الاختراقات والابتكارات يسيران جنبًا إلى جنب: مراجعة لأحدث الإنجازات البحثية في تقنية شاشات الكريستال السائل

في العصر الحالي لتكنولوجيات العرض المتنوعة، لم تتوقف تقنية LCD (شاشة الكريستال السائل) عن التطور بسبب تأثير التقنيات الناشئة مثل OLED و Micro-LED. بدلاً من ذلك، حققت تقدمًا مستمرًا في المواد الأساسية، وأداء العرض، والتصنيع الأخضر، وما إلى ذلك، وكسرت الاحتكارات الدولية من خلال الابتكار المستقل وتحديث تصورات الصناعة باستمرار. في الآونة الأخيرة، أدى تنفيذ سلسلة من نتائج البحوث الهامة إلى إبراز القيمة الأساسية والإمكانات التنموية لتقنية LCD في صناعة العرض الحالية.

اختراق المواد الأساسية: ركائز زجاجية عالية الجودة تحقق تقدمًا قفزًا نوعيًا في "صنع في الصين" 

لطالما كانت الركيزة الزجاجية، باعتبارها "العمود الفقري" لشاشات LCD، خاضعة لسيطرة الشركات من الولايات المتحدة واليابان. اعتادت أن تكون "عنق الزجاجة الحرج" الذي يعيق تطور صناعة العرض في الصين. ومع ذلك، فقد تم قلب هذا الوضع رأساً على عقب تمامًا - في المؤتمر الخامس والعشرين لتقديم جوائز براءات الاختراع الصينية، مُنحت براءة الاختراع "خط إنتاج ركيزة زجاج TFT-LCD عالية الجودة" التي طورتها بشكل مشترك مجموعة معهد أبحاث المواد الجديدة للزجاج الصيني (معهد الأبحاث الصيني) و Bengbu Zhongguang Optoelectronics جائزة براءة الاختراع الذهبية الصينية، مما يشير إلى إنجاز الصين في هذا المجال من "التخلف" إلى "التشغيل المتوازي" وحتى "الريادة". 

يكمن جوهر هذا الإنجاز في أول عملية "صب عائم فائق النحافة لقناة معدنية ثمينة" في العالم. من خلال تصميم قنوات سبائك البلاتين، يتم تمديد السائل الزجاجي بدقة إلى سمك 0.3 ملم. جنبًا إلى جنب مع نظام تنقية متعدد المستويات، يتم التخلص تمامًا من الفقاعات الدقيقة، مما يحقق بنجاح الإنتاج الضخم لركائز الجيل 8.5 (2200 مم × 2500 مم). تجدر الإشارة إلى أن ركائز زجاج TFT-LCD عالية الجودة لديها متطلبات صارمة للغاية للدقة. يجب التحكم في خطأ السُمك في حدود 0.1 ملم، ويجب ألا يتجاوز خطأ استواء السطح 10 نانومتر، ويجب أن تصل نظافة بيئة الإنتاج إلى معيار ISO 1. في السابق، احتكرت الشركات مثل Corning الأمريكية و Nippon Electric Glass اليابانية أكثر من 90٪ من حصة السوق العالمية. 

مع التطورات التكنولوجية، يأتي ارتفاع سريع في القدرة الإنتاجية. حاليًا، ارتفع معدل إنتاج هذا المنتج من العملية من 35٪ في البداية إلى 82٪، ليصل إلى المستوى الرائد عالميًا. في عام 2025، تم تشغيل أول خط إنتاج ركيزة زجاج TFT-LCD من الجيل 8.5 في الصين رسميًا في Bengbu، بطاقة إنتاجية سنوية تبلغ 3 ملايين قطعة، والتي يمكن أن تلبي أكثر من 30٪ من الطلب المحلي. هذا لا يقلل فقط من تكلفة الركيزة بنسبة 38٪، ولكنه يعزز أيضًا بشكل مباشر هامش الربح الإجمالي لمؤسسات اللوحات النهائية بنسبة 5-8 نقاط مئوية. ما يستحق الذكر هو أنه بناءً على هذه التكنولوجيا، حققت ركيزة زجاج OLED من الجيل 8.6 تقدمًا كبيرًا. يبلغ سمكها 0.1 ملم فقط ونصف قطر الانحناء 5 ملم. تتجاوز مؤشرات الأداء الرئيسية تلك الخاصة بالمنتجات المماثلة من اليابان، مما يضع أساسًا متينًا لتطوير LCD المرنة. 

ترقية أداء العرض: "سعي ثنائي الاتجاه" بين جودة الصورة واستهلاك الطاقة 

من حيث جودة الصورة، تعمل تقنية LCD باستمرار على تضييق الفجوة مع OLED من خلال التحسين المتكرر لتقنية العرض الأساسية الخاصة بها. تعد تقنية ADS Pro التي أصدرتها BOE مؤخرًا ممثلاً نموذجيًا لذلك. تعيد هذه التقنية تكوين ترتيب البكسل وتصميم مسار الضوء، مما يحل تمامًا مشكلة تغير اللون الأبيض والجانبي في LCD التقليدية، مما يحقق اتساقًا لونيًا على كامل الشاشة يقترب من 180 درجة. من حيث السطوع والتباين، بالاعتماد على الجيل الجديد من الإضاءة الخلفية LED وتقنية التحكم الدقيق في الضوء، يتجاوز سطوع الذروة بسهولة 1000 شمعة. حتى في بيئات الإضاءة القوية، يمكنها العرض بوضوح، مع أداء أسود أنقى ومستوى صورة من الملمس يضاهي OLED. 

لطالما كان التحكم في استهلاك الطاقة مجالًا رئيسيًا للتحسين لتقنية LCD. في الآونة الأخيرة، حقق مشروع بحثي مشترك بين الجامعات والمؤسسات المحلية نتائج مرحلية من خلال "تقنية توجيه جزيئات الكريستال السائل منخفضة الطاقة". تعمل هذه التقنية على تحسين ترتيب جزيئات الكريستال السائل، مما يقلل من استهلاك طاقة تشغيل اللوحة دون التضحية بجودة الصورة. دخلت التكنولوجيا ذات الصلة مرحلة الإنتاج التجريبي. جنبًا إلى جنب مع تقنية ADS Pro من BOE، ومعدل التحديث التكيفي 1-120 هرتز وتقنية التحكم الذكي في الإضاءة الخلفية، تم تخفيض استهلاك الطاقة لألواح LCD المتطورة الحالية بنسبة 30٪ مقارنة بالمنتجات التقليدية. في الوقت نفسه، بالاقتران مع تقنية التعتيم DC كامل النطاق، تم التخلص تمامًا من مشكلة الوميض، مما يحقق تحسنًا متزامنًا في أداء حماية العين وعمر البطارية. 

كما أن التحسين في تغطية التدرج اللوني جدير بالاهتمام. أحرزت تقنية تحسين فيلم النقاط الكمومية لتعزيز التدرج اللوني لشاشة LCD تقدمًا جديدًا. قام فريق البحث بتعديل توزيع حجم الجسيمات للنقاط الكمومية، مما مكن تغطية التدرج اللوني للوحة من تجاوز 110٪ DCI-P3. اقترب أداء الألوان بشكل كبير من معايير العرض الاحترافية، مما يفتح إمكانيات جديدة لتطبيق LCD في المجالات المهنية مثل إنتاج الأفلام والتصميم. 

ابتكار التصنيع الأخضر: ترقية العمليات لتعزيز التنمية منخفضة الكربون 

بتوجيه من هدف "الحياد الكربوني"، تتسارع التحول الأخضر ومنخفض الكربون لصناعة LCD. أصبحت سلسلة من تقنيات العمليات منخفضة الانبعاثات وعالية إعادة التدوير نقاط بحث ساخنة. حصل مصنع TCL Star Wuhan T3، من خلال الابتكار في العمليات، على شهادة "مصنع خالٍ من الكربون" الموثوقة دوليًا. انخفض استهلاك الطاقة لوحدة المنتج بنسبة 18٪ مقارنة بعام 2021، مما يلبي بشكل كامل متطلبات خفض استهلاك الطاقة التي اقترحتها وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات لمشاريع اللوحات الجديدة بحلول عام 2025. 
على وجه التحديد، تم اعتماد عمليات منخفضة الانبعاثات مثل النقش الجاف والتنظيف الخالي من الفلور على نطاق واسع في الصناعة، مما يقلل بشكل فعال من انبعاثات الملوثات أثناء عملية الإنتاج. حقق مصنع Jingdongbang Hefei B9 اختراقات في إعادة تدوير الموارد، وحقق معدل إعادة استخدام للمياه العادمة يزيد عن 90٪ وحصل على شهادة التحقق من الكربون ISO14064. في عملية إنتاج الركيزة الزجاجية، تحكمت "تقنية التبريد المتدرج" التي طورها معهد العلوم والتكنولوجيا بدقة في معدل تبريد السائل الزجاجي، مما قلل من الاعوجاج الناتج عن الإجهاد الحراري إلى أقل من 0.1 مم / م. هذا لا يؤدي فقط إلى تحسين معدلات تأهيل المنتج ولكنه يقلل أيضًا من هدر الطاقة أثناء عملية الإنتاج، مما يحقق التآزر بين الابتكار التكنولوجي والتنمية الخضراء. 

النظام الداعم راسخ: براءات الاختراع والمعايير تبني القدرة التنافسية الأساسية 

إن التنفيذ الناجح لأحدث نتائج الأبحاث لا ينفصل عن دعم نظام ابتكار كامل. أنشأت الأكاديمية الصينية للعلوم مجموعة براءات اختراع كاملة تغطي صيغ المواد الخام، وعمليات الصهر، وتشكيل المعدات، ومعايير الاختبار في مجال الركائز الزجاجية. لقد تقدموا تراكميًا بـ 127 براءة اختراع، 83٪ منها براءات اختراع. يستخدم نظام الكشف عن العيوب عبر الإنترنت الذي طوروه بشكل مستقل خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتحديد 3000 عيب بمستوى الميكرومتر في الثانية، بدقة كشف أعلى بنسبة 40٪ من تلك الموجودة في المعدات المستوردة. 

كما عززت الطفرة التكنولوجية نفوذ الصين في وضع المعايير الدولية. تم دمج "المواصفات الفنية لركيزة زجاج TFT-LCD عالية الجودة" بقيادة الأكاديمية الصينية للعلوم في المعيار الدولي IEC، لتصبح أول معيار دولي لمواد العرض يتم تطويره عالميًا بواسطة دولة نامية. في المؤتمر الدولي لتكنولوجيا العرض لعام 2025، تم اعتماد "طريقة اختبار قوة الانحناء للركيزة فائقة النحافة" التي اقترحتها كمسودة معيار ISO، مما يشير إلى انتقال الصين من مستورد للتكنولوجيا إلى صانع للقواعد، وتوفير "حل صيني" لتطوير صناعة LCD العالمية.