נכון לעכשיו, אנו נראים גביש נוזלי מציג (LCD) בכל מקום, הם לא התפתחו מיד. לקח כל כך הרבה זמן להתפתח מפיתוח הגביש הנוזלי למספר גדול של יישומי LCD. בשנת 1888 הומצאו הגבישים הנוזליים הראשונים על ידי פרידריך רייניצר (בוטנאי אוסטרי). כשהמיס חומר כמו בנזואט כולסטריל, אז הוא הבחין כי בתחילה הוא הופך לנוזל מעונן ומתבהר עם עליית הטמפרטורה שלו. ברגע שהוא מקורר ואז הנוזל הפך לכחול לפני שהתגבש לבסוף. אז תצוגת הגבישים הנוזליים הניסיונית הראשונה פותחה על ידי תאגיד RCA בשנת 1968. לאחר מכן, יצרני LCD תכננו בהדרגה הבדלים ופיתוחים גאוניים בטכנולוגיה על ידי לקיחת התקן תצוגה זה לטווח מדהים. אז לבסוף, ההתפתחויות ב- LCD הוגדלו.

מהו LCD (תצוגת גביש נוזלי)?

תצוגת גביש נוזלי או LCD שואבת את הגדרתה משמה עצמו. זהו שילוב של שני מצבי חומר, המוצק והנוזל. LCD משתמש בגביש נוזלי כדי לייצר תמונה גלויה. צגי גביש נוזלי הם מסכי תצוגה טכנולוגיים דקים במיוחד המשמשים בדרך כלל במסכי מחשב נייד, טלוויזיות, טלפונים סלולריים ומשחקי וידאו ניידים. הטכנולוגיות של LCD מאפשרות לתצוגות להיות דקות יותר בהשוואה ל- צינור קרן קתודה (CRT) טכנולוגיה.

תצוגת גביש נוזלי מורכבת מכמה שכבות הכוללות שני פאנלים מקוטבים פילטרים ואלקטרודות. טכנולוגיית LCD משמשת להצגת התמונה במחברת או במכשירים אלקטרוניים אחרים כמו מיני מחשבים. אור מוקרן מעדשה על שכבת גביש נוזלי. שילוב זה של אור צבעוני עם התמונה בגווני האפור של הקריסטל (שנוצר כשזרם חשמלי זורם דרך הקריסטל) יוצר את התמונה הצבעונית. תמונה זו מוצגת לאחר מכן על המסך.

LCD

LCD מורכב מרשת תצוגה של מטריצה פעילה או מרשת תצוגה פסיבית. רוב הטלפונים החכמים עם טכנולוגיית LCD משתמשים בתצוגת מטריצה אקטיבית, אך חלק מהתצוגות הישנות עדיין משתמשות בעיצובי רשת התצוגה הפסיבית. מרבית המכשירים האלקטרוניים תלויים בעיקר בטכנולוגיית תצוגת גביש נוזלי לצורך הצגתם. לנוזל יש יתרון ייחודי של צריכת חשמל נמוכה מזו של לד או צינור קרן קתודה.

מסך התצוגה של הגביש הנוזלי עובד על העיקרון של חסימת אור ולא פולטת אור. מסכי LCD דורשים תאורה אחורית מכיוון שהם אינם פולטים אותם. אנו משתמשים תמיד במכשירים המורכבים מתצוגות LCD המחליפות את השימוש בצינור קרן הקתודה. צינור קרני קתודה שואב יותר כוח בהשוואה למסכי LCD והוא גם כבד וגדול יותר.

כיצד נבנים מסכי LCD?

עובדות פשוטות שיש לקחת בחשבון בעת ביצוע LCD:

יש לשלוט על המבנה הבסיסי של ה- LCD על ידי שינוי הזרם המופעל.
עלינו להשתמש באור מקוטב.
הגביש הנוזלי אמור להיות מסוגל לשלוט בשתי פעולות השידור או יכול גם לשנות את האור המקוטב.

בניית LCD

כאמור לעיל, עלינו לקחת שני פילטרי זכוכית מקוטבים בייצור הגביש הנוזלי. יש לשפשף את הזכוכית שאין לה סרט מקוטב על פני השטח בעזרת פולימר מיוחד שייצור חריצים מיקרוסקופיים על פני פילטר הזכוכית המקוטבת. החריצים חייבים להיות באותו כיוון כמו הסרט המקוטב.

כעת עלינו להוסיף ציפוי של גביש פאזה נוזלי פניאומטי על אחד המסננים המקוטבים של הזכוכית המקוטבת. הערוץ המיקרוסקופי גורם למולקולת השכבה הראשונה להתיישר עם כיוון המסנן. כאשר הזווית הנכונה מופיעה בפיסת השכבה הראשונה, עלינו להוסיף פיסת זכוכית שנייה עם הסרט המקוטב. המסנן הראשון יהיה מקוטב באופן טבעי כשהאור יכה בו בשלב ההתחלה.

כך האור עובר בכל שכבה ומונחה לשנייה בעזרת מולקולה. המולקולה נוטה לשנות את מישור הרטט שלה של האור כך שיתאים לזווית שלו. כאשר האור מגיע לקצה הרחוק של חומר הגביש הנוזלי, הוא רוטט באותה זווית כמו זו של הרובד הסופי של המולקולה. האור מותר להיכנס למכשיר רק אם השכבה השנייה של הזכוכית המקוטבת תואמת את השכבה הסופית של המולקולה.

כיצד עובדים מסכי LCD?

העיקרון מאחורי צגי ה- LCD הוא שכאשר מרימים זרם חשמלי על מולקולת הגביש הנוזלי, המולקולה נוטה להתפתל. זה גורם לזווית האור שעוברת דרך מולקולת הזכוכית המקוטבת וגם גורם לשינוי בזווית של המסנן המקוטב העליון. כתוצאה מכך מותר מעט אור להעביר את הזכוכית המקוטבת באזור מסוים של ה- LCD.

כך שהאזור המסוים הזה יהפוך לכהה בהשוואה לאחרים. LCD עובד על פי העיקרון של חסימת אור. תוך כדי בניית מסכי ה- LCD, מראה מסודרת מאחור. מישור אלקטרודה עשוי מאינדיום-פח תחמוצת אשר נשמר על גבי זכוכית מקוטבת עם סרט מקטב מתווספת גם בתחתית המכשיר. האזור השלם של ה- LCD צריך להיות מוקף על ידי אלקטרודה משותפת ומעליו צריך להיות חומר הגביש הנוזלי.

לאחר מכן מגיעה פיסת הזכוכית השנייה עם אלקטרודה בצורת המלבן בתחתית, ומעל, סרט מקטב נוסף. יש לקחת בחשבון ששתי החלקים נשמרים בזוויות הנכונות. כשאין זרם, האור עובר דרך החלק הקדמי של ה- LCD, הוא יוחזר על ידי המראה ויקפץ לאחור. כאשר האלקטרודה מחוברת לסוללה, הזרם ממנה יגרום לגבישים הנוזליים בין האלקטרודה המישורית המשותפת לבין האלקטרודה בצורת מלבן להתפתל. כך האור נחסם מלעבור דרכו. אותו אזור מלבני מסוים נראה ריק.

כיצד LCD מנצל גבישים נוזליים ואור מקוטב?

צג טלוויזיה LCD משתמש בקונספט משקפי השמש להפעלת הפיקסלים הצבעוניים שלו. בצד השני של מסך ה- LCD, יש אור בהיר ענק שמאיר לכיוון המתבונן. בצד הקדמי של התצוגה, הוא כולל את מיליוני הפיקסלים, כאשר כל פיקסל יכול להיות מורכב מאזורים קטנים יותר המכונים תת פיקסלים. אלה צבעוניים בצבעים שונים כמו ירוק, כחול ואדום. כל פיקסל בתצוגה כולל מסנן זכוכית מקוטב בחלק האחורי והצד הקדמי כולל 90 מעלות, כך שהפיקסל נראה כהה כרגיל.

גביש נוזלי נמטטי מעוות קטן נמצא בין שני המסננים השולטים אלקטרונית. ברגע שהוא מכובה, ואז הוא מכניס את האור לעבור 90 מעלות, ומאפשר ביעילות לספק לאור בכל שני המסננים המקוטבים, כך שהפיקסל נראה בהיר. ברגע שהוא מופעל אז הוא לא הופך את האור מכיוון שהוא חסום דרך מקטב והפיקסל נראה כהה. ניתן לשלוט על כל פיקסל באמצעות טרנזיסטור נפרד על ידי הפעלה וכיבוי מספר פעמים בכל שנייה.

כיצד לבחור LCD?

באופן כללי, לכל צרכן אין הרבה מידע בנוגע לסוגים שונים של מסכי LCD הקיימים בשוק. אז לפני שהם בוחרים LCD, הם אוספים את כל הנתונים כמו תכונות, מחיר, חברה, איכות, מפרטים, שירות, ביקורות לקוחות וכו '. האמת היא שמקדמים נוטים ליהנות מהאמת שרוב הלקוחות מנהלים מינימום ביותר מחקר לפני רכישת מוצר כלשהו.

ב- LCD, טשטוש תנועה יכול להיות השפעה של כמה זמן לוקח לתמונה לעבור ולהציג על המסך. עם זאת, שתי האירועים הללו משתנים מאוד בקרב פאנל LCD בודד למרות טכנולוגיית LCD העיקרית. בחירת LCD המבוססת על הטכנולוגיה הבסיסית חייבת להיות יותר לגבי מחיר לעומת הבדל מועדף, זוויות צפייה ורפרודוקציה של צבע מאשר טשטוש משוער, אחרת איכויות משחק אחרות. יש לתכנן את קצב הרענון הגבוה ביותר, כמו גם את זמן התגובה, בכל מפרטי הפאנל. טכנולוגיית משחק אחרת כמו strobe תדליק / כבה את התאורה האחורית במהירות כדי להקטין את הרזולוציה.

סוגים שונים של LCD

להלן נדון בסוגים שונים של מסכי LCD.

תצוגה נמטית מעוותת

את ייצור ה- LCD (Twisted Nematic) ניתן לבצע בתדירות הגבוהה ביותר ולהשתמש בסוגים שונים של תצוגות בכל הענפים. תצוגות אלו משמשות לרוב את הגיימרים שכן הן זולות ויש להן זמן תגובה מהיר בהשוואה לתצוגות אחרות. החיסרון העיקרי של תצוגות אלה הוא שיש להם איכות נמוכה כמו גם יחסי ניגודיות חלקיים, זוויות צפייה ורפרודוקציית צבע. אבל, מכשירים אלה מספיקים לפעולות יומיומיות.

תצוגות אלה מאפשרות זמני תגובה מהירים כמו גם קצב רענון מהיר. אז אלה תצוגות המשחק היחידות שזמינות עם 240 הרץ (הרץ). לתצוגות אלה יש ניגודיות וצבע ירודים בגלל מכשיר הטוויסט הלא מדויק.

תצוגת מיתוג בתוך המטוס

צגי IPS נחשבים ל- LCD הטוב ביותר מכיוון שהם מספקים איכות תמונה טובה, זוויות צפייה גבוהות יותר, דיוק צבעים מרהיב והבדל. תצוגות אלו משמשות בעיקר מעצבים גרפיים וביישומים אחרים מסוימים, צגי LCD זקוקים לסטנדרטים הפוטנציאליים המרביים להעתקת תמונה וצבע.

לוח יישור אנכי

לוחות היישור האנכיים (VA) צונחים בכל מקום במרכז בין טכנולוגיית לוח המיתוג Twisted Nematic. ללוחות אלה יש את זוויות הצפייה הטובות ביותר, כמו גם שכפול צבעים עם תכונות באיכות גבוהה יותר בהשוואה לתצוגות מסוג TN. לפאנלים אלו זמן תגובה נמוך. אבל, אלה הרבה יותר סבירים ומתאימים לשימוש יומיומי.

“מהו צינור בארכיטקטורת מחשבים ”

מבנה הלוח הזה יוצר שחורים עמוקים יותר כמו גם צבעים טובים יותר בהשוואה לתצוגה הנמטית המעוותת. וכמה יישור גבישים יכולים לאפשר זוויות צפייה טובות יותר בהשוואה לתצוגות מסוג TN. תצוגות אלה מגיעות עם פשרה מכיוון שהן יקרות בהשוואה לתצוגות אחרות. וגם יש להם זמני תגובה איטיים ושיעורי רענון נמוכים.

החלפת שדות שוליים מתקדמים (AFFS)

מסכי LCD של AFFS מציעים את הביצועים הטובים ביותר ומגוון רחב של שכפול צבעים בהשוואה לתצוגות IPS. היישומים של AFFS מתקדמים מאוד מכיוון שהם יכולים להפחית את עיוות הצבע מבלי להתפשר על זווית הצפייה הרחבה. בדרך כלל, תצוגה זו משמשת בסביבות מתקדמות מאוד כמו גם מקצועיות כמו בתא הטייסים הקיימים.

תצוגות מטריקס פסיביות ופעילות

צגי ה- LCD מסוג Passive-Matrix פועלים עם רשת פשוטה כך שניתן לספק טעינה לפיקסל ספציפי על ה- LCD. ניתן לתכנן את הרשת בתהליך שקט והיא מתחילה דרך שני מצעים המכונים שכבות זכוכית. שכבת זכוכית אחת נותנת עמודים ואילו השנייה נותנת שורות שתוכננו באמצעות חומר מוליך ברור כמו אינדיום-פח-תחמוצת.

בתצוגה זו, השורות אחרת מקושרות עמודות ל- IC כדי לשלוט בכל פעם שהמטען מועבר לכיוון של שורה או עמודה מסוימת. חומר הגביש הנוזלי ממוקם בין שתי שכבות הזכוכית כאשר בצד החיצוני של המצע ניתן להוסיף סרט מקטב. ה- IC מעביר מטען במורד העמודה המדויקת של מצע יחיד וניתן להפעיל את האדמה לשורה המדויקת של השנייה, כך שניתן יהיה להפעיל פיקסל.

למערכת המטריצה הפסיבית חסרונות גדולים במיוחד זמן התגובה הוא בקרת מתח איטית ולא מדויקת. זמן התגובה של התצוגה מתייחס בעיקר ליכולת התצוגה לרענן את התמונה המוצגת. בתצוגה מסוג זה, הדרך הפשוטה ביותר לבדוק את זמן התגובה האיטי היא העברת מצביע העכבר במהירות מפנים אחד של התצוגה לשנייה.

צגי LCD מסוג מטריצה פעילה תלויים בעיקר ב- TFT (טרנזיסטורים של סרט דק). טרנזיסטורים אלה הם טרנזיסטורי מיתוג קטנים כמו גם קבלים המונחים בתוך מטריצה מעל מצע זכוכית. כאשר השורה המתאימה מופעלת, ניתן להעביר מטען לאורך העמודה המדויקת כך שניתן יהיה להתייחס לפיקסל ספציפי, מכיוון שכל השורות הנוספות שהעמודה חוצה מנותקות, פשוט הקבל שליד הפיקסל המיועד מקבל טעינה .

הקבל מחזיק את האספקה עד למחזור הרענון שלאחר מכן, ואם אנו מנהלים בזהירות את סכום המתח הניתן לגביש, אנו יכולים להתפתל פשוט כדי לאפשר מעט אור. נכון לעכשיו, רוב הפאנלים מציעים בהירות עם 256 רמות לכל פיקסל.

איך פיקסלים צבעוניים עובדים במסכי LCD?

בצד האחורי של הטלוויזיה מחובר אור בהיר ואילו בצד הקדמי יש ריבועים צבעוניים רבים שיופעלו / יושבתו. כאן, נדבר כיצד כל פיקסל צבעוני מופעל / כובה:

כיצד פיקסלים של LCD נכבו

ב LCD, האור עובר מהצד האחורי לצד הקדמי
מסנן מקטב אופקי לפני האור יחסום את כל אותות האור מלבד אלה הרוטטים אופקית. ניתן לכבות את הפיקסל של התצוגה על ידי טרנזיסטור על ידי מתן זרימת זרם בגבישים הנוזלים שלו מה שגורם לגבישים להסתדר ואספקת האור דרכם לא תשתנה.
אותות האור יוצאים מהגבישים הנוזליים לרטוט אופקית.
מסנן מקוטב מסוג אנכי לפני הגבישים הנוזליים יחסום את כל אותות האור מלבד אותם אותות הרוטטים אנכית. האור הרוטט אופקית יעבור לאורך הגבישים הנוזלים כך שהם לא יכולים להגיע במהלך המסנן האנכי.
במצב זה, האור לא יכול להגיע למסך ה- LCD מכיוון שהפיקסל עמום.

איך פיקסלים של LCD נדלקו

האור הבהיר בחלק האחורי של התצוגה זורח כמו קודם.
המסנן המקוטב האופקי לפני האור יחסום את כל אותות האור מלבד אלה הרוטטים אופקית.
טרנזיסטור מפעיל את הפיקסל על ידי כיבוי זרימת החשמל בגבישים הנוזלים כדי שהגבישים יוכלו להסתובב. גבישים אלה הופכים אותות אור ב 90 ° בזמן שהם עוברים.
אותות אור שזורמים אל גבישי הנוזל הרוטטים האופקיים ייצאו מהם לרטוט אנכית.
המסנן המקוטב האנכי לפני הגבישים הנוזליים יחסום את כל אותות האור מלבד אלה הרוטטים אנכית. האור הרוטט אנכית ייצא מהגבישים הנוזליים יכול לרכוש כעת בכל הפילטר האנכי.
לאחר הפיקסל מופעל אז זה נותן צבע לפיקסל.

ההבדל בין פלזמה ל- LCD

שני התצוגות כמו פלזמה ו- LCD דומים, אולם זה עובד בצורה שונה לחלוטין. כל פיקסל הוא מנורת פלורסנט מיקרוסקופית הזוהרת דרך הפלזמה, ואילו פלזמה היא סוג גז חם במיוחד שבו האטומים מפוצצים בנפרד כדי ליצור אלקטרונים (טעונים שלילית) ויונים (טעונים באופן חיובי). אטומים אלה זורמים בחופשיות רבה ויוצרים זוהר של אור ברגע שהם מתרסקים. העיצוב של מסך הפלזמה יכול להתבצע בצורה גדולה מאוד בהשוואה לטלוויזיות CRO (צינור קרן-קתודה) רגילות, אך הן יקרות מאוד.

יתרונות

ה היתרונות של תצוגת גביש נוזלי כלול את הבאים.

LCDs צורכים פחות חשמל בהשוואה ל- CRT ו- LED
LCD הם מורכבים מכמה מיקרו-וואט לתצוגה בהשוואה לכמה מיל וואט עבור נוריות LED
מסכי LCD הם בעלות נמוכה
מספק ניגודיות מצוינת
LCD הם דקים וקלים יותר בהשוואה לצינור לקתודה ולד

חסרונות

ה חסרונות של תצוגת גביש נוזלי כלול את הבאים.

דרוש מקורות אור נוספים
טווח הטמפרטורה מוגבל לפעולה
אמינות נמוכה
המהירות נמוכה מאוד
LCD צריך כונן מתח

יישומים

היישומים של תצוגת גביש נוזלי כוללים את הדברים הבאים.

לטכנולוגיית הגבישים הנוזלים יש יישומים עיקריים גם בתחום המדע וההנדסה מכשירים אלקטרוניים .

מדחום גביש נוזלי
הדמיה אופטית
טכנולוגיית תצוגת הגביש הנוזלי חלה גם בהדמיה של גלי תדר הרדיו במנח הגל
משמש ביישומים הרפואיים

כמה תצוגות מבוססות LCD

מעט תצוגות מבוססות LCD

לפיכך, זה הכל על סקירה כללית של LCD והמבנה של זה מהצד האחורי לצד הקדמי יכול להיעשות באמצעות תאורה אחורית, גיליון 1, גבישים נוזליים, גיליון 2 עם מסנני צבע ומסך. תצוגות הגביש הנוזלי הסטנדרטיות משתמשות בתאורה האחורית כמו CRFL (מנורות פלואורסצנטיות קתודות קרות). אורות אלה מסודרים באופן עקבי בצד האחורי של התצוגה כדי לספק תאורה אמינה על פני הפאנל. אז לרמת הבהירות של כל הפיקסלים בתמונה תהיה בהירות שווה.

אני מקווה שיש לך ידע טוב על תצוגת גביש נוזלי . הנה אני משאיר משימה בשבילך. כיצד מתממשק LCD למיקרו-בקר? יתר על כן, כל שאלה לגבי מושג זה או פרויקט חשמלי ואלקטרוניהשאירו את תשובתכם בקטע ההערות למטה.

נקודות זיכוי