تصنيف شاشة LCD

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

توجد تصنيفات مختلفة للأنماط الكهروضوئية لشاشات الكريستال السائل (LCDs).

تشغيل شاشة LCD باختصار

يمكن تلخيص آلية عمل شاشات TN و VA و IPS- LCD على النحو التالي:

  • يتشوه تكوين LC محاذٍ جيدًا بفعل مجال كهربائي مطبق .
  • يؤدي هذا التشوه إلى تغيير اتجاه المحور البصري المحلي للبلورات السائلة بالنسبة لاتجاه انتشار الضوء عبر طبقة البلورات السائلة.
  • يؤدي هذا التغيير في الاتجاه إلى تغيير حالة استقطاب الضوء المنتشر عبر طبقة البلورات السائلة.
  • يتم تحويل هذا التغيير في حالة الاستقطاب إلى تغيير في الشدة عن طريق الامتصاص ثنائي اللون ، وعادة ما يتم ذلك بواسطة مستقطبات ثنائية اللون خارجية .

التفعيل

يمكن محاذاة البلورات السائلة باستخدام كل من المجالات المغناطيسية والكهربائية. إلا أن قوة المجال المغناطيسي المطلوب عالية جدًا بحيث لا يمكن استخدامها عمليًا في تطبيقات العرض.

يتطلب أحد التأثيرات الكهروضوئية باستخدام البلورات السائلة مرور تيار عبر خلية البلورات السائلة؛ جميع التأثيرات الكهروضوئية الأخرى التي يتم ممارستها لا تتطلب سوى مجال كهربائي (بدون تيار) لمحاذاة البلورات السائلة.

التأثيرات الكهروضوئية في البلورات السائلة

يمكن محاذاة البلورات السائلة بواسطة المجالات الكهربائية والمغناطيسية

تأثيرات المجال الكهربائيالتأثيرات الكهروهيدروديناميكية
يقوم المجال الكهربائي بمحاذاة البلورة السائلة، ولا حاجة إلى تيار كهربائي (الطاقة المطلوبة للتشغيل منخفضة للغاية).يتطلب تكوين النطاقات وتشتتها الناتج عن التيار وجود تيار للتنشيط.
تأثير المجال النيماتيكي الملتوينمط التشتت الديناميكي، DMS
يمكن توليد المعلومات المرئية من خلال عمليات
  • الامتصاص (سواء بواسطة الأصباغ ثنائية اللون في البلورة السائلة أو بواسطة المستقطبات ثنائية اللون الخارجية)،
  • التشتت،
  • مطابقة الفهرس (مثل PDLCs الهولوغرافية).

تأثيرات الامتصاص

لا يمكن للمشاهدين إدراك حالة استقطاب الضوء المار عبر طبقة البلورات السائلة، بل يجب تحويلها إلى شدة (مثل الإضاءة) لتصبح قابلة للإدراك. ويتحقق ذلك من خلال امتصاص الضوء بواسطة الأصباغ ثنائية اللون والمستقطبات ثنائية اللون.

تأثيرات الامتصاص
الامتصاص الداخلي (أصباغ ثنائية اللون مذابة في سائل كروماتوغرافي سائل) ، شاشات الكريستال السائل المضيفة-الضيفةمستقطبات ثنائية اللون خارجية
التكوينات غير الملتوية مع الأصباغ ثنائية اللون [ 1 ]الانكسار المزدوج المتحكم به كهربائياً، ECB
أشكال ملتوية مع أصباغ ثنائية اللونتأثير المجال النيماتيكي الملتوي ، [ 2 ] TN
تأثيرات البلورات السائلة فائقة الالتواء (STN) ، حيث يكون الالتواء الكلي أكبر من 90 درجة.

SBE (تأثير الانكسار المزدوج الملتوي الفائق) [ 3 ] DSTN: تأثير STN ذو الطبقة المزدوجة FSTN: تأثير النيماتيكا الملتوية الفائقة المعوضة بالرقائق (الرقائق = طبقة مثبطة)

تأثيرات التبديل داخل المستوى، IPS [ 4 ] تأثير التبديل في المجال الهامشي، FFS
التأثيرات المحاذية عمودياً، VA [ 5 ] المحاذاة العمودية متعددة المجالات، MVA [ 6 ] المحاذاة العمودية المنقوشة، PVA [ 7 ]
خلية PI [ 8 ] (المعروفة أيضًا باسم خلية OCB) OCB: وضع الانحناء المعوض بصريًا
تغيير الطور الكوليستيري-النيماتيكي باستخدام الأصباغ ثنائية اللون [ 9 ]

بلورات سائلة مشتتة في البوليمر

يمكن مزج البلورات السائلة ذات الوزن الجزيئي المنخفض مع بوليمرات ذات وزن جزيئي عالٍ، ثم فصلها لتكوين مصفوفة إسفنجية مملوءة بقطرات من البلورات السائلة. ويمكن لمجال كهربائي خارجي أن يُحاذي البلورات السائلة لتتوافق مع معامل انكسار مصفوفة البوليمر، محولًا الخلية من حالة ضبابية (مشتتة) إلى حالة شفافة. وعند إذابة أصباغ ثنائية اللون في البلورات السائلة، يمكن لمجال كهربائي أن يحول البلورات السائلة ثنائية اللون من حالة امتصاص إلى حالة شفافة إلى حد كبير.

عندما تكون كمية البوليمر صغيرة مقارنةً بكمية البلورات السائلة، لا يحدث انفصال بين المكونين، بل يشكل البوليمر شبكة ليفية غير متجانسة داخل البلورات السائلة، مما يُثبّت الحالة التي تشكلت عليها. وبهذه الطريقة، يمكن التحكم في بعض الخصائص الفيزيائية (مثل المرونة واللزوجة، وبالتالي جهد العتبة وأزمنة الاستجابة، على التوالي).

بلورات سائلة مشتتة في البوليمر (PDLCs)
  • PDLCs الممتصة والمطعّمة بالصبغة
  • تشتت PDLCs
  • بلورات سائلة مجسمة
  • شاشات LCD مثبتة بالبوليمر

شاشات LCD ثنائية الاستقرار

في بعض التطبيقات، تُعدّ خاصية الاستقرار الثنائي للتأثيرات الكهروضوئية ميزةً بالغة الأهمية، إذ تبقى الاستجابة البصرية (المعلومات المرئية) ثابتة حتى بعد إزالة التنشيط الكهربائي، مما يُوفّر شحن البطارية. وتُصبح هذه التأثيرات مفيدةً عندما تتغير المعلومات المرئية المعروضة على فترات متباعدة فقط (مثل الورق الإلكتروني ، وبطاقات الأسعار الإلكترونية، وما إلى ذلك).

شاشات LCD ثنائية الاستقرار
البلورات السائلة الفيروكهربائيةالسوائل الكولستيريةالبلورات السائلة النيماتية
شاشات الكريستال السائل ثنائية الاستقرار ذات الخصائص الكهروإجهاديةشاشات الكريستال السائل ثنائية الاستقرار ذات التغير الطوري الكوليستيريشاشات نيماتية ثنائية الاستقرار
  • الاستقرار الثنائي الملتوي وغير الملتوي (الالتواء 180 درجة / 360 درجة) [ 10 ]
  • تأثيرات البلورات السائلة الملتوية ثنائية الاستقرار، BTN
  • الاستقرار الثنائي عند الذروة [ 11 ]
  • الاستقرار الثنائي السمتي

تقليل التباينات مع اتجاه الرؤية في شاشات الكريستال السائل

يتغير اتجاه انتشار الضوء في طبقة الكريستال السائل، وبالتالي تتغير شدة الضوء المنقول وتوزيعه الطيفي. وللحد من هذه التغيرات غير المرغوب فيها إلى أدنى حد، يُستخدم نهجان في شاشات الكريستال السائل الفعلية: نهج متعدد المجالات، واستخدام طبقات خارجية ثنائية الانكسار (صفائح مُؤخِّرة).

تقليل التباينات مع اتجاه الرؤية في شاشات الكريستال السائل
مناهج متعددة المجالاتتعويض الصفيحة المُؤخرة (ذات الانكسار المزدوج)
المتوسط ​​البصري للمناطق المجهرية ذات خصائص اتجاه الرؤية المختلفةتصحيح التأثيرات غير المرغوب فيها في البلورات السائلة بواسطة طبقات خارجية ثنائية الانكسار (بوليمرية).

مراجع

  1. ↑ هايلماير، جي إتش؛ زانوني، إل إيه (1968). "تفاعلات المضيف والضيف في البلورات السائلة النيماتية. تأثير كهروضوئي جديد". رسائل الفيزياء التطبيقية . 13 (3). منشورات معهد الفيزياء الأمريكي: 91-92 . doi : 10.1063/1.1652529 . ISSN 0003-6951 . 
  2. ↑ شادت، م.؛ هيلفريش، و. (15 فبراير 1971). "النشاط البصري المعتمد على الجهد لبلورة سائلة نيماتية ملتوية". رسائل الفيزياء التطبيقية . 18 (4). منشورات معهد الفيزياء الأمريكي: 127-128 . doi : 10.1063/1.1653593 . ISSN 0003-6951 . 
  3. ↑ شيفر، تي جيه؛ نيهرينغ، جيه. (15 نوفمبر 1984). "شاشة عرض بلورية سائلة جديدة عالية التعدد". رسائل الفيزياء التطبيقية . 45 (10). منشورات معهد الفيزياء الأمريكي: 1021-1023 . doi : 10.1063/1.95048 . ISSN 0003-6951 . 
  4. ↑ سوريف، ر. أ. (15 فبراير 1973). "تأثيرات المجال المستعرض في البلورات السائلة النيماتية". رسائل الفيزياء التطبيقية . 22 (4). منشورات معهد الفيزياء الأمريكي: 165-166 . doi : 10.1063/1.1654597 . ISSN 0003-6951 . 
  5. ↑ شيكل، إم إف؛ فارينشون، ك. (15-11-1971). "تشوه البلورات السائلة النيماتية ذات التوجه الرأسي في المجالات الكهربائية". رسائل الفيزياء التطبيقية . 19 (10). منشورات معهد الفيزياء الأمريكي: 391-393 . doi : 10.1063/1.1653743 . ISSN 0003-6951 . 
  6. ↑ ك. أومورو وآخرون، ملخص مؤتمر SID'97، صفحة 845
  7. ^ جو كواج وآخرون، SID'00 Digest، ص. 1077
  8. ↑ بوس، فيليب جيه؛ كوهلر/بيران، ك. ريكي (1984). "خلية باي: جهاز تبديل ضوئي سريع للبلورات السائلة". البلورات الجزيئية والبلورات السائلة . 113 (1). إنفورما المملكة المتحدة المحدودة: 329-339 . doi : 10.1080/00268948408071693 . ISSN 0026-8941 . 
  9. ↑ وايت، دونالد ل.؛ تايلور، غاري ن. (1974). "جهاز عرض جديد عاكس للضوء بتقنية البلورات السائلة". مجلة الفيزياء التطبيقية . 45 (11). منشورات معهد الفيزياء الأمريكي: 4718-4723 . doi : 10.1063/1.1663124 . ISSN 0021-8979 . 
  10. ↑ بيرمان، د. و.؛ هيفنر، و. ر. (1980). "شاشة عرض جديدة ثنائية الاستقرار من الكريستال السائل الكوليستيري". رسائل الفيزياء التطبيقية . 37 (1). منشورات معهد الفيزياء الأمريكي: 109-111 . doi : 10.1063/1.91680 . ISSN 0003-6951 . 
  11. ↑ جي بي براون، وقائع مؤتمر مركز أبحاث التنمية الدولية 2000، ص 76

الأدب

  • بوتشي ييه، كلير غو ، بصريات شاشات الكريستال السائل، جون وايلي وأولاده ، 1999
  • DK Yang, ST Wu, أساسيات أجهزة الكريستال السائل، سلسلة Wiley SID في تكنولوجيا العرض، 2006