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2023-11-06 09:41 |
Ansys Zemax | 如何建立LCD背光源模型
本文建立了楔形LCD背光源模型,并对其进行分析,并按照照明输出标准对其进行优化。 nNuv 0 AKWM7fI 简介 E"LSM]^^<f 液晶显示器 (LCDs) 作为一种显示技术,在当今社会中已经得到了广泛的应用。在商业领域中最突出的应用包括计算机显示器、移动电话、电视和手持数字设备。 >KF1]/y< JP$@*F@t 当环境光照条件不足时,大多数LCD都是接收后方照明以提供光照的。采用的两种照明方案为:底部照明和边缘照明,OpticStudio能够对这两种照明方案进行建模,且边缘照明方案中存在更复杂的设计问题,本文将重点对此进行介绍。 6ww4ZH?j kMD:~V LCD 照明方案 jys1Ki aXi5~,Ks_ LCD底部照明方案使用阵列光源,如发光二极管,或均匀光源(如放置在LCD后面的电致发光面板)。此方案具有良好的均匀性和亮度,但需要更多的能量和更厚的保护壳。 8yr_A[S8. qRXQL"Pe_l
[attachment=122112] IIC1T{D}v 本文的重点内容是边缘照明设计,使用楔形导光板对放置于LCD显示器旁边的光源发出的光进行分布。与底部照明方案相比,此方案消耗的能量更少,且封装更薄,但是均匀性和亮度较差。 RU}
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[attachment=122113] cYBv}ylw}R 本文中忽略实际的液晶层,只考虑背光源设计。 a.P7O!2Lp 6Y!hz7D 建立背光源模型 =#WoeWFW* $dr=M(& 边缘照明LCD的详细布局图如下图所示: Z";~]]$!Y M4hzf
[attachment=122114] c\2+f7o@ 光源通常是冷阴极荧光灯管 (CCFL) 或一系列发光二极管 (LED) ,且在光源的后面放置反射器可以提高系统的效率。楔形光波导利用全内反射 (TIR) 使光更均匀地分布在显示区域。用反射镜围绕光波导,也可以提高系统效率。使用不同增亮膜 (BEF) 的阵列模式,可用于控制发射光的发光强度和偏振特性。 H.\gLIr |e+8Xz1> 在此设计案例中假设一些约束条件:将基于标准的移动电话选择显示屏的面积,并根据整体封装高度的限制选择光波导厚度。 k-;%/:Om 8Ar5^.k 显示区域面积:75 mm x 75 mm foh>8/AL/ sW/^82(dM 楔形板厚度:输入面 4 mm ,端面 1 mm eWjLP{W /S}0u}jID? BEF:Vikuiti™ T-BEF 90/24 CiE Jw%0t'0Zi 下载本文附件,将玻璃库放在{Zemax}\Glasscat目录中。这个材料库包含了改性丙烯酸和PMMA,可用来模拟这些塑料的内部近似传输值 (93%超过25毫米) 。基本设计和参数在“Starting Point.zmx” 文件中定义。请留意非序列元件编辑器 (Non-Sequential Component Editor,NSCE) 中用于建模不同背光元件的光源/物体类型。 ^,@!L-<~(b T /iKz
[attachment=122115] 2&*r1NXBE 当被激发的电子撞击阴极管表面的涂层材料时,冷阴极荧光灯管发光。使用“管光源”对此类光源发射方式而言是非常理想。可以通过交替使用“二极管光源”来模拟一维二极管阵列作为光源。 v7rEUS- W/*2I3a 使用由丙烯酸材料制成的矩形体物体建立楔形光波导模型。该物体可以存在不同的端面尺寸和倾斜。请注意,只有倾斜物体才能保持光波导的上表面与X-Z平面平行。由于物体是围绕光波导输入面的中心旋转,而不是顶部边缘,所以Y的位置也需要略做改变。在物体倾斜的前后表面上都设置拾取 (Pickup) 求解以确保他们与Y-Z平面保持平行。
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[attachment=122116] WfbG }%&J BEF是系统中最复杂的元件。手动复制父棱镜将非常耗时,且在光线追迹时需要大量内存。可以用阵列物体来替代复制棱镜,因为它只需要与父物体相同的内存,并且可以通过调整父物体的参数来改变整个阵列。同时,请注意存在阵列时的光线追迹速度,即使它内部仅仅含有几何物体。 < | |