ما هو الغرض من الإضاءة الخلفية على شاشة LCD؟

قائمة

المحتوى ● مقدمة

● فهم الإضاءة

الخلفية ● لماذا تحتاج شاشات LCD إلى إضاءة

خلفية ● أنواع الإضاءة

الخلفية LCD ● تكوينات الإضاءة الخلفية LED

● دور الإضاءة الخلفية في جودة

الصورة ●

التحكم في الإضاءة الخلفية ●

العرض الأخرى ●

الخلفية LCD ●

●

>> 1. ما هو الفرق بين LED و LCD؟

>>

>>

>>

>>

● مقدمة الاقتباسات

أصبحت شاشات الكريستال السائل (LCDs) تقنية العرض المهيمنة في العالم الحديث [1]. من الهواتف الذكية إلى أجهزة التلفزيون ، وشاشات الكمبيوتر إلى أنظمة المعلومات والترفيه في السيارة ، توجد شاشات LCD في كل مكان [1]. ربما لاحظت أن الأجهزة التي يتم تسويقها باسم "LED" تستخدم بالفعل تقنية LCD [1]. في حين أن شاشات LCD فعالة في إنشاء شاشات العرض ، إلا أنها تعتمد على مكون مهم: الإضاءة الخلفية [1]. تتعمق هذه المقالة في سبب احتياج شاشات LCD إلى الإضاءة الخلفية ، والأنواع المختلفة للإضاءة الخلفية ، وتأثيرها على جودة العرض.

فهم الإضاءة الخلفية

يشير مصطلح "الإضاءة الخلفية" إلى نظام إضاءة مستخدم في جهاز العرض [1]. يتم وضع الإضاءة الخلفية خلف طبقة الشاشة لإضاءةها[1]. بدون إضاءة خلفية، ستظهر شاشة LCD مظلمة وغير قابلة للعرض[1].

لا تتطلب جميع تقنيات العرض إضاءة خلفية. على سبيل المثال ، تنتج شاشات أنبوب أشعة الكاثود (CRT) إضاءة خاصة بها [1]. كانت CRT في يوم من الأيام تقنية العرض الرائدة ، لكن شاشات الكريستال السائل تجاوزتها في السنوات الأخيرة [1].

لماذا تحتاج شاشات LCD إلى إضاءة خلفية

على عكس شاشات CRT ، لا يمكن لشاشات LCD إنتاج ضوءها الخاص [1]. تستخدم شاشات LCD بلورات سائلة ، وهي مواد عضوية. هذه البلورات السائلة لا تضيء. يحتاجون إلى إضاءة من مصدر خارجي - الإضاءة الخلفية [1]. الإضاءة الخلفية ضرورية. بدونها ، ستظل شاشة LCD سوداء [1].

أنواع الإضاءة الخلفية LCD

تضيء الإضاءة الخلفية أجهزة العرض ، لكنها تحقق ذلك بطرق مختلفة [1]. تشمل الأنواع الشائعة من الإضاءة الخلفية المستخدمة في شاشات LCD ما يلي:

- LED (الصمام الثنائي الباعث للضوء): تشتهر الإضاءة الخلفية LED بلوحات LCD الصغيرة نظرا لصغر حجم مصابيح LED [7]. إنها موفرة للطاقة ولها عمر طويل وتوفر سطوعا عاليا[7].

- CCFL (مصباح الفلورسنت الكاثود البارد): تعد CCFLs خيارا فعالا من حيث التكلفة وغالبا ما يستخدم في شاشات العرض الرسومية[7]. إنها توفر ضوءا أبيض ساطعا وتستهلك طاقة منخفضة [7].

- EL (Electroluminescent): تتكون ألواح EL من طبقات متعددة من المواد تنبعث منها الضوء عند تطبيق تيار كهربائي [7]. تستهلك طاقة منخفضة ولا تنتج حرارة[7].

- الألياف البصرية: تستخدم الإضاءة الخلفية للألياف الضوئية صفائح ألياف بصرية منسوجة مجمعة مع مصدر ضوء LED أو هالوجين [7]. إنها توفر سطوعا موحدا ومناسبة لأشكال العرض المخصصة [7].

- WLED (LED أبيض): يتم استخدام مؤشر LED أبيض كمصدر للإضاءة الخلفية[1].

- مصفوفة WLED: يتم استخدام مجموعة من مصابيح LED البيضاء للإضاءة الخلفية[1].

- RGB-LED: تستخدم مصابيح LED باللون الأحمر والأخضر والأزرق لإنشاء مجموعة كاملة من الألوان[1].

الإضاءة الخلفية

تأتي

الإضاءة الخلفية LED في تكوينين رئيسيين:

- مؤشر LED مباشر: يتم وضع مصابيح LED خلف لوحة LCD مباشرة، مما يوزع الضوء بالتساوي عبر الشاشة[2]. يوفر هذا إضاءة خلفية موحدة وتباينا محسنا وسطوعا عاليا[2]. يدعم مؤشر LED المباشر التعتيم المحلي، مما يعزز التباين ومستويات اللون الأسود[2].

- حافة LED: يتم تثبيت مصابيح LED على طول حافة واحدة من صندوق الإضاءة ، مما ينتج عنه تصميم أنحف [7]. تستخدم التكوينات المضاءة بالحواف عددا أقل من مصابيح LED وتستهلك طاقة أقل من مصابيح LED المباشرة[7].

دور الإضاءة الخلفية في جودة الصورة

تؤثر الإضاءة الخلفية بشكل كبير على سطوع الشاشة والتباين وأداء الألوان واستهلاك الطاقة [2]. تضمن الإضاءة الخلفية الجيدة أن الشاشة مرئية في ظروف الإضاءة المختلفة وأن الألوان يتم إعادة إنتاجها بدقة.

- السطوع: تحدد الإضاءة الخلفية الحد الأقصى لسطوع الشاشة. يعد السطوع العالي ضروريا للرؤية الخارجية ومحتوى HDR (النطاق الديناميكي العالي).

- التباين: تعمل الإضاءة الخلفية التي تدعم التعتيم المحلي على تحسين التباين عن طريق تعتيم أو إيقاف تشغيل مناطق معينة من الإضاءة الخلفية [2]. ينتج عن هذا لون أسود أعمق وأبيض أكثر إشراقا.

- أداء اللون: يؤثر نوع الإضاءة الخلفية على التدرج اللوني للشاشة. توفر الإضاءة الخلفية RGB-LED نطاقا لونيا أوسع من الإضاءة الخلفية LED البيضاء.

- استهلاك الطاقة: تعد الإضاءة الخلفية واحدة من أكثر المكونات استهلاكا للطاقة في شاشات LCD[3]. تعد الإضاءة الخلفية LED أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من الإضاءة الخلفية CCFL [7].

تقنيات التحكم في الإضاءة الخلفية يتم

استخدام العديد من التقنيات للتحكم في الإضاءة الخلفية وتحسين جودة الصورة وكفاءة الطاقة:

- تعتيم الإطار: يضبط سطوع الإضاءة الخلفية بالكامل بناء على المحتوى المعروض [9].

- التعتيم المحلي: يتحكم بشكل فردي في مناطق متعددة من الإضاءة الخلفية [9]. هذا يعزز نسب التباين الديناميكية ولكنه قد يقلل من التفاصيل في الكائنات الصغيرة الساطعة على الخلفيات الداكنة[9].

شاشات LCD مقابل تقنيات العرض الأخرى

من المهم التمييز بين شاشات LCD وتقنيات العرض الأخرى مثل OLED (الصمام الثنائي العضوي الباعث للضوء) والبلازما:

- OLED: لا تتطلب شاشات OLED إضاءة خلفية لأن كل بكسل ينبعث منه ضوءه الخاص[5]. ينتج عن هذا ألوان سوداء مثالية وتباين عال وزوايا مشاهدة واسعة.

- البلازما: لا تتطلب شاشات البلازما أيضا إضاءة خلفية. يستخدمون خلايا صغيرة تحتوي على غاز متأين لإنتاج الضوء [5]. توفر شاشات البلازما نسب تباين عالية وزوايا عرض واسعة ولكنها أقل كفاءة في استخدام الطاقة من شاشات LCD.

إضاءة

غير

جيدة

يستمر مستقبل الإضاءة الخلفية LCD

في التطور. يستكشف الباحثون مواد وتقنيات جديدة لتحسين الكفاءة والسطوع وأداء الألوان للإضاءة الخلفية لشاشات LCD. يتم استخدام تقنية النقاط الكمومية ، على سبيل المثال ، لتحسين التدرج اللوني للإضاءة الخلفية LED.

في الختام

باختصار ، تعد الإضاءة الخلفية مكونا أساسيا لشاشات LCD. إنه يوفر الإضاءة اللازمة للبلورات السائلة لإنشاء صورة مرئية [1]. توفر الأنواع المختلفة من الإضاءة الخلفية ، مثل LED و CCFL و EL ، مزايا وعيوبا مختلفة من حيث السطوع والتباين وكفاءة الطاقة والتكلفة[7]. مع تقدم تكنولوجيا العرض ، ستستمر الإضاءة الخلفية في لعب دور حاسم في تحسين تجربة المشاهدة على شاشات LCD.

الأسئلة ذات الصلة

1. ما هو الفرق بين LED و LCD؟

LED (الصمام الثنائي الباعث للضوء) هو نوع من الإضاءة الخلفية المستخدمة في شاشات LCD (شاشة الكريستال السائل) [8]. تتطلب شاشات LCD إضاءة خلفية لإنتاج صورة مرئية ، وغالبا ما تستخدم مصابيح LED لهذا الغرض نظرا لكفاءتها في استخدام الطاقة وسطوعها [7]. لذا ، فإن تلفزيون LED هو في الواقع تلفزيون LCD يستخدم مصابيح LED كإضاءة خلفية [8].

2. ما هو التعتيم المحلي وكيف يحسن جودة الصورة؟

التعتيم المحلي هو تقنية تستخدم في الإضاءة الخلفية LED حيث يمكن التحكم في مناطق متعددة من مصابيح LED بشكل فردي [9]. يسمح ذلك للشاشة بتعتيم الإضاءة الخلفية في المناطق المظلمة من الشاشة وإشراقها في المناطق الساطعة، مما يؤدي إلى تحسين التباين ومستويات اللون الأسود[2]. ومع ذلك ، قد يقلل أيضا من التفاصيل في الكائنات الصغيرة الساطعة على خلفية داكنة [9].

3. ما هي مزايا OLED على شاشات الكريستال السائل؟

لا تتطلب شاشات OLED (الصمام الثنائي العضوي الباعث للضوء) إضاءة خلفية لأن كل بكسل ينبعث منه ضوءه الخاص[5]. ينتج عن ذلك العديد من المزايا مقارنة بشاشات LCD، بما في ذلك اللون الأسود المثالي، ونسب التباين الأعلى، وزوايا الرؤية الأوسع، وأوقات الاستجابة الأسرع[5].

4. كيف تؤثر تقنية الإضاءة الخلفية على استهلاك الطاقة في شاشات LCD؟

تعد الإضاءة الخلفية واحدة من أكثر المكونات استهلاكا للطاقة في شاشة LCD [3]. تتميز تقنيات الإضاءة الخلفية المختلفة بكفاءات طاقة متفاوتة. تعد الإضاءة الخلفية LED بشكل عام أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من الإضاءة الخلفية CCFL [7]. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تساعد تقنيات مثل تعتيم الإطار والتعتيم المحلي في تقليل استهلاك الطاقة عن طريق ضبط سطوع الإضاءة الخلفية ديناميكيا[9].

5. ما هو الغرض من الناشر في الإضاءة الخلفية LCD؟

الناشر هو مكون يستخدم في الإضاءة الخلفية LCD لتوزيع الضوء بالتساوي من مصدر الضوء (على سبيل المثال ، مصابيح LED أو CCFLs) عبر لوحة العرض [7]. يساعد ذلك على ضمان سطوع موحد ومنع النقاط الساخنة أو المناطق المظلمة على الشاشة[2].

الاستشهادات

[1] https://nelson-miller.com/why-do-lcds-require-a-backlight/

[2] https://rjoytek.com/display-backlight-technologies-direct-led-vs-edge-led/

[3] https://patents.google.com/patent/CN101568955A/zh

[4] https://www.rinalgp.com/info/what-is-the-function-of-the-led-backlight-pane-73482363.html

[5] https://en.wikipedia.org/wiki/Backlight

[6] https://patents.google.com/patent/CN1953038A/zh

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

[8] https://www.cnet.com/tech/home-entertainment/led-lcd-backlights-explained/

[9] https://en.wikipedia.org/wiki/LED-backlit_LCD