شاشة شفافة

الشاشة الشفافة هي شاشة إلكترونية تسمح للمستخدم برؤية ما يُعرض عليها مع إمكانية الرؤية من خلالها. تشمل التطبيقات الرئيسية لهذا النوع من الشاشات شاشات العرض الأمامية ، وأنظمة الواقع المعزز ، واللافتات الرقمية، وتعديل الإضاءة المكانية واسعة النطاق . يجب التمييز بينها وبين أنظمة دمج الصور التي تُحقق تأثيرات بصرية مماثلة من خلال دمج صور متعددة بصريًا في مجال الرؤية. تُدمج الشاشات الشفافة المصفوفة النشطة للشاشة في مجال الرؤية، مما يسمح لها عمومًا بأن تكون أكثر إحكامًا من الأنظمة القائمة على الدمج.

بشكل عام، يوجد نوعان من تقنيات العرض الشفاف الأساسية: الامتصاصية (وخاصة شاشات الكريستال السائل LCD) والانبعاثية (وخاصة الإضاءة الكهربائية ، بما في ذلك مصابيح LED ومصادر الانبعاث عالية المجال). تعمل الأجهزة الامتصاصية عن طريق تقليل شدة الضوء المار عبر الشاشة بشكل انتقائي، بينما تعمل الأجهزة الانبعاثية على زيادة شدة الضوء المار عبر الشاشة بشكل انتقائي. تجمع بعض أنظمة العرض بين الأجهزة الامتصاصية والانبعاثية للتغلب على القيود المتأصلة في كل منهما. تحقق تقنيات العرض الانبعاثية شفافية جزئية إما عن طريق دمج عناصر باعثة صغيرة معتمة غير مرئية مع المناطق الشفافة أو عن طريق كونها شفافة جزئيًا.

تسارع تطوير الشاشات الشفافة العملية بشكل ملحوظ مع نهاية العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. وكانت شاشة سوني إريكسون إكسبريا بيورنس، التي طُرحت عام ٢٠٠٩، من أوائل الشاشات الشفافة التجارية، إلا أنها لم تحقق نجاحًا تجاريًا بسبب عدم وضوح شاشتها في الخارج أو في الغرف ذات الإضاءة الساطعة. وفي أواخر عام ٢٠١١، أطلقت سامسونج أول شاشة LCD شفافة، ونشرت بلانار تقريرًا عن نموذج أولي لشاشة شفافة تعمل بتقنية الإضاءة الكهربائية عام ٢٠١٢. ^{[ ١ ]} وبعد فترة وجيزة، بدأت شركة كريستال ديسبلاي سيستمز، ومقرها المملكة المتحدة، ببيع شاشات LCD شفافة مُعاد تصنيعها من شاشات LCD تقليدية. ^{[ ٢ ]} وعرضت إل جي شاشة LCD شفافة عام ٢٠١٥. ^{[ ٣ ]} وفي أواخر العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين، بدأت شاشات OLED الشفافة بالظهور. فعلى سبيل المثال، تستخدم شركات إل جي وبرودسبلاي وتابتل تقنية LCD التقليدية ، بينما تستخدم إل جي أيضًا تقنية OLED. ^{[ ٤ ] [ ٥ ]} أما شاشات LUMINEQ الشفافة، التي تُصنّعها شركة بينيك، فهي شاشات رقيقة تعمل بتقنية الإضاءة الكهربائية، وتُنتجها تقنية الترسيب الطبقي الذري (ALD). استخدمت شركة فالترا هذه التقنية في عام 2017 لتطوير شاشة العرض الأمامية الذكية SmartGlass ^{[ 6 ] [ 7 ]} للجرارات. وكانت سامسونج وبلانار سيستمز قد أنتجتا سابقًا شاشات OLED شفافة، لكنهما توقفتا عن إنتاجها في عام 2016. ^{[ 8 ]} واستخدمت شركة بروديسبلاي تقنيتي OLED وLCD، لكنها لم تعد تُنتج شاشات OLED شفافة. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}

توجد تقنيتان رئيسيتان للشاشات الشفافة، وهما شاشات الكريستال السائل (LCD) وشاشات LED. تُعد تقنية LED أقدم وتُصدر لونًا أحمر، بينما تُعد تقنية OLED أحدث منهما وتستخدم مادة عضوية. على الرغم من أن شاشات OLED الشفافة أصبحت متاحة على نطاق أوسع، إلا أن كلتا التقنيتين مشتقتان إلى حد كبير من أنظمة العرض التقليدية. في الشاشات الشفافة، يُضفي الاختلاف بين طبيعة امتصاص شاشات LCD وطبيعة انبعاث شاشات OLED مظهرًا بصريًا مختلفًا تمامًا. تفرض أنظمة LCD نمطًا من التظليل والألوان على الخلفية المرئية من خلال الشاشة، بينما تفرض أنظمة OLED نمط صورة متوهجة على الخلفية. شاشات TASEL هي في الأساس شاشات إلكترولومينيسنتية رقيقة وشفافة ذات أقطاب كهربائية شفافة. ^{[ 15 ]}

دقة البكسل وسطوعه:

• تباعد البكسل: يؤثر تباعد البكسلات (المسافة بين البكسلات) على وضوح الصورة. يوفر تباعد البكسلات الأصغر كثافة بكسلات أعلى، مما ينتج عنه صور أكثر وضوحًا.
• السطوع: تتميز الشاشات الشفافة بمستويات سطوع قابلة للتعديل. وتضمن مستويات السطوع العالية، التي تصل إلى 7500 شمعة/م² (حسب التقنية المستخدمة)، رؤية واضحة في مختلف ظروف الإضاءة، بما في ذلك ضوء الشمس المباشر. ^{[ 16 ]}

انعكاس جزئي

تعرض شاشة الانعكاس الجزئي صورةً عن طريق عكسها عن سطح أملس شفاف مثل الزجاج أو غشاء خاص. ^{[ 17 ]}

شاشات الانعكاس الجزئي بسيطة نسبياً ولكنها محدودة بسبب ضرورة أن يكون سطوع الصورة المنعكسة أكثر سطوعاً بكثير من مصادر الضوء الموجودة خلف الشاشة.

من الأمثلة الشائعة على الشاشات العاكسة جزئياً في المركبات، شاشة العرض الأمامية في السيارات أو الطائرات المقاتلة. ويُعدّ وهم "شبح بيبر" مثالاً كلاسيكياً يستخدم هذه التقنية بشكل غير مباشر.

شاشات مثبتة على الرأس

قاد

تتكون شاشات LED من طبقتين من الزجاج على جانبي مجموعة من مصابيح LED قابلة للعنونة. وقد استُخدمت مصابيح LED غير العضوية والعضوية ( OLED ) لهذا الغرض. وقد حظيت مصابيح OLED الأكثر مرونة (حرفيًا ومجازيًا) باهتمام أكبر في هذا التطبيق، على الرغم من أن شركة سامسونج، المُصنِّع التجاري الوحيد، أعلنت في يوليو 2016 عن إيقاف إنتاج هذا المنتج. ^{[ 18 ]} تتكون شاشات OLED من طبقة باعثة وطبقة موصلة. تنتقل النبضات الكهربائية عبر الطبقة الموصلة وتُنتج الضوء عند الطبقة الباعثة. وهذا يختلف عن شاشات LCD في أن شاشات OLED تُنتج ضوءها الخاص، مما يُنتج تأثيرًا بصريًا مختلفًا بشكل ملحوظ مع شاشة شفافة. تسمح الفجوة الضيقة بين وحدات البكسل في الشاشة، بالإضافة إلى الكاثودات الشفافة داخلها، بشفافية الشاشات. كان إنتاج هذا النوع من الشاشات صعبًا ومكلفًا للغاية في الماضي، ولكنه أصبح الآن أكثر شيوعًا مع تطور أساليب تصنيعه. ^{[ 19 ]} تُنتج شاشات OLED الشفافة ضوءها الخاص، ولكنها لا تستطيع عرض اللون الأسود. يمكن حل هذه المشكلة عن طريق إضافة طبقة خاصة من شاشة LCD.

يمكن استخدام الشاشات الشفافة للأغراض التالية:

1. واجهات المتاجر التقليدية: توفر هذه الشاشات إعلانات فعّالة للغاية من خلال تحويل واجهات المتاجر إلى تجارب بصرية ديناميكية. وقد يكون هذا مفيدًا بشكل خاص لمنصات تبادل الإعلانات نظرًا لارتفاع تكلفة الألف ظهور الناتجة عن فعاليتها. ^{[ 16 ]}
2. اللوحات الإعلانية: تسمح الشاشات الشفافة على اللوحات الإعلانية لوكالات الإعلان الإبداعية بتصميم إعلانات تمزج محتوى الفيديو بسلاسة مع الخلفية، مما يخلق حملات إعلانية جذابة ومبتكرة. ^{[ 16 ]}
3. واجهات المباني الكبيرة: يمكن لمالكي المباني استخدام شاشات عرض شفافة على الواجهات لتحقيق إيرادات كبيرة من خلال الإعلانات. لا تحجب هذه الشاشات الرؤية عن السكان، لأنها شفافة، مما يحافظ على رؤية المناظر الخارجية من داخل المبنى. ^{[ 16 ]}
4. الواقع المعزز ، وتطبيقات أخرى مثل شاشات العرض في المتاجر وشاشات الكمبيوتر الأكثر تطوراً. ^{[ 26 ] [ 27 ]}

قد تعرض الشاشات الشفافة القائمة على تقنية OLED أو microLED اللون الأسود بإضافة شاشة LCD، لأنها لا تستطيع عرضه بمفردها. وذلك لأن حالة الإيقاف في شاشات OLED وmicroLED تُقابل اللون الأسود (أو في هذه الحالة، الشفافية لعدم وجود خلفية سوداء)، بينما تُقابل حالة التشغيل اللون الأبيض؛ لأن وحدات البكسل في شاشات OLED وmicroLED تُصدر ضوءها الخاص. أما شاشات LCD الشفافة فلا تستطيع عرض اللون الأبيض لأن وحدات البكسل فيها لا تُصدر ضوءها الخاص، بل تحجب الضوء من الإضاءة الخلفية البيضاء بشكل انتقائي، مع أنه من الممكن نظريًا معالجة هذه المشكلة بإضافة شاشة microLED أو OLED أحادية اللون شفافة. في شاشات LCD، يحدث هذا لأن وحدات البكسل في حالة الإيقاف تنطفئ، مما يسمح بمرور ضوء الإضاءة الخلفية، بينما في حالة التشغيل تُضيء وحدات البكسل، مما يحجب الضوء. ^{[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]}

كان باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يعملون على ابتكار شاشات شفافة بتكلفة منخفضة باستخدام الجسيمات النانوية. ^{[ 31 ]} وبحلول عام 2019، كانت شركة ناشئة، هي شركة لوكس لابز، تقوم بتسويق أبحاث معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ^{[ 32 ]}

• شاشة عرض رأسية
• شبح بيبر