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。

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。

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。

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。

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。

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。

一种圆形导光板散射网点的设计与仿真

根据发光二极管(LED)照度分布函数及导光板中光的传输特性,推导出一种圆形导光板散射网点的计算方法.与传统布点方法相比,该方法可以减少布点过程中LED正前方网点删除(减小网点密度)及LED之间网点增加(增加网点密度)的步骤,从而减少实际背光模组网点设计过程的改版次数.利用VBA编程生成网点,通过Speos光学软件对一个圆形背光模组进行模拟仿真,结果显示可以获得一个均匀分布的照度图.

基于拓扑优化技术的导光板散射网点设计方法及其实现

为了解决机舱导光板传统设计方法下出光不均匀问题,根据球面点光源在空间中的光学传播特性以及导光板散射网点的散射原理,建立了三维坐标下的光照度模型,将拓扑优化理论与出亮度-网点直径数学模型相结合,以导光板散射网点直径为设计变量,以光照度-网点直径数学模型为目标函数来建立拓扑优化模型,推导出了一种基于拓扑优化方法的导光板散射网点出射照度的最优化设计方法。利用MATLAB编程对模型进行最优化求解和仿真,对仿真结果进行归一化,最终得到基于MATLAB程序下的导光板散射网点模拟仿真效果图,实现了通过导光板反射光的亮度最均匀化。将仿真结果与现有传统的光学软件下的结果进行对比,显示该方法下的散射网点仿真效果及出光均匀度优于传统光学方法下的仿真效果。

导光板模具微结构阵列孔加工与检测研究

导光板模具是加工导光板的核心部件,微结构阵列孔的加工精度对导光板模具至关重要。通过精密撞点机床在导光板模具钢上加工微结构阵列孔和在白光干涉仪下检测微结构阵列孔的孔径和圆心距,分析检测数据找出影响导光板模具微结构阵列孔的加工精度的因素。利用激光干涉仪的线性测长模块验证精密撞点机床的定位和重复定位对微结构阵列孔的中心距的影响,利用激光干涉仪的动态测量模块验证微振动对导光板模具加工的影响。通过实验,找出影响导光板模具微结构阵列孔的加工精度因素并提出提高加工精度的方法。

基于图像处理技术的激光直写导光板网点设计

为了快速高效地设计出输出表面照度均匀的导光板,采用了基于灰度图像处理技术的导光板网点设计方法,并利用Trace Pro光学模拟软件对2个LED单边入射的模型进行了理论分析和模拟验证,取得了模拟导光板表面照度值。结果表明,此方法设计的导光板输出照度均匀度可达86.7%,符合国际照明委员会(CIE)标准,经局部修改后均匀度可进一步提高到91.9%。该方法能够有效地设计出表面照度均匀的导光板。

大尺寸LED背光源网点的设计及优化(英文)

基于白光LED侧入式背光结构,设计了多光源四边入射、导光板厚度为4mm、对角线为1.066 8m的液晶背光模组,采用导光板底面印刷网点的方法导出光线。针对大尺寸导光板网点设计复杂、计算机辅助设计中光线模拟耗时的缺点,采用简化的光源仿真模型,减少了仿真计算时间,网点在实际模型下依然有效;同时采取了网点自动优化技术,通过优化使导光板的效率和均匀度达到最理想的状态,亮度均匀度达到了90%,光能利用效率在50%左右。采用相同方式设计了对角线为1.422 4m的液晶背光模组,亮度均匀度可达90%,光能利用率在50%左右,总耗时1h,较普通方法减少了优化时间。

基于光学仿真Tracepro软件对多面微结构导光板光学性能的研究

导光板是液晶显示器重要的组成元件之一,光线从侧面耦合进入导光板时,导光板表面的微结构会改变光线的传播路径,使其从导光板出光面(正面)均匀出光,因此导光板表面的微结构是实现均匀出光的关键。基于光学仿真Tracepro软件进行导光板表面的微结构的设计,在保证出光效率的基础上,使导光板的照度均匀度由54.3%提高至80.8%;并且在照度均匀度为80%左右的基础上,在出光面添加微结构,使得出光效率提高至60%。最后采用底面网点微结构远光源处密度大于近光源处密度的排列方式,使得导光板的照度均匀度得到明显提升,最大达到90.2%。

基于UV-LIGA技术的导光板微结构注射模型芯制作工艺研究

介绍了基于UV-LIGA技术的导光板微结构注射成型工艺过程,对注射模型芯制作关键工艺进行了分析与研究,在优选关键制备环节工艺参数的基础上,制作了带有微结构的导光板镍型芯,并通过在精密注塑机上设置温度250℃、注射速度85 mm/s、保压压力80 MPa、保压时间7 s、模具温度80℃、冷却时间30 s的注射工艺参数,成功注射出了PMMA导光板微结构,微结构表面光滑,形貌理想。

单边侧入光式导光板质量可视化检测方法

导光板是液晶显示屏背光模组的重要组成部分,在其生产过程中不可避免会出现亮点、划伤、压伤、暗影等缺陷,直接影响显示效果.针对这种问题,根据网点的排列特征、缺陷的成像效果,本文提出了一种基于机器视觉的导光板缺陷检测方法.首先,根据网点的排列疏密程度将图分成疏区和密区;其次,由于疏区网点会对缺陷检测带来极大干扰,提出了网点分离的思想,通过设计滤波器分离网点与背景,分别进行疑似缺陷提取.设计高斯导数滤波器对密区进行滤波,并在此基础上利用灰度形态学、图像运算等处理方法提取密区疑似缺陷;进而,针对导光板不同区域,根据产线质检要求提取缺陷区域的特征,并通过这些特征制定筛选规则判定缺陷;最后,在自主研发的导光板缺陷检测系统上,对提出的检测方法进行了大量的现场测试.测试结果表明,针对亮白点、压伤和划伤缺陷具有较高的检测精度,检测精度可达99%以上,基本可以满足工业检测要求.

用于照明的侧光式LED导光板网点设计

利用光的折射,散射,全反射,以及光通量守恒原理对侧光式LED导光板的网点进行设计,建立了两种针对不同光源排列方式的网点设计理论模型,结合导光板的出光原理求出了二维网点的分布规律。通过求解网点分布方程得出网点分布坐标以及密度分布,并把求解出的二维网点导入光学软件进行光学性能模拟,模拟结果表明利用该理论模型设计出的导光板照度均匀度可以达到84%,灯具效率超过78%,达到了国家照明标准。

激光加工散射网点火山口对导光板光学的影响

针对激光加工导光板散射网点周围存在环状熔融物(火山口)对导光板光学影响的问题,进行了网点加工实验和光学仿真研究。采用CO2激光在PMMA上进行打点实验,观察测量火山口的三维形貌尺寸,分析在不同能量参数下火山口的特征变化。为了提高激光导光板的光学性能,按照散射网点密度正比于其所在位置距光源距离的网点密度分布理论,在UG和TracePro软件中建立模型,仿真分析了火山口宽度和高度变化对导光板光学的影响,通过多次仿真得知,火山口在一定程度上提升了出光平均值,但随着火山口高度和宽度的增加出光平均值的增加减弱;另外火山口参数变化对导光板均匀度的影响较小,均匀度均可维持在88%以上。

导光板散射网点的布局与出光均匀性的研究

从背光模组的基本结构出发,通过理论分析确定了影响导光板散射网点排布的公式,证明了散射网点的排布规律对背光模组出光均匀度有影响。对一款背光模组商品建立了简化模型,通过光学软件TracePro模拟分析以及实验验证,证明了背光模组商品的出光均匀度还有提升的可能性。在此基础上,又重点分析了散射网点行间距的变化值,散射网点直径和散射网点初始行间距对导光板出光均匀度的影响。经过反复仿真模拟,取得了一组参数值,可以使优化后的导光板出光均匀度比背光模组商品的出光均匀度好。研究的结论可作为导光板散射网点设计的参考,对背光模组的设计具有指导意义。

导光板散射网点设计与激光加工技术研究

针对导光板（LGP）散射网点加工过程中存在加工效率低、产品不良率高、工序复杂等问题,研究了激光技术作为一种新的导光板散射网点的加工方法。根据导光板的工作原理,建立了背光源模组（BLM）的基本模型。根据LED在导光板上的光强分布,得出导光板散射网点的密度与光源的距离成正比。实验观察得出网点的形状为长椭圆形,网点内壁比较光滑。使用Trace Pro软件模拟导光板出光面的光学辐照度,发现导光板中间位置亮度较高,与采用13点检测法进行光学测试得出的实验结果相同。实验结果表明,导光板的光学均匀度为82.89%,符合国际照明委员会（CIE）的标准。