LCD の明るさの低下を修正する方法: 原因と実際的な解決策

産業用 医療機器, や屋外機器 では 、LCD の輝度不足が最も一般的かつ最も重大な問題点の 1 つです。低輝度は視覚的な快適さに影響を与えるだけではありません。直射日光が当たる場所では、画面がまったく読めなくなり、デバイスが機能しなくなる可能性があります。

では、なぜ LCD はしばしば輝度制限に悩まされるのでしょうか?また、輝度を効果的に改善するにはどうすればよいでしょうか?この記事では、エンジニアリングの観点から明確に説明します。

1. LCD の明るさが不十分になる一般的な原因

明るさの問題は通常、単一の原因ではなく、いくつかの中心的な要因から発生します。

1.1 バックライト輝度が低い（一般的な屋内パネル）

バックライトは LCD の主な光源です。

• 一般的な標準バックライト: 250 ～ 400 nit

• 屋外または高輝度 要件: 600 ～ 2000+ nits

明るさが低下する最も一般的な原因は、バックライトの電力不足です。

1.2 偏光子の透過率が低い

LCD は上部偏光板と下部 偏光板の両方を使用します。透過率が低いと全体の明るさが著しく低下します。

1.3 非効率な光学フィルム（ディフューザー/プリズムフィルム）

高品質の光学フィルムにより光利用効率が向上します。フィルムの品質が劣ると、バックライト スタック内で大幅な光損失が発生します。

1.4 最適ではない結合構造

フレーム結合構造内の空隙により屈折率の変化が生じ、実効輝度が低下します。

1.5 最適化されていないディスプレイ駆動パラメータ

不適切なドライバー IC 設定、PWM 調光パラメーター、またはガンマ曲線により、達成可能な明るさが人為的に制限される可能性があります。

1.6 知覚される明るさを低下させる環境要因

例としては次のものが挙げられます。

• 直射日光

• 高反射カバーガラス

• 表示領域がハウジングまたはベゼルによって部分的にブロックされている

このような場合、パネルの明るさ自体は十分である可能性がありますが、それでも視認性は損なわれます。

2. LCD の輝度を上げる方法: 実証済みの 6 つのエンジニアリング アプローチ

次の方法は業界で広く使用されており、それぞれに独自のトレードオフがあります。

解決策 1: バックライト LED の輝度を上げる (最も直接的)

最も効果的で一般的に使用されるアプローチは次のとおりです。

• LEDの数を増やす

• LED駆動電流の増加

• より高効率またはデュアルチップ LED を使用する

✔ 利点

• 大幅な明るさの向上

• 屋外および高輝度ディスプレイに必須

✘ 制限事項

• 消費電力が高い

• 熱負荷の増加

• バックライトの再設計が必要になることが多い

解決策 2: 高透過率偏光板を使用する

偏光子の透過率は通常、 グレードに応じて 35% ～ 44% の範囲です。

✔ 利点

• 電力を増加させずに明るさを向上させます

• 全体的な明瞭さを向上させます

✘ 制限事項

• 偏光板の交換作業が必要

• 材料費が高くなる

解決策 3: 輝度向上フィルム (BEF / DBEF) を追加する

BEF（輝度向上フィルム）

• 光を集中させるプリズム構造を採用

• 通常、明るさが 30 ～ 60%増加します

DBEF (デュアル輝度向上フィルム)

• 反射により偏光を再利用

• 明るさの増加は 70 ～ 100%に達する可能性があります

• 高輝度デザインに特に適しています

✔ 利点

• 消費電力の増加なし

• 最も費用対効果の高い輝度向上方法の 1 つ

• 即時かつ目に見える改善

✘ 制限事項

• 材料費が高くなる

• 機密性の高いサプライチェーン

• 厳格な組み立て要件 (向きと角度が重要)

解決策 4: 光学スタック (ディフューザーおよび反射フィルム) をアップグレードする

高品質の拡散フィルムと反射フィルムを使用することで、内部光の損失が軽減され、出力効率が向上します。

✔ 利点

• 比較的低コスト

• 輝度均一性の向上

✘ 制限事項

• 限られた輝度ゲイン

• バックライトのスタックアップ調整が必要

ソリューション 5: 完全なオプティカル ボンディング (OCA / OCR) を適用する

フレームボンディングと比較して、完全ボンディングではエアギャップとそれに伴う光損失が排除されます。

✔ 利点

• 約 5～10%の明るさ向上

• より高いコントラスト

• 日光の下での視認性の向上

• 表面反射の低減

✘ 制限事項

• プロセスの複雑さの増加

• 製造コストの増加

ソリューション 6: ソフトウェアレベルの最適化 (ドライバー/ガンマ/PWM)

ハードウェアではなく構成によって明るさが制限される場合に適用されます。

• ドライバーICの輝度パラメータを増やす

• PWMデューティサイクルの最適化

• ガンマカーブを調整する

✔ 利点

• 追加のハードウェア費用は不要

• 迅速な実装

✘ 制限事項

• 限定的な改善

• ハードウェアの能力を超えることはできません

3. 屋外ディスプレイの明るさがまだ不十分な場合はどうすればよいですか?

屋外環境では、 直射日光と強い反射という 2 つの大きな課題が組み合わされています。.

推奨される組み合わせソリューションには次のものが含まれます。

• 1200 ～ 2000 nits の高輝度バックライト

• DBEF デュアル輝度向上フィルム

• 完全オプティカルボンディング

• AR/AG/AF表面処理

この組み合わせにより、屋外の厳しい照明条件下でも信頼性の高い可読性が保証されます。

4. まとめ

LCD の明るさ不足は単一の要因によって引き起こされるわけではありません。これは、バックライト機能、光学材料、構造設計、接着方法、および駆動パラメータを組み合わせた結果です。

効果的な輝度向上には通常、次の 1 つ以上が含まれます。

• 高輝度バックライトのアップグレード（最大の影響）

• BEF / DBEF 輝度向上フィルム

• 高透過偏光板

• 最適化された光スタック設計

• 完全なオプティカルボンディングにより反射を低減

• ディスプレイドライバーパラメータの最適化

最適なソリューションは常に、特定のアプリケーション シナリオによって異なります。

差別化されたディスプレイおよびタッチ ソリューションにおける 15 年以上の経験を持つ FANNALは、 エンジニアリング主導の設計で産業、医療、屋外、およびカスタム アプリケーションをサポートしています。ディスプレイまたはタッチの要件がある場合は、お気軽にフォローするか、当社のチームに直接お問い合わせください。

よくある質問

Q1: ディスプレイを過剰にデザインせずに、適切な輝度レベルを選択するにはどうすればよいですか?

明るさはに基づいて定義する必要があります。 、最高の nits 値を目指すのではなく、過剰な設計は、多くの場合、不必要な電力消費や熱ストレスを引き起こします。バランスのとれた設計では、明るさ、視聴距離、表面反射、デューティ サイクルを総合的に考慮します。実際の周囲光の条件

Q2: 同じ nits 定格を持つ 2 つの LCD のパフォーマンスが屋外で大きく異なるのはなぜですか?

なぜなら、 ニットだけでは太陽光での可読性を表すことができないからです。カバー ガラスの反射、光学的結合、表面処理、表示形状などの要因は、屋外環境での知覚される明るさに大きく影響します。

Q3: 産業機器で LCD の輝度を上げる場合の最大のリスクは何ですか?

主なリスクは 熱管理です。輝度が高くなると発熱が増加するため、設計レベルで適切に制御しないとバックライトの寿命とシステムの信頼性が低下する可能性があります。

Q4: 明るさの要件はプロジェクトのどの段階で最終決定する必要がありますか?

輝度は定義する必要があります。 、特に屋外、医療、またはバッテリ駆動のデバイスの場合、後期段階での明るさの変更は通常、コストを増加させ、利用可能な技術的オプションを制限します。ディスプレイの選択時または初期のシステム設計時に

Q5: 屋外または半屋外での使用には常に高輝度が必要ですか?

いいえ。多くの場合、単に明るさを増やすよりも 、反射を減らしてコントラストを改善する方 が効果的です。最適なソリューションは、使用時間、太陽光の照射角度、筐体の設計によって異なります。