Pieni ja keskikokoinen LCD-näyttö - Taustavalaistun näytön optinen muotoilu

Taustavaloa käytetään pienissä, kevyissä litteissä nestekidenäyttöissä (LCD) ja muissa elektronisissa laitteissa, jotka vaativat taustavaloa, mukaan lukien kämmenellä pienet kämmenlaitteet ja suuret televisiot. Taustavalon suunnittelun tavoitteita ovat alhainen virrankulutus, ultraohut, korkea kirkkaus, tasainen kirkkaus, suuri alue sekä eri leveyden ja kapeiden katselukulmien hallinta. Näiden haastavien suunnittelutavoitteiden saavuttamiseksi hallituilla kustannuksilla ja nopealla toteutuksella, suunnittelussa on käytettävä tietokoneavusteisia optisia suunnittelutyökaluja. Tässä artikkelissa esitellään yhdysvaltalaisen ORA Companyn LightTools-optisen suunnittelu- ja analyysiohjelmiston ominaisuuksia, joita voidaan käyttää nykypäivän edistyneimpien taustavalon suunnittelusovellusten kehittämiseen.
Optiset suunnittelu- ja analyysityökalut taustavalaistukseen
Taustavalojärjestelmä vaatii jonkin verran muuntamista yhdestä tai useammasta valonlähteestä, jotta saadaan aikaan vaadittu valon jakautuminen alueelle tai kiinteään kulmaan. Valaistussuunnitteluohjelmiston tulee pystyä mallintamaan geometrisesti, asettamaan optisia ominaisparametreja erityyppisille valonlähteille ja muunnosyksiköille sekä pystyttävä käyttämään optisia jäljitysmenetelmiä arvioimaan valon reittiä mallin läpi ja laskemaan lopullinen valon jakautuminen. Valonjako käyttää Monte Carlo -simulaatioita valaistuksen, luminanssin tai valovoimakkuuden laskemiseen tietyille alueille ja/tai kulmille. Valosäteet säteilevät valonlähteestä satunnaisissa paikoissa ja kulmissa, jäljitetään optisen järjestelmän läpi ja vastaanotetaan vastaanottavalle pinnalle. Valaistusvoimakkuus voidaan laskea pintavastaanottimista ja intensiteetti voidaan saada kaukokenttävastaanottimista. Määrittämällä luminanssimittari vastaanottimen pinnalle voidaan laskea luminanssin tila- ja kulmajakauma. Joissakin tapauksissa voi olla tärkeää analysoida näytön värikkyyttä. Määritä valonlähteiden (kuten valodiodien) spektrienergiajakauma, CIE-lähtökoordinaatit ja korreloitu värilämpötila (CCT), kvantifioi näytön kromaattisuus ja luo näytölle todellista RGB-valoa renderöivää grafiikkaa. Kaikki nämä analyysit voidaan tehdä LightTools-ohjelmistolla.
Taustavalaistujen näyttöjen ominaisuudet asettavat erityisiä vaatimuksia valaistusanalyysiohjelmistolle. Kuten tullaan selittämään, taustavalon lähettämä valo riippuu tulostettujen pisteiden jakautumistiheydestä tai mikrorakenteiden jakautumiskuviosta. Tiettyjen mikrorakenneryhmien mallintamiseen, jos CAD-mallia käytetään suoraan, mallin koko voi olla hyvin suuri. LightTools-ohjelmisto tarjoaa 3D-tekstuuritaulukoiden määrittämiä toimintoja, jotka voivat suorittaa tarkan säteen jäljityksen ja renderöinnin. Koska ei käytetä suoraan rakennettua geometrista mallia, mallin koko on pienempi ja säteen jäljitys nopeampi. Toinen taustavaloanalyysin näkökohta sisältää valon halkeamisen ja sironnan valonohjainlevyn pinnalla. Koska valotehosteita simuloidaan Monte Carlo -menetelmillä, on mahdollista, että riittävän tarkan mallin saamiseksi täytyy käyttää laajaa säteen jäljitystä. Tehokkain tapa on jäljittää korkeimman energian säde. Jäljittämällä korkeimman energian säteen polku jaetun todennäköisyyksien avulla ja käyttämällä sirontapinnan kohdealuetta tai sirontakulmaa ohjaamaan sironnut valo "tärkeisiin" suuntiin (kuten kohti näytön katsojaa).
Shenzhen Hongjia Technology on erikoistunut tutkimukseen ja kehitykseen sekä eri kirkkaiden LCD-näyttöjen tuotantoon. Taustavalon kirkkaus on tasainen. Moduulin kokonaiskirkkaus voi olla 2000 lumenia. Se on selvästi luettavissa auringonvalossa. Käyttölämpötila voi olla -35 - 85 astetta. Antistaattinen rautarungolla No, pudotuskyky on erinomainen.
Mikä on taustavalo?
Tyypillinen taustavalo koostuu valonlähteestä, kuten kylmäkatodiloistelampusta (CCFL) tai valoa emittoivasta diodista (LED), ja suorakaiteen muotoisesta valonohjaimesta. Muita saatavilla olevia komponentteja ovat diffuusorilevyt, jotka parantavat näytön tasaisuutta, ja kirkkautta parantavat kalvot (BEF), jotka lisäävät näytön kirkkautta. Valonlähde sijaitsee yleensä valonohjainlevyn toisessa sivureunassa näytön paksuuden pienentämiseksi. Reunavalaistus käyttää tyypillisesti kokonaisheijastusta (TIR) ​​valon ohjaamiseen näyttöön.
Taustavalosuunnittelijoilla on useita tapoja mallintaa valonlähteitä LightTools-ohjelmistossa. Loisteputkien eri muodot (kuten suorat, L:n muotoiset, U:n tai W:n muotoiset, kuten kuvassa 2) voidaan määrittää nopeasti käyttämällä loistelamppujen luontityökalua. Lampun heijastin voidaan määritellä erilaisilla geometrisilla primitiivisillä LightTools-ohjelmistossa, kuten sylintereillä, elliptisellä raolla ja suulakepuristetuilla polygoneilla. CAD-järjestelmissä määritellyt heijastimet voidaan myös tuoda LightTools-ohjelmistoon vakiomuotoisten tiedonsiirtomuotojen (IGES, STEP, SAT ja CATIA) kautta. Jos käytetään LEDejä, suunnittelijat voivat valita haluamasi LED-mallit Agilentin, Lumiledsin, Nichian, Osramin jne. valmiiksi tallennetuista tuotemalleista LightTools-ohjelmistossa. Kun valo tulee LGP:n toiselle puolelle, ongelmaksi tulee valon poistaminen LGP:stä kohtisuorassa etenemissuuntaan nähden.
Kuten kuviossa 1 on esitetty. 3, valonohjainlevyn kirkkain puoli on lähellä valonlähdettä, ja valonohjainlevyn kirkkaus tummenee etäisyyden kasvaessa. Tasaisen valon tuoton saavuttamiseksi valonpoistotehokkuuden tulee kasvaa etäisyyden myötä. Yksi taustavalosuunnittelun päätehtävistä on suunnitella valonohjauslevy, joka muuttaa valonpoistotehokkuutta halutulla tavalla. Voidaan käyttää kahta uuttamistekniikkaa. Pistetulostusvalonpoistotekniikka on tulostaa pistematriisirakenne valonohjainlevyn pohjalle, joka hajottaa valoa ylöspäin ja lähettää sen valonohjainlevyn pinnalta. Toinen tekniikka, Molded Light Extraction Technology, perustuu pohjapinnan mikrorakenteen kokonaisheijastukseen (TIR), joka saa valon esiin LGP:n pinnalta.
LightTools-ohjelmisto tarjoaa taustavalon suunnittelutyökalut valonohjainlevyn suunnittelun toteuttamiseen. Tämä työkalu (kuva 4) auttaa käyttäjää luomaan taustavalon eri komponentteja. Muita vaihtoehtoja ovat valonlähde/heijastinkomponentin lisääminen malliin, BEF-mallinnus ja vastaanottimen rakentaminen kirkkauden analysoimiseksi. Taustavalotyökalun käyttöliittymä on kokoelma välilehtiä erityyppisten valonpoistomekanismien asettamiseen ja muokkaamiseen.
Pistetulostuksen valonpoistomenetelmää käyttävässä taustavalossa taustavalotyökalu voi asettaa tulostettujen pisteiden koon ja kuvasuhteen lineaarisen muutoksen sekä pistevälin lineaarisen muutoksen valonohjainlevyn pituudella. Tämä lineaarisesti muuttuva rakenne on usein hyvä lähtökohta tasaisuuden näyttämiselle, mutta se ei riitä lopullisiin tasaisuusvaatimuksiin. Tasaisuuden lisäsäätöä voidaan saavuttaa käyttämällä epälineaarisesti vaihtelevia säteen erotusparametreja. Menetelmä, jossa on vähiten parametreja ja erittäin joustava ohjaus, on määrittää neliöllisen Bézier-käyrän parametrimuuttujat. LightTools-ohjelmiston 2D-aluetyökalua voidaan käyttää epälineaaristen rakenteiden määrittämiseen. Kuvassa 5 on esimerkki painetun erotuksen käytöstä, jossa 3 parametria (painetun pisteen leveys, korkeus ja pystysuuntainen väli) vaihdellaan erilaisten erotuskäyttäytymisten saamiseksi. Lähdön tasaisuus on esitetty kuvassa 6. Oikeanpuoleinen kuva osoittaa, että keskimääräinen lähdön kirkkaus on vakio.