一، الأساس الفني لاتجاه الفيلم المستقطب: آلية تعتيم الضوء المستقطب والبلور السائل
1. الخصائص الفيزيائية للضوء المستقطب
يحتوي الضوء الطبيعي على مكونات اهتزازات كهربائية في اتجاهات مختلفة، بينما تسمح المستقطبات بمرور الضوء فقط من اتجاه واحد عن طريق امتصاص أو حجب الاهتزازات الكهربائية في اتجاهات محددة. على سبيل المثال، إذا كان اتجاه محور النقل للمستقطب أفقيًا (المحور X-)، فسيتم حجب الاهتزاز الكهربائي في الاتجاه الرأسي (المحور Y-) تمامًا، مما يشكل ضوءًا مستقطبًا خطيًا. هذه الخاصية هي أساس شاشة LCD - التي تحقق التباين بين السطوع والظلام من خلال التحكم في مرور الضوء المستقطب.
2. مبدأ التعتيم لجزيئات الكريستال السائل
تتكون وحدة العرض الخاصة بشاشة LCD ذات الكود المكسور من فيلمين مستقطبين في الأعلى والأسفل، وطبقة بلورية سائلة في المنتصف. يحول الفيلم المستقطب الضوء الطبيعي المنبعث من الإضاءة الخلفية إلى ضوء مستقطب خطيًا، وتلتف جزيئات الكريستال السائل تحت تأثير المجال الكهربائي، مما يغير اتجاه استقطاب الضوء الساقط. إذا كان اتجاه الاستقطاب الملتوي يتطابق مع محور نقل المستقطب العلوي، فإن الضوء المار من خلاله سيظهر ساطعًا؛ وإلا، فسيتم حظره وعرضه باللون الداكن. على سبيل المثال، في شاشات الكريستال السائل من نوع TN، عندما لا يتم تشغيلها، فإن جزيئات الكريستال السائل تلتوي بمقدار 90 درجة، مما يتسبب في دوران اتجاه الاستقطاب بمقدار 90 درجة وتطابقه مع المستقطب العلوي لتشكيل حالة ساطعة؛ بعد شحنها، تترتب جزيئات الكريستال السائل بشكل متوازٍ، ويظل اتجاه الاستقطاب دون تغيير، ولكن يتم حجبها بواسطة المستقطب العلوي لتشكل حالة مظلمة.
3. المعلمات الرئيسية لاتجاه المستقطب
يجب عند اختيار اتجاه المستقطب الانتباه إلى المعلمات التالية:
زاوية محور النقل: تعتمد عادةً على 0 درجة (أفقي) أو 90 درجة (عمودي)، ويجب أن تتقاطع محاور النقل للأفلام المستقطبة العلوية والسفلية عموديًا (فيلم الاستقطاب التالي هو 0 درجة، وفيلم الاستقطاب العلوي هو 90 درجة).
كفاءة الاستقطاب: يمكن أن تصل كفاءة الاستقطاب للمستقطبات-عالية الجودة إلى 99.9%، مما يؤدي بشكل فعال إلى حجب الضوء غير الناقل وتحسين التباين.
النفاذية: نفاذية المستقطب الواحد عادة ما تكون 42% -45%، في حين أن نفاذية مزيج من فيلمين مستقطبين حوالي 18% -20%، مما يؤثر بشكل مباشر على سطوع الشاشة.
2، منطق اختيار اتجاه المستقطب: تصميم يحركه سيناريو التطبيق
1. تحدد متطلبات المنظور تكوين الاتجاه
تتم تسمية زاوية العرض لشاشة LCD ذات الكود المكسور في اتجاه عقارب الساعة (مثل زاوية العرض 6:00، وزاوية العرض 12:00)، ويجب أن يتوافق اختيار الاتجاه مع سيناريو استخدام الجهاز:
منظور 6:00: مناسب للسيناريوهات التي يتم فيها وضع الجهاز بشكل مسطح أو محمول باليد (مثل الآلات الحاسبة وأجهزة التحكم عن بعد). عند هذه النقطة، يكون محور النقل للمستقطب السفلي 0 درجة، ومحور النقل للمستقطب العلوي 90 درجة. اتجاه المراقبة الأمثل هو 60 درجة للأسفل من الاتجاه الطبيعي للشاشة (أي اتجاه الساعة 6).
منظور 12:00: مناسب للسيناريوهات التي يتم فيها تثبيت الجهاز أسفل خط رؤية العين البشرية (مثل لوحات عدادات السيارة وشاشات عرض أرضية المصعد). محور النقل للمستقطب السفلي هو 90 درجة، والمستقطب العلوي هو 0 درجة. اتجاه المراقبة الأمثل هو 60 درجة لأعلى من الاتجاه الطبيعي للشاشة (أي اتجاه الساعة 12).
منظور 9:00: مناسب للمشاهد التي يوجد فيها الجهاز على الجانب الأيمن من العين البشرية (مثل شاشات التحكم المركزية في السيارة، لوحات التحكم الصناعية). محور النقل للمستقطب السفلي هو 45 درجة، والمستقطب العلوي هو 135 درجة. اتجاه المراقبة الأمثل هو 60 درجة إلى يمين الاتجاه الطبيعي للشاشة (أي اتجاه الساعة 9).
الحالة: تم تصميم لوحة قيادة سيارة معينة بزاوية عرض 12:00، مع محور نقل مستقطب سفلي قدره 90 درجة ومحور نقل مستقطب علوي قدره 0 درجة. عندما ينظر السائق إلى لوحة العدادات، يدخل الضوء في اتجاه قريب من الاتجاه الطبيعي، ويتطابق اتجاه الاستقطاب مع المستقطب العلوي، مما يؤدي إلى عرض واضح؛ في حالة استخدام منظور الساعة 6:00، يحتاج السائق إلى خفض رأسه للمراقبة، حيث تؤدي الزيادة في زاوية سقوط الضوء إلى انخفاض التباين.
2. يؤثر وضع العرض على اختيار الاتجاه
أوضاع عرض شاشات الكريستال السائل ذات الرموز المكسورة (مثل TN، STN، FSTN) لها متطلبات محددة لاتجاه المستقطب:
وضع TN: تتقاطع محاور النقل للأغشية المستقطبة العلوية والسفلية عموديًا (0 درجة /90 درجة)، وتعرض خلفية خضراء صفراء وأحرف زرقاء. إذا تم تدويره بمقدار 90 درجة (90 درجة /0 درجة)، فسيتم عرض خلفية زرقاء وأحرف صفراء.
وضع STN: زاوية تطور LCD هي 180 درجة -270 درجة، مع تباين أعلى وزاوية عرض أوسع. عادةً، يتم استخدام الوضع الرمادي (المستقطب الأرجواني) أو الوضع الأزرق (الوضع الرمادي المستدير بمقدار 90 درجة) لعرض لون الخلفية الرمادية أو الأحرف الزرقاء أو لون الخلفية الزرقاء أو الأحرف الرمادية.
وضع FSTN: إضافة فيلم تعويض على أساس STN للتخلص من تأثير الانكسار المزدوج وتحقيق عرض بالأبيض والأسود. تتقاطع محاور النقل للأفلام المستقطبة العلوية والسفلية عموديًا، وتعرض خلفية بيضاء وأحرفًا سوداء، مناسبة لسيناريوهات الطلب عالية التباين مثل المعدات الطبية والأدوات الدقيقة.
الحالة: وحدة التحكم في درجة الحرارة الصناعية المعينة تعتمد وضع FSTN، مع محور نقل بدرجة 0 للمستقطب السفلي و90 درجة للمستقطب العلوي. يعمل فيلم التعويض على تحسين السطوع وتغير اللون عند مشاهدته من الجانب. في بيئات الإضاءة القوية، تظل الشاشة قادرة على الحفاظ على التباين العالي، مما يضمن قدرة المشغل على قراءة القيم بوضوح.
3. تصميم الاتجاه الأمثل لظروف الإضاءة البيئية
تعتبر ظروف الإضاءة المحيطة أحد الاعتبارات المهمة لاختيار اتجاه المستقطبات:
إرسال شاشة LCD: مناسب للبيئات المظلمة (مثل الأدوات المستخدمة في الليل)، والتي تتطلب وحدة إضاءة خلفية. يعتمد المستقطب السفلي تصميمًا ناقلًا بنفاذية تصل إلى 45%، بينما يعبر المستقطب العلوي عند 0 درجة / 90 درجة لضمان أقصى سطوع للإضاءة الخلفية.
شاشة LCD عاكسة: مناسبة لبيئات الإضاءة القوية (مثل الأدوات الخارجية)، ولا تحتاج إلى إضاءة خلفية. يعتمد الفيلم المستقطب تصميمًا عاكسًا، مع مرآة انعكاس منتشرة تغطي السطح، ويعرض الصور باستخدام الضوء المحيط. يجب تحسين اتجاه محور الإرسال وفقًا لزاوية المراقبة (مثل التكيف مع مشاهد ضوء الشمس المباشر عند الساعة 12:00).
شاشة LCD شفافة وعاكسة: موازنة بيئات الإضاءة الداكنة والقوية، يستخدم المستقطب السفلي مواد شبه شفافة وشبه عاكسة مع نفاذية الضوء حوالي 20% -30%. يحتاج التصميم الاتجاهي إلى موازنة نقل الإضاءة الخلفية وانعكاس الضوء المحيط (مثل استخدام زاوية عرض 6:00 للتكيف مع مشاهد التبديل الداخلية والخارجية).
الحالة: يستخدم سوار المعصم الذكي شاشة LCD عاكسة بمحور نقل قدره 0 درجة للمستقطب السفلي و90 درجة للمستقطب العلوي. في البيئات الداخلية منخفضة الإضاءة، يتم تشغيل الإضاءة الخلفية بنفاذية 25% لضمان عرض واضح؛ في بيئات الإضاءة القوية الخارجية، يتم إيقاف الإضاءة الخلفية، ويستخدم العاكس المنتشر الضوء المحيط لعرض الوقت، بزاوية رؤية 120 درجة.
3، ممارسة الصناعة: حالات نموذجية لاختيار اتجاه الفيلم الاستقطابي
1. لوحة قيادة السيارة: منظور 12:00 ووضع FSTN
تعتمد إحدى الشركات المصنعة للسيارات منظور الساعة 12:00 ووضع FSTN في تصميم لوحة القيادة:
تكوين الاتجاه: محور نقل المستقطب السفلي هو 90 درجة، ومحور نقل المستقطب العلوي هو 0 درجة، وفيلم التعويض يحسن تأثير الرؤية الجانبية.
التأثير: عندما ينظر السائق إلى لوحة العدادات، يدخل الضوء في اتجاه قريب من الوضع الطبيعي، مع نسبة تباين تبلغ 500:1؛ عند زاوية الرؤية الجانبية (± 60 درجة)، تظل نسبة التباين أعلى من 200:1 لضمان قراءة واضحة للبيانات في أوضاع الجلوس المختلفة.
تحسين التكلفة: من خلال تخصيص أحجام المستقطب (تقليل هدر الخردة) والشراء بالجملة، يتم تقليل تكلفة المستقطب الواحد بنسبة 15%.
2. المعدات الطبية: تصميم عالي التباين ومضاد للانعكاس
تعتمد شاشة طبية معينة وضع STN والمستقطب المضاد للانعكاس:
تكوين الاتجاه: محور النقل للمستقطب السفلي هو 0 درجة، ومحور النقل للمستقطب العلوي هو 90 درجة، والسطح مطلي بطبقة AG (مضادة للوهج).
التأثير: في بيئات الإضاءة القوية (مثل أضواء غرفة العمليات بدون ظل)، ينثر طلاء AG الضوء المحيط ويقلل من تداخل الانعكاس؛ تضمن نسبة التباين العالية (800:1) لوضع STN عرضًا موجيًا واضحًا وتقلل من معدل القراءة الخاطئة بنسبة 30%.
الموثوقية: لقد اجتازت المستقطبات اختبار درجة الحرارة الواسعة -40 درجة ~85 درجة وهي قابلة للتكيف مع التغيرات الشديدة في درجات الحرارة في غرفة العمليات.
3. الإلكترونيات الاستهلاكية: تصميم رفيع للغاية وتحسين العرض الواسع
تستخدم ساعة ذكية معينة شاشة LCD -رفيعة للغاية ومزودة برمز مكسور ومستقطب ذو زاوية عرض واسعة:
تكوين الاتجاه: محور النقل للمستقطب السفلي هو 45 درجة، ومحور النقل للمستقطب العلوي هو 135 درجة، جنبًا إلى جنب مع تقنية IPS (المحاذاة الأفقية لجزيئات الكريستال السائل).
التأثير: تصل زاوية العرض إلى 160 درجة (يسار/يمين/أعلى/أسفل)، ويمكنها الحفاظ على سطوع 80% حتى عند إمالتها بزاوية 45 درجة؛ يبلغ سمك المستقطب 0.1 مم فقط، مما يساعد على تقليل السمك الإجمالي للماكينة إلى 9.8 مم.
التحكم في استهلاك الطاقة: يعمل التصميم العاكس على تقليل استهلاك طاقة الإضاءة الخلفية بنسبة 50% ويطيل عمر البطارية التي يتم شحنها مرة واحدة إلى 15 يومًا.
