معرفی انواع نمایشگر های کاربردی در برد الکترونیک

وسایل الکترونیکی دنیای مدرن را اشباع کرده اند. چه دستگاهی باشد که به ‌طور بی ‌صدا بر موارد حیاتی نظارت می ‌کند یا یک تلفن هوشمند با جریان بی ‌پایانی از اعلان‌ ها، همه دارای یک برد الکترونیک در قلب طراحی خود هستند. در طول سال‌ ها، تولید برد مدار چاپی به منظور همگامی با تقاضا های روزافزون مدار های الکترونیکی جدید تر، سریع‌ تر و پیچیده ‌تر به رشد خود ادامه داده است.

برد های الکترونیکی متشکل از اجزای مختلفی می باشد که بحث در مورد آن ها و آشنایی با وظیفه و کاربرد آن ها می‌ تواند یک کتابخانه را پر کند، آموزشگاه فن آموزان در این مقاله به معرفی انواع نمایشگر های کاربردی در برد الکترونیک می پردازد و مزایا و معایب استفاده از هر کدام را ارائه خواهد نمود.

فیلم معرفی انواع نمایشگر های برد الکترونیک

در ویدئوی زیر انواع نمایشگرهای برد الکترونیک و کاربردهای هر کدام معرفی و توضیح داده شده است:

برد الکترونیک چیست؟

برد الکترونیک با نام برد مدار چاپی یا PCB نیز شناخته می شود. قبل از ظهور برد های PCB، سیم کشی نقطه به نقطه از طریق یک فرآیند پر زحمت انجام می شد. این موضوع منجر به خرابی های مکرر در اتصالات سیم ها و اتصالات کوتاه می شد. به خصوص زمانی که عایق سیم شروع به قدیمی شدن و ترک خوردگی می کرد.

با انتقال الکترون ها از لوله ها و رله های خلاء به سیلیکون و مدار های مجتمع، اندازه و هزینه قطعات الکترونیکی شروع به کاهش کرد. الکترونیک در کالا های مصرفی رایج تر شد و فشار برای کاهش اندازه و هزینه های تولید محصولات الکترونیکی، تولید کنندگان را به دنبال راه حل های بهتر سوق داد. بنابراین PCB اختراع و روانه بازار شد.

PCB در واقع تخته ای است که دارای خطوط است که نقاط مختلف را به هم متصل می کند. PCB اجازه می دهد تا سیگنال ها و قدرت بین دستگاه های فیزیکی هدایت شود. لحیم کاری فلزی است که اتصالات الکتریکی بین سطح PCB و قطعات الکترونیکی را ایجاد می کند. لحیم کاری به عنوان یک چسب مکانیکی قوی نیز عمل می کند.

نمایشگر برد الکترونیکی چیست و چه وظیفه ای دارد؟

نمایشگر برد الکترونیکی وسیله ای است که برای ارائه اطلاعات بصری استفاده می شود. هدف اصلی هر فناوری نمایش، ساده کردن اشتراک گذاری اطلاعات است. عموم مردم نمایشگر ها را با نام ال سی دی می شناسند. در صورتی که ال سی دی یکی از انواع صفحه نمایش می باشد. با ما همراه باشید تا در ادامه انواع نمایشگر های برد الکترونیکی را به شما معرفی کنیم.

انواع نمایشگر های برد الکترونیکی

امروزه انواع مختلفی از نمایشگر ها برای کاربرد های مختلف استفاده می شود. این نمایشگر ها را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد.

• نمایشگر LCD
• نمایشگر LED
• نمایشگر OLED
• نمایشگر QLED

1. نمایشگر LCD

یک صفحه نمایش LCD شامل یک لایه نازک از مواد کریستال مایع است که بین دو الکترود روی لایه های شیشه ای قرار گرفته و دو قطبش در هر طرف قرار دارد. پلاریزه یک فیلتر نوری به امواج نوری با قطبیت خاص اجازه عبور می دهد در حالی که امواج نور قطبیت های دیگر را مسدود می کند. الکترود ها باید شفاف باشند، بنابراین محبوب ترین ماده ITO یا ایندیوم قلع اکسید است.

از آن جایی که LCD نمی تواند خودش نور ساطع کند، معمولاً یک نور پس زمینه در پشت صفحه نمایش LCD قرار می گیرد تا در محیط تاریک دیده شود. منابع نور برای نور پس زمینه می توانند دیود ساطع کننده نور یا لامپ های فلورسنت کاتد سرد باشند که معمولا نوع ال سی دی با دیود ساطع کننده نور بیشتر مورد ساتفاده قرار می گیرد. البته اگر دوست دارید صفحه نمایش رنگی داشته باشید، می توان یک لایه فیلتر رنگی را به یک سلول ال سی دی تبدیل کرد. فیلتر رنگ از رنگ های قرمز، سبز و آبی تشکیل شده است. این نمایشگر به طور کلی به خواص تعدیل نور کریستال های مایع بستگی دارد. مصرف کم برق باعث می شود تا در انواع تجهیزات الکترونیکی که با باتری کار می کنند استفاده شود.

ال سی دی ها معمولاً در برد های الکترونیکی سیستم هایی مانند ماشین حساب، رایانه و لپ تاپ استفاده می شوند. یک صفحه نمایش کریستال مایع از مجموعه ای از بخش های کوچک به نام پیکسل تشکیل شده است.  انواع مختلفی از ال سی دی ها اختراع شده اند اند تا به بهترین وجه در برد های الکترونیکی مورد ساتفاده قرار گیرند. نمایشگر ها ممکن است برای مصرف انرژی، نسبت کنتراست، تولید رنگ، زاویه دید بهینه، محدوده دما، هزینه و موارد دیگر بهینه شوند. انواع نمایشگر های ال سی دی در ادامه معرفی شده اند:

• ال سی دی گرافیکی
• ال سی دی کاراکتری
• ال سی دی TFT

ال سی دی گرافیکی

ال سی دی های گرافیکی در برد های الکترونیکی به نمایش رنگ های RGB (قرمز، سبز و آبی) اختصاص داده شده اند و در انواع رزولوشن های مختلف طراحی و ساخته شده اند. موارد استفاده از این نوع صفحه نمایش ها بیشتر به برد لوازم پزشکی، دستگاه های کارت خوان و تجهیزات صوتی و تصویری اختصاص دارد.

ال سی دی کاراکتری

ال سی دی های کاراکتری مشابه نمونه قبل پس زمینه با همان رنگ های اصلی را رائه می دهند و به طور خاص برای نشان دادن کاراکتر ها مورد استفاده قرار می گیرند. این نمونه با زاویه دید مختلف با پشتیبانی از زبان های رایج دنیا دارای فونت های انگلیسی، عربی، ژاپنی، روسی و غیره می باشد.

ال سی دی TFT

نمایشگرهای ال سی دی TFT  نوع دیگری از نمایشگر های LCD هستند که از فناوری ترانزیستور لایه نازک استفاده می کنند. این نمایشگر به بهبود کیفیت تصویر، کنتراست، آدرس پذیری کمک می کند. TFT مخفف Thin Film Transistor بوده و در حال حاضر رایج ‌ترین فناوری نمایشگر الکترونیک در بازار می باشد و بیشترین کاربرد را در بین برنامه ‌های کاربردی مصرف ‌کننده (لپ ‌تاپ، تبلت، تلویزیون، تلفن همراه و غیره) و هم چنین بسیاری از صنایع، خودرو سازی و کاربرد های پزشکی دارد.

مزایای نمایشگر LCD

نمایشگر های LCD دارای مزایای بزرگی مانند سبکی، نازکی و مصرف انرژی کم هستند. در حال حاضر فناوری های ال سی دی بر بازار نمایشگر برد های الکترونیک مسلط هستند. مزیت اصلی LCD اندازه مناسب آن ها است.

معایب نمایشگر LCD

از معایب نمایشگر کریستال مایع LCD می توان به موارد زیر اشاره کرد.

• نیاز به منابع نور اضافی
• محدودیت در طیف دما
• پایین بودن قابلیت اطمینان
• سرعت بسیار کم
• نیاز داشتن LCD به درایو AC
• زمان پاسخگویی کند تر مخصوصا در دما های پایین

2. نمایشگر LED

نمایشگر LED یک نوع صفحه نمایش در برد های الکتریکی است که از دیود های ساطع کننده نور استفاده می کند. LED مخفف Light Emitting Diode است. نور ساطع شده از ال ای دی ها به عنوان نور سرد شناخته می شود زیرا بر خلاف لامپ های رشته ای قدیمی، نور با گرم کردن یک رشته فلزی تولید نمی شود. از سوی دیگر، دیود هنگام عبور از دو نیمه هادی سیلیکونی با پوشش خاص، نور ساطع می کند. این یکی از کم مصرف ترین راه ها برای تولید نور است.

یک نمایشگر LED از مواد جامد بدون قطعات متحرک تشکیل شده است و اغلب در پلاستیک شفاف قالب گیری می شود. این امر دوام بالا را تضمین می کند. هنگامی که یک LED روشن است، گرمای تقریباً صفر از خود ساطع می کند. این امر مشکل خنک سازی قطعات الکترونیکی را کاهش می دهد.

اولین LED توسط مخترع روسی به نام اولگ لوسف در سال 1927 میلادی ساخته شد. برای سال های متمادی، تنها امکان تولید LED های مادون قرمزو زرد وجود داشت. این دیود ها در همه چیز از کنترل از راه دور گرفته تا رادیو های ساعتی یافت می شوند. در سال 1994 میلادی بود که دانشمند ژاپنی به نام شوجی ناکامورا توانست یک LED آبی کارآمد را تولید کند. ال ای دی های سفید و سبز به زودی دنبال ساخته شده اند و پایه و اساس انقلاب LED را که در فناوری نور پردازی و نمایشگر دیده ایم، به وجود آوردند.

یک صفحه نمایش LED از تعداد زیادی LED با فاصله نزدیک تشکیل شده است. با تغییر روشنایی هر LED، دیود ها به طور مشترک تصویری را روی نمایشگر تشکیل می دهند. برای ایجاد یک تصویر رنگی روشن، از اصول ترکیب رنگ افزودنی استفاده می شود که به موجب آن رنگ های جدیدی با ترکیب نور در رنگ های مختلف ایجاد می شود. یک نمایشگر ال ای دی از LED های قرمز، سبز و آبی تشکیل شده است که در یک الگوی ثابت نصب شده اند. این سه رنگ با هم ترکیب می شوند و یک پیکسل را تشکیل می دهند. با تنظیم شدت دیود ها می توان میلیارد ها رنگ را تشکیل داد. هنگامی که از فاصله معینی به صفحه LED نگاه می کنید، مجموعه پیکسل های رنگی به صورت یک تصویر دیده می شوند. نمایشگر های ال ای دی متداول ترین وسیله ای است که برای نمایش وضعیت پین های میکروکنترلر در برد های مدار چاپی استفاده می شود. این دستگاه های نمایشگر معمولاً برای نشان دادن آلارم ها، ورودی ها و تایمر ها استفاده می شوند.

مزایای نمایشگر LED

صفحه نمایش های ال ای دی یکی از محبوب ترین مدل های نمایشگر در برد ها به شمار می آیند که دارای مزایای زیر هستند:

• عمر طولانی
• عملکرد خوب
• تولید گرمای کم
• انتخاب های رنگی متنوع

معایب نمایشگر LED

هر تکنولوژی محدودیت هایی دارد. نمایشگر های LED نیز از این قاعده مستثنی نیستند و دارای معایبی می باشند. این نمایشگر ها به شدت به افزایش ولتاژ حساس بوده و در برخی از کاربرد ها اتلاف گرمای زیادی داشته که منجر به قدرت کم آن ها می شود.

3. نمایشگر OLED

OLED مخفف کلمه Organic Light Emitting Diode  به معنای دیود ساطع نور ارگانیک است. این نوع صفحه نمایش در برد های مدار چاپی از مواد آلی ساخته شده ‌است که وقتی الکتریسیته از آن ‌ها عبور می کند، نور ساطع می ‌کند. این نوع صفحه نمایش نور را از مواد شب تاب فعال در هر پیکسل ساطع می کند.

از آن جایی که OLED ها مانند LCD نیازی به نور پس زمینه و فیلتر ندارند، کارآمد تر، ساده تر و نازک تر هستند و در واقع می توان آن ها را انعطاف پذیر و حتی قابل چرخش ساخت. جزء اصلی این نمایشگر ها، فرستنده OLED است که در حقیقت یک ماده آلی مبتنی بر کربن است که هنگام اعمال برق، نور ساطع می کند. ساختار اصلی یک OLED یک لایه تابشی است که بین یک کاتد (که الکترون ها را تزریق می کند) و یک آند (که الکترون ها را حذف می کند) قرار گرفته است. این نوع نمایشگر های برد نیز به دو دسته نمایشگر ها OLED گرافیکی و نمایشگر های OLED کاراکتری دسته بندی می شوند.

مزایا نمایشگر OLED

نمایشگر های OLED را می توان پیشرفته ترین نوع صفحه نمایش برد های الکتریکی برگزید که دارای مزایای گسترده ای هستند. چند مورد از مزایای نمایشگر OLED در ادامه ذکر شده است.

• رنگ پر جنب و جوش
• کنتراست بالا
• زاویه دید بالا
• زمان واکنش سریع
• فیلم های حرکتی کامل

معایب نمایشگر OLED

این نمایشگر ها نیز معایب خاص خود را دارند. تصویر در این نمایشگر ها ممکن است کم نور بوده و هم چنین خطر سوختگی دائمی در مورد آن ها مطرح است. این صفحه نمایش قیمت بالا تری نسبت به بقیه موارد دارد و در صورتی که به طور کامل از بین برود، هیچ راه جبران و تعمیری وجود ندارد.

4. نمایشگر QLED

QLED مخفف دیود ساطع نور کوانتومی است. نمایشگر های QLED توسط شرکت سامسونگ ساخته شده‌ اند و می ‌توان آن ‌ها را در برد الکتریکی تلویزیون‌ های جدید تر یافت. QLED ها شبیه به LCD ها عمل می کنند و هنوز هم می توانند به عنوان یک نوع LCD در نظر گرفته شوند. QLED ها لایه ای از فیلم نقطه کوانتومی را به LCD اضافه می کنند که رنگ و روشنایی را به طور چشمگیری در مقایسه با سایر LCD ها افزایش می دهد. فیلم نقطه کوانتومی از ذرات نیمه هادی کریستالی کوچک تشکیل شده است و می توان آن ها را برای خروجی رنگ کنترل کرد.

مزایا نمایشگر QLED

QLED ها روشنایی بسیار بیشتری دارند و تحت تأثیر سوختن قرار نمی گیرند.

معایب نمایشگر QLED

کنتراست کم نسبت به OLED و رنگ مشکی مات از معایب استفاده از این نوع نمایشگر است.

مشاهده و دانلود pdf مقاله: معرفی انواع نمایشگر های کاربردی در برد الکترونیک