Kis és közepes méretű LCD-képernyő - Háttérvilágítású kijelző optikai kialakítása

A háttérvilágítást kisméretű, könnyű, síkképernyős folyadékkristályos kijelzőkben (LCD-k) és más, háttérvilágítást igénylő elektronikus eszközökben alkalmazzák, beleértve a tenyérnyi kisméretű kézi eszközöket és a nagyképernyős tévéket. A háttérvilágítás tervezésének céljai közé tartozik az alacsony energiafogyasztás, az ultravékony, a nagy fényerő, az egyenletes fényerő, a nagy terület, valamint a különböző szélességű és szűk betekintési szögek szabályozása. E kihívást jelentő tervezési célok kontrollált költséggel és gyors megvalósítással történő eléréséhez számítógéppel segített optikai tervezőeszközöket kell használni a tervezéshez. Ez a cikk bemutatja az egyesült államokbeli ORA Company LightTools optikai tervező és elemző szoftverének jellemzőit, amelyek felhasználhatók napjaink legfejlettebb háttérvilágítás-tervező alkalmazásainak fejlesztésére.
Optikai tervező és elemző eszközök háttérvilágításhoz
A háttérvilágítási rendszer megköveteli az egy vagy több fényforrásból származó fény bizonyos mértékű átalakítását, hogy a kívánt fényeloszlást egy területen vagy egy rögzített szögben állítsák elő. A világítástervező szoftvernek képesnek kell lennie geometriai modellezésre, optikai jellemző paraméterek beállítására különböző típusú fényforrásokhoz és konverziós egységekhez, valamint optikai nyomkövetési módszerekkel kell tudnia értékelni a fény útját a modellen és kiszámítani a végső fényeloszlást. A fényeloszlás Monte Carlo szimulációkat használ a megvilágítás, a fénysűrűség vagy a fényerősség kiszámításához meghatározott területeken és/vagy szögekben. A fénysugarakat a fényforrás véletlenszerű pozíciókban és szögekben bocsátja ki, az optikai rendszeren keresztül követi, és a fogadó felületre veszi. A megvilágítás a felületi vevőkből, az intenzitás pedig a távoli vevőkből számítható ki. A vevő felületén egy fénysűrűségmérő meghatározásával kiszámítható a fénysűrűség térbeli és szögeloszlása. Egyes esetekben fontos lehet a kijelző színvilágának elemzése. Határozza meg a fényforrások (például fénykibocsátó diódák) spektrális energiaeloszlását, a kimeneti CIE koordinátákat és a korrelált színhőmérsékletet (CCT), számszerűsítse a kijelző színvilágát, és állítson elő RGB valós fényvisszaadási grafikát a kijelzőn. Ezek az elemzések mind elvégezhetők a LightTools szoftverben.
A háttérvilágítású kijelzők jellemzői különleges követelményeket támasztanak a világításelemző szoftverrel szemben. Amint azt elmagyarázzuk, a háttérvilágítás által kibocsátott fény a nyomtatott pontok eloszlási sűrűségétől vagy a mikrostruktúrák eloszlási mintájától függ. Konkrét mikrostruktúra tömbök modellezéséhez, ha közvetlenül a CAD modellt használjuk, a modell mérete nagyon nagy lehet. A LightTools szoftver 3D textúratömbök által meghatározott funkciókat biztosít, amelyek pontos sugárkövetést és megjelenítést végeznek. Mivel nem használunk közvetlenül megszerkesztett geometriai modellt, a modell mérete kisebb és a sugárkövetés gyorsabb. A háttérvilágítás elemzésének másik aspektusa a fény felhasadása és szóródása a fényvezető lemez felületén. Mivel a fényhatásokat Monte Carlo módszerekkel szimulálják, lehetséges, hogy kiterjedt sugárkövetést kell alkalmazni a kellő pontosságú terv elkészítéséhez. A leghatékonyabb módszer a legmagasabb energiájú sugárzás nyomon követése. A legnagyobb energiájú sugárút nyomon követésével osztott valószínűségek segítségével, és a szórt felület célterületének vagy szórási szögének felhasználásával a szórt fényt "fontos" irányokba (például a kijelző nézője felé) irányítva.
A Shenzhen Hongjia Technology különféle fényerejű LCD-képernyők kutatás-fejlesztésére és gyártására specializálódott. A háttérvilágítás fényereje egyenletes. A modul teljes fényereje elérheti a 2000 lument. Napfényben jól olvasható. Az üzemi hőmérséklet elérheti a -35-85 fokot. Antisztatikus vaskerettel Nos, a leejtési teljesítmény kiváló.
Mi az a háttérvilágítás?
A tipikus háttérvilágítás fényforrásból, például hidegkatódos fénycsöves lámpából (CCFL) vagy fénykibocsátó diódából (LED) és téglalap alakú fényvezetőből áll. További elérhető alkatrészek közé tartoznak a diffúzor lemezek, amelyek javítják a kijelző egyenletességét, és a fényerőt fokozó filmek (BEF), amelyek növelik a kijelző fényerejét. A fényforrás általában a fényvezető lemez egyik oldalsó szélén található, hogy csökkentse a kijelző vastagságát. Az élvilágítás általában teljes visszaverődést (TIR) ​​használ, hogy a fényt a kijelzőre irányítsa.
A háttérvilágítás tervezői többféle módon is modellezhetik a fényforrásokat a LightTools szoftverben. A fluoreszkáló fényforrások különböző formái (például egyenes, L-alakú, U-alakú vagy W-alakúak, amint az a 2. ábrán látható) gyorsan meghatározhatók a fluoreszcens lámpa létrehozó eszközzel. A lámpa reflektora különféle geometriai primitívekkel definiálható a LightTools szoftverben, például hengerekkel, elliptikus résekkel és extrudált sokszögekkel. A CAD rendszerekben definiált reflektorok szabványos adatcsere-formátumokon (IGES, STEP, SAT és CATIA) is importálhatók a LightTools szoftverbe. LED-ek használata esetén a tervezők kiválaszthatják a kívánt LED-modelleket az Agilent, Lumileds, Nichia, Osram stb. előre tárolt termékmodelljei közül a LightTools szoftverben. Amint a fény belép az LGP egyik oldalára, a probléma az LGP-ből a terjedési irányra merőlegesen történő kinyerése.
ábrán látható módon. 3, a fényvezető lemez legvilágosabb oldala a fényforrás közelében van, és a fényvezető lemez fényereje a távolság növekedésével sötétebb lesz. Az egyenletes fénykibocsátás érdekében a fényelszívás hatékonyságának a távolsággal növekednie kell. A háttérvilágítás tervezésénél az egyik fő feladat egy olyan fényvezető lemez megtervezése, amely tetszés szerint változtatja a fényelszívás hatásfokát. Két extrakciós technika használható. A pontnyomtatási fénykivonási technológia egy pontmátrix szerkezetet nyomtat a fényvezető lemez aljára, hogy a fényt felfelé szórja és kibocsátja a fényvezető lemez felületéről. A második technológia, a Molded Light Extraction Technology, az alsó felület mikroszerkezetének teljes visszaverődésén (TIR) ​​támaszkodik, hogy fény áramoljon ki az LGP felületéről.
A LightTools szoftver háttérvilágítás tervezési eszközöket biztosít a fényvezető lemez kialakításához. Ez az eszköz (4. ábra) segíti a felhasználót a háttérvilágítás különböző összetevőinek létrehozásában. További lehetőségek közé tartozik egy fényforrás/reflektor komponens hozzáadása a modellhez, BEF-modellezés, valamint egy vevő építése a fényerő elemzéséhez. A háttérvilágítás eszköz interfésze lapok gyűjteménye a különféle típusú fényelvonási mechanizmusok beállításához és módosításához.
A pontnyomtatási fénykivonási módszerrel végzett háttérvilágításhoz a háttérvilágítás eszközzel beállítható a nyomtatott pontok méretének és képarányának lineáris változása, valamint a ponttávolság lineáris változása a fényvezető lemez hossza mentén. Ez a lineárisan változó szerkezet gyakran jó kiindulópont az egyenletesség megjelenítéséhez, de nem elegendő a végső egységességi követelményekhez. Az egyenletesség további szabályozása nemlineárisan változó sugárkivonási paraméterekkel érhető el. A legkevesebb paraméterrel rendelkező és nagyon rugalmas vezérlésű módszer a másodfokú Bézier-görbe paraméteres változóinak meghatározása. A LightTools szoftver 2D régió eszköze nemlineáris struktúrák beállítására használható. Az 5. ábra egy példát mutat a nyomtatott extrakció használatára, ahol 3 paramétert (nyomtatott pontszélesség, magasság és függőleges térköz) változtatunk, hogy különböző kivonási viselkedést kapjunk. A kimenet egyenletessége a 6. ábrán látható. A jobb oldali ábra azt mutatja, hogy az átlagos kimeneti fényerő állandó.