智能座舱显现屏相关原理---第二篇

发布时间:2021-07-30 03:19:26 来源:亚博官网

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  上一期的内容是车载显现屏的液晶相关的原理,智能座舱显现屏相关原理---第一篇。本期讲讲背光相关的内容,很多人其实不知道,显现屏背光是干啥用的,认为液晶偏转往后就有对应的亮光显现,其实液晶偏转那里仅仅是色彩显现,并没有亮度。

  我举一个最简略的栗子,你在阳光下把手机或许电视亮度调到最低,是不是根本就看不清显现屏里边的内容了。

  所以这儿的背光便是跟整个液晶显现模组供给亮度的一个模组,里边涉及到的资料还不少,本期渐渐来说。

  这样你就简略幻想一下,你家里熄火了,你点了一根蜡烛在家里,此刻发现一个什么问题,是不是挨近蜡烛的当地亮光最会集,最亮,其他空间的亮度是不均匀的,此刻液晶显现屏的背光也会遇到此类的问题,假如是LED的光直接上来,就会发现单个当地特别亮,其他当地不亮,不均匀。

  背光模组依据光源安置方位,可以分为侧光式和直下式两种,关于中小尺度液晶显现面板根本都选用侧光式结构,以削减LCM 的全体厚度。侧光式背光模组依据胶铁结构办法,有全胶框背光、胶铁拼装式背光和胶铁一体式背光三种办法。

  依据背光模组自身是否带有LED 灯源,又可分为无光源和有光源两种办法,可是结构根本共同。如下图所示,即常用的胶铁拼装式背光。无光源背光模组仅仅将LED 安置在主FPC 上,后期拼装时再扣入背光模组的灯槽中。如此,可以削减节约必定的本钱。

  而不管是何种办法的背光,其原理都是共同的,即用胶框和铁框作为结构件,以贴覆各个膜材。各膜材的混合运用是为了构成均匀的、高亮度的面光源。各零件运用的质料及详细作用如表2-1 所示。

  从本钱视点考虑,背光模组三个重要组成部分是光源、导光板、光学膜,占整个背光模组本钱的73%。

  侧发光LED 宣布所需亮度和色彩(一般白色)的光, 经过导光板的作用,把旁边面光源转化成咱们正视的面光源→ 大部分光线折射到正面, 小部分光线经过反射膜的作用,反射后被再次运用→光线经过下分散膜的分散作用被彻底打散,使光线在整个平面相对平衡。

  →经过下长脸膜的棱镜集合作用,使光线在横向或纵向得到增强→ 经过上长脸膜的棱镜集合作用,使光线在纵向或横向得到增强有时为了让画面的均一度更好,或隐瞒纤细不良现象,也会运用到上分散膜,光线被再次分散打乱,画面显现的共同性更好。

  LED:Light Emitting Diode.发光二极管,是一种固态的半导体器材,它可以直接把电能转化为光能。LED 的中心器材是一个半导体的发光二极管灯芯即晶片,晶片的一端附在支架上,一端是负极,另一端衔接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。

  半导体晶片由三部分组成,一部分是P 型半导体,在它里边空穴占主导地位,另一端是N 型半导体,在这边首要是电子,中心一般是1 至5 个周期的量子阱,在量子阱内电子跟空穴复合,然后就会以光子的办法宣布能量,这便是LED 发光的原理。而光的波长也便是光的色彩,是有构成P-N 结的资料决议的。

  一般液彩屏晶显现模组都运用侧发光(side view)白光LED。LED 由发蓝色光灯芯(LED Chip),塑胶框(Lead Frame),黄色填充物(Epoxy)和正负极封装组成。

  背光模组的初始亮度和色坐标都取决于所运用的光源。在液晶显现的开展进程上,所选用的光源办法首要有LED、EL 与CCFL 三种。其功用比照如下:

  体积小,质量轻;耗电量低,作业电压低,作业电流小;运用寿命长,一般可达10 万小时;亮度高,发热低;环保,契合RoHS 要求;可控性强,能完结各种色彩的改动。

  液晶显现模组首要是以运用蓝光芯片加黄色填充物LED,即侧发光式白光LED。现在高端LED 首要以日本厂家为主,其次是韩国厂家和台湾厂家;大陆厂家也连续有相关产品投入大批量运用。

  导光板一般是由高透光性质料作为基板,反面印刷有规律性网点,可以将点或线光源转化做面光源的光学器材,它的结构和资料直接影响着背光源终究的亮度和均匀性。

  导光板的原理:运用入光部的Serration 锯齿结构和底部网点把LED 宣布的一切光线进行折射或反射,改动光线传达的方向,高功率地运用光线。

  导光板的结构:如图2-12 所示。与分散膜贴合一面,依据后处理不同,可所以光面、磨面、放电面或V-CUT 面。现在大多选用光面,无需后处理,本钱低,可是外表较简单刮伤,不便于出产途中传送。磨面是在导光板注塑成型后用砂轮处理而成,放电面是放电后再抛光,作用像磨沙的玻璃。而V-CUT(精密机械描写)是在导光板的光面上刻出V 型沟槽,可靠拢必定方向的光线,然后到达进步亮度的作用。

  而与反射膜贴合一面为网点面,网点结构办法有半球形,圆锥形,棱锥形以及棱镜形。而运用较广的为半球形网点,一般面内有30~120 万个圆点,越远离光源的圆点越大,点与点之间的距离也越近。网点的尺度和方位是运用光学仿真而规划的,其作用是损坏侧光在导光板内的全反射,使光线能从光面笔直射出。网点规划越好,能从导光板正面射出的光线越多,则背亮光度越高。

  现在中小尺度导光板根本都是选用注塑成型出产的,跟着导光板越做越薄,为了处理注塑成型的工艺困难,逐步引进紧缩成型工艺、Roll Stamping 工艺。而不管何种成型工艺,都需求根据必定的模具出产,整个工艺中最难的也正是模具的网点加工。

  现在职业里,更多的厂商倾向于选用机械撞点来加工网点。但跟着V-CUT技能不断地老练,商场对高亮度液晶显现屏的需求也越发高涨,V-CUT 技能成为厂商争相寻求的新技能,纷繁参加其技能的研制和设备的收购,信任不久V-CUT 导光板将会被广泛地运用。

  PMMA:首要是日本三菱丽阳(Mitsubishi Rayon),住友(Sumitomo),库拉雷(Kuraray),台湾奇美化学,韩国世和等。

  长脸膜分正反两面,最小厚度为0.062mm。正面上构成距离为24~110μm,顶角90°~110°的长条状棱镜阵列,因此长脸膜又被称为棱镜膜(Prism Film)。

  经过光学仿真规划,合理设置长脸膜外表的微结构的尺度,使之好像全反射棱镜一般,可以把较大传达方向的光线会集到正面较小的视点内,进步正面辉度。现在所用的这种长脸膜一般需求两张长脸一起运用(沟槽方向相互笔直),才具有杰出的长脸作用。

  长脸膜首要以聚脂(PET)为质料,运用斑纹模辊的制作。现在中国大陆还不能出产,做得最好的是美国的3M 公司,可是价格很高。此外,常用的供货商还有台湾的光耀和友辉。

  研讨标明、绝大大都顾客在大都时刻观看电视视点的都在水平(x 轴)90 度笔直方向(z 轴)方向的规模内、超出该视点后°光线变暗。将光聚在顾客、在功耗不变的情况下提升了消费体会、一起仍是液晶显现屏亮度大大进步。长脸膜原理:在视角测试仪的视角图上,在观察者正面35 度左右光线被折射运用,其他光线被反射后再次被充分运用。

  分散膜是在PET 基材上,涂布光学粒子颗粒或玻璃微珠构成的(在结构上,不同厂家制作的分散膜会有纤细的差异,图例为惠合分散膜结构)。这些颗粒的摆放办法和密度决议分散膜的雾化度和光学作用,使得分散膜具有可修正从导光板射出光线的传达方向的作用,为液晶屏幕供给均匀的、柔软的光。而因为粒子的存在使分散膜外表具有必定的雾度,还能隐瞒导光板上的细小缺点或异物。

  经过导光板转化的出光视点一般在55-60 度角方向,然后再经过分散膜的光线、经过分散膜内部的亚克力球、粗糙外表或分散粒子其折射、散色,终究将光线均匀化。可以有用匀化光、隐瞒不良。分散膜一般选用PET,PC 等。

  运用PMMA 分散粒子,使光线产生无规律的折射,面光源产生有用的均一性。比方牛顿环现象经过分散膜的处理,而得到减轻或彻底消失。

  在外观形状上,分散膜一般一面为雾面,另一面为光面。拼装时,贴附办法均为雾面向上,亮面向下(朝向导光板)。而分散膜除了可以加在导光板的光面上,作为下分散合作长脸膜运用,也可以放置于长脸膜上,作为上分散运用。分散膜放置的方位不同,对其功用要求的不尽相同,关于下分散,要求具有高分散率、高雾化度;关于上分散,要求具有高光学透过率、低雾化度、避免Waving(眩影)、避免光学干与等特性。

  反射片原理:反射板的首要作用为将从导光板底部漏出的光反射回导光板再运用,以添加光的运用功率。

  反射片类型:按照外观一般划分为白反与银反两种,反射片一般是白色镀银或涂布有CaCO3 、BaSO4、TiO2 的反射片,厚度一般65~230μm,反射率大于95%。有的公司也选用镀铝膜的塑胶片。

  反射膜的首要作用便是尽或许高效地把光线反射到咱们需求的面上。假如是是非双屏显现模组,可以选用80%左右透过率的反射膜,假如是高亮彩屏显现模组就可撤销反射膜。

  此反射膜在单屏及彩屏显现模组上常用。光线的运用率越高越好,比方3M公司的ESR 双面镀银反射膜,反射率可到达98%以上。

  此反射膜常用于是非双屏显现模组,大约20%的光线透过反射膜,用在是非屏显现所需亮度。比方SKC 公司的SW 系列。反射片类型阐明

  反射膜常用供货商,现在反射膜商场首要以3M,日本等供货商为主,韩国供货商为辅,大陆也连续有相应供货商批量出产供货。

  反射膜自身不含胶,拼装办法有两种:一是直接放置于胶框上。因为导光板和胶框拼装由卡扣固定,所构成的空隙用于放置反射膜。此种拼装办法,反射膜具有必定的活动空隙,更能适应环境温冷改动。另一种拼装办法是用双面胶将反射膜贴于胶框反面,此种拼装办法,反射膜是固定的。

  A. 常用双面粘性胶带,其作用是遮挡剩余光线,构成规划需求的发光区域(lighting area);别的一个作用是运用其粘性把LCD 与BLU 背光源拼装在一起,粘结液晶面板和背光模组,关于光线具有必定的反射作用,进步背光的运用率78%(是非胶带);

  B. 现在常用供货商包含美国3M,日本积水Seiksui,徳莎Tesa,Tapex 及国内力王、综研等。

  偏光板是使不具偏极性的自然光,产生偏极化,转变成偏极光,加上液晶分子改变特性,到达操控光线的经过与否,然后进步透光率和视角规模,构成防眩等功用。偏光片是一种产生和检测偏振光的片状光学资料,也是液晶显现屏必不行少的要害组件。

  液晶屏运用功用不同,选用的偏光片也不尽相同。偏光片按功用分类有透射式偏光片、反射式偏光片、半透过半反射式偏光片、补偿型偏光片等;按附加功用分类有防夺目(AG) 、放划伤(HC) 、防反射/低反射(AR/LR) 、防静电(Anti-Static) 、防污染(Anti-Smudge) 等。

  偏光片自身极易遭到水汽和高温的损坏作用,因此在切片和运用进程中,对偏光片结构的任何一些细小的损害都有或许下降偏光片的耐久性。

  1、PVA 膜:POL 中心功用部分,其上有拉伸的分子链可以吸收光线,故当偏振方向笔直于分子链的光才可以悉数经过。由PVA 膜制成的偏光层易吸水、褪色而损失偏光功用,故在PVA膜的两边别离选用一层光性均匀性、通明性杰出的TAC 膜可以阻隔水分和空气,维护偏光层。

  2、PSA(Pressure Sensitive Adhesive,压敏胶合剂):一种专用的光学压敏胶,首要起粘接作用。压敏胶合剂要求具有高功用的光学特性、优异的耐湿热功用、杰出的再剥离功用、较高的剥离强度、恰当的初粘力和持粘力。

  单体透过率(Ts)指单片偏光片的透过率,平行透过率(Tp)指两片吸光轴平行的偏光片叠加后的透过率,直交透过率(Tc)指两片吸光轴直交的偏光片叠加后的透过率,在这三项目标中Tp 和Tc 影响LCD 屏的亮度(L)和比照度(Tp/Tc),对LCD 制作商十分重要,为了取得高亮度高比照度的杰出显现作用,期望Tp 尽或许的高而Tc 尽或许的小。偏光度(Polarizing Co-Efficiency,PE)是用来表明偏光片产生偏振光的归纳功率,是一个核算值,其核算公式如下:

  由上式可得出POL 的偏光度与透过率的联系曲线 所示。由曲线图可以发现,偏光度与透过率成反比。而实践中,偏光度可以做到很高,挨近100%。但透过率不行超越50%,因为沿吸收轴方向的光悉数吸收,但剩余的50%光还存在少数的反射、散射等。关于普通型偏光片,一般P=90~99%,T=41~44%;中耐久、高比照型偏光片,则P≥99.9%,T≥42%。

  2、粘接性。首要是指压敏胶与玻璃基板的剥离力,压敏胶与偏光片剥离膜的剥离力,维护膜与偏光片之间的剥离力。剥离力太大,则该偏光片返工性差。但假如剥离力很小,则易构成偏光片在玻璃基板上贴合后压敏胶耐久性和耐湿功用下降,然后影响偏光片的运用功用。三种剥离力的测定均运用拉力试验机进行测定,对应规范如下表:

  3、耐久性:首要是耐湿热功用目标的凹凸。关于普通型POL:40℃×90%RH;关于中耐久型POL:60℃×90%RH;关于高耐久型POL:70℃×95%RH 以上)。

  4、偏光度:样品长70mm,宽50mm,测定其透过率,吸收轴平行时的透过率为H0,笔直时为H90,偏光度V 核算公式:V =(HO-H90)/(H0+H90)X 100%

  碘素消失是指碘素从偏光子(吸着碘素的PVA)中丢失出来的Mode;偏光片自身的NeutralGray的色彩和偏光功用是因为碘素赋予的,所以碘素消失的当地变成了未吸着碘素曾经通明的姿态,光学功用损失。

  天马显现屏选用的偏光片供货商为日本三立子(Sanritz);产品规范书如上图所示;职业界车载产品偏光片供货商可以许诺的温湿度条件为60℃,90%RH,500小时;(PS:消规类产品许诺的温湿度为40℃,60%RH)出现问题的样机为水汽未整理彻底,相当于湿度100%,归于严峻超规的试验,超越了偏光片业界规范,故产生失效。

  显现面板的制作进程可分为三大阶段:前段阵列工序(Array), 中段成盒工序(Cell)以及后段模组拼装工序(Module)。后段模块拼装制程, 是将成盒工序中贴兼并切开后的面板玻璃,与其他组件如背光板(LCD专有)、电路、外框等多种零组件拼装的出产作业。

  技能进程:现在三大工序阶段中,只要模组拼装工序所需设备处于技能老练阶段,较多企业参加竞赛,阵列工序及成盒工序还待打破。

  阵列工序是在玻璃基板上制作TFT阵列的进程,LCD与OLED的出产工序无严重改动。在成盒工序上,首要是显现功用的完结。LCD是将TFT基板与CF基板拼合,进一步加工成TFT-LCD面板的进程

  经过成膜,曝光,蚀刻三道工艺叠加不同图形不同质料的膜层以构成LTPS(低温多晶硅)驱动电路,具有解析度高、反响速度快、亮度高和节约空间等特色。比较非晶硅技能,最大的不同在于成膜时LTPS多了一步结晶工序,因此添加了对结晶炉设备的需求。因为驱动背板上集成多种形状杂乱的膜层,本段工艺需求循环12次才干完结,技能难点在于微米级的工艺精密度以及关于电性目标的极高均一度要求。

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