LGP: Optisk revolution och applikationsutsikter

Innehållsförteckning

Sammanfattning

En central komponent i modern displayteknik, ljusledarplatta (LGP) omvandlar linjeljuskälla till enhetlig ytljuskälla genom exakt optisk design och används ofta i LCD-skärmar, reklamljuslådor, medicinsk utrustning och intelligent belysning. Dess kärnprincip är baserad på ljusets brytning, reflektion och diffusion, i kombination med innovationen av materialvetenskap och tillverkningsprocess, för att uppnå tekniska genombrott med hög ljusstyrka, låg energiförbrukning och ultratunnhet. Denna artikel analyserar ingående den tekniska kärnan och marknadsvärdet för ljusledarplattan från tio dimensioner, inklusive arbetsprincip, materialegenskaper, tillverkningsteknik, applikationsscenarier och framtida trender, och citerar auktoritativa forskningsdata och branschrapporter för att utforska dess strategiska position i den globala displayindustrin.

1. Ljusledarplattans arbetsprincip: exakt kontroll av optiken

Ljusledarplattan omvandlar effektivt ljuskällan till enhetligt ytljus genom material av optisk kvalitet (t.ex. PMMA eller PC) och mikrostrukturdesign. Dess arbetsflöde kan delas in i fyra steg:

Infallande ljus och totalreflexion av ljus: När ljuset kommer in i ljusledarplattan från sidan eller botten, på grund av materialets höga brytningsindex (t.ex. brytningsindexet för PMMA är 1,49), uppstår total reflektion inuti för att undvika energiförlust.
Mikrostrukturstyrd diffusion: De ljusledande punkterna (med en diameter på tiotals mikrometer till hundratals mikrometer) som bildas på bottenytan genom lasergravyr, UV-tryck och andra tekniker förstör de totala reflektionsförhållandena och sprider ljuset till ytan.
Förbättring av reflektorns effektivitet: Det oanvända ljuset återförs till ljusledarplattan genom reflektorn, vilket ökar ljuseffektiviteten till mer än 90%.
Jämnt ljusflöde: Genom utformningen av glest fördelade ljusledande punkter uppnås slutligen ett plant ljusflöde utan mörka områden och ljusa och mörka ränder. Denna process kombinerar fysisk optik och datorsimulering. Till exempel förbättrar MLA-tekniken (microlens array) avsevärt ljusstyrkan och enhetligheten hos displayenheter genom att tiotusentals mikrolinser arrangeras.

2. Materialval: balans mellan prestanda och kostnad

Kärnmaterialet i ljusledarplattan måste ha hög ljusgenomsläpplighet, väderbeständighet och bearbetningsvänlighet:

PMMA (akryl): Ljustransmittansen är så hög som 92%, men den är lätt att absorbera vatten och deformeras, lämplig för precisionsdisplayenheter inomhus (t.ex. mobiltelefoner och surfplattor).
PC (polykarbonat): Starkt slagmotstånd och hög temperaturbeständighet, används mest i fordonsbelysning och utomhusreklamskärmar.
Nanokompositmaterial: Förbättra enhetligheten genom dopning av spridande partiklar, men applikationer i stora storlekar står fortfarande inför processutmaningar.

Den framtida trenden pekar mot miljövänliga och nedbrytbara material för att minska beroendet av petrokemiska resurser. Exempelvis har forskning och utveckling av biobaserad PMMA kommit in i ett experimentellt skede.

3. Tillverkningsprocess: från traditionell tryckning till intelligent gravyr

Tillverkningstekniken för ljusledarplattor har genomgått många iterationer och är huvudsakligen indelad i två kategorier:

Tryckprocessen: Genom UV-screentryck av ljusstyrningspunkter är kostnaden låg men enhetligheten är dålig, lämplig för anpassning av små satser.
Icke-tryckande process:
Lasergravyr: hög precision och utmärkt ljusutbyte, men låg effektivitet och höga kostnader.
Formsprutning: komplexa strukturer kan massproduceras, formkostnaderna är höga och det är lämpligt för standardiserade produkter (t.ex. TV-bakgrundsbelysningsmoduler).
Varmpressning med rullar: Kombination av fysisk prägling och kemisk etsning för att uppnå hög enhetlighet, men brist på flexibilitet.

Det senaste genombrottet i branschen är två-i-ett-konstruktionen av ljusledarplatta och diffusorplatta, som minskar monteringsstegen genom skiktad formsprutning och sänker kostnaderna med mer än 20%.

4. Flerdimensionell utvidgning av klassificerings- och tillämpningsscenarier

Klassificering efter form och ljusinsläppsmetod

Platt platta och kilplatta: Platta plattor används för enhetlig belysning, medan kilplattor (triangulärt tvärsnitt) optimerar utrymmesanvändningen för ultratunn utrustning.
Sidoljus och direkt nedåtriktat ljus: Side-light (LED placerad i kanten) dominerar mobiltelefoner och ultratunna TV-apparater; direct-down (ljuskälla i botten) används för kommersiella displayer med höga krav på ljusstyrka.

Tillämpningsområden

Displayutrustning: LCD-bakgrundsbelysningsmodul (står för 70% av den globala produktionen), vilket säkerställer att skärmen inte har några mörka fläckar.
Ljuslåda för reklam: Endast 3 cm tjock, 77% energibesparing, årlig elbesparing på 700 grader/kvadratmeter.
Medicinsk och vetenskaplig forskning: skuggfri lampa för kirurgi, mikroskopbelysning, ger bländfri enhetlig ljuskälla.
Belysning för bilar: Ljusledarplattans ljuseffekt förbättras med 30%, energiförbrukningen minskar med 20% och körsäkerheten förbättras.

5. Kärnfördelar: teknik ger kommersiellt värde

Ultra-lång livslängd: Fysisk process minskar förlusterna, PMMA Substratets livslängd är mer än 8 år och underhållskostnaden minskar med 60%.
Flexibel skärning: Stöder skarvning av valfri storlek för att uppfylla kundanpassade behov, t.ex. reklamlogotyper.
Energibesparande och högeffektiv: Ljusomvandlingshastigheten ökar med 30% jämfört med traditionell teknik, och strömförbrukningen är bara 23% för vanliga ljuslådor.
Ultratunn design: Tjockleken på 3 cm sparar utrymme och utökar användningsområdena både inomhus och utomhus.

6. Marknadstrender: ultratunna och intelligenta

Den globala marknaden för ljusledarplattor förväntas överstiga $5 miljarder US-dollar år 2025. De viktigaste drivkrafterna inkluderar:

Uppgradering av displayteknik: OLED och Mini LED har en kraftigt ökad efterfrågan på ljusledarplattor med hög precision.
Grön tillverkning: Andelen återvinningsbara material har ökat och EU har inkluderat detta i bestämmelserna om hantering av elektroniskt avfall.
Smart belysning: Ljusledarplattor integrerar sensorer för att uppnå adaptiv dimning (som den prisbelönta designen av Tyrannosaurus Rex Optical Store).

7. Teknisk utveckling: från enstaka funktioner till systemintegration

Enligt TRIZ evolutionslag utvecklas tekniken för ljusledarplattor mot "dynamisk" och "supersystemintegration":

Dynamisk: Mikrostrukturen utvecklas från fasta punkter till justerbara gitter för att tillgodose belysningsbehoven i flera scener.
Funktionell integration: Ljusledarplattan är sammansatt med fosforfilm och filterfilm för att direkt generera vitt ljus och minska antalet komponenter.

8. Branschens utmaningar och svarsstrategier

Fluktuation i råmaterial: PMMA-priserna påverkas av råoljemarknaden, och företagen måste etablera ett långsiktigt samarbete i leveranskedjan.
Tekniska hinder: Avancerade ljusledarplattor förlitar sig på importerad utrustning och inhemska tillverkare påskyndar utvecklingen av nanoimprinting-teknik.
Talangklyftan: Det är ont om ingenjörer inom kompositoptik, och samarbete mellan skola och företag har blivit nyckeln till utbildning.

9. Framtidsutsikter: Kvantprickar och bärbara enheter

Kvantpunkts ljusledarplatta: Färgomfånget ökas till NTSC 120% genom kvantpunktsbeläggning, och det tillämpas på 8K-skärm.
Flexibel ljusledarplatta: Böjbar ljusledarplatta baserad på PI-material främjar utvecklingen av mobiltelefoner med vikbar skärm och bärbara enheter.

10. Sammanfattning

Som kärnkomponent i optoelektronikindustrin fortsätter den tekniska innovationen av ljusledarplattor att främja uppgraderingen av display- och belysningsfält. Från materialinnovation till intelligenta tillverkningsprocesser, från enskilda funktioner till systemintegration, förbättrar ljusledarplattor inte bara energieffektiviteten och användarupplevelsen utan blir också en viktig bärare för grön ekonomi och digital transformation. I framtiden, med mognaden hos tekniker som kvantprickar och flexibla material, kommer ljusledande plattor att frigöra större potential i nya scenarier som AR / VR och smarta hem, vilket leder nästa decennium av optisk teknik.

Referenser