Il modulo di retroilluminazione (Backlight Module, BLM), noto anche come unità di retroilluminazione, è uno dei componenti essenziali di un display LCD monocromatico. Poiché il display a cristalli liquidi non emette luce propria, è necessario utilizzare un sistema di retroilluminazione per rendere visibili le informazioni visualizzate. Un tipico modulo di retroilluminazione per LCD monocromatici è costituito principalmente da una sorgente luminosa a LED, una piastra guida luce (Light Guide Plate, LGP) con pattern ottico, un foglio diffusore e altri componenti ottici.
La piastra guida luce ha la funzione di distribuire e indirizzare la luce proveniente dai LED, contribuendo a migliorare la luminanza del display e l’uniformità dell’illuminazione. Le piastre guida luce sono generalmente realizzate in policarbonato (PC) o polimetilmetacrilato (PMMA) di grado ottico mediante stampaggio a iniezione. Il pattern ottico necessario alla distribuzione della luce può essere integrato nell’inserto dello stampo (stamper), consentendo di formare la piastra guida luce e il relativo pattern in un unico processo di stampaggio a iniezione.
Il foglio diffusore contribuisce a distribuire la luce in modo più uniforme, mentre il foglio riflettente reindirizza verso la piastra guida luce la luce diretta verso il fondo, migliorando l’efficienza di utilizzo della luce e riducendo le dispersioni luminose. Nei moduli di retroilluminazione per LCD monocromatici viene comunemente adottata una struttura Edge-Lit, nella quale la sorgente LED è posizionata lungo il lato della piastra guida luce. La luce entra dal bordo della piastra e viene quindi guidata e distribuita sull’intera area di visualizzazione.
Nella progettazione di un modulo di retroilluminazione Edge-Lit è necessario considerare sia la struttura meccanica sia le prestazioni di visualizzazione richieste. In funzione del design meccanico e dei requisiti dell’applicazione, la piastra guida luce può essere realizzata mediante stampaggio a iniezione con un singolo materiale e un singolo stampo (Figura 2A), oppure mediante una soluzione a doppio materiale e doppio stampo (Figura 2B).
Per integrare nella piastra guida luce sia la funzione di guida della luce sia quella di posizionamento meccanico, è possibile adottare una struttura stampata a iniezione con un singolo materiale e un singolo stampo. Elementi meccanici come perni di posizionamento e pareti possono essere stampati in un unico pezzo insieme alla piastra guida luce e, di conseguenza, anche queste parti possono condurre la luce.
Vantaggi: È necessario un solo stampo, con conseguente riduzione dei costi dello stampo e dei materiali.
Svantaggi:
(a) Possono verificarsi dispersioni luminose al di fuori dell’area visibile dell’LCD (Viewing Area, VA). Ad esempio, le pareti e i perni di posizionamento della piastra guida luce possono risultare visibilmente illuminati.
(b) A parità di dimensioni della retroilluminazione, la luminanza risulta leggermente inferiore.
(c) Le configurazioni di posizionamento meccanico più complesse potrebbero non essere realizzabili con un singolo stampo.
Applicazioni consigliate: Questa soluzione è indicata per applicazioni in cui il contenimento dei costi rappresenta una priorità. La struttura del prodotto può essere progettata in modo da schermare la luce visibile al di fuori della VA, evitando che eventuali dispersioni luminose siano direttamente visibili all’utente.
Quando il progetto richiede una riduzione delle dispersioni luminose e una maggiore facilità di integrazione meccanica, è possibile adottare una struttura stampata a iniezione con doppio materiale e doppio stampo, utilizzando stampi separati per la piastra guida luce e il telaio in plastica.
Vantaggi:
(a) Non è visibile luce al di fuori della VA. Ad esempio, le pareti e i perni di posizionamento non risultano visibilmente illuminati.
(b) A parità di dimensioni della retroilluminazione, la luminanza risulta leggermente superiore rispetto alla struttura stampata a iniezione con un singolo materiale e un singolo stampo.
(c) È possibile realizzare configurazioni di posizionamento meccanico più complesse.
Svantaggi: Sono necessari due stampi, con conseguenti costi più elevati per gli stampi e i materiali.
Applicazioni consigliate: Questa soluzione è indicata per applicazioni in cui non è accettabile la presenza di luce visibile al di fuori della VA o che richiedono una maggiore luminanza della retroilluminazione. Di seguito vengono confrontate le differenze strutturali tra le piastre guida luce realizzate con un singolo materiale e un singolo stampo e quelle realizzate con doppio materiale e doppio stampo.
Il perno di posizionamento è trasparente e sul fondo della retroilluminazione viene applicato un foglio riflettente.
Il perno di posizionamento è opaco. Poiché il telaio in plastica è opaco, non è necessario applicare un foglio riflettente sul fondo della retroilluminazione.
Sui lati viene applicato un nastro riflettente.
Non è necessario applicare nastro riflettente sui lati.
La piastra guida luce e i perni di posizionamento sono stampati in un unico pezzo.
La piastra guida luce e il telaio in plastica sono due componenti separati.
I perni di posizionamento e le pareti laterali risultano visibilmente illuminati.
I perni di posizionamento e le pareti laterali non risultano visibilmente illuminati.
Anche con il nastro riflettente applicato sui lati possono verificarsi dispersioni luminose.
Non si verificano dispersioni luminose dai lati.
Anche in presenza di un foglio riflettente, una piccola quantità di luce può ancora fuoriuscire dal fondo.
Il telaio in plastica sul fondo è opaco e impedisce il passaggio della luce.
Per applicazioni che richiedono una riduzione delle dispersioni luminose, una maggiore facilità di integrazione meccanica e una migliore protezione dell’LCD, è possibile adottare una struttura a doppio materiale e doppio stampo. Il telaio in plastica può essere progettato con pareti sui quattro lati (come illustrato nella Figura 5). Se lo spazio disponibile è limitato, le pareti possono essere realizzate solo su due lati (come illustrato nella Figura 6). L’integrazione delle pareti nel telaio offre i seguenti vantaggi:
Figura 5: Design della piastra guida luce con pareti sui quattro lati
Figura 6: Design della piastra guida luce con pareti su due lati
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