机载液晶显示模组轻量化及低功耗技术研究

针对机载设备轻量化和低功耗的要求,提出了基于支框的机载液晶显示模组加固方式,采用有限元迭代仿真计算,优化散热板加强筋设计,减轻结构重量;基于2 mm超薄导光板,通过LED选型、LED排布对现行背光灯板进行设计改进,提升了超薄导光板光耦合效率。经计算和测试验证,改进后的方法可显著降低液晶显示模组背光功耗。

基于前光模组的反射式液晶显示视角

反射式液晶显示具有功耗低、绿色环保的优点。但由于没有增亮膜等光学膜系对视角进行调控,常见的网点形貌下视角曲线存在跳变、不均匀等问题。为了改善反射式液晶显示的视角问题,本文建立了反射式液晶模组仿真模型进行探究。首先,分析了前光模组存在的视角问题。接着,以圆锥形和圆台形网点为例分析了网点形貌对视角的影响,并提出棱柱形网点以改善视角。仿真结果表明,棱柱形网点可以有效解决垂直于入射光方向±35°视角的曲线跳变及不均匀问题,且将视角中心亮度相比于圆锥形网点提升了52.3%。本研究对反射式液晶显示设备的视角设计具有重要参考意义。

LightTools在LED背光设计中的应用

在背光的设计中,一个主要的目标和挑战是保证在垂直于光的传播方向上提升光的利用效率。在背光模组中是通过导光板来实现这一目标的,设计的关键就在于找到一种合理的网点分布以获得均匀的亮度分布。利用光学软件模拟可以自动优化这一过程从而简化设计流程。

Efficiency balance of a light guide plate with microstructures for a see-through head-mounted display

The efficiency balance phenomenon for see-through head-mounted displays with different microstructure con- ditions can be found both theoretically and using optical simulation software. A simple mathematical calculation is used to determine the relationship between the real image （see-through function） energy and the virtual image energy. The simulation is based on factors taken from previous research studies. It is found that the balance value of the optical efficiency remains almost constant （66.63% to 67.38%） under different microstructure conditions. In addition, suitable conditions for the microstructures in see-through head-mounted displays for daily applications can be predicted.

基于改进YOLOv5s的大尺寸导光板缺陷检测

导光板(LGP)是液晶显示器(LCD)背光模组的主要部件.导光板的缺陷将直接影响液晶显示器的显示效果.针对导光板图像纹理背景复杂、低对比度、缺陷尺寸小等问题,本文提出了一种用于大尺寸导光板缺陷检测的AYOLOv5s网络.首先,将导光板图像进行分图处理,然后在主干部分和特征融合部分集成Transformer和注意力机制coordinate attention,并选择Meta-ACON激活函数.最后,基于自建数据集LGPDD进行了大量实验.实验结果表明,LGP缺陷检测算法的平均精度(mAP)可以达到99.20%,并且FPS可达77,可以实现在12 s/pcs内对尺寸为17英寸的导光板中的亮点、划伤、异物、磕碰伤、脏污等缺陷具有较好的实际检测效果.

高品质液晶显示器用轻薄背光源技术要点

以笔记本电脑用背光源为例,作为液晶显示器重要部件的背光源系统由二十几种三十多个零部件组成,其中导光板、棱镜膜、漫射膜、反射膜和灯管等部件最为重要,也决定着背光源系统的显示质量。本文通过对导光板用材料的实际试用和比较及对各种增强膜及灯管等部件原理及工作状态的分析,详细地从材料、性能、原理、特性等方面介绍了液晶显示器背光源的各组成及其相关技术要点,同时评述了液晶显示器用第三代背光源的前景。

微特征结构对导光板翘曲变形的影响

为研究不同微特征结构对导光板翘曲变形的影响,以导光板翘曲变形为质量目标,利用Moldflow MPI5,首次仿真研究了尺寸规格为11×3×0.8的导光板上5种不同微特征结构阵列(V型凹槽阵列、U型凸槽阵列、金字塔阵列、圆环阵列以及微透镜阵列)在不同工艺参数下对导光板翘曲变形的影响。仿真结果表明,微凸点微结构阵列影响最大,微圆凸点阵列导光板最大翘曲量为0.039 7 mm,圆环微结构阵列影响最小,相同工艺参数下圆环微结构阵列导光板最小翘曲量为0.028 2 mm,两者相差最大达40.78%,而且凹结构微特征阵列对导光板翘曲量的影响幅度总是小于凸结构微特征阵列。结论认为,在导光板设计阶段就应考虑不同微结构特征对导光板注射成型翘曲变形的影响并优先选用圆环等凹结构微特征阵列,以减少导光板注射成型的翘曲量。

侧光平板式导光板散射网点设计及仿真分析

导光板是LCD背光模组里的一个重要组件,而底面散射网点的设计是设计导光板的一项关键技术。本文通过对冷阴极荧光灯(CCFL)作光源的侧光平板式导光板中光传输过程的分析得到了这种导光板散射网点的一种排布公式和设计方法,并用ASAP软件进行模拟仿真,比较了这种网点分布公式和设计方法与其他一些网点设计方法的优劣,验证了这种网点设计方法的可行性。通过这种网点设计方法获得了均匀性很好的输出亮度分布结果。

背光照明系统导光板

本文就导光板的工作原理与结构、导光板设计、所用材料、导光板检测以及常用导光板的结构形式作了讨论,并对导光板今后的发展趋势给出了预测。

注射成型参数对微结构阵列导光板翘曲量的影响

为研究不同的工艺参数对微结构阵列导光板翘曲变形的影响,以微结构阵列导光板的翘曲量为质量目标,利用MoldFlow MPI5,仿真研究了不同工艺参数下,尺寸规格为11 mm×3 mm×0.8 mm导光板的翘曲变形。采用正交实验法找出影响微结构阵列导光板翘曲变形最小参数组合,然后采用单因素法仿真研究不同工艺参数对微结构阵列导光板翘曲变形的影响。结果表明,保压压力对微结构阵列导光板翘曲变形的贡献率最大(60.19%),其次是注射时间(13.13%),成型工艺参数对微结构阵列导光板翘曲量的影响顺序为:保压压力>注射时间>保压时间>熔体温度>冷却时间。结果表明,在微结构阵列导光板注射成型阶段,就应考虑不同工艺参数对微结构导光板注射成型翘曲变形的影响,并优先考虑保压压力的设置,以减少微结构阵列导光板微注射成型的翘曲量。

基于Trace-Pro软件的LCD导光板网点分布仿真与研究

针对目前背光模组的均匀度差和亮度低的问题,利用Trace-Pro光学仿真软件对印刷式导光板的网点分布进行模拟分析,着重提高光输出的均匀度。采取分块优化来简化设计,通过与网点面积密度比的关联,利用网点密度比、网点半径和间距三者的关系,进行相互转化,拟合出间距的整体性最佳化曲线,从而避免了重复建模和光线追迹。通过这种网点设计方法获得了高照度下均匀度大于90%的导光板的网点分布。将优化结果与实际导光板尺寸比较对比可知,间距平均值偏差1.6μm以下,半径平均值偏差±2.7μm以下。实验结果与计算分析结果吻合得较好,对实际生产有一定的指导意义。

基于一种圆形LED面光源的网点设计及仿真

根据导光板散光原理,建立圆形导光板数学模型,有效地将LED线阵列转化成照度较为均匀的面光源,利用软件Trace-pro初步模拟结果求出导光板的一些参数,推导出圆形导光板的网点分布规律,最后利用光学软件进行仿真,获得了均匀度较高的光斑。实验结果表明:输出光的均匀性和亮度与网点的填充率密切相关,与网点的形状关系不大,验证了该方法的正确性。

LCD导光板微结构成型技术及发展趋势

导光板表面的微结构是实现其导光功能的光键,随着计算机模拟技术的发现,微结构的新型设计不断涌现,而微结构成型技术随之不断发展。文章介绍了导光板微结构的基本形式、微结构的成型方法及发展情况,对导光板微结构成型技术的发展趋势做出展望。

侧入式导光板的激光微加工技术的验证研究（英文）

从设计、仿真与加工入手研究液晶背光模组中侧入式导光板的激光微加工技术.通过光学软件构建导光板的光学结构并采用蒙特卡洛光线追迹方法进行模拟仿真,结果表明具有渐变密度分布的微结构能够提供高均匀性的光输出.基于仿真结果,运用激光微加工技术进行验证设计.激光微加工获得的微结构在100倍光学显微镜放大测量下尺寸约为30.14μm,接近于设计值30μm,同时对单个微结构的3D表面形貌特征进行分析.十组采用激光微加工技术与丝网印刷技术加工的导光板分别安装至侧入式背光模组样机中进行对比.对比结果显示,激光微加工的导光板相比于传统的丝网印刷技术具有更好的光学均匀性和更低的色差,均匀性提高了6.2%,而色差下降了0.002 7.激光微加工技术快而简单,且整个加工过程是完全环保的,具备高性能、自动化生产和易于薄型化的优点.

量子点背光技术的研究进展

量子点材料因具有发光波长可调,色度纯,量子效率高等优异特性而受到广泛关注,在光致发光高色彩显示方面有着巨大的应用潜力。本文综述了量子点背光技术的研究进展,主要对比了QDs On-Chip、QDs On-Surface及QDs On-Edge 3种量子点背光主流技术的基本原理及结构,并分析了它们在液晶显示领域的应用,未来前景及面临的挑战;然后介绍了几种新型的量子点背光技术,并对两种量子点背光新技术进行重点说明:一种是采用低温注塑成型工艺将量子点与高分子材料均匀混合为一体,用于制备直下式背光的量子点体散射型结构扩散板;另一种新技术是采用丝网印刷或喷墨打印工艺将量子点转印至导光板表面,形成应用于侧入式背光的量子点网点微结构导光板。这两种背光都具有制备工艺简单、成本低、生产效率高等特点,对高色域液晶显示的研究及发展意义深远。

新型背光系统导光板技术

传统背光系统结构复杂,成本高等问题越来越引起广泛关注。国内外对新型导光板的研究有一定的进展,设计方法包括利用导光板表面结构控制光的出射方向,通过偏光效应增加导光板的光能利用效率或者采用性能更优越的新型材料等,以达到导光板一体化、轻薄化和低成本目的。文章就目前新型导光板技术进行了讨论,并对未来导光板的发展方向做出展望。

侧光式LED背光源的导光板网点设计

导光板是背光模组的关键组件,决定了出光效率以及出光均匀度。以2颗LED灯的侧背光为例,建立其相应模型,并运用光学理论推导出导光板网点排布规律,得到一个形式简约的公式,并将其进行扩展应用,推出了多颗灯情况下的导光板排布规律;另外将其进行等效应用,得到了线光源情况下的导光板的排布规律。

侧入式导光板网点全自动优化设计研究

为解决目前侧入式导光板网点优化设计中存在经验式手动优化繁琐、且很难达到一个高均匀效果的问题,提出了一种基于模糊优化理论的网点自动优化设计方法。网点形状采用锥形结构,为使目标面上各处的光能分布主要由其正下方网点的散射光贡献,分析了其半顶角与网点位置的关系,并使得网点半顶角仅由其位置决定。以网点半径为主要优化参数,通过隶属度函数将网点结构模糊化,并自定义评价函数来解模糊化实现均匀照明。进而,采用动态数据交换(DDE)技术将Matlab与TracePro进行联立,通过Matlab语言与Scheme语言混编控制TracePro自动进行数据交换、光线追迹与模糊优化。导光板网点优化设计实例仿真结果表明,优化后均匀度达到92.17%,光能利用率达到70.37%,全程实现自动优化,无需任何手动调节。

一种具有波形槽微结构的导光板设计

导光板是背光模组的关键组件,决定了出光效率以及出光均匀性。针对目前导光板的均匀性差和亮度低的问题,通过光学工程软件LightTools对导光板进行了设计,提出了一种新型的具有波形槽微结构的侧光平板式导光板的设计方法,并对微结构的分布方式和其参数进行了设计。结果表明,当矩形分布下的微结构按照规律在导光板上形成波形槽后,能够得到均匀性在80%以上的高性能导光板。相对微结构呈点阵式矩形分布下的导光板的均匀性只有60%～70%而言,这种高性能导光板的均匀性有了很大的提高,且该导光板尺寸在40～60mm范围内变动时,导光板的均匀性均能达到80%以上。

光散射聚合物导光板的模拟分析

导光板是液晶显示器背光照明系统的核心组件,导光板的质量优劣直接影响到液晶显示器的显示效果、厚度、使用寿命及成本。文章建立了新型体散射聚合物导光板的数学模型,并应用米散射理论和蒙特卡罗方法对此类导光板进行了模拟分析,研究了掺杂粒子种类、密度、粒径、相对折射率、导光板尺寸等因素对导光板出光效果的影响规律,筛选出了合适的导光板基质和掺杂粒子材料,为实验制作体散射聚合物导光板提供了可靠依据。