一، مبانی فنی جهت فیلم قطبی کننده: نور قطبی شده و مکانیزم کم نور کریستال مایع
1. خواص فیزیکی نور پلاریزه
نور طبیعی شامل اجزای ارتعاش الکتریکی در جهات مختلف است، در حالی که پلاریزه کننده ها با جذب یا مسدود کردن ارتعاشات الکتریکی در جهات خاص، تنها به نور از یک جهت اجازه عبور می دهند. به عنوان مثال، اگر جهت محور انتقال یک پلاریزه افقی (محور X-) باشد، ارتعاش الکتریکی در جهت عمودی (محور Y-) به طور کامل مسدود می شود و نور قطبی شده خطی را تشکیل می دهد. این ویژگی پایه و اساس نمایشگر LCD است که با کنترل عبور نور قطبی شده، کنتراست بین روشنایی و تاریکی را به دست میآورد.
2. اصل کم نور مولکول های کریستال مایع
واحد نمایش LCD کد شکسته از دو لایه پلاریزه در بالا و پایین و یک لایه کریستال مایع در وسط تشکیل شده است. فیلم پلاریزه نور طبیعی ساطع شده از نور پس زمینه را به نور پلاریزه خطی تبدیل می کند و مولکول های کریستال مایع تحت تأثیر میدان الکتریکی می پیچند و جهت قطبش نور فرودی را تغییر می دهند. اگر جهت قطبش پیچ خورده با محور انتقال پلاریزه کننده بالایی مطابقت داشته باشد، نور عبوری روشن به نظر می رسد. در غیر این صورت مسدود شده و به صورت تاریک نمایش داده می شود. به عنوان مثال، در LCD نوع TN، زمانی که برق نمیآید، مولکولهای کریستال مایع 90 درجه میپیچند و باعث میشوند جهت قطبش 90 درجه بچرخد و با قطبشکننده بالایی مطابقت داشته باشد تا حالت روشنی ایجاد کند. پس از شارژ شدن، مولکولهای کریستال مایع به صورت موازی قرار میگیرند و جهت قطبش بدون تغییر باقی میماند، اما توسط پلاریزهکننده بالایی مسدود میشوند تا حالت تاریکی ایجاد کنند.
3. پارامترهای کلیدی جهت پلاریزر
در انتخاب جهت پلاریزر باید به پارامترهای زیر توجه شود:
زاویه محور انتقال: معمولاً بر اساس 0 درجه (افقی) یا 90 درجه (عمودی)، محورهای انتقال لایه های پلاریزه کننده بالا و پایین باید به صورت عمودی همدیگر را قطع کنند (فیلم پلاریزه کننده زیر 0 درجه است و فیلم قطبی کننده بالایی 90 درجه است).
راندمان پلاریزاسیون: راندمان پلاریزاسیون -پلاریزهکنندههای با کیفیت بالا میتواند به ۹۹.۹ درصد برسد، بهطور مؤثری نور غیرقابل انتقال را مسدود کرده و کنتراست را بهبود میبخشد.
گذرا: گذرگاه یک پلاریزر منفرد معمولاً 42% -45% است در حالی که ضریب عبور ترکیبی از دو فیلم پلاریزه حدود 18% -20% است که مستقیماً بر روشنایی صفحه تأثیر می گذارد.
2، منطق انتخاب جهت قطبی ساز: طراحی مبتنی بر سناریو برنامه
1. الزامات چشم انداز پیکربندی جهت را تعیین می کند
زاویه دید LCD کد شکسته در جهت عقربه های ساعت نامگذاری شده است (مانند زاویه دید 6:00، زاویه دید 12:00) و انتخاب جهت آن باید با سناریوی استفاده از دستگاه مطابقت داشته باشد:
چشم انداز 6:00: مناسب برای سناریوهایی که دستگاه صاف یا دستی قرار می گیرد (مانند ماشین حساب، کنترل از راه دور). در این نقطه، محور انتقال قطبنده پایینی 0 درجه و قطبی کننده بالایی 90 درجه است. جهت مشاهده مطلوب 60 درجه به سمت پایین نسبت به جهت عادی صفحه (یعنی جهت ساعت 6) است.
پرسپکتیو 12:00: مناسب برای سناریوهایی که دستگاه در زیر خط دید چشم انسان نصب شده است (مانند داشبورد ماشین، نمایشگر کف آسانسور). محور انتقال پلاریزه کننده پایین 90 درجه و قطبی کننده بالایی 0 درجه است. جهت مشاهده بهینه 60 درجه به سمت بالا از جهت عادی صفحه (یعنی جهت ساعت 12) است.
پرسپکتیو 9:00: مناسب برای صحنه هایی که دستگاه در سمت راست چشم انسان قرار دارد (مانند صفحه های کنترل مرکز خودرو، پنل های کنترل صنعتی). محور انتقال قطبش پایین 45 درجه و قطبش بالا 135 درجه است. جهت مشاهده بهینه 60 درجه به سمت راست جهت عادی صفحه (یعنی جهت ساعت 9) است.
کیس: داشبورد خودروی خاصی با زاویه دید 12:00 طراحی شده است، با محور انتقال قطبی کننده پایین 90 درجه و محور انتقال قطبی کننده بالایی 0 درجه. هنگامی که راننده به صفحه ابزار نگاه می کند، نور در جهتی نزدیک به حالت عادی وارد می شود، و جهت قطبش با پلاریزه کننده بالایی مطابقت دارد و در نتیجه نمایش واضحی دارد. در صورت استفاده از پرسپکتیو 6:00، راننده برای مشاهده باید سر خود را پایین بیاورد، زیرا افزایش زاویه برخورد نور منجر به کاهش کنتراست می شود.
2. حالت نمایش بر انتخاب جهت تأثیر می گذارد
حالت های نمایش LCD با کدهای شکسته (مانند TN، STN، FSTN) الزامات خاصی برای جهت پلاریزه کننده دارند:
حالت TN: محورهای انتقال فیلم های پلاریزه بالا و پایین به صورت عمودی (0 درجه / 90 درجه) قطع می شوند و پس زمینه سبز زرد و کاراکترهای آبی را نمایش می دهند. اگر 90 درجه بچرخد (90 درجه / 0 درجه)، پس زمینه آبی و کاراکترهای زرد نمایش داده می شود.
حالت STN: زاویه چرخش LCD 180 درجه -270 درجه است، با کنتراست بالاتر و زاویه دید گسترده تر. معمولاً از حالت خاکستری (پلاریزه کننده بنفش) یا حالت آبی (حالت خاکستری چرخشی 90 درجه) برای نمایش رنگ پس زمینه خاکستری، کاراکترهای آبی یا رنگ پس زمینه آبی، کاراکترهای خاکستری استفاده می شود.
حالت FSTN: افزودن فیلم جبرانی بر اساس STN برای حذف اثر شکست مضاعف و دستیابی به نمایش سیاه و سفید. محورهای انتقال فیلم های پلاریزه بالا و پایین به صورت عمودی تلاقی می کنند و پس زمینه سفید و کاراکترهای سیاه را نشان می دهند که برای سناریوهای تقاضای کنتراست بالا مانند تجهیزات پزشکی و ابزار دقیق مناسب است.
مورد: یک کنترل کننده دمای صنعتی خاص از حالت FSTN استفاده می کند، با محور انتقال 0 درجه برای پلاریزه کننده پایین و 90 درجه برای پلاریزه کننده بالایی. فیلم جبرانی، روشنایی و تغییر رنگ را هنگام مشاهده از کنار بهینه می کند. در محیطهای با نور شدید، صفحه همچنان میتواند کنتراست بالا را حفظ کند و اطمینان حاصل شود که اپراتور میتواند مقادیر را به وضوح بخواند.
3. طراحی جهت بهینه سازی برای شرایط نور محیطی
شرایط نور محیط یکی از نکات مهم برای انتخاب جهت پلاریزرها است:
فرستنده LCD: مناسب برای محیط های تاریک (مانند ابزارهای مورد استفاده در شب) که به ماژول نور پس زمینه نیاز دارند. پلارایزر پایینی یک طراحی انتقالی با ضریب گذر تا 45% را اتخاذ می کند، در حالی که پلاریزه کننده بالایی از 0 درجه / 90 درجه عبور می کند تا حداکثر روشنایی نور پس زمینه را تضمین کند.
ال سی دی انعکاسی: مناسب برای محیط های با نور شدید (مانند ابزار در فضای باز)، بدون نیاز به نور پس زمینه. فیلم پلاریزه طراحی بازتابی دارد، با یک آینه بازتابی پراکنده که سطح را می پوشاند و تصاویر را با استفاده از نور محیط نمایش می دهد. جهت محور انتقال باید با توجه به زاویه مشاهده بهینه شود (مانند انطباق با صحنه های نور مستقیم خورشید در ساعت 12:00).
ال سی دی شفاف و انعکاسی: برای متعادل کردن محیط های تاریک و قوی، پلاریزه کننده پایینی از مواد نیمه شفاف و نیمه بازتابنده با عبور نور در حدود 20٪ -30٪ استفاده می کند. طراحی جهت باید بین انتقال نور پس زمینه و انعکاس نور محیط تعادل برقرار کند (مانند استفاده از زاویه دید 6:00 برای انطباق با صحنه های تعویض داخلی و خارجی).
کیس: یک مچ بند هوشمند از یک LCD بازتابنده با محور انتقال 0 درجه برای پلاریزه کننده پایین و 90 درجه برای پلاریزه کننده بالایی استفاده می کند. در محیطهای داخلی با نور کم، نور پسزمینه با ضریب عبور 25 درصد روشن میشود تا از نمایش شفاف اطمینان حاصل شود. در محیطهای با نور شدید در فضای باز، نور پسزمینه خاموش میشود و بازتابنده منتشر از نور محیط برای نمایش زمان با زاویه دید 120 درجه استفاده میکند.
3، تمرین صنعت: موارد معمول انتخاب جهت فیلم قطبی
1. داشبورد خودرو: چشم انداز ساعت 12:00 و حالت FSTN
یک خودروساز خاص از دیدگاه 12:00 و حالت FSTN در طراحی داشبورد استفاده می کند:
پیکربندی جهت: محور انتقال قطبی کننده پایین 90 درجه است، محور انتقال قطبی کننده بالایی 0 درجه است و فیلم جبرانی جلوه نمای جانبی را بهینه می کند.
جلوه: هنگامی که راننده به صفحه ابزار نگاه می کند، نور در جهتی نزدیک به حالت عادی با نسبت کنتراست 500:1 وارد می شود. در زاویه دید جانبی (± 60 درجه)، نسبت کنتراست بالای 200:1 باقی می ماند تا از خواندن واضح داده ها در موقعیت های مختلف نشستن اطمینان حاصل شود.
بهینهسازی هزینه: با سفارشیسازی اندازههای پلاریزر (کاهش ضایعات ضایعات) و خرید عمده، هزینه یک پلاریزر منفرد تا 15 درصد کاهش مییابد.
2. تجهیزات پزشکی: کنتراست بالا و طراحی ضد انعکاس
یک مانیتور پزشکی خاص از حالت STN و قطبش ضد بازتاب استفاده می کند:
پیکربندی جهت: محور انتقال قطبنده پایینی 0 درجه، محور انتقال قطبی کننده بالایی 90 درجه است و سطح با پوشش AG (ضد تابش خیره کننده) پوشیده شده است.
اثر: در محیط های با نور قوی (مانند نورهای بدون سایه اتاق عمل)، پوشش AG نور محیط را پراکنده می کند و تداخل بازتاب را کاهش می دهد. نسبت کنتراست بالا (800:1) حالت STN، نمایش شکل موج واضح را تضمین می کند و نرخ نادرست خواندن را تا 30٪ کاهش می دهد.
قابلیت اطمینان: پلاریزرها تست دمای -40 درجه تا 85 درجه را گذرانده اند و با تغییرات شدید دما در اتاق عمل سازگار هستند.
3. لوازم الکترونیکی مصرفی: طراحی فوق العاده نازک و بهینه سازی نمای گسترده
ساعت هوشمند خاصی از LCD کد شکسته بسیار نازک-و پلاریزه کننده زاویه دید گسترده استفاده می کند:
پیکربندی جهت: محور انتقال پلاریزه کننده پایین 45 درجه و محور انتقال قطبی کننده بالایی 135 درجه است که با فناوری IPS (تراز افقی مولکول های کریستال مایع) ترکیب شده است.
جلوه: زاویه دید به 160 درجه (چپ/راست/بالا/پایین) می رسد و می تواند 80% روشنایی را حتی با کج شدن در 45 درجه حفظ کند. ضخامت پلاریزه تنها 0.1 میلی متر است که به کاهش ضخامت کلی دستگاه به 9.8 میلی متر کمک می کند.
کنترل مصرف برق: طراحی انعکاسی مصرف انرژی نور پس زمینه را تا 50 درصد کاهش می دهد و عمر باتری با یک بار شارژ را تا 15 روز افزایش می دهد.
