وجهات النظر: 222 المؤلف: Wendy Publish الوقت: 2025-05-30 الأصل: موقع
قائمة المحتوى
>> المكونات الرئيسية لشاشة LCD
● كيف تعمل شاشة الكمبيوتر LCD؟ العلم وراءه
● نظام الإضاءة الخلفية: جعل الصور مرئية
● مصفوفة نشطة مقابل LCDs المصفوفة السلبية
>> المزايا
>> القيود
● خاتمة
● الأسئلة الشائعة حول كيفية عمل شاشة الكمبيوتر LCD
>> 1. ما هي بالضبط بلورات سائلة في شاشة LCD؟
>> 2. كيف تؤثر الإضاءة الخلفية على جودة صورة شاشة LCD؟
>> 3. لماذا تستخدم شاشات LCD مرشحات الاستقطاب؟
>> 4. ما هو الفرق بين المصفوفة النشطة وشاشات الأمينة المصفوفة السلبية؟
>> 5. هل يمكن شاشات LCD عرض الألوان السوداء الحقيقية؟
أحدثت تقنية شاشة العرض الكريستالية السائلة (LCD) ثورة في الطريقة التي ننظر بها إلى صور على شاشات الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون وأجهزة أخرى لا حصر لها. فهم كيف يتضمن عمل شاشة الكمبيوتر LCD استكشاف التفاعل المعقد للضوء والبلورات السائلة والإشارات الكهربائية ومرشحات الألوان. تتحول هذه المقالة بعمق إلى العلوم والهندسة خلف شاشات شاشة LCD ، موضحة مكوناتها ومبادئ العمل والتكنولوجيا التي تجعلها فعالة وشعبية.
LCD هي تقنية عرض لوح مسطح تستخدم بلورات سائلة مع مرشحات الاستقطاب لتعديل الضوء وإنتاج الصور. على عكس تقنيات العرض الأقدم مثل أنابيب أشعة الكاثود (CRT) ، فإن LCD لا تنبعث منها الضوء مباشرة ؛ بدلاً من ذلك ، يعالجون الضوء من الإضاءة الخلفية لعرض الصور بالألوان أو أحادية اللون.
لفهم كيف تعمل شاشة الكمبيوتر LCD ، من الضروري معرفة مكوناته الرئيسية:
- الإضاءة الخلفية: مصدر الضوء خلف الشاشة ، والذي يتكون عادةً من مصابيح LED أو الفلورسنت ، التي تنبعث منها الضوء الأبيض.
- مرشحات الاستقطاب: طبقتان من الزجاج المستقطب الموضوعة في زوايا اليمنى لبعضهما البعض ، والتي تتحكم في اتجاه موجات الضوء التي تمر بها.
- الطبقة البلورية السائلة: طبقة رقيقة من الجزيئات البلورية السائلة محصورة بين المستقطبين. يمكن لهذه البلورات تحريف و Untwist عند تطبيق التيار الكهربائي.
- مرشحات الألوان: يحتوي كل بكسل على ثلاثة بكسلات فرعية مع مرشحات حمراء وخضراء وزرقاء تتحد لإنتاج الطيف الكامل للألوان.
- الترانزستورات الرقيقة في الأفلام (TFT): تتحكم هذه في التيار الكهربائي لكل بكسل ، مما يتيح التلاعب الدقيق بالبلورات السائلة.
البلورات السائلة هي مواد فريدة تظهر خصائص لكل من السوائل والمواد الصلبة. يمكن محاذاة جزيئاتها بطرق محددة عندما تتعرض لحقل كهربائي. في شاشة LCD ، يتم ترتيب هذه البلورات بحيث في حالتها الطبيعية (بدون الجهد) ، فإنها تحتفل بالضوء بمقدار 90 درجة ، مما يسمح لها بالمرور عبر المستقطب الثاني.
عندما يتم تطبيق الجهد ، فإن البلورات السائلة تتفوق على زاوية الضوء المستقطب الذي يمر عبرها. يتحكم هذا التغيير في مقدار الضوء الذي يمكن أن يمر عبر مرشح الاستقطاب الثاني ، ويتحكم بشكل فعال في سطوع ولون كل بكسل.
يتوقف تشغيل شاشة LCD على مفهوم الضوء المستقطب. تهتز موجات الضوء في العديد من الاتجاهات ، لكن مرشح الاستقطاب يسمح فقط بالضوء في اتجاه واحد للمرور. المستقطب الأول يستقطب الإضاءة الخلفية. الطبقة الكريستالية السائلة بعد ذلك تحوّل الضوء المستقطب اعتمادًا على الجهد المطبق. أخيرًا ، يقوم المستقطب الثاني إما كتل أو يسمح للضوء بالمرور بناءً على اتجاهه بالنسبة للضوء الملتوي.
هذا التحكم الدقيق على ناقل الحركة الضوء في كل بكسل ينشئ الصور التي نراها على الشاشة.
يتكون كل بكسل على شاشة LCD من ثلاث بكسلات فرعية مع مرشحات حمراء وخضراء وزرقاء. من خلال تغيير الجهد المطبق على كل بكسل فرعي ، تقوم البلورات السائلة بضبط شدة الضوء التي تمر بها ، وخلط هذه الألوان الأساسية لتوليد ملايين الألوان الممكنة.
تعمل الترانزستورات الرقيقة من الأغشية (TFTS) كمفاتيح صغيرة لكل بكسل فرعي ، مما يؤدي بسرعة إلى تشغيل التيار وإيقافها للتحكم في معدل تحديث الصورة ودقة اللون.
نظرًا لأن البلورات السائلة لا تنبعث منها الضوء ، فإن مصدر الضوء الخارجي ضروري. ينبعث الإضاءة الخلفية الضوء الأبيض الذي يمر عبر طبقات لوحة LCD. عادةً ما يتم تصنيع هذا الإضاءة الخلفية من مصابيح LED مرتبة خلف أو على طول حواف الشاشة.
لضمان توزيع الضوء بالتساوي عبر الشاشة ، تقوم لوحة الناشر بتشتيت الضوء بشكل موحد. بدون هذا ، تبدو بعض المناطق أكثر إشراقًا من غيرها ، مما يؤدي إلى رديء جودة الصورة.
تقوم المرشحات المستقطبة والبلورات السائلة بعد ذلك بتعديل هذا الضوء المنتشر لإنشاء الصورة المطلوبة على الشاشة.
تستخدم شاشات LCD المبكرة تقنية المصفوفة السلبية ، حيث تم التحكم في وحدات البكسل عن طريق تقاطع الشبكات الموصلة. كانت هذه الطريقة أبسط ولكنها أبطأ ، مما أدى إلى تأثيرات الظلال وجودة الصورة المنخفضة ، خاصة بالنسبة للصور سريعة الحركة.
تستخدم شاشات الكمبيوتر الحديثة LCD تقنية مصفوفة نشطة ، والمعروفة أيضًا باسم LCDs Thin Film Transistor (TFT). هنا ، يتم التحكم في كل بكسل بواسطة ترانزستور يسمح بالتبديل بشكل أسرع ، والتحكم في الألوان بشكل أفضل ، ودقة أعلى. تعمل هذه التكنولوجيا على تحسين معدلات التحديث ووضوح الصور بشكل كبير ، مما يجعلها المعيار لشاشات الكمبيوتر.
- كفاءة الطاقة: تستهلك LCDs طاقة أقل مقارنة بـ CRTs وبعض شاشات LED.
- رقيقة وخفيفة الوزن: تصميم اللوح المسطح يجعلها مدمجة ومحمولة.
- جودة الصورة الحادة: يمكن تحقيق دقة عالية ودقة اللون.
- لا حرق الشاشة: على عكس CRTs ، لا تعاني شاشات LCD من الاحتفاظ بالصورة الدائمة.
- عرض الزوايا: يمكن أن تتحلل جودة الصورة عند عرضها من الزوايا القصوى.
- وقت الاستجابة: قد تظهر بعض شاشات LCD طمس الحركة في الصور سريعة الحركة.
- النزف الخلفي: يمكن أن يسبب الإضاءة الخلفية غير المتكافئة تسربًا للضوء حول حواف الشاشة.
إن فهم كيفية عمل شاشة الكمبيوتر LCD يكشف عن تقنية متطورة تجمع بين الفيزياء والكيمياء والإلكترونيات لإنتاج عروض نابضة بالحياة وفعالة في الطاقة. يتيح التفاعل بين البلورات السائلة والضوء المستقطب والتحكم الكهربائي الدقيق ملايين الألوان والصور الحادة للظهور على شاشة رقيقة وخفيفة الوزن. مع استمرار تطور تقنية LCD ، تظل حجر الزاوية في أجهزة العرض الحديثة ، وتوازن الأداء والكفاءة للاستخدام اليومي.
البلورات السائلة هي مواد تتدفق مثل السوائل ولكن لها جزيئات مرتبة في بنية مشابهة للبلورة. يتغير اتجاههم عند تطبيق تيار كهربائي ، والذي يتحكم في مرور الضوء عبر الشاشة.
يوفر الإضاءة الخلفية مصدر الضوء الأساسي لشاشة LCD. تؤثر سطوعها وتوحيدها بشكل مباشر على وضوح الشاشة وتباينها وحيوية اللون.
المرشحات المستقطبة تتحكم في اتجاه موجات الضوء. من خلال وضع مرشحين في الزوايا اليمنى ، يمكن لشاشة LCD معالجة نقل الضوء من خلال الطبقة البلورية السائلة ، مما يؤدي إلى إنشاء صور مرئية.
تتحكم LCDs المصفوفة السلبي في بكسل عبر شبكات متقاطعة ، مما يؤدي إلى أوقات استجابة أبطأ وجودة الصورة المنخفضة. تستخدم LCDات المصفوفة النشطة الترانزستورات الرقيقة في كل بكسل لتحكم أسرع وأكثر دقة ، مما يؤدي إلى أداء أفضل.
تعتمد LCD على الإضاءة الخلفية ، لذلك لا يمكنها إنتاج أسود حقيقي مثل شاشات OLED. بدلاً من ذلك ، يقومون بمنع الضوء لإنشاء مناطق مظلمة ، لكن بعض التسرب الخفيف قد يتسبب في ظهور السود رماديًا.
