电子结构知识,LCD模组中常见牛顿环干涉问题分析与解决

当前位置:首页 - 资讯 - 设计理论      2018-07-12 14:58:44     

电子结构知识,LCD模组中常见牛顿环干涉问题分析与解决

作为工业设计师,你不仅仅需要知道软件操作,结构怎么设计,怎么画以外,还得了解简单的电子结构知识,光学知识,尤其是电子行业设计师,更应该多学习一下电子方面的相关知识。下面优概念工业设计为大家分享电子结构知识,LCD模组中常见牛顿环干涉问题分析与解决,可以协助光学去解决一些LCD模组上的一些问题,非常实用,力荐。

一、牛顿环产生的三要素

要了解牛顿环,就要了解如何产生光的干涉现象,相遇的光波必须满足下面的三个条件,即所谓的“相干条件” 才会有干涉。

1)、参与叠加的光波频率必须相同。

2)、各光波在叠加点引起的振动必须有相互平行的振动分量。

3)、各光波在叠加点引起的振动之间必须有恒定的相位差(不同叠加点可有不同的相位差)。

牛顿环产生示意图


所以通常要同时实现以上三个条件,最有效的方法是将同一光源发出的一列光波用一定的方法分光为两部分,使它们具有相同的频率和振动方向及恒定的相位差,重新构成相干光源,才能产生相干光波。

牛顿环的示意图:根据干涉原理,干涉现象为产生明暗相间的条纹,当两路光的光

程差为波长的整数倍时,干涉加强,产生明纹;光程差为半波长的奇数倍时,干涉相消,产生暗纹。由于牛顿环的空气间隙为一固体型,所以它产生的干涉現象为明暗相简介的环,

如图1所示

 

二、模组中的牛顿环现象

模组中如果防止牛顿环发生是设计中一个十分重要的事项,牛顿环的发生一定在两个面之间,且需要这两个面的距离在半波长内,因而要防止牛顿环的发生有下面的方法 

1) 消除模组中最靠近面板的膜材间的两个面(上增背面与下增棱镜面)

2)如果两个面无法消除,则需在两个面的gap间保持一定的距离(大于可见光半波长),使得干涉无法产生,进而消除牛顿环的现象(下偏光片及上增棱镜面)

 

三、模组中牛顿环的分类

1)一般背光模组中的牛顿环:穿透型牛顿环


以上为模组中常见的两种架构。

A:下POL使用的为雾面,即下偏光片上有AG涂布,雾度常用的有25-40%,表面粗糙,下POL的“平面”被破坏,因而上增棱镜面与下POL间不会有牛顿环产生,但上增需要使用弹性胶,才不会被粗糙表面刮伤。

B:下POL使用的为亮面下POL(小尺寸主流),但下POL与菱镜面并不会紧密接触(模组设计时就留有一定的gap),以防止牛顿环的产生;但上增背面与下增则可能会有牛顿环的问题,解决的办法就是将上增背面做成粗糙,让其 “平面”不再存在,从而牛顿环不会产生,在此解决牛顿环最主要的就是上增的背面结构。

穿透型牛顿环及解法


产生牛顿环的两个平面:上棱镜背面及下棱镜面。当背光从下向上时,仅有穿透型牛顿环在这两个面产生。产生的牛顿环称为穿透型牛顿环,是模组中最常见的牛顿环

解决穿透型牛顿环有两种方法,最好的方法就是消除上棱镜背面的平面,即将其做成粗糙无规则的表面,其的作用为防止牛顿环产生;另外一种方法就是增加上菱镜背面的雾度,雾度越高,则对下面的牛顿环的遮蔽性越好。


2)使用APF模组可能产生的牛顿环:反射型牛顿环


APCF增亮偏光膜为光滑平面,APF的功能为将可见光中无法透过液晶的另外一半光反射回来,重复使用,因而增亮效果十分好。但也因如此,模组中会出现两种方向的光,一个是原本背光发出的光,方向从灯向上,称为穿透光;另外一种则是被APF反射回来的光(强度较背光的少一半),从APF下偏光片向下穿过棱镜,称之为反射光。

从牛顿环产生的条件上看,会产生牛顿环的面仍然为上增背面与下增棱镜面,但要对上增的要求会更为严格,需要其可以解正常的穿透光产生的牛顿环,也要解APF反射光造成的反射型牛顿环。

以上讨论是基于下偏光片与上菱镜面有足够的gap(间隙),没有牛顿环产生的问题,如果此gap不足,则也可能产生下偏光片与棱镜面的牛顿环。


反射型牛顿环现象:


产生牛顿环的两个平面与穿透型的一样,为上棱镜背面及下棱镜面。但牛顿环是在上增雾面之上产生,因而上增的雾度对反射型牛顿环并没有遮蔽的效果。

反射型牛顿环在以前的模组中并不会产生,因模组中的光源来自背光,仅有穿透型的光。但自从导入偏光增亮膜APCF后,有一半的可见光被APCF从下偏处反射回来,因而反射型牛顿环开始出现在一些机种上。

反射型牛顿环的解法:

反射型牛顿环不同于穿透型牛顿环,下增的雾度对其并没有太大作用,最有效的解决反射型牛顿环方法,就是不让会产生牛顿环的平面可以形成,即提高下增背面的粗糙度及不规则性。

模组内反射型的光强度比穿透型的至少小一半以上,因而产生的反射型牛顿环较弱,在大多数情况下,有机会被穿透光均匀化掉,较难观察到。因而即使使用APCF,反射型牛顿环也不一定就出现 但在一些使用APCF机种中所观察到的水波纹(四周一圈),应该就是反射型牛顿环与穿透光作用后综合的结果

水波纹应是模组中出现较强的反射型牛顿环与背光穿透光综合作用的结果,在使用APCF的机种中,时有遇到。解决反射型牛顿环的有效方法就是消除上增背面的平面。上增背面越粗糙,越不规则,则反射型牛顿环越不容易产生

3)模组中下偏光片与上菱镜间产生的吸附型牛顿环

前面谈的牛顿环皆是在上增背面与下增棱镜面间产生,但在模组内还有另外两个平面即下POL(APCF平面)与上增棱镜面,在某些状况下,也会相互作用产生牛顿环

一般正常机种,此两个平面之间维持有一定的gap,而这两个平面皆被上下固定,因而是没有机会接触的。但随着模组做得越来越薄,gap也越来越小,如果模组组装时出现film材不平整 ,则下偏面与上增棱镜面就有机会在鼓起处相互接触(类似吸附),而产生牛顿环。

这样的牛顿环看上去与正常的牛顿环无异(非水波纹),在一般情况下,打开模组,film材重新组装消除不平整,则牛顿环会消失。

此种状况如果出现,则film的静电大小将对其有影响,静电大的,吸附牛顿环会更严重些。但这不是重点,重点是gap不足,如何解决下偏与上增间的牛顿环 业界中的解决方法有:

1)使用雾面的下偏:提供雾度并破坏下偏平面,此为最有效方法。

2)保持gap:如果一定要使用亮面下偏,则保证保留足够的gap为第一要素。

3)提高膜片的平整度: 尽量消除组装时产生的静电,减少可能的吸附。


注意:

1,文中所说的光学部分就是我们常用的显示器屏幕,手机屏幕里的光学部分膜片,用来将光源散开用的,这样才能看到非常均匀的显示效果,通常由2-3张组成。

2,文中所提到的gap翻译过来是间隙的意思,film则是膜片的意思。




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