طبقة المحاذاة

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

طبقات المحاذاة ، أو أغشية المحاذاة ، [ 1 ] هي أغشية رقيقة تُعدّ مكونًا أساسيًا في شاشات الكريستال السائل (LCD). تُطبّق هذه الطبقات على أسطح الركائز الزجاجية التي تحتوي على البلورات السائلة . وتتمثل وظيفتها الرئيسية في التحكم في اتجاه جزيئات الكريستال السائل، وهو أمر ضروري لعمل الشاشة بشكل سليم. [ 2 ] تتحكم طبقة المحاذاة في محاذاة البلورات السائلة المجاورة لها مباشرةً، وتجبر التفاعلات بعيدة المدى هذه المحاذاة على الامتداد بشكل ملحوظ داخل البلورة نفسها. [ 3 ]

تضمن طبقات المحاذاة اصطفاف جزيئات الكريستال السائل في اتجاه محدد عند عدم تطبيق مجال كهربائي . وهذا أمر بالغ الأهمية لوظيفة الشاشة؛ فعلى سبيل المثال، في شاشات الكريستال السائل الملتوية (TN)، تكون طبقات المحاذاة على ركيزتي الزجاج متعامدة ، مما يُحدث التواءً بزاوية 90 درجة في جزيئات الكريستال السائل، ويسمح للشاشة بتعديل الضوء بكفاءة عند تطبيق مجال كهربائي. ومع ذلك، بتطبيق جهد كهربائي عبر طبقة الكريستال السائل، يمكن تغيير اتجاه الجزيئات، مما يؤثر على مرور الضوء عبر الشاشة، ويتيح التحكم في السطوع والتباين .

اعتبارًا من عام 2025، تُعدّ تقنيتا الاحتكاك والمحاذاة الضوئية التقنيتين الرئيسيتين المستخدمتين لإنتاج طبقات المحاذاة. [ 4 ] وتُعتبر طريقة الاحتكاك عمليةً عمرها قرابة مئة عام، وتعتمد على فرك البوليمرات المطلية بالدوران بقطعة قماش مخملية . [ 2 ] ونظرًا للصعوبات التي تُسببها هذه العملية عند استخدامها في صناعة شاشات عرض كبيرة، فقد تمّ البحث عن خيارات أخرى. [ 2 ] وقد تُؤدي طريقة الاحتكاك إلى مشاكل الكهرباء الساكنة، وترسب الغبار، والخدوش. [ 1 ]

التقنيات

تقليديًا، تُحاذى البلورات السائلة عن طريق فرك الأقطاب الكهربائية على ركائز زجاجية مغطاة بالبوليمر. تُستخدم تقنيات الفرك على نطاق واسع في الإنتاج الضخم لشاشات الكريستال السائل وفي المختبرات الصغيرة أيضًا. نتيجةً للاحتكاك الميكانيكي أثناء الفرك، غالبًا ما تتشكل شوائب تؤدي إلى تلف المنتجات. كما يُولّد الفرك شحنة كهربائية ساكنة قد تُلحق الضرر بالإلكترونيات الحساسة والمتناهية الصغر في الشاشات. [ 5 ]

المحاذاة الضوئية هي تقنية لتوجيه البلورات السائلة إلى الوضع المطلوب عن طريق تعريضها لضوء مستقطب ومادة كيميائية حساسة للضوء . [ 3 ] تُجرى هذه العملية عادةً بتعريض المادة الكيميائية (سطح التوجيه) لضوء مستقطب ذي اتجاه محدد، مما يؤدي إلى محاذاة خلايا أو نطاقات البلورات السائلة وفقًا للاتجاه المُعرَّض له. تتميز تقنية المحاذاة الضوئية عن الطرق التقليدية بمزايا عديدة، منها: المحاذاة عالية الجودة دون تلامس، وإمكانية عكس المحاذاة، وإمكانية تشكيل أنماط دقيقة لأطوار البلورات السائلة.

مزايا المحاذاة الضوئية

يمكن معالجة العديد من مشاكل الاحتكاك عن طريق المحاذاة الضوئية:

  • تُعدّ عملية المحاذاة الضوئية، بحكم تعريفها، عملية لا تتطلب التلامس. وهذا يسمح بمحاذاة البلورات السائلة حتى في المناطق التي يصعب الوصول إليها ميكانيكيًا. ولذلك آثار بالغة الأهمية في استخدام البلورات السائلة في الاتصالات السلكية واللاسلكية والإلكترونيات العضوية . [ 3 ] [ 6 ]
  • من خلال التصوير البصري، يمكن محاذاة نطاقات صغيرة جدًا مما ينتج عنه محاذاة عالية الجودة للغاية.
  • من خلال تغيير اتجاه محاذاة البلورات السائلة على نطاق مجهري، يمكن إنشاء أجهزة بصرية ذات أغشية رقيقة مثل العدسات والمستقطبات ومولدات الدوامات البصرية وما إلى ذلك . [ 7 ] [ 8 ]

تاريخ

كانت التقنية الأولى المستخدمة لإنتاج طبقة محاذاة على شاشات الكريستال السائل (LCD) هي ببساطة فرك سطح الزجاج بالورق أو الجلد. [ 3 ] ثم تم اعتماد إضافة طبقة بوليمر محكوكة إلى الزجاج لاحقًا، لزيادة الموثوقية. [ 3 ] بعد ذلك، تم اختراع آلات كبيرة ومكلفة لفرك الركيزة بدقة . [ 3 ]

محاذاة ضوئية

تم إثبات المحاذاة الضوئية لأول مرة عام 1988 على يد ك. إيتشيمورا على ركائز الكوارتز باستخدام مركب أزوبنزين كسطح تحكم. [ 9 ] بعد فترة وجيزة من نشر نتائج إيتشيمورا، أثبتت مجموعات بحثية من الولايات المتحدة الأمريكية (جيبونز وآخرون [ 10 ] )، وروسيا/سويسرا (شادت وآخرون [ 11 ]) ، وأوكرانيا (دياديوشا وآخرون [ 12 ] [ 13 ] ) محاذاة البلورات السائلة ضوئيًا في مستوى سمتي لركيزة المحاذاة، وذلك في وقت متزامن تقريبًا. وقد اكتسبت هذه النتائج الأخيرة أهمية خاصة لأنها وفرت بديلاً حقيقيًا لتقنية الاحتكاك. [ 14 ] [ 15 ] ومنذ ذلك الحين، تم إثبات العديد من التركيبات الكيميائية للمحاذاة الضوئية وتطبيقها في إنتاج أجهزة البلورات السائلة، مثل شاشات العرض الحديثة. [ 3 ] [ 16 ]

مراجع

  1. 1 2 شي، شياوتشوان؛ يان، سينكي؛ شين، لاري تشونغشين؛ وانغ، يينغهان؛ تشنغ، باي (2023-12-01). "تقنية المحاذاة الضوئية للبلورات السائلة: الأساسيات والتطورات وتطبيقات الأجهزة المرنة/القابلة للتمدد" . مجلة المواد الإلكترونية اليوم . 6 100069. doi : 10.1016/j.mtelec.2023.100069 . ISSN 2772-9494 . 
  2. هوغبوم ، يوهان؛ راسينغ، ثيو؛ روان، آلان إي؛ نولتي، رويلاند جيه إم (24 مارس 2006). " طبقات محاذاة شاشات الكريستال السائل: التحكم في خصائص المجال النيماتيكي" . مجلة كيمياء المواد . 16 ( 14): 1305-1314 . doi : 10.1039/B510579J . hdl : 2066/35718 . ISSN 1364-5501 . 
  3. 1 2 3 4 5 6 7 ياروشتشوك، أوليغ؛ ريزنيكوف، يوري (2012). "المحاذاة الضوئية للبلورات السائلة: الأساسيات والاتجاهات الحالية". مجلة كيمياء المواد . 22 (2): 286-300 . doi : 10.1039/c1jm13485j . ISSN 0959-9428 . 
  4. ↑ يو، شينمين؛ لي، تانغوو؛ سانغ، جينغشين؛ شياو، مينغ؛ شانغ، جيان هوا؛ صن، جياتونغ (2025-01-01). "تثبيت اتجاه طبقات التحكم بالضوء باستخدام بوليمرات الكريستال السائل" . شاشات العرض . 86 102893. doi : 10.1016/j.displa.2024.102893 . ISSN 0141-9382 . 
  5. ↑ سيكي، تاكاهيرو (13 أغسطس 2014). "استراتيجيات جديدة وآثارها على المحاذاة الضوئية للبوليمرات البلورية السائلة" . مجلة البوليمرات . 46 (11): 751-768 . doi : 10.1038/pj.2014.68 . ISSN 0032-3896 . 
  6. ↑ تشيغرينوف، فلاديمير ج.؛ كوزينكوف، فلاديمير م.؛ كوك، هوي سينغ (2008-06-06). المحاذاة الضوئية للمواد البلورية السائلة . سلسلة وايلي-سيد في تكنولوجيا العرض. تشيتشستر، المملكة المتحدة: جون وايلي وأولاده المحدودة. doi : 10.1002/9780470751800 . ISBN 978-0-470-75180-0.
  7. ↑ بان، سو؛ هو، جاكوب ي.؛ تشيغرينوف، فلاديمير ج.؛ كوك، هوي سينغ (14 فبراير 2018). "طريقة جديدة للمحاذاة الضوئية تعتمد على أصباغ أزوبنزين منخفضة الوزن الجزيئي وتطبيقها على المستقطبات ذات نسبة ثنائية اللون العالية". مجلة ACS للمواد والتطبيقات . 10 (10): 9032-9037 . doi : 10.1021/acsami.8b00104 . ISSN 1944-8244 . PMID 29442496 .  
  8. ↑ جي، وي؛ وي، بينغ يان؛ تشين، بينغ؛ هو، وي؛ لو، يان تشينغ (11 فبراير 2017). "التحكم في المجال البصري عبر المحاذاة الضوئية للبلورات السائلة". البلورات الجزيئية والبلورات السائلة . 644 (1): 3-11 . doi : 10.1080/15421406.2016.1277314 . ISSN 1542-1406 . S2CID 100118998 .  
  9. ↑ إيتشيمورا، كونيهيرو؛ سوزوكي، ياسوزو؛ سيكي، تاكاهيرو؛ هوسوكي، أكيرا؛ آوكي، كوسو (سبتمبر 1988). "تغيير قابل للانعكاس في نمط محاذاة البلورات السائلة النيماتية يتم تنظيمه كيميائيًا ضوئيًا بواسطة أسطح تحكم معدلة بطبقة أحادية من أزوبنزين". لانغمير . 4 (5): 1214-1216 . doi : 10.1021/la00083a030 . ISSN 0743-7463 . 
  10. ↑ جيبونز، واين م.؛ شانون، بول ج.؛ صن، شاو تانغ؛ سويتلين، برايان ج. (1991). "محاذاة البلورات السائلة النيماتية بوساطة السطح باستخدام ضوء الليزر المستقطب" . مجلة نيتشر . 351 (6321): 49-50 . doi : 10.1038/351049a0 . ISSN 1476-4687 . S2CID 4267126 .  
  11. ↑ شادت، مارتن؛ شميت، كلاوس؛ كوزينكوف، فلاديمير؛ تشيغرينوف، فلاديمير (1992-07-01). "المحاذاة المتوازية للبلورات السائلة بفعل السطح بواسطة البوليمرات الضوئية المبلمرة خطيًا" . المجلة اليابانية للفيزياء التطبيقية . 31 (7R): 2155. doi : 10.1143/JJAP.31.2155 . ISSN 1347-4065 . S2CID 123181249 .  
  12. ^ Dyadyusha، AG، Kozenkov، VM، Marusiy، TY، Reznikov، YA، Reshetnyak، VY and Khizhnyak، AI، 1991. المحاذاة المستوية المستحثة بالضوء للبلورة السائلة الخيطية بواسطة السطح متباين الخواص بدون نسيج ميكانيكي. أوكرينسكي فيزيتشيسكي جورنال ، 36 (7)، الصفحات من 1059 إلى 1062.
  13. ↑ دياديوشا، أ.ج.؛ ماروسي، ت. يا.؛ ريزنيكوف، يو. أ.؛ خيزنياك، أ.إ.؛ ريشيتنياك، ف. يو. (1992-07-01). "التأثير التوجيهي الناتج عن تغير في تباين التفاعل بين بلورة سائلة وسطح محيط" . المجلة السوفيتية لرسائل الفيزياء التجريبية والنظرية . 56 : 17. Bibcode : 1992JETPL..56...17D . ISSN 0021-3640 . 
  14. ↑ EP 0525478 ، تشيغرينوف، فلاديمير غريغوريفيتش؛ كوزينكوف، فلاديمير ماركوفيتش ؛ نوفوسيلتسكي، نيكوليتش ​​فاسيليفيتش وآخرون، "خلية عرض بلورية سائلة"، نُشر في 3 فبراير 1993، مُسجل باسم هوفمان لا روش وجمعية نيوبيك موسكو للبحوث والإنتاج 
  15. ↑ براءة الاختراع الأمريكية رقم 5389698 ، تشيغرينوف، فلاديمير غريغوريفيتش؛ كوزينكوف، فلاديمير ماركوفيتش ؛ نوفوسيلتسكي، نيكوليتش ​​فاسيليفيتش وآخرون، "عملية تصنيع بوليمرات ضوئية ذات توجه جزيئي متغير باستخدام الضوء للتوجيه والتبلمر"، نُشرت في 14 فبراير 1995، مُسجلة باسم هوفمان لا روش وجمعية نيوبيك موسكو للبحوث والإنتاج. 
  16. ^ موراتا، ميتسوهيرو. يوكوياما، ريويتشي؛ تاناكا، يوشيكي؛ هوسوكاوا، توشيهيكو؛ أوجورا، كينجي؛ ياناجيهارا، ياسوهيرو؛ كوسافوكا، كاورو؛ ماتسوموتو، تاكويا (مايو 2018). “81-1: شاشة LCD عالية النفاذية وعالية التباين لشاشات العرض ثلاثية الأبعاد”. ملخص ندوة SID للأوراق الفنية . 49 (1): 1088–1091 . دوى : 10.1002/sdtp.12126 . ISSN 0097-966X .