كيفية بناء شاشة LCD؟

قائمة المحتوى

● مقدمة

● فهم تقنية LCD

● المواد المطلوبة

● تعليمات خطوة بخطوة

>>

>>

>>

>>

>>

>>

>>

● DIY التعليمي: بناء دائرة عرض LCD أساسية باستخدام Arduino

>>

>>

● اعتبارات شاشات LCD المخصصة

● الخلاصة

● الأسئلة المتكررة

>>

>>

>>

>>

>>

● الاستشهادات

مقدمة

شاشات الكريستال السائل (LCD) موجودة في كل مكان ، من شاشات الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة إلى شاشات العرض في سياراتنا وأجهزتنا [2] [13]. لقد أصبحت جزءا لا يتجزأ من الحياة الحديثة ، حيث توفر طريقة متعددة الاستخدامات وموفرة للطاقة لعرض المعلومات. لكن هل تساءلت يوما عن كيفية صنع هذه العروض؟ قد يبدو بناء شاشة LCD مهمة شاقة ، ولكن باستخدام المعرفة والمواد والأدوات الصحيحة ، من الممكن إنشاء شاشة LCD مخصصة من البداية [3] [6].

سيرشدك هذا الدليل الشامل خلال عملية إنشاء شاشة LCD أساسية ، ويشرح المبادئ الكامنة وراء تقنية LCD ، والمواد المطلوبة ، والإرشادات خطوة بخطوة لتجميع شاشتك الخاصة. سواء كنت من عشاق الأعمال اليدوية ، أو طالبا يتعلم عن الإلكترونيات ، أو ببساطة مهتما بكيفية عمل الأشياء ، ستوفر لك هذه المقالة فهما مفصلا لبناء شاشات الكريستال السائل [3].

فهم تقنية LCD

قبل الغوص في عملية البناء ، من الضروري فهم المبادئ الأساسية وراء تقنية LCD [2] [13]. تعمل شاشات LCD عن طريق تعديل الضوء باستخدام البلورات السائلة ، وهي مواد تظهر خصائص بين تلك الموجودة في السوائل التقليدية والبلورات الصلبة. يمكن محاذاة هذه البلورات السائلة بواسطة مجال كهربائي ، مما يسمح للضوء بالمرور من خلاله أو منعه [2].

فيما يلي تفصيل للمكونات والمفاهيم الرئيسية:

- البلورات السائلة: هذه هي قلب الشاشة. يستجيبون لمجال كهربائي عن طريق تغيير اتجاههم ، مما يؤثر بدوره على استقطاب الضوء الذي يمر عبرهم [2].

- مرشحات الاستقطاب: تسمح هذه المرشحات فقط بمرور موجات الضوء التي تهتز في اتجاه معين. تستخدم شاشات LCD مرشحين مستقطبين ، موجهين بزاوية 90 درجة لبعضهما البعض. عندما لا يتم محاذاة البلورات السائلة ، يقوم المرشح الأول باستقطاب الضوء ، وتقوم البلورات السائلة بتحريف الضوء بمقدار 90 درجة ، ويمر الضوء عبر المرشح الثاني. عندما تتم محاذاة البلورات السائلة بواسطة مجال كهربائي ، فإنها لا تلوي الضوء ، ويتم حجب الضوء بواسطة المرشح الثاني [2].

- الأقطاب الكهربائية: هذه طبقات شفافة موصلة للكهرباء ، وغالبا ما تكون مصنوعة من أكسيد قصدير الإنديوم (ITO) ، والتي تخلق المجال الكهربائي لمحاذاة البلورات السائلة [2] [9]. من خلال تطبيق جهد على أقطاب كهربائية معينة ، يمكنك التحكم في مناطق LCD الفاتحة أو المظلمة ، مما يؤدي إلى إنشاء صور أو نص [9].

- ركائز زجاجية: هذه هي الطبقات الداعمة التي تربط جميع المكونات معا. يتم توصيل البلورات السائلة والمرشحات المستقطبة والأقطاب الكهربائية بهذه الركائز الزجاجية [5].

- مرشحات الألوان: في شاشات LCD الملونة ، ينقسم كل بكسل إلى وحدات بكسل فرعية مع مرشحات ألوان حمراء وخضراء وزرقاء. من خلال التحكم في شدة كل بكسل فرعي ، يمكن إنتاج مجموعة واسعة من الألوان [2].

- الإضاءة الخلفية: نظرا لأن شاشات LCD تعدل الضوء بدلا من انبعاثه ، فهناك حاجة إلى إضاءة خلفية لجعل الشاشة مرئية. يمكن أن يكون هذا مصباح فلورسنت أو مصفوفة LED أو مصدر ضوء آخر[5].

المواد المطلوبة

لبناء شاشة LCD الأساسية الخاصة بك، ستحتاج إلى المواد التالية[1]:

- الشرائح الزجاجية: يمكن استخدام شرائح المجهر أو الشرائح الزجاجية المطلية ب ITO كركائز[3]. الزجاج المطلي مسبقا متاح بسهولة عبر الإنترنت [3].

- مرشحات الاستقطاب: يمكن شراؤها عبر الإنترنت أو إنقاذها من شاشات LCD القديمة [2].

- مادة الكريستال السائل: يمكن الحصول عليها من موردين متخصصين [5].

- الطلاء الموصل (أكسيد القصدير الإنديوم - ITO): إذا كنت لا تستخدم زجاجا مطليا مسبقا ، فستحتاج إلى طريقة لتطبيق طلاء موصل شفاف [3].

- الأسلاك: أسلاك العبور لتوصيل وحدة LCD بلوحة Arduino [1].

- مانع التسرب: لإغلاق حواف شاشة LCD ومنع تسرب مادة الكريستال السائل [5].

- الفواصل: للحفاظ على فجوة ثابتة بين الشرائح الزجاجية [5].

- موصل القطب: قم بتوصيل دبابيس البيانات الخاصة بوحدة LCD ب Arduino [5].

- اردوينو أونو:[1]

- وحدة عرض LCD (متوافقة مع Arduino): [1]

- وحدة I2C:[1]

- كابل USB (لتوصيل Arduino بجهاز كمبيوتر): [1]

- حامل بطارية مزدوج: [1]

- 2 بطارية 3.7 فولت: [1]

تعليمات خطوة بخطوة

فيما يلي خطوات بناء شاشة LCD أساسية:

الخطوة 1: تحضير الركائز الزجاجية

- نظف الشرائح الزجاجية جيدا لإزالة أي أوساخ أو ملوثات [5].

- إذا كنت لا تستخدم الزجاج المطلي ب ITO ، فستحتاج إلى تطبيق طلاء موصل شفاف. يمكن القيام بذلك من خلال عملية تسمى الاخرق ، ولكن غالبا ما يكون من الأسهل شراء الزجاج المطلي مسبقا [3].

الخطوة 2: إنشاء الأقطاب الكهربائية

- صمم نمط القطب الذي تريد إنشاؤه على شاشة LCD. يمكن أن تكون هذه مقاطع بسيطة لعرض رقمي أو نمط أكثر تعقيدا لعرض رسومي[5].

- استخدم عملية مقاومة للضوء والنقش لإنشاء نمط القطب الكهربائي على الزجاج المطلي ب ITO. بدلا من ذلك ، يمكنك استخدام قاطع الليزر أو حتى قص النمط يدويا باستخدام شفرة حادة [5].

الخطوة 3: قم بتجميع شطيرة LCD

- ضع طبقة رقيقة من المادة المانعة للتسرب حول حواف إحدى الركائز الزجاجية ، مع ترك فتحة صغيرة لملء مادة الكريستال السائل [5].

- ضع فواصل بين الركائز الزجاجية للحفاظ على فجوة ثابتة. سيؤثر سمك الفجوة على أداء شاشة LCD، لذلك من المهم أن تكون دقيقا[5].

- قم بمحاذاة الركيزتين الزجاجيتين بعناية واضغط عليهما معا ، مما يضمن أن المادة المانعة للتسرب تخلق ختما جيدا [5].

الخطوة 4: املأ بمادة الكريستال السائل

- قم بتسخين مجموعة LCD قليلا لجعل مادة الكريستال السائل أكثر مرونة [5].

- استخدم حقنة أو قطارة لحقن مادة الكريستال السائل بعناية في الفجوة من خلال الفتحة الموجودة في المادة المانعة للتسرب [5].

- بمجرد ملء الفجوة ، أغلق الفتحة بمزيد من المادة المانعة للتسرب [5].

الخطوة 5: إرفاق مرشحات الاستقطاب

- قطع المرشحات المستقطبة بحجم الركائز الزجاجية [2].

- قم بمحاذاة المرشحات المستقطبة بعناية وإرفاقها بالأسطح الخارجية للركائز الزجاجية. تأكد من توجيه محاور الاستقطاب بزاوية 90 درجة مع بعضها البعض[2].

الخطوة 6: إضافة الإضاءة الخلفية (اختياري)

- إذا كنت ترغب في إنشاء شاشة LCD ناقلة (تتطلب إضاءة خلفية)، فيمكنك إضافة لوحة إضاءة خلفية خلف شاشة LCD[5].

- قم بتوصيل الإضاءة الخلفية بمصدر طاقة[5].

الخطوة 7: اختبار شاشة LCD

- قم بتوصيل وحدة شاشة LCD ب Arduino [1].

- قم بتوصيل دبابيس البيانات الخاصة بوحدة LCD ب Arduino [1].

- قم بتحميل الكود إلى Arduino [1].

- اختبر دائرة شاشة LCD[1].

البرنامج التعليمي DIY: بناء دائرة عرض LCD أساسية باستخدام Arduino

"بناء دائرة عرض LCD أساسية باستخدام Arduino" هو برنامج تعليمي DIY يرشدك خلال عملية إنشاء دائرة بسيطة تستخدم وحدة عرض LCD لعرض الرسائل النصية[1]. يغطي البرنامج التعليمي المواد اللازمة لإكمال المشروع ، بما في ذلك لوحة Arduino ووحدة عرض LCD وأسلاك العبور وكابل USB [1]. يأخذك البرنامج التعليمي بعد ذلك خلال كل خطوة من خطوات العملية ، بما في ذلك توصيل وحدة LCD و Arduino ، وتوصيل دبابيس البيانات لوحدة LCD ب Arduino ، وتحميل الرمز إلى Arduino ، واختبار الدائرة [1]. بنهاية البرنامج التعليمي ، سيكون لديك دائرة عرض LCD تعمل يمكنك تخصيصها لعرض أي رسائل تريدها [1].-

مكونات

- أردوينو أونو [1]

- وحدة عرض LCD (متوافقة مع Arduino)[1]

- وحدة I2C[1]

- أسلاك المرور[1]

- كابل USB (لتوصيل Arduino بجهاز كمبيوتر)[1]

- حامل بطارية مزدوج [1]

- 2 بطارية 3.7 فولت [1]

الخطوات

1. قم بتوصيل وحدة عرض LCD ب Arduino [1].

2. قم بتوصيل دبابيس البيانات الخاصة بوحدة LCD ب Arduino [1].

3. قم بتحميل الرمز إلى Arduino [1].

4. اختبر دائرة عرض LCD [1].

اعتبارات لشاشات LCD المخصصة

- نوع العرض: حدد ما إذا كنت بحاجة إلى شاشة عرض موجبة أو سالبة[6]. تحتوي الشاشات الإيجابية على خلفية فاتحة بأحرف داكنة، بينما تحتوي الشاشات السلبية على خلفية داكنة بأحرف فاتحة[6].

- طريقة الإضاءة: حدد طريقة الإضاءة [6]. تشمل الخيارات عاكس (باستخدام الضوء المحيط) ، والناقل (يتطلب إضاءة خلفية) ، وانعكاسي (مزيج من الاثنين معا) [5].

- تقنية القيادة: اختر أسلوب القيادة المناسب [6]. يعد الدفع المباشر أبسط ولكنه يتطلب المزيد من المسامير ، بينما يقلل محرك الإرسال المتعدد من عدد المسامير ولكنه يزيد من التعقيد [6].

- نوع الاستقطاب: حدد نوع الاستقطاب المناسب[6]. تشمل الخيارات المستقطبات المنقولة والعاكسة والانعكاسية [2].

- طريقة الاتصال: تحديد طريقة الاتصال[6]. تشمل الخيارات اللحام والموصلات والشرائط المطاطية الموصلة [1].

استنتاج

يعد بناء شاشة LCD الخاصة بك من البداية مشروعا صعبا ولكنه مجز. من خلال فهم مبادئ تقنية LCD واتباع الخطوات الموضحة في هذا الدليل ، يمكنك إنشاء شاشة مخصصة مصممة خصيصا لاحتياجاتك الخاصة. سواء كنت تقوم ببناء شاشة رقمية بسيطة أو شاشة رسومية أكثر تعقيدا ، فإن المعرفة والمهارات التي تكتسبها من هذا المشروع ستكون لا تقدر بثمن[3][6].

الأسئلة المتكررة

1. ما هو الغرض من مرشحات الاستقطاب في شاشة LCD؟

تعد مرشحات الاستقطاب ضرورية لإنشاء التباين في شاشة LCD [2]. إنها تسمح فقط بمرور موجات الضوء التي تهتز في اتجاه معين. من خلال توجيه مرشحين مستقطبين عند 90 درجة لبعضهما البعض واستخدام بلورات سائلة للتحكم في استقطاب الضوء ، يمكن لشاشة LCD حجب الضوء أو نقله بشكل انتقائي ، مما يؤدي إلى إنشاء مناطق مظلمة أو فاتحة على الشاشة [2].

2. ما هو الزجاج المطلي ب ITO ، ولماذا يتم استخدامه في شاشات LCD؟

الزجاج المطلي ب ITO هو زجاج يحتوي على طبقة رقيقة من أكسيد قصدير الإنديوم (ITO) [3][9]. ITO هي مادة شفافة وموصلة للكهرباء تستخدم لإنشاء الأقطاب الكهربائية في شاشة LCD. تستخدم هذه الأقطاب الكهربائية لتطبيق مجال كهربائي على البلورات السائلة ، والتي تتحكم في محاذاة ، وبالتالي كمية الضوء التي تمر من خلالها [9].

3. كيف تعمل شاشات الكريستال السائل الملونة؟

تستخدم شاشات LCD الملونة مبدأ مشابها لشاشات LCD أحادية اللون، ولكن مع إضافة مرشحات الألوان[2]. ينقسم كل بكسل إلى وحدات بكسل فرعية مع مرشحات ألوان حمراء وخضراء وزرقاء. من خلال التحكم في شدة كل بكسل فرعي ، يمكن إنتاج مجموعة واسعة من الألوان. تمزج العين البشرية هذه الألوان الفرعية معا لإدراك لون واحد لكل بكسل[2].

4. ما هي بعض التطبيقات الشائعة لشاشات LCD المخصصة؟

تستخدم شاشات LCD المخصصة في مجموعة واسعة من التطبيقات ، بما في ذلك المعدات الصناعية والأجهزة الطبية وشاشات السيارات والإلكترونيات الاستهلاكية [6]. وهي مفيدة بشكل خاص عندما لا تفي شاشة LCD القياسية بمتطلبات الحجم أو الشكل أو الوظائف المحددة للمنتج [6].

5. ما هي مزايا وعيوب بناء شاشة LCD مخصصة مقابل استخدام شاشة جاهزة؟

تشمل مزايا بناء شاشة LCD مخصصة القدرة على إنشاء شاشة مصممة خصيصا لتلبية احتياجات محددة ، مثل الحجم والشكل والوظائف [6]. يمكن أن يكون أيضا أكثر فعالية من حيث التكلفة لعمليات الإنتاج الكبيرة [6]. تشمل العيوب زيادة الاستثمار الأولي في المعدات والمواد ، والحاجة إلى المعرفة والمهارات المتخصصة ، ووقت التطوير الأطول[6].

الاستشهادات

[1] https://www.youtube.com/watch?v=e8BXdKoiUsg

[2] https://www.youtube.com/watch?v=Gx-JVoOFYhs

[3] https://hackaday.com/2016/06/17/how-to-make-a-custom-lcd-from-scratch/

[4] https://docs.arduino.cc/learn/electronics/lcd-displays

[5] https://www.seacomp.com/resources/lcd-construction

[6] https://circuitdigest.com/article/everything-you-need-to-know-to-design-and-build-your-own-custom-custom-lcd-displays

[7] https://core-electronics.com.au/guides/use-lcd-arduino-uno/

[8] https://www.freepik.com/free-photos-vectors/lcd-monitor

[9] https://hackaday.com/2013/12/02/crafting-a-liquid-crystal-display/

[10] https://www.instructables.com/Tutorial-7-the-LCD-Screen-Liquid-Crystal-Display/

[11] https://www.istockphoto.com/photos/liquid-crystal-display

[12] https://www.instructables.com/LCD-Display-Tutorial/

[13] https://www.elprocus.com/ever-wondered-lcd-works/