ما هو السائل في شاشة LCD؟

قائمة

المحتوى ●

●

LCD >>

>>

شاشات LCD ●

LCD ●

●

LCD >>

الكريستال السائل >>

أخرى ●

LCD ●

LCD ●

●

●

>>

>>

>>

>>

>>

● مقدمة الاقتباسات

أصبحت شاشات العرض الكريستالية السائلة (LCD) جزءا من حياتنا اليومية ، من الهواتف الذكية إلى أجهزة التلفزيون [3]. تنبض هذه الشاشات بألوان نابضة بالحياة وصور عالية الدقة، وذلك بفضل السائل الموجود بداخلها، وهو مكون رئيسي لتقنية شاشة LCD[3]. على عكس أنابيب أشعة الكاثود التقليدية (CRTs) ، تتميز شاشات LCD بأنها نحيفة وخفيفة الوزن وموفرة للطاقة ، مما يجعلها الخيار المفضل للأجهزة الحديثة [3].

أساسيات تقنية LCD

ما هي البلورات السائلة؟

البلورات السائلة هي حالة فريدة من نوعها للمادة تظهر خصائص كل من السوائل والمواد الصلبة [3] [5] [6]. هم يمتلكون سيولة سائل, لكن جزيئاتهم مرتبة في [بلوست-يشبه] بطريقة [5]. تسمح هذه الطبيعة المزدوجة بمعالجتها بواسطة المجالات الكهربائية للتحكم في مرور الضوء ، مما يجعلها مثالية لإنشاء صور على شاشات LCD [3].

كيف تعمل شاشات الكريستال السائل

1. عناصر: يتكون لد عادة عدة طبقات[4]:

- اثنان زجاجية صفيحات مع أقطاب كهربائية شفافة مصنوعة من إينديوم قصدير أكسيد ([إيتو][1][2].

- طبقة من مادة كريستال سائلة بين الألواح زجاجية[2][4].

- اثنان مرشحات استقطاب, موجهة عموديا إلى بعضهما بعضا[1][2].

- محاذاة طبقات البوليمر على الأقطاب كهربائية[2].

- إضاءة خلفية أو سطح عاكس[4

]. الاستقطاب: موجات الضوء هي موجات كهرومغناطيسية يمكن استقطابها[4]. يسمح مرشح الاستقطاب لموجات الضوء التي تهتز في اتجاه معين بالمرور أثناء حجب الآخرين[1][4].

3. هيكل البكسل: ملايين البكسل تشكل الشاشة. يتكون كل بكسل من ثلاثة وحدات بكسل فرعية: الأحمر والأخضر والأزرق (RGB)[8]. من خلال تغيير شدة كل بكسل فرعي ، يمكن إنتاج مجموعة واسعة من الألوان [8].

4. تعديل الضوء:

- بدون البلورة السائلة ، فإن المستقطبات المتقاطعة تحجب كل الضوء ، مما يجعل الشاشة تبدو مظلمة [1][2][4].

- تتماشى جزيئات البلورات السائلة في بنية حلزونية بسبب طبقات المحاذاة ، وتدور استقطاب الضوء الساقط ، وتسمح للضوء بالمرور من خلاله [1] [2].

- عند تطبيق جهد ، يتم فك جزيئات البلورة السائلة ومحاذاة المجال الكهربائي ، مما يحجب الضوء ويجعل البكسل يبدو أسود[1][2].

- من خلال التحكم في الجهد ، يمكن أن تتنوع كمية الضوء التي تمر عبرها ، مما يؤدي إلى إنشاء مستويات مختلفة من اللون الرمادي أو اللون [1] [8].

دور البلورات السائلة في شاشات LCD

تلعب البلورات السائلة دورا أساسيا في عمل شاشات LCD[3]. على عكس شاشات العرض التقليدية ، التي تعتمد على الضوء المنبعث ، تتلاعب شاشات LCD بخصائص الضوء الذي يمر عبر البلورات السائلة لإنشاء صور [3].

في تقنية LCD ، يتم وضع البلورات السائلة بين طبقتين من الزجاج ومغلفة بأقطاب كهربائية شفافة [3]. يؤدي تطبيق مجال كهربائي على البلورات السائلة إلى دورانها ومحاذاة نفسها [3]. تحدد هذه المحاذاة كمية الضوء التي يمكن أن تمر عبر اللوحة. من خلال تمكين الضوء أو حجب الضوء بشكل انتقائي، تنشئ البلورات السائلة العرض المرئي على الشاشة[3].

يمكن تشغيل محاذاة البلورات السائلة أو إيقاف تشغيلها بسرعة، مما يمكن شاشات LCD من عرض الصور المتحركة والاستجابة بسرعة لمدخلات المستخدم[3]. جعلت هذه الميزة الفريدة شاشات LCD شائعة في العديد من التطبيقات ، من أجهزة التلفزيون إلى شاشات الكمبيوتر والهواتف الذكية [3].

أنواع شاشات الكريستال السائل

1. شاشة LCD الملتوية Nematic (TN): في جهاز TN ، تكون اتجاهات المحاذاة عند القطبين متعامدة مع بعضها البعض [1]. رتببنفسي الجزيئات في بنية حلزونية, يلتف الاستقطاب من [سقط] ضوء[1].

2. شاشة LCD المصفوفة النشطة (TFT): تحتوي شاشة LCD المصفوفة النشطة ، والمعروفة أيضا باسم شاشة ترانزستور الأغشية الرقيقة (TFT) ، على ترانزستور يقع عند كل تقاطع بكسل [8]. يتطلب ذلك تيارا أقل للتحكم في إضاءة البكسل ، مما يحسن وقت تحديث الشاشة [8].

3. شاشة LCD المصفوفة السلبية: تحتوي شاشة LCD المصفوفة السلبية على شبكة من الموصلات ذات وحدات البكسل الموجودة عند كل تقاطع [8]. يتم إرسال تيار عبر موصلين للتحكم في الضوء لأي بكسل [8].

المواد المستخدمة في مركبات

الكريستال

السائل

الكريستالية السائلة يمكن أن يختلف التركيب الكيميائي للبلورات السائلة المستخدمة في شاشات الكريستال السائل [1]. تم تصميم هذه المركبات ليكون لها خصائص محددة ، مثل:

- اللزوجة والمرونة المناسبة.

- الاستقرار على نطاق واسع من درجات الحرارة.

- القدرة على المحاذاة بشكل موحد تحت مجال كهربائي.

- الخصائص البصرية المناسبة لتعديل الضوء.

مواد أخرى

1. أكسيد القصدير الإنديوم (ITO): يستخدم للأقطاب الكهربائية الشفافة [1][2].

2. أفلام الاستقطاب: التحكم في استقطاب الضوء [1] [4].

3. ركائز زجاجية: توفير قاعدة مستقرة وشفافة لشاشات الكريستال السائل [2] [4].

4. طبقة المحاذاة: طبقة بوليمر رقيقة تحذي جزيئات البلورات السائلة [2] [4].

مزايا شاشات الكريستال السائل

1. نحيف وخفيف الوزن: شاشات LCD أرق وأخف وزنا من شاشات CRT [3][9].

2. كفاءة الطاقة: تستهلك شاشات LCD طاقة أقل مقارنة ب CRTs [3] [9].

3. دقة عالية: يمكن أن تنتج شاشات الكريستال السائل صورا واضحة ومفصلة للغاية [3] [9].

4. إجهاد أقل للعين: تنبعث شاشات LCD من إشعاع وميض أقل ، مما يقلل من إجهاد العين [3].

عيوب شاشات الكريستال السائل

1. قيود زاوية الرؤية: يمكن أن تتدهور جودة صورة شاشات LCD في زوايا عرض معينة.

2. مستويات الأسود: قد تكافح شاشات LCD لإنتاج ألوان سوداء حقيقية ، مما يؤدي إلى انخفاض نسب التباين.

3. وقت الاستجابة: يمكن أن تؤدي أوقات الاستجابة البطيئة إلى ضبابية الحركة في المشاهد سريعة الخطى.

4. حساسية درجة الحرارة: يمكن أن تؤثر درجات الحرارة القصوى على أداء وعمر البلورات السائلة [5].

المشكلات الشائعة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

1. وحدات البكسل الميتة: هذه هي وحدات البكسل التي لا تضيء أو تبقى عالقة على لون واحد[8].

2. مشكلات الإضاءة الخلفية: يمكن أن تتسبب مشاكل الإضاءة الخلفية في ظهور الشاشة باهتة أو مضاءة بشكل غير متساو [4].

3. تشويه اللون: يمكن أن تؤدي إعدادات الألوان غير الصحيحة أو مشكلات الأجهزة إلى ألوان مشوهة [8].

4. وميض الشاشة: يمكن أن يحدث هذا بسبب خلل في الإضاءة الخلفية أو التوصيلات المفكوكة أو مشكلات في برنامج التشغيل[8].

الخلاصة

يعد فهم السائل داخل شاشات LCD أمرا بالغ الأهمية في كشف السر وراء تقنية شاشة LCD [3]. تلعب البلورات السائلة دورا حيويا في التحكم في سلوك الضوء لإنتاج الصور التي نراها على الشاشات الحديثة [3]. من خلال تطبيق التيارات الكهربائية على مناطق مختلفة من البلورة السائلة ، يتم تحقيق تحكم دقيق في مرور الضوء ، مما يؤدي إلى تكوين وحدات البكسل وعرض الصور [3]. أحدثت هذه التكنولوجيا ثورة في الطريقة التي نتفاعل بها مع المعلومات المرئية ، من شاشات الكمبيوتر إلى الهواتف الذكية وأجهزة التلفزيون ، مما يجعلها جزءا لا يتجزأ من حياتنا اليومية [3].

الأسئلة المتداولة

1. ما هو الغرض من السائل داخل شاشات LCD؟

يستخدم

السائل ، المسمى البلورة السائلة ، لمعالجة الضوء الذي يمر عبر الشاشة [3]. يساعد في إنشاء الصور والنصوص عن طريق السماح بالضوء أو حجبه بشكل انتقائي[3].

2. كيف يعمل الكريستال السائل في شاشة LCD؟

تصطدم جزيئات البلورات السائلة استجابة لتيار كهربائي[3]. تتحكم هذه المحاذاة في كمية الضوء التي تمر عبر الشاشة، مما يؤدي إلى عرض ألوان وصور مختلفة[3].

3. هل السائل الموجود داخل شاشات LCD ضار بالبشر؟

لا، البلورة السائلة المستخدمة في شاشات LCD ليست ضارة بالبشر[3]. عادة ما يكون مزيجا من المركبات العضوية التي لا تشكل مخاطر صحية كبيرة [3].

4. هل يمكن أن يتسرب السائل الموجود داخل شاشات LCD أو يتسبب في تلف الشاشة؟

في حين أنه نادر الحدوث ، يمكن أن تتسرب الكريستال السائل في حالة تلف الشاشة [3]. ومع ذلك ، تم تصميم شاشات LCD الحديثة بطبقات متعددة لتقليل مخاطر التسرب ، مما يضمن بقاء السائل محتويا وعدم إتلاف الشاشة [3].

5. ماذا يحدث إذا تجمدت البلورة السائلة داخل شاشة LCD؟

إذا تجمدت البلورة السائلة ، فقد تعطل محاذاة الجزيئات ، مما يؤدي إلى عرض مشوه أو ضبابي أو غير وظيفي [3]. لمنع هذه المشكلة ، عادة ما يتم تصميم شاشات LCD بمكونات تولد الحرارة للحفاظ على درجة الحرارة المناسبة للبلورة السائلة للبقاء في حالتها السائلة [3].

الاستشهادات

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Liquid_crystal_display

[2] https://www.britannica.com/technology/liquid-crystal-display

[3] https://thetechylife.com/what-is-the-liquid-inside-lcd-screens/

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

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

[6] https://scientificorigin.com/what-are-liquid-crystals-the-science-behind-screens-and-displays

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

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

[9] https://www.chemistryislife.com/the-chemistry-of-lcd