تتوفر شاشات الكريستال السائل (LCD) لعرض صور متنوعة (كما في شاشات الكمبيوتر العامة) أو صور ثابتة ذات محتوى معلوماتي منخفض، يمكن عرضها أو إخفاؤها: الكلمات والأرقام المُخزّنة مسبقًا، وشاشات العرض ذات السبعة أجزاء (كما في الساعات الرقمية) كلها أمثلة على الأجهزة التي تستخدم هذه الشاشات. تستخدم هذه الشاشات نفس التقنية الأساسية، باستثناء أن الصور المتنوعة تُصنع من مصفوفة من وحدات البكسل الصغيرة ، بينما تحتوي الشاشات الأخرى على عناصر أكبر.
يمكن أن تكون شاشات LCD إما مضاءة (موجبة) أو مطفأة (سالبة)، وذلك حسب ترتيب المستقطب. على سبيل المثال، شاشة LCD موجبة للأحرف مزودة بإضاءة خلفية تحتوي على حروف سوداء على خلفية بلون الإضاءة الخلفية، بينما شاشة LCD سالبة للأحرف تحتوي على خلفية سوداء وحروف بنفس لون الإضاءة الخلفية.
لا تتعرض شاشات LCD لظاهرة احتراق الشاشة كما هو الحال في شاشات CRT. ومع ذلك، لا تزال شاشات LCD عرضة لظاهرة استمرار الصورة . [ 3 ]
الخصائص العامة
شاشة LCD تستخدم كلوحة إشعارات للمسافرين
تتكون كل بكسل في شاشة LCD عادةً من طبقة من الجزيئات محاذية بين قطبين كهربائيين شفافين ، مصنوعين غالبًا من أكسيد الإنديوم والقصدير (ITO)، ومرشحين استقطابيين ( مستقطبان متوازيان ومستقطبان متعامدان)، حيث تكون محاور نفاذهما (في معظم الحالات) متعامدة. وبدون وجود البلورة السائلة بين المرشحين الاستقطابيين، سيحجب المستقطب الثاني (المتقاطع) الضوء المار عبر المرشح الأول. قبل تطبيق مجال كهربائي ، يتحدد اتجاه جزيئات البلورة السائلة من خلال محاذاتها على أسطح الأقطاب الكهربائية. في جهاز نيماتيكي ملتوي (TN)، تكون اتجاهات محاذاة السطح عند القطبين الكهربائيين متعامدة، وبالتالي تترتب الجزيئات في بنية حلزونية ، أو تلتف. يؤدي هذا إلى دوران استقطاب الضوء الساقط، فيظهر الجهاز باللون الرمادي. إذا كان الجهد المطبق كبيرًا بما يكفي، فإن جزيئات البلورات السائلة في مركز الطبقة تنفكّ تقريبًا بشكل كامل، ولا يدور استقطاب الضوء الساقط أثناء مروره عبر طبقة البلورات السائلة. عندئذٍ، يكون هذا الضوء مستقطبًا بشكل أساسي عموديًا على المرشح الثاني، وبالتالي يُحجب، وتظهر البكسل باللون الأسود. من خلال التحكم في الجهد المطبق عبر طبقة البلورات السائلة في كل بكسل، يمكن السماح للضوء بالمرور بكميات متفاوتة، مما يُشكّل مستويات مختلفة من اللون الرمادي. [ 4 ]
قد تختلف الصيغة الكيميائية للبلورات السائلة المستخدمة في شاشات الكريستال السائل. ويمكن تسجيل براءات اختراع لهذه الصيغ. [ 5 ] ومن الأمثلة على ذلك مزيج 2-(4-ألكوكسي فينيل)-5-ألكيل بيريميدين مع سيانوبيفينيل، والذي حصلت شركة ميرك آند شارب على براءة اختراعه. وقد انتهت صلاحية براءة الاختراع التي كانت تغطي هذا المزيج تحديدًا. [ 6 ]
تستخدم معظم أنظمة شاشات الكريستال السائل الملونة نفس التقنية، حيث تُستخدم مرشحات الألوان لتوليد وحدات البكسل الفرعية الحمراء والخضراء والزرقاء. تُصنع مرشحات ألوان شاشات الكريستال السائل بتقنية الطباعة الضوئية على ألواح زجاجية كبيرة، تُلصق لاحقًا بألواح زجاجية أخرى تحتوي على مصفوفة ترانزستورات الأغشية الرقيقة (TFT) وفواصل وبلورات سائلة، مما يُنتج عدة شاشات كريستال سائل ملونة تُقطع بعد ذلك وتُغلف بألواح مستقطبة. تُستخدم مواد مقاومة ضوئية (مقاومات) بألوان الأحمر والأخضر والأزرق والأسود لإنشاء مرشحات الألوان. تحتوي جميع المقاومات على صبغة مسحوقة ناعمة، يبلغ قطر جزيئاتها 40 نانومترًا فقط. [ 7 ] تُطبق المقاومة السوداء أولًا؛ مما يُنشئ شبكة سوداء (تُعرف في الصناعة باسم المصفوفة السوداء) تفصل وحدات البكسل الفرعية الحمراء والخضراء والزرقاء عن بعضها، مما يزيد من نسب التباين ويمنع تسرب الضوء من وحدة بكسل فرعية إلى وحدات البكسل الفرعية المحيطة بها. [ ٨ ] بعد تجفيف طبقة المقاومة السوداء في الفرن وتعريضها للأشعة فوق البنفسجية من خلال قناع ضوئي، تُغسل المناطق غير المعرضة، مما يُنشئ شبكة سوداء. ثم تُكرر العملية نفسها مع طبقات المقاومة المتبقية، ما يملأ الثقوب في الشبكة السوداء بطبقات المقاومة الملونة المقابلة لها. [ ٩ ] [ ١٠ ] [ ١١ ] صُنعت المصفوفات السوداء في ثمانينيات وتسعينيات القرن الماضي، عندما كان معظم إنتاج شاشات الكريستال السائل الملونة مخصصًا لأجهزة الكمبيوتر المحمولة، من الكروم نظرًا لشفافيته العالية، ولكن بسبب المخاوف البيئية، تحول المصنعون إلى استخدام مواد مقاومة ضوئية سوداء اللون مع صبغة الكربون كمادة للمصفوفة السوداء. [ ١٢ ] [ ١٣ ] [ ١٤ ] استُخدمت طريقة أخرى لتوليد الألوان في أجهزة المساعد الرقمي الشخصي الملونة المبكرة وبعض الآلات الحاسبة، وذلك عن طريق تغيير الجهد في شاشة الكريستال السائل النيماتية فائقة الالتواء ، حيث يتسبب الالتواء المتغير بين الألواح المتقاربة في حدوث انكسار مزدوج متغير ، مما يُغير درجة اللون. [ 15 ] كانت تقتصر عادةً على 3 ألوان لكل بكسل: البرتقالي والأخضر والأزرق. [ 16 ]
يكون التأثير البصري لجهاز TN في حالة تشغيل الجهد أقل تأثرًا بتغيرات سُمك الجهاز مقارنةً بحالة إيقاف الجهد. ولهذا السبب، تُشغَّل شاشات TN ذات المحتوى المعلوماتي المنخفض والتي لا تحتوي على إضاءة خلفية عادةً بين مستقطبين متعامدين بحيث تبدو ساطعة عند عدم وجود جهد (العين أكثر حساسيةً للتغيرات في الحالة المظلمة منها في الحالة الساطعة). وبما أن معظم شاشات LCD التي ظهرت في عام 2010 تُستخدم في أجهزة التلفزيون والشاشات والهواتف الذكية، فإنها تحتوي على مصفوفات بكسل عالية الدقة لعرض صور متنوعة باستخدام إضاءة خلفية مع خلفية داكنة. وعند عدم عرض أي صورة، تُستخدم ترتيبات مختلفة. لهذا الغرض، تُشغَّل شاشات TN LCD بين مستقطبين متوازيين، بينما تتميز شاشات IPS LCD بمستقطبين متعامدين. في العديد من التطبيقات، حلت شاشات IPS LCD محل شاشات TN LCD، وخاصةً في الهواتف الذكية . تحتوي كل من مادة الكريستال السائل ومادة طبقة المحاذاة على مركبات أيونية . إذا تم تطبيق مجال كهربائي بقطبية معينة لفترة طويلة، فإن هذه المادة الأيونية تنجذب إلى الأسطح مما يؤدي إلى تدهور أداء الجهاز. ويمكن تجنب ذلك إما بتطبيق تيار متردد أو بعكس قطبية المجال الكهربائي عند تشغيل الجهاز (تكون استجابة طبقة البلورات السائلة متطابقة بغض النظر عن قطبية المجال المطبق).
ساعة كاسيو الرقمية المزودة بوظيفة التنبيه والتوقيت وشاشة LCD
يمكن تصميم شاشات عرض عدد قليل من الأرقام الفردية أو الرموز الثابتة (كما في الساعات الرقمية والآلات الحاسبة الجيبية ) باستخدام أقطاب كهربائية مستقلة لكل جزء. [ 17 ] في المقابل، تُصمم شاشات العرض الأبجدية الرقمية الكاملة أو شاشات الرسومات المتغيرة عادةً باستخدام وحدات بكسل مرتبة على شكل مصفوفة تتكون من صفوف متصلة كهربائيًا على أحد جانبي طبقة الكريستال السائل (LC) وأعمدة على الجانب الآخر، مما يتيح الوصول إلى كل بكسل عند نقاط التقاطع. وتتمثل الطريقة العامة لعنونة المصفوفة في عنونة أحد جانبي المصفوفة بالتسلسل، على سبيل المثال عن طريق تحديد الصفوف واحدًا تلو الآخر وتطبيق معلومات الصورة على الجانب الآخر على الأعمدة صفًا تلو الآخر.
تصنيع
تاريخ
وصف جوزيف أ. كاستيلانو في كتابه " الذهب السائل: قصة شاشات الكريستال السائل ونشأة صناعة " أصل شاشات الكريستال السائل وتاريخها المعقد من منظور أحد المطلعين على بواطن الأمور خلال بداياتها. [ 9 ] كما نُشر تقرير آخر عن أصول شاشات الكريستال السائل وتاريخها من منظور مختلف حتى عام 1991 بقلم هيروشي كاواوموتو، وهو متاح في مركز تاريخ معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . [ 18 ] ويمكن الاطلاع على وصف للمساهمات السويسرية في تطوير شاشات الكريستال السائل، بقلم بيتر ج. وايلد ، في موسوعة تاريخ الهندسة والتكنولوجيا . [ 19 ]
خلفية
في عام 1888، اكتشف فريدريك راينيتزر ( 1858-1927 ) الطبيعة البلورية السائلة للكوليسترول المستخلص من الجزر (أي وجود نقطتي انصهار وتكوين ألوان) ونشر نتائج بحثه. وفي عام 1904، نشر أوتو ليمان كتابه " البلورات السائلة" . وفي عام 1911، أجرى تشارلز موغين أولى تجاربه على البلورات السائلة المحصورة بين لوحين في طبقات رقيقة.
في عام ١٩٢٢، وصف جورج فريدل بنية وخصائص البلورات السائلة وصنفها إلى ثلاثة أنواع (البلورات النيماتية، والسميكتية، والكوليسترية). وفي عام ١٩٢٧، ابتكر فسيفولود فريدريكس صمام الضوء الكهربائي، المعروف باسم انتقال فريدريكس ، وهو التأثير الأساسي لتقنية شاشات الكريستال السائل. وفي عام ١٩٣٦، حصلت شركة ماركوني للتلغراف اللاسلكي على براءة اختراع لأول تطبيق عملي لهذه التقنية، وهو "صمام الضوء البلوري السائل" . وفي عام ١٩٦٢، نُشر أول منشور رئيسي باللغة الإنجليزية بعنوان " البنية الجزيئية وخصائص البلورات السائلة " للدكتور جورج دبليو غراي . [ ٢٢ ] وفي عام ١٩٦٢ أيضًا، اكتشف ريتشارد ويليامز من شركة آر سي إيه أن للبلورات السائلة بعض الخصائص الكهروضوئية المثيرة للاهتمام، وحقق تأثيرًا كهروضوئيًا من خلال توليد أنماط مخططة في طبقة رقيقة من مادة البلورات السائلة بتطبيق جهد كهربائي. يعتمد هذا التأثير على عدم استقرار كهروهيدروديناميكي يشكل ما يسمى الآن "مجالات ويليامز" داخل البلورة السائلة. [ 23 ]
في عام ١٩٦٤، تمكن جورج هـ. هايلماير ، الذي كان يعمل في مختبرات آر سي إيه على التأثير الذي اكتشفه ريتشارد ويليامز، من تغيير الألوان عن طريق إعادة توجيه الأصباغ ثنائية اللون في بلورة سائلة موجهة عموديًا بفعل المجال الكهربائي. ونظرًا للمشاكل العملية التي واجهها هايلماير مع هذا التأثير الكهروضوئي الجديد، فقد واصل العمل على تأثيرات التشتت في البلورات السائلة، إلى أن حقق في النهاية أول شاشة عرض بلورية سائلة عملية، استنادًا إلى ما أسماه نمط التشتت الديناميكي (DSM). يؤدي تطبيق جهد كهربائي على شاشة DSM إلى تحويل طبقة البلورة السائلة الشفافة إلى حالة معتمة حليبية. ويمكن تشغيل شاشات DSM في وضع الإرسال ووضع الانعكاس، لكنها تتطلب تيارًا كبيرًا للتدفق. [ ٢٦ ] [ ٢٧ ] [ ٢٨ ] [ ٢٩ ] وقد تم إدخال جورج هـ. هايلماير إلى قاعة مشاهير المخترعين الوطنيين [ ٣٠ ] ونُسب إليه اختراع شاشات الكريستال السائل (LCD). يُعد عمل هايلماير علامة فارقة في معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) . [ 31 ]
ساعة رقمية تجريبية صُنعت عام 1973 باستخدام بلورات سائلة من السيانوبيفينيل طُوّرت حديثًا آنذاك
في أواخر الستينيات، قام المعهد الملكي للرادار في المملكة المتحدة، الكائن في مالفيرن بإنجلترا، بعمل رائد في مجال البلورات السائلة. وقد دعم فريق المعهد العمل المتواصل الذي قام به جورج ويليام غراي وفريقه في جامعة هال، والذين اكتشفوا في نهاية المطاف بلورات سيانوبيفينيل السائلة، التي تميزت بالاستقرار وخصائص درجة الحرارة المناسبة لتطبيقاتها في شاشات الكريستال السائل. [ 32 ]
في عام 1972، قدمت شركة روكويل مايكروإلكترونيكس الأمريكية الشمالية استخدام شاشات DSM LCD في الآلات الحاسبة لتسويقها من قبل شركة لويدز إلكترونيكس، على الرغم من أن هذه الشاشات كانت تتطلب مصدر إضاءة داخليًا. [ 41 ] تبعتها شركة شارب بشاشات DSM LCD للآلات الحاسبة الجيبية في عام 1973 [ 42 ] ، ثم أنتجت شاشات TN LCD للساعات بكميات كبيرة في عام 1975. [ 43 ] وسرعان ما احتلت شركات يابانية أخرى مكانة رائدة في سوق ساعات اليد، مثل سيكو وساعتها الأولى من نوع TN-LCD كوارتز بستة أرقام، وساعة كاسيو "كاسيوترون". اخترع فريق في شركة RCA شاشات LCD ملونة تعتمد على تفاعل المضيف والضيف في عام 1968. [ 44 ] طورت شركة شارب اليابانية نوعًا معينًا من هذه الشاشات في سبعينيات القرن الماضي، وحصلت على براءات اختراع لاختراعاتها، مثل براءة اختراع شينجي كاتو وتاكاكي ميازاكي في مايو 1975، [ 45 ] ثم قام فومياكي فونادا وماساتاكا ماتسورا بتحسينها في ديسمبر 1975. [ 46 ] شاشات TFT LCD مشابهة للنماذج الأولية التي طورها فريق من شركة وستنجهاوس في عام 1972، حصل فريق من شركة شارب مكون من فومياكي فونادا وماساتاكا ماتسورا وتوميو وادا على براءة اختراع في عام 1976، [ 47 ] ثم قام فريق من شركة شارب مكون من كوهي كيشي وهيروساكو نونومورا وكيتشيرو شيميزو وتوميو وادا بتحسينها في عام 1977. [ 48 ] ومع ذلك، لم تكن شاشات TFT-LCD هذه جاهزة للاستخدام في المنتجات بعد، حيث لم يتم حل المشكلات المتعلقة بمواد TFTs بعد.
ثمانينيات القرن العشرين
في عام ١٩٨٣، ابتكر باحثون في مركز أبحاث براون، بوفيري وشركاه (BBC) في سويسرا ، بنية البلورات السائلة فائقة الالتواء (STN) لشاشات الكريستال السائل (LCD) السلبية ذات عناوين المصفوفة. وقد ورد اسم هـ. أمستوتز وآخرين كمخترعين في طلبات براءات الاختراع ذات الصلة التي قُدمت في سويسرا في ٧ يوليو ١٩٨٣ و٢٨ أكتوبر ١٩٨٣. مُنحت براءات الاختراع في سويسرا [ ٤٩ ] ، وأوروبا [ ٥٠ ] ، والولايات المتحدة [ ٥١ ] ، والعديد من الدول الأخرى. في عام ١٩٨٠، أسست براون بوفيري مشروعًا مشتركًا بنسبة ٥٠/٥٠ مع شركة فيليبس الهولندية، تحت اسم فيديلك [ ٥٢ ] . امتلكت فيليبس الخبرة اللازمة لتصميم وبناء الدوائر المتكاملة للتحكم في لوحات شاشات الكريستال السائل الكبيرة. إضافةً إلى ذلك، كان لدى فيليبس وصول أفضل إلى أسواق المكونات الإلكترونية، وكانت تعتزم استخدام شاشات الكريستال السائل في أجيال جديدة من منتجات أجهزة الصوت عالية الدقة، ومعدات الفيديو، والهواتف. في عام 1984، ابتكر الباحثان في شركة فيليبس، ثيودوروس ويلزن وأدريانوس دي فان، نظامًا لتسريع عرض الفيديو، مما حلّ مشكلة بطء استجابة شاشات STN-LCD، ومكّن من عرض صور فيديو عالية الدقة والجودة وسلسة الحركة على هذه الشاشات. وفي عام 1985، تمكّن المخترعان نفسيهما من حلّ مشكلة تشغيل شاشات STN-LCD عالية الدقة باستخدام إلكترونيات تشغيل منخفضة الجهد (قائمة على تقنية CMOS)، مما أتاح استخدام لوحات LCD عالية الجودة (عالية الدقة وسرعة عرض الفيديو) في المنتجات المحمولة التي تعمل بالبطاريات، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة. [ 53 ] وفي عام 1985 أيضًا، استحوذت فيليبس على شركة Videlec AG السويسرية بالكامل. بعد ذلك، نقلت فيليبس خطوط إنتاج Videlec إلى هولندا. وبعد سنوات، نجحت فيليبس في إنتاج وتسويق وحدات متكاملة (تتكون من شاشة LCD وميكروفون ومكبرات صوت، إلخ) بكميات كبيرة لتلبية احتياجات صناعة الهواتف المحمولة المزدهرة.
في عام ١٩٩٠، وتحت مسميات مختلفة، ابتكر مخترعون تأثيرات كهروضوئية كبدائل لشاشات الكريستال السائل ذات التأثير الحقلي النيماتيكي الملتوي (TN-LCDs وSTN-LCDs). تمثلت إحدى الطرق في استخدام أقطاب كهربائية متشابكة على ركيزة زجاجية واحدة فقط لإنتاج مجال كهربائي موازٍ تقريبًا للركيزة الزجاجية. [ ٦١ ] [ ٦٢ ] وللاستفادة الكاملة من خصائص تقنية التبديل داخل المستوى (IPS) ، كان لا بد من إجراء المزيد من الأبحاث. بعد تحليل دقيق، نُشرت تفاصيل التطبيقات المفيدة في ألمانيا بواسطة غونتر باور وآخرون، وحصلت على براءات اختراع في دول مختلفة. [ ٦٣ ] [ ٦٤ ] وقد منح معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية (ISE) في فرايبورغ، حيث كان المخترعون يعملون، هذه البراءات لشركة ميرك كيه جي إيه إيه، دارمشتات ، وهي مورد لمواد الكريستال السائل. في عام 1992، وبعد فترة وجيزة، وضع مهندسو شركة هيتاشي تفاصيل عملية مختلفة لتقنية IPS لربط مصفوفة الترانزستورات الرقيقة على شكل مصفوفة، وتجنب المجالات الطفيلية غير المرغوب فيها بين البكسلات. [ 65 ] [ 66 ] وقد طرحت شركة شارب أول تلفزيون LCD يُثبّت على الحائط في عام 1992. [ 67 ]
حسّنت هيتاشي أيضًا اعتماد زاوية الرؤية من خلال تحسين شكل الأقطاب الكهربائية ( تقنية IPS الفائقة ). وكانت كل من NEC وهيتاشي من أوائل الشركات المصنعة لشاشات LCD ذات المصفوفة النشطة والمُعنونة بتقنية IPS. ويُعدّ هذا إنجازًا هامًا في مجال تصنيع شاشات LCD كبيرة الحجم ذات أداء بصري مقبول لشاشات الكمبيوتر المسطحة وشاشات التلفزيون. في عام 1996، طوّرت سامسونج تقنية النقش البصري التي تُتيح شاشات LCD متعددة المجالات. وظلت تقنية التبديل متعدد المجالات والتبديل داخل المستوى هي التصميمات السائدة لشاشات LCD حتى عام 2006. [ 68 ] في أواخر التسعينيات، بدأ قطاع شاشات LCD بالانتقال من اليابان إلى كوريا الجنوبية وتايوان ، [ 59 ] ثم لاحقًا إلى الصين.
في عام 2007، تفوقت جودة صورة أجهزة التلفزيون LCD على جودة صورة أجهزة التلفزيون ذات أنبوب أشعة الكاثود (CRT). [ 70 ] وفي الربع الأخير من عام 2007، تجاوزت مبيعات أجهزة التلفزيون LCD مبيعات أجهزة التلفزيون CRT عالميًا لأول مرة. [ 71 ] وتوقعت شركة Displaybank أن تمثل أجهزة التلفزيون LCD 50% من إجمالي 200 مليون جهاز تلفزيون سيتم شحنها عالميًا في عام 2006. [ 72 ] [ 73 ]
عقد 2010
في أكتوبر 2011، أعلنت توشيبا عن شاشة LCD بحجم 6.1 بوصة (155 مم) بدقة 2560 × 1600 بكسل ، مناسبة للاستخدام في أجهزة الكمبيوتر اللوحية ، [ 74 ] وخاصةً لعرض الأحرف الصينية. وشهد العقد الثاني من الألفية الجديدة أيضًا انتشارًا واسعًا لتقنية TGP (تتبع خط البوابة في البكسل)، التي تنقل دوائر التحكم من حواف الشاشة إلى ما بين البكسلات، مما يسمح بتصميم حواف ضيقة. [ 75 ]
في عام 2016، طورت باناسونيك شاشات IPS LCD بنسبة تباين 1,000,000:1، منافسةً بذلك شاشات OLED. لاحقًا، تم إنتاج هذه التقنية بكميات كبيرة كشاشات LCD ثنائية الطبقة، أو ثنائية اللوحة، أو LMCL (طبقة الخلايا المعدلة للضوء). تستخدم هذه التقنية طبقتين من الكريستال السائل بدلًا من طبقة واحدة، ويمكن استخدامها مع إضاءة خلفية mini-LED وصفائح النقاط الكمومية. [ 76 ] [ 77 ]
طُرحت شاشات الكريستال السائل (LCD) المزودة بأغشية تحسين النقاط الكمومية أو مرشحات ألوان النقاط الكمومية بين عامي 2015 و2018. تستقبل النقاط الكمومية الضوء الأزرق من الإضاءة الخلفية وتحوله إلى ضوء يسمح لشاشات LCD بتقديم دقة ألوان أفضل. [ 78 ] [ 79 ] [ 80 ] [ 81 ] [ 82 ] [ 83 ] تُصنع مرشحات ألوان النقاط الكمومية باستخدام مواد مقاومة للضوء تحتوي على نقاط كمومية بدلاً من الأصباغ الملونة، [ 84 ] ويمكن أن تتمتع النقاط الكمومية ببنية خاصة لتحسين تطبيقها على مرشح الألوان. توفر مرشحات ألوان النقاط الكمومية نفاذية ضوئية فائقة مقارنةً بأغشية تحسين النقاط الكمومية. [ 85 ]
عقد 2020
في العقد الثالث من القرن الحادي والعشرين، أصبحت الصين أكبر مصنّع لشاشات الكريستال السائل (LCD)، واستحوذت الشركات الصينية على 40% من السوق العالمية. [ 69 ] : 126 ومن بين الشركات الصينية التي رفعت إنتاجها إلى مستويات عالية: BOE Technology وTCL-CSOT وTIANMA وVisionox. [ 69 ] : 126 ولعبت الحكومات المحلية دورًا هامًا في هذا النمو، لا سيما من خلال استثماراتها في مصنّعي شاشات الكريستال السائل عبر شركات الاستثمار المملوكة للدولة . [ 69 ] : 126 وكانت الصين قد استوردت سابقًا كميات كبيرة من شاشات الكريستال السائل، وأدى نمو صناعتها إلى انخفاض أسعار المنتجات الاستهلاكية الأخرى التي تستخدم هذه الشاشات، وإلى نمو قطاعات أخرى كالهواتف المحمولة. [ 69 ] : 126
إضاءة
إضاءة خلفية LED لجهاز LCD محمول باليد
لا تُنتج شاشات الكريستال السائل (LCD) الضوء من تلقاء نفسها، لذا فهي تتطلب ضوءًا خارجيًا لعرض صورة مرئية. [ 86 ] [ 87 ] في شاشات الكريستال السائل الشفافة، يُوفر مصدر الضوء في الجزء الخلفي من مجموعة الزجاج ويُسمى الإضاءة الخلفية . شاشات الكريستال السائل ذات المصفوفة النشطة مزودة دائمًا تقريبًا بإضاءة خلفية. [ 88 ] [ 89 ] قد تكون شاشات الكريستال السائل السلبية مزودة بإضاءة خلفية، ولكن العديد منها عاكسة لأنها تستخدم سطحًا أو طبقة عاكسة في الجزء الخلفي من مجموعة الزجاج للاستفادة من الضوء المحيط. تجمع شاشات الكريستال السائل العاكسة بين خصائص شاشة العرض الشفافة ذات الإضاءة الخلفية وشاشة العرض العاكسة.
تتضمن التطبيقات الشائعة لتقنية الإضاءة الخلفية لشاشات LCD ما يلي:
مصفوفة WLED: تُضاء شاشة LCD بمصفوفة كاملة من مصابيح LED بيضاء موضوعة خلف موزع ضوء. تتميز شاشات LCD التي تستخدم هذه التقنية عادةً بإمكانية خفض إضاءة مصابيح LED أو إطفائها تمامًا في المناطق المظلمة من الصورة المعروضة، مما يزيد من نسبة التباين. وتعتمد دقة هذه العملية على عدد مناطق خفض الإضاءة في الشاشة. فكلما زاد عدد هذه المناطق، زادت دقة خفض الإضاءة، مع تقليل ظهور التوهجات التي تظهر على شكل بقع رمادية داكنة محاطة بالمناطق غير المضاءة من شاشة LCD. اعتبارًا من عام 2012، يُستخدم هذا التصميم بشكل أساسي في أجهزة تلفزيون LCD عالية الجودة ذات الشاشات الكبيرة.
شاشة CCFL: تُضاء لوحة LCD إما بمصباحين فلورسنتيين باردين (CCFL) موضوعين على حافتي الشاشة المتقابلتين، أو بمجموعة من مصابيح CCFL المتوازية خلف الشاشات الأكبر حجمًا. يقوم مُشتِّت الضوء (المصنوع من بلاستيك أكريليك PMMA، والمعروف أيضًا باسم لوحة توجيه الضوء [ 90 ] [ 91 ] ) بتوزيع الضوء بالتساوي على كامل الشاشة. لسنوات عديدة، استُخدمت هذه التقنية بشكل شبه حصري. على عكس مصابيح LED البيضاء، تتميز معظم مصابيح CCFL بإخراج طيفي أبيض متجانس، مما ينتج عنه نطاق ألوان أفضل للشاشة. مع ذلك، تُعد مصابيح CCFL أقل كفاءة في استهلاك الطاقة من مصابيح LED، وتتطلب عاكسًا مكلفًا نوعًا ما لتحويل جهد التيار المستمر الذي يستخدمه الجهاز (عادةً 5 أو 12 فولت) إلى ≈1000 فولت اللازم لإضاءة مصباح CCFL. [ 92 ] كما أن سُمك محولات العاكس يُحدِّد سُمك الشاشة التي يُمكن تصنيعها.
عطل في الإضاءة الخلفية لتلفزيون LCDEL-WLED: تُضاء لوحة LCD بصف من مصابيح LED بيضاء موضوعة على حافة واحدة أو أكثر من حواف الشاشة. ثم يُستخدم مُشتِّت ضوئي (لوحة توجيه الضوء، LGP) لتوزيع الضوء بالتساوي على كامل الشاشة، على غرار إضاءة CCFL الخلفية لشاشات LCD ذات الإضاءة الجانبية. يُصنع المُشتِّت إما من بلاستيك PMMA أو زجاج خاص، ويُستخدم PMMA في معظم الحالات لمتانته، بينما يُستخدم الزجاج الخاص عندما يكون سُمك شاشة LCD هو الأهم، لأنه لا يتمدد كثيرًا عند تسخينه أو تعرضه للرطوبة، مما يسمح بأن يكون سُمك شاشات LCD 5 مم فقط. يمكن وضع النقاط الكمومية فوق المُشتِّت كطبقة مُحسِّنة للنقاط الكمومية (QDEF، وفي هذه الحالة تحتاج إلى طبقة لحمايتها من الحرارة والرطوبة) أو على مُرشِّح الألوان لشاشة LCD، بدلاً من المواد المقاومة المستخدمة عادةً. [ 90 ] اعتبارًا من عام 2012،يُعدّ هذا التصميم الأكثر شيوعًا في شاشات أجهزة الكمبيوتر المكتبية، إذ يُتيح تصميم شاشات فائقة النحافة. تتميز بعض شاشات LCD التي تستخدم هذه التقنية بخاصية التباين الديناميكي، التي ابتكرها باحثو شركة فيليبس: دوغلاس ستانتون، ومارتينوس سترومر، وأدريانوس دي فان [ 93 ]. باستخدام تقنية تعديل عرض النبضة (PWM)، وهي تقنية تُحافظ على ثبات شدة إضاءة مصابيح LED، بينما يتم ضبط السطوع عن طريق تغيير الفاصل الزمني لوميض مصادر الضوء ذات الشدة الثابتة [ 94 ] ، يتم خفض إضاءة الخلفية إلى أقصى سطوع ممكن للون الظاهر على الشاشة، مع تعزيز تباين شاشة LCD في الوقت نفسه إلى أقصى مستوى ممكن، مما يسمح بتعديل نسبة التباين 1000:1 للوحة LCD لتناسب شدات إضاءة مختلفة، ما ينتج عنه نسب التباين "30000:1" التي نراها في إعلانات بعض هذه الشاشات. بما أن صور شاشة الكمبيوتر عادة ما تحتوي على اللون الأبيض الكامل في مكان ما من الصورة، فإن الإضاءة الخلفية عادة ما تكون بكامل شدتها، مما يجعل هذه "الميزة" في الغالب حيلة تسويقية لشاشات الكمبيوتر، ولكن بالنسبة لشاشات التلفزيون، فإنها تزيد بشكل كبير من نسبة التباين المدركة والنطاق الديناميكي، وتحسن اعتماد زاوية الرؤية، وتقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة لأجهزة التلفزيون LCD التقليدية.
مصفوفة RGB-LED: تشبه مصفوفة WLED، إلا أن اللوحة تُضاء بمصفوفة من مصابيح LED RGB . [ 95 ] [ 96 ] [ 97 ] [ 98 ] في حين أن الشاشات المُضاءة بمصابيح LED بيضاء عادةً ما يكون نطاق ألوانها أضيق من الشاشات المُضاءة بمصابيح CCFL، فإن اللوحات المُضاءة بمصابيح LED RGB تتميز بنطاق ألوان واسع جدًا. يُعد هذا النوع من الشاشات الأكثر شيوعًا في شاشات LCD الاحترافية لتحرير الرسومات. اعتبارًا من عام 2012، كانت أسعار شاشات LCD في هذه الفئة تتجاوز عادةً 1000 دولار أمريكي. وبحلول عام 2016، انخفضت تكلفة هذه الفئة بشكل كبير، وأصبحت أسعار أجهزة تلفزيون LCD هذه مماثلة لأسعار فئات شاشات CRT السابقة مقاس 28 بوصة (71 سم).
مصابيح LED أحادية اللون: مثل مصابيح LED الحمراء والخضراء والصفراء والزرقاء، تُستخدم في شاشات LCD أحادية اللون الصغيرة السلبية، والتي تُستخدم عادةً في الساعات والأجهزة المنزلية الصغيرة. ويمكن استخدام مصابيح LED الزرقاء في شاشات LCD المزودة بطبقة تحسين النقاط الكمومية أو مرشحات ألوان النقاط الكمومية. [ 99 ] [ 100 ]
تقنية Mini-LED: يمكن للإضاءة الخلفية بتقنية Mini-LED دعم أكثر من ألف منطقة تعتيم محلية كاملة (FLAD). وهذا يسمح بالحصول على درجات سوداء أعمق ونسبة تباين أعلى. [ 101 ]
تُصمَّم معظم شاشات LCD اليوم بإضاءة خلفية LED بدلاً من الإضاءة الخلفية التقليدية CCFL، حيث تُتحكَّم هذه الإضاءة الخلفية ديناميكيًا بمعلومات الفيديو (التحكم الديناميكي بالإضاءة الخلفية). ويؤدي هذا الدمج مع التحكم الديناميكي بالإضاءة الخلفية، الذي ابتكره باحثو شركة فيليبس، دوغلاس ستانتون ومارتينوس سترومر وأدريانوس دي فان، إلى زيادة النطاق الديناميكي لنظام العرض (يُسوَّق أيضًا باسم HDR ، أي تلفزيون النطاق الديناميكي العالي، أو FLAD ، أي التعتيم الموضعي للمنطقة الكاملة ). [ 102 ] [ 103 ] [ 93 ]
تُحسّن أنظمة الإضاءة الخلفية لشاشات LCD كفاءتها العالية باستخدام أغشية بصرية، مثل الأغشية المنشورية (صفائح المنشور)، لتوجيه الضوء نحو المشاهد، وأغشية الاستقطاب العاكسة التي تعيد تدوير الضوء المستقطب الذي امتصه سابقًا المستقطب الأول لشاشة LCD (الذي ابتكره الباحثان أدريانوس دي فان وباولوس شاريمان من شركة فيليبس). [ 104 ] ويتم ذلك عادةً باستخدام أغشية DBEF المصنعة والموردة من قبل شركة 3M. [ 105 ] تتميز النسخ المحسّنة من صفائح المنشور ببنية متموجة بدلًا من البنية المنشورية، حيث تُدخل تموجات جانبية في بنية الصفيحة مع تغيير ارتفاعها، مما يوجه المزيد من الضوء نحو الشاشة ويقلل من التداخل أو التموج بين بنية صفيحة المنشور ووحدات البكسل الفرعية لشاشة LCD. يُعدّ إنتاج البنية المتموجة بكميات كبيرة أسهل من إنتاج البنية المنشورية باستخدام أدوات آلات الماس التقليدية، والتي تُستخدم لصنع البكرات المستخدمة في طباعة البنية المتموجة على الصفائح البلاستيكية، وبالتالي إنتاج صفائح المنشور. [ 106 ] توضع صفيحة مُشتِّتة على جانبي صفيحة الموشور لتوزيع ضوء الإضاءة الخلفية بشكل متساوٍ، بينما توضع مرآة خلف لوحة توجيه الضوء لتوجيه الضوء بالكامل إلى الأمام. توضع صفيحة الموشور مع صفائحها المُشتِّتة فوق لوحة توجيه الضوء. [ 107 ] [ 90 ] تتكون مستقطبات DBEF من مجموعة كبيرة من الأغشية ثنائية الانكسار أحادية المحور التي تعكس نمط الاستقطاب الممتص للضوء. [ 108 ]
ابتكر باحثو شركة فيليبس، ديرك بروير وأدريانوس دي فان ويورغ برامبرينغ، مستقطبات DBEF باستخدام بلورات سائلة مبلمرة أحادية المحور (بوليمرات ثنائية الانكسار أو غراء ثنائي الانكسار) عام 1989. [ 109 ] إن الجمع بين هذه المستقطبات العاكسة والتحكم الديناميكي في الإضاءة الخلفية بتقنية LED [ 93 ] يجعل أجهزة تلفزيون LCD الحالية أكثر كفاءة بكثير من أجهزة التلفزيون القائمة على تقنية CRT، مما يؤدي إلى توفير عالمي في الطاقة قدره 600 تيراواط/ساعة (2017)، أي ما يعادل 10% من استهلاك الكهرباء لجميع المنازل في العالم، أو ضعف إنتاج الطاقة لجميع الخلايا الشمسية في العالم. [ 110 ] [ 111 ]
التوصيل بدوائر أخرى
موصل مطاطي وردي اللون يربط لوحة شاشة LCD بمسارات لوحة الدوائر، ويظهر بجانبه مسطرة مدرجة بالسنتيمتر. الطبقات الموصلة والعازلة في الشريط الأسود صغيرة جدًا.
تحتوي شاشة تلفزيون LCD القياسية بدقة 1080p على أكثر من ستة ملايين بكسل فرعي، ويتم تزويد كل منها بالطاقة بشكل فردي عبر شبكة أسلاك مدمجة في الشاشة. تشكل هذه الأسلاك الدقيقة، أو المسارات، شبكةً ذات أسلاك رأسية تمتد عبر الشاشة بأكملها على أحد جانبيها، وأسلاك أفقية تمتد عبر الشاشة بأكملها على الجانب الآخر. يرتبط كل بكسل بهذه الشبكة بوصلة موجبة من جانب ووصلة سالبة من الجانب الآخر. لذا، يبلغ إجمالي عدد الأسلاك اللازمة للشاشة 3 × 1920 سلكًا رأسيًا و1080 سلكًا أفقيًا، أي ما مجموعه 6840 سلكًا أفقيًا ورأسيًا. هذا يعني وجود ثلاثة أسلاك للأحمر والأخضر والأزرق، و1920 عمودًا من البكسلات لكل لون، أي ما مجموعه 5760 سلكًا رأسيًا و1080 صفًا من الأسلاك أفقيًا. بالنسبة لشاشة عرض بعرض 73 سنتيمترًا (28.8 بوصة)، فإن كثافة الأسلاك تبلغ 200 سلك لكل بوصة على طول الحافة الأفقية.
تُزوَّد شاشة LCD بالطاقة بواسطة مُشغِّلات LCD مُطابقة بدقة مع حافة الشاشة في المصنع. يمكن تركيب هذه المُشغِّلات باستخدام عدة طرق، أشهرها تقنية COG (الرقاقة على الزجاج) وتقنية TAB ( الربط الآلي بالشريط ). تنطبق هذه المبادئ نفسها على شاشات الهواتف الذكية الأصغر حجمًا بكثير من شاشات التلفزيون. [ 112 ] [ 113 ] [ 114 ] تستخدم شاشات LCD عادةً مسارات موصلة معدنية مطلية بطبقة رقيقة على ركيزة زجاجية لتشكيل دوائر الخلية اللازمة لتشغيل الشاشة. عادةً ما يكون من غير الممكن استخدام تقنيات اللحام لتوصيل الشاشة مباشرةً بلوحة دوائر منفصلة محفورة بالنحاس. بدلاً من ذلك، يتم التوصيل باستخدام غشاء موصل غير متجانس ، أو باستخدام موصلات مطاطية في حالة الكثافات المنخفضة .
المصفوفة السلبية
نموذج أولي لشاشة STN-LCD ذات مصفوفة سلبية بدقة 540×270 بكسل، من إنتاج شركة براون بوفيري للأبحاث، سويسرا، 1984
كانت شاشات LCD أحادية اللون، ثم الملونة لاحقًا، ذات المصفوفة السلبية، معيارًا في معظم أجهزة الكمبيوتر المحمولة المبكرة (على الرغم من أن بعضها استخدم شاشات البلازما [ 115 ] [ 116 ] )، وفي جهاز نينتندو جيم بوي الأصلي [ 117 ] حتى منتصف التسعينيات، عندما أصبحت شاشات المصفوفة النشطة الملونة معيارًا في جميع أجهزة الكمبيوتر المحمولة. وكان جهاز ماكنتوش المحمول (الذي صدر عام 1989)، والذي لم يحقق نجاحًا تجاريًا، من أوائل الأجهزة التي استخدمت شاشة مصفوفة نشطة (مع أنها كانت أحادية اللون). ولا تزال شاشات LCD ذات المصفوفة السلبية تُستخدم في العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين لتطبيقات أقل تطلبًا من أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة التلفاز، مثل الآلات الحاسبة منخفضة التكلفة. وتُستخدم هذه الشاشات تحديدًا في الأجهزة المحمولة التي تتطلب عرض محتوى معلوماتي أقل، واستهلاكًا منخفضًا للطاقة (بدون إضاءة خلفية )، وتكلفة منخفضة، أو سهولة القراءة تحت أشعة الشمس المباشرة.
مقارنة بين شاشة عرض سلبية فارغة (أعلى) وشاشة عرض نشطة فارغة (أسفل). يمكن تمييز شاشة العرض السلبية عندما تكون الخلفية الفارغة رمادية اللون أكثر من شاشة العرض النشطة الأكثر وضوحًا، ويظهر ضباب على جميع حواف الشاشة، وتبدو الصور باهتة على الشاشة.
تستخدم الشاشات ذات بنية المصفوفة السلبية تقنية STN فائقة الالتواء (التي ابتكرها مركز براون بوفيري للأبحاث في بادن، سويسرا، عام 1983؛ ونُشرت تفاصيلها العلمية [ 118 ] ) أو تقنية STN ثنائية الطبقة (DSTN) (التي تعالج مشكلة انحراف الألوان في الأولى)، وتقنية STN الملونة (CSTN)، حيث يُضاف اللون باستخدام مرشح ألوان داخلي. وقد تم تحسين شاشات LCD بتقنية STN لمعالجة المصفوفة السلبية. وتتميز هذه الشاشات بعتبة أكثر وضوحًا لخاصية التباين مقابل الجهد مقارنةً بشاشات LCD الأصلية بتقنية TN. وهذا أمر بالغ الأهمية، لأن البكسلات تتعرض لجهود جزئية حتى في حالة عدم تحديدها. يجب معالجة التداخل بين البكسلات المُفعّلة وغير المُفعّلة بشكل صحيح عن طريق إبقاء جهد RMS للبكسلات غير المُفعّلة أقل من جهد العتبة، كما اكتشفه بيتر جيه. وايلد عام 1972، [ 119 ] بينما تتعرض البكسلات المُفعّلة لجهود أعلى من جهد العتبة (الجهود وفقًا لخطة تشغيل "Alt & Pleshko"). [ 120 ] يتطلب تشغيل شاشات STN هذه وفقًا لخطة تشغيل Alt & Pleshko جهود عنونة خطية عالية جدًا. ابتكر ويلزن ودي فان خطة تشغيل بديلة (خطة تشغيل غير "Alt & Pleshko") تتطلب جهودًا أقل بكثير، بحيث يمكن تشغيل شاشة STN باستخدام تقنيات CMOS منخفضة الجهد. [ 53 ] شاشات LCD البيضاء على خلفية زرقاء هي من نوع STN ويمكنها استخدام مستقطب أزرق، أو انكسار مزدوج، مما يمنحها مظهرها المميز. [ 121 ] [ 122 ] [ 123 ]
تتطلب شاشات STN LCD تحديثًا مستمرًا عبر نبضات جهد متناوبة ذات قطبية واحدة خلال إطار واحد، ونبضات ذات قطبية معاكسة خلال الإطار التالي. ويتم التحكم بكل بكسل على حدة بواسطة دوائر الصف والعمود المقابلة. يُطلق على هذا النوع من الشاشات اسم شاشات المصفوفة السلبية ، لأن البكسل يجب أن يحتفظ بحالته بين عمليات التحديث دون الاستفادة من شحنة كهربائية ثابتة. ومع ازدياد عدد البكسلات (وبالتالي الأعمدة والصفوف)، يصبح هذا النوع من الشاشات أقل جدوى. وتتميز شاشات المصفوفة السلبية ذات البكسلات الكثيرة، والتي تعمل وفقًا لتقنية "Alt & Pleshko"، ببطء الاستجابة وضعف التباين . كما ابتكر ويلزن ودي فان تقنية تحكم غير RMS تُمكّن من تشغيل شاشات STN بمعدلات فيديو عالية، مما يسمح بعرض صور فيديو سلسة الحركة على شاشة STN. وقد حصلت شركة Citizen، من بين شركات أخرى، على ترخيص هذه البراءات، ونجحت في طرح العديد من أجهزة التلفزيون الجيبية LCD القائمة على تقنية STN في السوق.
كيف تعمل شاشة LCD باستخدام بنية المصفوفة النشطة
لا تتطلب شاشات LCD ثنائية الاستقرار تحديثًا مستمرًا، إذ لا يلزم إعادة الكتابة إلا عند تغيير معلومات الصورة. في عام 1984، اخترع كل من HA van Sprang و AJSM de Vaan شاشة من نوع STN تعمل بنظام ثنائي الاستقرار، مما يتيح عرض صور عالية الدقة للغاية تصل إلى 4000 سطر أو أكثر باستخدام جهد منخفض فقط. [ 124 ] ونظرًا لأن البكسل قد يكون في حالة تشغيل أو إيقاف لحظة كتابة معلومات جديدة إليه، فإن طريقة عنونة هذه الشاشات ثنائية الاستقرار معقدة نوعًا ما، وهو أحد أسباب عدم انتشارها في الأسواق. تغير هذا الوضع في عام 2010 مع ظهور شاشات LCD "الخالية من الطاقة" (ثنائية الاستقرار). من الممكن استخدام عنونة المصفوفة السلبية مع الأجهزة إذا كانت خصائص الكتابة/المسح مناسبة، كما هو الحال في الكتب الإلكترونية التي تعرض صورًا ثابتة فقط. بعد كتابة صفحة على الشاشة، يمكن فصلها عن مصدر الطاقة مع الحفاظ على إمكانية قراءة الصور. وهذا يتميز بإمكانية تشغيل هذه الكتب الإلكترونية لفترات طويلة باستخدام بطارية صغيرة فقط.
تستخدم شاشات العرض الملونة عالية الدقة ، مثل شاشات الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون الحديثة بتقنية LCD، بنية المصفوفة النشطة . تُضاف مصفوفة من ترانزستورات الأغشية الرقيقة (TFTs) إلى الأقطاب الكهربائية المتصلة بطبقة الكريستال السائل. لكل بكسل ترانزستور خاص به ، مما يسمح لكل صف عمودي بالوصول إلى بكسل واحد. عند تحديد صف، يتم توصيل جميع الأعمدة بصف من البكسلات، وتُطبق الفولتية الموافقة لمعلومات الصورة على جميع الأعمدة. ثم يُلغى تنشيط الصف، ويتم تحديد الصف التالي. تُحدد جميع الصفوف بالتتابع أثناء عملية التحديث . تبدو شاشات العرض ذات المصفوفة النشطة أكثر سطوعًا ووضوحًا من شاشات العرض ذات المصفوفة السلبية من نفس الحجم، وتتميز عمومًا بأوقات استجابة أسرع، مما ينتج صورًا أفضل بكثير. تُنتج شركة شارب شاشات LCD عاكسة ثنائية الاستقرار مزودة بخلية SRAM أحادية البت لكل بكسل، والتي لا تتطلب سوى كميات ضئيلة من الطاقة للحفاظ على الصورة. [ 125 ]
يمكن لشاشات LCD القطاعية أن تعرض الألوان باستخدام تقنية الألوان المتسلسلة للمجال (FSC LCD). تتميز هذه الشاشات بلوحة LCD قطاعية سلبية عالية السرعة مزودة بإضاءة خلفية RGB. تتغير الإضاءة الخلفية لونها بسرعة، مما يجعلها تبدو بيضاء للعين المجردة. تتزامن لوحة LCD مع الإضاءة الخلفية. على سبيل المثال، لعرض قطاع باللون الأحمر، يُضاء هذا القطاع فقط عندما تكون الإضاءة الخلفية حمراء، ولعرض قطاع باللون الأرجواني، يُضاء عندما تكون الإضاءة الخلفية زرقاء، ويستمر في الإضاءة حتى تصبح حمراء، وينطفئ عندما تصبح خضراء. أما لعرض قطاع باللون الأسود، فيبقى مضاءً دائمًا. تقوم شاشة FSC LCD بتقسيم الصورة الملونة إلى ثلاث صور (واحدة حمراء، وواحدة خضراء، وواحدة زرقاء) وتعرضها بالتسلسل. وبسبب ظاهرة استمرار الرؤية ، تظهر الصور الثلاث أحادية اللون كصورة ملونة واحدة. تتطلب شاشات FSC LCD لوحة LCD بمعدل تحديث 180 هرتز، ويقل زمن الاستجابة إلى 5 مللي ثانية فقط مقارنةً بلوحات STN LCD العادية التي يبلغ زمن استجابتها 16 مللي ثانية. [ 126 ] [ 127 ] تحتوي شاشات FSC LCD على شريحة تحكم مدمجة في الزجاج، ويمكن استخدامها مع شاشات اللمس السعوية. كما يمكن تطبيق هذه التقنية في شاشات عرض الصور، حيث توفر نفاذية ضوئية أعلى، وبالتالي إمكانية تقليل استهلاك الطاقة في الإضاءة الخلفية نتيجةً للاستغناء عن مرشحات الألوان في شاشات LCD. [ 128 ]
قدمت سامسونج شاشات UFB (فائقة الدقة والسطوع) في عام 2002، مستخدمةً تقنية الانكسار المزدوج الفائق. تتميز هذه الشاشات بسطوع ونطاق ألوان وتباين مماثل لشاشات TFT-LCD، ولكنها تستهلك طاقة أقل بكثير من شاشات STN، وفقًا لسامسونج. استُخدمت هذه الشاشات في العديد من طرازات هواتف سامسونج المحمولة حتى أواخر عام 2006، حين توقفت سامسونج عن إنتاجها. كما استُخدمت شاشات UFB أيضًا في بعض طرازات هواتف إل جي المحمولة.
تحتوي شاشات العرض النيماتية الملتوية على بلورات سائلة تلتف وتنفك بدرجات متفاوتة للسماح بمرور الضوء. عند عدم تطبيق جهد كهربائي على خلية بلورية سائلة من نوع TN، يمر الضوء المستقطب عبر طبقة البلورات السائلة الملتوية بزاوية 90 درجة. وبنسبة تتناسب مع الجهد المطبق، تنفك البلورات السائلة، مما يغير الاستقطاب ويحجب مسار الضوء. ومن خلال ضبط مستوى الجهد بشكل صحيح، يمكن الحصول على أي مستوى رمادي أو نفاذية تقريبًا. تتميز هذه الشاشات بانخفاض تكلفة تصنيعها وسرعة استجابتها العالية، ولكن من عيوبها ضيق زوايا الرؤية، وظهور انحراف غاما واضح، ودقة ألوان محدودة.
في عام 2015، أعلنت شركة إل جي ديسبلاي عن تطبيق تقنية جديدة تُسمى M+، وهي عبارة عن إضافة بكسل فرعي أبيض إلى جانب نقاط RGB العادية في تقنية لوحة IPS الخاصة بها. [ 130 ]
استُخدمت معظم تقنية M+ الجديدة في أجهزة تلفزيون 4K، مما أثار جدلاً واسعاً بعد أن أظهرت الاختبارات أن إضافة بكسل فرعي أبيض بدلاً من بنية RGB التقليدية قد صاحبها انخفاض في الدقة بنحو 25%. هذا يعني أن تلفزيون M+ "4K" لن يعرض معيار UHD الكامل. أطلق عليه مستخدمو وسائل الإعلام والإنترنت اسم "تلفزيونات RGBW" نسبةً إلى البكسل الفرعي الأبيض. على الرغم من أن شركة LG Display طورت هذه التقنية لاستخدامها في شاشات أجهزة الكمبيوتر المحمولة والشاشات الخارجية والهواتف الذكية، إلا أنها لاقت رواجاً أكبر في سوق التلفزيونات بسبب دقة "4K UHD" المعلنة، مع أنها لا تزال غير قادرة على تحقيق دقة UHD الحقيقية التي حددتها جمعية تكنولوجيا المستهلك (CTA) بـ 3840 × 2160 بكسل نشط مع 8 بت للألوان. أثر هذا سلباً على عرض النصوص، فجعلها أقل وضوحاً، وهو ما كان ملحوظاً بشكل خاص عند استخدام التلفزيون كشاشة كمبيوتر. [ 131 ] [ 132 ] [ 133 ] [ 134 ]
تقنية IPS مقارنة بتقنية AMOLED
في عام 2011، ادّعت إل جي أن هاتفها الذكي LG Optimus Black (شاشة IPS LCD/LCD NOVA) يتميز بسطوع يصل إلى 700 شمعة/م² ، بينما يمتلك منافسه شاشة IPS LCD بسطوع 518 شمعة/م² وضعف شاشة OLED ذات المصفوفة النشطة (AMOLED) بسطوع 305 شمعة/م². كما ادّعت إل جي أن شاشة NOVA أكثر كفاءة بنسبة 50% من شاشات LCD العادية، وتستهلك 50% فقط من طاقة شاشات AMOLED عند عرض اللون الأبيض. [ 135 ] أما بالنسبة لنسبة التباين، فلا تزال شاشة AMOLED تتفوق بفضل تقنيتها الأساسية، حيث تُعرض مستويات اللون الأسود بلون أسود قاتم وليس رماديًا داكنًا. في 24 أغسطس 2011، أعلنت نوكيا عن هاتف Nokia 701، وادّعت أيضًا أنه يمتلك أسطع شاشة في العالم بسطوع 1000 شمعة/م². كما احتوت الشاشة على طبقة ClearBlack من نوكيا، مما حسّن نسبة التباين وجعلها أقرب إلى شاشات AMOLED.
يُستخدم هذا التصميم للبكسل في شاشات S-IPS LCD. ويُستخدم شكل حرف V لتوسيع مجال الرؤية (نطاق اتجاهات الرؤية مع تباين جيد وانحراف لوني منخفض).
تقنية التبديل المتقدمة للمجالات الهامشية (AFFS)
كانت تقنية تبديل المجال الهامشي (AFFS) تُعرف حتى عام 2003، [ 136 ] وهي تقنية مشابهة لتقنية IPS أو S-IPS، حيث توفر أداءً فائقًا ونطاقًا لونيًا واسعًا مع سطوع عالٍ. طُوّرت تقنية AFFS بواسطة شركة Hydis Technologies Co., Ltd الكورية (المعروفة سابقًا باسم Hyundai Electronics، فريق عمل شاشات LCD). [ 137 ] تعمل تطبيقات AFFS في أجهزة الكمبيوتر المحمولة على تقليل تشوه الألوان مع الحفاظ على زاوية رؤية أوسع لعرض احترافي. يتم تصحيح انزياح اللون وانحرافه الناتج عن تسرب الضوء من خلال تحسين نطاق اللون الأبيض، مما يُحسّن أيضًا من دقة إعادة إنتاج اللونين الأبيض والرمادي. في عام 2004، منحت شركة Hydis Technologies Co., Ltd ترخيصًا لتقنية AFFS لشركة Hitachi Displays اليابانية. تستخدم Hitachi تقنية AFFS في تصنيع لوحات عالية الجودة. في عام 2006، منحت HYDIS ترخيصًا لتقنية AFFS لشركة Sanyo Epson Imaging Devices Corporation. بعد ذلك بوقت قصير، قدمت Hydis نسخة متطورة عالية النفاذية من شاشة AFFS، تُسمى HFFS (FFS+). طرحت شركة هايديس نظام AFFS+ الذي يتميز برؤية محسّنة في الهواء الطلق عام 2007. وتُستخدم لوحات AFFS بشكل أساسي في قمرات قيادة أحدث الطائرات التجارية. إلا أنه توقف إنتاجه اعتبارًا من فبراير 2015. [ 138 ] [ 139 ] [ 140 ]
المحاذاة الرأسية (VA)
شاشات المحاذاة الرأسية هي نوع من شاشات الكريستال السائل (LCD) حيث تتراصف البلورات السائلة بشكل طبيعي عموديًا على الركائز الزجاجية. عند عدم تطبيق جهد كهربائي، تبقى البلورات السائلة عمودية على الركيزة، مما يُنتج شاشة سوداء بين مستقطبين متقاطعين. عند تطبيق جهد كهربائي، تتحرك البلورات السائلة إلى وضع مائل، مما يسمح للضوء بالمرور عبرها وإنتاج شاشة رمادية اللون، وذلك تبعًا لزاوية الميل الناتجة عن المجال الكهربائي. تتميز هذه الشاشات بخلفية سوداء أعمق، ونسبة تباين أعلى، وزاوية رؤية أوسع، وجودة صورة أفضل في درجات الحرارة القصوى مقارنةً بشاشات الكريستال السائل التقليدية. [ 141 ] بالمقارنة مع شاشات IPS، تظل مستويات اللون الأسود أعمق، مما يسمح بنسبة تباين أعلى، ولكن زاوية الرؤية أضيق، مع وضوح أكبر لتغيرات الألوان، وخاصةً تغيرات التباين، كما أن تكلفة شاشات VA أقل من شاشات IPS (ولكنها أعلى من شاشات TN). [ 142 ]
تحتوي بعض شاشات LCD على ترانزستورات معيبة ، مما يتسبب في إضاءة أو عدم إضاءة بعض البكسلات بشكل دائم، والتي تُعرف عادةً بالبكسلات العالقة أو البكسلات الميتة على التوالي. وعلى عكس الدوائر المتكاملة ، فإن شاشات LCD التي تحتوي على عدد قليل من الترانزستورات المعيبة تظل قابلة للاستخدام في الغالب. وتختلف سياسات الشركات المصنعة فيما يتعلق بالعدد المقبول من البكسلات المعيبة اختلافًا كبيرًا. في وقت من الأوقات، تبنت سامسونج سياسة عدم التسامح مطلقًا مع شاشات LCD المباعة في كوريا. [ 144 ] اعتبارًا من عام 2005،تلتزم سامسونج بمعيار ISO 13406-2 الأقل تقييدًا . [ 145 ] ومن المعروف أن شركات أخرى تتسامح مع ما يصل إلى 11 بكسلًا ميتًا في سياساتها. [ 146 ]
تُعدّ سياسات البكسلات الميتة موضوع نقاش حاد بين المصنّعين والمستهلكين. ولتنظيم مدى قبول العيوب وحماية المستخدم النهائي، أصدرت المنظمة الدولية للمقاييس (ISO) معيار ISO 13406-2 ، الذي أصبح لاغيًا في عام 2008 مع إصدار معيار ISO 9241 ، وتحديدًا معيار ISO-9241-302، 303، 305، 307:2008 الخاص بعيوب البكسل. مع ذلك، لا يلتزم جميع مصنّعي شاشات LCD بمعيار ISO، وغالبًا ما يُفسّر هذا المعيار بطرق مختلفة. وتُعدّ لوحات شاشات LCD أكثر عرضةً للعيوب من معظم الدوائر المتكاملة نظرًا لكبر حجمها. [ 147 ]
Many manufacturers would replace a product even with one defective pixel. Even where such guarantees do not exist, the location of defective pixels is important. A display with only a few defective pixels may be unacceptable if the defective pixels are near each other. LCD panels also commonly have a defect known as clouding, dirty screen effect, or, less commonly, mura, which involves uneven patches of luminance on the panel. It is most visible in dark or black areas of displayed scenes.[148]As of 2010, most premium branded computer LCD panel manufacturers specify their products as having zero defects.
"Zero-power" (bistable) displays
The zenithal bistable device (ZBD), developed by Qinetiq (formerly DERA), can retain an image without power. The crystals may exist in one of two stable orientations ("black" and "white") and power is only required to change the image. ZBD Displays is a spin-off company from QinetiQ who manufactured both grayscale and color ZBD devices. Kent Displays has also developed a "no-power" display that uses polymer stabilized cholesteric liquid crystal (ChLCD). In 2009 Kent demonstrated the use of a ChLCD to cover the entire surface of a mobile phone, allowing it to change colors, and keep that color even when power is removed.[149]
In 2004, researchers at the University of Oxford demonstrated two new types of zero-power bistable LCDs based on zenithal bistable techniques.[150] Several bistable technologies, like the 360° BTN and the bistable cholesteric, depend mainly on the bulk properties of the liquid crystal (LC) and use standard strong anchoring, with alignment films and LC mixtures similar to the traditional monostable materials. Other bistable technologies, e.g., BiNem technology, are based mainly on the surface properties and need specific weak anchoring materials.
Specifications
Resolution The resolution of an LCD is expressed by the number of columns and rows of pixels (e.g., 1024×768). Each pixel is usually composed of 3 sub-pixels, a red, a green, and a blue one. This had been one of the few features of LCD performance that remained uniform among different designs. However, there are newer designs that share sub-pixels among pixels and add Quattron which attempt to efficiently increase the perceived resolution of a display without increasing the actual resolution, to mixed results.
الأداء المكاني: بالنسبة لشاشات الكمبيوتر أو أي شاشة عرض أخرى تُشاهد من مسافة قريبة جدًا، غالبًا ما تُقاس الدقة بعدد النقاط أو البكسلات في البوصة، وهو ما يتوافق مع صناعة الطباعة. تختلف كثافة العرض حسب التطبيق، حيث تتميز أجهزة التلفزيون عمومًا بكثافة منخفضة للمشاهدة من مسافات بعيدة، بينما تتميز الأجهزة المحمولة بكثافة عالية لعرض التفاصيل من مسافة قريبة. قد تكون زاوية رؤية شاشة LCD مهمة اعتمادًا على الشاشة واستخدامها، إذ أن قيود بعض تقنيات العرض تعني أن الشاشة لا تعرض بدقة إلا من زوايا محددة.
الأداء الزمني: الدقة الزمنية لشاشة LCD هي مدى قدرتها على عرض الصور المتغيرة، أو دقة وعدد مرات عرض البيانات في الثانية الواحدة. لا تومض وحدات البكسل في شاشات LCD بين الإطارات، لذا لا تُظهر هذه الشاشات أي وميض ناتج عن معدل التحديث مهما انخفض. [ 151 ] لكن انخفاض معدل التحديث قد يؤدي إلى ظهور تشوهات بصرية مثل الظلال أو التشويه، خاصةً مع الصور سريعة الحركة. يُعد زمن استجابة كل بكسل على حدة مهمًا أيضًا، حيث أن جميع الشاشات لها زمن استجابة متأصل في عرض الصورة، وقد يكون هذا الزمن كبيرًا بما يكفي لتكوين تشوهات بصرية إذا تغيرت الصورة المعروضة بسرعة.
أداء الألوان : توجد مصطلحات متعددة لوصف جوانب مختلفة من أداء الألوان في الشاشة. يُشير نطاق الألوان إلى مدى الألوان التي يمكن عرضها، بينما يُشير عمق الألوان إلى دقة تقسيم نطاق الألوان. يُعد نطاق الألوان ميزة واضحة نسبيًا، ولكنه نادرًا ما يُناقش في المواد التسويقية إلا على المستوى الاحترافي. لا فائدة من وجود نطاق ألوان يتجاوز المحتوى المعروض على الشاشة، لذا تُصنع الشاشات لتعمل ضمن نطاق مواصفات محددة أو دونه. [ 152 ] توجد جوانب إضافية لألوان شاشات الكريستال السائل (LCD) وإدارة الألوان، مثل نقطة اللون الأبيض وتصحيح جاما ، والتي تُحدد ماهية اللون الأبيض وكيفية عرض الألوان الأخرى بالنسبة إليه.
السطوع ونسبة التباين: نسبة التباين هي نسبة سطوع بكسل مضاء بالكامل إلى سطوع بكسل مطفأ بالكامل. شاشة LCD نفسها عبارة عن صمام ضوئي فقط ولا تُصدر ضوءًا؛ يأتي الضوء من إضاءة خلفية إما فلورية أو مجموعة من مصابيح LED . يُشار إلى السطوع عادةً بأنه أقصى ناتج ضوئي لشاشة LCD، والذي قد يختلف اختلافًا كبيرًا بناءً على شفافية الشاشة وسطوع الإضاءة الخلفية. تسمح الإضاءة الخلفية الأكثر سطوعًا بتباين أقوى ونطاق ديناميكي أعلى ( تُصنّف شاشات HDR وفقًا لذروة السطوع)، ولكن هناك دائمًا مفاضلة بين السطوع واستهلاك الطاقة.
المزايا والعيوب
تتعلق بعض هذه المشكلات بشاشات العرض الكاملة، والبعض الآخر بشاشات العرض الصغيرة كما هو الحال في الساعات، وما إلى ذلك. وتتم العديد من المقارنات مع شاشات CRT.
المزايا
صغير الحجم للغاية، رقيق وخفيف الوزن، خاصة بالمقارنة مع شاشات CRT.
استهلاك منخفض للطاقة. اعتمادًا على سطوع الشاشة المُحدد والمحتوى المعروض، تستهلك طرازات CCFT القديمة ذات الإضاءة الخلفية عادةً أقل من نصف الطاقة التي تستهلكها شاشة CRT بنفس حجم منطقة العرض، بينما تستهلك طرازات LED الحديثة ذات الإضاءة الخلفية عادةً ما بين 10% و25% من الطاقة التي تستهلكها شاشة CRT. [ 153 ]
يتم انبعاث القليل من الحرارة أثناء التشغيل، وذلك بسبب انخفاض استهلاك الطاقة.
لا يوجد تشويه هندسي.
إمكانية تقليل الوميض أو انعدامه تمامًا اعتمادًا على تقنية الإضاءة الخلفية.
عادة لا يوجد وميض في معدل التحديث، لأن وحدات البكسل في شاشة LCD تحتفظ بحالتها بين عمليات التحديث (والتي عادة ما تتم بمعدل 200 هرتز أو أسرع، بغض النظر عن معدل تحديث الإدخال).
صورة واضحة بدون أي تشويش أو تلطيخ عند تشغيلها بالدقة الأصلية .
لا يوجد حد نظري للدقة. عند استخدام عدة لوحات LCD معًا لإنشاء لوحة واحدة، فإن كل لوحة إضافية تزيد من الدقة الإجمالية للشاشة، وهو ما يُعرف عادةً بالدقة المتراكمة. [ 155 ]
يمكن تصنيعها بأحجام كبيرة تزيد عن 80 بوصة (2 متر) قطريًا.
يمكن تصنيع شاشات الكريستال السائل (LCD) لتكون شفافة ومرنة ، لكنها لا تستطيع إصدار الضوء بدون إضاءة خلفية، على عكس شاشات OLED وmicroLED، وهما تقنيتان أخريان للعرض يمكن تصنيعهما أيضاً لتكونا مرنتين وشفافتين. [ 156 ] [ 157 ] [ 158 ] [ 159 ]
تأثير الإخفاء: يمكن لشبكة شاشة LCD إخفاء تأثيرات التكميم المكاني والرمادي، مما يخلق وهمًا بجودة صورة أعلى. [ 160 ]
لا تتأثر بالمجالات المغناطيسية، بما في ذلك المجال المغناطيسي للأرض، على عكس معظم شاشات CRT الملونة.
باعتبارها جهازًا رقميًا بطبيعته، تستطيع شاشة LCD عرض البيانات الرقمية مباشرةً من وصلة DVI أو HDMI دون الحاجة إلى تحويلها إلى بيانات تناظرية. تحتوي بعض شاشات LCD على مداخل ألياف بصرية مدمجة بالإضافة إلى DVI وHDMI. [ 161 ]
يتم تشغيل العديد من شاشات LCD بواسطة مصدر طاقة 12 فولت، وإذا كانت مدمجة في جهاز كمبيوتر، فيمكن تشغيلها بواسطة مصدر الطاقة الخاص به بجهد 12 فولت.
يمكن تصنيعها بإطارات ذات حدود ضيقة للغاية، مما يسمح بوضع شاشات LCD متعددة جنبًا إلى جنب لتكوين ما يبدو وكأنه شاشة واحدة كبيرة.
العيوب
زاوية الرؤية محدودة في بعض الشاشات القديمة أو الرخيصة، مما يؤدي إلى تباين اللون والتشبع والتباين والسطوع مع وضع المستخدم، حتى ضمن زاوية الرؤية المقصودة. يمكن استخدام أغشية خاصة لزيادة زوايا الرؤية في شاشات LCD. [ 162 ] [ 163 ]
الإضاءة الخلفية غير المتساوية في بعض الشاشات (أكثر شيوعًا في شاشات IPS وشاشات TN القديمة)، مما يتسبب في تشوه السطوع، خاصة باتجاه الحواف ("تسرب الإضاءة الخلفية").
قد لا تكون مستويات اللون الأسود داكنة بالقدر المطلوب لأن البلورات السائلة الفردية لا تستطيع منع مرور كل الضوء الخلفي بشكل كامل.
اعتبارًا من عام 2012،تستخدم معظم تطبيقات الإضاءة الخلفية لشاشات LCD تقنية تعديل عرض النبضة (PWM) لتعتيم الشاشة، [ 164 ] مما يجعل الشاشة تومض بشكل أكثر حدة (وهذا لا يعني بالضرورة بشكل مرئي) مقارنةً بشاشة CRT بمعدل تحديث 85 هرتز (وذلك لأن الشاشة بأكملها تومض بشكل متقطع بدلاً من نقطة الفوسفور الثابتة في شاشة CRT التي تمسح الشاشة باستمرار، تاركةً جزءًا منها مضاءً دائمًا)، مما يُسبب إجهادًا شديدًا للعين لدى بعض الأشخاص. [ 165 ] [ 166 ] لسوء الحظ، لا يعلم الكثير من هؤلاء الأشخاص أن إجهاد أعينهم ناتج عن تأثير الوميض غير المرئي لتقنية PWM. [ 167 ] وتزداد هذه المشكلة سوءًا في العديد من الشاشات ذات الإضاءة الخلفية LED ، لأن مصابيح LED تُضيء وتُطفأ بشكل أسرع من مصباح CCFL .
Only one native resolution. Displaying any other resolution either requires a video scaler, causing blurriness and jagged edges, or running the display at native resolution using 1:1 pixel mapping, causing the image either not to fill the screen (letterboxed display), or to run off the one or more edges of the screen.
Fixed bit depth (also called color depth). Many cheaper LCDs are only able to display 262144 (218) colors. 8-bit S-IPS panels can display 16million (224) colors and have significantly better black level, but are expensive and have slower response time.
Input lag, because the LCD's A/D converter waits for each frame to be completely been output before drawing it to the LCD panel. Many LCD monitors do post-processing before displaying the image in an attempt to compensate for poor color fidelity, which adds an additional lag. Further, a video scaler must be used when displaying non-native resolutions, which adds yet more time lag. Scaling and post processing are usually done in a single chip on modern monitors, but each function that chip performs adds some delay. Some displays have a video gaming mode which disables all or most processing to reduce perceivable input lag.
Dead or stuck pixels may occur during manufacturing or after a period of use. A stuck pixel will glow with color even on an all-black screen, while a dead one will always remain black.
Subject to burn-in effect, although the cause differs from CRT and the effect may not be permanent, a static image can cause burn-in in a matter of hours in badly designed displays.
In a constant-on situation, thermalization may occur in case of bad thermal management, in which part of the screen has overheated and looks discolored compared to the rest of the screen.
Loss of brightness and much slower response times in low temperature environments. In sub-zero environments, LCD screens may cease to function without the use of supplemental heating.
Loss of contrast in high temperature environments.
Chemicals used
تُستخدم عدة عائلات مختلفة من البلورات السائلة في شاشات العرض البلورية السائلة. يجب أن تكون الجزيئات المستخدمة غير متناحية الخواص، وأن تُظهر تجاذبًا متبادلًا. تُعد الجزيئات القابلة للاستقطاب ذات الشكل العصوي ( مثل ثنائي الفينيل ، وثلاثي الفينيل ، إلخ) شائعة. أحد الأشكال الشائعة هو زوج من حلقات البنزين العطرية، مع جزء غير قطبي (مثل البنتيل، أو الهيبتيل، أو الأوكتيل، أو مجموعة ألكيل أوكسي) في أحد طرفيها، وجزء قطبي (مثل النتريل، أو الهالوجين) في الطرف الآخر. في بعض الأحيان، تُفصل حلقات البنزين بمجموعة أسيتيلين، أو إيثيلين، أو CH=N، أو CH=NO، أو N=N، أو N=NO، أو مجموعة إستر. عمليًا، تُستخدم مخاليط يوتكتيكية من عدة مواد كيميائية، لتحقيق نطاق تشغيل أوسع لدرجة الحرارة (من -10 إلى +60 درجة مئوية للشاشات منخفضة الأداء، ومن -20 إلى +100 درجة مئوية للشاشات عالية الأداء). على سبيل المثال، يتكون مزيج E7 من ثلاثة ثنائيات فينيل وواحد ثلاثي فينيل: 39% وزناً من 4'-بنتيل[1,1'-ثنائي فينيل]-4-كربونيتريل (نطاق الطور النيماتيكي 24-35 درجة مئوية)، و36% وزناً من 4'-هيبتيل[1,1'-ثنائي فينيل]-4-كربونيتريل (نطاق الطور النيماتيكي 30-43 درجة مئوية)، و16% وزناً من 4'-أوكتوكسي[1,1'-ثنائي فينيل]-4-كربونيتريل (نطاق الطور النيماتيكي 54-80 درجة مئوية)، و9% وزناً من 4 -بنتيل[1,1':4',1- ثلاثي فينيل]-4-كربونيتريل (نطاق الطور النيماتيكي 131-240 درجة مئوية). [ 168 ]
الأثر البيئي
يُستخدم ثلاثي فلوريد النيتروجين (NF3 ) كسائل حفر في إنتاج شاشات الكريستال السائل (LCD) أثناء تصنيع مكونات الأغشية الرقيقة. يُعدّ NF3 غازًا دفيئًا قويًا ، وقد يجعله عمر النصف الطويل نسبيًا مساهمًا ضارًا محتملًا في ظاهرة الاحتباس الحراري . أشار تقرير في مجلة "جيوفيزيكال ريسيرش ليترز" إلى أن تأثيراته، نظريًا، أكبر بكثير من تأثيرات مصادر الغازات الدفيئة المعروفة، مثل ثاني أكسيد الكربون . ولأن NF3 لم يكن شائع الاستخدام آنذاك، لم يُدرج ضمن بروتوكول كيوتو ، واعتُبر "الغاز الدفيئ المفقود". [ 169 ] أُضيف NF3 إلى بروتوكول كيوتو خلال فترة الامتثال الثانية في جولة الدوحة. [ 170 ]
يشير منتقدو التقرير إلى أنه يفترض أن جميع غاز NF3 المُنتَج سيُطلق في الغلاف الجوي. في الواقع، تتحلل الغالبية العظمى من غاز NF3 خلال عمليات التنظيف؛ وقد وجدت دراستان سابقتان أن 2 إلى 3% فقط من الغاز ينجو من التحلل بعد استخدامه. [ 171 ] علاوة على ذلك، لم يُقارن التقرير آثار غاز NF3 مع ما حلّ محله، وهو مركبات الكربون المشبعة بالفلور ، وهو غاز دفيئة قوي آخر، يتسرب منه ما بين 30 إلى 70% إلى الغلاف الجوي في الاستخدام المعتاد. [ 171 ]
↑ كاواموتو، هيروشي (2002). "تاريخ شاشات الكريستال السائل" (ملف PDF) . وقائع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 90 (4): 460-500 . رمز Bibcode : 2002IEEEP..90..460K . doi : 10.1109/JPROC.2002.1002521 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 9 فبراير 2012. تم الاطلاع عليه في 1 سبتمبر 2009 .
↑ "تاريخ من مصادر مباشرة: تطور شاشات الكريستال السائل - المساهمات السويسرية" . موسوعة تاريخ الهندسة والتكنولوجيا . ETHW. مؤرشف من الأصل في 3 يوليو 2017. تم الاطلاع عليه في 30 يونيو 2017 .
↑ جوناثان دبليو. ستيد وجيري إل. أتوود (2009). الكيمياء فوق الجزيئية ( الطبعة الثانية). جون وايلي وأولاده. ص 844. ISBN978-0-470-51234-0.
↑ غراي، جورج و.؛ كيلي، ستيفن م. (1999). "البلورات السائلة لأجهزة العرض النيماتية الملتوية". مجلة كيمياء المواد . 9 (9): 2037-2050 . Bibcode : 1999JMCh....9.2037G . doi : 10.1039/a902682g .
↑ هايلماير، جي إتش؛ زانوني، إل إيه؛ بارتون، إل إيه (1968). "التشتت الديناميكي: تأثير كهروضوئي جديد في فئات معينة من البلورات السائلة النيماتية". وقائع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 56 (7): 1162-1171 . رمز Bibcode : 1968IEEEP..56.1162H . doi : 10.1109/proc.1968.6513 .
↑ غروس، بنجامين (نوفمبر 2012). "كيف خسرت شركة RCA سوق شاشات الكريستال السائل". مجلة IEEE Spectrum . 49 (11): 38-44 . doi : 10.1109/mspec.2012.6341205 . S2CID 7947164 .
↑ "معالم بارزة: شاشة الكريستال السائل، 1968" . شبكة التاريخ العالمي لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. مؤرشف من الأصل في 18 نوفمبر 2014. تم الاطلاع عليه في 4 أغسطس 2011 .
↑ "شاشات الكريستال السائل (1973-1982)" . جمعية مالفيرن لتاريخ الرادار والتكنولوجيا. 2016. مؤرشف من الأصل في 6 أغسطس 2023. تم الاطلاع عليه في 22 سبتمبر 2021 .
1 2 كاواموتو، هـ. (2012). "مخترعو شاشات الكريستال السائل ذات المصفوفة النشطة بتقنية TFT يحصلون على ميدالية نيشيزاوا لعام 2011 من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات". مجلة تكنولوجيا العرض . 8 (1): 3-4 . Bibcode : 2012JDisT...8....3K . doi : 10.1109/JDT.2011.2177740 . ISSN 1551-319X .
↑ "Espacenet — بيانات ببليوغرافية" . Worldwide.espacenet.com. ١٩ نوفمبر ١٩٩٦. مؤرشف من الأصل في ٨ مارس ٢٠٢١. تم الاطلاع عليه في ١٥ أغسطس ٢٠١٤ .
↑ براءة اختراع أمريكية رقم 5,576,867 : جي. باور، دبليو. فيرينباخ، بي. ستوداشر، إف. ويندشيد، آر. كيفر، عناصر تبديل الكريستال السائل ذات مجال كهربائي موازٍ وβ o التي ليست 0 أو 90 درجة ، تم تقديمها في 9 يناير 1990.
↑ "Espacenet — بيانات ببليوغرافية" . Worldwide.espacenet.com. 28 يناير 1997. مؤرشف من الأصل في 8 مارس 2021. تم الاطلاع عليه في 15 أغسطس 2014 .
↑ براءة الاختراع الأمريكية رقم 5598285 : K. Kondo، H. Terao، H. Abe، M. Ohta، K. سوزوكي، T. Sasaki، G. Kawachi، J. Ohwada، جهاز عرض كريستال سائل ، تم تقديمه في 18 سبتمبر 1992 و20 يناير 1993.
↑ "التشكيل البصري" (ملف PDF) . مجلة نيتشر . 22 أغسطس 1996. تم الاطلاع عليه في 13 يونيو 2008 .
1 2 3 4 5 6 7 لان، شياوهوان (2024). كيف تعمل الصين: مقدمة في التنمية الاقتصادية التي تقودها الدولة في الصين . ترجمة: غاري توب. بالغراف ماكميلان . doi : 10.1007/978-981-97-0080-6 . ISBN978-981-97-0079-0.
↑ دي فان، أدريانوس جيه إس إم (2007). "تقنيات العرض المتنافسة للحصول على أفضل أداء للصورة". مجلة جمعية عرض المعلومات . 15 (9). وايلي: 657-666 . doi : 10.1889/1.2785199 . ISSN 1071-0922 .
↑ «توشيبا تعلن عن شاشة LCD بحجم 6.1 بوصة بدقة مذهلة تبلغ 2560 × 1600 بكسل» . 24 أكتوبر 2011. مؤرشف من الأصل في 26 أكتوبر 2011. تم الاطلاع عليه في 26 أكتوبر 2011 .
↑ "شركة تشونغهوا لأنابيب الصور المحدودة - إنجازات البحث والتطوير: مقدمة - تكنولوجيا تطبيق المنتج" . شركة تشونغهوا لأنابيب الصور المحدودة . مؤرشف من الأصل بتاريخ 15 سبتمبر 2019.
↑ US US10768485B2 ، بيكيت، نايجل ل.؛ هاريس، جيمس ؛ هاينز، مارغريت وآخرون، "بنى النقاط الكمومية لتطبيقات مرشحات الألوان"، نُشر في 8 سبتمبر 2020، وصدر في 8 سبتمبر 2020، ومُسجل باسم شركة سامسونج للإلكترونيات.
↑ TJ Scheffer و J. Nehring، "شاشة LCD جديدة عالية التعدد"، Appl. Phys. Lett.، المجلد 48، العدد 10، الصفحات 1021-1023، نوفمبر 1984.
↑ PJ Wild, Matrix-addressed liquid crystal projection display, Digest of Technical Papers, International Symposium, Society for Information Display, June 1972, pp. 62–63.
↑ PM Alt, P. Pleshko قيود المسح الضوئي لشاشات الكريستال السائل، IEEE Trans. Electron Devices، المجلد ED-21، الصفحات 146-155، فبراير 1974.
↑ "شرح تقنية لوحة LCD" . مؤرشف من الأصل في 14 يناير 2012. تم الاطلاع عليه في 13 يناير 2012 .
↑ "عالم جديد كليًا من الألوان مع تقنية RGBW من إل جي" . m.engineeringnews.co.za . مؤرشف من الأصل بتاريخ 24 يوليو 2020. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 يوليو 2020 .
↑ "ما هو القرار؟" . RTINGS.com . مؤرشف من الأصل في 25 أبريل 2021. تم الاطلاع عليه في 12 يوليو 2020 .
↑ "مقارنة بين شاشة LG Optimus Black Nova وشاشة Galaxy S Super AMOLED" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 3 سبتمبر 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 سبتمبر 2011 .
↑ "AFFS & AFFS+" . التكنولوجيا . شركة Vertex LCD. مؤرشف من الأصل في 18 مايو 2016. تم الاسترجاع في 15 يونيو 2009 .
↑ كيه إتش لي؛ إتش واي كيم؛ كيه إتش بارك؛ إس جيه جانغ؛ آي سي بارك؛ جيه واي لي (يونيو 2006). "إمكانية قراءة خارجية مبتكرة لشاشة TFT-LCD محمولة بتقنية AFFS". ملخص أوراق المؤتمر التقني لجمعية عرض المعلومات . 37 (1): 1079-1082 . doi : 10.1889/1.2433159 . S2CID 129569963 .
↑ جاك هـ. بارك (15 يناير 2015). "الانسحاب السريع: شركة تصنيع شاشات LCD خاضعة لسيطرة تايوانية مهددة بالإغلاق دون استثمارات إضافية" . www.businesskorea.co.kr . مؤرشف من الأصل في 12 مايو 2015. تم الاطلاع عليه في 23 أبريل 2015 .
↑ شركة NXP لأشباه الموصلات (21 أكتوبر 2011). "شاشات UM10764 ذات المحاذاة الرأسية (VA) وبرامج تشغيل شاشات LCD من NXP" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 14 مارس 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 سبتمبر 2014 .
↑ "سامسونج تقدم ضمانًا "خاليًا من عيوب البكسل" لشاشات LCD" . فوربس . 30 ديسمبر 2004. مؤرشف من الأصل في 20 أغسطس 2007. تم الاطلاع عليه في 3 سبتمبر 2007 .
↑ "ما هي سياسة سامسونج بشأن البكسلات الميتة؟" . سامسونج. 5 فبراير 2005. مؤرشف من الأصل في 4 مارس 2007. تم الاطلاع عليه في 3 أغسطس 2007 .
↑ "استبدال شاشة العرض (LCD) للبكسلات المعيبة - ThinkPad" . لينوفو. 25 يونيو 2007. مؤرشف من الأصل في 31 ديسمبر 2006. تم الاطلاع عليه في 13 يوليو 2007 .
↑ "مراقبة جودة شاشات الكريستال السائل - شركة Blaze Display Technology Co., Ltd" . www.blazedisplay.com . مؤرشف من الأصل في 5 فبراير 2024. تم الاطلاع عليه في 22 يناير 2024 .
↑ "Sony XBR Mura" . Hdtvtest.co.uk . 31 مارس 2007. مؤرشف من الأصل في 23 فبراير 2021. تم الاطلاع عليه في 15 أغسطس 2014 .
↑ تشيدي أوتشي. "تطوير شاشات العرض ثنائية الاستقرار" . جامعة أكسفورد. مؤرشف من الأصل في 23 مايو 2008. تم الاطلاع عليه في 13 يوليو 2007 .
↑ "معايير شاشات LCD المعاصرة: تحليل موضوعي وذاتي (الصفحة 3)" . Xbitlabs.com. 23 يناير 2007. مؤرشف من الأصل في 1 نوفمبر 2014. تم الاطلاع عليه في 15 أغسطس 2014 .
↑ M. d'Zmura, TP Janice Shen, Wei Wu, Homer Chen, and Marius Vassiliou (1998), “Contrast Gain Control for Color Image Quality,” IS&T/SPIE Conference on Human Vision and Electronic Imaging III, San Jose, California, January 1998, SPIE Vol. 3299, 194-201.
↑ أوديل، إميلي (15 أغسطس/آب 2008). "شاشتك المسطحة تُصدر غازات دفيئة" . ألترنيت . مؤرشف من الأصل في 29 يونيو/حزيران 2011. تم الاطلاع عليه في 3 مايو/أيار 2019 .
↑ «تعديل الدوحة لبروتوكول كيوتو» (ملف PDF) . Unfcc.int . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 24 ديسمبر 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 مارس 2022 .
تطوير شاشات الكريستال السائل: مقابلة مع جورج جراي، جامعة هال، 2004 - فيديو من إنتاج مؤسسة فيجا للعلوم.
تاريخ البلورات السائلة لتيموثي ج. سلوكين ، عرض تقديمي ومقتطفات من كتاب البلورات التي تتدفق: أوراق كلاسيكية من تاريخ البلورات السائلة .
ديفيد دنمور وتيم سلوكين (2011) الصابون، والعلم، وأجهزة التلفزيون ذات الشاشات المسطحة: تاريخ البلورات السائلة ، مطبعة جامعة أكسفورد، رقم ISBN978-0-19-954940-5.
أرتامونوف، أوليغ (23 يناير 2007). "معايير شاشات LCD المعاصرة: تحليل موضوعي وذاتي" . مختبرات X-bit. مؤرشف من الأصل في 16 مايو 2008. تم الاطلاع عليه في 17 مايو 2008 .
لمحة عامة عن تقنية شاشات الكريستال السائل ثلاثية الأبعاد (3LCD) ، تقنية العرض التقديمي