https://img170.imageshack.us/img170/2953/basmlaye5.gif
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
لاحظت وبالتأكيد انتم ايضآ لاحظتم ان في الفتره الاخيره بدأت اجيال شاشات الكاثود
او المهبط ( سميت بذلك نسبةٍ الى التقنيه المستخدمه في انتاجها ) في الاختفاء واحتلت مكانها شاشات الكريستال السائل
LCD : Liqiud Crystal Display
وهذه لها مميزاتها وكذلك عيوبها التي تميزها عن شاشات الكاثود ( CٌRT )
فأحببت ان اقدم لكم جزء مختصر من بحث قمت بأعداده عن شاشات الكريستال السائل وقد يسود الموضوع نوعآ من التفاصيل الفيزيائيه فأعذروني لان هذا كان محور
البحث الذي قمت بأعداده ( دور ظاهرة الاستقطاب في شاشات الكريستال )
https://img174.imageshack.us/img174/...border2lh8.gif
!@! تعريف بشاشات الكاثود CRT !@!
دعوني اولا اوضح ما هي شاشات اشعة المهبط لكي نعي الفرق جيدآ .
هذه الشاشات لها تقريبآ نفس تقنية التلفاز مع اختلافات طفيفه وهي كبيرة الحجم بسبب تكوينها الداخلي الصلب من اشد عيوب هذه الشاشات هو الاشعاعات الكهرومغناطيسيه ( EMR ) التي تصدر منها والتي تضر بصحة بني البشر اذا تعرض لها لفتره طويله بشكل مباشر
Cathode Ray Tube
https://www.c4arab.com/images/lesson...onitor/crt.jpg
شاشات العرض CRT حيث أنها اختصار لـ Cathode Ray Tube وتعني أنبوب أشعة الكاثود. تستخدم في أغلب أجهزة التلفاز، وجدت منذ 60 سنة تقريباً وخلال هذه المدة الطويلة فإن تقنيات العمل التي تتبعها لم تتغير كثيراً!
فكرة عملها الأساسية هي انطلاق الإلكترونات من خلف الشاشة إلى أن تصل إلى سطح العرض المبطن بطبقة من مادة الفسفور، شدة الانطلاق يسبب أشعاعات مختلفة للإلكترونات المندفعة، شعاع الإلكترون هذا يمر خلال سلسلة من طبقات مغناطيسية متينة والتي بدورها وضعت بطريقة تسمح لها بتوجيه الإشعاع إلى أماكن مختلفة في سطح العرض، فحينما تصل هذه الإشعاعات إلى زجاج سطح العرض تصطدم بطبقة الفسفور الموجودة عليها مسببة نقطة متوهجة مؤقتاً، كل نقطة تمثل بكسل واحد في شاشة العرض. إن دقة التحكم بالجهد الكهربائي لكل إلكترون تسمح بتوهج البقعة التي يسببها في السطح توهجاً ساطعاً أو أقل سطوعاً مما يعطي اللونين الأبيض والأسود.
قديماً كان التلفاز الأبيض والأسود يحتوي على مدفع واحد للإلكترونات وطبقة واحدة من الفسفور، بعد ذلك أضيفت عدة مدافع في شاشات العرض من هذا النوع حتى أن طبقات الفسفور أصبحت تلون بنقط متقطعة ومنفصلة!
هناك تقنيتين مشهورتين لعمل هذه الشاشات
اولا : قناع الظل Shadow Mask
في الشاشات التي تعتمد هذا الحل: توضع ذرات الفسفور في طبقة الفسفور بألوان ثلاث (أحمر، أخضر، وأزرق) كما توضح الصورة التالية :
https://www.c4arab.com/images/lesson...tor/tridot.gif
وقناع الظل عبارة عن طبقة معدنية مثقّبة توضع في مقابل طبقة الفسسفور، تصنع هذه الطبقة من معدن يسمى"invar". يسمح هذا القناع للأشعة المصوبة بدقة إلى أماكن محددة بالشاشة بالعبور خلاله عن طريق الثقوب والوصول إلى طبقة الفسفور، أما الأشعة الغير مصوبة بدقة فإنها تمنع من العبور كما توضح الصور الثلاث التالية:
https://www.c4arab.com/images/lesson...r/shadmask.jpg
https://www.c4arab.com/images/lesson...ShadowMask.JPG
https://www.c4arab.com/images/lesson...hadowmask3.gif
ثانيآ : الحاجز المتصالب المثقب Aperture Grille
في هذا الحل توضع نقاط الفسفور في طبقة الفسفور كخطوط رأسية دقيقة جداً من الألوان الثلاث كما توضح الصورة التالية:
https://www.c4arab.com/images/lesson...r/aperture.gif
وبدلاً من قناع الظل يوجد هناك أسلاك سوداء دقيقة جداً مقابلة لطبقة الفسفور تساعد على تحديد النقط على الشاشة بدقة، من ضمن هذه الأسلاك سلكين أفقيين يقومان بنفس عمل قناع الظل تقريباً كما توضح الصورة التالية:
https://www.c4arab.com/images/lesson...rturegrill.gif
.:: الصور المستخدمه في الجزء السابق منقوله ::.
https://img174.imageshack.us/img174/...border2lh8.gif
!@! تعريف بشاشات الكريستال السائل !@!
يشيع استخدام شاشات الكريستال السائل liquid crystal displays, LCD في كمبيوترات المفكرات notebooks والمساعدات الشخصية الرقمية PDA إلا أنها تغزو الآن أسواق الكمبيوترات المكتبية desktops أيضاً. وتَعِد هذه الشاشات المسطحة بوضوح رائع عند الكثافات النقطية العالية، كما أنها متوفرة الآن بقياسات كبيره .
تمتاز شاشات LCD بفوائد تشجّع على استخدامها، وعيوب تحد من انتشارها. وتكمن أولى فوائده، في حجمه الصغير، مقارنة بشاشات CRT التقليدية، ذات الحجم الكبير والوزن الثقيل، بسبب ضرورة وضع أنبوب الأشعة المهبطية ضمنها، أما شاشات LCD، فلا تزيد سماكتها على بضع بوصات، وهي بالتالي أخف وزناً بكثير من شاشات CRT، وتستهلك طاقة كهربائية أقل بكثير من استهلاك شاشات CRT.
وبالمقابل، يزيد ثمن شاشات LCD كثيراً على ثمن شاشات CRT، في الوقت الراهن. ويكمن عيبها الآخر في أن زاوية الرؤية فيها محدود. ولتأمين زاوية رؤيا مثالية لشاشات LCD، يجب النظر إليها بشكل عمودي على سطحها، وكلما انحرفنا عن هذا الوضع، باتجاه طرف الشاشة، تزداد صعوبة قرائتها، بالمقارنة مع شاشات CRT. كما أن الكثافة النقطية العظمى لشاشات LCD لا تتجاوز 1024x768 بيكسل، وهذا غير كاف، في بعض التطبيقات ( هناك بعض التطورات التي حدثت في هذه الارقام منذ كتابتها )
منابع الضوء وانماط الرؤيه
لا تستطيع شاشات LCD إصدار الضوء، كما هو الحال في شاشات CRT. ويوجد ثلاثة أنماط رؤية viewing modes لهذه الشاشات
في نمط الرؤية الانعكاسي reflective يدخل ضوء الشمس، أو ضوء الغرفة، إلى شاشة LCD من الأمام،
ويصطدم بطبقة عاكسة للضوء reflector، وأخرى مستقطبة للضوء polarizer، متوضعتين في الجزء الخلفي من الشاشة،
ثم ينعكس هذا الضوء باتجاه المستخدم.
تستخدم الساعات الرقمية، والآلات الحاسبة، وبعض الأجهزة الإلكترونية الأخرى، الشاشات الانعكاسية. لكن،
لا تكون ظروف الإضاءة الخارجية جيدة دائماً، فطوّرت لذلك، منابع أخرى للضوء، وأنماط أخرى للرؤية.
فبعض شاشات LCD جانبية الإنارة Edgelit، حيث يوضع منبع ضوئي في طرف شاشة العرض، لكن معظمها خلفي الإنارة backlit،
فيكون المنبع الضوئي خلف الشاشة. ويتكون المنبع الضوئي، عادة، من أحد الأنواع الثلاثة التالية:
التوهج الإلكتروني electroluminescent، أو ثنائي الباعث الضوئي light-emitting diode, LED، أو فلوريسانت المهبط البارد cold-cathode fluorescent, CCF. وطريقة التوهج الإلكتروني من أكثر هذه الطرق انتشاراً، فيما تمتاز طريقة CCF بأنها تعطي أفضل إنارة جانبية.
يوجد بالإضافة إلى نمط الرؤية الانعكاسي، نمطان آخران، هما:
النمط المنقول transmissive والنمط المنعكس المنقول transflective. ويمتاز النمط المنقول بأنه لا يستخدم الضوء المنعكس،
بل يعتمد تماماً، على الإضاءة الجانبية، أو الإضاءة الخلفية.
أما النمط المنعكس المنقول transflective، فيستخدم الضوء المنعكس عند توفره، والإضاءة الخلفية عند الحاجة.
وتعتبر معظم شاشات المفكرات من النوع الذي يعتمد على النمط المنقول transmissive، فيما تستخدم أجهزة PDA،
مثل جهاز Palm III، النمط المنعكس المنقول transflective
LCD
https://www.ojqji.net/upload_center/...7e30007e0d.jpg
بعد المقدمات دي كلها يا جماعه هتكلم بقى عن الهدف الاساسي
وهو دور ظاهرة الاستقطاب الضوئي في صنع شاشات الكريستال LCD
https://img174.imageshack.us/img174/...border2lh8.gif
!@! معنى ظاهرة الاستقطاب !@!
اذا فرضنا حبلآ يعتز فهذا يعني وجود موجه مستعرضه وهي مستعرضه لانها تنتشر على طول الحبل الذي يهتز في اتجاه عمودي على اتجاه انتشار الموجه
نلاحظ انه اذا كان اهتزاز الموجة يحدث في اتجاه الفتحة فإن الموجة ستنفذ خلال الفتحة و في هذه الحالة تسمى موجة مستقطبة خطيا أى أن الموجة تمر في الفتحة إذا كان اتجاه استقطابها موازيا لاتجاه الفتحة أما عندما تكون الفتحة متعامدة مع اتجاه استقطاب الموجة فإن الموجة لا تمر. و يسمى الاتجاه الذى يحدث فيه اهتزاز الموجة المستقطبة خطيا باتجاه الاستقطابو إذا اعتبرنا الموجة الكهرومغناطيسية تنتشر في محور السينات مثلآ فسنجد ان المجال الكهربي يتواجد على المحور العمودي له وهو محور الصادات
هذه الموجة المستقطبة خطيا يؤخذ اتجاه استقطابها او محور استقطابها حسب المجال الذي يتم الاستقطاب في مستواه .
وعادة لا يذكر المجال المغناطيسى للسهولة ولأنه دائما عمودى على المجال الكهربى . أما الموجات الكهرومغناطيسية التى تنبعث من مصدر ضوئى عادى كفتيل المصباح الكهربى مثلا فإنها تكون غير و في هذه الحالة يتذبذب المجال الكهربى للضوء الغير مستقطب في جميع الاتجاهات مع كونه متعامدا مع اتجاه انتشار الضوء . و في حالة الضوء الغير مستقطب يمكن تحليل المجال الكهربى إلى مركبتين في اتجاهين متعامدين كلاهما متعامد مع اتجاه انتشار الموجة
https://img174.imageshack.us/img174/...border2lh8.gif
!@! المُستقطب Polarizer !@!
يمكن الحصول على ضوء مستقطب من الضوء الغير مستقطب بالاستعانة بمواد معينة تسمى مستقطب polarizer من المواد المستخدمة تجاريا تلك التى تندرج تحت اسم بولاريود مثل هذه المواد تسمح لمركبة الضوء ( أى مركبة المجال الكهربى والمغناطيسي ) التى تتذبذب في اتجاه معين واحد بالمرور خلالها بينما تمتص مركبة المجال المتعامد مع هذا الاتجاه.
و يسمى الاتجاه الذى تسمح فيه هذه المادة بمرور المجال) أو الضوء ) محور النفاذية Transmission axis
أو محور الاستقطاب للمادة . ومهما كان اتجاه محور النفاذية فإنه عند سقوط الضوء غير المستقطب على هذه المادة فإن شدة الضوء المار من خلالها تكون نصف شدة الضوء الساقط والسبب في ذلك هو أن الضوء غير المستقطب يحتوى على مجال كهربى يتذبذب في جميع الاتجاهات وبنفس الشدة. ويمكن تحليل المجال الكهربى إلى مركبتين إحداهما في اتجاه محور النفاذية والأخرى في الاتجاه العمودى والمركبتين متساويتين في الشدة . ولما كانت المركبة الموازية لمحور النفاذية هى التى تمر فإن الضوء النافذ ستكون شدته نصف شدة الضوء الساقط
https://img174.imageshack.us/img174/...border2lh8.gif
!@! مقدمــــه !@!
هذه المقدمه ستوضح معنى الكرستال السائل وفكرة استخدامه الاستقطاب معه لانتاج الشاشات LCD .
جميعنا نعلم بأن للمادة ثلاثة أشكال معروفة هي: الصلبةوالسائلة والغازية.
وتكون المادة صلبة لأن الجزيئات المكونة لها تحافظ علىتشكيلتها وتبقى في المواقع نفسها بالنسبة للجزيئات الأخرى، على عكس جزيئاتالسوائل إذ أن باستطاعتها تغيير مواقعها والانتقال إلى أي مكان آخر فيالسائل. ولكن يمكن لبعض المواد التواجد في حالة غريبة هي ما بين الصلبةوالسائلة، وعندها فإن الجزيئات المكونة لها تنحو للحفاظ على مواقعها كمافي المادة الصلبة وفي نفس الوقت أيضاً تتحرك في تنظيمات مختلفة كما هو حالجزيئات المادة السائلة. هذا يعني بأن الكريستال السائل الذي هو موضوع نقاشنا ليس بالمادة الصلبةولا بالسائلة كذلك، وهو ما أعطاها هذا الاسم المتناقض.
وبناءً على ما تقدّم، يبرز سؤال في غاية الأهمية مفاده هل الكريستالالسائل مادة صلبة أم سائلة؟ يبدو واضحاً للعيان بأن هذه المادة أقرب إلىالسائل منها إلى المادة الصلبة. إن جُلّ ما يتطلبه الأمر هو القليل منالحرارة مع المادة المناسبة لتغييرها من حالتها الصلبة إلى كريستال سائل،وبزيادة الحرارة قليلاً ستتحول تلك إلى سائل حقيقي. وهذا يفسر سببالحساسية العالية للكريستال السائل تجاه الحرارة وسبب كونها المادةالمناسبة لصنع موازين الحرارة مثلاً، كما يشرح الحالة الغريبة التي تصاببها شاشة حاسب محمول في البرد القارص أو الحر الشديد.
ومثلما تتواجد أشكال متنوعة من المواد الصلبة والسائلة، كذلك لدينا تنوعفي مواد الكريستال السائل. وبالاعتماد على درجة الحرارة وطبيعة المادة،ينتج الكريستال السائل عن واحدة من عدة أطوار (مراحل) منفصلة في عمليةتعريض المادة للحرارة. وسنركز في هذا البحث على الكريستال السائل فيالطور الخيطي (Nematic Phase) وتحديداً النوع الذي له شكل الخيوط المجدولة (Twisted Nematics) – ويرمز له اختصاراً(TN) وهو ما يجعل شاشات LCD ممكنة التحقيق.
إن أحدى خصائص هذه المادة هو تأثرها بالتيار الكهربائيالذي يؤدي عند مروره بها إلى التخفيف من جدلتها بدرجات متنوعة حسب قوةالتيار. ويتم استخدام هذا الكريستال السائل بالذات في شاشات LCD لأنهيستجيب للتيار الكهربائي بطريقة تجعله يتحكم بمقدار مرور الضوء من خلاله
https://img174.imageshack.us/img174/...border2lh8.gif
!@! طريقة صنع شاشة الكريستال البسيطه !@!
يلزمنا ما هو أكثر من مجرد شريحة كريستال سائل لصنع شاشة LCD، إذ لا بد من اجتماع أربع حقائق لتحقيق ذلك:
1 - ضوء يمكن استقطابه
2 - كريستال سائل قادر على نقل وتغيير الضوء المستقطب
3 - ان تكون بنية الكريستال قابله للتغيير بأستخدام التيار الكهربائي
4 - وجود اشباه موصلات قادره على توجيه التيار
وبالتالي فإنشاشة LCDعبارة عن أداة تستخدم هذه العناصر الأربع بطريقة مدهشة.
لصنع LCD.
الطريقه
نأتي بقطعتين من الزجاج المستقطِب ( الذي يعمل على توحيد موجات الضوء ). يجري صقل (حك) أحد جانبيالزجاج، والذي لا توجد عليه طبقة الاستقطاب، بجزيء كيماوي خاص باستطاعتهصنع أخاديد (أثلام) مجهرية على سطحه والتي يجب أن تتوضع بنفس اتجاه الطبقةالمستقطبِة. ومن ثم يجري إضافة طبقة من الكريستال السائل الخيطي إلىالزجاج (الطبقة المستقطبِة).
ستتسبب الأخاديد في رصف الطبقة الأولى منالجزيئات (للكريستال السائل) بما يتناسب مع تشكيل الزجاج. بعد ذلك يتم وضعالقطعة الثانية من الزجاج مع طبقة الاستقطاب بزاوية صحيحة مع القطعةالأولى. تدريجياً ستنجدل كل طبقة متعاقبة من جزيئات الكريستال السائل (NT) حتى تتعامد الطبقة العليا مع الدنيا بزاوية /90/ درجة مكوّنةً فلاترالزجاج المستقطب.
يجري استقطاب الضوء حالما يقع على الفلتر الأول، وستقوم الجزيئات في كلطبقة بتوجيه الضوء الذي تتلقاه إلى الطبقة الأخرى. تغيّر جزيئات طبقاتالكريستال السائل اتجاه الضوء عند مروره من خلالها ليتناسب مع زاويتهاالخاصة. وعند وصول الضوء إلى الجانب الآخر من مادة الكريستال السائل يكونقد غيّر اتجاهه ليتطابق مع نفس زاوية الطبقة الأخيرة من الجزيئات. وسيعبرالضوء من الطبقة الأخيرة من الجزيئات في قطعة الزجاج الأولى إلى قطعةالزجاج المستقطب الثاني في حال تناظر مواضع الفلاتر.
وتنفك جدائل (تستقيم) جزيئات الكريستال السائل عند تطبيق شدة كهربائيةعليها، وعند ذلك فإنها تغّير زاوية مرور الضوء من خلالها والتي تصبح غيرمتوافقة مع زاوية فلتر الاستقطاب الأعلى. وبالتالي لا يمكن للضوء المرورمن تلك المنطقة مما يجعلها
مظلمة أكثر من المناطق المحيطة بها.
لتحقيق الوظائف المذكوره اعلاه لابد ان تتكون الشاشه من الاجزاء التاليه
1مرآة في الخلف مما يجعلها عاكسة للضوء. ثم يتم إضافة قطعة من الزجاج
2 تحتوي طبقة استقطاب من الكريستال السائل على الجانب السفلي منها،ولوحة أقطاب كهربائية
3 مصنوعة من القصدير المؤكسد من الأعلى، والتي يجبأن تغطي كامل مساحة LCD
ويأتي فوق ذلك كله طبقة من مادة الكريستال السائل
4ثم تأتي قطعة أخرى من الزجاج
5 تحتوي على قطب كهربائي بشكل مستطيلوطبقة استقطاب أخرى
6 تتوضع بزاوية صحيحة مع القطعة الأولى.
يتم ربط لوحة الأقطاب الكهربائية إلى مأخذ كهربائي كالبطارية مثلاً. وعندما لا يكون هناك تيار فإن الضوء الداخل إلى مقدمة LCD وبكل بساطةسينعكس على المرآة ويقفز عائداً للخارج. لكن عندما تزوّد البطارية الأقطابالكهربائية بالتيار فإن الكريستال السائل المجدول الموجود بين لوحةالأقطاب الكهربائية والقطب الكهربائي ذي الشكل المستطيل سيستقيم حاجزاًالضوء في تلك المنطقة عن المرور. هذا سيجعل LCD تُظهر المستطيل كمنطقةسوداء.
ومن ناحية أخرى، تتعدد أساليب إضاءة LCD ما بين خلفية وانعكاسيه
وطبعآ ما تحدثنا عنه الان يحتاج الى مصدر ضوء خارجي لان الكريستال لا يصدر ضوء ذاتي .
https://img174.imageshack.us/img174/...border2lh8.gif
!@! كيفية عمل شاشات الكريستال السائل !@!
يظهر الضوء من خلف الشاشة، إما عن طريق طبقة عاكسة في النمط الانعكاسي منبع ضوئي مدمج في النمط المنقول). وتقوم طبقة الاستقطاب polarizing layer) بترشيح الضوء، الذي يمر من خلال طبقة زجاجية، وطبقة إلكترودات شفافة، وطبقة تراصف، ومن ثَمّ من خلال الكريستالات السائلة ذاتها. وتأتي بعدها طبقات متممة، مؤلفة من طبقة إلكترودات شفافة، وطبقة تراصف، ثم مرشحات الألوان، وشريحة زجاجية. ويتألف كل بيكسل في الشاشة الملونة، من جزء أحمر، وآخر أخضر، وثالث أزرق، بنسب تحدّدها التعليمات التي تتحكم بالكريستالات السائلة عند كل نقطة، على شبكة الإلكترودات الشفافة. وإذا لم تكن الكريستالات السائلة مشحونة عند نقطة معينة، فإن الضوء يمر عبر طبقة الاستقطاب الأمامية. وإذا كانت الكريستالات السائلة مشحونة كهربائياً، فإنها تمنع مرور الضوء.
يتم ترشيح الضوء عبر طبقة استقطاب. وتنشئ طبقتا التراصف أشرطة من الكريستالات السائلة قضيبية الشكل، والتي تتراصف بشكل طبيعي جنباً إلى جنب، مسببة إلتواء هذه الأشرطة بزاوية قدرها 90 درجة. ويلتوي الضوء على طول أشرطة الكريستال السائل، ويمر عبر طبقة استقطاب ثانية، متوضعة بانزياح قدره 90 درجة عن طبقة الا ستقطاب الاولى .
إذا تلقّت أشرطة الكريستال السائل، الشحنة الكهربائية من طبقة الإلكترودات، فإن الجزيئات تتراصف بحيث تتوضع النهاية الأولى مع النهاية الأخرى، مما يسمح للضوء بالمرور بشكل مباشر، بدون التواء. وفي تلك الحالة، يمنع مرشح الاستقطاب الثاني مرور الضوء
https://img174.imageshack.us/img174/...border2lh8.gif
سأكتفي بهذا القدر نظرآ لعدم توفر الصور الكافيه لاستكمال الشرح لاني اعلم ان الموضوع اذا طال سيكون مملآ .. اتمنى فقط ان تستفيدو بهذا القدر
وكالعاده الموضوع ليس منقول وانما هو من تجميعي
وليس موجود سوى في منتديين هنا وفي منتداي الخاص
في رعاية الله
