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为什么调光膜具有最佳投影效果

http://www.tiaoguangbolimo.com 2016年06月17日        

1.   散射的性质

在液晶调光膜的各种应用中,人们总是希望透明态有最低的雾浊度,散射态有最高散射度。这些要求自 然地形成了工业界对液晶膜质量的指导原则。不难理解对透明态时,雾浊度越低越好的要求,但可能对散射态有 不少疑问。散射具有何种特性?如何评价散射?使用什么标准?要回答这些问题,最好先重温光学中的散射性质。展示了不同的散射程度。在这些图中,垂线代表散射面,如一个测试样品。右侧向左的箭头代表入射光。


(1)各方向的散射强度形成一个椭圆,所以也称为椭圆散射或椭圆效应。

(2)反向散射(返回 入射方向的)强度远远弱于透过散射强度。

(3)透过的散射光仍然保留入射光的方向。正是这些特征严重地影 响了投影质量。展示了一种高级散射状态,散射光在各个方向的强度是均等的,并形成一个球面,所以也称 为球形散射。调光膜商标就是这样的散射。球形散射均匀地将散射光分布在散射面的两边, 而且没 有一个主要的散射方向。这样的散射特征不仅对投影极为有利,在液晶膜的各种应用中均显现出卓越优势。


2.   如何评价散射度

散射度能容易地利用“遮盖力”来评估。下面的照片展示了一个实际检测例子。三代液晶膜并排地放着, 比较它们的遮盖力。照片 2 是垂直观察。照片 1 和照片 3 是倾斜观察。这些液晶膜离桌面约 3 厘米(1.1 英寸), 背景是彩色的。如照片中显示,从不同的角度观察,调光膜都能完全遮住所有的背景颜色。而透过 1G 和 2G 膜却可以看到背景颜色。在室温下,1G 膜的遮盖力甚至弱于 2G 膜。这样的方法非常有用,不用光学仪器就能迅速 评价不同的液晶调光膜的最重要指标散射度。背景可以是任何东西如报纸,杂志,书籍甚至是手。鼓励 所有的用户在选择调光膜时,做这样的比较测试。由于投影质量完全取决于散射度,不同的遮盖力将大大地影响 投影质量。


由于 1G 和 2G 老代膜有严重的椭圆效应,相对于投影面它们的散射强度是不对称的。这样的膜要么根本 没有投影能力,要么只有较差的投影能力。这样的膜不可能用于正面投影,如果勉强用于背面投影时,不均匀问 题可能出现。比较了老代膜和 调光膜之间背面投影亮度的均匀性。将一个投影仪置于两膜之后, 每张照片的左半边是老膜,已显示出亮斑或称“月晕”。右半边是 调光膜,其亮度非常均匀。 在投影领域,亮度 不均匀超过 10%就不是一个好投影屏。


3.   非线性系统有何优势


调光膜商标具有球形散射功能,所以具有高度的均匀性,既可正投也可背投。那么,调光膜是怎样实现 球形散射的呢?这可能是大家关心的问题。实现球形散射并不容易。调光膜首次实现投影屏具有最佳散射功能。 实现这样的功能,非线性光学起到很大作用。非线性光学包含一个渐变折光率的特征。最先将非线性光 学引入液晶显示器领域。众所周知,线性光学已被研究了数百年。在我们的日常生活中,我们每天都会接触到水, 玻璃,透明塑料或者相机之类的物质和物件,它们的光学行为均属于线性光学,即以光线的直线传播为基础。非 线性光学非常年轻,形成于上世纪 90 年代。非线性光学的最显著的特征是光的弯曲传播途径。当爱因斯坦预言 太阳的引力可以将通过它附近的光线弯曲时,许多科学家都很吃惊。许多年后,当非线性光学用于液晶显示器领 域时,也带来许多奇迹。它可以改进许多光学应用。图 5 展示了非线性 调光膜的散射机理。图中的圆代表液晶微 粒,而微粒分布在非线性高分子材料中。光线在非线性材料中的传播途径是弯曲的。虽然入射光 A 和入射光 B 方向相同,但微粒可以在不同的方向接受到这些入射光,包括相反方向。这种光学行为就促成了球形散射的形成。 如果一次或一层这样的散射还不足以达到完美的均匀性,那就多加几层。调光膜由 50 层纳米微粒组成。一旦光线可以弯曲地传播,许多常规的光学特性,象入射角或可视角,就大大改变,或者说不复存在了,因为光线可以从 任何方向到达任意一点。因此,作为输出的散射光就会发散到任何方向。这就是球形散射。


调光膜商标不仅是唯一的液晶膜允许正投和背投,而且具有独特的全方位等亮度的特征,即 360 度同等 亮度。在所有投影屏中,只有 调光膜具有这种功能。展示了一种理想状态,无论入射光从任何角度射向散射 面上的任意一点,该点就将作球形散射,并将散射光均匀地分布在投影屏的两侧。调光膜商标的完美亮度均匀 性可由录像资料验证,点击此处可视 360 度同等亮度录像,以及录像 2。


我们可以了解到椭圆反映了散射能力。形状越扁,散射能力就越弱,对应于越弱的遮盖 力。 当散射越来越强时,椭圆的形状就越来越圆。因为液晶膜的遮盖力完全对应于散射水平,遮盖力就自然地 用来评价液晶膜的质量。不均匀的散射绝对不可能产生好投影效果。根据能量守恒原理,散射效果越好,入射方 向的散射光就会越弱。当各方向的散射光都最大化时,入射方向的散射光就会等同于其它方向,于是,形成了球 形。球形散射为正面投影带来更多能量,所以正投亮度高。这就是为什么老代膜不适合用于投影,完全不能用于 正投或近距正投的原因。


4.散射的稳定性


上述讨论了室温下的不同散射。实际上,温度总是影响着散射度。 对投影屏而言,散射的稳定性也是一 个重要指标。 散射不稳定就会严重影响投影画面质量。照片 6 到 9 展示了对三代液晶调光膜的实际测试。该测 试展示了温度对散射的重大影响。欲详细了解温度与散射度的关系,可参阅简报雾浊度比较。


5.投影应用


如上所述,因为球形散射使光能均均分布于投影屏两侧,所以 调光膜商标既适合于正投也适合于背投, 可以有更多的投影形式,用于更多地方。我们知道,投影对环境的亮度和空间有一定的要求。白天室内要比室外 暗得多,比较适合投影。大多数以工作,学习和娱乐为目的的投影多半也在室内。另一方面,正面投影和背面投 影所需的空间也不相同。背投需要分开的投影空间/距离和观看空间/距离,而对正投这个两空间则合二为一。所 以,正投所需的空间较小。由于光线和空间的限制,在家庭,学校或公司等非商业领域,正投的应用机会要大得 多。调光膜商标的球形散射在各种应用中展现了卓越的优势和很强的适应性。


在正面投影时,投影屏容易反射投影机光源而产生亮斑。使用近距投影机是解决这个问题的好方法。但 是,大部分高反差投影屏和老代液晶投影膜都不允许使用近距投影机,从而较难避免这样的反射。调光膜商标 可以使用近距投影机,因此可以轻易避免这样的问题。球形散射再次发挥了作用,因为它不在乎入射光是从何而 来,而散射光总是均匀地分布于各个方向。图 6 展示了 调光膜的小角度近距投影。如图 7 所示,如果老代液晶膜 做近距投影,主要光能就会浪费在投影膜的左下方,而返回给观众的亮度则会很弱。这是椭圆散射不对称的缺点, 也是老代膜不能用于近距投影的原因。


6.实现整体最佳


为了改进投影的质量,仅仅拥有最佳的光学性能是不够的。其它涉及耐水性,对热/温度和紫外线的稳定 性,以及能耗等性能都得同步改进。追求宽范围内的最佳性能可以追溯的液晶界的整个发展史。利用降低厚度可 以轻易改进透明度,然而散射度会降低。同样,利用增加厚度来改进散射度,又会降低透明度。这种只顾一头做法是不可取的,两头突破则是难能可贵的,既要透明度最好又要散射度最好。那么,将众多指标全部做到最好就 是极不容易的了!经过上万次试验,发现三大化学反应(相当于物理学中的定律,数学中的公式)在研究开发方面获得巨大成功,成功地将八项主要指标做到最宽最好:


1.   最佳光学性能

2.   最低驱动电压

3.   对潮湿,热/温度,紫外线的最高稳定性

4.   全天候应用从-30 °C 到 80 °C,从室内到室外

5.   既能正面投影又能背后投影

6.   超级光漫射

7.   最佳绿色节能环保

8.   最长寿命


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