一, Cơ sở kỹ thuật của định hướng phim phân cực: Cơ chế làm mờ ánh sáng phân cực và tinh thể lỏng
1. Tính chất vật lý của ánh sáng phân cực
Ánh sáng tự nhiên chứa các thành phần rung điện theo nhiều hướng khác nhau, trong khi các bản phân cực chỉ cho phép ánh sáng từ một hướng đi qua bằng cách hấp thụ hoặc chặn các rung động điện theo các hướng cụ thể. Ví dụ: nếu hướng trục truyền của bản phân cực là nằm ngang (trục X{1}}), thì dao động điện theo hướng thẳng đứng (trục Y-) sẽ bị chặn hoàn toàn, tạo thành ánh sáng phân cực tuyến tính. Đặc điểm này là nền tảng của màn hình LCD - đạt được độ tương phản giữa độ sáng và bóng tối bằng cách kiểm soát sự truyền qua của ánh sáng phân cực.
2. Nguyên lý làm mờ của phân tử tinh thể lỏng
Bộ phận hiển thị của màn hình LCD mã bị hỏng bao gồm hai màng phân cực ở trên và dưới và một lớp tinh thể lỏng ở giữa. Màng phân cực chuyển đổi ánh sáng tự nhiên phát ra từ đèn nền thành ánh sáng phân cực tuyến tính và các phân tử tinh thể lỏng xoắn lại dưới tác dụng của điện trường, thay đổi hướng phân cực của ánh sáng tới. Nếu hướng phân cực xoắn khớp với trục truyền của bản phân cực trên, ánh sáng truyền qua sẽ sáng; Nếu không, nó sẽ bị chặn và hiển thị dưới dạng tối. Ví dụ, trong màn hình LCD loại TN, khi không được cấp nguồn, các phân tử tinh thể lỏng xoắn 90 độ, làm cho hướng phân cực quay 90 độ và khớp với bản phân cực phía trên để tạo thành trạng thái sáng; Sau khi được tích điện, các phân tử tinh thể lỏng được sắp xếp song song và hướng phân cực không thay đổi, nhưng chúng bị chặn bởi bộ phân cực phía trên để tạo thành trạng thái tối.
3. Các thông số chính của hướng phân cực
Việc lựa chọn hướng phân cực cần chú ý đến các thông số sau:
Góc trục truyền: Thường dựa trên 0 độ (ngang) hoặc 90 độ (dọc), trục truyền của màng phân cực trên và dưới cần giao nhau theo chiều dọc (màng phân cực sau là 0 độ và màng phân cực trên là 90 độ).
Hiệu suất phân cực: Hiệu suất phân cực của các bộ phân cực chất lượng cao-có thể đạt tới 99,9%, ngăn chặn hiệu quả ánh sáng không truyền qua và cải thiện độ tương phản.
Độ truyền qua: Độ truyền qua của một bản phân cực đơn thường là 42% -45%, trong khi độ truyền qua của sự kết hợp của hai màng phân cực là khoảng 18% -20%, ảnh hưởng trực tiếp đến độ sáng của màn hình.
2, Logic lựa chọn hướng phân cực: thiết kế theo kịch bản ứng dụng
1. Yêu cầu về phối cảnh xác định cấu hình hướng
Góc nhìn của màn hình LCD mã bị hỏng được đặt tên theo chiều kim đồng hồ (chẳng hạn như góc nhìn 6:00, góc nhìn 12:00) và việc lựa chọn hướng của nó cần phù hợp với kịch bản sử dụng của thiết bị:
Phối cảnh 6:00: phù hợp với các tình huống đặt thiết bị phẳng hoặc cầm tay (như máy tính, điều khiển từ xa). Tại thời điểm này, trục truyền của bản phân cực dưới là 0 độ và trục truyền của bản phân cực trên là 90 độ. Hướng quan sát tối ưu là hướng xuống 60 độ so với hướng thông thường của màn hình (tức là hướng 6 giờ).
Phối cảnh 12:00: Phù hợp với các tình huống lắp đặt thiết bị phía dưới tầm nhìn của mắt người (chẳng hạn như bảng điều khiển ô tô, màn hình sàn thang máy). Trục truyền của bản phân cực dưới là 90 độ và trục truyền của bản phân cực trên là 0 độ. Hướng quan sát tối ưu là hướng lên trên 60 độ so với hướng thông thường của màn hình (tức là hướng 12 giờ).
Phối cảnh 9:00: Phù hợp với những cảnh đặt thiết bị ở bên phải mắt người (như màn hình điều khiển trung tâm ô tô, bảng điều khiển công nghiệp). Trục truyền của bản phân cực dưới là 45 độ và trục truyền của bản phân cực trên là 135 độ. Hướng quan sát tối ưu là hướng bình thường 60 độ sang bên phải màn hình (tức là hướng 9 giờ).
Trường hợp: Một bảng điều khiển ô tô nào đó được thiết kế với góc nhìn 12:00, trục truyền động phân cực dưới là 90 độ và trục truyền động phân cực trên là 0 độ. Khi người lái nhìn lên bảng điều khiển, ánh sáng đi vào theo hướng gần với hướng bình thường và hướng phân cực khớp với bản phân cực phía trên, dẫn đến hiển thị rõ ràng; Nếu sử dụng góc nhìn 6:00, người lái xe cần cúi đầu xuống để quan sát, vì góc tới của ánh sáng tăng dẫn đến độ tương phản giảm.
2. Chế độ hiển thị ảnh hưởng đến việc chọn hướng
Các chế độ hiển thị của LCD có mã lỗi (như TN, STN, FSTN) có yêu cầu cụ thể về hướng của bản phân cực:
Chế độ TN: Trục truyền của màng phân cực trên và dưới giao nhau theo chiều dọc (0 độ /90 độ), hiển thị nền màu xanh lá cây màu vàng và các ký tự màu xanh lam. Nếu xoay 90 độ (90 độ/0 độ ), nó sẽ hiển thị nền màu xanh và ký tự màu vàng.
Chế độ STN: Góc xoắn LCD là 180 độ -270 độ, với độ tương phản cao hơn và góc nhìn rộng hơn. Thông thường, chế độ màu xám (phân cực màu tím) hoặc chế độ màu xanh lam (chế độ xám xoay 90 độ) được sử dụng để hiển thị màu nền xám, ký tự màu xanh hoặc màu nền xanh, ký tự màu xám.
Chế độ FSTN: Thêm phim bù trên cơ sở STN để loại bỏ hiệu ứng lưỡng chiết và đạt được màn hình đen trắng. Trục truyền của màng phân cực trên và dưới giao nhau theo chiều dọc, hiển thị nền trắng và ký tự đen, phù hợp với các tình huống yêu cầu độ tương phản cao như thiết bị y tế và dụng cụ chính xác.
Trường hợp: Một bộ điều khiển nhiệt độ công nghiệp nhất định sử dụng chế độ FSTN, với trục truyền 0 độ cho bản phân cực dưới và 90 độ cho bản phân cực trên. Phim bù trừ tối ưu hóa độ sáng và độ chuyển màu khi nhìn từ bên cạnh. Trong môi trường ánh sáng mạnh, màn hình vẫn có thể duy trì độ tương phản cao, đảm bảo người vận hành có thể đọc rõ các giá trị.
3. Thiết kế hướng tối ưu hóa cho điều kiện ánh sáng môi trường
Điều kiện ánh sáng xung quanh là yếu tố quan trọng cần cân nhắc khi chọn hướng của kính phân cực:
LCD truyền phát: thích hợp với môi trường tối (chẳng hạn như các thiết bị sử dụng vào ban đêm), yêu cầu mô-đun đèn nền. Bộ phân cực dưới sử dụng thiết kế truyền dẫn với độ truyền qua lên tới 45%, trong khi bộ phân cực trên vượt qua ở 0 độ/90 độ để đảm bảo độ sáng đèn nền tối đa.
LCD phản chiếu: Thích hợp với môi trường ánh sáng mạnh (như dụng cụ ngoài trời), không cần đèn nền. Phim phân cực sử dụng thiết kế phản chiếu, với gương phản xạ khuếch tán bao phủ bề mặt và hiển thị hình ảnh bằng ánh sáng xung quanh. Hướng của trục truyền cần được tối ưu theo góc quan sát (chẳng hạn như thích ứng với cảnh có ánh nắng trực tiếp lúc 12h).
LCD mờ và phản chiếu: Cân bằng môi trường ánh sáng tối và mạnh, bộ phân cực dưới sử dụng vật liệu bán trong suốt và bán phản chiếu với độ truyền ánh sáng khoảng 20% -30%. Thiết kế định hướng cần cân bằng giữa khả năng truyền đèn nền và phản xạ ánh sáng xung quanh (chẳng hạn như sử dụng góc nhìn 6:00 để thích ứng với cảnh chuyển đổi trong nhà và ngoài trời).
Vỏ: Vòng đeo tay thông minh sử dụng màn hình LCD phản chiếu với trục truyền 0 độ cho bản phân cực dưới và 90 độ cho bản phân cực trên. Trong môi trường trong nhà có ánh sáng yếu, đèn nền được bật với độ truyền qua 25% để đảm bảo hiển thị rõ ràng; Trong môi trường ánh sáng mạnh ngoài trời, đèn nền sẽ tắt và gương phản xạ khuếch tán sử dụng ánh sáng xung quanh để hiển thị thời gian, với góc nhìn 120 độ.
3, Thực tiễn ngành: Các trường hợp điển hình của việc lựa chọn hướng phim phân cực
1. Bảng đồng hồ ô tô: góc nhìn 12:00 và chế độ FSTN
Một nhà sản xuất ô tô nào đó áp dụng góc nhìn 12:00 và chế độ FSTN trong thiết kế bảng điều khiển:
Cấu hình hướng: Trục truyền của bản phân cực dưới là 90 độ, trục truyền của bản phân cực trên là 0 độ và màng bù sẽ tối ưu hóa hiệu ứng nhìn từ bên.
Tác dụng: Khi người lái nhìn lên bảng đồng hồ, ánh sáng đi vào theo hướng gần như bình thường, với tỷ lệ tương phản 500:1; Ở góc nhìn từ bên (± 60 độ), tỷ lệ tương phản duy trì trên 200:1 để đảm bảo đọc dữ liệu rõ ràng ở các vị trí ngồi khác nhau.
Tối ưu hóa chi phí: Bằng cách tùy chỉnh kích thước bản phân cực (giảm phế liệu) và mua số lượng lớn, chi phí của một bản phân cực đơn sẽ giảm 15%.
2. Thiết bị y tế: Thiết kế có độ tương phản cao và chống phản chiếu
Một màn hình y tế nhất định sử dụng chế độ STN và bộ phân cực chống phản chiếu:
Cấu hình hướng: Trục truyền của bản phân cực dưới là 0 độ, trục truyền của bản phân cực trên là 90 độ và bề mặt được phủ lớp phủ AG (chống chói).
Tác dụng: Trong môi trường ánh sáng mạnh (chẳng hạn như đèn không bóng trong phòng phẫu thuật), lớp phủ AG phân tán ánh sáng xung quanh và giảm nhiễu phản xạ; Tỷ lệ tương phản cao (800:1) của chế độ STN đảm bảo hiển thị dạng sóng rõ ràng và giảm 30% tỷ lệ đọc sai.
Độ tin cậy: Các bản phân cực đã vượt qua bài kiểm tra nhiệt độ rộng -40 độ ~ 85 độ và có thể thích ứng với những thay đổi nhiệt độ khắc nghiệt trong phòng phẫu thuật.
3. Điện tử tiêu dùng: Thiết kế siêu mỏng và tối ưu hóa góc nhìn rộng
Một chiếc đồng hồ thông minh nhất định sử dụng màn hình LCD mã vạch siêu mỏng và bộ phân cực góc nhìn rộng:
Cấu hình hướng: Trục truyền của bản phân cực dưới là 45 độ và trục truyền của bản phân cực trên là 135 độ, kết hợp với công nghệ IPS (căn chỉnh ngang của các phân tử tinh thể lỏng).
Hiệu ứng: Góc nhìn đạt 160 độ (trái/phải/lên/xuống) và có thể duy trì độ sáng 80% ngay cả khi nghiêng 45 độ; Độ dày của bản phân cực chỉ 0,1mm, giúp giảm độ dày tổng thể của máy xuống còn 9,8mm.
Kiểm soát mức tiêu thụ điện năng: Thiết kế phản chiếu giúp giảm 50% mức tiêu thụ điện của đèn nền và kéo dài thời lượng pin sau một lần sạc lên 15 ngày.
