أولًا، الخصائص البصرية لمواد الكريستال السائل STN: الأساس الفيزيائي لشاشات العرض المتعددة الألوان-.
تعمل البلورة السائلة STN (Super Twisted Nematic) على تحسين انحدار منحنى التأثير الكهروضوئي -بشكل ملحوظ عن طريق زيادة زاوية الالتواء الجزيئي من 90 درجة من نوع TN إلى 180 درجة -270 درجة . وهذا التغيير الهيكلي يمنحها الخصائص الرئيسية التالية:
تأثير الانكسار الثنائي: يتحلل الضوء الساقط إلى ضوء عادي (o-light) وضوء غير عادي (e-light)، وينتج شعاعا الضوء اختلافًا في المسار البصري في الطبقة البلورية السائلة. عند المرور عبر المحلل، يحدث تداخل، مما يشكل لونًا معينًا.
التحكم بزاوية ما قبل الإمالة: تحتاج الجزيئات إلى الحفاظ على زاوية ما قبل الإمالة بمقدار 3 درجات -8 درجات عند واجهة طبقة التوجيه لضمان لون تداخل مستقر في حالة خالية من الجهد.
توحيد سمك الصندوق: يجب التحكم في انحراف سمك الصندوق في حدود 0.05 ميكرومتر لتجنب السماكة غير المتساوية التي تسبب لون الخلفية المرقش.
هذه الخصائص تجعل بلورات STN السائلة تقدم خلفية باللون الأصفر والأخضر أو الأزرق الرمادي عند عدم تطبيق أي جهد، مما يوفر أساسًا فيزيائيًا للعرض متعدد الألوان-. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن اللون المتأصل لبلورات STN السائلة النقية سيحد من نطاق التعبير اللوني، ويجب أن يتم التعويض من خلال الوسائل التقنية.
2، مسار تنفيذ العرض متعدد الألوان: التطور التكنولوجي من الألوان الزائفة إلى الألوان الكاملة
1. عرض رمز المقطع الأساسي: نظام ألوان أحادي اللون و-لونان
تستخدم شاشات LCD التقليدية ذات رمز مقطع STN تقنية طباعة الشاشة لطباعة طبقات الحبر الأسود والأحمر وغيرها من طبقات الحبر على ركائز زجاجية أو أفلام مستقطبة، مما يحقق عرضًا أساسيًا متعدد الألوان-. على سبيل المثال:
العرض الإيجابي: خلفية سوداء + خط أبيض/أصفر (فيلم أخضر أصفر TN/STN)
العرض السلبي: خلفية بيضاء + خط أسود (يتم تحقيقه من خلال الضوء المنعكس)
مزيج من لونين: الحبر الأحمر يطبع قيم معدل ضربات القلب، والأسود يطبع شخصيات أخرى
تقتصر أنواع الألوان في هذا النظام على اختيار الحبر، وعادةً ما تدعم فقط 2-5 ألوان، كما توجد عيوب مرئية في الحبر عند عدم تشغيله.
2. تقنية عرض الألوان الزائفة: طفرة في قياس التدرج الرمادي واللون
من خلال تحسين دائرة القيادة والمواد البلورية السائلة، يمكن لشاشة LCD ذات رمز مقطع STN تحقيق أنظمة الألوان الزائفة التالية:
شاشة عرض ذات 4 مستويات رمادية: من خلال ضبط عرض نبض الجهد والتحكم في زاوية انحراف جزيئات الكريستال السائل، يمكن تحقيق تغييرات السطوع والظلام. على سبيل المثال، في أجهزة المراقبة الطبية، يتم استخدام قيم مختلفة للتدرج الرمادي لتمثيل نطاق قيم معدل ضربات القلب.
16 level grayscale display: using frame rate control (FRC) technology, enhancing the sense of hierarchy through grayscale mixing on the timeline. However, due to the response speed of STN (usually>100 مللي ثانية)،-قد تتعرض الصور الديناميكية عالية السرعة للظلال.
عرض 256 لونًا/4096 لونًا: في وحدات التحكم المضمنة مثل S3C2440A، يتم تعيين بيانات 8- بت/بكسل (R3G3B2) أو 12 بت/بكسل (R4G4B4) إلى شاشة عرض متعددة الألوان من خلال خوارزمية الارتعاش (Dithering) وجدول البحث عن الألوان (LUT). لكن تشبع اللون الفعلي منخفض نسبيًا، وينتمي إلى فئة الألوان الزائفة.
3. حل العرض بالألوان الكاملة: اختراق في تكنولوجيا CSTN
يقوم Color STN (CSTN) بتقسيم كل بكسل إلى ثلاث وحدات بكسل فرعية من الأحمر والأخضر والأزرق من خلال تراكب مرشحات ألوان RGB، ويجمع بين قدرة STN على التحكم في التدرج الرمادي لتحقيق عرض 65536 لونًا. تشمل النقاط الفنية الرئيسية ما يلي:
ترتيب البكسل الفرعي: اعتماد شريط أو ترتيب متعرج لتحسين تأثيرات مزج الألوان.
زيادة قناة المحرك: باستخدام محرك المصفوفة النشط (AM-STN)، يتم التغلب على التأثير المتقاطع للمصفوفة المنفعلة، مما يدعم دقة أعلى (مثل 640 × 400).
تطبيق فيلم التعويض: تعمل تقنية FSTN (Film+STN) على إزالة لون الخلفية المتأصل لـ STN عن طريق إضافة فيلم تعويض، وتحسين التباين باللونين الأبيض والأسود، وتوفير خلفية أكثر نقاء لعرض الألوان.
3، الاختناقات الفنية والحلول: تكلفة العرض متعدد الألوان-.
1. الحد الأقصى لسرعة الاستجابة
تؤدي الزيادة في زاوية الالتواء للبلورة السائلة STN إلى وقت استجابة طويل (القيمة النموذجية 200-300 مللي ثانية)، مما قد يتسبب في ظهور الظلال في عرض الصورة الديناميكية. الحل يشمل:
مواد الكريستال السائل سريعة الاستجابة: تطوير صيغ كريستال سائل ذات انكسار مزدوج عالي ولزوجة منخفضة، مما يقلل وقت الاستجابة إلى 50 مللي ثانية.
تقنية Overdrive: تعمل على تسريع عملية الانحراف الجزيئي من خلال تطبيق جهد ما قبل الإمالة.
2. الاعتماد على المنظور
نطاق زاوية العرض لـ STN (عادة ± 40 درجة ) أصغر من نطاق TFT-LCD (± 70 درجة)، وقد يحدث تغير في اللون عند المشاهدة بشكل غير مباشر. اتجاه التحسين:
تقنية المحاذاة الرأسية متعددة المجالات (MVA): من خلال إعداد الهياكل المجهرية في طبقة التوجيه، يمكن تحقيق عرض نطاق العرض المتعدد.
فيلم التعويض البصري: إضافة فيلم تعويض فرق الطور لتوسيع نطاق زاوية المشاهدة.
3. التناقض بين التكلفة والعائد
يتطلب خط الإنتاج STN تحكمًا دقيقًا في المعلمات مثل سمك الصندوق وزاوية الإمالة المسبقة، مما يؤدي إلى إنتاجية أقل من نوع TN. تتطلب وحدة -الألوان الكاملة CSTN تجميع مرشحات الألوان وأفلام التعويض، مما يؤدي إلى زيادة في التكلفة بنسبة 30% -50% مقارنة بوحدة STN أحادية اللون. استراتيجية الاستجابة الصناعية:
التصميم المعياري: دمج وحدة التشغيل IC ووحدة الإضاءة الخلفية ولوحة LCD لتقليل تكاليف النظام.
تحسين العملية: اعتماد تقنية الطباعة النافثة للحبر لتحل محل عملية الطباعة الحجرية الضوئية التقليدية وتحسين كفاءة إنتاج مرشح الألوان.
4، سيناريو التطبيق النموذجي: تحقيق القيمة للعرض متعدد الألوان-.
الأدوات الصناعية: في لوحة التشغيل الخاصة بأدوات آلة CNC، يتم عرض معلومات الإنذار باللون الأحمر، ويتم عرض حالة التشغيل العادية باللون الأخضر، ويتم عرض حالة الاستعداد باللون الأصفر.
المعدات الطبية: في أجهزة التشخيص بالموجات فوق الصوتية، -يتم عرض صور الموجات فوق الصوتية بتدرج رمادي مكون من 16 مستوى، مع حدود زرقاء تبرز منطقة التشغيل.
التحكم في الأجهزة المنزلية: على لوحة الثلاجة الذكية، يتم استخدام ألوان مختلفة للتمييز بين أوضاع التبريد والحفظ والتجميد السريع.
لوحة عدادات السيارات: في التحويل الرقمي للأدوات الميكانيكية التقليدية، يتم استخدام شاشة LCD المرمزة بالألوان بدلاً من أضواء مؤشر LED لتحقيق مطالبات حالة أكثر ثراءً.
