ثلاثة أوضاع عرض لشاشة TFT LCD
يتم تحديد وضع عرض TFT LCD بشكل أساسي من خلال ترتيب جزيئات الكريستال السائل واتجاه عمل المجال الكهربائي وتكوين المستقطبات. حاليًا، تشتمل أوضاع العرض السائدة على TN (Twisted Nematic)، وIPS (In-Plane Switching) وVA (Vertical Alignment)، والتي لها اختلافات كبيرة في البنية والخصائص البصرية وسيناريوهات التطبيق. التحليل المنهجي التالي لثلاثة أوضاع من المستوى الأساسي:
وضع TN (النيماتيك الملتوي).
يعد وضع TN هو أول تقنية تجارية لشاشات العرض البلورية السائلة. وتتمثل الميزة الأساسية لها في أن جزيئات الكريستال السائل تشكل بنية ملتوية حلزونية بزاوية 90 درجة بين طبقتين من الركائز الزجاجية، ويكون اتجاه الاحتكاك لطبقات اتجاه الركيزة العلوية والسفلية متعامدًا. عندما لا يتم تطبيق أي جهد، يتم ترتيب جزيئات الكريستال السائل في ترتيب حلزوني، ويتم تدوير الضوء المستقطب بمقدار 90 درجة باستخدام خصائص الدوران البصري. يظهر المبدأ في الشكل 1.
The TN mode is driven by a longitudinal electric field (vertical substrate direction). After voltage is applied, the liquid crystal molecules are arranged vertically, destroying the optical rotation characteristics. The upper and lower polarizers are orthogonal, and light is transmitted when there is no voltage (normal white mode), and light is blocked when the voltage is fully turned on (normal black mode). The TN mode uses positive liquid crystal (Δε>0)، جهد عتبة منخفض (1-2 فولت)، وقت استجابة قصير (1-5 مللي ثانية)، ولكن تباينه منخفض وتسرب الضوء عرضة للحالة المظلمة. يستخدم وضع العرض هذا مصفوفة TFT للتحكم في نقل الضوء وعتامة كل بكسل، وبالتالي تحقيق الغرض من عرض الصورة.
يسمى وضع العرض الذي تكون فيه لوحة LCD ساطعة عندما لا يتم تطبيقها على الجهد الكهربي، ويكون وضع العرض داكنًا بعد تطبيقها على الجهد الكهربي، بوضع الأبيض العادي (NW). يتم تطبيق وضع العرض الذي تكون فيه لوحة LCD في حالة مظلمة بدون جهد كهربائي، ويكون الجهد الكهربي في حالة ساطعة يسمى الوضع الأسود العادي (NB). في التطبيقات العملية، بالإضافة إلى الحالات الساطعة والمظلمة، عندما يتم تطبيق جهد مناسب على البلورة السائلة، يتم عرض النغمة المتوسطة بين الحالات الساطعة والداكنة، والتي تُعرف باسم التدرج الرمادي.
وضع IPS (في-تبديل المستوى).
مبدأ عرض وضع IPS شاشة LCD. في-وضع تبديل اللوحة هو وضع تحويل في-المستوى، باستخدام البلورات السائلة السالبة، حيث توجد جزيئات الكريستال السائل في مستوى موازٍ للركيزة الزجاجية. إعدادات المستقطبات العلوية والسفلية هي نفسها الموجودة في وضع TN. ولا يمكنها المرور إلا إذا انحرف اتجاه استقطاب الضوء. الفرق هو أنه في وضع عرض IPS، يتم استخدام المجال الكهربائي الأفقي للتحكم في انحراف جزيئات الكريستال السائل.
تكون محاور الاستقطاب للمستقطبين العلوي والسفلي في وضع IPS متعامدة مع بعضها البعض، وبالتالي تكون لوحة الكريستال السائل في حالة مظلمة عندما لا يتم تطبيق أي جهد. عندما يكون الجهد المطبق على القطب أكبر من جهد العتبة، فإن جزيئات الكريستال السائل تدور في اتجاه المجال الكهربائي على مستوى موازٍ للركيزة، وتكون بزاوية معينة لمحور الاستقطاب للمستقطبين العلوي والسفلي. بسبب تأثير الانكسار الثنائي للبلورة السائلة، يحدث اختلاف في الطور بين الضوء العادي والضوء غير العادي الذي يمر عبر طبقة الكريستال السائل، وبالتالي تكون لوحة الكريستال السائل في حالة ساطعة.
تتمتع شاشة TFT-LCD في وضع عرض IPS بمزايا التباين الجيد وزاوية العرض الواسعة وتأثير العرض الجيد. كإصدار مطور من IPS، يقوم FFS (تبديل المجال الهامشي) بتوليد مجالات كهربائية حافة من خلال مصفوفات الأقطاب الكهربائية الدقيقة، مما يجعل الجزيئات أقل زاوية ميل وسطوعًا أعلى واستهلاكًا أقل للطاقة.
وضع VA (المحاذاة العمودية).
يوجد القطب في وضع VA على الركائز العلوية والسفلية، وتنحرف جزيئات الكريستال السائل تحت تأثير المجال الكهربائي العمودي. يستخدم وضع VA الكريستال السائل السلبي. عندما لا يتم تطبيق أي جهد، يتم ترتيب متجه توجيه البلورة السائلة عموديًا. في هذه الحالة، لا يتعرض الضوء المستقطب خطيًا للانكسار المزدوج عند المرور عبر الطبقة البلورية السائلة، وتبقى حالة الاستقطاب دون تغيير. إذا كانت محاور الاستقطاب للمستقطبين العلوي والسفلي متوازية مع بعضها البعض، فإن الضوء الساقط يمر عبر المستقطبين العلوي والسفلي، وتكون شاشة العرض ساطعة. إذا كانت محاور الاستقطاب للمستقطبين العلوي والسفلي متعامدين مع بعضها البعض، فسيتم حظر الضوء الساقط عند مستقطب الخروج، وتكون شاشة العرض في حالة مظلمة.
عندما لا يتم تطبيق أي جهد، لا يوجد انكسار مزدوج في الوضع VA، وبالتالي فإن VA في الوضع الأسود الطبيعي يحجب الضوء عند جميع الأطوال الموجية ويكون مستقلاً عن سمك الصندوق. توضح هذه الميزة أن خصائص الحالة المظلمة للوضع الأسود العادي جيدة جدًا وأن التباين مرتفع جدًا أيضًا، لذلك تختار منتجات VA الفعلية بشكل عام الوضع الأسود العادي. عندما يكون الجهد المطبق بين الأقطاب الكهربائية العلوية والسفلية أكبر من جهد العتبة، تنحرف جزيئات الكريستال السائل من حالة المحاذاة العمودية إلى الاتجاه الأفقي. تؤدي ظاهرة الانكسار المزدوج للطبقة البلورية السائلة إلى اختلاف الطور، ويمر الضوء الساقط عبر المستقطبات العلوية والسفلية، وتكون اللوحة مشرقة.
تتمتع شاشة TFT-LCD في وضع العرض VA بمزايا عرض اللون الأسود الجيد، والتباين، وزاوية العرض الواسعة، وما إلى ذلك.
ومن خلال الابتكار التكنولوجي المستمر، ستحافظ أوضاع العرض الثلاثة على القدرة التنافسية في مجالات المزايا الخاصة بها. في المستقبل، ستلتزم TN بالسوق المتخصصة، وستهيمن IPS على-أجهزة الجوال المتطورة، وستتصدر VA شاشات العرض الكبيرة-.
