Structura și tendința de dezvoltare a luminii de fundal cu iluminare directă de dimensiuni mari

Afișajul cu cristale lichide este un fel de tehnologie de afișare non-auto-luminoasă, care trebuie să utilizeze lumina de fundal pentru a afișa imaginile. Prin urmare, dezvoltarea luminii de fundal este foarte importantă pentru performanța afișajului cu cristale lichide. Cu toate acestea, pe măsură ce cererea de afișare cu cristale lichide pe scară largă continuă să crească, proporția din costul iluminării tradiționale este, de asemenea, în creștere. Luminile din spate fac eforturi pentru a-și îmbunătăți luminozitatea, subțierea, consumul redus de energie, luminozitatea ridicată și costul redus.

1 Introducere în panoul LCD și în lumina de fundal de dimensiuni mari

Ecranele cu cristale lichide afișează informații prin modularea luminii de către cristalele lichide. Oportunitățile de dezvoltare și inovațiile tehnologice sunt strâns legate de îmbunătățirea luminilor de fundal, inclusiv controlul dinamic al tuburilor fluorescente cu catod rece (CCFL), lămpilor fluorescente cu electrod extern (EEFL) și lămpilor fluorescente plane. Dezvoltarea luminilor de fundal FFL (FlatFluorescent Lamp), Light Emitting Diode (Light Emitting Diode) etc.

1.1 Panou LCD

Panoul LCD este compus în principal din filtru de culoare (ColorFilter), modul de iluminare din spate (iluminare din spate), cip driver (IC), film de compensare și polarizator (film de întârziere și polarizator), substrat de sticlă ITO (substrat ITO), film de orientare (film PI), Circuitul de comandă și alte componente.

1.2 Modul de iluminare din spate

Modulul de iluminare din spate este asamblat de sursa de lumină, abajur, reflector, LGP (placa de ghidare a luminii), difuzor, BEF (Brightness Enhancement Film) și cadrul exterior. Printre acestea, sursa de lumină include tub fluorescent cu catod rece CCFL, tub fluorescent cu catod fierbinte, lampă fluorescentă externă EEFL cu lampă fluorescentă HCFL (HotCathode Fluorescent Lamp), LED cu diodă emițătoare de lumină, FFL fluorescent plat, lumină de fundal cu emisie de câmp FE (Field Emission Backlight), etc.

Sursa de lumină de fundal emite lumină și intră pe placa de ghidare a luminii. După împrăștiere, este emis din față la un anumit unghi și este distribuit uniform în zona de emisie de lumină, apoi trece prin placa difuzoare și pelicula de îmbunătățire a luminozității pentru a aduna lumina în intervalul unghiului de vizualizare al afișajului cu cristale lichide .

2 Structura principală a luminii de fundal

Aplicațiile LCD sunt diferite, ducând la diferențe în caracteristicile legate de produs, cum ar fi dimensiunea, luminozitatea, viteza de răspuns, rezoluția și saturația culorilor. În general, în funcție de poziția lămpii, următoarele structuri sunt adoptate aproximativ:

2.1 Iluminare din spate

LGP (Light Guide Plate) ghidează direcția luminii, îmbunătățește luminozitatea panoului și controlează luminozitatea uniform.

Sursa de lumină a iluminării din spate este în general pe partea laterală a plăcii de ghidare a luminii. Sursa de lumină are tuburi CCFL drepte, în formă de L și în formă de U, conform formei plăcii de ghidare a luminii și a cerințelor optice. CCFL nu are nicio problemă de disipare a căldurii pe lateral, dar cantitatea de lumină furnizată de CCFL trece prin placa de ghidare a luminii, film difuzor, film polarizant, strat de cristal lichid, filtru de culoare și alte componente multi-strat, eficiența este destul de mare scăzut.

2.2 Iluminarea de jos

Atunci când este utilizată pe afișaje de dimensiuni mari, structura iluminată pe margini nu poate avea avantaje în greutate, consum de energie și luminozitate. Prin urmare, a fost dezvoltată o structură cu iluminare directă fără o placă de ghidare a luminii și o sursă de lumină plasată direct dedesubt. Lumina de fundal de tip direct are mai puține piese, iar eficiența luminoasă generală este mai mare decât cea a tipului de margine. Luminozitatea, uniformitatea, saturația culorii etc. îndeplinesc în principiu cerințele. Cu cât panoul este mai mare, cu atât este mai lung tubul și cu cât cerințele de uniformitate ale tubului în sine sunt mai mari, a trebuit să mărim placa difuzorului, dar luminozitatea a fost insuficientă, așa că am continuat să mărim tubul. Prin urmare, cu cât dimensiunea este mai mare, cu atât costul luminii de fundal este mai mare, care este aproape liniar. Cu toate acestea, odată cu creșterea lămpilor, consumul de energie a crescut și la 90% din afișajul cu cristale lichide, iar problema disipării căldurii a devenit din ce în ce mai gravă.

3 Clasificarea sursei de lumină a luminii de fundal directe

Sistemul sursei de lumină determină luminozitatea și uniformitatea afișajului. Sursele luminoase utilizate în LCD-urile includ CCFL, HCFL, EEFL, FFL, LED, FE, etc. ușor de combinat cu elemente care reflectă lumina pentru a forma un dispozitiv de iluminat sub formă de plăci subțiri, astfel încât CCFL este în prezent principalul curent în prezent, dar în general se crede că LED-urile cu lumină albă vor fi tendința aplicației.

3.1 CCFL

Ca sursă de lumină, tuburile catodice reci s-au dezvoltat odată cu dezvoltarea rapidă a plăcilor de ghidare a luminii. Plăcile de ghidare ușoare au devenit din ce în ce mai subțiri, iar tuburile catodice reci cu un diametru de aproximativ 2,6 mm au devenit curentul principal.

Electrodul de înaltă tensiune al CCFL excită electronii, electronii se ciocnesc cu atomii de Ne și Ar, absorb energia, se încălzesc, Ne și Ar de mare energie eliberează energie, lovesc Hg (se poate utiliza și Xe) pentru a absorbi energia, H g eliberează ultraviolete lumina λ=2 5 3,7 nm, lovește fosforul și emite lumină vizibilă. Emisia de electroni din electrod nu este emisie termionică, deci se numește tub catodic rece. Deoarece electrodul nu are filament, electrodul poate fi subțiat, ceea ce are avantajele unei eficiențe ridicate, stabilitate și fiabilitate, dar trebuie utilizat cu reflector, film de difuzie etc., iar structura este complicată. 32" folosește 12 tuburi. Când ajunge la 37", numărul de tuburi crește la aproximativ 20. Costul crește prea repede, abordând mai mult de 40% din întregul sistem. Mai mult, fiecare tub trebuie acționat separat, iar viteza de răspuns este lentă. Saturația este de doar aproximativ 72% și, în același timp, utilizarea mercurului aduce potențiale probleme de mediu.

3.2 LED

Avantajele sale sunt de joasă tensiune, ușurință, fără mercur, viață lungă etc., iar spectrul său de sursă de lumină este mai pur decât lumina produsă de fosfor ca materiale luminescente. În prezent este singura opțiune care atinge și depășește NTSC 100% saturație de culoare. Unitatea sa de consum de energie poate obține o luminozitate mai mare, iar viteza de răspuns este de 3 ori mai rapidă decât cea a CCFL, care poate da o valoare adăugată ridicată panoului cu cristale lichide. Trei tipuri de LED-uri RGB sunt utilizate ca sursă de lumină, care poate fi comutată și aprinsă în ordine, care poate înlocui scumpul filtru de culoare CF. Cu toate acestea, prețul este relativ scump, iar consumul de energie este relativ mare.

3.3 Hibrid

Tehnologia LED de fundal hibrid poate îmbunătăți considerabil calitatea afișajului televizoarelor LCD. Adoptă tehnologia Luminance Controllable axată pe zonă AFLC, care poate analiza singură datele de imagine și poate regla automat luminozitatea anumitor piese pentru a face părțile luminoase mai luminoase și mai întunecate. Partea este mai întunecată.

Afișaj cu cristale lichide LED retroiluminat hibrid, saturația culorilor poate ajunge la 110%, raportul de contrast poate ajunge la 10000: viteza de răspuns sub 1,8 ms, folosind tehnologia IPS cu unghi larg de vizualizare, unghiuri de vizualizare sus și jos, stânga și dreapta până la 178 de grade. Afișajul hibrid de lumină de fundal care utilizează LED și lumină fluorescentă poate atinge 105% saturație de culoare, care este cu 45% mai mare decât cel al afișajului care utilizează iluminare de fundal cu lumină fluorescentă, iar costul este de doar aproximativ 60% din cel al iluminării de fundal cu LED-uri.

Caracteristicile de afișare și avantajele de cost ale iluminării de fundal FE FE vor avea, de asemenea, un loc în viitor.

LED OLED organic Acesta este un afișaj viitor, dar poate fi folosit și ca lumină de fundal. Simplifică structura optică a luminii de fundal și are o tensiune de conducere redusă. Cu toate acestea, problemele actuale sunt durata de viață scurtă, eficiența scăzută, sensibilitatea la temperatură scăzută și prețul ridicat. .

4 Iluminare din spate și alte componente

4.1 Placă de ghidare a luminii (aplicabilă numai pentru iluminarea de fundal de tip lumină laterală)

Forma și materialul plăcii de ghidare a luminii determină luminozitatea și distribuția sursei de lumină emise.

Cea mai obișnuită este placa de ghidare a luminii tipărită, bazată pe distanța de la sursa de lumină, utilizând materiale sursă de lumină foarte reflectante, cum ar fi SiO2 și TiO2 distribuite pe suprafața inferioară a plăcii de ghidare a luminii, utilizând natura materialului de imprimare pentru absorb și difuz, distrugând propagarea internă cauzată de reflexia totală. Distribuiți uniform lumina din față.

Tipul neimprimant include placă de ghidare ușoară pentru turnare prin injecție, folosind gravarea, metoda de tăiere, metoda de sablare pentru reprocesare și tipul de difuzie.

Tipul de gravare proiectează punctele de imprimare pe matriță, iar tipul de tăiere tăie caneluri lungi pe partea din față a plăcii de conducte. Sablarea formează, de asemenea, o distribuție aspră a suprafeței pe miezul matriței. Metoda de difuzie injectează direct PMMA în placa conductei. În ceea ce privește luminozitatea, placa de ghidare a luminii gravate nu este la fel de bună ca placa de ghidare a luminii imprimate.

4.2 Reflector

Placa reflectorizantă a modulului de iluminare din spate iluminată la margine este plasată în partea inferioară a plăcii de ghidare a luminii pentru a reflecta lumina care se scurge de pe suprafața inferioară înapoi în placa de ghidare a luminii pentru a preveni scurgerea sursei de lumină pentru a crește eficiența utilizării luminii ; în timp ce modulul de iluminare din spate de tip direct plasează placa reflectorizantă pe placa de ghidare a luminii. Suprafața inferioară a cutiei de lumină poate fi lipită pe ea, iar fasciculul de lumină reflectat de placa difuzorului este reflectat din partea de jos a cutiei de lumină înapoi la placa difuzorului pentru utilizare.

Folia reflectorizantă metalică utilizată în mod obișnuit, cu cât conductivitatea metalului este mai bună, cu atât adâncimea de penetrare este mai mică, cu atât reflectivitatea este mai mare, astfel încât filmul reflectorizant metalic este realizat din aur, argint și cupru cu conductivitate ridicată.

4.3 Difuzor

În general, filmul tradițional de difuzie trebuie să adauge particule chimice la materialul de bază al filmului de difuzie ca particule de împrăștiere. Particulele plăcii de difuzie existente sunt dispersate între straturile de rășină, astfel încât lumina va continua să fie refractată între cele două straturi atunci când trece prin stratul de difuzie. Când treceți prin medii cu viteze diferite, lumina va suferi, de asemenea, o mulțime de refracție, reflexie și împrăștiere, astfel încât să se obțină efectul difuziei optice. Difuzorul / foaia oferă o sursă uniformă de lumină de suprafață, susținând în același timp și alte diafragme.

Datorită naturii particulelor chimice ale materialului, acesta va provoca în mod inevitabil absorbția luminii și dispersarea luminii haos. Pentru un observator la distanță fixă, o parte din intensitatea luminii va fi irosită. În plus, procesul chimic consumă mult timp, iar costul de producție necesar este relativ ridicat. În plus, există multe difuzoare realizate din alte materiale și procese.

4.4 BEF Bright Enhanced Film (Prism Film) Bright Enhanced Film

Directivitatea luminii este slabă după difuzie, iar pelicula de intensificare a luminozității trebuie utilizată pentru a corecta direcția luminii. Atinge scopul de a condensa lumina și de a îmbunătăți luminozitatea frontală prin refracție și reflexie a luminii. Poliesterul sau policarbonatul este folosit ca material, iar structura suprafeței este generală. Este un cilindru sau semicilindru prismatic, care poate îndoi un unghi mare de lumină într-un unghi mai pozitiv, poate reduce distribuția luminii, poate obține o concentrație pozitivă și poate crește luminozitatea modulului general de iluminare din spate cu 60% ~ 100%. De obicei una Iluminarea din spate va utiliza două filme care îmbunătățesc luminozitatea, care sunt perpendiculare una pe cealaltă pentru a crește luminozitatea.

Lumina care se apropie de verticală va fi reflectată în totalitate după ce ați intrat în filmul care îmbunătățește lumina și va reveni din nou la reflectorul inferior și apoi înapoi. După o anumită cale, este obligatoriu să existe o anumită cantitate de atenuare. Prin urmare, pentru lumina originală cu un unghi mic, va fi Nu va exista niciun ajutor substanțial.

4.5 Film de conversie de polarizare (convertor PS)

În proiectarea panoului LCD existent, modulul sursei de lumină filtrează lumina paralelă a razelor S, permite sursei de lumină a razelor P să treacă și utilizează o singură lumină polarizată pentru a conduce sau a ilumina panoul LCD, astfel încât lumina să treacă prin lumina polarizată înainte de a intra pe panoul LCD Placa polarizantă va absorbi energia într-o anumită direcție de polarizare, iar lumina generată de tubul catodic rece este lumină nepolarizată. Când treceți prin prima placă polarizantă, mai mult de jumătate din energia luminii va fi absorbită, ceea ce face lumina Eficiența utilizării este foarte slabă. Se folosește pelicula de conversie a polarizării, iar funcția sa este de a converti starea de polarizare a sursei de lumină. Polarizatorul reflectorizant este utilizat pentru a separa lumina care poate trece de lumina care nu poate trece prin polarizatorul LCD, iar apoi lumina reflectată de reflector este convertită în lumină polarizată utilizabilă pentru a atinge scopul îmbunătățirii luminozității.

Un DBEF (Dual BEF) cu un film reflectorizant de polarizare, care integrează funcțiile de colectare a luminii și de conversie a polarizării. Pe lângă îmbunătățirea luminozității frontale, este îmbunătățită și luminozitatea unghiului de vizualizare mare.

Principiul structurii DBEF Cele de mai sus sunt componentele utilizate în mod obișnuit. Dispunerea diafragmelor este, de asemenea, ușor diferită în lumina de fundal de tip margine și în cea de tip direct.

5. Concluzie

Iluminările de fundal iluminate pe margini sunt utilizate în principal pe computerele desktop și pe monitoarele pentru notebook. Televizoarele LCD utilizează lumini de fundal cu iluminare directă. În prezent, CCFL este încă principala sursă. Cu toate acestea, odată cu creșterea panourilor, costul său și eficiența utilizării luminii nu sunt ideale. O alternativă mai ușoară pe termen scurt este iluminarea din spate a EEFL.

Saturația culorilor și eficiența luminoasă a LED-urilor se îmbunătățesc în continuare și vor deveni mainstream dacă vor fi rezolvate.