Wie erstelle ich ein sonnenlichttaugliches TFT-LCD-Display?

TFT-Displays werden zunehmend in Outdoor-Anwendungen wie Automobildisplays, Digital Signage und Kiosken eingesetzt. Hohes Umgebungslicht im Außenbereich führt häufig zu einem verwaschenen Bild, das den Bildschirm unlesbar macht. Die Ablesbarkeit und Langlebigkeit von TFT-Displays bei direkter Sonneneinstrahlung wird immer wichtiger. Seit vielen Jahren entwickelt Reshine Display sonnenlichtlesbare LCD-Lösungen. Das Unternehmen ist mit den Feinheiten von sonnenlichtlesbaren TFT-LCDs bestens vertraut. Bevor wir uns damit befassen, wie man ein LCD sonnenlichttauglich macht, wollen wir die Sichtbarkeit definieren.

1. Festlegen der Sichtbarkeit

Sichtbarkeit ist die Leichtigkeit, mit der ein Betrachter ein Objekt erkennen kann, oder, anders ausgedrückt, das Verhältnis zwischen dem Luminanzkontrast und der Schwelle des menschlichen Auges. Je höher der Kontrast eines Objekts ist, desto besser ist seine Sichtbarkeit.

2. Was macht LCD-Bildschirme bei direkter Sonneneinstrahlung sichtbar?

Um in einer Außenumgebung mit sehr hellem Umgebungslicht lesbar zu sein, muss die Helligkeit des LCD-Bildschirms größer sein als die Intensität des von der Displayoberfläche reflektierten Lichts. Um vom menschlichen Auge gut gesehen zu werden, muss die Helligkeit des LCDs das reflektierte Licht um mindestens den Faktor 2,5 übertreffen. Natürlich gibt es zwei Ansätze, um ein LCD sonnenlichttauglich zu machen: die Helligkeit zu erhöhen oder den Reflexionsgrad zu verringern.

3. Erhöhen Sie die Helligkeit, um das LCD bei direkter Sonneneinstrahlung sichtbar zu machen

3.1 Erhöhen Sie die Leistung der LED-Hintergrundbeleuchtung

Die Umgebungshelligkeit an einem klaren Tag bei direkter Sonneneinstrahlung beträgt ca. 6000 cd/m2. Ein typisches TFT-LCD mit Touchscreen reflektiert ca. 14 % des Umgebungslichts oder ca. 840 cd/m2. Die meisten LCDs verwenden heutzutage eine LED-Hintergrundbeleuchtung als Lichtquelle. Es ist nicht schwierig, die Helligkeit eines LCDs auf 800 1000 Nits zu erhöhen, um das helle reflektierte Sonnenlicht zu überwinden. Als Ergebnis haben Sie ein TFT-LCD, das bei direkter Sonneneinstrahlung abgelesen werden kann. Diese Methode erfordert jedoch den Einsatz von mehr Hintergrundbeleuchtungs-LEDs und/oder einen höheren Ansteuerstrom. Hoher Stromverbrauch, erhöhte Wärmeableitung, erhöhte Produktgröße und eine kürzere Lebensdauer der LED-Hintergrundbeleuchtung sind die Nachteile. Die Hintergrundbeleuchtung zu erhöhen, um TFT-LCDs bei direkter Sonneneinstrahlung sichtbar zu machen, ist keine gute Lösung. Klicken Sie hier für das TFT-LCD-Display.

3.2 Verwenden Sie ein transflektives LCD.

Ein reflektierendes TFT-LCD hat sowohl transmissive als auch reflektierende Eigenschaften. Zwischen dem LCD und der Hintergrundbeleuchtung wird eine teilweise reflektierende Spiegelschicht hinzugefügt. Durch diese Modifikation wird ein Teil des reflektierten Umgebungslichts in das LCD-Display integriert. Eine Lichtquelle hingegen erhöht die Helligkeit des TFT-Displays. Ein transflektives TFT-LCD hingegen ist teurer als ein transmissives Beleuchtungs-LCD. Gleichzeitig blockiert die teilweise reflektierende Spiegelschicht einen Teil der Hintergrundbeleuchtung, wodurch sie für Innenräume oder Umgebungen mit schlechten Lichtverhältnissen ungeeignet ist.

4. Reduzieren Sie den Reflexionsgrad, um die Sichtbarkeit des Sonnenlichts zu verbessern TFT-Anzeige

Was bewirkt, dass Licht reflektiert wird? Wenn Licht, das durch ein transparentes Medium fällt, auf eine Grenze mit einem anderen transparenten Medium trifft, wird ein Teil des Lichts von der Grenze reflektiert. Wir können die Menge des reflektierten Lichts mit der einfachsten Version der Fresnel-Gleichung berechnen.

R=[(n2-n1)/(n2+n1)]2 (n1 und n2 sind die Brechungsindizes für das erste und zweite Material)

Die Gleichung zeigt deutlich, dass umso mehr Licht reflektiert wird, je größer die Differenz zwischen zwei Materialien ist. Es ist bekannt, dass TFT-LCDs mit Touchpanels Strukturschichten aufweisen. Lichtreflexionen treten an verschiedenen Stellen auf.

Die Summe des reflektierten Lichts an einer beliebigen Grenzfläche, an der zwei Materialien aufeinandertreffen, ist der gesamte Reflexionsgrad auf einem TFT-LCD mit einem Touchpanel. Zum Beispiel ist der Unterschied im Brechungsindex zwischen dem Polarisator und dem Displayglas sehr gering, etwa 0,1. Infolgedessen beträgt das reflektierte Licht an dieser Grenzfläche nur 0,1 %. Wie die Fresnel-Gleichung nahelegt, sollten wir uns auf die Reduzierung von Reflexionen an Luftgrenzflächen konzentrieren. Der Brechungsindex von Luft beträgt eins, während der von Glas 1,5 beträgt. Infolgedessen beträgt der Reflexionsgrad 4,5 %. Dadurch tragen die drei Luftschnittstellen rund 13 % zum Reflexionsgrad des TFT-LCDs bei.

4.1 Verringern Sie die Reflexion der oberen Oberfläche

Die Verwendung einer Antireflexions- und Blendschutzfolie oder das Auftragen einer AR-Beschichtung ist der schnellste und einfachste Weg, um die Reflexion der Luft-Glas-Schnittstelle zu reduzieren. Eine externe Folie mit AR-Eigenschaften reduziert das reflektierte Licht und bietet gleichzeitig zusätzliche Vorteile.

Das Zerbrechen von Glas ist ein ernstzunehmendes Problem in der Lebensmittelindustrie. Dieses Problem lässt sich leicht lösen, indem ein LCD-Bildschirm mit einer externen Folie verwendet wird. In Bezug auf Automobilanwendungen erzeugt ein defektes LCD mit oberer AR-Folie im Falle eines Unfalls kein scharfkantiges Glas, das den Fahrzeuginsassen verletzen könnte. Nichtsdestotrotz reduziert eine Deckfolie immer die Oberflächenhärte eines TFT-LCDs. Es ist auch anfällig für Kratzer. Die AR-Beschichtung hingegen bewahrt die Härte und die Berührungsleistung des LCDs. Allerdings ist es teurer.

Der Reflexionsgrad der TFT-LCD-Deckschicht kann mit den oben genannten Messungen um 23 % reduziert werden.

4.2 Verhindern Sie, dass Umgebungslicht in das LCD eindringt

Das Anbringen eines linearen Polarisators an der Oberseite des TFT-Bildschirms ist eine weitere schnelle und einfache Möglichkeit, den Reflexionsgrad zu beheben. Nur die Hälfte des Lichts, das den oberen Polarisator erreicht, dringt durch. Dadurch wird das Reflexionslicht in zwei Hälften geschnitten. Dies ist eine sehr kostengünstige Methode, um den Kontrast eines TFT-LCDs zu erhöhen und es so auch bei Sonnenlicht besser lesbar zu machen. Auch hier verringert jede Folie auf der Oberseite die Oberflächenhärte des LCDs, und ein Polarisator verringert die Transmission. Die sind nicht sehr gut.

4.3 Reflektierter Lichtblock

Ein zirkularer Polarisator, der auf ein TFT-LCD laminiert ist, eliminiert einen erheblichen Teil des Reflexionsvermögens. Denn Umgebungslicht wird zirkular polarisiert, wenn es durch einen zirkularen Polarisator fällt. Die Polarisationsrichtung dreht sich um 180 Grad, wenn sie reflektiert wird. Infolgedessen dringt nichts durch die Augen des Betrachters, wenn reflektiertes Licht zum zirkularen Polarisator zurückkehrt.

Für ein LCD mit einem resistiven Touchpanel ist diese Methode äußerst effektiv. Wir wissen bereits, dass resistives Touch-LCD zwei Luftspalte hat: einen zwischen zwei ITO-Schichten und einen zwischen dem Touchpanel und dem LCD-Display. Die Reflexion, die durch die beiden Luftspalte verursacht wird, ist extrem stark. Ein zirkularer Polarisator wird verwendet, um den Großteil des reflektierten Lichts zu blockieren, wodurch das LCD-Display auch bei Sonnenlicht lesbar ist.

Die Kosten einer solchen Lösung sind ein Nachteil. Da wir sowohl einen zirkularen Polarisator als auch eine Retarderfolie auf der Oberseite des LCD-Displays benötigen, müssen wir sicherstellen, dass das Licht aus dem Inneren des LCD-Displays nicht durch einen externen zirkularen Polarisator blockiert wird.

4.4 Reduzierter Luftspaltreflexionsgrad

Die Hauptursache für eine schlechte Lesbarkeit des Sonnenlichts ist die Luftspaltreflexion. Dies kann auf zwei Arten verbessert werden. Bringen Sie AR-Folien auf beide internen Luftspaltschnittstellen an. Die Add-ons können die Reflexion in diesem Bereich von 8,5 % auf 2 % reduzieren. Und da die AR-Folien nicht der Witterung ausgesetzt sind, sind sie viel günstiger als solche, die im Freien verwendet werden. Die Beibehaltung des Luftspalts gewährleistet auch eine einfache Wartung, wenn entweder das Touchpanel oder eines der LCDs repariert werden muss.

Die Verwendung von Optical Bonding zur Beseitigung des Luftspalts ist die effektivste Methode. Laienhaft ausgedrückt füllen wir den Luftspalt mit einem speziellen optischen Klebstoff, um die Brechungsindexunterschiede in diesem Bereich auszugleichen. Dadurch sinkt der Reflexionsgrad durch interne Luftspalte von 8,5 % auf 0,5 %. Optical Bonding ist eine kostspielige, aber effektive Methode, um die Lesbarkeit von TFT-LCDs bei Sonnenlicht zu verbessern. Es verbessert die Haltbarkeit und Schlagfestigkeit. Darüber hinaus bedeutet kein Luftspalt keine Kondensation oder Beschlagen.

5. Fazit:

Es gibt zahlreiche Methoden, um TFT-LCDs sonnenlichttauglich zu machen. Sie alle haben Vor- und Nachteile. Topway verfügt über mehr als 20 Jahre Erfahrung in der Entwicklung und Herstellung von LCDs und weiß, wie man das beste sonnenlichtlesbare TFT-LCD für schwierige Umgebungen erstellt. Senden Sie uns eine Nachricht und wir beginnen mit der Entwicklung eines geeigneten, sonnenlichtlesbaren TFT-LCD für Ihr Projekt.