ЖК-экран малого и среднего размера — оптическая конструкция дисплея с подсветкой

Подсветка используется в небольших, легких, плоских жидкокристаллических дисплеях (ЖК-дисплеях) и других электронных устройствах, требующих подсветки, включая портативные устройства размером с ладонь и телевизоры с большим экраном. Цели проектирования подсветки включают низкое энергопотребление, ультратонкость, высокую яркость, равномерную яркость, большую площадь, а также управление различной шириной и узкими углами обзора. Чтобы достичь этих сложных целей проектирования с контролируемыми затратами и быстрой реализацией, для проектирования необходимо использовать компьютерные инструменты оптического проектирования. В этой статье представлены характеристики программного обеспечения для оптического проектирования и анализа LightTools от компании ORA в США, которое на сегодняшний день можно использовать для разработки самых передовых приложений для проектирования подсветки.
Инструменты оптического проектирования и анализа подсветки
Система подсветки требует некоторого преобразования света от одного или нескольких источников света для создания требуемого распределения света на определенной площади или под фиксированным углом. Программное обеспечение для проектирования освещения должно иметь возможность геометрического моделирования, устанавливать параметры оптических характеристик для различных типов источников света и блоков преобразования, а также должно иметь возможность использовать методы оптической трассировки для оценки пути света через модель и расчета окончательного распределения света. Распределение света использует моделирование Монте-Карло для расчета освещенности, яркости или силы света для определенных областей и/или углов. Лучи света испускаются источником света в произвольных положениях и углах, проходят через оптическую систему и принимаются на принимающей поверхности. Освещенность можно рассчитать с помощью наземных приемников, а интенсивность можно получить с помощью приемников дальнего поля. Установив измеритель яркости на поверхности приемника, можно рассчитать пространственное и угловое распределение яркости. В некоторых случаях может оказаться важным проанализировать цветность дисплея. Укажите спектральное распределение энергии источников света (например, светодиодов), выходные координаты CIE и коррелированную цветовую температуру (CCT), количественно определите цветность дисплея и сгенерируйте графику рендеринга реального света RGB на дисплее. Все эти анализы можно выполнить в программном обеспечении LightTools.
Характеристики дисплеев с подсветкой предъявляют особые требования к программному обеспечению для анализа освещения. Как будет пояснено, свет, излучаемый подсветкой, зависит от плотности распределения печатных точек или характера распределения микроструктур. Для моделирования конкретных массивов микроструктур, если напрямую используется модель CAD, размер модели может быть очень большим. Программное обеспечение LightTools предоставляет функции, определяемые массивами 3D-текстур, которые могут выполнять точную трассировку лучей и рендеринг. Поскольку не используется непосредственно построенная геометрическая модель, размер модели меньше, а трассировка лучей происходит быстрее. Другой аспект анализа задней подсветки включает расщепление и рассеяние света на поверхности световодной пластины. Поскольку световые эффекты моделируются с использованием методов Монте-Карло, возможно, что для получения конструкции с достаточной точностью потребуется использовать обширную трассировку лучей. Самый эффективный способ — проследить луч с самой высокой энергией. Отслеживая путь луча с наибольшей энергией с использованием вероятностей разделения и используя целевую область или угол рассеяния рассеивающей поверхности, чтобы направить рассеянный свет в «важные» направления (например, к зрителю дисплея).
Shenzhen Hongjia Technology специализируется на исследованиях, разработках и производстве ЖК-экранов различной яркости. Яркость подсветки равномерная. Общая яркость модуля может достигать 2000 люмен. Он хорошо читается при солнечном свете. Рабочая температура может достигать от -35 до 85 градусов. Антистатический с железной рамой. Что ж, устойчивость к падению превосходна.
Что такое подсветка?
Типичная подсветка состоит из источника света, например люминесцентной лампы с холодным катодом (CCFL) или светодиода (LED), и прямоугольного световода. Другие доступные компоненты включают пластины рассеивателя, которые улучшают однородность изображения, и пленки, повышающие яркость (BEF), которые увеличивают яркость дисплея. Источник света обычно расположен на одном боковом крае световодной пластины, чтобы уменьшить толщину дисплея. Краевое освещение обычно использует полное отражение (TIR) ​​для направления света на дисплей.
   Backlight designers have several ways to model light sources in LightTools software. Different shapes of fluorescent light sources (such as straight, L-shaped, U-shaped or W-shaped, as shown in Figure 2) can be quickly defined using the fluorescent lamp creation tool. The lamp reflector can be defined with various geometric primitives in LightTools software, such as cylinders, elliptical slots, and extruded polygons. Reflectors defined in CAD systems can also be imported into LightTools software via standard data exchange formats (IGES, STEP, SAT and CATIA). If LEDs are used, designers can select desired LED models from the pre-stored product models of Agilent, Lumileds, Nichia, Osram, etc. in the LightTools software. Once the light enters one side of the LGP, the problem becomes to extract the light from the LGP perpendicular to the direction of propagation.
Как показано на фиг. 3, самая яркая сторона световодной пластины находится рядом с источником света, и яркость световодной пластины становится темнее по мере увеличения расстояния. Для равномерного светового потока эффективность светоотдачи должна увеличиваться с расстоянием. Одной из основных задач при проектировании подсветки является создание световодной пластины, которая позволяет изменять эффективность светоотвода по желанию. Можно использовать два метода экстракции. Технология извлечения света с помощью точечной печати заключается в печати точечной матричной структуры на нижней части световодной пластины, которая рассеивает свет вверх и излучает его с поверхности световодной пластины. Вторая технология, технология Molded Light Extraction Technology, основана на полном отражении (TIR) ​​микроструктуры нижней поверхности, чтобы заставить свет выходить из поверхности LGP.
Программное обеспечение LightTools предоставляет инструменты проектирования подсветки для реализации дизайна световодной пластины. Этот инструмент (рис. 4) помогает пользователю создавать различные компоненты подсветки. Другие варианты включают добавление в модель компонента источника света/отражателя, моделирование BEF и создание приемника для анализа яркости. Интерфейс инструмента подсветки представляет собой набор вкладок для настройки и изменения различных типов механизмов светоотдачи.
Для подсветки с использованием метода извлечения света точечной печати инструмент подсветки может устанавливать линейное изменение размера и соотношения сторон печатаемых точек, а также линейное изменение расстояния между точками по длине световодной пластины. Эта линейно изменяющаяся структура часто является хорошей отправной точкой для демонстрации единообразия, но ее недостаточно для выполнения окончательных требований к однородности. Дальнейшего контроля над однородностью можно достичь, используя нелинейно изменяющиеся параметры выделения лучей. Метод с наименьшим количеством параметров и очень гибким управлением заключается в определении параметрических переменных квадратичной кривой Безье. Инструмент 2D-региона программного обеспечения LightTools можно использовать для создания нелинейных структур. На рисунке 5 показан пример использования извлечения при печати, где 3 параметра (ширина, высота и вертикальный интервал напечатанной точки) варьируются для получения различных характеристик извлечения. Равномерность выходного сигнала показана на рисунке 6. Рисунок справа показывает, что средняя выходная яркость является постоянной.