一, Техническая основа направления поляризационной пленки: поляризованный свет и механизм затемнения жидких кристаллов.
1. Физические свойства поляризованного света.
Естественный свет содержит компоненты электрических вибраций в различных направлениях, в то время как поляризаторы пропускают свет только с одного направления, поглощая или блокируя электрические вибрации в определенных направлениях. Например, если направление оси передачи поляризатора горизонтальное (ось X-), электрическая вибрация в вертикальном направлении (ось Y-) будет полностью заблокирована, образуя линейно поляризованный свет. Эта характеристика является основой ЖК-дисплея -, обеспечивающего контраст между яркостью и темнотой за счет управления прохождением поляризованного света.
2. Принцип затемнения молекул жидких кристаллов.
Блок дисплея ЖК-дисплея со сломанным кодом состоит из двух поляризационных пленок сверху и снизу и жидкокристаллического слоя посередине. Поляризационная пленка преобразует естественный свет, излучаемый подсветкой, в линейно поляризованный свет, а молекулы жидкого кристалла закручиваются под действием электрического поля, меняя направление поляризации падающего света. Если направление искривленной поляризации совпадает с осью пропускания верхнего поляризатора, проходящий свет будет ярким; В противном случае он будет заблокирован и отображен как темный. Например, в ЖК-дисплее типа TN, когда он не подключен к питанию, молекулы жидкого кристалла поворачиваются на 90 градусов, в результате чего направление поляризации поворачивается на 90 градусов и совпадает с верхним поляризатором, образуя яркое состояние; После зарядки молекулы жидкого кристалла располагаются параллельно, направление поляризации остается неизменным, но они блокируются верхним поляризатором, образуя темное состояние.
3. Основные параметры направления поляризатора.
При выборе направления поляризатора следует обратить внимание на следующие параметры:
Угол оси передачи: обычно основанный на 0 градусах (горизонтально) или 90 градусах (вертикально), оси передачи верхней и нижней поляризационных пленок должны пересекаться по вертикали (следующая поляризационная пленка составляет 0 градусов, а верхняя поляризационная пленка - 90 градусов).
Эффективность поляризации. Эффективность поляризации-качественных поляризаторов может достигать 99,9 %, что позволяет эффективно блокировать непропускающий свет и улучшать контраст.
Пропускание: коэффициент пропускания одного поляризатора обычно составляет 42–45%, тогда как коэффициент пропускания комбинации двух поляризационных пленок составляет около 18–20%, что напрямую влияет на яркость экрана.
2. Логика выбора направления поляризатора: конструкция, основанная на сценарии применения.
1. Перспективные требования определяют конфигурацию направления.
Угол обзора ЖК-дисплея с неработающим кодом указывается по часовой стрелке (например, угол обзора 6:00, угол обзора 12:00), и выбор его направления должен соответствовать сценарию использования устройства:
Перспектива 6:00: подходит для сценариев, в которых устройство расположено ровно или портативно (например, калькуляторы, пульты дистанционного управления). В этот момент ось пропускания нижнего поляризатора равна 0 градусов, а верхнего поляризатора — 90 градусов. Оптимальное направление наблюдения — на 60 градусов вниз от нормального направления экрана (т. е. направления на 6 часов).
Перспектива 12:00: подходит для сценариев, в которых устройство установлено ниже прямой видимости человеческого глаза (например, приборные панели автомобилей, дисплеи на этаже лифта). Ось пропускания нижнего поляризатора составляет 90 градусов, а верхнего поляризатора – 0 градусов. Оптимальное направление наблюдения — на 60 градусов вверх от нормального направления экрана (т.е. направления на 12 часов).
Перспектива 9:00: подходит для сцен, в которых устройство расположено с правой стороны человеческого глаза (например, экраны управления автомобильным центром, промышленные панели управления). Ось пропускания нижнего поляризатора составляет 45 градусов, а верхнего поляризатора – 135 градусов. Оптимальное направление наблюдения составляет 60 градусов вправо от нормального направления экрана (т.е. в направлении 9 часов).
Случай: определенная приборная панель автомобиля спроектирована с углом обзора 12:00, с нижней осью передачи поляризатора 90 градусов и верхней осью передачи поляризатора 0 градусов. Когда водитель смотрит на приборную панель, свет падает в направлении, близком к нормальному, а направление поляризации совпадает с верхним поляризатором, что приводит к четкому отображению; При использовании перспективы 6 часов водителю необходимо опустить голову для наблюдения, так как увеличение угла падения света приводит к уменьшению контраста.
2. Режим отображения влияет на выбор направления.
Режимы отображения ЖК-дисплея с неработающими кодами (например, TN, STN, FSTN) предъявляют особые требования к направлению поляризатора:
Режим TN: оси передачи верхней и нижней поляризационных пленок пересекаются вертикально (0 градусов/90 градусов), отображая желто-зеленый фон и синие символы. При повороте на 90 градусов (90 градусов/0 градусов) будет отображаться синий фон и желтые символы.
Режим STN: угол поворота ЖК-дисплея составляет 180–270 градусов, с более высокой контрастностью и более широким углом обзора. Обычно серый режим (фиолетовый поляризатор) или синий режим (серый режим с поворотом на 90 градусов) используется для отображения серого цвета фона, синих символов или синего цвета фона, серых символов.
Режим FSTN: добавление компенсационной пленки на основе STN для устранения эффекта двойного лучепреломления и достижения черно-белого изображения. Оси передачи верхней и нижней поляризационных пленок пересекаются вертикально, отображая белый фон и черные символы, что подходит для сценариев с высокой контрастностью, таких как медицинское оборудование и точные инструменты.
Случай: определенный промышленный контроллер температуры использует режим FSTN с осью передачи 0 градусов для нижнего поляризатора и 90 градусов для верхнего поляризатора. Компенсационная пленка оптимизирует яркость и сдвиг цвета при просмотре сбоку. В условиях сильного освещения экран по-прежнему может сохранять высокую контрастность, гарантируя четкое считывание значений оператором.
3. Разработка направления оптимизации условий освещения.
Условия окружающего освещения являются важным фактором при выборе направления поляризаторов:
Передающий ЖК-дисплей: подходит для темных помещений (например, для приборов, используемых в ночное время), требует модуля подсветки. Нижний поляризатор имеет пропускающую конструкцию с коэффициентом пропускания до 45%, а верхний поляризатор пересекается под углом 0/90 градусов, чтобы обеспечить максимальную яркость подсветки.
Светоотражающий ЖК-дисплей: подходит для условий с сильным освещением (например, уличных инструментов), подсветка не требуется. Поляризационная пленка имеет отражающую конструкцию с зеркалом диффузного отражения, покрывающим поверхность, и отображает изображения с использованием окружающего света. Направление оси передачи необходимо оптимизировать в соответствии с углом наблюдения (например, адаптироваться к сценам с прямым солнечным светом в 12:00).
Полупрозрачный и отражающий ЖК-дисплей: балансируя между темной и яркой освещенностью, нижний поляризатор использует полупрозрачные и полуотражающие материалы со светопропусканием около 20–30%. Направленный дизайн должен сбалансировать передачу фонового света и отражение окружающего света (например, использование угла обзора 6:00 для адаптации к переключению сцен внутри и снаружи).
Корпус: Смарт-браслет оснащен отражающим ЖК-дисплеем с осью передачи 0 градусов для нижнего поляризатора и 90 градусов для верхнего поляризатора. В помещениях с низкой освещенностью включается подсветка с коэффициентом пропускания 25 %, чтобы обеспечить четкое изображение; В условиях яркого освещения на открытом воздухе подсветка отключается, а диффузный отражатель использует окружающий свет для отображения времени с углом обзора 120 градусов.
3. Отраслевая практика: типичные случаи выбора направления поляризационной пленки.
1. Автомобильная приборная панель: перспектива 12:00 и режим FSTN.
Определенный производитель автомобилей использует перспективу 12:00 и режим FSTN в дизайне приборной панели:
Конфигурация направления: ось передачи нижнего поляризатора составляет 90 градусов, ось передачи верхнего поляризатора составляет 0 градусов, а компенсационная пленка оптимизирует эффект бокового обзора.
Эффект: когда водитель смотрит на приборную панель вверх, свет падает в направлении, близком к нормальному, с коэффициентом контрастности 500:1; При угле бокового обзора (± 60 градусов) коэффициент контрастности остается выше 200:1, что обеспечивает четкое считывание данных в различных положениях сидя.
Оптимизация затрат: за счет индивидуальной настройки размеров поляризатора (сокращение отходов) и оптовых закупок стоимость одного поляризатора снижается на 15%.
2. Медицинское оборудование: высококонтрастный и антибликовый дизайн.
Некоторые медицинские мониторы поддерживают режим STN и антибликовый поляризатор:
Конфигурация направления: ось передачи нижнего поляризатора равна 0 градусов, ось передачи верхнего поляризатора составляет 90 градусов, а поверхность покрыта AG (антибликовым) покрытием.
Эффект: в условиях яркого освещения (например, при бестеневом освещении в операционной) AG-покрытие рассеивает окружающий свет и уменьшает помехи отражения; Высокий коэффициент контрастности (800:1) в режиме STN обеспечивает четкое отображение сигналов и снижает вероятность неправильного считывания на 30%.
Надежность: поляризаторы прошли температурное испытание в диапазоне от -40 до 85 градусов и адаптируются к экстремальным изменениям температуры в операционной.
3. Бытовая электроника: ультратонкий дизайн и оптимизация широкого обзора
Некоторые умные часы оснащены ультратонким ЖК-дисплеем с ломаным кодом и поляризатором с широким углом обзора:
Конфигурация направления: ось передачи нижнего поляризатора составляет 45 градусов, а ось передачи верхнего поляризатора - 135 градусов в сочетании с технологией IPS (горизонтальное выравнивание молекул жидкого кристалла).
Эффект: угол обзора достигает 160 градусов (влево/вправо/вверх/вниз), и он может поддерживать яркость 80% даже при наклоне на 45 градусов; Толщина поляризатора составляет всего 0,1 мм, что помогает уменьшить общую толщину устройства до 9,8 мм.
Контроль энергопотребления: светоотражающий дизайн снижает энергопотребление подсветки на 50% и продлевает срок службы аккумулятора на одном заряде до 15 дней.
