5大知识点 - 轻松入门LCD屏幕在光固化3D打印中的应用 

2020-10-30 07:33 发布

3D打印机器制作 /[电路] /转载 创必得
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LCD(liquid-crystal display 液晶显示器)在光固化打印机中起着重要作用, 是3D打印的核心配件之一,在本文中,我们将介绍有关LCD树脂面板的一些知识点,以帮助您了解有关树脂打印机的更多信息。
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LCD 内部结构及工作流程

液晶显示器(LCD)是一种利用了液晶的光调制特性结合偏振器原理,用于平板,手机或其他电子调制的光学设备,液晶本身不会直接发光,而是使用背光或反射镜来产生彩色或单色图像。LCD通常由Sharp,JDI,BOE,三星等专业制造商制造。

上图显示了LCD内部的结构,可以看到有许多复杂的模块和电子设备。 与普通LCD不同,用于光固化3D打印机的LCD因为使用UV LED作为光源往往不需要背光。

对于不同尺寸的LCD,信号接口也有所不同,包括MIPI,RGB,EDP和LVDS。在当前的光固化3D打印机市场中,大多数屏幕使用MIPI接口协议(小尺寸)和eDP接口协议(大尺寸)。

使用相同的接口时,还需要确认屏幕的线序,以确定是否需要转接板才能将屏幕成功连接到板上。如下图是04接口转03接口的小模块。
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ChiTu L 系列主板自带MIPI接口,可以直接连接MIPI屏幕,请公众号后台联系了解已适配的屏幕型号及尺寸。
ChiTu L HDMI 系列使用HDMI接口,需要一块HDMI转eDP转接板来完成屏幕与主板的适配,如下图所示是HDMI转eDP的转接板。
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屏幕尺寸及像素

屏幕尺寸实际是对角线的长度,一般用英寸表示(1英寸等于2.54厘米)。
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屏幕长度可用勾股定理计算:
屏幕长度mm²+屏幕宽度mm²=屏幕尺寸(对角线长度)mm²

以夏普04屏幕为例(LS055R1SX04大部分5.5英寸机器使用的屏幕型号)
其LCD有效作用面积是68.04mm(H)x120.96mm(V),
68.04mm²+120.96mm²=138.78mm²
1inch=2.54cm=25.4mm
138.78mm/25.4mm=5.46≈5.5inch

由此得出屏幕尺寸,在屏幕实际应用中,由于组装的问题,常常无法100%的利用LCD面板的有效作用面积,这也导致各个品牌的5.5英寸3D打印机的打印面积参数没有统一写成120mm*68mm。

精度/像素密度

LCD的分辨率由像素的列数和行数表示(例如1440×2560)。分辨率实际上可以理解为单个像素的大小。
下图是夏普04屏幕(LS055R1SX04)的规格参数表,这款屏幕用在市面上大部分5.5英寸的机型。如创想LD-002r和ELEGOO Mars等等。
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像素点大小:
68.04(H)/1440(H)=120.96(V)/2560(V)=0.04725mm=47.25μm

由于像素点是方形,所以单边尺寸除以像素个数会相等。此值越小,代表像素越小,打印的模型在XY方向的精度越高。
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PPI(像素密度)是指一英寸长度所包含的像素数量。 它还使用勾股定理进行计算。PPI越高,分辨率越高。
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参考文献:
https://en.wikipedia.org/wiki/Pixel_density#Calculation_of_monitor_PPI

每个像素通常由3个子像素组成,分别是红色,绿色和蓝色。
每个子像素可以达到256种不同的亮度来更改混合颜色,即LCD可以存档的值是256x256x256=16,777,216种颜色。

亮度及对比度

对比度(Contrast Ratio)是显示屏的一个重要参数,对比度实际上就是亮度的比值,定义是:在暗室中,白色画面(最亮时)下的亮度除以黑色画面(最暗时)下的亮度。对比度用于衡量显示屏能在亮白和深黑之间产生差别的程度。通常产品的对比度指标是就整个屏幕而言的,例如一个屏幕在全白屏状态时候亮度为500cd/m2,全黑屏状态亮度为0.5cd/m2,这样屏幕的对比度就是1000:1。

在相同亮度下,对比度越高,色彩显示就会越浓艳。一般来说,好的LCD手机屏幕对比度在1500:1左右,而OLED是自发光,关掉画面时接近全黑,所以对比非常的高,可以很轻松达到10000:1的程度。

LCD本身只是一个光阀,不会发光。光线来自荧光或一组LED的背光。通常将亮度表示为LCD的最大光输出,它会根据LCD的透明度和背光的亮度而变化很大。通常,越亮越好,但是在亮度和功耗之间总是要取舍。
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透光率及寿命

众所周知,LCD面板内部有许多复杂的模块和电子设备,大部分光线会被遮挡,我们从LCD制造商那里得到消息说,在405nv UV LED光源下,普通RGB LCD的透射率约为1%。长期在紫外光的照射下也导致RGB类型的LCD面板使用寿命很短。
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为了解决这个问题,LCD制造商正在努力改善诸如透射率之类的透射率,并且还出现了可以达到约6%透射率的单色LCD屏幕(黑白屏),具有更长的寿命并缩短打印时间。
来源:创必得

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