قائمة المحتوى
● مقدمة
>> الخطوة 1: إعداد ركائز الزجاج
>> الخطوة 2: إنشاء الأقطاب الكهربائية
>> الخطوة 4: ملء بالمواد البلورية السائلة
>> الخطوة 5: إرفاق المرشحات الاستقطابية
>> الخطوة 6: إضافة الإضاءة الخلفية (اختياري)
● DIY البرنامج التعليمي: بناء دائرة عرض LCD أساسية مع Arduino
>> عناصر
>> خطوات
● خاتمة
>> 1. ما هو الغرض من المرشحات الاستقطابية في شاشة LCD؟
>> 2. ما هو الزجاج المطلي بـ ITO ، ولماذا يستخدم في LCDs؟
>> 3. كيف تعمل شاشات الكريستال الملونة؟
>> 4. ما هي بعض التطبيقات الشائعة لشاشات LCD المخصصة؟
>> 5. ما هي مزايا وعيوب بناء شاشة LCD مخصصة مقابل استخدام شاشة خارج الجرف؟
شاشات الكريستال السائل (LCD) موجودة في كل مكان ، من شاشات هواتفنا الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة إلى الشاشات في سياراتنا وأجهزةنا [2] [13]. لقد أصبحوا جزءًا لا يتجزأ من الحياة الحديثة ، حيث يقدمون طريقة متعددة الاستخدامات وفعالة في الطاقة لعرض المعلومات. ولكن هل تساءلت يومًا كيف يتم صنع هذه العروض؟ قد يبدو بناء شاشة LCD مهمة شاقة ، ولكن مع المعرفة والمواد والأدوات الصحيحة ، من الممكن إنشاء LCD المخصص الخاص بك من الصفر [3] [6].
سيمشي هذا الدليل الشامل خلال عملية بناء شاشة LCD أساسية ، وشرح المبادئ وراء تقنية LCD والمواد المطلوبة والتعليمات خطوة بخطوة لتجميع الشاشة الخاصة بك. سواء كنت من عشاق DIY ، أو طالب يتعلم عن الإلكترونيات ، أو مجرد فضول حول كيفية عمل الأشياء ، ستوفر لك هذه المقالة فهمًا مفصلاً للبناء [3].
قبل الغوص في عملية البناء ، من الضروري فهم المبادئ الأساسية وراء تكنولوجيا LCD [2] [13]. تعمل شاشات LCD عن طريق تعديل الضوء باستخدام بلورات سائلة ، وهي مواد تظهر خصائص بين تلك الموجودة في السوائل التقليدية والبلورات الصلبة. يمكن محاذاة هذه البلورات السائلة بواسطة حقل كهربائي ، مما يسمح للضوء بالمرور أو حظره [2].
فيما يلي تفصيل للمكونات والمفاهيم الرئيسية:
- بلورات سائلة: هذه هي قلب الشاشة. يستجيبون لحقل كهربائي عن طريق تغيير اتجاههم ، والذي بدوره يؤثر على استقطاب الضوء الذي يمر عبرهم [2].
- المرشحات الاستقطابية: تسمح هذه المرشحات فقط بأمواج الضوء التي تهتز في اتجاه معين لتمريرها. تستخدم شاشات LCD مرشحين مستقطبين ، موجهين عند 90 درجة لبعضها البعض. عندما لا يتم محاذاة البلورات السائلة ، يستقطب المرشح الأول الضوء ، وينبئ البلورات السائلة الضوء بمقدار 90 درجة ، ويمر الضوء عبر المرشح الثاني. عندما تتم محاذاة البلورات السائلة بواسطة حقل كهربائي ، فإنها لا تلف الضوء ، ويتم حظر الضوء بواسطة المرشح الثاني [2].
- الأقطاب الكهربائية: هذه طبقات شفافة ، موصلة كهربائيًا ، غالبًا ما تكون مصنوعة من أكسيد القصدير الإنديوم (ITO) ، والتي تخلق المجال الكهربائي لمحاذاة البلورات السائلة [2] [9]. من خلال تطبيق الجهد على أقطاب محددة ، يمكنك التحكم في مناطق شاشة LCD خفيفة أو مظلمة ، إنشاء صور أو نص [9].
- ركائز زجاجية: هذه هي الطبقات الداعمة التي تجمع جميع المكونات معًا. يتم ربط البلورات السائلة والمرشحات الاستقطابية والأقطاب الكهربائية بهذه الركائز الزجاجية [5].
- مرشحات الألوان: في LCDs الملونة ، يتم تقسيم كل بكسل إلى بجنات فرعية مع مرشحات الألوان الحمراء والأخضر والأزرق. عن طريق التحكم في شدة كل بخاصية فرعية ، يمكن إنتاج مجموعة واسعة من الألوان [2].
- الإضاءة الخلفية: نظرًا لأن شاشات LCD تعمل على تعديل الضوء بدلاً من انبعاثه ، هناك حاجة إلى إضاءة خلفية لجعل الشاشة مرئية. يمكن أن يكون هذا مصباح الفلورسنت ، صفيف LED ، أو مصدر آخر للضوء [5].
لإنشاء شاشة LCD الأساسية الخاصة بك ، ستحتاج إلى المواد التالية [1]:
- الشرائح الزجاجية: يمكن استخدام شرائح المجهر أو الشرائح الزجاجية المغلفة ITO كركائز [3]. الزجاج المغطى مسبقًا متاح عبر الإنترنت [3].
- مرشحات الاستقطاب: يمكن شراؤها عبر الإنترنت أو إنقاذها من شاشات LCD القديمة [2].
- المواد البلورية السائلة: يمكن الحصول على هذا من الموردين المتخصصين [5].
- طلاء موصل (أكسيد القصدير الإنديوم - ITO): إذا كنت لا تستخدم الزجاج المغطى مسبقًا ، فستحتاج إلى طريقة لتطبيق طلاء موصل شفاف [3].
- الأسلاك: الأسلاك الطائر لتوصيل وحدة LCD بلوحة Arduino [1].
- مانعة للتسرب: لإغلاق حواف شاشة LCD ومنع المادة البلورية السائلة من التسرب [5].
- الفواصل: للحفاظ على فجوة متسقة بين الشرائح الزجاجية [5].
- موصل القطب: قم بتوصيل دبابيس البيانات الخاصة بوحدة LCD إلى Arduino [5].
- Arduino UNO: [1]
- وحدة عرض LCD (متوافقة مع Arduino): [1]
- وحدة I2C: [1]
- كابل USB (لتوصيل Arduino بجهاز كمبيوتر): [1]
- حامل البطارية المزدوج: [1]
- 2 بطارية من 3.7 فولت: [1]
فيما يلي خطوات إنشاء شاشة LCD أساسية:
- قم بتنظيف الشرائح الزجاجية تمامًا لإزالة أي الأوساخ أو الملوثات [5].
- إذا كنت لا تستخدم زجاجًا مغلفًا بالمواصفات ، فستحتاج إلى تطبيق طلاء موصل شفاف. يمكن القيام بذلك من خلال عملية تسمى الضيق ، ولكن من الأسهل في كثير من الأحيان شراء الزجاج المغطى مسبقًا [3].
- تصميم نمط القطب الذي تريد إنشاؤه على شاشة LCD. يمكن أن يكون هذا شرائح بسيطة لشاشة رقمية أو نمط أكثر تعقيدًا لشاشة العرض [5].
- استخدم عملية الحفر والحفر لإنشاء نمط القطب على الزجاج المطلي بـ ITO. بدلاً من ذلك ، يمكنك استخدام قاطع الليزر أو حتى قطع النمط باستخدام شفرة حادة [5].
- ضع طبقة رقيقة من مانع التسرب حول حواف أحد ركائز الزجاج ، تاركًا فتحة صغيرة لملء المادة البلورية السائلة [5].
- ضع الفواصل بين الركائز الزجاجية للحفاظ على فجوة متسقة. سوف يؤثر سمك الفجوة على أداء شاشة LCD ، لذلك من المهم أن تكون دقيقًا [5].
- قم بمحاذاة الركائز الزجاجية بعناية واضغط عليها معًا ، مما يضمن أن يخلق مانع التسرب ختمًا جيدًا [5].
- تسخين مجموعة LCD قليلاً لجعل المادة البلورية السائلة أكثر مرونة [5].
- استخدم محقنة أو قطارة لحقن المواد البلورية السائلة بعناية في الفجوة من خلال الفتحة في مانع التسرب [5].
- بمجرد ملء الفجوة ، قم بإغلاق الفتحة بمزيد من مانع التسرب [5].
- قطع المرشحات الاستقطاب إلى حجم ركائز الزجاج [2].
- قم بمحاذاة مرشحات الاستقطاب وربطها بعناية بالأسطح الخارجية للركائز الزجاجية. تأكد من أن محاور الاستقطاب موجهة عند 90 درجة لبعضها البعض [2].
- إذا كنت ترغب في إنشاء شاشة LCD التي تنقل (واحدة تتطلب إضاءة خلفية) ، فيمكنك إضافة لوحة الإضاءة الخلفية خلف شاشة LCD [5].
- قم بتوصيل الإضاءة الخلفية بمصدر الطاقة [5].
- قم بتوصيل وحدة عرض LCD بأردوينو [1].
- قم بتوصيل دبابيس البيانات الخاصة بوحدة LCD إلى Arduino [1].
- قم بتحميل الكود إلى Arduino [1].
- اختبار دائرة عرض LCD [1].
'بناء دائرة عرض LCD أساسية مع Arduino ' هو برنامج تعليمي DIY يوجهك من 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 الطائر ، وكابل USB [1]. ثم يأخذك البرنامج التعليمي عبر كل خطوة من العملية ، بما في ذلك توصيل وحدة LCD و Arduino ، وتوصيل دبابيس البيانات الخاصة بوحدة LCD إلى Arduino ، وتحميل الكود إلى Arduino ، واختبار الدائرة [1]. بحلول نهاية البرنامج التعليمي ، سيكون لديك دائرة عرض LCD تعمل والتي يمكنك تخصيصها لعرض أي رسائل تريدها [1] .-
- Arduino Uno [1]
- وحدة عرض LCD (متوافقة مع Arduino) [1]
- وحدة I2C [1]
- الأسلاك الطائر [1]
- كابل USB (لتوصيل Arduino بجهاز كمبيوتر) [1]
- حامل البطارية المزدوج [1]
- 2 بطارية 3.7 فولت [1]
1. قم بتوصيل وحدة عرض LCD بأردوينو [1].
2. قم بتوصيل دبابيس البيانات الخاصة بوحدة LCD إلى Arduino [1].
3. قم بتحميل الرمز إلى Arduino [1].
4. اختبار دائرة عرض LCD [1].
- نوع العرض: حدد ما إذا كنت بحاجة إلى عرض إيجابي أو سلبي [6]. تتميز الشاشات الإيجابية بخلفية خفيفة ذات أحرف داكنة ، بينما تحتوي العروض السلبية على خلفية مظلمة مع أحرف خفيفة [6].
- طريقة الإضاءة: اتخاذ قرار بشأن طريقة الإضاءة [6]. تشمل الخيارات انعكاس (باستخدام الضوء المحيط) ، و transmissive (تتطلب إضاءة خلفية) ، و transpluctive (مزيج من الاثنين) [5].
- تقنية القيادة: اختر تقنية القيادة المناسبة [6]. محرك الأقراص المباشر أبسط ولكنه يتطلب المزيد من المسامير ، في حين أن محرك الأقراص المتعدد يقلل من عدد المسامير ولكنه يزيد من التعقيد [6].
- نوع الاستقطاب: حدد نوع الاستقطاب المناسب [6]. وتشمل الخيارات المستقطبين عبر الانقلاب ، العاكسة ، والانتعاش [2].
- طريقة الاتصال: تحديد طريقة الاتصال [6]. تشمل الخيارات اللحام ، الموصلات ، وشرائط المطاط الموصلة [1].
يعد بناء شاشة LCD الخاصة بك من نقطة الصفر مشروعًا صعبًا ولكنه مجزي. من خلال فهم مبادئ تقنية LCD واتباع الخطوات الموضحة في هذا الدليل ، يمكنك إنشاء عرض مخصص مصمم لتلبية احتياجاتك المحددة. سواء كنت تقوم ببناء عرض رقمي بسيط أو عرض رسومي أكثر تعقيدًا ، فإن المعرفة والمهارات التي تكسبها من هذا المشروع ستكون لا تقدر بثمن [3] [6].
تعتبر المرشحات الاستقطابية ضرورية لإنشاء التباين في شاشة LCD [2]. أنها تسمح فقط موجات الضوء تهتز في اتجاه معين لتمريرها. من خلال توجيه مرشحين استقطابين عند 90 درجة لبعضهما البعض واستخدام بلورات سائلة للتحكم في استقطاب الضوء ، يمكن لشاشة LCD منع أو نقل الضوء بشكل انتقائي ، وإنشاء مناطق مظلمة أو ضوئية على الشاشة [2].
الزجاج المطلي ito هو زجاج يحتوي على طبقة رقيقة من أكسيد القصدير الإنديوم (ITO) [3] [9]. ITO هي مادة شفافة موصلة كهربائيًا يتم استخدامها لإنشاء الأقطاب الكهربائية في شاشة LCD. تُستخدم هذه الأقطاب الكهربائية لتطبيق مجال كهربائي على البلورات السائلة ، التي تتحكم في محاذاةها ، وبالتالي ، كمية الضوء التي تمر عبر [9].
تستخدم LCDs الملونة مبدأ مماثل لشاشات LCD أحادية اللون ، ولكن مع إضافة مرشحات الألوان [2]. يتم تقسيم كل بكسل إلى بجنات فرعية مع مرشحات الألوان الحمراء والأخضر والأزرق. من خلال التحكم في شدة كل بتكسل فرعي ، يمكن إنتاج مجموعة واسعة من الألوان. تمزج العين البشرية ألوان البكسل الفرعية هذه معًا لتصور لونًا واحدًا لكل بكسل [2].
تُستخدم LCD المخصصة في مجموعة واسعة من التطبيقات ، بما في ذلك المعدات الصناعية والأجهزة الطبية وشاشات السيارات والإلكترونيات الاستهلاكية [6]. إنها مفيدة بشكل خاص عندما لا تلبي شاشة LCD قياسية المتطلبات المحددة للشكل أو الشكل أو الوظيفة للمنتج [6].
تتضمن مزايا بناء شاشة LCD مخصصة القدرة على إنشاء شاشة مصممة لتلبية احتياجات محددة ، مثل الحجم والشكل والوظائف [6]. يمكن أن يكون أيضًا أكثر فعالية من حيث التكلفة لركضات الإنتاج الكبيرة [6]. تشمل العيوب الاستثمار الأولي الأعلى في المعدات والمواد ، والحاجة إلى المعرفة والمهارات المتخصصة ، ووقت التطوير الأطول [6].
[1] https://www.youtube.com/watch؟v=e8bxdkoiusg
[2] https://www.youtube.com/watch؟v=gx-jvoofyhs
[3]
[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-ocustom-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/22
[10]
[11] https://www.istockphoto.com/photos/liquid-crystal-display
[12] https://www.instructables.com/lcd-display-tutorial/
[13] https://www.elprocus.com/ever-wonderd-lcd-works/
