هل الإضاءة الخلفية جزء من شاشة LCD؟

قائمة

المحتوى ●

●

>>

الأساسية >>

الخلفية >>

LCD ●

>> مصابيح الفلورسنت الكاثود البارد (CCFL)

>>

>>

للألياف البصرية >>

●

دقة

الألوان >>

الطاقة ●

الإضاءة الخلفية >>

الخلفية Mini-LED >>

Micro-LED >>

>> مناطق التعتيم المحلية

●

LCD ●

●

>>

>>

>>

>>

>>

● مقدمة الاستشهادات

في عالم اليوم المدفوع رقميا ، أصبحت شاشات العرض الكريستالية السائلة (LCD) منتشرة في كل مكان ، حيث تعمل كواجهة مرئية أساسية لمجموعة واسعة من الأجهزة ، بدءا من الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة إلى أجهزة التلفزيون واللافتات الرقمية [6] [4]. تدين هذه الشاشات بوضوحها وصورها النابضة بالحياة إلى تفاعل معقد بين المكونات المختلفة ، مع كون الإضاءة الخلفية عنصرا حاسما [3]. الإضاءة الخلفية ضرورية لإضاءة وحدات البكسل على الشاشة ، مما يتيح للمستخدمين رؤية الصور بوضوح [6] [3]. بدون إضاءة خلفية ، ستظل شاشة LCD مظلمة وغير قابلة للاستخدام بشكل أساسي [3] [5]. تتعمق هذه المقالة في الدور الحاسم للإضاءة الخلفية في شاشات LCD ، واستكشاف وظيفتها وأنواعها وتأثيرها على أداء العرض والتطورات التكنولوجية.

ما هي الإضاءة الخلفية لشاشة LCD؟

الإضاءة الخلفية LCD هي جهاز مصدر للضوء يستخدم لضمان السطوع خلف شاشة LCD [2] [5]. نظرا لأن شاشات LCD لا تنبعث منها الضوء من تلقاء نفسها ، فإنها تتطلب مصدر ضوء خارجي لجعل الصور مرئية [3] [5]. تعد وحدة الإضاءة الخلفية (BLU) مكونا أساسيا لوحدة LCD، حيث توفر الإضاءة اللازمة لشاشة LCD لعرض الصور[3].

الوظيفة الأساسية

تتمثل الوظيفة الأساسية للإضاءة الخلفية لشاشة LCD في توفير مصدر ضوء ثابت وموحد يضيء من خلال الجزء الخلفي من لوحة LCD[7]. يمر هذا الضوء عبر مرشحات الاستقطاب وطبقة البلورة السائلة ، حيث يتم التلاعب به لإنشاء الصور التي نراها [6] [7]. تعمل الإضاءة الخلفية على تحسين تأثير العرض، وزيادة السطوع وجعل الصور أكثر حيوية، خاصة في بيئات الإضاءة المنخفضة[3].

مكونات الإضاءة الخلفية

تتكون وحدة الإضاءة الخلفية LCD النموذجية من عدة مكونات رئيسية [5]:

- مصدر الضوء: يمكن أن يكون هذا مصابيح LED (الثنائيات الباعثة للضوء) أو CCFLs (مصابيح الفلورسنت الكاثود البارد) أو غيرها من العناصر الباعثة للضوء[1][8].

- لوحة توجيه الضوء (LGP): ينشر هذا المكون الضوء بالتساوي عبر الشاشة[2][5].

- عاكس: يقع العاكس خلف مصدر الضوء ، ويعيد توجيه الضوء نحو LGP لزيادة الكفاءة إلى أقصى حد[2][5].

- أفلام الناشر: تعمل هذه الأفلام على تشتيت الضوء لضمان إضاءة موحدة [2].

- أفلام تحسين السطوع (BEF): تعمل هذه الأفلام على تحسين الضوء المنبعث نحو المشاهد ، مما يزيد من سطوع الشاشة [2] [5].

LCD

Technologies

LCD (شاشة الكريستال السائل) هي تقنية عرض تعتمد على خصائص البلورات السائلة لتعديل الضوء وإنشاء الصور[6]. فيما يلي نظرة عامة موجزة على كيفية عمل شاشات LCD بشكل عام:

1. الإضاءة الخلفية: تتطلب شاشات الكريستال السائل عادة إضاءة خلفية لإنتاج صور مرئية لأن البلورات السائلة نفسها لا تنبعث منها ضوء[2][3]. تضيء الإضاءة الخلفية الضوء من خلال لوحة LCD[3][5].

2. مرشحات الاستقطاب: يمر الضوء من الإضاءة الخلفية عبر مرشح مستقطب ، والذي يقوم بمحاذاة موجات الضوء في اتجاه معين [6] [7].

3. البلورات السائلة: البلورات السائلة هي مواد يمكن أن تصطدم بنفسها استجابة لمجال كهربائي [6]. يتم ترتيبها في خلايا بين قطبين شفافين [6].

4. مرشحات الألوان: ينقسم كل بكسل إلى وحدات بكسل فرعية ، حيث يحتوي كل بكسل فرعي على مرشح ألوان أحمر أو أخضر أو أزرق [6]. يسمح هذا لشاشة LCD بإنتاج مجموعة واسعة من الألوان[6][4].

5. الأقطاب الكهربائية الشفافة: تتحكم هذه الأقطاب الكهربائية في المجال الكهربائي المطبق على الخلايا البلورية السائلة [6]. عن طريق تغيير الجهد المطبق على هذه الأقطاب الكهربائية ، يمكن التحكم في اتجاه البلورات السائلة بدقة [7].

6. تكوين الصورة: من خلال التحكم في كمية الضوء التي تمر عبر كل بكسل فرعي ، يمكن لشاشة LCD إنشاء مجموعة واسعة من الألوان والظلال ، وتشكيل الصورة المعروضة على الشاشة [3] [4].

تطورت أنواع الإضاءة الخلفية LCD

بشكل كبير على مر السنين ، مع تقنيات مختلفة تقدم مزايا وعيوب متفاوتة [4]. تشمل الأنواع الأساسية:

مصابيح الفلورسنت الكاثود الباردة (CCFL)

- الوصف: تم استخدام الإضاءة الخلفية CCFL على نطاق واسع في شاشات LCD القديمة. وهي تتكون من مصابيح فلورسنت موضوعة خلف لوحة LCD لتوفير ضوء أبيض [7][8].

- المزايا: تعتبر CCFLs فعالة من حيث التكلفة وتوفر ضوءا ساطعا مع استهلاك منخفض للطاقة[8].

- العيوب: تستهلك طاقة أكبر مقارنة بمصابيح LED ، ولها عمر أقصر ، وتحتوي على الزئبق ، مما يشكل مخاوف بيئية [1][8]. بالإضافة إلى ذلك ، تكون CCFLs أقل فعالية في البيئات الباردة ، حيث يتناقص ناتج الضوء مع انخفاض درجة الحرارة [8].

الثنائيات الباعثة للضوء (LED)

- الوصف: الإضاءة الخلفية LED هي النوع الأكثر شيوعا المستخدمة في شاشات الكريستال السائل الحديثة [8]. مصابيح LED هي أشباه موصلات صغيرة موفرة للطاقة تنبعث منها الضوء عندما يمر تيار كهربائي من خلالها[1].

- المزايا: توفر مصابيح LED العديد من الفوائد مقارنة ب CCFLs ، بما في ذلك استهلاك أقل للطاقة (عادة أقل بنسبة 20-30٪) ، وعمر أطول ، وموثوقية أكبر ، ونطاق ألوان أوسع [1]. كما أنها أخف وزنا وأكثر برودة، مما يساهم في تصميمات عرض أنحف وأخف وزنا[1].

- التكوينات: تأتي الإضاءة الخلفية LED في تكوينين رئيسيين[1][8]:

- إضاءة الحافة (ELED): يتم وضع مصابيح LED على طول حافة الشاشة، وتوزع لوحة توجيه الضوء الضوء عبر الشاشة. يسمح هذا التصميم بشاشات رفيعة جدا ، بعضها أقل من 0.5 بوصة (13 مم) سميكة [1] [3]. قد تدعم التكوينات المضاءة بالحواف تعتيم الإطار (ضبط سطوع الإضاءة الخلفية بالكامل) أو التعتيم المحلي (التحكم في السطوع في المناطق الرأسية أو الأفقية)[1].

- مضاءة مباشرة (DLED) أو مصفوفة كاملة: يتم ترتيب مصابيح LED في مصفوفة خلف الشاشة مباشرة على فترات متباعدة بشكل متساو. يمكن أن يدعم هذا التكوين أيضا تعتيم الإطار أو التعتيم المحلي ، والذي يشار إليه غالبا باسم التعتيم المحلي للمصفوفة الكاملة (FALD) ، حيث يتم التحكم في مجموعات LED المتعددة بشكل فردي [1].

الإضاءة الخلفية للألياف البصرية

- الوصف: تستخدم الإضاءة الخلفية للألياف البصرية صفائح من القماش المنسوج بالألياف البصرية مرفقة بمصدر ضوء LED أو هالوجين [8].

- المزايا: تعمل بجهد منخفض وطاقة منخفضة ، مما يوفر سطوعا موحدا للغاية [8]. تعتبر الإضاءة الخلفية للألياف البصرية مثالية لأشكال وأحجام العرض المخصصة [8].

- العيوب: هذه التقنية أغلى ثمنا مقارنة بالخيارات الأخرى[8].

الإضاءة الخلفية الكهربية (EL)

- الوصف: تتكون الإضاءة الخلفية EL من طبقات متعددة من المواد تنبعث منها الضوء عند تطبيق تيار كهربائي (طاقة التيار المتردد) [8].

- المزايا: تستهلك الإضاءة الخلفية EL طاقة منخفضة ، ولا تنبعث منها حرارة ، ولها تركيبة رقيقة [8].

- العيوب: تتطلب عاكس لتوليد VAC الضروري لإصدار الضوء ، مما يحد من تطبيقها [8].

كيف تؤثر الإضاءة الخلفية على أداء شاشة

LCD تؤثر بشكل كبير على العديد من جوانب أداء العرض ، بما في ذلك السطوع والتباين ودقة الألوان وكفاءة الطاقة [4].

السطوع والتباين

- السطوع: تحدد الإضاءة الخلفية السطوع الكلي للشاشة [4] [3]. تجعل الإضاءة الخلفية الأكثر سطوعا الشاشة أكثر وضوحا في البيئات المضاءة جيدا[3].

- التباين: يؤثر نوع الإضاءة الخلفية على نسبة تباين الشاشة [1]. توفر الإضاءة الخلفية ذات الرؤية المباشرة، على سبيل المثال، تباينا فائقا ومستويات سوداء مقارنة بالإضاءة الخلفية المضاءة بالحواف لأنها يمكن التحكم في التعتيم بشكل أكثر فعالية، مما يوفر ألوانا سوداء أعمق وألوانا بيضاء أكثر إشراقا[4]. يعمل التعتيم المحلي على تحسين التباين من خلال التحكم ديناميكيا في شدة الضوء في مناطق معينة من الشاشة، مما يؤدي إلى نسب تباين ديناميكي أعلى[1].

دقة الألوان

- التدرج اللوني: يمكن للإضاءة الخلفية عالية الجودة أن تنتج نطاقا لونيا أوسع ، مما يجعل الألوان على الشاشة أكثر حيوية وواقعية [1] [4]. هذا مهم بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب إعادة إنتاج دقيقة للألوان، مثل أعمال الرسومات الاحترافية وتحرير الفيديو[4].

كفاءة الطاقة

- استهلاك الطاقة: تقنيات الإضاءة الخلفية المختلفة لها مستويات مختلفة من استهلاك الطاقة[1]. تعد مصابيح LED بشكل عام أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من CCFLs ، مما يؤدي إلى انخفاض استهلاك الطاقة وعمر بطارية أطول للأجهزة المحمولة [8].

التطورات في تقنية الإضاءة الخلفية

تستمر الابتكارات المستمرة في تقنية الإضاءة الخلفية في تحسين شاشات LCD[4]. تتضمن بعض التطورات الرئيسية ما يلي:

الإضاءة الخلفية Mini-LED

- الوصف: تستخدم الإضاءة الخلفية Mini-LED الآلاف من مصابيح LED الصغيرة لتوفير تحكم أكثر دقة في مناطق التعتيم المحلية [4].

- المزايا: تعمل هذه التقنية على تحسين نسب التباين وأداء HDR (النطاق الديناميكي العالي) ، مما ينتج عنه صور أكثر تفصيلا ونابضة بالحياة [1].

الإضاءة الخلفية Micro-LED

- الوصف: تستخدم الإضاءة الخلفية Micro-LED مصابيح LED مجهرية ، كل منها قادر على إصدار الضوء واللون بشكل مستقل [1].

- المزايا: توفر مصابيح Micro-LED تباينا فائقا وسطوعا وكفاءة في استخدام الطاقة مقارنة بإضاءة LCD الخلفية التقليدية. كما أنها تلغي الحاجة إلى وحدة إضاءة خلفية منفصلة، مما يؤدي إلى شاشات فائقة النحافة[1].

فيلم تحسين النقاط الكمومية (QDEF)

- الوصف: تستخدم تقنية QDEF نقاطا كمومية لتحسين نقاء اللون وسطوع الإضاءة الخلفية LED [1].

- المزايا: يمكن للنقاط الكمومية تحويل الضوء الأزرق من مصابيح LED إلى ضوء أحمر وأخضر أنقى ، مما ينتج عنه نطاق لوني أوسع واستنساخ ألوان أكثر دقة [1].

مناطق التعتيم المحلية

- الوصف: يتضمن التعتيم المحلي التحكم في سطوع مناطق معينة على الشاشة[1].

- المزايا: من خلال تعتيم الإضاءة الخلفية في المناطق المظلمة وزيادتها في المناطق الساطعة ، يعمل التعتيم المحلي على تحسين نسب التباين بشكل كبير ويقلل من تأثير "الإزهار" أو "الهالة" حول الأجسام الساطعة على الخلفيات المظلمة [1]. تشير الدراسات إلى أن مستويات التحسين البصري المدركة ذاتيا عند حوالي 60 منطقة تعتيم محلية لشاشة LCD[1].

مستقبل الإضاءة الخلفية LCD

يتجه مستقبل الإضاءة الخلفية LCD نحو زيادة كفاءة الطاقة وتحسين دقة الألوان ونسب التباين المحسنة[4]. تعد التقنيات الناشئة مثل الإضاءة الخلفية mini-LED وmicro-LED بتقديم أداء عرض أكثر إثارة للإعجاب [1]. مع نضوج هذه التقنيات وتصبح أكثر فعالية من حيث التكلفة ، من المتوقع أن تصبح أكثر انتشارا في مجموعة واسعة من أجهزة LCD [4].

في الختام

باختصار ، تعد الإضاءة الخلفية مكونا لا غنى عنه في شاشة LCD [3] [5]. يوفر الإضاءة اللازمة لتكون الصور مرئية ، ويؤثر على أداء العرض من حيث السطوع والتباين ودقة الألوان ، ويستمر في التطور مع التقدم التكنولوجي [4] [3]. من الأيام الأولى للإضاءة الخلفية CCFL إلى العصر الحديث لتقنيات LED و mini-LED و micro-LED ، تظل الإضاءة الخلفية مجالا مهما للابتكار في تكنولوجيا العرض [1] [4]. مع تقدم تقنية العرض ، ستستمر الإضاءة الخلفية في لعب دور حاسم في تقديم تجارب بصرية عالية الجودة عبر مختلف الأجهزة [3] [4].

الأسئلة ذات الصلة

1. ما هو الفرق الأساسي بين الإضاءة الخلفية LED و CCFL؟

تستهلك الإضاءة الخلفية LED (الصمام الثنائي الباعث للضوء) طاقة أقل ، ولها عمر أطول ، وهي أكثر موثوقية مقارنة بالإضاءة الخلفية CCFL (مصباح الفلورسنت الكاثود البارد) [1]. توفر الإضاءة الخلفية LED أيضا نطاقا لونيا أوسع وهي أكثر صداقة للبيئة [1].

2. كيف يعمل التعتيم المحلي على تحسين جودة عرض شاشات LCD؟

يعمل التعتيم المحلي على تحسين جودة العرض من خلال التحكم ديناميكيا في سطوع مناطق معينة على الشاشة[1]. يؤدي ذلك إلى تحسين نسبة التباين، مما يجعل المناطق المظلمة أكثر قتامة والمناطق الساطعة أكثر إشراقا، ويقلل من تأثير الهالة حول الكائنات الساطعة على الخلفيات الداكنة[1].

3. ما هو الدور الذي تلعبه لوحة توجيه الضوء (LGP) في الإضاءة الخلفية لشاشة LCD؟

تستخدم لوحة توجيه الضوء (LGP) لتوزيع الضوء بالتساوي عبر الشاشة[2][5]. يقوم بنشر الضوء المنبعث من مصدر الضوء (مصابيح LED أو CCFLs) لضمان إضاءة موحدة للوحة LCD[2].

4. ما هي مزايا استخدام فيلم تحسين النقاط الكمومية (QDEF) في الإضاءة الخلفية لشاشة LCD؟

يعمل فيلم تحسين النقاط الكمومية (QDEF) على تحسين نقاء اللون وسطوع الإضاءة الخلفية LED [1]. تقوم النقاط الكمومية بتحويل الضوء الأزرق من مصابيح LED إلى ضوء أحمر وأخضر أنقى ، مما ينتج عنه نطاق لوني أوسع واستنساخ ألوان أكثر دقة [1][4].

5. كيف تختلف الإضاءة الخلفية mini-LED و micro-LED عن الإضاءة الخلفية LED التقليدية؟

تستخدم الإضاءة الخلفية Mini-LED الآلاف من مصابيح LED الصغيرة لتوفير تحكم أكثر دقة في مناطق التعتيم المحلية، مما يعزز نسب التباين وأداء HDR[4]. تستخدم الإضاءة الخلفية Micro-LED مصابيح LED المجهرية التي تنبعث منها الضوء واللون بشكل مستقل، مما يوفر تباينا وسطوعا وكفاءة فائقة في استخدام الطاقة[1]. على عكس الإضاءة الخلفية LED التقليدية ، تلغي مصابيح LED الصغيرة الحاجة إلى وحدة إضاءة خلفية منفصلة [1].

الاستشهادات

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/LED-backlit_LCD_display

[2] http://srcyrl.rinalgp-ara.com/info/introduction-to-the-functions-of-backlight-67351165.html

[3] https://www.youritech.com/what-is-lcd-display-backlight.html

[4] https://smarterglass.com/blog/understanding-the-role-of-lcd-backlights-in-modern-displays/

[5] https://www.sindadisplay.com/Knowledge/WhatarethefunctionsofthebacklightpaneloftheLCDdisplay.html

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

[7] https://www.instructables.com/LCD-Screen-Back-Light-Replacement-With-LEDs/

[8] https://www.seacomp.com/resources/lcd-display-backlight-options