أسرار شاشات LCD الحديثة. أنواع محولات الفيديو مما تتكون شاشة LCD؟

هناك ثلاثة خيارات رئيسية لتنفيذ بطاقات الرسومات:

بطاقات التوسع.في هذه الحالة، من المفترض أنه سيتم استخدام بطاقات توسعة منفصلة مع واجهة PCI Express أو AGP أو PCI. وهذا يضمن أعلى أداء، وسعة ذاكرة كبيرة، ودعم أكبر عدد من الوظائف.

مجموعة شرائح مع نواة رسومات مدمجة.هذه هي الحلول الأقل تكلفة، لكن أدائها منخفض جدًا، خاصة عند تشغيل الألعاب ثلاثية الأبعاد والتطبيقات الأخرى التي تتطلب رسومات مكثفة. يوفر هذا أيضًا دقة أقل ومعدلات تحديث أقل من استخدام بطاقات التوسيع. تم العثور على الشرائح المتكاملة الأكثر شيوعًا في نماذج أجهزة الكمبيوتر المحمول ذات الميزانية المحدودة، وكذلك في بعض نماذجها متوسطة المدى؛

معالج ذو نواة رسومات مدمجة (شركة انتل).

كقاعدة عامة، تكون أجهزة الكمبيوتر المكتبية التي تستخدم اللوحات الأم microATX أو FlexATX أو microBTX أو PicoBTX أو MiniITX مزودة بنواة رسومات مدمجة في مجموعة الشرائح المصنعة بواسطة Intel أو VIA Technology أو SiS وما إلى ذلك.

موصلات بطاقة الفيديو

تم تجهيز محولات الفيديو MDA وHercules وCGA وEGA بموصل D-Sub ذو 9 سنون. في بعض الأحيان، كان يوجد أيضًا موصل فيديو مركب محوري، مما يسمح بإخراج صورة بالأبيض والأسود إلى جهاز استقبال تلفزيون أو شاشة مزودة بإدخال فيديو منخفض التردد.

موصل D-Sub التناظري

تحتوي محولات VGA ومحولات الفيديو الأحدث عادةً على موصل VGA واحد فقط (D-Sub ذو 15 سنًا). في بعض الأحيان، كانت الإصدارات القديمة من محولات VGA تحتوي أيضًا على موصل من الجيل السابق (9 سنون) للتوافق مع الشاشات القديمة. تم تحديد اختيار مخرجات العمل عن طريق المفاتيح الموجودة على لوحة محول الفيديو.

DVI هي واجهة قياسية جديدة نسبيًا تستخدم بشكل شائع لإخراج الفيديو الرقمي. يأتي منفذ DVI في نوعين. يتضمن DVI-I أيضًا إشارات تناظرية تسمح لك بتوصيل شاشة VGA عبر محول D-SUB. DVI-D لا يسمح بذلك.

موصل DVI (الاختلافات: DVI-I وDVI-D)

في الآونة الأخيرة، أصبحت واجهة منزلية جديدة واسعة الانتشار - واجهة الوسائط المتعددة عالية الوضوح. يوفر هذا المعيار نقلًا متزامنًا للمعلومات المرئية والصوتية عبر كابل واحد، وهو مصمم للتلفزيون والسينما، ولكن يمكن لمستخدمي الكمبيوتر الشخصي أيضًا استخدامه لإخراج بيانات الفيديو باستخدام موصل HDMI. يسمح لك HDMI بنقل الصوت والفيديو المحمي ضد النسخ بتنسيق رقمي عبر كابل واحد؛ كان الإصدار الأول من المعيار يعتمد على عرض نطاق ترددي يبلغ 5 جيجابت/ثانية، وقام HDMI 1.3 بتوسيع هذا الحد إلى 10.2 جيجابت/ثانية.

موصل اتش دي ام اي

DisplayPort عبارة عن واجهة فيديو رقمية جديدة نسبيًا، تم اعتماد الإصدار الأول منها من قبل VESA (جمعية معايير إلكترونيات الفيديو) في ربيع عام 2006. فهو يحدد واجهة رقمية عالمية جديدة، خالية من الترخيص وخالية من حقوق الملكية، مصممة لتوصيل أجهزة الكمبيوتر والشاشات، بالإضافة إلى معدات الوسائط المتعددة الأخرى.

يتيح لك منفذ Dispay توصيل ما يصل إلى أربعة أجهزة، بما في ذلك مكبرات الصوت ولوحات وصل USB وأجهزة الإدخال/الإخراج الأخرى. وهو يدعم ما يصل إلى أربعة خطوط بيانات، يمكن لكل منها نقل 1.62 أو 2.7 جيجابت/ثانية. يدعم الأوضاع ذات أعماق الألوان من 6 إلى 16 بت لكل قناة ألوان

تعد منافذ DVI وHDMI مراحل تطورية في تطوير معيار نقل إشارة الفيديو، لذلك يمكن استخدام المحولات لتوصيل الأجهزة بهذه الأنواع من المنافذ.

يمكن لبطاقة الفيديو أيضًا استيعاب المدخلات والمخرجات المركبة وS-Video.

موصل مركب

موصلات S-Video 4 و 7 دبوس

أرز. 28 – مجموعة موصلات لبطاقة الفيديو Palit GeForce GTS 450 Sonic 1Gb DDR5 128bit PCI-E (2xDVI، 1 D-Sub، 1 miniHDMI)

من المعتاد التمييز بين ثلاث حالات للمادة: الصلبة والسائلة والغازية. لكن بعض المواد العضوية، عند صهرها في مرحلة معينة، تظهر خصائص متأصلة في كل من البلورات والسوائل. بعد أن اكتسبت خاصية السيولة للسوائل، فإنها في هذه المرحلة لا تفقد ترتيب الجزيئات المميزة للبلورات الصلبة. يمكن تسمية هذه المرحلة بحالة التجميع الرابعة. صحيح أننا يجب ألا ننسى أن بعض المواد فقط هي التي تحتوي عليها وفي نطاق درجة حرارة معين فقط.

يسمى الاتجاه المكاني لجزيئات البلورات السائلة في ما يسمى بوضعية الراحة بترتيب البلورات السائلة. وفقا لتصنيف فريدل، هناك ثلاث فئات رئيسية من رتبة FA: اللزج، الخيطي والكوليسترولي (الشكل 1).

Smectic LCs هي الأكثر ترتيبًا وهي أقرب في البنية إلى البلورات الصلبة العادية. بالإضافة إلى التوجه المتبادل البسيط للجزيئات، فإنها تنقسم أيضًا إلى مستويات.

تتم الإشارة إلى اتجاه الاتجاه التفضيلي للمحاور الطويلة للجزيئات في البلورات السائلة بواسطة ناقل طول الوحدة، يسمى المخرج.

ينصب الاهتمام الرئيسي على المواد ذات الترتيب الخيطي، حيث يتم استخدامها في ألواح الكريستال السائل الحديثة بجميع أنواعها (TN، وIPS، وVA). في علم الديدان الخيطية، الحالة الطبيعية هي موضع الجزيئات ذات الاتجاه الجزيئي المنظم في جميع أنحاء الحجم، وهو ما يميز البلورات، ولكن مع الوضع الفوضوي لمراكز ثقلها، وهو ما يميز السوائل. يتم توجيه الجزيئات الموجودة فيها بشكل متوازي نسبيًا، وعلى طول محور المخرج يتم نقلها على مسافات مختلفة.

البلورات السائلة ذات الترتيب الكوليستيري في هيكلها تشبه الديدان الخيطية، مقسمة إلى طبقات. يتم تدوير الجزيئات الموجودة في كل طبقة لاحقة بالنسبة إلى الطبقة السابقة بزاوية صغيرة معينة، ويلتف المخرج بسلاسة في دوامة. هذه الطبيعة الطبقية، التي تتكون من النشاط البصري للجزيئات، هي السمة الرئيسية للنظام الكوليستيري. يُطلق على الكولستيرول أحيانًا اسم "النيماتودا الملتوية".

الحدود بين النظامين الخيطي والكولستري تعسفية إلى حد ما. يمكن الحصول على الترتيب الكولستري ليس فقط من المادة الكولسترية في شكلها النقي، ولكن أيضًا عن طريق إضافة إضافات خاصة تحتوي على جزيئات مراوانية (نشطة بصريًا) إلى المادة الخيطية. تحتوي هذه الجزيئات على ذرة كربون غير متماثلة، وعلى عكس الجزيئات الخيطية، فهي غير متماثلة في المرآة.

يتم تحديد ترتيب البلورات السائلة بواسطة القوى الجزيئية، التي تخلق مرونة مادة LC. نعم، هنا يمكننا أن نتحدث على وجه التحديد عن الخصائص المرنة، على الرغم من أن طبيعتها تختلف عن الخصائص المرنة للبلورات العادية، حيث أن البلورات السائلة لا تزال تتمتع بالسيولة. في الحالة الطبيعية (أو الأرضية)، تميل الجزيئات إلى العودة إلى "وضع الراحة"، على سبيل المثال في المادة الخيطية إلى موضع بنفس اتجاه المخرج.

تعد مرونة LCs أقل بعدة مرات من مرونة البلورات التقليدية وتوفر فرصة فريدة تمامًا للتحكم في موضعها باستخدام التأثيرات الخارجية. يمكن أن يكون مثل هذا التأثير، على سبيل المثال، مجالا كهربائيا.

الآن دعونا نلقي نظرة فاحصة على كيفية تأثير هذا المجال على اتجاه الجزيئات.

لنأخذ عينة مكونة من لوحين زجاجيين، يمتلئ الفراغ بينهما بمادة خيطية. المسافة بين الصفائح العلوية والسفلية، وبالتالي سمك طبقة الكريستال السائل هو عدة ميكرونات. لضبط الاتجاه المطلوب لمخرج الجزيئات في المادة، يتم استخدام معاملة خاصة لسطح الركيزة. للقيام بذلك، يتم تطبيق طبقة رقيقة من البوليمر الشفاف على السطح، وبعد ذلك يتم إعطاء السطح عن طريق فرك خاص (فرك) - أفضل الأخاديد في اتجاه واحد. يتم توجيه الجزيئات البلورية المطولة في الطبقة التي تكون على اتصال مباشر بالسطح على طول التضاريس. تجبر القوى الجزيئية جميع الجزيئات الأخرى على اتخاذ نفس الاتجاه.

يحدد الترتيب المرتب لجزيئات البلورات السائلة تباين بعض خواصها الفيزيائية (دعني أذكرك أن تباين الخواص هو اعتماد خصائص الوسط على الاتجاه في الفضاء). السوائل، بترتيبها العشوائي للجزيئات، تكون متناحية الخواص. لكن البلورات السائلة تتمتع بالفعل بتباين الخواص، وهي صفة مهمة تسمح لها بالتأثير على خصائص الضوء الذي يمر عبرها.

يتم استخدام تباين ثابت العزل الكهربائي للتحكم في موضع الجزيئات. إنه يمثل الفرق

Δε = ε || + ε ⊥ حيث ε || ثابت العزل الكهربائي في الاتجاه الموازي لمتجه المخرج، ε ⊥ ثابت العزل الكهربائي في الاتجاه العمودي على متجه المخرج. يمكن أن تكون قيمة Δε موجبة أو سالبة.

خذ عينة مكونة من لوحين زجاجيين بمسافة عدة ميكرونات بين اللوحين، مملوءتين بمادة خيطية ومختومة. لضبط الاتجاه المطلوب لمخرج الجزيئات في المادة، يتم استخدام معالجة خاصة لسطح الركيزة، ولهذا يتم تطبيق طبقة رقيقة من البوليمر الشفاف على السطح، وبعد ذلك يتم إعطاء راحة للسطح بواسطة فرك خاص - أخاديد رفيعة في اتجاه واحد. يتم توجيه جزيئات البلورات المطولة في الطبقة التي تكون على اتصال مباشر بالسطح على طول التضاريس، وتجبر القوى الجزيئية جميع الجزيئات الأخرى على اتخاذ نفس الاتجاه. إذا تم إنشاء مجال كهربائي في العينة، فإن طاقة البلورات السائلة في هذا المجال ستعتمد على موضع الجزيئات بالنسبة لاتجاه المجال. إذا كان موضع الجزيئات لا يتوافق مع الحد الأدنى من الطاقة، فسوف تدور خلال الزاوية المناسبة. في المواد ذات ثابت العزل الكهربائي الموجب (تباين العزل الكهربائي الإيجابي)، تميل الجزيئات إلى الدوران على طول اتجاه المجال الكهربائي، في مادة ذات تباين عازل سلبي - عبر اتجاه المجال. وبالتالي فإن زاوية الدوران تعتمد على الجهد المطبق.

دع المادة الموجودة في العينة لها تباين عازل إيجابي، ويكون اتجاه المجال الكهربائي عموديًا على الاتجاه الأولي للجزيئات (الشكل 2). عند تطبيق الجهد، تميل الجزيئات إلى الدوران على طول المجال. لكنها موجهة في البداية وفقًا لتضاريس الأسطح الداخلية للعينة، التي تم إنشاؤها عن طريق الاحتكاك، وترتبط بها عن طريق التصاق كبير جدًا. ونتيجة لذلك، عندما يتغير اتجاه المخرج، سوف تنشأ عزم الدوران في الاتجاه المعاكس. وطالما أن المجال ضعيف بدرجة كافية، فإن القوى المرنة تبقي الجزيئات في موضع ثابت. مع زيادة الجهد بدءاً من قيمة معينة ه ج، تتجاوز القوى الاتجاهية للمجال الكهربائي القوى المرنة، ويبدأ دوران الجزيئات. يُطلق على إعادة التوجيه هذه تحت تأثير المجال اسم انتقال فريدريكس. يعد انتقال فريدريكس أمرًا أساسيًا لتنظيم التحكم في البلورات السائلة، ويعتمد عليه مبدأ تشغيل جميع لوحات LCD.

يتم تشكيل آلية قابلة للتنفيذ:

• من ناحية، فإن المجال الكهربائي يجبر جزيئات الكريستال السائل على الدوران إلى الزاوية المطلوبة (اعتمادا على قيمة الجهد المطبق)؛
• من ناحية أخرى، فإن القوى المرنة الناتجة عن الروابط بين الجزيئات سوف تميل إلى إعادة الاتجاه الأصلي للمخرج عند تحرير الضغط.

إذا كان الاتجاه الأولي للمخرج واتجاهات المجال الكهربائي ليست متعامدة تماما، فإن قيمة مجال العتبة ه جيتناقص، مما يجعل من الممكن التأثير على موضع الجزيئات بمجال أصغر بكثير.

في هذه المرحلة، سيتعين علينا الاستطراد قليلاً عن البلورات السائلة لشرح مفهومي "استقطاب الضوء" و"مستوى الاستقطاب"، وبدونهما سيكون تقديم المزيد من المعلومات مستحيلاً.

يمكن تمثيل الضوء كموجة كهرومغناطيسية مستعرضة، تتأرجح مكوناتها الكهربائية والمغناطيسية في مستويات متعامدة بشكل متبادل (الشكل 3).

يحتوي الضوء الطبيعي (ويسمى أيضًا المستقطب طبيعيًا أو غير المستقطب) على تذبذبات متجهة ه، محتمل بالتساوي في جميع الاتجاهات المتعامدة مع المتجه ك(الشكل 4).

الضوء المستقطب جزئيًا له اتجاه تفضيلي لتذبذب المتجهات ه. بالنسبة للضوء المستقطب جزئيًا في مجال موجة ضوئية، تكون سعة الإسقاط E إلى أحد الاتجاهين المتعامدين دائمًا أكبر من الاتجاه الآخر. العلاقة بين هذه السعات تحدد درجة الاستقطاب.

الضوء المستقطب خطيًا هو الضوء الذي له اتجاه متجه واحد هلجميع الموجات. مفهوم الضوء المستقطب خطيا هو مفهوم مجرد. من الناحية العملية، عندما نتحدث عن الضوء المستقطب خطيًا، فإننا نعني عادةً الضوء المستقطب جزئيًا بدرجة عالية من الاستقطاب.

المستوى الذي يقع فيه المتجه هوناقل اتجاه الموجة ك، ويسمى مستوى الاستقطاب.

الآن دعنا نعود إلى شاشات الكريستال السائل.

الخاصية الفيزيائية الثانية الأكثر أهمية للبلورات السائلة، بعد تباين العزل الكهربائي، والتي تستخدم للتحكم في تدفق الضوء من خلالها، هي التباين البصري. البلورات السائلة لها قيم مختلفة لمعامل انكسار الضوء لاتجاه الانتشار الموازي والمتعامد مع المخرج. أي أن سرعة انتشار شعاع الضوء الموازي أو المتعامد مع المخرج ستكون مختلفة، ومع وجود معامل أعلى يعرف أنه أقل. التباين البصري أو تباين معامل الانكسار هو الفرق بين معاملين:

Δ ن= ن|| + ن⊥ أين ن|| معامل الانكسار لمستوى الاستقطاب الموازي للمخرج؛ ن⊥ معامل الانكسار لمستوى الاستقطاب المتعامد مع المخرج.

وجود في المادة معنيين مختلفين ل ن|| و ن⊥ يسبب تأثير الانكسار المزدوج. عندما يضرب الضوء مادة ثنائية الانكسار، مثل النيماتيكا، ينقسم مكون المجال الكهربائي لموجة الضوء إلى مكونين متجهين، يهتز في المحور السريع ويهتز في المحور البطيء. وتسمى هذه المكونات الأشعة العادية وغير العادية، على التوالي. اتجاهات الاستقطاب للأشعة العادية وغير العادية متعامدة بشكل متبادل. ووجود المحاور "السريعة" و"البطيئة" في المادة يرجع إلى ما ذكر أعلاه - مؤشرات انكسار مختلفة للأشعة المنتشرة على التوالي بشكل موازٍ أو متعامد مع اتجاه المخرج.

ويبين الشكل 5 انتشار الموجات على طول المحورين "السريع" و"البطيء". ويجب التأكيد على أن المحور في هذه الحالة ليس خطًا مستقيمًا ثابتًا، بل هو اتجاه المستوى الذي تتأرجح فيه الموجة.

وبما أن سرعات الطور للحزم العادية وغير العادية مختلفة، فإن فرق الطور الخاص بها سوف يتغير مع انتشار الموجة. يؤدي تغيير فرق الطور لهذه المكونات المتعامدة إلى حدوث تغيير في اتجاه استقطاب موجة الضوء. في الشكل، من أجل الوضوح، يتم تمثيل مجموع المكونات المتعامدة بواسطة المتجه الناتج ه ص. ويمكن ملاحظة أنه مع انتشار الموجة، يدور اتجاه المتجه ه ص. وبالتالي، فإن إضافة موجات عند مخرج مادة ثنائية الانكسار سوف تنتج موجة ذات اتجاه استقطاب متغير بالنسبة إلى الاتجاه الأصلي.

تعتمد زاوية دوران مستوى الاستقطاب على اتجاه الجزيئات في المادة.

تصميم اللوحة

هناك العديد من تقنيات لوحة LCD. لتوضيح التصميم في هذه الحالة، يظهر TN باعتباره الأكثر شيوعًا (الشكل 6).

جميع لوحات الكريستال السائل الخاصة بالشاشات قابلة للنقل - حيث يتم تشكيل الصورة فيها عن طريق تحويل تدفق الضوء من المصدر الموجود خلفها. يتم تعديل تدفق الضوء بسبب النشاط البصري للبلورات السائلة (قدرتها على تدوير مستوى استقطاب الضوء المنقول). ويتم تنفيذ ذلك على النحو التالي. عند المرور عبر المستقطب الأول، يصبح الضوء الصادر من مصابيح الإضاءة الخلفية مستقطبًا خطيًا. ثم يتبع ذلك من خلال طبقة من البلورات السائلة الموجودة في الفراغ بين كأسين. يتم تنظيم موضع جزيئات LC في كل خلية من خلايا اللوحة بواسطة المجال الكهربائي الناتج عن تطبيق الجهد على الأقطاب الكهربائية. يعتمد دوران مستوى استقطاب الضوء المنقول على موضع الجزيئات. وبالتالي، من خلال تزويد الخلايا بقيمة الجهد المطلوبة، يتم التحكم في دوران مستوى الاستقطاب.

لتوصيل الجهد إلى البكسل الفرعي، يتم استخدام خطوط البيانات الرأسية (خط البيانات) والأفقية (خط البوابة)، وهي عبارة عن مسارات موصلة معدنية موضوعة على الركيزة الزجاجية الداخلية (الأقرب إلى وحدة الإضاءة الخلفية). يتم إنشاء المجال الكهربائي، كما ذكرنا سابقًا، بواسطة الجهد الموجود على الأقطاب الكهربائية - العام والبكسل. الجهد المستخدم متغير، حيث أن استخدام جهد ثابت يسبب تفاعل الأيونات مع مادة القطب، وتعطيل الترتيب المنظم لجزيئات مادة LC، ويؤدي إلى تدهور الخلايا. يلعب الترانزستور ذو الأغشية الرقيقة دور المفتاح الذي يغلق عند تحديد عنوان الخلية المطلوبة على خط المسح، ويسمح "بكتابة" قيمة الجهد المطلوبة ويفتح مرة أخرى في نهاية دورة المسح، مما يسمح تهمة للاحتفاظ بها لفترة معينة من الزمن. يحدث الشحن مع مرور الوقت ت= ت و/ن ، أين ت ووقت عرض الإطار على الشاشة (على سبيل المثال، مع معدل تحديث قدره 60 هرتز، يكون وقت عرض الإطار 1 ثانية / 60 = 16.7 مللي ثانية)، نعدد خطوط اللوحة (على سبيل المثال، 1024 للوحات ذات الدقة الفعلية 1280 × 1024). ومع ذلك، فإن القدرة الكامنة في مادة الكريستال السائل ليست كافية للحفاظ على الشحن في الفترة الفاصلة بين دورات التحديث، الأمر الذي ينبغي أن يؤدي إلى انخفاض في الجهد، ونتيجة لذلك، انخفاض في التباين. لذلك، بالإضافة إلى الترانزستور، تم تجهيز كل خلية بمكثف تخزين، والذي يتم شحنه أيضًا عند تشغيل الترانزستور ويساعد على تعويض فقد الجهد قبل بدء دورة المسح التالية.

يتم توصيل خطوط البيانات الرأسية والأفقية، باستخدام الكابلات المرنة المسطحة الملصقة، برقائق التحكم الخاصة باللوحة - برامج التشغيل، العمودية على التوالي (برنامج تشغيل المصدر) والصف (برنامج تشغيل البوابة)، والتي تعالج الإشارة الرقمية القادمة من وحدة التحكم وتولد الجهد المقابلة للبيانات الواردة لكل خلية.

بعد طبقة البلورات السائلة توجد مرشحات الألوان المطبقة على السطح الداخلي للوحة الزجاجية وتستخدم لتكوين صورة ملونة. يتم استخدام التركيب الإضافي المعتاد بثلاثة ألوان: تتشكل الألوان نتيجة المزج البصري للإشعاع من ثلاثة ألوان أساسية (الأحمر والأخضر والأزرق). تتكون الخلية (البكسل) من ثلاثة عناصر منفصلة (البكسلات الفرعية)، يرتبط كل منها بمرشح اللون الأحمر أو الأخضر أو ​​الأزرق الموجود فوقها؛ يمكن أن تنتج مجموعات من 256 قيمة نغمة محتملة لكل بكسل فرعي ما يصل إلى 16.77 مليون بكسل الألوان.

يجب إخفاء بنية اللوحة (خطوط البيانات المعدنية الرأسية والأفقية، والترانزستورات ذات الأغشية الرقيقة) والمناطق الحدودية للخلية التي يتعطل فيها الاتجاه الجزيئي تحت مادة غير شفافة لتجنب التأثيرات البصرية غير المرغوب فيها. لهذا، يتم استخدام ما يسمى بالمصفوفة السوداء، والتي تشبه شبكة رقيقة تملأ الفجوات بين مرشحات الألوان الفردية. المواد المستخدمة في المصفوفة السوداء هي الكروم أو الراتنجات السوداء.

الدور الأخير في تكوين الصورة يلعبه المستقطب الثاني، والذي يسمى غالبًا بالمحلل. يتغير اتجاه استقطابه بالنسبة إلى الأول بمقدار 90 درجة. لتخيل الغرض من المحلل، يمكنك إزالته بشكل مشروط من سطح اللوحة المتصلة. في هذه الحالة، سنرى جميع وحدات البكسل الفرعية مضاءة إلى الحد الأقصى، أي ملء الشاشة باللون الأبيض، بغض النظر عن الصورة المعروضة عليها. نظرًا لأن الضوء أصبح مستقطبًا، ويتم تدوير مستوى استقطابه بواسطة كل خلية بشكل مختلف، اعتمادًا على الجهد المطبق عليها، لم يتغير شيء بالنسبة لأعيننا حتى الآن. تتمثل وظيفة المحلل على وجه التحديد في قطع مكونات الموجة الضرورية، مما يسمح لك برؤية النتيجة المطلوبة عند الإخراج.

الآن دعونا نتحدث عن كيفية حدوث هذا القطع للمكونات الضرورية. لنأخذ على سبيل المثال المستقطب ذو الاتجاه الرأسي للاستقطاب، أي. إرسال موجات موجهة في مستوى عمودي.

يوضح الشكل 7 موجة تنتشر في مستوى يقع بزاوية معينة بالنسبة للاتجاه الرأسي للاستقطاب. يمكن تقسيم متجه المجال الكهربائي للموجة الساقطة إلى مكونين متعامدين بشكل متبادل: موازٍ للمحور البصري للمستقطب وعمودي عليه. يمر المكون الأول بالتوازي مع المحور البصري، ويتم حظر الثاني (عمودي).

ومن هنا يتضح موقفان متطرفان:

• سيتم إرسال موجة تنتشر في مستوى عمودي تمامًا دون تغييرات؛
• سيتم حظر الموجة التي تنتشر في مستوى أفقي لأنها لا تحتوي على مكون رأسي.

يتوافق هذان الموضعان المتطرفان مع الوضع المفتوح تمامًا والمغلق تمامًا للخلية. دعونا نلخص:

• لمنع الضوء المرسل بشكل كامل قدر الإمكان بواسطة خلية (بكسل فرعي)، من الضروري أن يكون مستوى استقطاب هذا الضوء متعامدًا مع مستوى إرسال المحلل (اتجاه الاستقطاب)؛
• للحصول على أقصى قدر من انتقال الضوء عبر الخلية، يجب أن يتطابق مستوى استقطابها مع اتجاه الاستقطاب؛
• من خلال تنظيم الجهد الكهربي المزوّد بأقطاب الخلية بسلاسة، من الممكن التحكم في موضع جزيئات الكريستال السائل، ونتيجة لذلك، دوران مستوى استقطاب الضوء المنقول. وبالتالي تتغير كمية الضوء التي تنقلها الخلية.

وبما أن زاوية دوران مستوى الاستقطاب تعتمد على المسافة التي يقطعها الضوء في الطبقة البلورية السائلة، فيجب أن يكون لهذه الطبقة سمك ثابت تمامًا في جميع أنحاء اللوحة بأكملها. للحفاظ على مسافة موحدة بين النظارات (مع تطبيق الهيكل بأكمله عليها)، يتم استخدام الفواصل الخاصة.

الخيار الأبسط هو ما يسمى بالفواصل الكروية. وهي عبارة عن خرز بوليمر أو زجاجي شفاف بقطر محدد بدقة ويتم تطبيقه على الهيكل الداخلي للزجاج عن طريق الرش. وبناء على ذلك، فهي تقع بشكل عشوائي على كامل مساحة الخلية ويؤثر وجودها سلبا على توحيدها، حيث أن المباعد يعمل كمركز للمنطقة المعيبة ويتم توجيه الجزيئات بشكل غير صحيح بجوارها مباشرة.

يتم أيضًا استخدام تقنية أخرى: فواصل الأعمدة (فاصل العمود، فاصل الصورة، فاصل العمود). توجد هذه الفواصل بدقة فوتوغرافية أسفل المصفوفة السوداء (الشكل 8). فوائد هذه التكنولوجيا واضحة: زيادة التباين بسبب عدم وجود تسرب للضوء بالقرب من الفواصل، والتحكم بشكل أكثر دقة في تجانس الفجوات بسبب الترتيب المنظم للفواصل، وزيادة صلابة اللوحة وغياب التموجات عند الضغط على السطح.

تعد لوحة TN، التي يظهر تصميمها في الشكل 6، هي الأقل تكلفة في الإنتاج، مما يحدد هيمنتها في سوق الشاشات الجماعية. بالإضافة إلى ذلك، هناك العديد من التقنيات الأخرى التي تختلف في الموقع والتكوين والمواد الخاصة بالأقطاب الكهربائية، واتجاه المستقطبات، وخلائط LCD المستخدمة، والتوجه الأولي للمخرج في مادة الكريستال السائل، وما إلى ذلك. وفقًا للتوجه الأولي للمخرج، يمكن تقسيم جميع التقنيات الموجودة إلى مجموعتين:

1. التوجه المستوي

يتضمن ذلك جميع تقنيات IPS (S-IPS وSA-SFT وما إلى ذلك)، بالإضافة إلى FFS (حاليًا AFFS)، التي تم تطويرها والترويج لها بواسطة Boe HyDis. يتم محاذاة الجزيئات أفقيًا، بالتوازي مع قاعدة الركائز، في الاتجاه المحدد بالفرك، ويتم فرك الركائز العلوية والسفلية في نفس الاتجاه. جميع الأقطاب الكهربائية، سواء البكسلية أو المشتركة، موجودة على نفس الركيزة الزجاجية للوحة - الركيزة الداخلية، جنبًا إلى جنب مع خطوط البيانات والترانزستورات. في تقنيات IPS، توجد البكسل والأقطاب الكهربائية المشتركة بالتوازي، بالتناوب مع بعضها البعض (الشكل 9). تسير خطوط المجال أفقيًا، ولكن بزاوية معينة بالنسبة لاتجاه الاحتكاك. لذلك، عند تطبيق جهد كهربائي، فإن الجزيئات، والتي في هذه الحالة لها تباين عازل إيجابي، وتميل إلى المحاذاة في اتجاه المجال المطبق، تدور في نفس المستوى بزاوية اعتمادًا على قوة (المجال). في حالة FFS، يقع القطب المشترك أسفل البكسل بهذا التصميم، ويولد الجهد المطبق على الأقطاب الكهربائية مجالًا كهربائيًا يحتوي على مكونات أفقية ورأسية. إذا كان من أجل IPS في محاور الإحداثيات المبينة في الشكل 9، فيمكن وصف المجال بأنه إي ذ، ثم بالنسبة لـ FFS ستبدو القيم المقابلة إي ذو لويز. يسمح هذا الترتيب لخطوط المجال باستخدام مواد LC مع تباين العزل الكهربائي الموجب والسالب. يحدث الدوران الجزيئي، المشابه لـ IPS، في نفس المستوى في اتجاه مكون المجال الأفقي، ولكن نظرًا لوجود مناطق حدودية أقل، يتم تدوير عدد أكبر بكثير من الجزيئات، مما يجعل من الممكن تضييق عرض شبكة المصفوفة السوداء وتحقيق نسبة فتحة لوحة أعلى.

إحدى المزايا الرئيسية للتقنيات ذات اتجاه المخرج المستوي هي التحول الطفيف للغاية في لون اللوحة عندما تتغير زاوية المشاهدة. ويفسر هذا الاستقرار من خلال تكوين الحلزون الذي تشكله جزيئات المادة البلورية السائلة تحت تأثير المجال، والذي في هذه الحالة له شكل متماثل. يوضح الشكل 9 بشكل تخطيطي موضع جزيئات LC عند تطبيق الجهد على الأقطاب الكهربائية؛ ومن الواضح أن زاوية الدوران القصوى تتحقق في الطبقات الوسطى. يرجع هذا التجانس إلى حقيقة أنه، كما ذكرنا سابقًا، يتم الحصول على اتجاه الجزيئات في الاتجاه المطلوب الموازي لقاعدة الركائز عن طريق المعالجة المسبقة (مسح) أسطحها. ولذلك، فإن حركة الجزيئات في الطبقة المتاخمة مباشرة للركيزة تكون محدودة بتضاريس الركيزة، وفي الطبقات القريبة اللاحقة بواسطة القوى بين الجزيئات. نتيجة لذلك، تحت تأثير المجال، تشكل الجزيئات حلزونيا يشبه الشريط مع نهايات ثابتة في مستوى واحد ويتم تدوير الجزء المركزي. هناك مفهوم المسار البصري، الذي يعتمد على معامل انكسار الوسط الذي تنتشر فيه الحزمة وتحول الطور الناتج في الاتجاه الذي تنتقل فيه. الأشعة الضوئية التي تمر عبر طبقة من البلورات السائلة لها أطوال مسار بصري مختلفة حسب زاوية الإرسال. يتيح الشكل المتماثل للدوامة الجزيئية الحصول على إضافة دقيقة لكل مستوى رمادي لطول المسار البصري في نصفيه العلوي والسفلي؛ والنتيجة هي الغياب شبه الكامل لاعتماد الظلال المعروضة على زوايا الرؤية. بفضل هذه الخاصية، يتم استخدام لوحات IPS في الغالبية العظمى من الشاشات التي تهدف إلى العمل مع الرسومات.

عندما تمر موجة ضوئية، فإن اتجاه دوران المتجه الناتج (انظر الشكل 5) يكرر جزئيًا شكل انحناء اللولب الذي تشكله الجزيئات. ولذلك، فإن دوران مستوى الاستقطاب عندما تمر الموجة عبر الجزء الأول من مادة LC يحدث في اتجاه واحد، ومن خلال الثاني في الاتجاه المعاكس. يؤدي تأخر الطور المختلف لأحد مكونات الموجة، اعتمادًا على الجهد المطبق، إلى حقيقة أن اتجاه المتجه الناتج ه صعند الخروج من طبقة الكريستال السائل يختلف عن الطبقة الأصلية، وهذا يسمح لجزء معين من تدفق الضوء بالمرور عبر المحلل. يتم إزاحة مستويات نقل الضوء الخاصة بالمستقطب والمحلل، كما هو الحال في جميع التقنيات الأخرى، بالنسبة لبعضها البعض بزاوية 90 درجة.

تستخدم جميع الإصدارات المنتجة حاليًا (S-IPS وAFFS وSA-SFT) تصميم خلية ثنائي المجال. ولهذا الغرض، يتم استخدام أقطاب كهربائية على شكل متعرج، والتي تجعل الجزيئات تدور في اتجاهين. الإصدارات الأولية، التي تم تحديدها ببساطة "IPS" و"FFS"، بدون البادئات "Super" و"Advanced"، كانت أحادية المجال، وبالتالي كان بها تحول في اللون وزوايا مشاهدة أصغر (من 140/140 في المقابل انخفضت إلى 10: 1 لأول IPS ).

يشتمل الاتجاه المستوي عادةً على اتجاه ملتوي (أو اتجاه ملتوي). في هذه الحالة، يتم أيضًا تحقيق محاذاة الجزيئات على طول قاعدة الركائز عن طريق مسح أسطحها، مع اختلاف أن اتجاهات مسح الركائز العلوية والسفلية تقابل بعضها البعض. نتيجة لهذا المحاذاة في المادة الخيطية، يشكل المخرج حلزونًا يشبه الكوليستيرول، من أجل التكوين الصحيح للحلزون، يتم استخدام إضافات خاصة تحتوي على جزيئات حلزونية في مخاليط LC. يتم استخدام الاتجاه الملتوي في تقنية TN (أو TN+Film) الأكثر استخدامًا. ليس من المنطقي وصف وتوضيح تصميم TN هنا؛ لقد تم ذلك مرارًا وتكرارًا في العديد من المواد حول مواضيع مماثلة؛ يمكننا القول أنه معروف جيدًا.

2. التوجه المثلي

تنتمي MVA وPVA إلى هذه المجموعة. يتم توجيه المخرج بشكل عمودي على قاعدة الركيزة الزجاجية، ويتم تحقيق ذلك باستخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي في طلاء الركيزة. توجد الأقطاب الكهربائية العامة والبكسل على ركائز متقابلة، ويتم توجيه الحقل عموديًا. هنا، يتم استخدام مواد بلورية سائلة ذات تباين عازل سلبي، وبالتالي فإن الجهد المطبق يتسبب في دوران جزيئات LC عكس خطوط المجال. يتميز MVA بوجود نتوءات طولية مجهرية (نتوء) لإمالة الجزيئات مسبقًا على الجزء العلوي أو على كل من الركائز، وبالتالي فإن المحاذاة العمودية الأولية ليست كاملة. تتلقى الجزيئات المتراصفة على طول هذه النتوءات ميلًا مسبقًا طفيفًا، مما يجعل من الممكن ضبط اتجاه معين لكل منطقة (مجال) من الخلية تدور فيه الجزيئات تحت تأثير المجال. في PVA لا توجد مثل هذه النتوءات وفي غياب الجهد يتم توجيه المخرج بشكل عمودي تمامًا على السطح، ويتم إزاحة البكسل والأقطاب الكهربائية المشتركة بالنسبة لبعضهما البعض بحيث لا يكون الحقل الذي تم إنشاؤه رأسيًا تمامًا، ولكنه يحتوي على مكون مائل (الشكل 10).

تشمل أيضًا التقنيات ذات التوجه التوجيهي المتجانس ASV، الذي طورته شركة Sharp. يوجد داخل البكسل الفرعي عدة أقطاب بكسل على شكل مربعات ذات حواف مستديرة. المبادئ الأساسية هي نفسها: يقع القطب المشترك على الركيزة المعاكسة، ويتم توجيه الجزيئات عموديًا في حالة عدم وجود مجال، ويتم استخدام المواد البلورية السائلة ذات تباين العزل الكهربائي السلبي. يحتوي الحقل الذي تم إنشاؤه على مكون مائل واضح، والجزيئات، التي تدور عكس اتجاه المجال، تخلق هيكلًا يشبه فيه اتجاه المخرج شكل مظلة تتمركز في منتصف قطب البكسل.

يوجد أيضًا تقسيم لوحدات LCD إلى أنواع حسب حالة الخلايا في غياب الجهد. عادةً ما تكون اللوحات البيضاء هي تلك التي تكون فيها الخلايا مفتوحة تمامًا عند مستوى جهد صفري، وبالتالي يتم إعادة إنتاج اللون الأبيض على الشاشة. جميع اللوحات المصنوعة باستخدام تقنية TN تكون عادة بيضاء اللون. الألواح التي تمنع مرور الضوء في حالة عدم وجود جهد كهربائي تصنف على أنها سوداء عادة (أسود عادة)، وجميع التقنيات الأخرى تنتمي إلى هذا النوع.

وحدة الإضاءة الخلفية

...على أساس مصابيح الفلورسنت

يمر جزء صغير فقط من تدفق الضوء الأولي من مصابيح الإضاءة الخلفية عبر جسم اللوحة (المستقطبات، والأقطاب الكهربائية، ومرشحات الألوان، وما إلى ذلك)، بما لا يزيد عن 3%. لذلك، يجب أن يكون السطوع الجوهري لوحدة الإضاءة الخلفية مهمًا جدًا؛ كقاعدة عامة، تتمتع المصابيح المستخدمة بسطوع يزيد عن 30000 شمعة/م2.

تستخدم مصابيح الفلورسنت ذات الكاثود البارد CCFL (بدون خيوط الكاثود) للإضاءة. مصباح CCFL عبارة عن أنبوب زجاجي مغلق مملوء بغاز خامل مع خليط صغير من الزئبق (الشكل 11). في هذه الحالة، الكاثودات هي أقطاب كهربائية متساوية، حيث يتم استخدام التيار المتردد لإمدادات الطاقة. بالمقارنة مع المصابيح ذات الكاثود المتوهج (الساخن)، فإن أقطاب CCFL لها بنية مختلفة وهي أكبر في الحجم. تختلف درجة حرارة تشغيل الكاثود اختلافًا كبيرًا: 80-150 درجة مئوية مقابل حوالي 900 درجة مئوية للمصابيح ذات الكاثود الساخن، مع درجة حرارة مماثلة للمصباح نفسه - 30-75 درجة مئوية و40 درجة مئوية، على التوالي. جهد التشغيل لـ CCFL هو 600-900 فولت، جهد البداية هو 900-1600 فولت (الأرقام تعسفية تمامًا، نظرًا لأن نطاق المصابيح المستخدمة واسع جدًا). يحدث تكوين الضوء أثناء تأين الغاز، والشرط الضروري لحدوثه في مصباح الكاثود البارد هو الجهد العالي. لذلك، لبدء تشغيل مثل هذا المصباح، من الضروري تطبيق جهد أعلى بكثير من جهد التشغيل على الأقطاب الكهربائية لعدة مئات من الميكروثانية. يؤدي الجهد المتردد العالي المطبق إلى تأين الغاز وانهيار الفجوة بين الأقطاب الكهربائية، ويحدث التفريغ.

يحدث انهيار فجوة التفريغ للأسباب التالية. في الظروف العادية، الغاز الذي يملأ المصباح هو مادة عازلة. عندما يظهر مجال كهربائي، يبدأ عدد صغير من الأيونات والإلكترونات، الموجودة دائمًا في حجم الغاز، في التحرك. إذا تم تطبيق جهد عالي بما فيه الكفاية على الأقطاب الكهربائية، فإن المجال الكهربائي يضفي سرعة عالية على الأيونات التي عندما تصطدم بجزيئات محايدة، يتم إخراج الإلكترونات منها وتتشكل الأيونات. تدخل أيضًا الإلكترونات والأيونات المتكونة حديثًا، والتي تتحرك تحت تأثير المجال، في عملية التأين، وتكتسب العملية طابعًا يشبه الانهيار الجليدي. بمجرد أن تبدأ الأيونات في تلقي طاقة كافية لطرد الإلكترونات عن طريق ضرب الكاثود، يحدث التفريغ الذاتي. على عكس مصابيح الكاثود الساخن، حيث يكون التفريغ قوسيًا، فإن نوع التفريغ في CCFL هو التوهج.

يتم الحفاظ على التفريغ بسبب ما يسمى بانخفاض جهد الكاثود. يحدث الجزء الرئيسي من انخفاض الجهد (الجهد) المحتمل في التفريغ في منطقة الكاثود. تكتسب الأيونات، التي تمر عبر هذه الفجوة بفارق جهد كبير، طاقة حركية عالية تكفي لإخراج الإلكترونات من الكاثود. يتم تسريع الإلكترونات المعطلة، بسبب نفس فرق الجهد، مرة أخرى إلى التفريغ، مما ينتج عنه أزواج جديدة من الأيونات والإلكترونات هناك. تعود الأيونات من هذه الأزواج إلى الكاثود، ويتم تسريعها من خلال انخفاض الجهد بين التفريغ والكاثود، وتطرد الإلكترونات مرة أخرى.

تتسبب طاقة التيار الكهربائي في تحول الزئبق الموجود في المصباح من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية. عند اصطدام الإلكترونات بذرات الزئبق تنطلق طاقة بسبب عودة الذرات من الحالة غير المستقرة إلى الحالة المستقرة. في هذه الحالة، يحدث إشعاع مكثف في منطقة الأشعة فوق البنفسجية، وتبلغ حصة الأشعة فوق البنفسجية حوالي 60٪ من إجمالي الإشعاع.

يتم إنتاج الضوء المرئي من خلال طلاء الفوسفور المطبق على السطح الداخلي للزجاج. تثير الفوتونات فوق البنفسجية الصادرة عن الزئبق الذرات الموجودة في طبقة الفوسفور، مما يزيد من مستوى طاقة الإلكترونات. وعندما تعود الإلكترونات إلى مستوى طاقتها الأصلي، تنتج الذرات الموجودة في الغلاف طاقة على شكل فوتونات من الضوء المرئي. الفوسفور هو العنصر الأكثر أهمية في المصباح، وتعتمد عليه خصائص طيف الانبعاث. طيف CCFL غير متساوٍ للغاية، ويحتوي على قمم ضيقة واضحة. حتى استخدام طلاء الفوسفور متعدد الطبقات (على حساب الحد الأقصى للسطوع) لا يسمح لك "بتجاوز" شاشات CRT من حيث التدرج اللوني. لذلك، عند إنتاج اللوحة، من أجل تحقيق نطاق ألوان مقبول، من الضروري أيضًا تحديد مرشحات الألوان بدقة، والتي يجب أن تتوافق نطاقات المرور الخاصة بها قدر الإمكان مع قمم طيف انبعاث المصابيح.

يمكن توفير الحد الأقصى من التدرج اللوني بشكل مثالي من خلال مجموعة من المصادر أحادية اللون للألوان الأساسية ومرشحات الألوان عالية الجودة. يمكن لما يسمى بمصابيح LED الليزرية أن تدعي دور مصادر الضوء "شبه أحادية اللون"، لكن تكنولوجيا الإنتاج لا تضمن بعد ربحية استخدامها في وحدات الإضاءة الخلفية. لذلك، في الوقت الحالي، يمكن تحقيق أفضل نطاق لوني من خلال وحدات الإضاءة الخلفية المستندة إلى حزم RGB LED (انظر أدناه).

لتوليد الجهد المطلوب لتشغيل المصباح بعدة مئات من الفولتات، يتم استخدام محولات وعاكسات خاصة. يمكن تعديل سطوع CCFL بطريقتين. الأول هو تغيير تيار التفريغ في المصباح. قيمة تيار التفريغ هي 3-8 مللي أمبير، جزء كبير من المصابيح له نطاق أضيق. عند التيار المنخفض، يعاني انتظام التوهج، عند التيار العالي، يتم تقليل عمر خدمة المصباح بشكل كبير. عيب طريقة الضبط هذه هو أنها تسمح لك بتغيير السطوع في نطاق صغير جدًا، في حين أنه من المستحيل تقليله بشكل كبير. لذلك، فإن الشاشات التي تحتوي على هذا التعديل، عند العمل في ظروف الإضاءة المحيطة المنخفضة، غالبًا ما تكون ساطعة جدًا، حتى عند سطوع صفر. باستخدام الطريقة الثانية، يتم إنشاء تعديل عرض النبضة (PWM) للجهد الذي يزود المصباح (يتم التحكم في العرض، أي مدة النبضة؛ ومن خلال تغيير عرض النبضة الواحدة، يتم تنظيم متوسط ​​مستوى الجهد.). تُعزى عيوب هذه الطريقة أحيانًا إلى ظهور وميض المصباح عند تنفيذ PWM بتردد منخفض يبلغ 200 هرتز أو أقل، ولكن في الواقع، يعد الضبط باستخدام PWM هو النهج الأكثر منطقية، لأنه يسمح لك بتغيير السطوع. مجال واسع.

لتوزيع ضوء المصابيح بالتساوي، يتم استخدام نظام من أدلة الضوء والناشرات والمنشورات. هناك العديد من الخيارات لتنظيم توزيع الضوء، يظهر أحدها في الشكل 12.

تعتبر الحلول ذات المصابيح الموجودة على الجانبين العلوي والسفلي من اللوحة هي الأكثر شيوعًا، وهذا الترتيب يمكن أن يقلل بشكل كبير من السمك الإجمالي للمنتج. في الوحدات مقاس 17 و19 بوصة، كقاعدة عامة، يتم تثبيت أربعة مصابيح: اثنان في الجانب العلوي واثنان في الأسفل. توجد ثقوب تكنولوجية خاصة في الجزء الأخير من مبيت هذه الألواح، لذلك ليست هناك حاجة لتفكيك المبيت لإزالة المصابيح (الشكل 13-ب). غالبًا ما يتم دمج المصابيح بهذا الترتيب في كتل من قطعتين (الشكل 13-أ).

هناك خيار آخر وهو ترتيب المصابيح على كامل مساحة الجانب الخلفي للوحدة (الشكل 13-ج) ويستخدم هذا الحل في الألواح متعددة المصابيح التي تحتوي على ثمانية مصابيح أو أكثر، وكذلك عند استخدام مصابيح على شكل حرف U CCFLs.

يتم الآن تحديد الحد الأدنى لعمر المصباح لمصنعي اللوحات عادةً من أربعين إلى خمسين ألف ساعة (يتم تعريف العمر على أنه الوقت الذي ينخفض ​​فيه لمعان المصابيح بنسبة 50٪).

... على أساس المصابيح

بالإضافة إلى مصابيح الفلورسنت، يمكن أيضًا استخدام الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) كمصدر للضوء. يتم إنشاء وحدات الإضاءة الخلفية المستندة إلى LED إما على مصابيح LED "بيضاء" أو على مجموعات من مصابيح LED ذات اللون الأساسي (RGB-LEDs).

يتم توفير أكبر نطاق لوني من خلال حزم RGB-LED. الحقيقة هي أن مصباح LED "الأبيض" هو مصباح LED أزرق مع طلاء فوسفور أصفر، أو مصباح LED فوق بنفسجي مع مزيج من طلاء الفوسفور "الأحمر" و"الأخضر" و"الأزرق". طيف مصابيح LED "البيضاء" لا يخلو من جميع عيوب طيف مصابيح الفلورسنت. بالإضافة إلى ذلك، على عكس مصابيح LED "البيضاء"، تتيح لك حزمة RGB-LED ضبط درجة حرارة لون الإضاءة الخلفية بسرعة عن طريق التحكم بشكل منفصل في شدة التوهج لكل مجموعة من مصابيح LED ذات الألوان الأساسية.

ونتيجة لذلك يتم تحقيق هدفين:

• يتم توسيع التدرج اللوني بفضل طيف الإضاءة الخلفية الأكثر مثالية،
• تم توسيع إمكانيات معايرة الألوان: تمت إضافة القدرة على ضبط توازن ألوان الإضاءة الخلفية إلى الطريقة القياسية المستندة إلى جداول تحويل تنسيقات الألوان لوحدات بكسل الصورة.

لا يسمح المنحدر الكبير لخاصية الجهد الحالي لمصابيح LED بالتعديل السلس لسطوع الإشعاع على نطاقات واسعة. ولكن بما أن الجهاز يسمح بالتشغيل في الوضع النبضي، فمن الناحية العملية، يتم استخدام طريقة تعديل عرض النبض في أغلب الأحيان لضبط سطوع مصابيح LED (وكذلك مصابيح الفلورسنت).

أوليغ ميدفيديف، مكسيم بروسكورنيا

شاشات الكريستال السائل(شاشة الكريستال السائل) أو شاشات الكريستال السائلتلفزيون (الكريستال السائل)، كما يطلق عليه شعبيًا، هو تلفزيون مزود بشاشة LCD وإضاءة خلفية. الكريستال السائل، يعني أن الشاشة (الشاشة) نفسها مصنوعة على الأساس بلورات سائلة

شاشات الكريستال السائل تفت(الإنجليزية: ترانزستور الأغشية الرقيقة) - نوع من شاشات الكريستال السائل التي تستخدم مصفوفة نشطة يتم التحكم فيها ترانزستورات الأغشية الرقيقة. يتم استخدام مضخم صوت لكل بكسل فرعي (عنصر مصفوفة) لزيادة سرعة الصورة المعروضة وتباينها ووضوحها

قليلا من التاريخ:

بلورات سائلةتم اكتشافه لأول مرة من قبل عالم نبات نمساوي راينيتسرالخامس 1888 ز، ولكن فقط في 1930 - باحثون من إحدى الشركات البريطانية ماركونيحصلت على براءة اختراع لاستخدامها الصناعي، إلا أن ضعف القاعدة التكنولوجية لم يسمح بالتطوير النشط لهذا المجال في ذلك الوقت.

حقق العلماء أول اختراق حقيقي فيرجسونو ويليامزمن شركة أمريكية RCA. قام أحدهما بإنشاء مستشعر حراري يعتمد على البلورات السائلة، باستخدام تأثيرها الانعكاسي الانتقائي، وقام الآخر بدراسة تأثير المجال الكهربائي على البلورات الخيطية. وهكذا في النهاية 1966 مدينة، شركة RCAعرض نموذج أولي لشاشة LCD - ساعة رقمية. أول آلة حاسبة في العالم - CS10Aتم إنتاجه في 1964 مؤسَّسة حاد، ويعرف أيضا باسم في أكتوبر 1975 في العام الماضي، أصدرت أول ساعة رقمية مدمجة مزودة بشاشة LCD. لسوء الحظ، لم أتمكن من العثور على أي صور، لكن لا يزال الكثيرون يتذكرون هذه الساعة والآلة الحاسبة

في النصف الثاني من السبعينيات، بدأ التحول من مؤشرات LCD ذات ثمانية قطاعات إلى إنتاج المصفوفات مع معالجة (القدرة على التحكم) في كل نقطة. لذلك، في 1976 سنة يا شركة حادأصدرت تلفزيونًا بالأبيض والأسود بشاشة مقاس 5.5 بوصة تعتمد على مصفوفة LCD بدقة 160 × 120 بكسل.

بدأت المرحلة التالية في تطوير تقنية شاشات الكريستال السائل في الثمانينات، عندما بدأ استخدام الأجهزة عناصر إس تي إنمع زيادة التباين. ثم تم استبدالها بهياكل متعددة الطبقات تعمل على إزالة الأخطاء عند إعادة إنتاج الصور الملونة. وفي نفس الوقت تقريبًا، ظهرت المصفوفات النشطة المعتمدة على التكنولوجيا أ-سي TFT. أول نموذج مراقبة أ-سي TFT LCDتم إنشاؤه في 1982 الشركات سانيو, توشيباو مدفعحسنًا، في ذلك الوقت كنا نحب اللعب بألعاب مثل تلك التي تحتوي على شاشة LCD

لقد حلت شاشات LCD الآن محل أجهزة تلفزيون CRT بالكامل تقريبًا من السوق، حيث تقدم للمشتري أي حجم: من "المطبخ" المحمول والصغير إلى الأجهزة الضخمة التي يبلغ قطرها أكثر من متر. النطاق السعري أيضًا واسع جدًا ويسمح للجميع باختيار جهاز تلفزيون وفقًا لاحتياجاتهم وقدراتهم المالية.

يعد تصميم الدوائر لأجهزة تلفزيون LCD أكثر تعقيدًا بكثير من تصميم أجهزة تلفزيون CRT البسيطة: أجزاء مصغرة، ولوحات متعددة الطبقات، ووحدات باهظة الثمن... بالنسبة لأولئك المهتمين، تلفزيون مزود بلوحة LCD بدون غطاء خلفي، وإذا قمت بإزالة خاص شاشات الحماية، يمكنك رؤية أقسام أخرى من الدائرة، لكن من الأفضل عدم القيام بذلك، اترك الأمر للسادة

التصميم ومبدأ التشغيل:

وظيفة عرض شاشات الكريستال السائل(LCD) يعتمد على هذه الظاهرة استقطاب تدفق الضوء. ومن المعروف أن ما يسمى بلورات بولارويدقادرة على نقل فقط ذلك المكون من الضوء الذي يقع متجه الحث الكهرومغناطيسي فيه في مستوى موازٍ للمستوى البصري للبولارويد. بالنسبة لبقية خرج الضوء، سيكون بولارويد معتمًا. ويسمى هذا التأثير استقطاب الضوء.

بكل بساطة، تخيل "الضوء" على شكل كرات مستديرة صغيرة، إذا وضعت في طريقها شبكة ذات قطع طولية (مستقطب)، فبعدها لن يبقى سوى "الفطائر" المسطحة (الضوء المستقطب) من "الكرات". الآن، إذا كانت الشبكة الثانية لها نفس القطع الطولية، فستتمكن الفطائر من "الانزلاق" من خلالها و"التألق" أكثر، ولكن إذا كانت الشبكة الثانية بها شقوق رأسية، فلن تتمكن "الفطائر" ذات الضوء الأفقي من ذلك تمر من خلاله وسوف "تتعثر"

عندما تمت دراسة المواد السائلة التي تكون جزيئاتها الطويلة حساسة للمجالات الكهروستاتيكية والكهرومغناطيسية وقادرة على استقطاب الضوء، أصبح من الممكن التحكم في الاستقطاب. تم استدعاء هذه المواد غير المتبلورة بلورات سائلة

من الناحية الهيكلية، تتكون الشاشة من مصفوفات شاشات الكريستال السائل(صفيحة زجاجية توجد بين طبقاتها بلورات سائلة) مصادر الاضاءةللإضاءة، تسخير الاتصالوالتأطير ( الإسكان)، عادة من البلاستيك، مع إطار معدني من الصلابة.

كل بكسلتتكون مصفوفة LCD من طبقة من الجزيئاتبين اثنين أقطاب شفافة، و اثنان مرشحات الاستقطاب، تكون مستويات الاستقطاب (عادة) متعامدة. في حالة عدم وجود بلورات سائلة، يتم حجب الضوء المنقول بواسطة الفلتر الأول بالكامل تقريبًا بواسطة الفلتر الثاني.

تتم معالجة سطح الأقطاب الكهربائية الملامسة للبلورات السائلة خصيصًا لتوجيه الجزيئات في اتجاه واحد في البداية. في مصفوفة TN، تكون هذه الاتجاهات متعامدة بشكل متبادل، وبالتالي فإن الجزيئات، في غياب التوتر، تصطف في بنية حلزونية. يكسر هذا الهيكل الضوء بحيث يدور مستوى استقطابه قبل المرشح الثاني ويمر الضوء من خلاله دون خسارة. وبصرف النظر عن امتصاص نصف الضوء غير المستقطب بواسطة المرشح الأول، يمكن اعتبار الخلية شفافة، على الرغم من أن مستوى الخسارة كبير.

إذا تم تطبيق الجهد على الأقطاب الكهربائية، فإن الجزيئات تميل إلى الاصطفاف في اتجاه المجال الكهربائي، مما يشوه هيكل المسمار. في هذه الحالة، تتصدى القوى المرنة لهذا، وعندما يتم إيقاف الجهد، تعود الجزيئات إلى موضعها الأصلي. مع وجود قوة مجال كافية، تصبح جميع الجزيئات تقريبًا متوازية، مما يؤدي إلى بنية معتمة، ويمكن التحكم في درجة الشفافية عن طريق تغيير الجهد المطبق.

مصدر الضوء (الإضاءة الخلفية لمصفوفة LCD) هو مصابيح الفلورسنت الكاثود البارد(يطلق عليها هذا الاسم لأن الكاثود الباعث للإلكترون (القطب السالب) الموجود داخل المصباح لا يحتاج إلى تسخين أعلى من درجة الحرارة المحيطة حتى يضيء المصباح.) هذا هو الشكل الذي قد يبدو عليه مصباح تلفزيون LCD؛ في الصورة اليمنى توجد "مجموعة المصباح قيد التشغيل" لجهاز تلفزيون بشاشة LCD قطرية كبيرة:

توجد المصابيح نفسها (وهج أبيض ساطع) بشكل خاص مشابك الجسم، خلفهم - العاكس، لتقليل خسائر التدفق الضوئي. لكي تضيء مصفوفة شاشات الكريستال السائل بشكل متساوٍ (وليست مخططة أثناء تركيب المصابيح) ، يوجد أ الناشر، الذي يوزع التدفق الضوئي بالتساوي على كامل مساحتها. لسوء الحظ، يوجد في هذا المكان أيضًا خسارة كبيرة في "سطوع" المصابيح.

تتمتع مصفوفات LCD الحديثة بزاوية عرض جيدة إلى حد ما (حوالي 160 درجة) دون فقدان جودة الصورة (الألوان والسطوع)، والشيء الأكثر إزعاجًا الذي يمكنك رؤيته عليها هو هذه بكسل معيبةومع ذلك، نظرًا لأن حجمها صغير جدًا، فإن واحدة أو اثنتين من وحدات البكسل "المحترقة" لن تتداخل بشكل كبير مع مشاهدة الأفلام والبرامج، ولكن على شاشة العرض قد يكون هذا بالفعل غير سارة للغاية

المميزات والعيوب:

بالمقارنة مع أجهزة تلفزيون CRT، تتمتع لوحات LCD بتركيز ووضوح ممتازين، ولا توجد أخطاء تقارب أو انتهاكات لهندسة الصورة، ولا تومض الشاشة أبدًا، فهي أخف وزنًا وتشغل مساحة أقل، وتشمل العيوب السطوع والتباين الضعيف (مقارنة بـ CRT)، المصفوفة ليست متينة مثل شاشة شريط سينمائي، ومجموعة من المكابح الرقمية ومواطن الخلل مع إشارة تناظرية أو ضعيفة، فضلاً عن سوء معالجة المادة المصدر

"قلب" أي شاشة بلورية سائلة هو مصفوفة LCD (شاشة الكريستال السائل). لوحة LCD عبارة عن هيكل معقد متعدد الطبقات. يظهر في الشكل 2 رسم تخطيطي مبسط للوحة TFT LCD الملونة.

يعتمد مبدأ تشغيل أي شاشة بلورية سائلة على خاصية البلورات السائلة لتغيير (تدوير) مستوى استقطاب الضوء الذي يمر عبرها بما يتناسب مع الجهد المطبق عليها. إذا تم وضع مرشح الاستقطاب (المستقطب) في مسار الضوء المستقطب الذي يمر عبر البلورات السائلة، فمن خلال تغيير الجهد المطبق على البلورات السائلة، يمكنك التحكم في كمية الضوء المنقولة بواسطة مرشح الاستقطاب. إذا كانت الزاوية بين مستويات استقطاب الضوء المار عبر البلورات السائلة ومرشح الضوء هي 0 درجة، فإن الضوء سوف يمر عبر المستقطب دون فقدان (أقصى شفافية)، إذا كانت 90 درجة، فإن مرشح الضوء سوف يمر عبر المستقطب نقل الحد الأدنى من الضوء (الحد الأدنى من الشفافية).

رسم بياني 1. شاشات الكريستال السائل. مبدأ تشغيل تكنولوجيا شاشات الكريستال السائل.

وبالتالي، باستخدام البلورات السائلة، من الممكن إنتاج عناصر بصرية بدرجة متفاوتة من الشفافية. في هذه الحالة، يعتمد مستوى انتقال الضوء لهذا العنصر على الجهد المطبق عليه. تحتوي أي شاشة LCD على شاشة الكمبيوتر أو الكمبيوتر المحمول أو الجهاز اللوحي أو التلفزيون على عدة مئات الآلاف إلى عدة ملايين من هذه الخلايا، بحجم أجزاء من المليمتر. يتم دمجها في مصفوفة LCD وبمساعدتها يمكننا تكوين صورة على سطح شاشة بلورية سائلة.
تم اكتشاف البلورات السائلة في نهاية القرن التاسع عشر. ومع ذلك، ظهرت أجهزة العرض الأولى المبنية عليها فقط في أواخر الستينيات من القرن العشرين. جرت المحاولات الأولى لاستخدام شاشات LCD في أجهزة الكمبيوتر في ثمانينات القرن الماضي. كانت شاشات الكريستال السائل الأولى أحادية اللون وكانت أقل جودة من حيث جودة الصورة مقارنة بشاشات أنبوب أشعة الكاثود (CRT). كانت العيوب الرئيسية للأجيال الأولى من شاشات LCD هي:

• - انخفاض الأداء والقصور الذاتي للصورة؛
• - "ذيول" و"ظلال" في الصورة من عناصر الصورة؛
• - دقة الصورة رديئة؛
• - صورة بالأبيض والأسود أو ملونة بعمق ألوان منخفض؛
• - وما إلى ذلك وهلم جرا.

ومع ذلك، لم يتوقف التقدم، وبمرور الوقت، تم تطوير مواد وتقنيات جديدة في تصنيع شاشات الكريستال السائل. أدى التقدم في تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة وتطوير مواد جديدة ذات خصائص الكريستال السائل إلى تحسين أداء شاشات LCD بشكل كبير.

تصميم وتشغيل مصفوفة TFT LCD.

كان أحد الإنجازات الرئيسية هو اختراع تقنية مصفوفة LCD TFT - مصفوفة بلورية سائلة مع ترانزستورات الأغشية الرقيقة (ترانزستورات الأغشية الرقيقة). قامت شاشات TFT بزيادة سرعة البكسل بشكل كبير، وزيادة عمق ألوان الصورة، وتمكنت من التخلص من "الذيول" و"الظلال".
يظهر هيكل اللوحة المصنعة باستخدام تقنية TFT في الشكل 2

الصورة 2. مخطط هيكل مصفوفة TFT LCD.
يتم تشكيل صورة كاملة الألوان على مصفوفة LCD من نقاط فردية (بيكسلات)، تتكون كل منها عادة من ثلاثة عناصر (بيكسلات فرعية) مسؤولة عن سطوع كل مكون من المكونات الرئيسية للون - عادة الأحمر (R)، الأخضر (G) والأزرق (B) - RGB. يقوم نظام الفيديو الخاص بالشاشة بمسح جميع وحدات البكسل الفرعية للمصفوفة بشكل مستمر، ويسجل مستوى شحن يتناسب مع سطوع كل بكسل فرعي في مكثفات التخزين. ترانزستورات الأغشية الرقيقة (Tin Film Trasistor (TFT) - في الواقع، هذا هو سبب تسمية مصفوفة TFT) بتوصيل مكثفات التخزين بحافلة البيانات في وقت كتابة المعلومات إلى بكسل فرعي معين وتبديل مكثف التخزين لشحن الحفظ الوضع لبقية الوقت.
يعمل الجهد المخزن في مكثف الذاكرة لمصفوفة TFT على البلورات السائلة لبكسل فرعي معين، مما يؤدي إلى تدوير مستوى استقطاب الضوء الذي يمر عبرها من الإضاءة الخلفية بزاوية تتناسب مع هذا الجهد. بعد المرور عبر خلية تحتوي على بلورات سائلة، يدخل الضوء إلى مرشح ضوء المصفوفة، حيث يتم تشكيل مرشح ضوئي لأحد الألوان الأساسية (RGB) لكل بكسل فرعي. يختلف نمط المواضع النسبية للنقاط ذات الألوان المختلفة باختلاف نوع لوحة LCD، ولكن هذا موضوع منفصل. بعد ذلك، يدخل تدفق الضوء المتولد من الألوان الأساسية إلى مرشح الاستقطاب الخارجي، الذي يعتمد نفاذية الضوء فيه على زاوية الاستقطاب لموجة الضوء الساقطة عليه. يكون مرشح الاستقطاب شفافًا بالنسبة لموجات الضوء التي يكون مستوى استقطابها موازيًا لمستوى استقطابها. ومع زيادة هذه الزاوية، يبدأ مرشح الاستقطاب في نقل ضوء أقل فأقل، حتى أقصى قدر من التوهين بزاوية 90 درجة. من الناحية المثالية، لا ينبغي أن ينقل مرشح الاستقطاب الضوء المستقطب بشكل متعامد إلى مستوى الاستقطاب الخاص به، ولكن في الحياة الواقعية، يمر جزء صغير من الضوء من خلاله. ولذلك، فإن جميع شاشات الكريستال السائل لديها عمق أسود غير كاف، وهو ما يظهر بشكل خاص عند مستويات سطوع الإضاءة الخلفية العالية.
ونتيجة لذلك، في شاشة LCD، يمر تدفق الضوء من بعض البكسلات الفرعية عبر مرشح الاستقطاب دون خسارة، ومن البكسلات الفرعية الأخرى يتم تخفيفه بمقدار معين، ومن بعض البكسلات الفرعية يتم امتصاصه بالكامل تقريبًا. وبالتالي، من خلال ضبط مستوى كل لون أساسي في وحدات البكسل الفرعية الفردية، من الممكن الحصول على بكسل من أي ظل لوني منها. ومن العديد من وحدات البكسل الملونة، قم بإنشاء صورة ملونة بملء الشاشة.
أتاحت شاشة LCD تحقيق طفرة كبيرة في تكنولوجيا الكمبيوتر، مما جعلها في متناول عدد كبير من الناس. علاوة على ذلك، بدون شاشة LCD سيكون من المستحيل إنشاء أجهزة كمبيوتر محمولة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية والهواتف المحمولة. ولكن هل كل شيء وردي جدًا مع استخدام شاشات الكريستال السائل؟

بالإضافة إلى تقنية LCD + TFT التي أثبتت جدواها (ترانزستورات الأغشية الرقيقة) ، هناك تقنية الصمام الثنائي العضوي الباعث للضوء OLED + TFT التي يتم الترويج لها بنشاط ، أي AMOLED - مصفوفة نشطة OLED. والفرق الرئيسي بين الأخير هو أن دور المستقطب وطبقة LCD ومرشحات الضوء يتم لعبه بواسطة مصابيح LED عضوية بثلاثة ألوان.

في الأساس، هذه جزيئات قادرة على إصدار الضوء عندما يتدفق تيار كهربائي، واعتمادًا على كمية التيار المتدفق، تغير كثافة اللون، على غرار ما يحدث في مصابيح LED التقليدية. من خلال إزالة المستقطبات وشاشات الكريستال السائل من اللوحة، يمكننا أن نجعلها أرق، والأهم من ذلك، أكثر مرونة!

ما هي أنواع لوحات اللمس الموجودة؟

نظرًا لاستخدام المستشعرات حاليًا بشكل أكبر مع شاشات LCD وشاشات OLED، أعتقد أنه سيكون من المعقول التحدث عنها على الفور.

يتم تقديم وصف مفصل للغاية لشاشات اللمس أو لوحات اللمس (كان المصدر موجودًا ذات يوم، ولكن لسبب ما اختفى)، لذلك لن أصف جميع أنواع لوحات اللمس، وسأركز فقط على النوعين الرئيسيين: المقاومة والسعة.

لنبدأ بمستشعر المقاومة. وتتكون من 4 مكونات رئيسية: لوح زجاجي (1)، كحامل للوحة اللمس بأكملها، غشائين بوليمر شفافين بطبقة مقاومة (2، 4)، طبقة من العوازل الدقيقة (3) تفصل هذه الأغشية، و4 أو 5 أو 8 أسلاك مسؤولة عن "قراءة" اللمس.

مخطط جهاز استشعار مقاوم

عندما نضغط على مثل هذا المستشعر بقوة معينة، تتلامس الأغشية، وتغلق الدائرة الكهربائية، كما هو موضح في الشكل أدناه، ويتم قياس المقاومة، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى إحداثيات:

مبدأ حساب الإحداثيات لعرض مقاوم بأربعة أسلاك ()

كل شيء بسيط للغاية.

من المهم أن نتذكر شيئين: أ) أجهزة الاستشعار المقاومة في العديد من الهواتف الصينية ليست ذات جودة عالية، وقد يكون هذا بسبب المسافة غير المتساوية بين الأغشية أو العوازل الدقيقة ذات الجودة الرديئة، أي "الدماغ" لا يمكن للهاتف تحويل المقاومات المقاسة بشكل كافٍ إلى إحداثيات؛ ب) يتطلب هذا المستشعر الضغط ودفع غشاء إلى آخر.

تختلف أجهزة الاستشعار السعوية إلى حد ما عن أجهزة الاستشعار المقاومة. ومن الجدير بالذكر على الفور أننا سنتحدث فقط عن أجهزة الاستشعار ذات السعة الإسقاطية، والتي تُستخدم الآن في iPhone والأجهزة المحمولة الأخرى.

مبدأ تشغيل هذه الشاشة التي تعمل باللمس بسيط للغاية. يتم تطبيق شبكة من الأقطاب الكهربائية على الجزء الداخلي من الشاشة، ويتم طلاء الجزء الخارجي، على سبيل المثال، بمادة ITO، وهو أكسيد قصدير الإنديوم المعقد. عندما نلمس الزجاج، يشكل إصبعنا مكثفًا صغيرًا بمثل هذا القطب، وتقوم إلكترونيات المعالجة بقياس سعة هذا المكثف (توفر نبضة حالية وتقيس الجهد).

وبناء على ذلك، يتفاعل المستشعر السعوي فقط مع اللمسة القوية وفقط مع الأجسام الموصلة، أي أن مثل هذه الشاشة ستعمل في كل مرة إذا تم لمسها بظفر، وكذلك بيد مبللة بالأسيتون أو مجففة. ولعل الميزة الرئيسية لهذه الشاشة التي تعمل باللمس مقارنة بالشاشة المقاومة هي القدرة على إنشاء قاعدة قوية إلى حد ما - وخاصة الزجاج القوي، مثل Gorilla Glass.

مخطط تشغيل مستشعر السعة السطحية()

كيف تعمل شاشة الحبر الإلكتروني؟

ربما يكون الحبر الإلكتروني أبسط بكثير مقارنة بشاشات الكريستال السائل. مرة أخرى، نحن نتعامل مع مصفوفة نشطة مسؤولة عن تكوين الصورة، لكن لا يوجد هنا أي آثار لبلورات LCD أو مصابيح إضاءة خلفية، بل هناك مخاريط تحتوي على نوعين من الجزيئات: أسود سالب الشحنة وأبيض موجب الشحنة. يتم تشكيل الصورة من خلال تطبيق فرق جهد معين وإعادة توزيع الجزيئات داخل هذه المخاريط الدقيقة، وهذا ما يظهر بوضوح في الشكل أدناه:

يوجد أعلاه رسم تخطيطي لكيفية عمل شاشة الحبر الإلكتروني، فيما يلي صور مجهرية حقيقية لشاشة العمل هذه ()

إذا كان هذا لا يكفي لشخص ما، يتم توضيح مبدأ تشغيل الورق الإلكتروني في هذا الفيديو:

بالإضافة إلى تقنية الحبر الإلكتروني، هناك تقنية SiPix، التي يوجد فيها نوع واحد فقط من الجزيئات، ويكون "التعبئة" نفسها باللون الأسود:

مخطط تشغيل شاشة SiPix ()

بالنسبة لأولئك الذين يريدون بجدية التعرف على الورق الإلكتروني "المغناطيسي"، يرجى الذهاب إلى هنا، كان هناك مقال ممتاز في بيرست.

الجزء العملي

Chinaphone مقابل الهاتف الذكي الكوري (مستشعر مقاوم)

بعد التفكيك "الدقيق" للوحة المتبقية والشاشة من الهاتف الصيني، فوجئت جدًا بالعثور على إشارة إلى إحدى الشركات المصنعة الكورية المعروفة على اللوحة الأم للهاتف:

سامسونج والهاتف الصيني واحد!

لقد قمت بتفكيك الشاشة بعناية وبعناية - بحيث ظلت جميع المستقطبات سليمة، لذلك لم أستطع إلا أن ألعب معهم ومع الأخ الأكبر العامل للكائن الذي يتم تشريحه وتذكر ورشة البصريات:

هذه هي الطريقة التي يعمل بها مرشحان مستقطبان: في موضع واحد، لا يمر تدفق الضوء عمليًا من خلالهما، وعندما يدور بمقدار 90 درجة، فإنه يمر بالكامل

يرجى ملاحظة أن جميع الإضاءة تعتمد على أربعة مصابيح LED صغيرة فقط (أعتقد أن إجمالي قوتها لا يزيد عن 1 واط).

ثم بحثت عن المستشعر لفترة طويلة، معتقدًا بصدق أنه سيكون مقبسًا سميكًا إلى حد ما. اتضح عكس ذلك تماما. في كل من الهواتف الصينية والكورية، يتكون المستشعر من عدة صفائح من البلاستيك، والتي يتم لصقها جيدًا وإحكامًا على زجاج اللوحة الخارجية:

على اليسار يوجد مستشعر الهاتف الصيني، وعلى اليمين يوجد مستشعر الهاتف الكوري

ويتم تصنيع المستشعر المقاوم للهاتف الصيني وفقًا لمخطط "كلما كان أبسط كلما كان أفضل"، على عكس نظيره الأكثر تكلفة من كوريا الجنوبية. إذا كنت مخطئًا، فصححوني في التعليقات، ولكن على اليسار في الصورة يوجد مستشعر نموذجي ذو 4 سنون، وعلى اليمين يوجد مستشعر ذو 8 سنون.

شاشة LCD للهاتف الصيني

نظرًا لأن شاشة الهاتف الصيني كانت لا تزال مكسورة، بينما تعرض الهاتف الكوري لأضرار طفيفة فقط، سأحاول التحدث عن شاشة LCD باستخدام مثال الأول. لكن في الوقت الحالي لن نكسرها تمامًا، ولكن دعونا ننظر تحت المجهر الضوئي:

صورة مجهرية ضوئية للخطوط الأفقية لشاشة LCD للهاتف الصيني. تحتوي الصورة العلوية اليسرى على بعض الخداع لرؤيتنا بسبب الألوان "الخاطئة": الشريط الرفيع الأبيض هو جهة الاتصال.

يعمل سلك واحد على تشغيل خطين من وحدات البكسل في وقت واحد، ويتم ترتيب الفصل بينهما باستخدام "خلل كهربائي" غير عادي تمامًا (الصورة اليمنى السفلية). خلف هذه الدائرة الكهربائية بأكملها توجد مسارات مرشح، مطلية بالألوان المناسبة: الأحمر (R)، الأخضر (G)، والأزرق (B).

في الطرف الآخر من المصفوفة فيما يتعلق بالمكان الذي يتم فيه توصيل الكابل، يمكنك العثور على توزيع ألوان مماثل وأرقام المسار ونفس المفاتيح (إذا كان بإمكان شخص ما توضيح كيفية عمل ذلك في التعليقات، فسيكون ذلك رائعًا جدًا! ):

غرف-غرف-غرف...

هذا ما تبدو عليه شاشة LCD العاملة تحت المجهر:

هذا كل شيء، الآن لن نرى هذا الجمال بعد الآن، لقد سحقته بالمعنى الحرفي للكلمة، وبعد أن عانت قليلاً، قمت "بتقسيم" إحدى هذه الفتات إلى قطعتين منفصلتين من الزجاج، والتي تشكل الجزء الرئيسي من العرض...

الآن يمكنك إلقاء نظرة على مسارات التصفية الفردية. سأتحدث عن "البقع" المظلمة عليها بعد قليل:

صورة مجهرية ضوئية لمرشحات بها بقع غامضة...

والآن جانب منهجي صغير فيما يتعلق بالمجهر الإلكتروني. نفس خطوط الألوان، لكن تحت شعاع المجهر الإلكتروني: اختفى اللون! كما قلت سابقًا (على سبيل المثال، في المقالة الأولى)، فإن الأمر "أبيض وأسود" تمامًا بالنسبة لشعاع الإلكترون سواء تفاعل مع مادة ملونة أم لا.

يبدو أنها نفس الخطوط، ولكن بدون لون.

دعونا نلقي نظرة على الجانب الآخر. توجد الترانزستورات عليه:

في المجهر الضوئي -بالألوان...

والمجهر الإلكتروني - صورة بالأبيض والأسود!

يعتبر هذا أسوأ قليلاً في المجهر الضوئي، لكن SEM يسمح لك برؤية حواف كل بكسل فرعي - وهذا مهم جدًا للاستنتاج التالي.

فما هي هذه المناطق المظلمة الغريبة؟! لقد فكرت لفترة طويلة، وأزعجت رأسي، وقرأت العديد من المصادر (ربما كان موقع Wiki هو أكثر المصادر التي يمكن الوصول إليها)، وبالمناسبة، لهذا السبب أخرت إصدار المقال يوم الخميس 23 فبراير. وهذه هي النتيجة التي توصلت إليها (ربما أكون مخطئًا - صححوني!).

تعد تقنية VA أو MVA واحدة من أبسط التقنيات، ولا أعتقد أن الصينيين قد توصلوا إلى أي شيء جديد: يجب أن يكون كل بكسل فرعي أسود. أي أن الضوء لا يمر عبره (يتم تقديم مثال على شاشة عرض عاملة وغير عاملة)، مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أنه في الحالة "العادية" (بدون تأثير خارجي) تكون البلورة السائلة مضللة ولا تعطي مع الاستقطاب "الضروري"، فمن المنطقي افتراض أن كل بكسل فرعي منفصل له فيلم LCD خاص به.

وبالتالي، يتم تجميع اللوحة بأكملها من شاشات LCD صغيرة واحدة. الملاحظة حول حواف كل بكسل فرعي فردي تتناسب بشكل عضوي هنا. بالنسبة لي، أصبح هذا نوعًا من الاكتشاف غير المتوقع بينما كنت أقوم بإعداد المقال!

لقد ندمت على كسر عرض الهاتف الكوري: بعد كل شيء، نحتاج إلى إظهار شيء ما للأطفال وأولئك الذين يأتون إلى أعضاء هيئة التدريس لدينا في رحلة. لا أعتقد أنه كان هناك أي شيء آخر مثير للاهتمام لرؤيته.

علاوة على ذلك، من أجل الانغماس في الذات، سأقدم مثالا على "تنظيم" البكسلات من اثنين من الشركات المصنعة الرائدة في مجال الاتصالات: HTC و Apple. تم التبرع بجهاز iPhone 3 لإجراء عملية جراحية غير مؤلمة من قبل شخص طيب، وهاتف HTC Desire HD هو في الواقع ملكي:

صور مجهرية لشاشة HTC Desire HD

ملاحظة صغيرة حول شاشة HTC: لم أبحث على وجه التحديد، ولكن هل يمكن أن يكون هذا الشريط الموجود في منتصف أعلى صورتين ميكروفوتوغرافيتين جزءًا من نفس المستشعر السعوي؟!

صور مجهرية لشاشة iPhone 3

إذا كانت ذاكرتي تخدمني بشكل صحيح، فإن HTC لديها شاشة SuperLCD، في حين أن iPhone 3 لديه شاشة LCD عادية. ما يسمى بشاشة Retina، أي شاشة LCD التي يوجد فيها كلا الاتصالين لتبديل الكريستال السائل في نفس المستوى، In-Plane Switching - IPS، مثبت بالفعل في iPhone 4.

أتمنى أن يتم قريبا نشر مقال حول موضوع مقارنة تقنيات العرض المختلفة بدعم من 3DNews. في الوقت الحالي، أريد فقط أن أشير إلى حقيقة أن شاشة HTC غير عادية حقًا: يتم وضع جهات الاتصال الموجودة على وحدات البكسل الفرعية الفردية بطريقة غير قياسية - بطريقة ما في الأعلى، على عكس iPhone 3.

وأخيرًا، في هذا القسم، سأضيف أن أبعاد البكسل الفرعي الواحد للهاتف الصيني هي 50 × 200 ميكرومتر، وHTC 25 × 100 ميكرومتر، وiPhone 15-20 × 70 ميكرومتر.

الحبر الإلكتروني من مصنع أوكراني مشهور

لنبدأ، ربما، بأشياء عادية - "البكسل"، أو بالأحرى الخلايا المسؤولة عن تكوين الصورة:

صورة مجهرية ضوئية للمصفوفة النشطة لشاشة الحبر الإلكتروني

ويبلغ حجم هذه الخلية حوالي 125 ميكرومتر. نظرًا لأننا ننظر إلى المصفوفة من خلال الزجاج الذي تم تطبيقه عليه، أطلب منك الانتباه إلى الطبقة الصفراء في "الخلفية" - وهي طلاء ذهبي، والذي سيتعين علينا التخلص منه لاحقًا.

إلى الأمام إلى embrasure!

مقارنة "المدخلات" الأفقية (يسار) والرأسية (يمين)

من بين أمور أخرى، تم اكتشاف العديد من الأشياء المثيرة للاهتمام على الركيزة الزجاجية. على سبيل المثال، العلامات الموضعية وجهات الاتصال، والتي يبدو أنها مخصصة لاختبار العرض في الإنتاج:

صورة مجهرية بصرية للعلامات ومنصات الاختبار

وبطبيعة الحال، هذا لا يحدث في كثير من الأحيان وعادة ما يكون مجرد حادث، ولكن شاشات العرض تنكسر في بعض الأحيان. على سبيل المثال، هذا الصدع بالكاد الملحوظ، الذي يقل سمكه عن شعرة الإنسان، يمكن أن يحرمك إلى الأبد من متعة قراءة كتابك المفضل عن Foggy Albion في مترو موسكو المزدحم:

إذا انكسرت الشاشات، فهذا يعني أن هناك من يحتاجها.. أنا مثلاً!

بالمناسبة، ها هو الذهب الذي ذكرته - منطقة ناعمة "أسفل" الخلية للاتصال عالي الجودة بالحبر (المزيد عنها أدناه). نقوم بإزالة الذهب ميكانيكياً وهذه هي النتيجة:

لديك الكثير من الشجاعة. دعنا نرى كيف تبدو! (مع)

تحت طبقة رقيقة من الذهب، يتم إخفاء مكونات التحكم في المصفوفة النشطة، إذا أمكن تسميتها بهذا الاسم.

لكن الشيء الأكثر إثارة للاهتمام بالطبع هو "الحبر" نفسه:

صورة مجهرية SEM للحبر على سطح المصفوفة النشطة.

بالطبع، من الصعب العثور على كبسولة صغيرة مدمرة واحدة على الأقل للنظر إلى الداخل ورؤية جزيئات الصبغة "البيضاء" و"السوداء":

صورة مجهرية SEM لسطح "الحبر" الإلكتروني

صورة مجهرية ضوئية لـ "الحبر"

أم لا يزال هناك شيء في الداخل؟!

إما كرة مدمرة، أو ممزقة من البوليمر الداعم

يمكن أن يصل حجم الكرات الفردية، أي بعض التناظرية للبكسل الفرعي في الحبر الإلكتروني، إلى 20-30 ميكرون فقط، وهو أقل بكثير من الأبعاد الهندسية للبكسلات الفرعية في شاشات LCD. شريطة أن تعمل مثل هذه الكبسولة بنصف حجمها، فإن الصورة التي يتم الحصول عليها على شاشات الحبر الإلكتروني الجيدة وعالية الجودة تكون أكثر متعة بكثير من تلك الموجودة على شاشات الكريستال السائل.

وللحلوى - فيديو حول كيفية عمل شاشات الحبر الإلكتروني تحت المجهر.