كيف تعمل شاشة LCD؟

قائمة المحتوى

● 1. أساسيات تقنية LCD

● 2. مكونات شاشة

LCD >>

الخلفية >>

الكريستال السائل >>

>>

●

● 4. أنواع تقنية

LCD >>

>>

>>

●

LCD >>

>>

●

● 7. تكوين البكسل في شاشات LCD

● 8. الابتكارات في تقنية

LCD >>

>>

>>

●

LCD >>

>>

>>

عرض السيارات >>

الطبية ●

●

>> 1. ما هي شاشة LCD؟

>>

>>

>>

>>

● الاستشهادات

أصبحت شاشات الكريستال السائل (LCDs) جزءا لا يتجزأ من حياتنا اليومية ، حيث تظهر في أجهزة مثل أجهزة التلفزيون وشاشات الكمبيوتر والهواتف الذكية والأجهزة اللوحية. يوفر فهم كيفية عمل هذه الشاشات نظرة ثاقبة للتكنولوجيا التي تدعم تجاربنا المرئية. ستستكشف هذه المقالة الأعمال الداخلية لتقنية LCD ، وتوضح بالتفصيل مكوناتها ومبادئ التشغيل والتطبيقات.

1. أساسيات تقنية LCD

شاشات LCD هي شاشات مسطحة تستخدم خصائص تعديل الضوء للبلورات السائلة جنبا إلى جنب مع المستقطبات لإنشاء الصور. على عكس شاشات عرض أنبوب أشعة الكاثود التقليدية (CRT) ، التي تنبعث منها الضوء مباشرة ، تتلاعب شاشات LCD بالضوء الموجود لتشكيل الصور. تشمل المكونات الأساسية لشاشة LCD ما يلي:

- الإضاءة الخلفية: توفر الإضاءة اللازمة للشاشة.

- طبقة الكريستال السائل: تتحكم في مرور الضوء بناء على الإشارات الكهربائية.

- المستقطبات: قم بتصفية الضوء لتعزيز التباين ودقة الألوان.

- مرشحات الألوان: افصل الضوء إلى مكونات حمراء وخضراء وزرقاء لإنتاج مجموعة كاملة من الألوان.

2. مكونات شاشة LCD

تتكون شاشة LCD من عدة طبقات تعمل معا لعرض الصور:

الإضاءة الخلفية

تعد الإضاءة الخلفية أمرا بالغ الأهمية لإضاءة الشاشة لأن البلورات السائلة لا تنبعث منها الضوء من تلقاء نفسها. تستخدم معظم شاشات LCD الحديثة الإضاءة الخلفية LED (الصمام الثنائي الباعث للضوء) نظرا لكفاءتها في استخدام الطاقة وقدرتها على إنتاج ألوان نابضة بالحياة. يمكن أن تكون الإضاءة الخلفية إما مضاءة بالحافة أو مضاءة مباشرة ، مع كون الإضاءة المضاءة على الحواف أرق وأكثر شيوعا في الأجهزة المحمولة.

طبقة الكريستال السائل

قلب شاشة LCD هو طبقة الكريستال السائل ، والتي يتم وضعها بين ركيزتين زجاجيتين. البلورات السائلة هي مواد فريدة يمكنها تغيير اتجاهها عند تطبيق مجال كهربائي. تسمح لهم هذه الخاصية بالتحكم في مقدار الضوء الذي يمر عبره.

المستقطبات

يتم وضع مرشحين مستقطبين في الجزء الأمامي والخلفي من طبقة الكريستال السائل. يسمح المستقطب الأول لموجات الضوء التي تهتز في اتجاه معين بالمرور ، بينما يحجب المستقطب الثاني جميع اتجاهات الضوء الأخرى. يعد هذا الإعداد ضروريا للتحكم في رؤية الصور على الشاشة.

مرشحات الألوان

ينقسم كل بكسل على شاشة LCD إلى ثلاثة وحدات بكسل فرعية - الأحمر والأخضر والأزرق (RGB). تسمح مرشحات الألوان الموضوعة فوق وحدات البكسل الفرعية هذه بمرور أطوال موجية محددة فقط من الضوء ، مما يتيح للشاشة إنتاج مجموعة واسعة من الألوان.

3. كيف تعمل شاشات LCD

يمكن تقسيم تشغيل شاشة LCD إلى عدة خطوات:

1. تنشيط الإضاءة الخلفية: تنبعث الإضاءة الخلفية من الضوء الأبيض الذي يمر عبر المستقطب الأول.

2. الاستقطاب: يقوم المستقطب الأول بتصفية الضوء ، مما يسمح فقط للموجات التي تهتز في اتجاه واحد بالمرور من خلاله.

3. التلاعب بالكريستال السائل: عندما لا يتم تطبيق أي جهد على البلورات السائلة ، فإنها تظل ملتوية عند 90 درجة ، مما يسمح للضوء المستقطب بالمرور والوصول إلى المستقطب الثاني. إذا تم تطبيق الجهد ، فإن البلورات السائلة تفك وتمنع الضوء من المرور.

4. إنتاج الألوان: يمكن تنشيط وحدات البكسل الفرعية لكل بكسل (RGB) بشكل مستقل عن طريق التحكم في الجهد المطبق عليها. من خلال ضبط شدة كل بكسل فرعي ، يمكن إنتاج ألوان مختلفة.

5. تشكيل الصورة: يؤدي الجمع بين جميع وحدات البكسل إلى إنشاء صورة كاملة على الشاشة.

4. أنواع تقنية LCD

هناك عدة أنواع من تقنيات LCD التي تختلف في كيفية التحكم في وحدات البكسل وإنتاج الصور:

Twisted Nematic (TN)

هذا هو أحد أقدم أنواع تقنية LCD وأكثرها شيوعا. توفر لوحات TN أوقات استجابة سريعة ولكن لها زوايا عرض محدودة وقدرات إعادة إنتاج الألوان.

تعمل تقنية IPS

للتبديل داخل الشاشة (IPS)

على تحسين TN من خلال توفير زوايا عرض أوسع ودقة ألوان أفضل. يحقق ذلك عن طريق محاذاة البلورات السائلة أفقيا بدلا من لفها.

توفر لوحات

المحاذاة الرأسية (VA)

VA نسب تباين عالية وألوانا سوداء عميقة ولكن قد يكون لها أوقات استجابة أبطأ مقارنة بلوحات TN و IPS.

5. مزايا وعيوب تقنية LCD

مزايا:

- كفاءة الطاقة: بالمقارنة مع شاشات CRT ، تستهلك شاشات LCD طاقة أقل.

- المظهر الجانبي الرقيق: يسمح تصميمها المسطح بتطبيقات موفرة للمساحة.

- إجهاد أقل للعين: تقلل الشاشة الخالية من الوميض من إجهاد العين أثناء الاستخدام المطول.

سلبيات:

- زوايا مشاهدة محدودة: تعاني بعض الأنواع من تشويه اللون عند عرضها من زوايا أخرى غير مباشرة.

- وقت الاستجابة: قد يكون لبعض الطرز أوقات استجابة أبطأ ، مما يؤدي إلى ضبابية الحركة في الصور سريعة الحركة.

6. عملية الإضاءة الخلفية في شاشات LCD

واحدة

من أهم مكونات شاشة LCD هي عملية الإضاءة الخلفية. هذه العملية مسؤولة عن إضاءة وحدات البكسل على الشاشة ، مما يجعل الصور مرئية للمشاهدين. تبدأ عملية الإضاءة الخلفية عندما ينتشر الضوء من سلسلة من مصابيح الفلورسنت أو مصابيح LED عبر الشاشة بواسطة لوحة تعرف باسم الناشر.

ثم يمر هذا الضوء المنتشر عبر سلسلة من المرشحات المستقطبة وطبقة بلورية سائلة ، والتي تتلاعب بالضوء لإنشاء صور نراها. تشمل الخطوات الرئيسية في هذه العملية ما يلي:

- توليد الضوء: تولد الإضاءة الخلفية ضوءا أبيض.

- انتشار الضوء: تنشر الناشرات هذا الضوء بالتساوي عبر سطح الشاشة.

- التلاعب بالبلورات السائلة: تقوم طبقة البلورة السائلة بضبط مقدار الضوء الذي يمر عبره بناء على الإشارات الكهربائية.

- الاستقطاب النهائي: يقوم المستقطب الثاني بإنهاء ما يصل إلى أعيننا بناء على مقدار الضوء الذي سمحت به البلورات السائلة بمروره.

7. تكوين البكسل في شاشات LCD

يتضمن تكوين البكسل في شاشات LCD تفاعلا معقدا بين الضوء واللون والكهرباء:

- يتكون كل بكسل على شاشة LCD من ثلاثة وحدات بكسل فرعية: الأحمر والأخضر والأزرق.

- يتم التحكم في وحدات البكسل الفرعية هذه بواسطة مصفوفة من ترانزستورات الأغشية الرقيقة (TFTs) التي يتم تشغيلها وإيقاف تشغيلها للسماح بمرور كميات متفاوتة من الضوء.

عندما يتم تطبيق تيار كهربائي على طبقة البلورة السائلة ، فإنه يغير اتجاهه بناء على مستويات الجهد:

- يسمح الجهد المنخفض بمرور المزيد من الضوء (ساطع).

- يحجب الجهد العالي المزيد من الضوء (المظلم).

من خلال التحكم في شدة كل بكسل فرعي بشكل مستقل ، يمكن إنتاج مجموعة كاملة من الألوان عبر الشاشة.

8

. الابتكارات في تقنية LCD

تشمل التطورات الحديثة في تقنية LCD ما يلي:

تقنية Quantum Dot

تعمل النقاط الكمومية على تحسين دقة الألوان والسطوع من خلال استخدام جزيئات أشباه الموصلات الصغيرة التي تنبعث منها أطوال موجية محددة عند إضاءةها بإضاءة خلفية.

إضاءة

خلفية LED صغيرةتستخدم هذه الطريقة الآلاف من مصابيح LED الصغيرة للتحكم بشكل أفضل في مستويات السطوع عبر مناطق مختلفة من الشاشة ، مما ينتج عنه لون أسود أعمق وأبيض أكثر إشراقا.

تعمل تقنية HDR

ذات النطاق الديناميكي العالي (HDR)

على تحسين نسب التباين بشكل كبير من خلال السماح للشاشات بعرض المزيد من التفاصيل في كل من الإبرازات الساطعة والظلال الداكنة.

تساعد هذه الابتكارات في دفع تقنية LCD إلى الاقتراب من أداء OLED مع الحفاظ على الفعالية من حيث التكلفة.

9

. تطبيقات تقنية LCD

وجدت

تقنية LCD تطبيقا واسع النطاق في مختلف المجالات نظرا لتعدد استخداماتها:

الإلكترونيات الاستهلاكية

- أجهزة التلفزيون

- شاشات الكمبيوتر

- الهواتف الذكية - الأجهزة

اللوحية

، اللافتات الرقمية

- شاشات الإعلانات

- لوحات القوائم

- أكشاك المعلومات

شاشات عرض السيارات

- شاشات لوحة

القيادة

- المعلومات والترفيه الأنظمة

المعدات الطبية

- أجهزة التشخيص

- أجهزة مراقبة المريض

الخلاصة

أحدثت تقنية LCD ثورة في كيفية تفاعلنا مع الوسائط المرئية من خلال توفير شاشات رفيعة وموفرة للطاقة مع صور عالية الجودة. يساعدنا فهم أعمالها الداخلية - من معالجة البلورات السائلة إلى الإضاءة الخلفية - على تقدير هذه التكنولوجيا الأساسية التي أصبحت منتشرة في كل مكان في الحياة الحديثة.

الأسئلة المتداولة

1. ما هي شاشة LCD؟

شاشة LCD هي نوع من شاشات العرض المسطحة التي تستخدم تقنية الكريستال السائل جنبا إلى جنب مع المستقطبات لمعالجة الضوء وإنشاء الصور.

2. كيف تنتج شاشة LCD اللون؟

يتم إنتاج الألوان من خلال الجمع بين شدة مختلفة من الضوء الأحمر والأخضر والأزرق المنبعث من وحدات البكسل الفرعية داخل كل بكسل على الشاشة.

3. ما هي الأنواع الرئيسية لتقنيات LCD؟

تشمل الأنواع الرئيسية Twisted Nematic (TN) ، والتبديل داخل الطائرة (IPS) ، والمحاذاة الرأسية (VA) ، ولكل منها مزايا وعيوب مميزة فيما يتعلق بدقة الألوان وزوايا الرؤية.

4. لماذا تتطلب شاشات LCD إضاءة خلفية؟

لا

تنبعث شاشات LCD من ضوءها الخاص ؛ فهي تعتمد على الإضاءة الخلفية لإضاءة طبقة الكريستال السائل بحيث يمكن رؤية الصور بوضوح.

5. ما هي بعض التطبيقات الشائعة لتقنية LCD؟

تستخدم تقنية LCD على نطاق واسع في أجهزة التلفزيون وشاشات الكمبيوتر والهواتف الذكية والأجهزة اللوحية واللافتات الرقمية وشاشات السيارات والمعدات الطبية والعديد من الأجهزة المحمولة مثل الكاميرات والساعات.

الاستشهادات

[1] https://robocraze.com/blogs/post/how-lcd-displays-work

[2] https://www.lenovo.com/hk/en/glossary/what-is-lcd/

[3] https://spie.org/samples/TT100.pdf

[4] https://www.disenelec.com/news/new-advancements-in-lcd-display-technology/

[5] https://www.disenelec.com/news/what-are-the-applications-of-lcd-display/

[6] https://riverdi.com/blog/understanding-lcd-how-do-lcd-screens-work

[7] https://www.orientdisplay.com/knowledge-base/lcd-basics/what-is-lcd-liquid-crystal-display/

[8] https://www.linkedin.com/pulse/what-basic-components-parts-tft-lcd-screen-proculus-technologies

[9] https://www.linkedin.com/pulse/revolutionizing-lcd-technology-breakthroughs-future-trends

[10] https://www.arzopa.com/blogs/guide/what-is-lcd

[11] https://crystal-display.com/the-basics-of-an-lcd-display-and-the-elements-needed/

[12] https://www.dinsendisplay.com/the-latest-in-lcd-display-technology-innovations-and-trends-for-2024.html

[13] https://www.reshine-display.com/application-of-lcd-display-in-different-fields.html

[14] https://www.orientdisplay.com/knowledge-base/lcd-basics/how-liquid-crystal-displays-work/

[15] https://www.xenarc.com/images/CKEDIT/Liquid%20Crystal%20Displays%20Manufacturing%20By%20Xenarc%20Technologies%20in%20Irvine%20California.png?sa=X&ved=2ahUKEwju1rmayfCKAxUzElkFHa4lJPMQ_B16BAgHEAI

[16] https://www.stoneitech.com/basic-things-you-need-to-know-about-lcd-display/

[17] https://smarterglass.com/blog/the-future-of-technology-innovations-in-lcd-display-manufacturing/

[18] https://www.polytechnichub.com/applications-lcd-liquid-crystal-display/

[19] https://en.wikipedia.org/wiki/Liquid-crystal_display

[20] https://www.xhpanel.com/blog-detail/a-comprehensive-guide-to-lcd-display-parts-and-their-functions

[21] https://www.linkedin.com/pulse/10-major-advancements-shaped-modern-lcd-displays-sophia-huang

[22] https://www.semiconductorforu.com/application-lcd-liquid-crystal-display/

[23] https://www.techtarget.com/whatis/definition/LCD-liquid-crystal-display

[24] https://www.screenage.com/what-are-the-basic-components-of-lcd/

[25] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9722359/

[26] https://www.i-techcompany.com/the-applications-of-lcd-monitors-in-the-medical-industry.html

[27] https://visualled.com/en/blog/how-an-lcd-screen-works/

[28] https://nauticomp.com/basic-components-of-industrial-lcd-monitors/

[29] https://ibertronica.es/blog/en/news-en/the-latest-advances-in-display-technology-oled-qled-and-more/

[30] https://www.electronicsforu.com/technology-trends/learn-electronics/lcd-liquid-crystal-display-basics

[31] https://www.stoneitech.com/lcd-display-a-technological-breakthrough-in-visual-experience/

[32] https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d1/LCDneg.jpg/220px-LCDneg.jpg?sa=X&ved=2ahUKEwi3i7qayfCKAxWfIUQIHT3KAnAQ_B16BAgHEAI

[33] https://www.xenarc.com/lcd-technology.html

[34] https://www.youtube.com/watch?v=VbdhbyiHX-s