छोटे और मध्यम आकार के एलसीडी स्क्रीन-बैकलाइट डिस्प्ले का ऑप्टिकल डिज़ाइन

   Backlighting is used in small, light, flat-panel liquid crystal displays (LCDs) and other electronic devices that require backlighting, including handheld devices as small as the palm of your hand, and large-screen TVs. The goals of backlight design include low power consumption, ultra-thin, high brightness, uniform brightness, large area, and control of different width and narrow viewing angles. To achieve these challenging design goals with controlled cost and rapid implementation, computer-aided optical design tools must be used for design. This article introduces the characteristics of LightTools optical design and analysis software from ORA Company in the United States, which can be used to develop the most advanced backlight design applications today.
बैकलाइटिंग के लिए ऑप्टिकल डिज़ाइन और विश्लेषण उपकरण
किसी क्षेत्र में या एक निश्चित कोण पर आवश्यक प्रकाश वितरण उत्पन्न करने के लिए बैकलाइटिंग प्रणाली को एक या अधिक प्रकाश स्रोतों से प्रकाश के कुछ रूपांतरण की आवश्यकता होती है। प्रकाश डिज़ाइन सॉफ़्टवेयर को ज्यामितीय रूप से मॉडल करने में सक्षम होना चाहिए, विभिन्न प्रकार के प्रकाश स्रोतों और रूपांतरण इकाइयों के लिए ऑप्टिकल विशेषता पैरामीटर सेट करना चाहिए, और मॉडल के माध्यम से प्रकाश के पथ का मूल्यांकन करने और अंतिम प्रकाश वितरण की गणना करने के लिए ऑप्टिकल ट्रेसिंग विधियों का उपयोग करने में सक्षम होना चाहिए। प्रकाश वितरण विशिष्ट क्षेत्रों और/या कोणों के लिए रोशनी, चमक, या चमकदार तीव्रता की गणना करने के लिए मोंटे कार्लो सिमुलेशन का उपयोग करता है। प्रकाश किरणें प्रकाश स्रोत से यादृच्छिक स्थितियों और कोणों पर उत्सर्जित होती हैं, ऑप्टिकल सिस्टम के माध्यम से ट्रेस की जाती हैं, और प्राप्त सतह पर प्राप्त होती हैं। रोशनी की गणना सतह रिसीवर्स से की जा सकती है और तीव्रता दूर-क्षेत्र रिसीवर्स से प्राप्त की जा सकती है। रिसीवर सतह पर ल्यूमिनेन्स मीटर को परिभाषित करके, ल्यूमिनेन्स के स्थानिक और कोणीय वितरण की गणना की जा सकती है। कुछ मामलों में, डिस्प्ले की वर्णिकता का विश्लेषण करना महत्वपूर्ण हो सकता है। प्रकाश स्रोतों (जैसे प्रकाश उत्सर्जक डायोड), आउटपुट सीआईई निर्देशांक और सहसंबद्ध रंग तापमान (सीसीटी) के वर्णक्रमीय ऊर्जा वितरण को निर्दिष्ट करें, डिस्प्ले की वर्णिकता को मापें, और डिस्प्ले पर आरजीबी वास्तविक प्रकाश रेंडरिंग ग्राफिक्स उत्पन्न करें। ये सभी विश्लेषण लाइटटूल्स सॉफ़्टवेयर में किए जा सकते हैं।
बैकलिट डिस्प्ले की विशेषताएं प्रकाश विश्लेषण सॉफ़्टवेयर पर विशेष मांग रखती हैं। जैसा कि समझाया जाएगा, बैकलाइट द्वारा उत्सर्जित प्रकाश मुद्रित बिंदुओं के वितरण घनत्व, या माइक्रोस्ट्रक्चर के वितरण पैटर्न पर निर्भर करता है। विशिष्ट माइक्रोस्ट्रक्चर सरणियों के मॉडलिंग के लिए, यदि सीएडी मॉडल का सीधे उपयोग किया जाता है, तो मॉडल का आकार बहुत बड़ा हो सकता है। लाइटटूल्स सॉफ्टवेयर 3डी बनावट सरणियों द्वारा परिभाषित कार्य प्रदान करता है, जो सटीक किरण अनुरेखण और प्रतिपादन कर सकता है। चूँकि किसी सीधे निर्मित ज्यामितीय मॉडल का उपयोग नहीं किया जाता है, मॉडल का आकार छोटा होता है और किरण अनुरेखण तेज़ होता है। बैकलाइट विश्लेषण के एक अन्य पहलू में प्रकाश गाइड प्लेट की सतह पर प्रकाश का विभाजन और बिखराव शामिल है। चूंकि मोंटे कार्लो विधियों का उपयोग करके प्रकाश प्रभाव का अनुकरण किया जाता है, इसलिए यह संभव है कि पर्याप्त सटीकता के साथ एक डिजाइन प्राप्त करने के लिए व्यापक किरण अनुरेखण का उपयोग किया जाना चाहिए। उच्चतम ऊर्जा किरण का पता लगाना सबसे कारगर तरीका है। विभाजित संभावनाओं का उपयोग करके उच्चतम ऊर्जा किरण पथ का पता लगाकर और बिखरे हुए प्रकाश को "महत्वपूर्ण" दिशाओं (जैसे प्रदर्शन के दर्शक की ओर) की ओर निर्देशित करने के लिए लक्ष्य क्षेत्र या प्रकीर्णन सतह के प्रकीर्णन कोण का उपयोग करके।
शेन्ज़ेन होंगजिया टेक्नोलॉजी विभिन्न चमक के साथ एलसीडी स्क्रीन के अनुसंधान एवं विकास और उत्पादन में माहिर है। बैकलाइट की चमक एक समान है. मॉड्यूल की समग्र चमक 2000 लुमेन तक पहुंच सकती है। यह सूर्य के प्रकाश में स्पष्ट रूप से पढ़ने योग्य है। काम करने का तापमान -35 से 85 डिग्री तक पहुंच सकता है। लोहे के फ्रेम के साथ एंटीस्टेटिक, ड्रॉप प्रदर्शन बेहतर है।
बैकलाइट क्या है?
एक विशिष्ट बैकलाइट में एक प्रकाश स्रोत होता है, जैसे कि कोल्ड कैथोड फ्लोरोसेंट लैंप (सीसीएफएल) या प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी), और एक आयताकार प्रकाश गाइड। अन्य उपलब्ध घटकों में डिफ्यूज़र प्लेटें शामिल हैं, जो डिस्प्ले की एकरूपता में सुधार करती हैं, और चमक बढ़ाने वाली फिल्में (बीईएफ), जो डिस्प्ले की चमक बढ़ाती हैं। डिस्प्ले की मोटाई कम करने के लिए प्रकाश स्रोत आमतौर पर प्रकाश गाइड प्लेट के एक किनारे पर स्थित होता है। एज लाइटिंग आमतौर पर डिस्प्ले में प्रकाश को निर्देशित करने के लिए कुल प्रतिबिंब (टीआईआर) का उपयोग करती है।
   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.
जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 3, प्रकाश गाइड प्लेट का सबसे चमकीला भाग प्रकाश स्रोत के पास होता है, और दूरी बढ़ने पर प्रकाश गाइड प्लेट में चमक गहरी हो जाती है। समान प्रकाश उत्पादन के लिए, दूरी के साथ प्रकाश निष्कर्षण दक्षता बढ़नी चाहिए। बैकलाइट डिज़ाइन में मुख्य कार्यों में से एक प्रकाश गाइड प्लेट को डिज़ाइन करना है जो प्रकाश निष्कर्षण दक्षता को इच्छानुसार बदलता है। दो निष्कर्षण तकनीकें हैं जिनका उपयोग किया जा सकता है। डॉट प्रिंटिंग लाइट एक्सट्रैक्शन तकनीक प्रकाश को ऊपर की ओर बिखेरने और प्रकाश गाइड प्लेट की सतह से उत्सर्जित करने के लिए लाइट गाइड प्लेट के नीचे एक डॉट मैट्रिक्स संरचना को प्रिंट करना है। दूसरी तकनीक, मोल्डेड लाइट एक्सट्रैक्शन टेक्नोलॉजी, एलजीपी की सतह से प्रकाश निकलने के लिए निचली सतह के माइक्रोस्ट्रक्चर के कुल प्रतिबिंब (टीआईआर) पर निर्भर करती है।
लाइटटूल्स सॉफ़्टवेयर लाइट गाइड प्लेट के डिज़ाइन को साकार करने के लिए बैकलाइट डिज़ाइन टूल प्रदान करता है। यह उपकरण (चित्र 4) बैकलाइट के विभिन्न घटकों को बनाने में उपयोगकर्ता की सहायता करता है। अन्य विकल्पों में मॉडल में एक प्रकाश स्रोत/परावर्तक घटक जोड़ना, बीईएफ मॉडलिंग और चमक का विश्लेषण करने के लिए एक रिसीवर बनाना शामिल है। बैकलाइट टूल का इंटरफ़ेस विभिन्न प्रकार के प्रकाश निष्कर्षण तंत्रों को स्थापित करने और संशोधित करने के लिए टैब का एक संग्रह है।
डॉट प्रिंटिंग लाइट निष्कर्षण विधि का उपयोग करके बैकलाइट के लिए, बैकलाइट उपकरण मुद्रित बिंदुओं के आकार और पहलू अनुपात के रैखिक परिवर्तन और प्रकाश गाइड प्लेट की लंबाई के साथ डॉट रिक्ति के रैखिक परिवर्तन को सेट कर सकता है। यह रैखिक रूप से बदलती संरचना अक्सर एकरूपता प्रदर्शित करने के लिए एक अच्छा प्रारंभिक बिंदु है, लेकिन यह अंतिम एकरूपता आवश्यकताओं के लिए पर्याप्त नहीं है। गैर-रैखिक रूप से भिन्न किरण निष्कर्षण मापदंडों का उपयोग करके एकरूपता पर और अधिक नियंत्रण प्राप्त किया जा सकता है। न्यूनतम संख्या में पैरामीटर और बहुत लचीले नियंत्रण वाली एक विधि द्विघात बेज़ियर वक्र के पैरामीट्रिक चर को परिभाषित करना है। लाइटटूल्स सॉफ़्टवेयर के 2डी क्षेत्र टूल का उपयोग गैर-रेखीय संरचनाओं को स्थापित करने के लिए किया जा सकता है। चित्र 5 मुद्रित निष्कर्षण का उपयोग करने का एक उदाहरण दिखाता है, जहां अलग-अलग निष्कर्षण व्यवहार प्राप्त करने के लिए 3 पैरामीटर (मुद्रित बिंदु चौड़ाई, ऊंचाई और लंबवत रिक्ति) भिन्न होते हैं। आउटपुट एकरूपता चित्र 6 में दिखाई गई है। दाईं ओर का चित्र दिखाता है कि औसत आउटपुट चमक एक स्थिरांक है।