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用于反射式LCD的FLEx前灯

2018-06-29

反射液晶显示器(RLCDs)继承了传统背光lcd的优点——分辨率高、色彩好、刷新率高、制造稳定——同时还具有非常低的功耗和阳光可读性。这是通过用镜片有效取代LCD背光来实现的。问题是,如果移除光源,反射液晶显示器就不能在低光照条件下被观察,因此需要一个前置光源面板(FLP)。RLCDs的正确照明是非常重要的,因为它能克服一些传统的显示照明技术根本无法克服的问题。

图1显示了各种显示系统的侧视图,以说明RLCD照明的一些要求。在1a中示出了具有前光的典型电子墨水电泳显示器(EPD)。由于显示屏是纸状的,因此与以黄色显示的FLP以微小角度泄漏的光线将撞击显示屏并向各个方向散射。相比之下,1b显示了反射光的仅有轻微散射的镜像RLCD。背光LCD(1c)通过添加多个光学膜片(包括漫射器和后反射器)克服了LCD的低散射。这些额外的胶片不能用于前置照明系统,因为它们在观看时会大幅降低图像质量。

图2a中显示了传统的边缘照明,LED沿着一块相似厚度的片材排列。前置式电泳显示器和背光式液晶显示器都采用这种方法,并通过简单地对光提取图案应用二维补偿来减少显示边缘处的LED“热点”。但是,这种方法不能用于RLCD系统,因为热点随着观众的位置而移动。因此,RLCD FLP必须通过整个显示区域上的位置和角度来提供均匀的照明强度。

FvljNzIkV2etYwOEOFcZdP1qrT8F.png图1:(a)具有边缘照明前灯的电泳显示器,(b)具有边缘照明前灯的RLCD(c)具有侧光式背光单元/光学膜/背反射器的LCD和(d) RLCD上的FLEx前灯。

FLEx如何比较:

FLEx开发并商业化了一种新的高性能光学系统,用于照明25至75微米厚的光导膜。如图2b所示,该系统包括一个专有的Lightbar,用于将光线有效均匀地耦合到比LED尺寸薄得多的薄膜中。还有一个灵活的混光区域和显示区域,从电影中提取光线以点亮显示屏。光线以图1d所示的角度范围传输到RLCD。FLEx系统的许多优点结合在一起,克服了RLCD前照灯的先前局限性。*终的结果是低功耗显示器的突破,具有高均匀性,良好的对比度,良好的色域和全视角。


图2:(a)传统边缘照明和(b)FLEx光学系统的示意图。

图3显示了集成4.4英寸RLCD的FLEx光学系统。如前视图3a所示,薄膜的灵活性可实现完全无框的系统。Lightbar包括一个FPC连接到设备PCB以便为LED供电。

图3b显示了紧凑的Lightbar折叠在显示系统后面的长混合区域,以确保显示器照明的高度一致性。为了获得更高的效率和光学增益,Lightbar包括LED(s)和Lightbar之间的准直光学器件。Lightbar和胶片受到完全保护,因此可以使用液态光学透明粘合剂或压敏粘合剂直接粘合其他触摸面板和/或覆盖镜片。FLP可能在触摸或漫射层之上或之下。



图3:集成在4.4“RLCD(a)前视图和(b)后视图上的FLEx FLP

FLEx优点:

薄而灵活

来自FLEx的50微米光导膜是高清晰度和均匀前光系统的重要组成部分。由于电影在显示器的观看者一侧,所以任何微图案必须是不可见的并且不会降低显示清晰度。已经表明,微图案的可见度随着光导厚度而变化。因此,10倍更薄的光导导致功能的可见度降低10倍。薄的光导还减小了整个系统的尺寸/重量,同时重要地使显示器上方的材料厚度*小化。**,柔性薄膜使LightBar能够在显示器后面折叠,从而实现无挡板显示器的**一致性。

统一输入

FLEx Lightbar提供比沿着边缘的一系列分立LED更好的光均匀性。灯条和显示部分之间的混光区域进一步改善了这种均匀性。结果是进入显示器的光的平坦区域没有“热点”或“激光发射”的光学伪像。如图4b所示,FLEx系统的长混合区域可以折叠在显示器后面,不像传统的边光片(4a)。基本的均匀性也可以用于混色和准直照明系统。


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图4:具有(a)传统边缘照明系统和(b)FLEx系统的准直光导系统的示意图。与侧光式系统不同,FLEx系统可以如显示在侧视图中那样折叠在显示器后面。

平行光

在典型的边缘照明光导中,照明光线分布在很宽的角度范围内,以便均匀混合光线。为了缩小这种照明,LED和光导之间必须有一组准直器,如图4a所示。这增加了制造方面的问题,但*重要的是需要很长的区域来混合

在显示部分之前进行照明。由于光导不是超灵活的,这就需要显示器周围的边框区域。如图4b所示,FLEx可以使用单个准直器进行系统简化,而Light Mixing Region和Lightbar可以折叠在显示器后面。

光导内的准直光有两个主要优点。首先,传播光的角度越窄,光在有用的照明角度下可以更有效地射向显示器。这导致高对比度的前光,在靠近显示器正常传输光线以获得高增益。图5显示了FLEx提供给各种显示类型的示例照明角度。第二个优点是**耦合到光导中。与被空气包围的背光不同,前灯必须具有保护性包层,以便将其粘合到显示器和其他层的正面。该包层降低了光导的接收角度或数值孔径。准直器补偿了这一点,也消除了LED和光导之间任何气隙的需求,


图5:(a)正常附近的宽峰(b)正常附近的窄峰和(c)宽峰偏离正常的FLEx发光角和颜色坐标的示例。


全面面板集成

这些优点的结合使整个设备与RLCD,触摸面板和覆盖镜头完全集成在一个完全无框的设计中。FLP胶片可放置在显示器叠层中的大多数触摸面板的上方或下方。Lightbar部分的设计与设备PCB或电池的厚度相似。这使得设计师可以将Lightbar放置在这些组件附近,从而不会增加设备的厚度。除了将Lightbar折叠在显示屏周围之外,还可以在Lightbar周围卷绕不同的包装选项。虽然FLEx通常包括LED/FPC,但它也可以集成到LCD FPC或设备PCB中。总的来说,有许多方法可以在紧凑的外形中实现这一新功能。



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