كيف يعمل تلفزيون LCD

نفسر كيف تعمل أجهزة تلفزيون LCD والاختلافات بين الموديلات التقليدية ومصابيح LED

قد يبدو الأمر مبالغ ا فيه ، لكن شاشات LCD موجودة في كل مكان هذه الأيام. والحقيقة هي أن شاشات الكريستال السائل في مظاهرها المختلفة هي في كل شيء من الساعات إلى الهواتف ، وصولا إلى أجهزة عرض الفيديو ، وبالطبع التلفزيونات. عندما يتعلق الأمر بالتلفزيونات ، غالب ا ما يشار إلى شاشات LCD على أنها أجهزة تلفزيون LED ، ولكن في الواقع تستخدم أجهزة تلفزيون LED التي نسمع عنها فقط مصابيح LED لتوفير الضوء الذي يتألق عبر لوحة LCD.

كما تبدو الأمور حالي ا ، تعد شاشات LCD هي التكنولوجيا السائدة في أجهزة التلفزيون. تعد كل من أجهزة تلفزيون البلازما وأجهزة تلفاز OLED من الأسواق الأصغر بكثير ، حيث بدأت البلازما في الخروج ، وبدأت شاشات OLED في الظهور من حيث الحجم وبأسعار معقولة (تقريب ا) للناس العاديين.

تاريخ أجهزة تلفزيون LCD

على الرغم من أننا نبحث عن أجهزة التلفزيون وتكنولوجيا التلفزيون هنا ، إلا أنه يجدر بنا فهم ثورة LCD بشكل عام. يعود تاريخ اكتشاف البلورات السائلة إلى عام 1888 ، وهو أمر مذهل نوع ا ما. مثل العديد من الاكتشافات ، حصل العالم فريدريش راينيتزر في ذلك الوقت على الكثير من الاهتمام لما وجده عند استخراج الكوليسترول من الجزر. كانت المشكلة أنه لا يمكن لأحد التفكير في أي شيء يتعلق بهذه التكنولوجيا الجديدة.

بعد عدة سنوات ، بعد استمرار العمل على هذه البلورات السائلة ، في عام 1936 ، ستقوم شركة Marconi Wireless Telegraph Company بتسجيل براءة اختراع لـ "صمام ضوء البلور السائل" ، وهي المرة الأولى التي يتم فيها إنشاء شاشة من خلال حجب الضوء بشكل انتقائي.

ستكون شاشات LCD جزء ا أساسي ا من التكنولوجيا. تشمل الساعات والآلات الحاسبة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة والسيارات واحد ا أو أكثر. من الواضح أن هناك فرق ا بين شاشة الآلة الحاسبة وشاشة التلفزيون. لأحد ، عادة ما لا يكون آلة حاسبة الإضاءة الخلفية. بدلا من ذلك ، تمر المصابيح من المقدمة ، حيث يكون المستخدم ، ثم تنعكس مرة أخرى عبر سطح عاكس. في جهاز تلفزيون ، هناك إضاءة خلفية توفر مصدر الإضاءة هذا.

وبالطبع ، فإن شاشات الكريستال السائل الحاسبة مصنوعة من مساحات كبيرة من الكريستال السائل ، وعموما ليست ملونة. تستخدم أجهزة التلفزيون وأجهزة العرض الأخرى وحدات بكسل بألوان مختلفة لإنتاج صورة. إنها نفس الطريقة لإنتاج صورة موجودة منذ أول تليفزيونات ملونة بأشعة راي الكاثود.

حدث التطور الأكثر أهمية في عام 1972 ، عندما أنتجت وستنجهاوس أول شاشة مصفوفة نشطة. في شاشة المصفوفة النشطة ، يتم التحكم في كل بكسل بشكل فردي ، وهو أمر بالغ الأهمية في استخدام شاشة LCD لإنشاء صورة معقدة وعالية الدقة كما تظهر على شاشة الكمبيوتر أو الهاتف أو التلفزيون.

في عام 1988 ، قامت Sharp ببيع تلفزيون بشاشة إل سي دي 14 بوصة كمنتج ذي أهمية خاصة ، تمام ا مثل XEL-1 OLED TV من سوني ، لم يكن الغرض منه أبد ا أن يكون منتج ا سوقي ا واسع ا ، وكان أكثر شيئ ا يمكن للأثرياء شراءه لجعل منازلهم تبدو مثيرة . بحلول عام 2004 ، أصبحت التكنولوجيا أكثر قابلية للتطبيق ، وكانت أجهزة تلفزيون LCD الصغيرة معروضة للبيع ، على الرغم من أن أسعارها مرة أخرى تعني أن معظم الناس سيظلون يشتريون CRT.

بحلول عام 2007 ، كانت الأمور على حالها ، وللمرة الأولى تجاوزت مبيعات أجهزة تلفزيون LCD مبيعات أجهزة تلفزيون CRT. لقد أراد الناس أجهزة التلفزيون ذات الشاشات المسطحة وبدأت ثورة أدت إلى مقتل CRT في غضون بضع سنوات فقط ، بشرت في HD ، 3D و 4 K في وقت لاحق.

كيف يعمل تلفزيون LCD؟

تعمل جميع أجهزة تلفزيون LCD بنفس الطريقة. في الجزء الخلفي من المجموعة ، يوجد ضوء خلفي دائم ا ينتج عنه الضوء الذي تراه. أمام الخلفية هما مرشحات الاستقطاب. أول كتل جميع موجات الضوء العمودي ، والثاني ، استدارة 90 درجة ، وكتل جميع موجات الضوء الأفقية. معا ، إذن ، يحظرون كل الضوء من الإضاءة الخلفية ، ويخلقون شاشة فارغة كاملة.

من الواضح أنه لا فائدة ، ولكن هذا هو المكان الذي تأتي فيه طبقة البلورات السائلة. في حالتها الطبيعية ، يتم بلورة الكريستال السائل ، مما يغير اتجاه الضوء. هذا يعني أنه ي سمح للضوء بالمرور عبر المرشح الثاني ، مما يخلق شاشة بيضاء بالكامل. للتحكم في الضوء من خلال المرشح ، يتم تطبيق الجهد على كل الكريستال السائل. يتحكم التحكم في الجهد في الالتواء ، وبالتالي يتحكم في مقدار الضوء الذي يجعله يمر عبر الفلتر الثاني. باستخدام هذا النظام وبلورة سائلة واحدة لكل بكسل ، يمكنك إنشاء صورة بالأبيض والأسود مع ظلال رمادية.

لإنتاج صورة بالألوان الكاملة ، يتكون كل بكسل فعلي ا من ثلاثة وحدات بكسل فرعية. هذه الجلوس ، على التوالي ، وراء مرشح لوني من الأحمر والأخضر والأزرق: التحكم في الضوء الذي يمر عبر كل من هذه البكسلات الفرعية يسمح للتلفزيون بإنتاج صورة مع الآلاف من الألوان. الجانب السلبي الكبير في هذه التقنية هو أن المرشحات غير قادرة على منع كل الضوء تمام ا ، لذلك مع وجود إضاءة خلفية دائمة ، يكون هناك دائم ا القليل من النزيف الخفيف ، وبناء على جودة المجموعة ، يمكن أن يبدو السود مثل الرمادي الداكن.

هناك نوعان من لوحات LCD المستخدمة اليوم ، الأولى تسمى "nematic nematic" أو TN ، وتتطلب الجهد من قطب كهربائي أعلى وأسفل لوحة LCD. تسمى التقنية الثانية "في تبديل الطائرة" وتستخدم بدلا من ذلك قطبين على جانب واحد من اللوحة.

تعد لوحات IPS شائعة جد ا الآن ، نظر ا لوجود زوايا رؤية أفضل لها واستنساخ ألوان أكثر إخلاص ا. تستخدم لوحات TN كثير ا ، ولكن بشكل عام في شاشات أرخص. لا تزال شائعة في شاشات الكمبيوتر ، وخاصة تلك التي تستهدف اللاعبين الذين يقدرون أوقات استجابة منخفضة على جودة الصورة.

أنواع الإضاءة الخلفية

تم إضاءة أول أجهزة تلفزيون LCD بشيء يعرف باسم مصابيح الفلورسنت الكاثودية CCFL أو مصابيح الكاثود الباردة. هذه هي في الأساس نفس النوع من الأنابيب التي قد تجد فيها إضاءة مكتبية ، على الرغم من أنها أصغر عند استخدامها في جهاز تلفزيون. تعمل هذه التقنية عن طريق إنتاج الأشعة فوق البنفسجية ، والتي تثير بعد ذلك طلاء ا أبيض في داخل الأنبوب ، مما يؤدي إلى توهجها.

في تلفزيون CCFL ، ستحصل على عدد من هذه الأنابيب ، مرتبة لتوزيع الضوء بالتساوي قدر الإمكان. من شأن جهاز نشر الضوء المزود بين أنابيب CCFL ولوحة LCD نفسها أن يساعد على ضمان أن يكون للضوء عدد قليل من النقاط "الساخنة" قدر الإمكان. في الأيام الأولى لشاشات الكريستال السائل ، ستكون أجهزة التلفاز الجيدة هي تلك التي لديها أكثر إنتاجية إضاءة.

أكبر مشكلة في الإضاءة الخلفية CCFL هي أنها تفتقر إلى أي تحكم دقيق حقيقي. مع تحسن تقنية LCD ، كان من الممكن تعتيم أقسام الإضاءة الخلفية للمساعدة في الحفاظ على مستويات اللون الأسود. على سبيل المثال ، إذا اكتشف التليفزيون أن المشهد كان مظلم ا للغاية ، فسيؤدي ذلك إلى تعتيم الإضاءة الخلفية لجعل الحبر أسود ا وإبراز التفاصيل الدقيقة. ومع ذلك ، مع وجود مجموعات CCFL ، كان هناك دائم ا الكثير من النزيف الخفيف الذي من شأنه أن يعطي شاشة LCD مظهر ا رمادي / أزرق عند عرض شاشة سوداء. كان هذا دائم ا هو أكبر نقاط الضعف في أجهزة تلفزيون LCD ، ومقارنة بالبلازما في ذلك الوقت كانت تعتبر تقنية عرض أقل قدرة ، على الرغم من أن شاشات LCD لها بعض المزايا الأخرى على أجهزة تلفزيون البلازما.

بجانب ذلك ، كانت الإضاءة الخلفية LED ، والتي تأتي في شكلين مختلفين. أولها هو الإضاءة الحافة تقني ا ، بدلا من الإضاءة الخلفية. كان هذا النظام هو الذي أحدث ثورة في أجهزة تلفزيون LCD ، لأنه سمح للمصنعين بإنشاء نماذج كانت رقيقة بشكل لا يصدق. كانت هذه الخطوة هي التي أعطت شاشات الكريستال السائل شيئ ا من التعزيز على أجهزة تلفزيون البلازما ، والتي كانت غالب ا ما تكون سميكة وثقيلة وأحيان ا قبيحة. يمكن تعليق تلفزيون LED مضاء على الحائط ، والذي استحوذ على خيال المراجعين والجمهور على حد سواء.

في شاشة LCD مضاءة بإضاءة LED ، تحتوي جوانب التلفزيون على مجموعة من مصابيح LED البيضاء ، ثم يتم تمرير هذا الضوء عبر سلسلة من أجهزة التوزيع التي توزع الضوء بالتساوي عبر لوحة LCD. في هذه التلفزيونات ، خاصة في وقت مبكر ، سيكون من الشائع جد ا وجود نقاط مضيئة على الحواف ، غالب ا ما تتركز في الزوايا.كان هذا غير مرغوب فيه ، ولكن في الطرز الأكثر تكلفة كانت الإضاءة الخلفية غالب ا ما تكون رائعة ، وكانت تبدو رائعة. كان من الممكن وجود درجة من التحكم في التعتيم ، لذلك يبدو السود أفضل من أجهزة تلفزيون CCFL ، لكنه لا يزال غير مثالي.

في وقت لاحق تطورت الأمور مرة أخرى ، وحصلنا على إضاءة خلفية LED. كان هذا حلا أكثر تكلفة ، ولكن باستخدام هذه الطريقة يمكن أن يكون لديك مصدر إضاءة مباشر خلف شاشة LCD. هذا ، كقاعدة عامة ، أعطى أكثر صورة متساوية وسمح للتلفزيونات مشرقة للغاية. ومع ذلك ، كان هناك تحديث لهذه التقنية التي سمحت أيض ا بإضاءة مصابيح الإضاءة الخلفية LED في المناطق. اعتماد ا على عدد المصابيح والمصابيح المستخدمة ، يمكنك الحصول على مستوى رائع من التحكم في تباين الصورة. على سبيل المثال ، في لقطة من غرفة مظلمة مع نافذة مشرقة ، يمكن للتلفزيون تعتيم جميع المناطق في الأجزاء المظلمة من الغرفة ، لإظهار التفاصيل ، ولكن زيادة السطوع في النافذة لإظهار التفاصيل في الجزء الخفيف من الصورة. سمحت هذه التقنية لمستويات الأسود بالاقتراب من مستويات البلازما لأول مرة. على الرغم من أن المجموعات المبكرة التي تستخدم هذه التقنية تظهر أحيان ا هالة بيضاء حول الكائنات ، إلا أن هذا كان ملحوظ ا في الاعتمادات النهائية للأفلام.

شاشات الكريستال السائل مقابل البلازما مقابل OLED

هناك العديد من الأشياء الرائعة حول شاشات LCD. الأول هو أنها توفر الكثير من السطوع واللون الجيد حقا وصورة حادة بشكل لا يصدق. في حين أن أجهزة التلفاز البلازمية كانت تستهلك الكثير منها أيضا ، كانت شاشات الكريستال السائل أرق وأخف وزنا وكانت تستخدم طاقة أقل. ثم كانت هناك مشكلة الاحتراق ، حيث يمكن للبلازما أن تحتفظ بالصورة على الشاشة لفترة طويلة جد ا - مشكلة أخرى في شاشات الكريستال السائل لم تكن موجودة.

بطبيعة الحال ، كان البلازما الكثير بالنسبة لهم أيضا. تعد مستويات اللون الأسود الأفضل كثير ا أمر ا حاسم ا ، ومعها نسبة تباين أفضل وصورة أكثر واقعية. تتميز Plasmas أيض ا بمعدل تحديث أسرع بكثير ، مما يعني أنه عندما يأتي تطبيق 3D ، ستحصل على علامات أقل. لكن الأهم من ذلك ، إذا كنت من محبي الرياضة ، فإن البلازما ستمنحك صورة أكثر وضوح ا عن الأجسام المتحركة. زوايا المشاهدة أفضل أيض ا على معظم أجهزة تلفزيون البلازما ، ويمكن أن تكون سيئة للغاية على أجهزة تلفزيون LCD أرخص.

من الناحية النظرية ، فإن OLED يتفوق عليهما. يتطلب الأمر كل الأشياء الجيدة المتعلقة بالبلازما ، مثل مستويات الأسود المذهلة والتباين ، ومعدلات التحديث بسرعة فائقة وزوايا المشاهدة الرائعة ، ويدمجها مع نقاط القوة لشاشات الكريستال السائل مثل القدرة على أداء 4K - وهي مشكلة في البلازما - ومدهشة اللون والسطوع.

من العدل أن نقول إن أجهزة تلفزيون البلازما قد قضت يومها ونحن ندخل في عالم من 4K. وعلى الرغم من أن OLED لديه الكثير من الوعود ، إلا أنه لا يزال تلفزيون LCD الذي يناضل. تبدو أجهزة التلفاز هذه أفضل من أي وقت مضى ، ومن المحتمل أن تظل تقنية العرض الأولى للبيع لفترة طويلة حق ا.