基于前光模组的反射式液晶显示视角.pdf
《基于前光模组的反射式液晶显示视角.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于前光模组的反射式液晶显示视角.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 39 卷 第 1 期2024 年 1 月Vol.39 No.1Jan.2024液晶与显示Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays基于前光模组的反射式液晶显示视角李可敬1,李香君1,俞良2,许启民2,吕国强1,王梓3,冯奇斌3*(1.合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院,安徽 合肥 230009;2.芜湖长信科技有限公司,安徽 芜湖 241007;3.合肥工业大学 光电技术研究院,安徽 合肥 230009)摘要:反射式液晶显示具有功耗低、绿色环保的优点。但由于没有增亮膜等光学膜系对视角进行调控,常见的网点形貌下视角曲线存在跳变、不均匀等问
2、题。为了改善反射式液晶显示的视角问题,本文建立了反射式液晶模组仿真模型进行探究。首先,分析了前光模组存在的视角问题。接着,以圆锥形和圆台形网点为例分析了网点形貌对视角的影响,并提出棱柱形网点以改善视角。仿真结果表明,棱柱形网点可以有效解决垂直于入射光方向35视角的曲线跳变及不均匀问题,且将视角中心亮度相比于圆锥形网点提升了 52.3%。本研究对反射式液晶显示设备的视角设计具有重要参考意义。关键词:前光模组;网点形貌;导光板;视角中图分类号:TP141.9 文献标识码:A doi:10.37188/CJLCD.2023-0376Viewing angle of reflective liquid
3、 crystal display based on front light moduleLI Kejing1,LI Xiangjun1,YU Liang2,XU Qimin2,L Guoqiang1,WANG Zi3,FENG Qibin3*(1.School of Instrument Science and Optoelectronic Engineering,Hefei University of Technology,Hefei 230009,China;2.Wuhu Token Science Co.,Ltd.,Wuhu 241007,China;3.Academy of Photo
4、electric Technology,Hefei University of Technology,Hefei 230009,China)Abstract:Reflective liquid crystal display(LCD)has the advantages of low power consumption and green environmental protection.However,due to the lack of optical films such as brightness enhancement film to modulate the viewing ang
5、le,the viewing angle curve under the common dot morphology has problems such as jump and unevenness.In order to improve the viewing angle of reflective liquid crystal display,a simulation model of reflective liquid crystal module is established to explore.Firstly,the viewing angle problems of the fr
6、ont light module are analyzed.Then,the influence of the dot morphology of the dots on the viewing angle is analyzed by taking the conical and truncated cone dots as examples.The prismatic dots are proposed to improve the viewing angle.The simulation results show that the prismatic dots can effective
7、ly solve the problem of 35 angle curve jumping and unevenness perpendicular to the direction of 文章编号:1007-2780(2024)01-0025-07收稿日期:2023-11-27;修订日期:2023-12-15.基金项目:安徽省科技重大专项(No.202203A05020028)Supported by Anhui Provincial Science and Technology Major Special Project(No.202203A05020028)*通信联系人,E-mail:
8、第 39 卷液晶与显示incident light,and the brightness of the center of the viewing angle is increased by 52.3%compared with the conical dot.This study has important reference significance for the perspective design of reflective liquid crystal display devices.Key words:front light module;dot morphology;light
9、 guide plate;viewing angle1 引言液晶显示(Liquid Crystal Display,LCD)已经成为主流的平板显示技术,目前主流的 LCD 是透射式的。透射式 LCD 需要背光源提供照明,强光环境下需要消耗较大的功耗以满足显示亮度要求1-2。反射式 LCD 则通过反射环境光照亮显示器,在明亮的户外环境中具有良好的性能。随着绿色发展理念的不断深入,反射式液晶显示获得了越来越多的应用。但当环境光较弱时,反射式液晶需要搭配前光模组以弥补环境光不足时显示亮度较暗的问题3。在侧入式透射式液晶显示器中,背光模组中位于侧边的光源发出的光经过导光板(Light Guide Pl
10、ate,LGP)调制后向上出射,经扩散膜、增亮膜(Brightness Enhancement Film,BEF)等光学膜系进入液晶层4。在反射式液晶显示器中,光源发出的光线经过 LGP上表面的网点后,一部分光线向下出射,经过液晶层调制后向上进入人眼,还有一部分光线直接出射形成杂散光,影响显示对比度及视角等。与背光模组相比,前光模组没有背光模组中的光学膜系对光线进行二次调制5-7,出射的光线直接进入人眼,故前光模组的视角在很大程度上决定了反射式液晶显示的视角。目前针对前光模组的研究主要是对对比度的探究。Hsin-Tao Huang8等人通过简化前光模组,研究了框贴、胶贴等不同粘接方式对亮度、对
11、比度的影响。Jyh-Cheng Yu9等人针对导光板的圆柱形网点形貌,通过仿真对比,提出对网点的高度、倾角等参数加以限制,使 LGP 具有良好的透明度、低干扰和均匀的照明。但这些研究中对于前光模组的视角问题却极少涉及。在前光模组中,出射光线的角度通过导光板进行调控,常见的网点形貌下视角曲线存在跳变、不均匀等问题。本文针对前光模组视角问题,提出一种针对前光模组的网点形貌及其分布设计,能够有效保证反射式液晶显示的最终显示质量,降低开发风险。2 光线走向分析及建模导光板是侧入式光学模组中的核心部件,起着将点光源或者线光源转变为面光源的作用。通常侧入式液晶显示器模组的光源由 LED 灯条提供。图1(a
12、)为背光模组的光线走向示意图,导光板中网点位于下表面,光线入射到网点上时,全反射被破坏而向上出射,经扩散膜、增亮膜完成对光线的二次调制,达到匀光及收缩光线角度的效果。图 1(b)为前光模组的光线走向示意图,网点在导光板上表面,将光线向下反射经过反射液晶层调制后再向上出射。由于没有背光模组中的BEF等光学膜系,反射式液晶显示模组的视角依赖于网点形貌的调控,存在跳变、不均匀等问题。反射式液晶显示仿真模型如图 2 所示,包含LED 光源、导光板、光学胶绑定层、反射液晶层及图 1光线走向示意图Fig.1Schematic diagram of ray tracing26第 1 期李可敬,等:基于前光模
13、组的反射式液晶显示视角灯腔。考虑到反射式液晶主要应用于户外,本文中导光板采用具有更好的化学耐久性、热稳定性和机械性能的玻璃,避免有机透明材料在环境中会受到阳光、潮湿等环境因素影响发生形变10-11。LED 发出的光线进入导光板后,大部分发生全反射在 LGP中传播,这部分光线入射到导光板上表面的网点时,全反射被破坏,或经反射式液晶调制后向上出射或继续在导光板内传播12-13。绑定层则通常用高透过率的光学透明胶(Optically Clear Adhesive,OCA)将导光板和反射液晶层紧密绑定在一起。为方便进行探究,本文使用 LightTools 作为仿真软件,以12.5 in(1 in=2.
14、54 cm)显示器为例建立了反射式液晶模组仿真模型,设置模组材料属性、导光板的表面属性等,具体参数设置如表 1所示。3 仿真分析及讨论在前光模组中,无论是否经过液晶调制的光都要从导光板出射直接进入人眼,出射光线的角度将直接影响显示器视角的优劣,因此,网点不仅起着匀光的作用,也要兼顾视角的调控。本文以如图 3 所示的圆锥形和圆台形网点为例,分析亮度视角的变化,其优劣以在离开液晶面板的法线方向观看,亮度是否呈平滑下降、亮度值大小、光线角度收缩程度等为判定标准。视角曲线出现跳变、不均匀等会对正常观看图像造成影响14。在侧入式导光板设计中,网点披覆率决定着导光板出光面的整体亮度和均匀性,局部网点的大小
15、变化可以调整导光板局部出光的亮度,进而实现出光均匀性的调整15。本文在改变网点形貌的同时调整网点密度以达到均匀显示的目的,并根据九点测试法,使其均匀性达到 85%以上,再对其视角进行分析。3.1圆锥形网点对视角的影响及分析以圆锥形网点为例,将网点底面半径 R 固定为 25 m,圆锥形网点高度 H 设置为变量,分别为4/5R、R、6/5R 和 7/5R 探究视角变化规律,调整网点密度分布,使其均匀性满足要求,记录角亮度数据如图 4所示。对于圆锥形网点,保持底部半径不变,逐渐增加高度,中心视角有逐渐升高的趋势,但出现了在35左右视角曲线不平滑、有明显跳变的问题。虽然随着网点高度增加跳变逐渐变小,但
16、大角度 4080和-40-80的光线较多,光线出射角度较为分散。此外,0视角亮度值的提升也受到限制,不能满足使用要求。3.2圆台形网点对视角的影响及分析改变圆锥形网点的高度,其视角曲线仍然存在缺陷,不能满足显示器的使用要求,因此采用圆台形网点做进一步仿真分析。圆台形网点设置为底面半径 R=25 m,顶部半径 r分别为 14 m、17 m、20 m,高度 H 设置为 10 m,其仿真结果如图 5所示。保持圆台形网点底面半径、高度不变,增大顶部半径,圆台形网点仍不能避免35时的视角曲线跳变问题,且中心视角亮度在升高后又发生陡变,当顶部半径 r=20 m 时反转为“U”型。通过视角曲线可以看出,在
17、4080和-40-80区间仍然分布了较多的光线,且 0视角亮度值相对下降,不满足视角要求。表 1仿真模型参数Tab.1Simulation model parameters名称LGP绑定层反射液晶层长/mm260260260宽/mm180180180厚度/mm1.10.30.006折射率1.511.411.50图 3网点形貌Fig.3Dots morphology图 2反射式液晶模组的仿真模型Fig.2Simulation model of reflective liquid crystal module27第 39 卷液晶与显示3.3网点形貌及分布的优化设计上述仿真结果表明,在背光模组中常用
18、的网点形貌在前光模组中的视角曲线存在跳变和不均匀问题。本文针对双侧入光前光模组导光板,提出一种不对称网点形貌及网点对称分布方式以改善视角问题。在前光模组中,导光板中的网点不仅需要破坏光线的全反射,还需要对出光角度进行调控。图 4(c)、图 5(b)的仿真结果表明,圆锥形与圆台形网点在倾角为 50时,视角曲线的 0视角亮度在上述仿真中最高,但从 40/-40开始,亮度出现突然增高,导致视角曲线出现跳变。分析其原因如图 6(a)所示,圆锥形网点的不同截面 S1、S2形状不一致,对相同角度光线走向调控也不一致。图 6(b)中,多束相同角度的光线分别入射到 S1、S2截面,其中蓝色光线 l1l6表示入
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 模组 反射 液晶显示 视角
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。