Решения для ЖК-экранов, читаемые при солнечном свете

Все большее количество TFT-дисплеев используется на открытом воздухе, например, в автомобильных дисплеях, цифровых вывесках и киосках самообслуживания. Интенсивный солнечный свет на открытом воздухе часто приводит к выцветанию изображения и снижению читаемости экрана, что делает видимость TFT ЖК-экранов под прямыми солнечными лучами и срок службы ЖК-дисплеев решающими. Rongen Display уже много лет разрабатывает ЖК-дисплеи, читаемые при солнечном свете, и хорошо разбирается в технологии TFT LCD.

**Понимание видимости**

Видимость относится к легкости, с которой наблюдатель может различать объекты, или, более научно, к взаимосвязи между яркостным контрастом и порогом человеческого глаза. Чем выше контрастность объекта, тем лучше его видимость.


**Что делает ЖК-дисплеи читаемыми при солнечном свете?**
Чтобы сделать ЖК-экраны хорошо читаемыми при ярком освещении на открытом воздухе, яркость ЖК-экрана должна превышать интенсивность света, отраженного от поверхности дисплея. Для комфортного просмотра яркость ЖК-дисплея должна быть как минимум в 2,5 раза выше яркости отраженного света.

Естественно, чтобы улучшить читаемость при солнечном свете, можно использовать два подхода: увеличить яркость или уменьшить отражение.

**Увеличенная яркость для удобства чтения при солнечном свете**
- **Увеличение яркости светодиодной подсветки:** В солнечный день при прямом солнечном свете интенсивность окружающего света составляет примерно 6000 кд/м2. Типичный TFT-дисплей с сенсорным экраном отражает около 14% окружающего света, что составляет примерно 840 кд/м2. Большинство ЖК-дисплеев в настоящее время используют светодиодную подсветку в качестве источника света. Увеличение яркости ЖК-дисплея примерно до 800–1000 нит может эффективно подавить отражение солнечного света. Однако этот метод может потребовать дополнительной светодиодной подсветки и/или более высоких токов возбуждения, что приводит к более высокому энергопотреблению, увеличению тепловыделения, увеличению размеров продукта и сокращению срока службы светодиодной подсветки. Увеличение подсветки не является идеальным решением для обеспечения читаемости TFT-дисплеев под прямыми солнечными лучами.

- **Использование полупрозрачных ЖК-дисплеев.** Полупрозрачные ЖК-дисплеи TFT обладают как пропускающими, так и отражающими свойствами. Эти дисплеи включают частичные отражатели между ЖК-дисплеем и подсветкой, преобразующие часть окружающего отраженного света в источник света ЖК-дисплея, тем самым увеличивая яркость экрана. Однако полутрансфлективные TFT-ЖК-дисплеи дороже, чем полностью пропускающие. Кроме того, слой частичного отражателя может частично блокировать подсветку ЖК-дисплея, влияя на работу дисплея в помещении или в условиях низкой освещенности.

**Уменьшение отражения для улучшения читаемости при солнечном свете**
Отражение происходит, когда свет, распространяющийся через одну прозрачную среду, сталкивается с границей другой прозрачной среды, в результате чего часть света отражается обратно. Используя основные уравнения Френеля, мы можем рассчитать количество отраженного света:

R = [(n2 - n1) / (n2 * n1)]^2 (n1 и n2 — показатели преломления для 1-го и 2-го материала)


Из уравнения видно, что чем больше разница между двумя материалами, тем выше отражение. В случае TFT-дисплеев с сенсорными панелями общий коэффициент отражения представляет собой сумму отраженного света на любой границе раздела, где встречаются два материала. Например, разница показателей преломления между поляризатором и стеклом дисплея довольно мала, примерно 0,1, в результате чего отраженный свет составляет всего 0,1%. Однако, как показывают уравнения Френеля, основное внимание следует уделить уменьшению отражения на границе раздела с воздухом. Показатель преломления воздуха равен 1, а стекла — 1,5. Это приводит к отражению 4,5%. Таким образом, три радиоинтерфейса вносят наибольший вклад в коэффициент отражения TFT-ЖК-дисплеев, примерно 13%.

**Уменьшение отражения на панели верхнего слоя**
Самый быстрый и простой способ уменьшить отражение на границе раздела «воздух-стекло» — это нанесение антибликовых (AR) или антибликовых пленок на верхний слой TFT-экрана. Эти внешние пленки со свойствами AR не только уменьшают отражения, но и предлагают дополнительные преимущества. В пищевой промышленности, где повреждение стекла является серьезной проблемой, ЖК-экраны с внешней пленкой эффективно решают эту проблему. В автомобильной промышленности ЖК-дисплеи с верхними AR-пленками обеспечивают безопасность пассажиров во время аварий, поскольку разбитое стекло с меньшей вероятностью причинит им вред. Однако пленка верхнего слоя обычно снижает твердость поверхности TFT ЖК-дисплея и склонна к появлению царапин. С другой стороны, антибликовые пленки сохраняют твердость ЖК-дисплея и его сенсорные характеристики, но стоят дороже. Эти методы позволяют снизить отражательную способность верхнего слоя на 2-3%.

**Уменьшение окружающего света, попадающего на ЖК-дисплей**
Еще одно быстрое и простое решение для уменьшения отражения — прикрепить пленку с линейным поляризатором поверх TFT-экрана. Когда окружающий свет достигает верхней пленки поляризатора, через него проходит только половина, что приводит к уменьшению отраженного света на 50%. Это экономичный способ повысить контрастность и читаемость TFT-дисплеев при солнечном свете. Однако добавление пленки сверху снижает твердость поверхности ЖК-дисплея и может привести к потерям передачи. Эти решения не идеальны.


**Блокирование отраженного света**
Применение пленки с круговой поляризацией на жидкокристаллических TFT-дисплеях может устранить значительное количество отражений. Это связано с тем, что когда окружающий свет проходит через круговой поляризатор, он становится циркулярно поляризованным. При отражении направление поляризации меняется на 180 градусов. В результате отраженный свет не проходит через круговой поляризатор и не виден наблюдателям. Этот метод очень эффективен для улучшения читаемости ЖК-дисплеев с резистивными сенсорными экранами. Резистивные сенсорные ЖК-дисплеи имеют два воздушных зазора: зазор между двумя слоями ITO и воздушный зазор между сенсорной панелью и ЖК-экраном. Оба воздушных зазора вызывают высокую отражательную способность, а применение кругового поляризатора может блокировать большую часть отраженного света, делая ЖК-экраны читабельными при солнечном свете.


Недостатком этого решения является его стоимость. Для этого требуется не только пленка с круговой поляризацией, но также необходима задерживающая пленка поверх ЖК-экрана, чтобы гарантировать, что свет изнутри ЖК-дисплея не блокируется внешним круговым поляризатором.

**Уменьшение отражения от воздушных зазоров**
Отражение от воздушных зазоров является основной причиной плохой читаемости при солнечном свете. Есть два способа улучшить эту проблему. Один из способов — добавить AR-пленки на обе границы внутреннего воздушного зазора. Эти добавки могут снизить коэффициент отражения в этой области с 8,5% до 2%. Кроме того, поскольку эти AR-пленки не ориентированы на внешнюю сторону, они более экономичны, чем внешние пленки. Сохранение воздушных зазоров также облегчает обслуживание сенсорных панелей или ЖК-экранов.

Самый эффективный метод — полностью устранить воздушные зазоры с помощью оптического соединения. Говоря простым языком, для заполнения зазоров используется специальный оптический клей, который делает разницу показателей преломления в этой области сглаженной. Это снижает коэффициент отражения, вызванный внутренними воздушными зазорами, с 8,5% до 0,5%. Оптическое соединение — дорогой, но эффективный способ улучшить читаемость TFT-дисплеев при солнечном свете. Это повышает долговечность и ударопрочность. Кроме того, отсутствие воздушных зазоров означает отсутствие конденсации влаги и запотевания.

**В заключение**
Есть много способов сделать TFT-дисплеи читаемыми при солнечном свете, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Обладая более чем 10-летним опытом проектирования и производства ЖК-дисплеев, компания Rongen Display знает, как создавать TFT-ЖК-дисплеи, читаемые при солнечном свете, для сложных условий. Пожалуйста, свяжитесь с нами по адресу [email protected], и мы предоставим вам подходящее решение для TFT-дисплея.