نظرة عامة على تقنية LCD

يمثل "عرض الكريستال السائل". في أجهزة التلفزيون وشاشات الكمبيوتر ، تعد شاشة LCD تقنية عرض مسطحة تستخدم على نطاق واسع. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه في شاشات الأدوات المحمولة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية والهواتف الذكية.

بالإضافة إلى مظهرها المختلف عن شاشات CRT (أنبوب أشعة الكاثود) عالية الكعب ، تعمل شاشات LCD أيضا بشكل مختلف تماما. تحتوي شاشة LCD على إضاءة خلفية تعمل كمصدر للضوء لكل بكسل مرتبة في شبكة مستطيلة بدلا من إطلاق الإلكترونات على شاشة زجاجية. توجد وحدات البكسل الفرعية باللون الأحمر والأخضر والأزرق (RGB) في كل بكسل ويمكن تشغيلها أو إيقاف تشغيلها. يظهر باللون الأسود عند إيقاف تشغيل جميع وحدات البكسل الفرعية للبكسل. يظهر باللون الأبيض عندما تكون جميع وحدات البكسل الفرعية مضاءة بالكامل. يمكن إنشاء الملايين من مجموعات الألوان المختلفة عن طريق تغيير المستويات الفردية للضوء الأحمر والأخضر والأزرق. انقر هنا للحصول على شاشة TFT LCD.

كيف تصنع شاشات LCD؟

تحتوي شاشة LCD على قطبين كهربائيين على ركائز زجاجية ، ومستقطبين على كل جانب ، وطبقة رقيقة من مادة الكريستال السائل محصورة بينهما. يسمح المرشح البصري المعروف باسم المستقطب بمرور استقطابات معينة فقط للضوء مع منع جميع الاستقطابات الأخرى. نظرا لأن الأقطاب الكهربائية يجب أن تكون شفافة ، فإن ITO (أكسيد قصدير الإنديوم) هي المادة الأكثر استخداما.

نظرا لأن شاشات LCD لا يمكنها إنتاج الضوء من تلقاء نفسها ، فعادة ما يتم وضع الإضاءة الخلفية خلفها لجعلها مرئية في الإضاءة المنخفضة. يمكن أن تكون مصادر ضوء الإضاءة الخلفية إما CCFLs أو مصابيح LED (مصابيح فلورسنت الكاثود الباردة). الإضاءة الخلفية الأكثر استخداما هي LED. بالطبع ، يمكن صنع خلية LCD من طبقة من مرشح الألوان إذا كنت تفضل شاشة ملونة. يشكل لون RGB مرشح الألوان. أمام شاشة LCD ، يمكن أيضا إضافة لوحة تعمل باللمس.

كيف تعمل شاشات LCD؟

Twisted Nematic, أو TN, هو اسم أول تقنية لوحة LCD يتم إنتاجها بكميات كبيرة. تلتف جزيئات البلورات السائلة في خلية LCD بزاوية 90 درجة عندما لا يتم تطبيق مجال كهربائي عليها ، وهي الطريقة التي تعمل بها شاشات LCD. يتم استقطاب الضوء وتحريفه مع الطبقة الجزيئية البلورية السائلة عندما يمر عبر المستقطب الأول ، سواء كان الضوء المحيط أو الإضاءة الخلفية. يتم إيقافه عندما يصل إلى المستقطب الثاني. الشاشة مظلمة تماما للمشاهد.

يتم فك جزيئات البلورات السائلة بواسطة مجال كهربائي عند تطبيقها. عندما يصل الضوء المستقطب إلى طبقة جزيئات البلورات السائلة ، فإنه لا يخضع لأي التواء وبدلا من ذلك يمر دون تغيير. سيلاحظ المشاهد أن الشاشة ساطعة عندما تمر عبر المستقطب الثاني. تتطلب تقنية LCD طاقة منخفضة لأنها تستخدم مجالات كهربائية بدلا من التيار الكهربائي (الذي تمر من عبره الإلكترونات).

أساسيات شاشات LCD

تستخدم عادة ما تستخدم

شاشات LCD ذات المصفوفة السلبية ، وهي أبسط شاشات LCD الموضحة أعلاه ، في التطبيقات المنخفضة أو المباشرة مثل الآلات الحاسبة وعدادات المرافق والساعات الرقمية المبكرة والمنبهات وما إلى ذلك. على الرغم من أن شاشات LCD ذات المصفوفة السلبية لها العديد من العيوب ، مثل زاوية الرؤية الصغيرة ووقت الاستجابة البطيء والسطوع الضعيف ، إلا أنها مستهلكين ممتازون للطاقة.

ابتكر العلماء والمهندسون تقنية LCD المصفوفة النشطة لمعالجة أوجه القصور. TFT (ترانزستور الأغشية الرقيقة) تقنية LCD هي الأكثر شيوعا. يتم إنشاء المزيد من تقنيات LCD المتطورة بناء على TFT LCD. شاشة LCD IPS (التبديل داخل الطائرة) هي النوع الأكثر شيوعا. يتميز بمجال رؤية واسع جدا ، وجودة صورة ممتازة ، واستجابة سريعة ، وتباين ممتاز ، وعيوب أقل في الاحتراق ، وما إلى ذلك.

غالبا ما توجد شاشات IPS LCD في أجهزة مثل أجهزة تلفزيون LCD وأجهزة iPhone والوسادات وشاشات LCD. حتى أن سامسونج أعادت ابتكار الإضاءة الخلفية LED من خلال تقنية QLED (النقطة الكمومية) ، والتي تقوم بإيقاف تشغيل مصابيح LED عندما لا تكون هناك حاجة إلى إضاءة لإنشاء ألوان سوداء أعمق.

أنواع مختلفة من شاشات الكريستال

السائل 1. الأول هو شاشة TN (Twisted Nematic). في جميع الصناعات ، يعد إنتاج شاشات الكريستال السائل هو الأكثر شيوعا ويستخدم مجموعة متنوعة من شاشات العرض. نظرا لتكلفتها المنخفضة ووقت الاستجابة السريع مقارنة بشاشات العرض الأخرى ، يستخدم اللاعبون هذه الشاشات بشكل متكرر. العيب الأساسي لهذه الشاشات هو جودتها الرديئة ، والتي تمتد أيضا إلى نسب التباين الجزئي وزوايا المشاهدة واستنساخ الألوان. ومع ذلك ، فإن هذه الأدوات كافية للمهام اليومية.

2. شاشات التبديل داخل الطائرة (IPS): نظرا لأنها توفر جودة صورة جيدة وزوايا مشاهدة أكبر ودقة ألوان نابضة بالحياة واختلافا ، تعتبر شاشات IPS أفضل شاشات LCD. غالبية مستخدمي هذه الشاشات هم من مصممي الجرافيك ، وفي بعض السياقات الأخرى ، تتطلب شاشات LCD أعلى المعايير الممكنة لإعادة إنتاج الصور والألوان.

3. لوحة المحاذاة العمودية: بين تقنية لوحة التبديل الملتوية والطائرة ، يمكن وضع لوحات المحاذاة الرأسية (VA) في أي مكان في المنتصف. عند مقارنتها بشاشات من نوع TN ، تتمتع هذه اللوحات بميزات عالية الجودة وأفضل زوايا المشاهدة واستنساخ الألوان. وقت استجابة هذه اللوحات سريع. ومع ذلك ، فإن هذه أكثر عملية ومناسبة للاستخدام اليومي.

4. بالمقارنة مع شاشة النيماتيك الملتوية ، ينتج هيكل هذه اللوحة ألوانا سوداء أعمق وألوانا أفضل. يمكن تحقيق زوايا عرض أفضل من خلال بعض المحاذاة البلورية مقارنة بالشاشات من نوع TN. نظرا لأنها أغلى من شاشات العرض الأخرى ، فإن هذه الشاشات تأتي بتكلفة. لديهم أيضا معدلات تحديث منخفضة وأوقات استجابة بطيئة.

5. التبديل الميداني الهامشي المتقدم (AFFS): عند مقارنتها بشاشات IPS ، توفر شاشات LCD AFFS أفضل أداء ومجموعة واسعة من استنساخ الألوان. يعد استخدام AFFS متقدما جدا لأنه يمكن أن يقلل من تشويه اللون دون التضحية بزاوية عرض واسعة. تستخدم هذه الشاشة عادة في إعدادات رسمية ومتطورة للغاية ، مثل قمرة القيادة الوظيفية للطائرات.

6. يمكن أن تكون شاشات المصفوفة إما سلبية أو نشطة. تستخدم شاشات LCD من نوع المصفوفة السلبية شبكة مباشرة للسماح بتسليم الشحن إلى بكسل LCD معين. يتم استخدام مادة موصلة واضحة مثل أكسيد الإنديوم والقصدير لإنشاء أعمدة في طبقة زجاجية وصفوف في الطبقة الأخرى. تشمل العيوب الرئيسية في نظام المصفوفة السلبية استجابة بطيئة وقت بطيء وغير دقيق للتحكم في الجهد. يشار إلى قدرة الشاشة على تحديث الصورة المعروضة حاليا بشكل أساسي من خلال وقت استجابة الشاشة.

7. TFT (ترانزستورات الأغشية الرقيقة) هي المكون الرئيسي لشاشات الكريستال السائل من نوع المصفوفة النشطة. هذه ترانزستورات ومكثفات تبديل صغيرة مرتبة في مصفوفة أعلى ركيزة زجاجية. نظرا لأن كل صف آخر يتقاطع مع العمود يتم إيقاف تشغيله عند تنشيط الصف الأيمن ، يمكن إرسال شحنة أسفل العمود الدقيق لمعالجة بكسل معين لأن المكثف الموجود بجوار البكسل المستهدف يتلقى شحنة.

المزايا مقارنة بالأنواع الأخرى من شاشات

العرض أجهزة التلفزيون الحائطية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف الذكية والوسادات كلها ممكنة بفضل المزايا الرائعة لتقنيات LCD المتمثلة في الخفة والنحافة والاستهلاك المنخفض للطاقة. لقد قضى على معارضة العديد من تقنيات العرض مع تقدمها. لم تعد شاشات CRT وأجهزة تلفزيون البلازما شائعة في المنازل والمكاتب. في الوقت الحاضر ، تحكم تقنيات LCD صناعة العرض. ومع ذلك ، فإن كل تقنية لها حدودها.

تتطلب تقنيات LCD إضاءة خلفية بسبب أوقات استجابتها البطيئة ، خاصة في درجات الحرارة المنخفضة ، وزوايا الرؤية المحدودة. تم إنشاء تقنية OLED (الثنائيات العضوية الباعثة للضوء) مع التركيز على أوجه القصور في شاشات LCD. يتم الآن استخدام شاشات AMOLED (الثنائيات العضوية العضوية الباعثة للضوء Active Matrix) على عدد قليل من أجهزة التلفزيون والهواتف الذكية المتطورة.

عند مقارنتها بتقنية LCD ، توفر هذه التقنية المتطورة إعادة إنتاج أفضل للألوان وجودة صورة فائقة الوضوح ومجموعة ألوان أوسع واستخدام أقل للطاقة. يرجى ملاحظة أن PMOLED و AMOLED (الثنائيات العضوية الباعثة للضوء ذات المصفوفة السلبية) هي أنواع من شاشات OLED. بدلا من PMOLED ، يجب عليك اختيار AMOLED للتلفزيون والأجهزة المحمولة.