إنشاء شاشة عرض بلورية سائلة

تم إنشاء أول شاشة عرض بلورية سائلة تعمل بواسطة Fergason في عام 1970. قبل ذلك ، كانت أجهزة الكريستال السائل تستهلك الكثير من الطاقة ، وكانت حياتها محدودة ، وكان تباين الصورة مؤسفًا. تم تقديم شاشة LCD الجديدة للجمهور في عام 1971 ثم حظيت بموافقة حماسية. البلورات السائلة (الكريستال السائل) عبارة عن مواد عضوية يمكنها تغيير كمية الضوء المرسل تحت الجهد. تتكون شاشة الكريستال السائل من لوحين زجاجيين أو بلاستيكيين ، يوجد بينهما تعليق. يتم ترتيب البلورات في هذا التعليق موازية لبعضها البعض ، مما يسمح للضوء بالمرور عبر اللوحة. عند التقديم التيار الكهربائييتغير ترتيب البلورات ، وتبدأ في إعاقة مرور الضوء. أصبحت تقنية LCD منتشرة على نطاق واسع في أجهزة الكمبيوتر وأجهزة العرض. تميزت البلورات السائلة الأولى بعدم استقرارها ولم تكن ذات فائدة تذكر للإنتاج الضخم. بدأ التطور الحقيقي لتكنولوجيا شاشات الكريستال السائل باختراع العلماء الإنجليز لبلور سائل مستقر - ثنائي الفينيل (ثنائي الفينيل). يمكن رؤية شاشات عرض الكريستال السائل من الجيل الأول في الآلات الحاسبة والألعاب الإلكترونية والساعات. تسمى شاشات LCD الحديثة أيضًا اللوحات المسطحة ، والمصفوفة النشطة للمسح المزدوج ، والترانزستورات ذات الأغشية الرقيقة. كانت فكرة شاشات LCD في الهواء لأكثر من 30 عامًا ، لكن البحث لم يؤد إلى نتيجة مقبولة ، لذلك لم تكتسب شاشات LCD سمعة جيدة لجودة الصورة. لقد أصبحوا الآن شائعين - الجميع يحب مظهرهم الأنيق ، والجسم النحيف ، والاكتناز ، والاقتصاد (15-30 واط) ، بالإضافة إلى ذلك ، يُعتقد أن الأثرياء والجادين فقط هم من يمكنهم تحمل مثل هذه الرفاهية.

خصائص شاشات LCD

أنواع شاشات LCD

طبقات مجموعة المراقبة

هناك نوعان من شاشات LCD: DSTN (شاشات نيماتيكية ملتوية مزدوجة المسح - شاشات بلورية مع مسح مزدوج) و TFT (ترانزستور بغشاء رقيق - على ترانزستورات رقيقة) ، وتسمى أيضًا المصفوفات السلبية والنشطة ، على التوالي. تتكون هذه الشاشات من الطبقات التالية: مرشح استقطاب ، وطبقة زجاجية ، وإلكترود ، وطبقة تحكم ، وبلورات سائلة ، وطبقة تحكم أخرى ، وقطب كهربي ، وطبقة زجاجية ، ومرشح استقطاب. استخدمت أجهزة الكمبيوتر القديمة المصفوفات السلبية بالأبيض والأسود مقاس 8 بوصات (قطريًا). مع الانتقال إلى تقنية المصفوفة النشطة ، نما حجم الشاشة. تستخدم جميع شاشات LCD الحديثة تقريبًا لوحات ترانزستور ذات أغشية رفيعة ، والتي توفر صورة مشرقة وواضحة بحجم أكبر بكثير.

دقة الشاشة

يحدد حجم الشاشة مساحة العمل التي تشغلها ، والأهم من ذلك ، سعرها. على الرغم من التصنيف الراسخ لشاشات LCD اعتمادًا على حجم الشاشة القطري (15- ، 17- ، 19 بوصة) ، فإن التصنيف حسب دقة العمل أكثر صحة. الحقيقة هي أنه ، على عكس الشاشات القائمة على CRT ، والتي يمكن تغيير دقتها بمرونة تامة ، تحتوي شاشات LCD على مجموعة ثابتة من وحدات البكسل المادية. هذا هو السبب في أنها مصممة للعمل بإذن واحد فقط يسمى العمل. بشكل غير مباشر ، يحدد هذا القرار أيضًا حجم قطري المصفوفة ، ومع ذلك ، قد تحتوي الشاشات التي لها نفس دقة العمل على مصفوفة بأحجام مختلفة. على سبيل المثال ، تتمتع الشاشات ذات الأقطار من 15 إلى 16 بوصة بشكل عام بدقة تشغيل تبلغ 1024 × 768 ، مما يعني أن هذه الشاشة تحتوي بالفعل على 1024 بكسل أفقيًا و 768 بكسلًا رأسيًا. تحدد دقة عمل الشاشة حجم الرموز والخطوط التي سيتم عرضها على الشاشة. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون للشاشة مقاس 15 بوصة دقة تشغيل تبلغ 1024 × 768 و 1400 × 1050 بكسل. في الحالة الأخيرة ، ستكون الأبعاد المادية لوحدات البكسل نفسها أصغر ، ومنذ ذلك الحين عند التكوين رمز قياسيفي كلتا الحالتين ، يتم استخدام نفس عدد وحدات البكسل ، ثم بدقة 1400 × 1050 بكسل ، سيكون الرمز أصغر في الحجم المادي. بالنسبة لبعض المستخدمين ، قد تكون أحجام الرموز الصغيرة جدًا بدقة شاشة عالية غير مقبولة ، لذلك عند شراء شاشة ، يجب الانتباه على الفور إلى دقة العمل. بالطبع ، الشاشة قادرة على عرض صورة بدقة مختلفة عن تلك العاملة. يسمى هذا الوضع من تشغيل الشاشة الاستيفاء. في حالة الاستيفاء ، تترك جودة الصورة الكثير مما هو مرغوب فيه. يؤثر وضع الاستيفاء بشكل كبير على جودة عرض خطوط الشاشة.

واجهة الشاشة

شاشات LCD بطبيعتها الأجهزة الرقميةلذلك ، فإن الواجهة "الأصلية" بالنسبة لهم هي الواجهة الرقمية DVI ، والتي يمكن أن تحتوي على نوعين من المسخنات الحرارية: DVI-I ، والتي تجمع بين الرقمية و الإشارات التناظرية s و DVI-D الذي ينقل إشارة رقمية فقط. يُعتقد أن واجهة DVI أكثر تفضيلًا لتوصيل شاشة LCD بجهاز كمبيوتر ، على الرغم من أنه من الممكن أيضًا الاتصال عبر موصل D-Sub قياسي. يتم دعم واجهة DVI أيضًا من خلال حقيقة أنه في حالة الواجهة التناظرية ، يحدث تحويل مزدوج لإشارة الفيديو: أولاً ، يتم تحويل الإشارة الرقمية إلى تناظرية في بطاقة الفيديو (تحويل DAC) ، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى وحدة إلكترونية رقمية لشاشة LCD نفسها (تحويل ADC) ، ونتيجة لذلك ، تزداد مخاطر تشوهات الإشارة المختلفة. تحتوي العديد من شاشات LCD الحديثة على موصلات D-Sub و DVI ، مما يسمح لك بتوصيل شاشتين بالشاشة في نفس الوقت. كتلة النظام. يمكنك أيضًا العثور على طرز ذات موصلين رقميين. في النماذج المكتبية غير المكلفة ، لا يوجد سوى موصل D-Sub قياسي.

نوع مصفوفة LCD

المكون الأساسي لمصفوفة LCD هو البلورات السائلة. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من البلورات السائلة: البلورات السائلة ، والديدان ، والكوليستيرية. وفقًا للخصائص الكهربائية ، يتم تقسيم جميع البلورات السائلة إلى مجموعتين رئيسيتين: المجموعة الأولى تشتمل على بلورات سائلة ذات تباين عازل إيجابي ، والثانية - مع تباين عازل سلبي. يكمن الاختلاف في كيفية استجابة هذه الجزيئات لمجال كهربائي خارجي. يتم توجيه الجزيئات ذات التباين العازل الإيجابي على طول خطوط المجال ، وتكون الجزيئات ذات التباين العازل السالب متعامدة مع خطوط المجال. البلورات السائلة النيماتيكية لها تباين عازل إيجابي ، بينما البلورات السائلة السائلة ، على العكس من ذلك ، لها سالب. خاصية أخرى رائعة لجزيئات LC هي تباينها البصري. على وجه الخصوص ، إذا كان اتجاه الجزيئات يتزامن مع اتجاه انتشار الضوء المستقطب المستوي ، فلن يكون للجزيئات أي تأثير على مستوى استقطاب الضوء. إذا كان اتجاه الجزيئات عموديًا على اتجاه انتشار الضوء ، فسيتم تدوير مستوى الاستقطاب بحيث يكون موازياً لاتجاه اتجاه الجزيئات. يجعل تباين الخواص العازلة والضوئية لجزيئات LC من الممكن استخدامها كنوع من محولات الضوء ، مما يجعل من الممكن تكوين الصورة المطلوبة على الشاشة. مبدأ تشغيل مثل هذا المغير بسيط للغاية ويستند إلى تغيير مستوى استقطاب الضوء الذي يمر عبر خلية LC. تقع خلية LC بين مستقطبين ، يكون محاور الاستقطاب متعامدين بشكل متبادل. يقطع المستقطب الأول الإشعاع المستقطب المستوي من الضوء المار من الإضاءة الخلفية. إذا لم تكن هناك خلية LC ، فسيتم امتصاص هذا الضوء المستقطب بالكامل بواسطة المستقطب الثاني. يمكن لخلية LC موضوعة في مسار الضوء المستقطب المستوي المرسل أن تدير مستوى استقطاب الضوء المرسل. في هذه الحالة ، يمر جزء من الضوء عبر المستقطب الثاني ، أي تصبح الخلية شفافة (كليًا أو جزئيًا). اعتمادًا على كيفية التحكم في دوران مستوى الاستقطاب في خلية LC ، يتم تمييز عدة أنواع من مصفوفات LC. لذلك ، فإن خلية LC الموضوعة بين مستقطبين متقاطعين تجعل من الممكن تعديل الإشعاع المرسل ، وإنشاء تدرجات لونية بالأبيض والأسود. للحصول على صورة ملونة ، من الضروري استخدام ثلاثة مرشحات لونية: الأحمر (R) والأخضر (G) والأزرق (B) ، والتي عند تثبيتها في مسار الانتشار الأبيض ، ستسمح لك بالحصول على ثلاثة ألوان أساسية في النسب الصحيحة. لذلك ، يتكون كل بكسل LCD من ثلاث وحدات بكسل فرعية منفصلة: الأحمر والأخضر والأزرق ، وهي خلايا LCD يمكن التحكم فيها وتختلف فقط في المرشحات المستخدمة ، والمثبتة بين اللوحة الزجاجية العلوية ومرشح الاستقطاب الناتج

تصنيف شاشات TFT-LCD

التقنيات الرئيسية في تصنيع شاشات LCD: TN + film و IPS (SFT) و MVA. تختلف هذه التقنيات في هندسة الأسطح والبوليمر ولوحة التحكم والقطب الكهربي الأمامي. من الأهمية بمكان نقاوة ونوع البوليمر بخصائص الكريستال السائل المستخدمة في تطويرات محددة.

مصفوفة TN

هيكل خلية TN

المصفوفة البلورية السائلة من النوع TN (Twisted Nematic) عبارة عن هيكل متعدد الطبقات يتكون من مرشحين مستقطبين ، قطبين شفافين ، ولوحين زجاجيين ، يوجد بينهما مادة بلورية سائلة من النوع nematic ذات تباين عازل موجب. يتم تطبيق أخاديد خاصة على سطح الألواح الزجاجية ، مما يجعل من الممكن في البداية إنشاء نفس الاتجاه لجميع جزيئات الكريستال السائل على طول اللوحة. الأخاديد الموجودة على كلا الصفيحتين متعامدة بشكل متبادل ، لذا فإن طبقة جزيئات الكريستال السائل بين الألواح تغير اتجاهها بمقدار 90 درجة. اتضح أن جزيئات LC تشكل بنية ملتوية في لولب (الشكل 3) ، وهذا هو سبب تسمية هذه المصفوفات باسم Twisted Nematic. توجد الألواح الزجاجية ذات الأخاديد بين مرشحين مستقطبين ، ويتزامن محور الاستقطاب في كل مرشح مع اتجاه الأخاديد الموجودة على اللوحة. في الحالة الطبيعية ، تكون خلية LC مفتوحة ، حيث تقوم البلورات السائلة بتدوير مستوى استقطاب الضوء الذي يمر عبرها. لذلك ، فإن الإشعاع المستقطب المستوي الذي يتكون بعد المرور عبر المستقطب الأول سيمر أيضًا عبر المستقطب الثاني ، حيث سيكون محور الاستقطاب موازيًا لاتجاه الاستقطاب للإشعاع الساقط. تحت تأثير المجال الكهربائي الذي تم إنشاؤه بواسطة الأقطاب الكهربائية الشفافة ، تغير جزيئات الطبقة البلورية السائلة اتجاهها المكاني ، وتصطف على طول اتجاه خطوط مجال القوة. في هذه الحالة ، تفقد الطبقة البلورية السائلة القدرة على تدوير مستوى استقطاب الضوء الساقط ، ويصبح النظام معتمًا بصريًا ، حيث يتم امتصاص كل الضوء بواسطة مرشح الاستقطاب الناتج. اعتمادًا على الجهد المطبق بين أقطاب التحكم ، من الممكن تغيير اتجاه الجزيئات على طول الحقل ليس تمامًا ، ولكن جزئيًا فقط ، أي للتحكم في درجة التواء جزيئات LC. وهذا بدوره يسمح لك بتغيير شدة الضوء الذي يمر عبر خلية LCD. وبالتالي ، من خلال تثبيت ضوء خلفي خلف مصفوفة LCD وتغيير الجهد الكهربي بين الأقطاب ، من الممكن تغيير درجة شفافية خلية LCD واحدة. مصفوفات TN هي الأكثر شيوعًا والأرخص. لديهم عيوب معينة: زوايا مشاهدة غير كبيرة جدًا ، تباين منخفض وعدم القدرة على الحصول على اللون الأسود المثالي. النقطة المهمة هي أنه حتى عندما يتم تطبيق أقصى جهد على الخلية ، فإنه من المستحيل فك جزيئات LC تمامًا وتوجيهها على طول خطوط مجال القوة. لذلك ، تظل هذه المصفوفات شفافة إلى حد ما حتى عند إيقاف تشغيل البكسل تمامًا. العيب الثاني مرتبط بزوايا الرؤية الصغيرة. للتخلص منه جزئيًا ، يتم تطبيق فيلم نشر خاص على سطح الشاشة ، مما يسمح لك بزيادة زاوية المشاهدة. هذه التكنولوجياكان اسمه TN + Film ، مما يدل على وجود هذا الفيلم. إن معرفة نوع المصفوفة المستخدمة في الشاشة ليس بالأمر السهل. ومع ذلك ، إذا كان هناك بكسل "مكسور" على الشاشة ، والذي نشأ بسبب فشل الترانزستور الذي يتحكم في خلية LCD ، فسيحترق دائمًا في مصفوفات TN بشكل ساطع (أحمر أو أخضر أو ​​أزرق) ، منذ ذلك الحين بالنسبة لـ TN مصفوفة بكسل مفتوح يقابل غياب الجهد على الخلية. يمكنك أيضًا التعرف على مصفوفة TN من خلال النظر إلى اللون الأسود بأقصى سطوع - إذا كان رماديًا أكثر من الأسود ، فمن المحتمل أن تكون هذه مصفوفة TN.

مصفوفات IPS

هيكل خلية IPS

تسمى شاشات IPS أيضًا بشاشات Super TFT. الميزة المميزة لمصفوفات IPS هي أن أقطاب التحكم موجودة فيها في نفس المستوى على الجانب السفلي من خلية LCD. في حالة عدم وجود جهد كهربائي بين الأقطاب الكهربائية ، تكون جزيئات LC متوازية مع بعضها البعض ، مع الأقطاب الكهربائية ، واتجاه استقطاب مرشح الاستقطاب السفلي. في هذه الحالة ، لا تؤثر على زاوية الاستقطاب للضوء المرسل ، ويتم امتصاص الضوء بالكامل بواسطة مرشح الاستقطاب الناتج ، لأن اتجاهات الاستقطاب للمرشحات متعامدة مع بعضها البعض. عندما يتم تطبيق الجهد على أقطاب التحكم ، يقوم المجال الكهربائي المتولد بتدوير جزيئات LC بمقدار 90 درجة بحيث يتم توجيهها على طول خطوط مجال القوة. إذا تم تمرير الضوء عبر هذه الخلية ، فبسبب دوران مستوى الاستقطاب ، سيمرر مرشح الاستقطاب العلوي الضوء دون تداخل ، أي أن الخلية ستكون في حالة مفتوحة (الشكل 4). من خلال تغيير الجهد بين الأقطاب الكهربائية ، من الممكن إجبار جزيئات LC على الدوران خلال أي زاوية ، وبالتالي تغيير شفافية الخلية. في جميع النواحي الأخرى ، تشبه خلايا IPS مصفوفات TN: يتم أيضًا تكوين صورة ملونة باستخدام ثلاثة مرشحات لونية. مصفوفات IPS لها مزايا وعيوب مقارنة بمصفوفات TN. الميزة هي حقيقة أن في هذه القضيةاتضح أنه أسود تمامًا ، وليس رماديًا ، كما هو الحال في مصفوفات TN. آخر ميزة لا جدال فيهاالتكنولوجيا المعطاة هي زوايا مشاهدة كبيرة. تتضمن عيوب مصفوفات IPS وقت استجابة بكسل أطول من مصفوفات TN. ومع ذلك ، سنعود إلى مسألة وقت رد الفعل للبكسل. في الختام ، نلاحظ أن هناك تعديلات مختلفة لمصفوفات IPS (Super IPS ، Dual Domain IPS) التي تعمل على تحسين أدائها.

مصفوفات MVA

هيكل المجال لخلية MVA

MVA هو تطور لتقنية VA ، أي تقنية المحاذاة الجزيئية العمودية. على عكس مصفوفات TN و IPS ، في هذه الحالة ، يتم استخدام بلورات سائلة ذات تباين عازل سالب ، والتي يتم توجيهها بشكل عمودي على اتجاه خطوط المجال الكهربائي. في حالة عدم وجود جهد بين ألواح خلية LC ، يتم توجيه جميع جزيئات الكريستال السائل عموديًا وليس لها أي تأثير على مستوى استقطاب الضوء المرسل. نظرًا لأن الضوء يمر عبر مستقطبين متقاطعين ، يتم امتصاصه تمامًا بواسطة المستقطب الثاني وتكون الخلية في حالة مغلقة ، بينما ، على عكس مصفوفة TN ، من الممكن الحصول على لون أسود مثالي. إذا تم تطبيق جهد على الأقطاب الكهربائية الموجودة أعلى وأسفل ، فإن الجزيئات تدور 90 درجة ، وتوجه نفسها بشكل عمودي على خطوط المجال الكهربائي. عندما يمر الضوء المستقطب عبر مثل هذا الهيكل ، يدور مستوى الاستقطاب بمقدار 90 درجة ويمر الضوء بحرية عبر مستقطب الإخراج ، أي أن خلية LC في حالة الفتح. تتمثل مزايا الأنظمة ذات الترتيب الرأسي للجزيئات في إمكانية الحصول على لون أسود مثالي (والذي بدوره يؤثر على إمكانية الحصول على صور عالية التباين) ووقت استجابة قصير للبكسل. من أجل زيادة زوايا المشاهدة في الأنظمة ذات الترتيب الرأسي للجزيئات ، يتم استخدام بنية متعددة المجالات ، مما يؤدي إلى إنشاء مصفوفات من نوع MVA. يكمن معنى هذه التقنية في حقيقة أن كل بكسل فرعي مقسم إلى عدة مناطق (مجالات) باستخدام حواف خاصة تغير قليلاً اتجاه الجزيئات ، مما يجبرها على التوافق مع سطح الحافة. يؤدي هذا إلى حقيقة أن كل مجال من هذا القبيل يضيء في اتجاهه الخاص (ضمن زاوية صلبة معينة) ، وأن الجمع بين جميع الاتجاهات يوسع زاوية عرض الشاشة. تشمل مزايا مصفوفات MVA التباين العالي (بسبب إمكانية الحصول على اللون الأسود المثالي) وزوايا الرؤية الكبيرة (حتى 170 درجة). حاليًا ، هناك العديد من أنواع تقنية MVA ، مثل PVA (المحاذاة الرأسية المنقوشة) من Samsung ، و MVA-Premium ، وما إلى ذلك ، مما يعزز أداء مصفوفات MVA.

سطوع

اليوم ، في شاشات LCD ، يبلغ الحد الأقصى للسطوع المعلن في الوثائق الفنية من 250 إلى 500 شمعة / متر مربع. وإذا كان سطوع الشاشة مرتفعًا بدرجة كافية ، فهذا يُشار إليه بالضرورة في الكتيبات الإعلانية ويتم تقديمه كأحد المزايا الرئيسية للشاشة. ومع ذلك ، هذا هو بالضبط أحد المزالق. تكمن المفارقة في حقيقة أنه من المستحيل التركيز على الأرقام المشار إليها في الوثائق الفنية. هذا لا ينطبق فقط على السطوع ، ولكن أيضًا على التباين وزوايا الرؤية ووقت استجابة البكسل. لا يقتصر الأمر على أنها لا تتوافق مع القيم المرصودة فعليًا على الإطلاق ، بل إنه من الصعب أحيانًا فهم ما تعنيه هذه الأرقام على الإطلاق. بادئ ذي بدء ، هناك تقنيات قياس مختلفة موصوفة في معايير مختلفة ؛ وفقًا لذلك ، تعطي القياسات التي تم إجراؤها بطرق مختلفة نتائج مختلفة ، ومن غير المرجح أن تتمكن من معرفة الطريقة التي أجريت بها القياسات وكيفية إجرائها. هنا مثال بسيط. يعتمد السطوع المُقاس على درجة حرارة اللون ، ولكن عندما يقولون إن سطوع الشاشة يبلغ 300 شمعة / متر مربع ، فإن السؤال الذي يطرح نفسه: في أي درجة حرارة لون يتم تحقيق هذا السطوع الأقصى؟ علاوة على ذلك ، تشير الشركات المصنعة إلى السطوع ليس للشاشة ، ولكن لمصفوفة LCD ، وهي ليست نفس الشيء على الإطلاق. لقياس السطوع ، يتم استخدام إشارات مرجعية خاصة من المولدات ذات درجة حرارة اللون المحددة بدقة ، لذلك قد تختلف خصائص الشاشة نفسها كمنتج نهائي بشكل كبير عن تلك المذكورة في الوثائق الفنية. ولكن بالنسبة للمستخدم ، فإن خصائص الشاشة نفسها ، وليس المصفوفة ، لها أهمية قصوى. يعد السطوع خاصية مهمة حقًا لشاشة LCD. على سبيل المثال ، مع السطوع غير الكافي ، من غير المحتمل أن تتمكن من لعب ألعاب مختلفة أو مشاهدة أفلام DVD. بالإضافة إلى ذلك ، سيكون من غير المريح العمل خلف الشاشة في ظروف ضوء النهار (الإضاءة الخارجية). ومع ذلك ، سيكون من السابق لأوانه الاستنتاج على هذا الأساس أن الشاشة ذات السطوع المعلن 450 cd / m2 أفضل بطريقة ما من الشاشة ذات السطوع 350 cd / m2. أولاً ، كما ذكرنا سابقًا ، السطوع المعلن والفعلي ليسا نفس الشيء ، وثانيًا ، يكفي أن تتمتع شاشة LCD بدرجة سطوع تتراوح من 200 إلى 250 شمعة / متر مربع (ولكن لم يتم الإعلان عنها ، ولكن تمت ملاحظتها بالفعل). بالإضافة إلى ذلك ، حقيقة كيفية تعديل سطوع الشاشة ليس لها أهمية كبيرة. من وجهة نظر الفيزياء ، يمكن ضبط السطوع عن طريق تغيير سطوع مصابيح الإضاءة الخلفية. يتم تحقيق ذلك إما عن طريق ضبط تيار التفريغ في المصباح (في الشاشات ، يتم استخدام مصابيح الفلورسنت مع مصباح الفلورسنت الكاثود البارد ، CCFL كمصابيح إضاءة خلفية) ، أو عن طريق ما يسمى بتعديل عرض النبضة لطاقة المصباح. مع تعديل عرض النبضة ، يتم توفير الجهد إلى الإضاءة الخلفية بواسطة نبضات لمدة معينة. نتيجة لذلك ، لا يتوهج مصباح الإضاءة باستمرار ، ولكن فقط في فترات زمنية متكررة بشكل دوري ، ولكن بسبب القصور الذاتي في الرؤية ، يبدو أن المصباح يعمل باستمرار (معدل تكرار النبض أكثر من 200 هرتز). من الواضح أنه من خلال تغيير عرض نبضات الجهد المطبق ، من الممكن ضبط متوسط ​​سطوع توهج مصباح الإضاءة الخلفية. بالإضافة إلى ضبط سطوع الشاشة بسبب الإضاءة الخلفية ، يتم تنفيذ هذا الضبط أحيانًا بواسطة المصفوفة نفسها. في الواقع ، يضاف مكون ثابت إلى جهد التحكم عند أقطاب خلية LC. يسمح هذا بفتح خلية LCD بالكامل ، لكنه لا يسمح بإغلاقها تمامًا. في هذه الحالة ، عند زيادة السطوع ، يتوقف اللون الأسود عن اللون الأسود (تصبح المصفوفة شفافة جزئيًا حتى عند إغلاق خلية LCD).

التباين

من الخصائص التي لا تقل أهمية لشاشة LCD هي نسبة التباين الخاصة بها ، والتي يتم تعريفها على أنها نسبة سطوع خلفية بيضاء إلى سطوع خلفية سوداء. نظريًا ، يجب أن يكون تباين الشاشة مستقلاً عن مستوى السطوع المحدد على الشاشة ، أي عند أي مستوى سطوع ، يجب أن يكون للتباين المقاس نفس القيمة. في الواقع ، يتناسب سطوع الخلفية البيضاء مع سطوع الإضاءة الخلفية. من الناحية المثالية ، تعد نسبة نفاذية الضوء لخلية LCD في الحالة المفتوحة والمغلقة سمة مميزة لخلية LCD نفسها ، ومع ذلك ، من الناحية العملية ، قد تعتمد هذه النسبة على كل من درجة حرارة اللون المحددة ومستوى السطوع المحدد للشاشة. في السنوات الأخيرة ، زاد تباين الصور على الشاشات الرقمية بشكل ملحوظ ، والآن يصل هذا الرقم غالبًا إلى 500: 1. لكن حتى هنا كل شيء ليس بهذه البساطة. الحقيقة هي أنه لا يمكن تحديد التباين للشاشة ، ولكن للمصفوفة. ومع ذلك ، كما تظهر التجربة ، إذا تمت الإشارة إلى نسبة تباين تزيد عن 350: 1 في جواز السفر ، فهذا يكفي تمامًا للتشغيل العادي.

زاوية الرؤية

يتم تعريف أقصى زاوية عرض (رأسيًا وأفقيًا) على أنها زاوية العرض التي يكون من خلالها تباين الصورة في المركز 10: 1 على الأقل. يستخدم بعض مصنعي المصفوفات ، عند تحديد زوايا المشاهدة ، نسبة تباين ليست 10: 1 ، ولكن 5: 1 ، مما يؤدي أيضًا إلى حدوث بعض الالتباس في المواصفات الفنية. التعريف الرسمي لزوايا المشاهدة غامض إلى حد ما ، والأهم من ذلك أنه لا يرتبط مباشرة بإعادة إنتاج الألوان الصحيحة عند عرض الصورة بزاوية. في الواقع ، بالنسبة للمستخدمين ، هناك ظرف أكثر أهمية هو حقيقة أنه عند عرض صورة بزاوية على سطح الشاشة ، لا يوجد انخفاض في التباين ، ولكن تشوهات في اللون. على سبيل المثال ، يتحول اللون الأحمر إلى اللون الأصفر ويتحول اللون الأخضر إلى اللون الأزرق. علاوة على ذلك ، مثل هذه التشوهات نماذج مختلفةيعبرون عن أنفسهم بطرق مختلفة: بالنسبة للبعض ، تصبح ملحوظة بالفعل بزاوية طفيفة ، أصغر بكثير من زاوية المشاهدة. لذلك ، فإن مقارنة الشاشات من حيث زوايا الرؤية أمر خاطئ في الأساس. من الممكن مقارنة شيء ما ، لكن مثل هذه المقارنة ليس لها قيمة عملية.

وقت استجابة البكسل

مخطط توقيت تشغيل البكسل النموذجي لمصفوفة TN + Film

مخطط توقيت إطفاء البكسل النموذجي لـ TN + Film-matrix

عادةً ما يتم تحديد وقت الاستجابة ، أو وقت استجابة البكسل ، في الوثائق الفنية الخاصة بالشاشة ويعتبر أحد أهم خصائص الشاشة (وهذا ليس صحيحًا تمامًا). في شاشات LCD ، يتم قياس وقت استجابة البكسل ، الذي يعتمد على نوع المصفوفة ، بعشرات المللي ثانية (في مصفوفات TN + Film الجديدة ، يكون وقت استجابة البكسل 12 مللي ثانية) ، وهذا يؤدي إلى ضبابية الصورة المتغيرة ويمكن أن تكون ملحوظة للعين. ميّز بين الوقت المحدد ووقت الإيقاف للبكسل. يشير البكسل في الوقت المحدد إلى مقدار الوقت المطلوب لفتح خلية LCD ، ويشير وقت التوقف إلى مقدار الوقت المطلوب لإغلاقه. عندما يتحدثون عن وقت رد فعل البكسل ، فإنهم يفهمون الوقت الإجمالي لتشغيل وإيقاف البكسل. يمكن أن يختلف وقت تشغيل البكسل ووقت إيقاف تشغيله بشكل كبير. عندما يتحدثون عن وقت استجابة البكسل المشار إليه في الوثائق الفنية للشاشة ، فإنهم يقصدون وقت استجابة المصفوفة ، وليس الشاشة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تفسير وقت استجابة البكسل المشار إليه في الوثائق الفنية بشكل مختلف من قبل الشركات المصنعة للمصفوفات المختلفة. على سبيل المثال ، أحد خيارات تفسير وقت التشغيل (الإيقاف) للبكسل هو أن هذا هو الوقت المناسب لتغيير سطوع البكسل من 10 إلى 90٪ (من 90 إلى 10٪). حتى الآن ، عند الحديث عن قياس وقت رد الفعل للبكسل ، من المفهوم أننا نتحدث عن التبديل بين اللونين الأسود والأبيض. إذا لم تكن هناك أسئلة باللون الأسود (البكسل مغلق ببساطة) ، فإن اختيار اللون الأبيض ليس واضحًا. كيف سيتغير وقت رد فعل البكسل إذا قمت بقياسه عند التبديل بين الألوان النصفية المختلفة؟ هذا السؤال له أهمية عملية كبيرة. الحقيقة هي أن التبديل من خلفية سوداء إلى خلفية بيضاء أو العكس أمر نادر نسبيًا في التطبيقات الحقيقية. في معظم التطبيقات ، كقاعدة عامة ، يتم تنفيذ الانتقالات بين النغمات النصفية. وإذا تبين أن وقت التبديل بين اللونين الأسود والأبيض أقل من وقت التبديل بين التدرج الرمادي ، فلن يكون لوقت استجابة البكسل أي قيمة عملية ومن المستحيل التركيز على خاصية الشاشة هذه. ما هو الاستنتاج الذي يمكن استخلاصه مما سبق؟ كل شيء بسيط للغاية: لا يسمح وقت استجابة البكسل المعلن من قبل الشركة المصنعة للحكم بشكل لا لبس فيه على الخصائص الديناميكية للشاشة. من الأصح بهذا المعنى التحدث ليس عن وقت تبديل البكسل بين اللونين الأبيض والأسود ، ولكن عن متوسط ​​وقت تبديل البكسل بين الألوان النصفية.

عدد الألوان المعروضة

جميع الشاشات عبارة عن أجهزة RGB بطبيعتها ، أي يتم الحصول على لونها من خلال مزج الألوان الأساسية الثلاثة بنسب مختلفة: الأحمر والأخضر والأزرق. وبالتالي ، يتكون كل بكسل LCD من ثلاث وحدات بكسل فرعية ملونة. بالإضافة إلى الحالة المغلقة تمامًا أو المفتوحة تمامًا لخلية LC ، تكون الحالات الوسيطة ممكنة أيضًا عندما تكون خلية LC مفتوحة جزئيًا. يتيح لك ذلك تكوين ظل لوني ومزج ظلال الألوان للألوان الأساسية بالنسب الصحيحة. في الوقت نفسه ، يعتمد عدد الألوان التي تنتجها الشاشة نظريًا على عدد ظلال الألوان التي يمكن تشكيلها في كل قناة لون. يتم تحقيق الفتح الجزئي لخلية LC من خلال تطبيق مستوى الجهد المطلوب على أقطاب التحكم. لذلك ، يعتمد عدد ظلال الألوان القابلة للتكرار في كل قناة ألوان على عدد مستويات الجهد المختلفة التي يمكن تطبيقها على خلية LCD. لتشكيل مستوى جهد تعسفي ، سيكون من الضروري استخدام دارات DAC ذات السعة الكبيرة ، وهو أمر مكلف للغاية. لذلك ، في شاشات LCD الحديثة ، غالبًا ما تستخدم DACs 18 بت وأقل استخدامًا 24 بت. عند استخدام DAC 18 بت ، فإن كل قناة ملونة بها 6 بتات. يتيح لك هذا تكوين 64 (26 = 64) مستوى جهد مختلف ، وبالتالي الحصول على 64 لونًا في قناة لون واحدة. في المجموع ، من خلال مزج ظلال الألوان للقنوات المختلفة ، من الممكن إنشاء 262144 لونًا من ظلال الألوان. عند استخدام مصفوفة 24 بت (دارة DAC ذات 24 بت) ، تحتوي كل قناة على 8 بتات ، مما يجعل من الممكن تكوين 256 لونًا (28 = 256) في كل قناة ، وفي المجموع ، تنتج هذه المصفوفة 16777216 لونًا من الظلال. في الوقت نفسه ، بالنسبة للعديد من المصفوفات ذات 18 بت ، ينص جواز السفر على أنها تعيد إنتاج 16.2 مليون لون. ما هو الموضوع هنا وهل هو ممكن؟ اتضح أنه في مصفوفات 18 بت ، وبسبب كل أنواع الحيل ، يمكنك تقريب عدد ظلال الألوان إلى ما يتم إعادة إنتاجه بواسطة مصفوفات 24 بت الحقيقية. لاستنباط ظلال الألوان في مصفوفات 18 بت ، يتم استخدام تقنيتين (ومجموعاتهما): التدرج (التدرج) و FRC (التحكم في معدل الإطار). يتمثل جوهر تقنية التدرج في أنه يتم الحصول على ظلال الألوان المفقودة عن طريق مزج أقرب ظلال ألوان من وحدات البكسل المجاورة. لنفكر في مثال بسيط. افترض أن البكسل يمكن أن يكون في حالتين فقط: مفتوح ومغلق ، والحالة المغلقة للبكسل تتشكل باللون الأسود ، والحالة المفتوحة - حمراء. إذا أخذنا في الاعتبار ، بدلاً من بكسل واحد ، مجموعة من اثنين من البكسل ، فبالإضافة إلى الأسود والأحمر ، يمكننا أيضًا الحصول على لون متوسط ​​، وبالتالي الاستقراء من وضع ثنائي اللون إلى وضع ثلاثي الألوان. نتيجة لذلك ، إذا كان بإمكان هذه الشاشة في البداية أن تولد ستة ألوان (اثنان لكل قناة) ، فبعد هذا التردد ستعيد إنتاج 27 لونًا بالفعل. مخطط التدرج له عيب كبير: يتم تحقيق زيادة في ظلال الألوان على حساب انخفاض الدقة. في الواقع ، يؤدي هذا إلى زيادة حجم البكسل ، مما قد يؤثر سلبًا على عرض تفاصيل الصورة. يتمثل جوهر تقنية FRC في معالجة سطوع وحدات البكسل الفرعية الفردية عن طريق تشغيلها / إيقاف تشغيلها. كما في المثال السابق ، يتم اعتبار البكسل إما أسود (مطفأ) أو أحمر (مفعّل). يُطلب من كل بكسل فرعي أن يتم تشغيله بمعدل إطار ، أي بمعدل إطار 60 هرتز ، يُطلب من كل بكسل فرعي التشغيل 60 مرة في الثانية. هذا يسمح بتكوين اللون الأحمر. إذا أجبرنا البكسل على التشغيل ليس 60 مرة في الثانية ، ولكن فقط 50 مرة (في كل دورة 12 ، قم بإيقاف تشغيل البكسل ، وليس تشغيله) ، ونتيجة لذلك ، سيكون سطوع البكسل 83٪ من الحد الأقصى ، والذي سيسمح بتكوين ظل لوني متوسط ​​من اللون الأحمر. كلتا الطريقتين المدروستين في استقراء اللون لهما عيوبهما. في الحالة الأولى ، هذا هو الخفقان المحتمل للشاشة وزيادة طفيفة في وقت رد الفعل ، وفي الحالة الثانية ، احتمال فقدان تفاصيل الصورة. من الصعب جدًا التمييز بالعين لمصفوفة من 18 بت مع استقراء لوني من مصفوفة 24 بت حقيقية. في نفس الوقت ، تكلفة مصفوفة 24 بت أعلى بكثير.

مبدأ تشغيل شاشات TFT-LCD

تم توضيح المبدأ العام لتكوين الصورة على الشاشة جيدًا في الشكل. 1. ولكن كيف تتحكم في سطوع وحدات البكسل الفرعية الفردية؟ عادة ما يتم شرح المبتدئين بهذه الطريقة: خلف كل بكسل فرعي يوجد مصراع بلوري سائل. اعتمادًا على الجهد المطبق عليه ، فإنه ينقل ضوءًا أكثر أو أقل من الإضاءة الخلفية. ويتخيل الجميع على الفور بعض اللوحات على حلقات صغيرة تتحول إلى الزاوية المرغوبة ... شيء من هذا القبيل:

في الواقع ، بالطبع ، كل شيء أكثر تعقيدًا. لا توجد لوحات مادية على المفصلات. في مصفوفة بلورية سائلة حقيقية ، يتم التحكم في التدفق الضوئي على النحو التالي:

يمر الضوء من الإضاءة الخلفية (نمر عبر الصورة من الأسفل إلى الأعلى) أولاً عبر مرشح الاستقطاب السفلي (لوحة مظللة بيضاء). الآن لم يعد هذا تيارًا عاديًا للضوء ، ولكنه مستقطب. علاوة على ذلك ، يمر الضوء عبر أقطاب تحكم شفافة (صفائح صفراء) ويصادف طبقة من البلورات السائلة في طريقه. عن طريق تغيير استقطاب جهد التحكم تدفق مضيئةيمكن تغييرها حتى 90 درجة (في الصورة على اليسار) ، أو تركها دون تغيير (في نفس المكان على اليمين). انتباه ، تبدأ المتعة! بعد طبقة البلورات السائلة ، توجد مرشحات الضوء وهنا يتم طلاء كل بكسل فرعي باللون المطلوب - أحمر أو أخضر أو ​​أزرق. إذا نظرت إلى الشاشة مع إزالة مرشح الاستقطاب العلوي ، فسترى الملايين من وحدات البكسل الفرعية المضيئة - وكل منها يتوهج بأقصى سطوع ، لأن أعيننا لا تستطيع التمييز بين استقطاب الضوء. بمعنى آخر ، بدون المستقطب العلوي ، سنرى توهجًا أبيض موحدًا على كامل سطح الشاشة. لكن الأمر يستحق إعادة مرشح الاستقطاب العلوي إلى مكانه - وسوف "يُظهر" جميع التغييرات التي أحدثتها البلورات السائلة مع استقطاب الضوء. ستظل بعض وحدات البكسل الفرعية متوهجة بشكل ساطع ، مثل تلك الموجودة على اليسار في الشكل ، والتي تم تغيير استقطابها بمقدار 90 درجة ، وسيخرج البعض الآخر ، لأن المستقطب العلوي في الطور المضاد للجزء السفلي ولا ينقل الضوء مع الوضع الافتراضي ( الذي هو افتراضيًا) الاستقطاب. هناك أيضًا وحدات بكسل فرعية ذات سطوع متوسط ​​- لم يتم تدوير استقطاب تيار الضوء الذي يمر عبرها بمقدار 90 ، ولكن بعدد أقل من الدرجات ، على سبيل المثال ، بمقدار 30 أو 55 درجة.

المميزات والعيوب

الاصطلاحات: (+) الكرامة ، (~) مقبولة ، (-) الحرمان
	شاشات LCD	شاشات CRT
سطوع	(+) من 170 إلى 250 شمعة / م 2	(~) 80 إلى 120 شمعة / م 2
التباين	(~) 200: 1 إلى 400: 1	(+) 350: 1 إلى 700: 1
زاوية الرؤية (بالتباين)	(~) 110 إلى 170 درجة	(+) أكثر من 150 درجة
زاوية الرؤية (حسب اللون)	(-) 50 إلى 125 درجة	(~) أكثر من 120 درجة
إذن	(-) دقة واحدة بحجم بكسل ثابت. لا يمكن استخدامها على النحو الأمثل إلا في هذا القرار ؛ يمكن استخدام درجات دقة أعلى أو أقل اعتمادًا على وظائف التوسيع أو الضغط المدعومة ، ولكنها ليست مثالية.	(+) يتم دعم قرارات مختلفة. في جميع مستويات الدقة المدعومة ، يمكن استخدام الشاشة على النحو الأمثل. يتم فرض القيد فقط من خلال قبول معدل التحديث.
التردد العمودي	(+) التردد الأمثل 60 هرتز ، وهو كافٍ لعدم حدوث وميض	(~) فقط عند الترددات التي تزيد عن 75 هرتز لا يوجد وميض ملحوظ
أخطاء مطابقة الألوان	(+) لا	(~) 0.0079 إلى 0.0118 بوصة (0.20 - 0.30 ملم)
التركيز	(+) جيد جدا	(~) عادل إلى جيد جدًا>
تشويه هندسي / خطي	(+) لا	(~) ممكن
وحدات البكسل التي لا تعمل	(-) حتى 8	(+) لا
اشارة ادخال	(+) تمثيلي أو رقمي	(~) التناظرية فقط
التحجيم بدقة مختلفة	(-) يتم استخدام طرق الاستيفاء أو الغائب التي لا تتطلب نفقات كبيرة	(+) جيد جدا
دقة عرض الألوان	(~) يتم دعم اللون الحقيقي ومحاكاة درجة حرارة اللون المطلوبة	(+) يتم دعم True Color وفي نفس الوقت هناك الكثير من أجهزة معايرة الألوان في السوق ، وهي ميزة إضافية محددة
تصحيح جاما (تعديل اللون لخصائص الرؤية البشرية)	(~) مرض	(+) الصورة الواقعية
التوحيد	(~) غالبًا ما تكون الصورة أكثر إشراقًا عند الحواف	(~) غالبًا ما تكون الصورة أكثر إشراقًا في المنتصف
نقاء اللون / جودة اللون	(~) جيد	(+) مرتفع
رمش	(+) لا	(~) بشكل غير محسوس فوق 85 هرتز
وقت القصور الذاتي	(-) 20 إلى 30 مللي ثانية.	(+) صغيرة بشكل استخفاف
التصوير	(+) الصورة مكونة من وحدات البكسل ، وعددها يعتمد فقط على الدقة المحددة للوحة LCD. تعتمد درجة البكسل على حجم وحدات البكسل نفسها فقط ، ولكن ليس على المسافة بينها. تم تشكيل كل بكسل بشكل فردي للحصول على تركيز رائع ووضوح ووضوح. الصورة أكثر تماسكًا وسلاسة	(~) تتكون البيكسلات من مجموعة من النقاط (الثلاثيات) أو الخطوط. يعتمد ميل نقطة أو خط على المسافة بين النقاط أو الخطوط من نفس اللون. نتيجة لذلك ، تعتمد حدة الصورة ووضوحها بشكل كبير على حجم النقطة أو خط الملعب وعلى جودة CRT.
استهلاك الطاقة والانبعاثات	(+) عمليا لا يوجد إشعاع كهرومغناطيسي خطير. استهلاك الطاقة أقل بحوالي 70٪ من شاشات CRT القياسية (25 وات إلى 40 وات).	(-) دائمًا ما تكون الانبعاثات الكهرومغناطيسية موجودة ، ولكن يعتمد مستواها على ما إذا كان CRT يتوافق مع أي معيار أمان. استهلاك الطاقة في حالة العمل عند مستوى 60 - 150 واط.
الأبعاد / الوزن	(+) تصميم مسطح وخفيف الوزن	(-) البناء الثقيل ، يشغل مساحة كبيرة
واجهة الشاشة	(+) الواجهة الرقمية ، ومع ذلك ، تحتوي معظم شاشات LCD على واجهة تناظرية مدمجة للاتصال بالمخرجات التناظرية الأكثر شيوعًا لمحولات الفيديو	(-) واجهة تناظرية

المؤلفات

• A.V. Petrochenkov "أجهزة الكمبيوتر والأجهزة الطرفية" ، -106str.ill.
• V.E. Figurnov "كمبيوتر IBM الشخصي للمستخدم" ، -67 ص.
• "HARD" n "SOFT" (مجلة كمبيوتر لمجموعة كبيرة من المستخدمين) رقم 6 2003
• NI Gurin "العمل على كمبيوتر شخصي"، -128 ص.

المعلمات الرئيسية لشاشات الكريستال السائل

إذن ماذا نعرف عن شاشات الكريستال السائل؟ أولا ، تختلف في الحجم واللون. ثانيا - السعر. ثالثًا ، يتم إنتاجها من قبل أكثر من اثنتي عشرة شركة مختلفة. ربما تكون معرفة مستخدم الكمبيوتر العادي محدودة. سنحاول توسيعها.

أهم خصائص المستهلك لشاشة LCD (أو شاشة LCD) هي كما يلي: السعر ، ونسبة أبعاد الشاشة ، والدقة ، والقطري ، والتباين ، والسطوع ، ووقت الاستجابة ، وزاوية المشاهدة ، والتوافر بكسل معيبةواجهات نوع المصفوفة الأبعاد واستهلاك الطاقة.

السعر
فيما يتعلق بالتسعير: بشكل عام ، كلما زادت تكلفة الشاشة ، كان ذلك أفضل. ومع ذلك ، هناك فروق دقيقة. يمكن لمصنّعين إنشاء نماذجهم بناءً على نفس المصفوفة ، لكن الفرق في السعر يمكن أن يصل إلى أكثر من ألف روبل. كل ذلك بسبب التصميم والسياسة التسويقية للشركة وعوامل أخرى.
بالإضافة إلى ذلك ، كل وظيفة إضافيةأو إمكانية زيادة التكلفة النهائية للشاشة. علاوة على ذلك ، هذه التحسينات ليست ضرورية دائمًا للمستخدم. يتمتع العديد منهم بجودة صورة ووظائف كافية للنماذج الرخيصة القائمة على مصفوفة TN. لكن بعضها يتطلب إعادة إنتاج دقيقة للألوان ، والتي لا يمكن توفيرها إلا من خلال طرز أكثر تكلفة تعتمد على IPS- أو * VA-matrix.
تبدأ أسعار أرخص الشاشات مقاس 18.5 بوصة و 19 بوصة من 100 دولار.

تنسيق الشاشة
كان لشاشات CRT القديمة الآن نسبة عرض إلى ارتفاع قياسية تبلغ 4: 3 (العرض إلى الارتفاع). تم إنتاج شاشات LCD الأولى أيضًا على هذا النحو (بالإضافة إلى إنتاج تنسيق 5: 4). من الصعب الآن العثور عليها معروضة للبيع: نماذج الشاشة العريضة موجودة على أرفف المتاجر - طرز بنسبة عرض إلى ارتفاع تبلغ 16:10 ، 16: 9 ، 15: 9 ، والتي ترتبط بالتقديم النشط للفيديو بتنسيق HD (16 : 9).
تعد الشاشات 4: 3 أكثر تفضيلًا لتصفح الويب والعمل في النصوص والنشر والبرامج الأخرى حيث يتم تنفيذ العمل بشكل أساسي على الكائنات الرأسية (الصفحات). ولكن كشاشة منزلية ووسيلة ترفيه (عرض مجموعة متنوعة من محتوى الفيديو والألعاب ثلاثية الأبعاد) ، ستكون الشاشة العريضة هي الخيار الأفضل.

دقة الشاشة
تشير هذه المعلمة إلى عدد النقاط (وحدات البكسل) الموضوعة على الجزء المرئي من الشاشة. على سبيل المثال: 1680 × 1050 (1680 نقطة أفقيًا و 1050 نقطة رأسيًا). يتم تحديد هذه المعلمة بناءً على تنسيق الإطار (عدد النقاط هو مضاعف لنسبة العرض إلى الارتفاع). في هذه الحالة تكون الساعة 16:10. يوجد عدد محدود من أزواج الأرقام هذه (يمكن العثور على جدول أذونات عبر الإنترنت).
في شاشات CRT ، يمكنك تعيين أي دقة تدعمها الشاشة أو بطاقة الفيديو. في شاشات LCD ، توجد دقة ثابتة واحدة فقط ، ويتم تحقيق الباقي عن طريق الاستيفاء. هذا يحط من جودة الصورة. لذلك ، عند الاختيار بين الشاشات بنفس الدقة ، من الأفضل اختيار قطري أكبر. خاصة إذا كان لديك ضعف في الرؤية وهو أمر شائع في عصرنا. أيضًا ، يجب أن تدعم بطاقة الرسومات دقة دقة شاشة LCD. يمكن أن تنشأ مشاكل مع بطاقات الفيديو التي عفا عليها الزمن. وإلا ، فسيتعين عليك تعيين دقة غير أصلية. وهذا تشويه غير ضروري للصورة.
شراء شاشة بدقة 1920 × 1080 (Full HD) أو 2560 × 1600 ليس ضروريًا على الإطلاق. لأن جهاز الكمبيوتر الخاص بك يمكنه تشغيل ألعاب ثلاثية الأبعاد بهذا الدقة ، ولا تزال مقاطع الفيديو عالية الدقة غير شائعة جدًا.

شاشة قطرية
تُقاس هذه القيمة تقليديًا بالبوصة وتُظهر المسافة بين زاويتين متعاكستين. القطر الأمثل لهذا اليوم من حيث الحجم والسعر هو 20-22 بوصة. بالمناسبة ، مع نفس الحجم القطري ، سيكون للشاشة 4: 3 مساحة سطح أكبر.

التباين
تشير هذه القيمة إلى الحد الأقصى لنسبة السطوع بين النقاط الأفتح والأغمق. عادةً ما يتم تحديده كزوج من الأرقام مثل 1000: 1. كلما زاد التباين الثابت ، كان ذلك أفضل ، حيث سيسمح لك برؤية المزيد من الظلال (على سبيل المثال ، بدلاً من المناطق السوداء - ظلال سوداء في الصور أو الألعاب أو الأفلام). يرجى ملاحظة أن الشركة المصنعة قد تستبدل معلومات التباين الثابتة بمعلومات التباين الديناميكي ، والتي يتم حسابها بشكل مختلف ولا ينبغي الاعتماد عليها عند اختيار الشاشة.

سطوع
توضح هذه المعلمة مقدار الضوء المنبعث من الشاشة. يقاس بالكانديلا لكل متر مربع. لن تؤذي قيمة السطوع العالية. في هذه الحالة ، يمكنك دائمًا تقليل السطوع وفقًا لتفضيلاتك وإضاءة مكان العمل.

وقت الاستجابة
وقت الاستجابة هو الحد الأدنى من الوقت الذي يستغرقه البكسل لتغيير سطوعه من نشط (أبيض) إلى غير نشط (أسود) والعودة إلى نشط. وقت الاستجابة هو مجموع وقت التخزين المؤقت ووقت التبديل. يشار إلى المعلمة الأخيرة في الخصائص. تقاس بالمللي ثانية (مللي ثانية). اقل هو الافضل. تؤدي أوقات الاستجابة الطويلة إلى ظهور صور ضبابية في المشاهد السريعة في الأفلام والألعاب. في معظم الطرز غير المكلفة التي تعتمد على مصفوفة TN ، لا يتجاوز وقت الاستجابة 10 مللي ثانية وهو كافٍ تمامًا للعمل المريح. بالمناسبة ، بعض الشركات المصنعة ماكرة ، حيث تقيس وقت الانتقال من ظل رمادي إلى آخر وتعطي هذه القيمة على أنها وقت الاستجابة.

زاوية الرؤية
تشير هذه المعلمة إلى زاوية العرض التي يقع فيها التباين على القيمة المحددة. في هذه الحالة ، يصبح التشويه غير مقبول للعرض. للأسف ، تحسب كل شركة زاوية المشاهدة بشكل مختلف ، لذا فإن أفضل ما يمكنك فعله هو إلقاء نظرة فاحصة على الشاشة قبل الشراء.

وحدات البكسل المعيبة
بعد إنتاج مصفوفة LCD ، قد تحتوي على عيوب في الصورة ، والتي تنقسم إلى وحدات بكسل ميتة و "ساخنة" (تابعة). يعتمد مظهر الأخير على بعض العوامل: على سبيل المثال ، يمكن أن تظهر عند ارتفاع درجة الحرارة. يمكنك محاولة إزالة وحدات البكسل "الساخنة" باستخدام إجراء "remap" (سيتم إيقاف وحدات البكسل التالفة). من غير المرجح أن ينجح التخلص من البكسل.
موافق ، من غير السار العمل على شاشة بنقطة خضراء أو حمراء مشتعلة باستمرار. لذلك ، عند فحص الشاشة في متجر ، قم بتشغيل بعض برامج الاختبار لتحديد وجود أو عدم وجود وحدات بكسل معيبة. أو قم بملء الشاشة بالتناوب باللون الأسود والأبيض والأحمر والأخضر والأزرق وألق نظرة عن قرب. إذا لم تكن هناك وحدات بكسل ميتة ، فلا تتردد في أخذها. لسوء الحظ ، قد تظهر لاحقًا ، لكن احتمالية حدوث ذلك منخفضة.
هناك شيء آخر يجب الانتباه إليه: يحدد معيار ISO 13406-2 أربع فئات جودة للشاشات وفقًا للعدد المسموح به من وحدات البكسل الميتة. لذلك ، قد يرفض البائع استبدال النموذج إذا كان عدد وحدات البكسل الميتة لا يتجاوز فئة الجودة التي تحددها الشركة المصنعة.

نوع المصفوفة
يتم استخدام ثلاث تقنيات رئيسية في إنتاج شاشات العرض: TN و IPS و MVA / PVA. هناك آخرون ، لكن ليس لديهم مثل هذا التوزيع. لسنا مهتمين بالاختلافات التكنولوجية ، دعنا ننتقل إلى خصائص المستهلك.
فيلم TN +. أضخم وأرخص الألواح. لديهم وقت استجابة جيد ، ولكن مستوى تباين ضعيف وزاوية رؤية صغيرة. أيضا تسليم اللون أعرج. لذلك ، لا يتم استخدامها في المناطق التي يلزم فيها العمل الدقيق مع الألوان. للاستخدام المنزلي - الخيار الأفضل.
IPS (SFT). عزيزي اللوحات. زاوية مشاهدة جيدة ، تباين عالي ، استنساخ جيد للألوان ، لكن وقت استجابة طويل. هي الوحيدة التي يمكنها تقديم مجموعة كاملة من ألوان RGB. هناك تطورات جارية حاليًا لتحسين أوقات الاستجابة ، وتوسيع نطاق الألوان إلى أبعد من ذلك ، وتحسين المعلمات الأخرى.
MVA / PVA. شيء ما بين TN و IPS ، من حيث التكلفة والأداء. وقت الاستجابة ليس أسوأ بكثير من TN ، كما أن التباين واستنساخ الألوان وزاوية المشاهدة أفضل.

واجهات
يمكن توصيل الشاشات الحديثة بجهاز كمبيوتر باستخدام واجهات تمثيلية ورقمية. VGA التناظري (D-Sub) عفا عليه الزمن ، ولكن على الأرجح سيتم استخدامه لفترة طويلة. تم استبداله تدريجيًا بـ DVI الرقمي. يمكن أيضًا العثور على واجهات HDMI و DisplayPort الرقمية.
تحتاج في الأساس إلى معرفة شيء واحد: ما إذا كانت بطاقة الفيديو الخاصة بك بها الواجهة المناسبة. على سبيل المثال ، لقد اشتريت شاشة جديدة مزودة بـ DVI رقمي ، لكن بطاقة الفيديو بها فقط تناظرية. في هذه الحالة ، سيكون عليك استخدام محول.

الأبعاد والتصميم واستهلاك الطاقة
يجب تحديد الشاشة ليس فقط بناءً على خصائص المستهلك ، ولكن أيضًا مظهر خارجي. لكن هذا هو الوضع الفردي. كما كتبنا بالفعل ، يزيد التصميم الجميل من تكلفة الشاشة. يمكنك تجاهل استهلاك الطاقة. في جميع الموديلات الحديثة تقريبًا ، إنها صغيرة جدًا. يشير جواز سفر الجهاز إلى استهلاك الطاقة: نشط (قيد التشغيل) وخامل (عند إيقاف تشغيل الشاشة ، ولكن لم يتم فصلها عن الشبكة).
سؤال آخر: هل تأخذ شاشة ذات مظهر لامع أو غير لامع؟ يعطي اللمعان تباينًا أكبر ، ولكن المزيد من الوهج ويتسخ بشكل أسرع.

سلبيات شاشات LCD
على الرغم من حقيقة أن شاشات LCD تتمتع بالعديد من المزايا مقارنة بشاشات CRT ، إلا أن هناك عددًا من العيوب التي يجب ملاحظتها:
1) قرار "عادي" واحد فقط ، يتم الحصول على الباقي عن طريق الاستيفاء مع فقدان الوضوح ؛
2) التدرج اللوني ودقة الألوان أسوأ ؛
3) مستوى منخفض نسبيًا من التباين والعمق الأسود ؛
4) وقت الاستجابة لتغييرات الصورة أطول من وقت استجابة شاشات CRT ؛
5) مشكلة اعتماد التباين على زاوية الرؤية لم تحل بعد ؛
6) احتمال وجود وحدات بكسل معيبة غير قابلة للاسترداد.

مستقبل شاشات LCD
شاشات الكريستال السائل حاليا في ذروتها. لكن قبل بضع سنوات ، بدأ الخبراء يتحدثون عن تقنية يمكن أن تحل محلها في يوم من الأيام. الأكثر الواعدة هي شاشات OLED (مصفوفة مع الثنائيات العضوية الباعثة للضوء). ومع ذلك ، فإن إنتاجها الضخم لا يزال محفوفًا بالصعوبات ومحدودًا بسعر مرتفع إلى حد ما. بالإضافة إلى ذلك ، تتحسن تقنية شاشات LCD باستمرار ، لذا فإن الإعلان عن زوالها الوشيك سابق لأوانه.

يعد نوع المصفوفة المستخدم في شاشة LCD ، بالطبع ، أحد أهم خصائص الشاشات ، ولكنه ليس الوحيد. بالإضافة إلى نوع المصفوفة ، تتميز الشاشات بدقة العمل ، والسطوع الأقصى والتباين ، وزوايا المشاهدة ، ووقت تبديل البكسل ، بالإضافة إلى معلمات أخرى أقل أهمية. دعنا نفكر في هذه الخصائص بمزيد من التفصيل.

إذا كانت شاشات CRT التقليدية تتميز عادةً بالحجم القطري للشاشة ، فإن هذا التصنيف ليس صحيحًا تمامًا بالنسبة لشاشات LCD. من الأصح تصنيف شاشات LCD من خلال دقة العمل. الحقيقة هي أنه ، على عكس الشاشات القائمة على CRT ، والتي يمكن تغيير دقتها بمرونة تامة ، تحتوي شاشات LCD على مجموعة ثابتة من وحدات البكسل المادية. هذا هو السبب في أنها مصممة للعمل بإذن واحد فقط يسمى العمل. بشكل غير مباشر ، يحدد هذا القرار أيضًا حجم قطري المصفوفة ، ومع ذلك ، قد تحتوي الشاشات التي لها نفس دقة العمل على مصفوفة بأحجام مختلفة. على سبيل المثال ، الشاشات ذات القطر من 15 إلى 16 بوصة لها دقة تشغيل تبلغ 1024 × 768 ، وهذا بدوره يعني أن هذه الشاشة تحتوي بالفعل على 1024 بكسل أفقيًا و 768 بكسل رأسيًا.

تحدد دقة عمل الشاشة حجم الرموز والخطوط التي سيتم عرضها على الشاشة. على سبيل المثال ، قد يكون للشاشة مقاس 15 بوصة دقة تشغيل تبلغ 1024 × 768 بكسل ، أو ربما 1400 × 1050 بكسل. في الحالة الأخيرة ، ستكون الأبعاد المادية لوحدات البكسل نفسها أصغر ، وبما أنه يتم استخدام نفس عدد البكسل في تشكيل رمز قياسي في الحالتين الأولى والثانية ، فعندئذٍ بدقة 1400 × 1050 بكسل ، فإن الرمز سيكون تكون أصغر في الأبعاد المادية. قد تكون أحجام الرموز الصغيرة جدًا بدقة شاشة عالية غير مقبولة لبعض المستخدمين ، لذلك يجب الانتباه فورًا إلى دقة العمل عند شراء شاشة.

بالطبع ، الشاشة قادرة على عرض صورة بدقة غير دقة العمل. يسمى هذا الوضع من تشغيل الشاشة الاستيفاء. لاحظ أنه في حالة الاستيفاء ، فإن جودة الصورة تترك الكثير مما هو مرغوب فيه: الصورة مخترقة وخشنة ، وبالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يحدث تحجيم القطع الأثرية مثل النتوءات على الدوائر. وضع الاستيفاء له تأثير قوي بشكل خاص على جودة عرض خطوط الشاشة. ومن هنا الاستنتاج: إذا كنت تخطط ، عند شراء شاشة ، لاستخدامها للعمل بدقة غير قياسية ، إذن بطريقة بسيطةالتحقق من وضع تشغيل الشاشة أثناء الاستيفاء لعرض بعض وثيقة نصيةبحروف صغيرة. سيكون من السهل ملاحظة نتائج الاستيفاء على طول محيط الحروف ، وإذا تم استخدام خوارزمية استيفاء أفضل في الشاشة ، فستكون الأحرف أكثر تساويًا ، لكنها لا تزال ضبابية. تعد السرعة التي تقيس بها شاشة LCD إطارًا واحدًا أيضًا معلمة مهمة يجب الانتباه إليها ، لأن إلكترونيات الشاشة تستغرق وقتًا في الإقحام.

تتمثل إحدى نقاط القوة في شاشة LCD في سطوعها. يتجاوز هذا الرقم في شاشات الكريستال السائل أحيانًا الرقم الموجود في الشاشات القائمة على CRT بأكثر من الضعف. لضبط سطوع الشاشة ، قم بتغيير شدة الإضاءة الخلفية. اليوم ، في شاشات LCD ، يبلغ الحد الأقصى للسطوع المعلن في الوثائق الفنية من 250 إلى 300 شمعة / متر مربع. وإذا كان سطوع الشاشة مرتفعًا بدرجة كافية ، فهذا يُشار إليه بالضرورة في الكتيبات الإعلانية ويتم تقديمه كأحد المزايا الرئيسية للشاشة.

يعد السطوع بالفعل خاصية مهمة لشاشة LCD. على سبيل المثال ، إذا كان السطوع غير كافٍ ، فسيكون من غير المريح العمل خلف الشاشة في ظروف ضوء النهار (الإضاءة الخارجية). كما تظهر التجربة ، يكفي أن تتمتع شاشة LCD بدرجة سطوع تتراوح من 200 إلى 250 شمعة / متر مربع - ولكن لم يتم الإعلان عنها ، ولكن تمت ملاحظتها بالفعل.

في السنوات الأخيرة ، زاد تباين الصور على اللوحات الرقمية بشكل ملحوظ ، وغالبًا ما يصل هذا الرقم الآن إلى 1000: 1. يتم تعريف هذه المعلمة على أنها النسبة بين الحد الأقصى والحد الأدنى من السطوع على خلفية بيضاء وسوداء ، على التوالي. ولكن ليس كل شيء بهذه البساطة هنا أيضًا. الحقيقة هي أنه لا يمكن تحديد التباين للشاشة ، ولكن للمصفوفة ، بالإضافة إلى ذلك ، هناك عدة طرق بديلة لقياس التباين. ومع ذلك ، كما تظهر التجربة ، إذا تمت الإشارة إلى نسبة تباين تزيد عن 350: 1 في جواز السفر ، فهذا يكفي تمامًا للتشغيل العادي.

نظرًا لدوران جزيئات LC في كل بكسل من وحدات البكسل الفرعية من خلال زاوية معينة ، فمن الممكن ليس فقط الحصول على الحالات المفتوحة والمغلقة لخلية LC ، ولكن أيضًا الحالات الوسيطة التي تشكل ظل اللون. من الناحية النظرية ، يمكن جعل زاوية دوران جزيئات LC في النطاق من الحد الأدنى إلى الحد الأقصى. ومع ذلك ، من الناحية العملية ، هناك تقلبات في درجات الحرارة تمنع الضبط الدقيق لزاوية الدوران. بالإضافة إلى ذلك ، لتكوين مستوى جهد تعسفي ، سيكون من الضروري استخدام دارات DAC ذات السعة الكبيرة ، وهو أمر مكلف للغاية. لذلك ، في شاشات LCD الحديثة ، غالبًا ما تستخدم DACs 18 بت وأقل استخدامًا 24 بت. عند استخدام DAC 18 بت ، فإن كل قناة ملونة بها 6 بتات. هذا يجعل من الممكن تكوين 64 (26 = 64) مستوى جهد مختلف ، وبالتالي ، تعيين 64 اتجاهًا مختلفًا لجزيئات LC ، والتي بدورها تؤدي إلى تكوين 64 لونًا من ظلال الألوان في قناة لونية واحدة. إجمالاً ، من خلال مزج ظلال الألوان للقنوات المختلفة ، يمكن الحصول على 262 كلفن من ظلال الألوان.

عند استخدام مصفوفة 24 بت (دارة DAC ذات 24 بت) ، تحتوي كل قناة على 8 بتات ، مما يجعل من الممكن تكوين 256 لونًا (28 = 256) في كل قناة ، وفي المجموع ، تنتج هذه المصفوفة 16777216 لونًا من الظلال.

في الوقت نفسه ، بالنسبة للعديد من المصفوفات ذات 18 بت ، ينص جواز السفر على أنها تعيد إنتاج 16.2 مليون لون. ما هو الموضوع هنا وهل هو ممكن؟ اتضح أنه في مصفوفات 18 بت ، وبسبب الحيل المختلفة ، يمكنك زيادة عدد ظلال الألوان بحيث يقترب هذا الرقم من عدد الألوان المعاد إنتاجها بواسطة مصفوفات 24 بت الحقيقية. لاستقراء ظلال الألوان في مصفوفات 18 بت ، يتم استخدام تقنيتين (ومجموعاتهما): ثبات الألوان (ثبات الألوان) و FRC (التحكم في معدل الإطار).

يكمن جوهر تقنية Dithering في حقيقة أن ظلال الألوان المفقودة يتم الحصول عليها عن طريق مزج أقرب ظلال ألوان من وحدات البكسل الفرعية المجاورة. لنفكر في مثال بسيط. افترض أن البكسل الفرعي يمكن أن يكون في حالتين فقط: مفتوح ومغلق ، والحالة المغلقة لنماذج البكسل الفرعي سوداء ، والحالة المفتوحة - حمراء. إذا أخذنا في الاعتبار ، بدلاً من بكسل واحد ، مجموعة من وحدتي بكسل فرعيين ، فبالإضافة إلى اللونين الأسود والأحمر ، يمكننا أيضًا الحصول على لون متوسط ​​وبالتالي استقراء من وضع ثنائي اللون إلى وضع ثلاثي الألوان (الشكل. 1). نتيجة لذلك ، إذا كان بإمكان هذه الشاشة في البداية أن تولد ستة ألوان (اثنان لكل قناة) ، فبعد هذا التردد ، ستعيد الشاشة إنتاج 27 لونًا بالفعل.

الشكل 1 - مخطط ثبات الألوان للحصول على ظلال الألوان

إذا أخذنا في الاعتبار مجموعة لا تتكون من اثنين ، ولكن أربعة وحدات بكسل فرعية (2 × 2) ، فإن استخدام التردد سيسمح لنا بالحصول على ثلاثة ظلال ألوان إضافية في كل قناة وستتحول الشاشة من 8 ألوان إلى 125 لونًا. وفقًا لذلك ، ستتيح لك مجموعة مكونة من 9 وحدات بكسل فرعية (3 × 3) الحصول على سبعة ألوان إضافية ، وستكون الشاشة بالفعل 729 لونًا.

مخطط التدرج له عيب كبير: يتم تحقيق زيادة في ظلال الألوان على حساب انخفاض الدقة. في الواقع ، يؤدي هذا إلى زيادة حجم البكسل ، مما قد يؤثر سلبًا على عرض تفاصيل الصورة.

بالإضافة إلى تقنية التدرج ، تُستخدم أيضًا تقنية FRC ، وهي طريقة لمعالجة سطوع وحدات البكسل الفرعية الفردية عن طريق تشغيلها / إيقاف تشغيلها. كما في المثال السابق ، سنفترض أن البكسل الفرعي يمكن أن يكون إما أسود (مطفأ) أو أحمر (مفعّل). تذكر أن كل بكسل فرعي يُطلب تشغيله بمعدل إطار ، أي بمعدل إطار 60 هرتز ، يُطلب من كل بكسل فرعي التشغيل 60 مرة في الثانية ، مما يسمح بتكوين اللون الأحمر. ومع ذلك ، إذا تم إجبار البكسل الفرعي على التشغيل ليس 60 مرة في الثانية ، ولكن 50 مرة فقط (في كل دورة 12th ، لا تقم بتشغيل ، ولكن أوقف تشغيل البكسل الفرعي) ، ونتيجة لذلك ، سيكون سطوع البكسل الفرعي 83٪ من الحد الأقصى ، مما سيسمح بتكوين ظل متوسط ​​للون الأحمر.

كلتا الطريقتين المدروستين في استقراء اللون لهما عيوبهما. في الحالة الأولى ، هذا هو احتمال فقد تفاصيل الصورة ، وفي الحالة الثانية ، وميض محتمل للشاشة وزيادة طفيفة في وقت رد الفعل.

ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أنه ليس من الممكن دائمًا التمييز بالعين مصفوفة 18 بت مع استقراء لوني من مصفوفة 24 بت حقيقية. في هذه الحالة ، ستكلف مصفوفة 24 بت أكثر بكثير.

تكمن المشكلة التقليدية لشاشات LCD في عرض الزوايا - إذا كانت الصورة على CRT لا تعاني عمليًا حتى عند عرضها بشكل موازٍ لمستوى الشاشة ، فعندئذٍ في العديد من مصفوفات LCD يؤدي حتى انحراف طفيف عن الوضع العمودي إلى انخفاض ملحوظ في التباين وتشويه الألوان. وفقًا للمعايير الحالية ، تحدد الشركات المصنّعة لأجهزة الاستشعار زاوية الرؤية على أنها الزاوية بالنسبة للعمودي على مركز المستشعر ، عند المشاهدة والتي تنخفض تحتها تباين الصورة في مركز المستشعر إلى 10: 1 (الشكل 2).

الشكل 2 - مخطط لتحديد زوايا عرض مصفوفة LCD

على الرغم من الغموض الواضح لهذا المصطلح ، من الضروري أن نفهم بوضوح ما يفهمه بالضبط مصنع المصفوفة (وليس الشاشة) عند زاوية العرض. يتم تعريف أقصى زاوية عرض عموديًا وأفقيًا على أنها زاوية العرض التي يكون تباين الصورة منها 10: 1 على الأقل. في الوقت نفسه ، تذكر أن تباين الصورة هو نسبة الحد الأقصى للسطوع على خلفية بيضاء إلى الحد الأدنى من السطوع على خلفية سوداء. وبالتالي ، بحكم التعريف ، لا ترتبط زوايا المشاهدة ارتباطًا مباشرًا بدقة الألوان عند عرضها من زاوية.

يعد وقت رد الفعل أو وقت الاستجابة لوحدة البكسل الفرعية أحد أهم مؤشرات الشاشة. غالبًا ما تسمى هذه الخاصية أضعف نقطة في شاشات LCD ، لأنه ، على عكس شاشات CRT ، حيث يتم قياس وقت استجابة البكسل بالميكروثانية ، في شاشات LCD هذه المرة يبلغ عشرات المللي ثانية ، مما يؤدي في النهاية إلى تشويش الصورة المتغيرة ويمكن أن تكون ملحوظة للعين. من وجهة نظر مادية ، يتم تحديد وقت رد فعل البكسل من خلال الفاصل الزمني الذي يتغير فيه الاتجاه المكاني لجزيئات الكريستال السائل ، وكلما كانت هذه المرة أقصر ، كان ذلك أفضل.

في هذه الحالة ، من الضروري التمييز بين أوقات التشغيل والإيقاف للبكسل. يشير البكسل في الوقت المحدد إلى الوقت المطلوب لفتح خلية LC بالكامل ، ويشير وقت إيقاف البكسل إلى الوقت المطلوب لإغلاق خلية LC بالكامل. عند الحديث عن وقت رد فعل البكسل ، يُفهم هذا على أنه الوقت الإجمالي لتشغيل وإيقاف تشغيل البكسل.

يمكن أن يختلف وقت تشغيل البكسل ووقت إيقاف تشغيله بشكل كبير عن بعضهما البعض. على سبيل المثال ، إذا أخذنا في الاعتبار مصفوفات TN + Film الشائعة ، فإن عملية إيقاف تشغيل البكسل تتكون من إعادة توجيه الجزيئات المتعامدة مع اتجاهات الاستقطاب تحت تأثير الجهد المطبق ، وعملية تشغيل البكسل هي نوع من استرخاء جزيئات LC ، أي عملية الانتقال إلى حالتها الطبيعية. في هذه الحالة ، من الواضح أن وقت إيقاف تشغيل البكسل سيكون أقل من وقت التشغيل.

يوضح الشكل 3 مخططات التوقيت النموذجية لتشغيل (الشكل 3 أ) وإيقاف (الشكل 3 ب) بكسل TN + مصفوفة الفيلم. في المثال الموضح ، يبلغ وقت تشغيل البكسل 20 مللي ثانية ووقت إيقاف التشغيل هو 6 مللي ثانية. إجمالي وقت رد الفعل للبكسل هو 26 مللي ثانية.

عندما يتحدثون عن وقت استجابة البكسل المشار إليه في الوثائق الفنية للشاشة ، فإنهم يقصدون وقت استجابة المصفوفة ، وليس الشاشة. الغريب في الأمر ، لكن هذا ليس نفس الشيء ، لأن الحالة الأولى لا تأخذ في الاعتبار جميع الإلكترونيات المطلوبة للتحكم في وحدات البكسل في المصفوفة. في الواقع ، وقت رد فعل بكسل المصفوفة هو الوقت اللازم لإعادة توجيه الجزيئات ، ووقت رد فعل بكسل الشاشة هو الوقت بين إشارة التشغيل / الإيقاف وحقيقة التشغيل / الإيقاف. بالإضافة إلى ذلك ، عند التحدث عن وقت استجابة البكسل المشار إليه في الوثائق الفنية ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن مصنعي المصفوفات يمكنهم تفسير هذه المرة بطرق مختلفة.

الشكل 3 - المخططات الزمنية النموذجية لتشغيل (أ) وإيقاف (ب) بكسل لمصفوفة TN

لذا ، فإن أحد خيارات تفسير وقت تشغيل / إيقاف البكسل هو أن هذا يعني وقت تغيير سطوع توهج البكسل من 10 إلى 90٪ أو من 90 إلى 10٪. في الوقت نفسه ، من الممكن تمامًا أنه بالنسبة للشاشة ذات وقت استجابة البكسل الجيد ، عندما يتغير السطوع من 10 إلى 90٪ ، سيكون إجمالي وقت استجابة البكسل (عندما يتغير السطوع من 0 إلى 100٪) كبيرًا جدًا .

لذا ، ربما يكون من الأصح إجراء قياسات في نطاق تغيير السطوع من 0 إلى 100٪؟ ومع ذلك ، تدرك العين البشرية السطوع من 0 إلى 10٪ على أنه أسود تمامًا ، وبهذا المعنى ، فإن القياس من مستوى السطوع البالغ 10٪ يعتبر ذا أهمية عملية. وبالمثل ، ليس من المنطقي قياس التغيير في مستوى السطوع حتى 100٪ ، نظرًا لأن السطوع من 90 إلى 100٪ يُنظر إليه على أنه أبيض ، وبالتالي فإن قياس السطوع الذي يصل إلى 90٪ تحديدًا له أهمية عملية.

حتى الآن ، عند الحديث عن قياس وقت رد الفعل للبكسل ، فإننا نعني أننا نتحدث عن التبديل بين اللونين الأسود والأبيض. إذا لم تكن هناك أسئلة باللون الأسود (البكسل مغلق ببساطة) ، فإن اختيار اللون الأبيض ليس واضحًا. كيف سيتغير وقت رد فعل البكسل إذا قمت بقياسه عند التبديل بين الألوان النصفية المختلفة؟ هذا السؤال له أهمية عملية كبيرة. الحقيقة هي أن التبديل من خلفية سوداء إلى خلفية بيضاء أو العكس ، والذي يحدد وقت رد فعل البكسل ، نادرًا ما يستخدم في التطبيقات الحقيقية - مثال على ذلك هو تمرير نص أسود على خلفية بيضاء. في معظم التطبيقات ، كقاعدة عامة ، يتم تنفيذ الانتقالات بين النغمات النصفية. وإذا اتضح أن وقت التبديل بين اللونين الرمادي والأبيض سيكون أقل من وقت التبديل بين التدرج الرمادي ، فإن وقت استجابة البكسل ببساطة ليس له قيمة عملية ، لذلك لا يمكنك الاعتماد على خاصية الشاشة هذه. في الواقع ، ما الهدف من تحديد وقت رد فعل البكسل ، إذا كان الوقت الحقيقي للتبديل بين الألوان النصفية يمكن أن يكون أطول وما إذا كانت الصورة ستصبح ضبابية عندما تتغير الصورة ديناميكيًا؟

الإجابة على هذا السؤال معقدة للغاية وتعتمد على نوع مصفوفة الشاشة. بالنسبة إلى مصفوفات TN + Film المستخدمة على نطاق واسع وأرخصها ، كل شيء بسيط للغاية: وقت استجابة البكسل ، أي الوقت اللازم لفتح خلية LCD أو إغلاقها بالكامل ، يتبين أنه أقصى وقت. إذا تم وصف اللون بتدرجات لقنوات R و G و B (R-G-B) ، فإن وقت الانتقال من اللون الأسود (0-0-0) إلى اللون الأبيض (255-255-255) يكون أطول من وقت الانتقال من الأسود إلى التدرج الرمادي. وبالمثل ، فإن وقت إيقاف تشغيل البكسل (الانتقال من الأبيض إلى الأسود) يكون أطول من وقت الانتقال من الأبيض إلى أي تدرج رمادي.

على التين. يوضح الشكل 4 تمثيلاً رسوميًا لوقت التبديل بين الأسود والرمادي والعكس بالعكس بين التدرج الرمادي والأسود. كما ترى من الرسم البياني ، فإن وقت التبديل بين الأسود والأبيض والعكس هو الذي يحدد وقت رد فعل البكسل. هذا هو السبب في أن مصفوفات TN + Film يتميز وقت استجابة البكسل بالخصائص الديناميكية للشاشة.

الشكل 4 - رسم بياني لوقت التبديل بين الأسود والرمادي

بالنسبة لمصفوفات IPS و MVA ، كل شيء ليس واضحًا جدًا. بالنسبة لهذه الأنواع من المستشعرات ، قد يكون وقت الانتقال بين ظلال الألوان (التدرج الرمادي) أطول من وقت الانتقال بين الأبيض والأسود. في مثل هذه المصفوفات ، فإن معرفة وقت استجابة البكسل (حتى إذا كنت متأكدًا من أن هذا يمثل وقتًا قياسيًا منخفضًا) ليس له أهمية عملية ولا يمكن اعتباره خاصية ديناميكية للشاشة. نتيجة لذلك ، بالنسبة لهذه المصفوفات ، فإن المعلمة الأكثر أهمية هي الحد الأقصى لوقت الانتقال بين مستويات التدرج الرمادي ، ولكن هذه المرة لم تتم الإشارة إليها في وثائق الشاشة. لذلك ، إذا كنت لا تعرف الحد الأقصى لوقت تبديل البكسل لنوع معين من المصفوفة ، فإن أفضل طريقة لتقييم الخصائص الديناميكية للشاشة هي تشغيل بعض تطبيقات الألعاب الديناميكية وتحديد ضبابية الصورة بالعين.

جميع شاشات LCD رقمية بطبيعتها ، لذلك تعتبر الواجهة الرقمية DVI هي الواجهة الأصلية. يمكن أن تحتوي الواجهة على نوعين من الموصلات: DVI-I ، والتي تجمع بين الإشارات الرقمية والتناظرية ، و DVI-D التي تنقل الإشارة الرقمية فقط. يُعتقد أن واجهة DVI مفضلة لتوصيل شاشة LCD بجهاز كمبيوتر ، على الرغم من إمكانية الاتصال عبر موصل D-Sub قياسي. لصالح واجهة DVI هي حقيقة أنه في حالة الواجهة التناظرية ، يتم إجراء تحويل مزدوج لإشارة الفيديو: في البداية ، يتم تحويل الإشارة الرقمية إلى تناظرية في بطاقة الفيديو (تحويل DAC) ، ثم التناظرية يتم تحويل الإشارة إلى وحدة إلكترونية رقمية لشاشة LCD نفسها (تحويل ADC) ، ونتيجة لمثل هذه التحولات ، تزداد مخاطر تشوهات الإشارة المختلفة. في الإنصاف ، نلاحظ أنه من الناحية العملية ، لا تحدث تشوهات الإشارة الناتجة عن التحويل المزدوج ، ويمكنك توصيل الشاشة عبر أي واجهة. بهذا المعنى ، فإن واجهة الشاشة هي آخر شيء يستحق الاهتمام به. الشيء الرئيسي هو أن الموصل المقابل موجود على بطاقة الفيديو نفسها.

تحتوي العديد من شاشات LCD الحديثة على موصلات D-Sub و DVI ، والتي تتيح لك غالبًا توصيل وحدتي نظام بالشاشة في نفس الوقت. هناك أيضًا طرز بها موصلين رقميين.

رسم تخطيطي هيكلي لشاشة عرض LCD في الشكل 5

الشكل 5 - الرسم التخطيطي الهيكلي لشاشة LCD

يتم تغذية الإشارة من محول الفيديو إلى مدخلات الشاشة عبر واجهة RGB VGA D-sub التناظرية أو واجهة DVI الرقمية. في حالة استخدام واجهة تمثيلية ، يحول محول الفيديو بيانات المخزن المؤقت للإطار من رقمي إلى تناظري ، وتضطر إلكترونيات شاشة LCD ، من جانبها ، إلى إجراء التحويل العكسي من التناظري إلى الرقمي. ومن الواضح أن مثل هذا التكرار لا تؤدي العمليات على الأقل إلى تحسين جودة الصورة ، ولكنها تتطلب تكاليف إضافية لتنفيذها. لذلك ، مع انتشار شاشات الكريستال السائل واجهة VGAيتم استبدال D-sub بـ DVI الرقمي. في بعض الشاشات ، لا يدعم المصنعون عمدًا واجهة DVI ، ويقتصرون على VGA D-sub فقط ، لأن هذا يتطلب استخدام مستقبل TMDS خاص على جانب الشاشة ، وتكلفة الجهاز الذي يدعم كلاً من الواجهات التناظرية والرقمية بالمقارنة مع الخيار مع الإدخال التناظري الوحيد سيكون أعلى.

من تحويل RGB A / D ، والقياس ، والمعالجة ، ومعالجة إشارة خرج LVDS ، تعتمد دائرة معالجة صورة LCD على دائرة متكاملة واحدة عالية التكامل تسمى محرك العرض.

تحتوي كتلة مصفوفة LCD على دائرة تحكم ، ما يسمى بمحرك المصفوفة ، حيث يتم دمج مستقبل خرج التحكم LVDS ومحركات المصدر والبوابة ، وتحويل إشارة الفيديو إلى معالجة بكسلات محددة في الأعمدة والصفوف.

تشتمل مجموعة مصفوفة LCD أيضًا على نظام الإضاءة الخاص بها ، والذي ، مع استثناءات نادرة ، مصنوع على مصابيح تفريغ الكاثود البارد (مصباح الفلورسنت الكاثود البارد ، CCFL). يتم توفير الجهد العالي لهم بواسطة عاكس موجود في مصدر الطاقة الخاص بالشاشة. عادة ما توجد المصابيح فوق وتحت ، يتم توجيه إشعاعها إلى نهاية لوحة نصف شفافة تقع خلف المصفوفة وتعمل كدليل ضوئي. تعتمد جودة الحصير وتجانس مادة هذه اللوحة على ذلك خاصية مهمة، كتوحيد إضاءة المصفوفة

معالجة شاشات LCD ذات المصفوفة السلبية ، من حيث المبدأ ، يمكن تنفيذها بنفس الطريقة التي يتم بها تنفيذ لوحات تفريغ الغاز. يقوم القطب الأمامي ، المشترك في العمود بأكمله ، بتوصيل الجهد. القطب الخلفي ، المشترك في الصف بأكمله ، بمثابة "الأرض".

هناك عيوب في مثل هذه المصفوفات السلبية وهي معروفة: اللوحات بطيئة للغاية ، والصورة ليست حادة. وهناك سببان لذلك. الأول هو أنه بعد معالجة البكسل وتدوير البلورة ، سيعود الأخير ببطء إلى حالته الأصلية ، مما يؤدي إلى تشويش الصورة. السبب الثاني يكمن في الاقتران السعوي بين خطوط التحكم. ينتج عن هذا الاقتران انتشار غير دقيق للجهد و "يفسد" وحدات البكسل المجاورة قليلاً.

أدت أوجه القصور الملحوظة إلى تطوير تكنولوجيا المصفوفة النشطة (الشكل 6).

الشكل 6 - مخطط التبديل على البكسل الفرعي لمصفوفة LCD النشطة

مصفوفة دقة شاشة LCD

هنا ، يضاف ترانزستور إلى كل بكسل ، يعمل كمفتاح. إذا كان مفتوحًا (قيد التشغيل) ، فيمكن كتابة البيانات إلى مكثف التخزين. إذا كان الترانزستور مغلقًا (مغلق) ، فستبقى البيانات في المكثف ، والذي يعمل كذاكرة تناظرية. التكنولوجيا لها فوائد عديدة. عندما يتم إغلاق الترانزستور ، تظل البيانات في المكثف ، لذلك لن يتوقف إمداد الجهد للبلور السائل بينما ستعالج خطوط التحكم بكسلًا آخر. أي أن البكسل لن يعود إلى حالته الأصلية ، كما حدث في حالة المصفوفة السلبية. بالإضافة إلى ذلك ، يكون وقت الكتابة إلى المكثف أقصر بكثير من وقت دوران القالب ، مما يعني أنه يمكننا استقصاء بكسلات اللوحة ونقل البيانات إليها بشكل أسرع.

تُعرف هذه التقنية أيضًا باسم "TFT" (ترانزستورات الأغشية الرقيقة ، الترانزستورات ذات الأغشية الرقيقة). ولكن اليوم أصبح شائعًا جدًا لدرجة أن اسم "LCD" أصبح مرادفًا له منذ فترة طويلة. أي أننا نعني بشاشات الكريستال السائل شاشة تستخدم تقنية TFT.

معهد موسكو الحكومي للإلكترونيات والرياضيات

(جامعة فنية)

قسم:

"تكنولوجيا المعلومات والاتصالات"

عمل الدورة

"شاشات LCD: التنظيم الداخلي ، التقنيات ، وجهات النظر".

إجراء:

Starukhina E.V.

المجموعة: S-35

موسكو 2008
المحتوى

1 المقدمة............................................... .................................................. ........................................ 3

2-البلورات السائلة ... . ................................................. ......................... 3

2.1 الخصائص الفيزيائية للبلورات السائلة ... ................... ............................... 3

2.2 تاريخ تطور البلورات السائلة ... ..... ..................................... 4

3.هيكل شاشة LCD ........................................... .... .............................................. .................4

3.1 بكسل فرعي لشاشة LCD الملونة ... ...... ............................................ .5

3.2 طرق إضاءة المصفوفة ............................................... ............... ................................... ...............5

4.تحديدشاشة LCD ................................................ ............................... 5

5. التقنيات الحالية لتصنيع مصفوفات شاشات الكريستال السائل ........................................ ............ ......................... 7

5.1.TN + فيلم (فيلم Nematic ملتوي) ....................................... ............................................... .......... 7

5.2.IPS (التبديل داخل الطائرة) ......................................... ......... ......................................... ........ ............... ثمانية

5.3.MVA (محاذاة عمودية متعددة المجالات) ... ................ .................................. ..... تسع

6.المزايا والعيوب ............................................. .. ................................................ .......... تسعة

7- تقنيات واعدة لتصنيع الشاشات المسطحة ...................................... ........ 10

8. نظرة عامة على السوق ومعايير الاختيار لشاشات LCD ........................................ ................ ............................... 12

9. الخلاصة ............................................... .... .............................................. .................................. ثلاثة عشر

10. قائمة المراجع ... .. ................................................ .................... أربعة عشر

مقدمة.

في الوقت الحالي ، تشغل شاشات LCD معظم سوق الشاشات ، ممثلة بعلامات تجارية مثل Samsung و ASUS و NEC و Acer و Philips وما إلى ذلك ، كما تُستخدم تقنيات LCD في تصنيع لوحات التلفزيون وشاشات الكمبيوتر المحمول ، الهواتف المحمولة، واللاعبين ، والكاميرات ، وما إلى ذلك ، نظرًا لخصائصها الفيزيائية (سننظر فيها أدناه) ، تسمح لك البلورات السائلة بإنشاء شاشات تجمع بين صفات مثل وضوح الصورة العالي ، واستهلاك الطاقة الاقتصادي ، وسمك العرض الصغير ، والدقة العالية ، ولكن في مجموعة واسعة من الأقطار في نفس الوقت: من 0.44 بوصة / 11 ملم (يناير 2008 ، أصغر شاشة من الشركة المصنعة للشاشات الصغيرة Kopin) ، إلى 108 بوصة / 2.74 متر (أكبر لوحة LCD ، تم تقديمها في 29 يونيو 2008 بواسطة Sharp Microelectronics Europe). كما أن ميزة شاشات LCD هي عدم وجود إشعاع ضار وميض ، وهو ما كان يمثل مشكلة في شاشات CRT.

ولكن مع ذلك ، فإن شاشات LCD لها عدد من العيوب: وجود خصائص مثل وقت الاستجابة ، وليس دائمًا زاوية عرض مرضية ، وسوداء عميق غير كافٍ واحتمال وجود عيوب في المصفوفة (بكسلات مكسورة). هل تستحق لوحات LCD خليفة لشاشات CRT ، وهل لها مستقبل في ضوء التطور السريع لتكنولوجيا البلازما؟ سيتعين علينا فهم هذه المشكلة من خلال دراسة الهيكل المادي لشاشات LCD وخصائصها ومقارنتها مع تلك التقنيات المنافسة.

1. البلورات السائلة.

1.1 الخصائص الفيزيائية للبلورات السائلة.

البلورات السائلة هي مواد لها خصائص متأصلة في كل من السوائل والبلورات: السيولة وتباين الخواص. من الناحية الهيكلية ، البلورات السائلة عبارة عن سوائل تشبه الهلام. الجزيئات لها شكل ممدود ويتم ترتيبها في جميع أنحاء حجمها. إن الخاصية الأكثر تميزًا لـ LCs هي قدرتها على تغيير اتجاه الجزيئات تحت تأثير المجالات الكهربائية ، مما يفتح فرصًا واسعة لتطبيقها في الصناعة. وفقًا لنوع LC ، يتم تقسيمها عادةً إلى مجموعتين كبيرتين: nematics و smectics. في المقابل ، تنقسم النيماتودا إلى بلورات سائلة صفراء و nematic مناسبة.

البلورات السائلة الكوليسترول - تتشكل أساسًا من مركبات الكوليسترول والمنشطات الأخرى. هذه هي LCs nematic ، لكن محاورها الطويلة يتم تدويرها بالنسبة لبعضها البعض بحيث تشكل حلزونات حساسة للغاية للتغيرات في درجات الحرارة بسبب طاقة التكوين المنخفضة للغاية لهذا الهيكل (حوالي 0.01 جول / مول). الكوليسترول ملون بألوان زاهية وأقل تغيير في درجة الحرارة (حتى جزء من الألف من الدرجة) يؤدي إلى تغيير في درجة اللولب ، وبالتالي تغيير في لون LC.

شاشات الكريستال السائل لها خصائص بصرية غير عادية. Nematics و smectics هي بلورات أحادية المحور بصريًا. تعكس الكوليسترول ، بسبب بنيتها الدورية ، الضوء بقوة في المنطقة المرئية من الطيف. نظرًا لأن الطور السائل هو الناقل للخصائص في nematics والكوليستيرية ، فإنه يتشوه بسهولة تحت تأثير التأثيرات الخارجية ، ولأن الملعب الحلزوني في الكوليسترول حساس جدًا لدرجة الحرارة ، وبالتالي ، فإن انعكاس الضوء يتغير بشكل حاد مع درجة الحرارة ، مما يؤدي إلى لتغيير لون المادة.

تُستخدم هذه الظواهر على نطاق واسع في تطبيقات مختلفة ، مثل العثور على النقاط الساخنة في الدوائر الدقيقة ، وتحديد موقع الكسور والأورام في البشر ، والتصوير بالأشعة تحت الحمراء ، وما إلى ذلك.

1.2 تاريخ تطور البلورات السائلة.

تم اكتشاف البلورات السائلة من قبل عالم النبات النمساوي F. Reinitzer في عام 1888. أثناء التحقيق في بلورات الكوليستريل بنزوات وخلات الكوليستريل ، وجد أن المواد لها نقطتا انصهار وحالتان سائلتان مختلفتان - شفافة وعكرة. ومع ذلك ، فإن خصائص هذه المواد ، في البداية ، لم تجذب انتباه العلماء. علاوة على ذلك ، دمرت البلورات السائلة نظرية ثلاث حالات مجمعة للمادة ، وكذلك علماء الفيزياء والكيميائيين وقت طويللم يتعرف على البلورات السائلة من حيث المبدأ. قدم الأستاذ في جامعة ستراسبورغ أوتو ليمان ، نتيجة لسنوات عديدة من البحث ، دليلاً ، ولكن حتى بعد ذلك ، لم تجد البلورات السائلة قابلة للتطبيق.

في عام 1963 ، استخدم الأمريكي J.Ferguson أهم خصائص البلورات السائلة - لتغيير اللون تحت تأثير درجة الحرارة - للكشف عن الحقول الحرارية غير المرئية بالعين المجردة. بعد حصوله على براءة اختراع لاختراع ، زاد الاهتمام بالبلورات السائلة بشكل كبير.

في عام 1965 ، اجتمع المؤتمر الدولي الأول المخصص للبلورات السائلة في الولايات المتحدة الأمريكية. في عام 1968 ، أنشأ العلماء الأمريكيون مؤشرات جديدة بشكل أساسي لأنظمة عرض المعلومات. يعتمد مبدأ عملها على حقيقة أن جزيئات البلورات السائلة ، التي تدور في مجال كهربائي ، تعكس الضوء وتنقله بطرق مختلفة. تحت تأثير الجهد ، الذي تم تطبيقه على الموصلات الملحومة في الشاشة ، ظهرت صورة تتكون من نقاط مجهرية. ومع ذلك ، فقط بعد عام 1973 ، عندما صنعت مجموعة من الكيميائيين البريطانيين بقيادة جورج جراي بلورات سائلة من مواد خام رخيصة الثمن نسبيًا ويمكن الوصول إليها ، أصبحت هذه المواد منتشرة في أجهزة مختلفة.

لأول مرة ، بدأ استخدام شاشات الكريستال السائل في تصنيع أجهزة الكمبيوتر المحمولة نظرًا لحجمها الصغير. في المراحل الأولى ، كانت المنتجات النهائية باهظة الثمن ، وكانت جودتها منخفضة جدًا. ومع ذلك ، قبل بضع سنوات ، ظهرت أول شاشات LCD كاملة ، وظلت تكلفتها مرتفعة أيضًا ، لكن جودتها تحسنت بشكل ملحوظ. وأخيرًا ، يتطور سوق شاشات LCD الآن بسرعة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن التقنيات تتطور بنشاط كبير ، وبالإضافة إلى ذلك ، أدت المنافسة بين الشركات المصنعة إلى انخفاض ملحوظ في أسعار هذه الأنواعمنتجات.

2. هيكل شاشة LCD.

شاشة الكريستال السائل هي جهاز مصمم لعرض المعلومات الرسومية من جهاز كمبيوتر أو كاميرا وما إلى ذلك.

من سمات شاشات الكريستال السائل أن البلورات السائلة نفسها لا تصدر ضوءًا. يتكون كل بكسل في شاشة LCD من ثلاث وحدات بكسل فرعية ملونة أساسية (أحمر ، أخضر ، أزرق). يمكن أن يكون الضوء الذي يمر عبر الخلايا طبيعيًا - ينعكس من الركيزة (في شاشات LCD بدون إضاءة خلفية). ولكن في كثير من الأحيان يتم استخدام مصدر ضوء اصطناعي ، بالإضافة إلى الاستقلال عن الإضاءة الخارجية ، وهذا أيضًا يعمل على استقرار خصائص الصورة الناتجة. تم تشكيل الصورة باستخدام العناصر الفردية، عادة من خلال نظام مسح. وبالتالي ، تتكون شاشة LCD الكاملة من أجهزة إلكترونية تعالج إشارة فيديو الإدخال ، ومصفوفة LCD ، ووحدة إضاءة خلفية ، ومصدر طاقة ، ومبيت. إن مجموعة هذه المكونات هي التي تحدد خصائص الشاشة ككل ، على الرغم من أن بعض الخصائص أكثر أهمية من غيرها.

2.1. شاشة LCD ملونة بكسل فرعية.

يتكون كل بكسل في شاشة LCD من طبقة من الجزيئات بين قطبين كهربائيين شفافين ، ومرشحين مستقطبين تكون مستويات الاستقطاب (عادةً) متعامدة. في حالة عدم وجود بلورات سائلة ، يتم حظر الضوء المنقول بواسطة الفلتر الأول بالكامل تقريبًا بواسطة المرشح الثاني.

تتم معالجة سطح الأقطاب الكهربائية المتلامسة مع البلورات السائلة بشكل خاص من أجل التوجيه الأولي للجزيئات في اتجاه واحد. في مصفوفة TN ، تكون هذه الاتجاهات متعامدة بشكل متبادل ، لذا تصطف الجزيئات في بنية حلزونية في غياب الإجهاد. هذه البنية تكسر الضوء بطريقة تدور قبل المرشح الثاني ، ويمر الضوء من خلاله دون ضياع. باستثناء امتصاص نصف الضوء غير المستقطب بواسطة المرشح الأول ، يمكن اعتبار الخلية شفافة. إذا تم تطبيق جهد على الأقطاب الكهربائية ، فإن الجزيئات تميل إلى الاصطفاف في اتجاه المجال ، مما يشوه البنية الحلزونية. في هذه الحالة ، تتعارض القوى المرنة مع هذا ، وعندما يتم إيقاف الجهد ، تعود الجزيئات إلى موقعها الأصلي. مع قوة مجال كافية ، تصبح جميع الجزيئات تقريبًا متوازية ، مما يؤدي إلى عتامة الهيكل. من خلال تغيير الجهد ، يمكنك التحكم في درجة الشفافية. إذا تم تطبيق جهد ثابت لفترة طويلة ، فقد يتدهور هيكل الكريستال السائل بسبب انتقال الأيونات. لحل هذه المشكلة ، يتم تطبيق تيار متناوب ، أو تغيير في قطبية المجال مع كل عنوان للخلية (لا تعتمد عتامة الهيكل على قطبية المجال). في المصفوفة بأكملها ، من الممكن التحكم في كل خلية على حدة ، ولكن مع زيادة عددها ، يصبح هذا صعبًا ، حيث يزداد عدد الأقطاب الكهربائية المطلوبة. لذلك ، يتم استخدام العنونة بالصفوف والأعمدة في كل مكان تقريبًا.

شاشة الكريستال السائل (أيضًا شاشة الكريستال السائل ، LCD ، شاشة LCD ، شاشة الكريستال السائل الإنجليزية ، LCD ، مؤشر مسطح) - شاشة مسطحة تعتمد على البلورات السائلة. تم تطوير شاشات LCD في عام 1963.

LCD TFT (الإنجليزية TFT - ترانزستور بغشاء رقيق - ترانزستور بغشاء رقيق)هو أحد أسماء شاشة العرض البلورية السائلة التي تستخدم مصفوفة نشطة يتم تشغيلها بواسطة ترانزستورات رقيقة. المضخم TFTلكل بكسل فرعي يستخدم لتحسين سرعة صورة العرض وتباينها ووضوحها.

جهاز مراقبة LCD

يتم تكوين الصورة باستخدام عناصر فردية ، عادة من خلال نظام المسح. يمكن أن تحتوي الأجهزة البسيطة (الساعات الإلكترونية ، والهواتف ، والمشغلات ، ومقاييس الحرارة ، وما إلى ذلك) على شاشة أحادية اللون أو 2-5 ألوان. يتم تشكيل صورة متعددة الألوان باستخدام ثلاثيات RGB. تعتمد معظم شاشات سطح المكتب على مصفوفات TN - (وبعض * VA) ، وتستخدم جميع شاشات الكمبيوتر المحمول مصفوفات ذات ألوان 18 بت (6 بت لكل قناة) ، ويتم محاكاة 24 بت باستخدام وميض متذبذب.

شاشة LCD ملونة بكسل فرعية

يتكون كل بكسل في شاشة LCD من طبقة من الجزيئات بين قطبين كهربائيين شفافين ، ومرشحين مستقطبين تكون مستويات الاستقطاب (عادةً) متعامدة. في حالة عدم وجود بلورات سائلة ، يتم حظر الضوء المنقول بواسطة الفلتر الأول بالكامل تقريبًا بواسطة المرشح الثاني.

تتم معالجة سطح الأقطاب الكهربائية المتلامسة مع البلورات السائلة بشكل خاص من أجل التوجيه الأولي للجزيئات في اتجاه واحد. في مصفوفة TN ، تكون هذه الاتجاهات متعامدة بشكل متبادل ، لذا تصطف الجزيئات في بنية حلزونية في غياب الإجهاد. هذه البنية تكسر الضوء بطريقة تدور قبل المرشح الثاني ، ويمر الضوء من خلاله دون ضياع. باستثناء امتصاص نصف الضوء غير المستقطب بواسطة المرشح الأول ، يمكن اعتبار الخلية شفافة. إذا تم تطبيق جهد على الأقطاب الكهربائية ، فإن الجزيئات تميل إلى الاصطفاف في اتجاه المجال ، مما يشوه البنية الحلزونية. في هذه الحالة ، تتعارض القوى المرنة مع هذا ، وعندما يتم إيقاف الجهد ، تعود الجزيئات إلى موقعها الأصلي. مع قوة مجال كافية ، تصبح جميع الجزيئات تقريبًا متوازية ، مما يؤدي إلى عتامة الهيكل. من خلال تغيير الجهد ، يمكنك التحكم في درجة الشفافية. إذا تم تطبيق جهد ثابت لفترة طويلة ، فقد يتدهور هيكل الكريستال السائل بسبب انتقال الأيونات. لحل هذه المشكلة ، يتم تطبيق تيار متناوب ، أو تغيير في قطبية المجال مع كل عنوان للخلية (لا تعتمد عتامة الهيكل على قطبية المجال). في المصفوفة بأكملها ، من الممكن التحكم في كل خلية على حدة ، ولكن مع زيادة عددها ، يصبح هذا صعبًا ، نظرًا لزيادة عدد الأقطاب الكهربائية المطلوبة. لذلك ، يتم استخدام العنونة بالصفوف والأعمدة في كل مكان تقريبًا. يمكن أن يكون الضوء الذي يمر عبر الخلايا طبيعيًا - ينعكس من الركيزة (في شاشات LCD بدون إضاءة خلفية). ولكن في كثير من الأحيان يتم استخدام مصدر ضوء اصطناعي ، بالإضافة إلى الاستقلال عن الإضاءة الخارجية ، وهذا أيضًا يعمل على استقرار خصائص الصورة الناتجة. وبالتالي ، تتكون شاشة LCD الكاملة من أجهزة إلكترونية تعالج إشارة فيديو الإدخال ، ومصفوفة LCD ، ووحدة إضاءة خلفية ، ومصدر طاقة ، ومبيت. إن مجموعة هذه المكونات هي التي تحدد خصائص الشاشة ككل ، على الرغم من أن بعض الخصائص أكثر أهمية من غيرها.

مواصفات شاشة LCD

إذن: الأبعاد الأفقية والعمودية معبراً عنها بالبكسل. على عكس شاشات CRT ، تحتوي شاشات LCD على دقة فعلية واحدة "أصلية" ، ويتم تحقيق الباقي عن طريق الاستيفاء.

حجم النقطة: المسافة بين مراكز البكسل المتجاورة. ترتبط مباشرة بالقرار المادي.

نسبة أبعاد الشاشة (التنسيق): نسبة العرض إلى الارتفاع ، على سبيل المثال: 5: 4 ، 4: 3 ، 5: 3 ، 8: 5 ، 16: 9 ، 16:10.

قطري مرئي: حجم اللوحة نفسها ، مقاسة قطريًا. تعتمد منطقة العرض أيضًا على التنسيق: شاشة 4: 3 لها مساحة أكبر من شاشة 16: 9 بنفس القطر.

التباين: نسبة سطوع النقطة الأفتح إلى النقطة الأغمق. تستخدم بعض الشاشات مستوى إضاءة خلفية متكيفًا باستخدام مصابيح إضافية ، ولا ينطبق رقم التباين المعطى لها (ما يسمى بالديناميكية) على صورة ثابتة.

سطوع: مقدار الضوء المنبعث من الشاشة ، ويُقاس عادةً بالشمعة لكل متر مربع.

وقت الاستجابة: الحد الأدنى من الوقت الذي يستغرقه البكسل لتغيير سطوعه. طرق القياس غامضة.

زاوية الرؤية: الزاوية التي يصل عندها انخفاض التباين إلى القيمة المحددة ، من أجل أنواع مختلفةتعتبر المصفوفات والشركات المصنعة المختلفة مختلفة ، وغالبًا لا يمكن مقارنتها.

نوع المصفوفة: التكنولوجيا التي تُصنع بها شاشة LCD

المدخلات: (السابق. DVI، D-SUB، HDMIإلخ.).

تقنية

التقنيات الرئيسية في صناعة شاشات الكريستال السائل: TN + فيلم IPSو MVA. تختلف هذه التقنيات في هندسة الأسطح والبوليمر ولوحة التحكم والقطب الكهربي الأمامي. من الأهمية بمكان نقاوة ونوع البوليمر بخصائص الكريستال السائل المستخدمة في تطويرات محددة. وقت استجابة شاشات LCD المصممة بالتكنولوجيا SXRD (شاشة عاكسة من السيليكون X-tal)- مصفوفة بلورية سائلة عاكسة من السيليكون) ، تم تقليلها إلى 5 مللي ثانية. شركات سوني ، حادقامت شركة فيليبس بالتعاون مع شركة فيليبس بتطوير تقنية PALC (م. البلازما معالجة الكريستال السائل- تحكم البلازما في البلورات السائلة) والذي يجمع بين المزايا شاشة LCD(سطوع وثراء الألوان ، التباين) ولوحات البلازما (زوايا مشاهدة كبيرة في الأفق ، H ، والرأسي ، V ، معدل تحديث مرتفع). تستخدم هذه الشاشات خلايا بلازما تفريغ الغاز كعنصر تحكم في السطوع ، ويتم استخدام مصفوفة LCD لتصفية الألوان. تتيح لك تقنية PALC معالجة كل بكسل عرض على حدة ، مما يعني إمكانية تحكم وجودة صورة غير مسبوقة.

TN + فيلم (Twisted Nematic + film)

المقربة من TN + فيلمشاشة مصفوفة NEC LCD1770NX. على خلفية بيضاء - مؤشر Windows قياسي.

جزء " فيلم"يعني اسم التقنية طبقة إضافية تستخدم لزيادة زاوية المشاهدة (تقريبًا من 90 درجة إلى 150 درجة). حاليًا ، البادئة" فيلم"غالبًا ما يتم حذفه ، واصفًا هذه المصفوفات ببساطة بـ TN. لسوء الحظ ، لم يتم العثور على طريقة لتحسين التباين ووقت الاستجابة للوحات TN ، ووقت الاستجابة لهذا النوع من المصفوفات هو حاليًا أفضل وقت ، ولكن مستوى التباين ليس كذلك.

مصفوفة TN + فيلميعمل على هذا النحو: إذا لم يتم تطبيق أي جهد على وحدات البكسل الفرعية ، فإن البلورات السائلة (والضوء المستقطب الذي تنقله) تدور 90 درجة بالنسبة لبعضها البعض في مستوى أفقي في الفراغ بين الصفيحتين. ونظرًا لأن اتجاه استقطاب المرشح على اللوحة الثانية يصنع زاوية 90 درجة مع اتجاه استقطاب المرشح على اللوحة الأولى ، يمر الضوء من خلالها. إذا كانت وحدات البكسل الفرعية باللون الأحمر والأخضر والأزرق مضاءة بالكامل ، فستتكون نقطة بيضاء على الشاشة.

IPS (التبديل داخل الطائرة)

التكنولوجيا في- تبديل الطائرةتم تطويره بواسطة Hitachi و NEC وكان الهدف منه التخلص من أوجه القصور في TN + فيلم. ومع ذلك ، بينما تمكنت IPS من تحقيق زاوية عرض تبلغ 170 درجة ، بالإضافة إلى التباين العالي واستنساخ الألوان ، ظل وقت الاستجابة ضعيفًا.

إذا لم يتم تطبيق أي جهد على IPS ، فإن جزيئات الكريستال السائل لا تدور. يتم تدوير الفلتر الثاني دائمًا بشكل عمودي على الأول ، ولا يمر عبره أي ضوء. لذلك ، فإن عرض اللون الأسود قريب من المثالي. إذا فشل الترانزستور ، فلن يكون البكسل "المكسور" للوحة IPS أبيض ، كما هو الحال في مصفوفة TN ، بل أسود.

عند تطبيق جهد ما ، تدور جزيئات الكريستال السائل بشكل عمودي على موضعها الأولي وتسمح بمرور الضوء من خلالها. AS-IPS - تقنية Advanced Super IPS (Advanced Super-IPS) ، تم تطويرها أيضًا بواسطة شركة Hitachi في عام 2002. كانت التحسينات الرئيسية في مستوى التباين للوحات S-IPS التقليدية ، مما جعلها أقرب إلى مستوى لوحات S-PVA. يتم استخدام AS-IPS أيضًا كاسم لشاشات NEC (مثل NEC LCD20WGX2) استنادًا إلى تقنية S-IPS التي طورها تحالف LG.Philips.

A-TW-IPS - Advanced True White IPS (Advanced True White IPS) ، تم تطويره بواسطة LG. Philips لصالح شركة NEC. إنها لوحة S-IPS مع مرشح ألوان TW (أبيض حقيقي) لجعل الأبيض أكثر واقعية وتوسيع نطاق الألوان. يستخدم هذا النوع من اللوحات لإنشاء شاشات احترافية لاستخدامها في معامل الصور و / أو دور النشر.

AFFS- تبديل المجال الهامشي المتقدم(اسم غير رسمي S-IPS Pro). هذه التكنولوجيا هي تحسين إضافي لـ IPS ، التي طورها BOE Hydis في عام 2003. جعلت الطاقة المتزايدة للمجال الكهربائي من الممكن تحقيق زوايا رؤية أكبر وسطوعًا ، بالإضافة إلى تقليل مسافة البيكسل. تُستخدم الشاشات التي تعتمد على AFFS بشكل أساسي في أجهزة الكمبيوتر اللوحية ، على المصفوفات المصنعة بواسطة Hitachi Displays.