الضوء عن طريق تغيير اتجاهها الجزيئي عند تطبيق تيار كهربائي ، مما يؤدي إلى تعديل الضوء من الإضاءة الخلفية لإنشاء صور على الشاشة.

2. كيف تعمل الإضاءة الخلفية LED على تحسين شاشات LCD؟

توفر الإضاءة الخلفية LED مصدر إضاءة ساطعا وموفرا للطاقة خلف لوحة LCD ، مما يتيح تصميمات أرق وسطوعا وتباينا أفضل مقارنة بالإضاءة الخلفية الفلورية القديمة.

3. ما هو الفرق بين الإضاءة الخلفية LED المضاءة بالحافة والمصفوفة الكاملة؟

يتم وضع مصابيح LED المضاءة بالحافة حول حواف الشاشة وتستخدم دليل ضوئي لنشر الضوء ، مما يسمح بشاشات أرق ولكن مع سطوع أقل اتساقا. يتم وضع مصابيح LED كاملة المصفوفة خلف الشاشة بأكملها وتدعم التعتيم المحلي للحصول على تباين فائق ومستويات سوداء فائقة.

4. لماذا لا تنبعث لوحات LCD من تلقاء نفسها؟

البلورات السائلة لا تولد الضوء ؛ إنها تتلاعب فقط بالضوء الموجود. لذلك ، يعد مصدر الضوء الخارجي ، مثل الإضاءة الخلفية LED ، ضروريا للشاشة لعرض الصور.

5. كيف تنتج شاشات LED LCD ألوانا مختلفة؟

يحتوي كل بكسل على وحدات بكسل فرعية حمراء وخضراء وزرقاء مع مرشحات ألوان. من خلال التحكم في شدة الضوء الذي يمر عبر كل بكسل فرعي ، تجمع الشاشة بين هذه الألوان لإنتاج مجموعة كاملة من الألوان.