使用TracePro来设计显示器背光板

直觉式的介面与强大的分析功能使得TracePro成为设计显示器背光板的理想工具

背光式的显示装置在大量的产品中被应用,包括了笔记型电脑、平板电脑、手机、电视与平面以及曲面显示器。由于这些显示装置具有轻薄短小的特性加上能在更省电的情况下提供锐利的显示品质,所以在目前的市场上广受欢迎。高效能的背光显示系统由于光源的复杂性、同时需要多种不同类型的光学元件构成,加上若是要考虑复杂的材料特性与表面光学特性,导致分析上难度的增加,更不要说在背光板巨量网点的设计安排上会让设计显得困难重重。

TracePro 提供的强大功能与工具不仅可以增进设计效率更可以提升最终产品的整体品质。背光显示器是由单个或多个位于光导板(通常材质为压克力)边缘的光源提供照明。类似于传统的光导件设计,要想达到目标的光能量分布、均匀度和光强度需要聪明的利用各种光学基本行为,包含了折射定律(Snell’s Law)、内部全反射(TIR, Total Internal Reflection)、反射定律(Reflection Law)和其他光学原则。

透过曲折光导件表面,或是利用固定式以及非固定式排列的微型结构,无论是外凸或是内凹型式,都可以用来导出光线并分配来自光源的能量以最大使用效率来达到期望的照度分布、颜色或是均匀度。 TracePro 的直觉式设计环境结合了表面微结构网点功能、二维与三维的互动式优化器、视觉化表现与仿真渲染功能,透过获奖肯定的光线追迹引擎,提供了兼顾效能与准确性的光学模拟结果,对于设计出优秀的显示器产品将会产生莫大助益。

TracePro的鳞甲功能可以轻易地将数以百万计的微结构布建在任何一个平面上。这些微小光学结构可以以随机型式分布以模拟散射表面,或是以规律的方式成长,像是诸如增光膜上的有序菱镜结构。这些微型网点位置可以均匀分布或是以参数型式决定,甚至可以以档案描述的方式决定个别网点的位置。使用者根据使用的网点结构型态不同,甚至可以指定每一个网点的个别参数,包含了面数、高度、宽度、非球面系数、厚度、曲率半径、旋转角度等等。

透过网点优化器的协助,这些网点结构甚至可以转换成实体布建在任意曲面上。网点优化器不仅仅是用来布建实体网点,其原本设计的用意就是寻找背光显示器的最佳网点分布。

使用者先在TracePro的介面里建立完整的背光板光学模型,其中包含了光源以及各项光学材料特性,同时也指定了网点的布建面。而后透过设定想要的目标照度分布,网点即会自动产生,而得到的网点分布即能符合所设定的目标。

得到优化的网点分布后,即可以输出文字档或是DXF档案给后续的制造使用。各种详细的分析图,可以让光学工程师对于所设计的成品产生更深刻的理解,包含了光路的分析、能量的传播、以及色彩的分布等等,当然对于终端产品所需要的均匀度以及效率等重要规格都可以透过模拟的方法获得准确的估算结果。

TracePro提供的强大工具确保了显示装置的设计目标可以达成。

  • 背光系统的出光面照度分布
  • 背光显示系统的照明仿真渲染
  • 出光效率与光通量分析,包含了对于块材与表面入射、吸收与脱离與光通量分析
  • 效率、光损或系统传输率
  • 偏振與与双折射现象
  • 色座标与全彩图、光线场型(配光曲线、坎德拉图)的分析
  • 光效率、辉度分析

1: 对于LED光源放置在顶端的背光系统的网点分布

2: 在出光面上的吸收能量分布

3: 建立真实网点在曲面上的参数对应

4: 对于优化后的曲面网点的仿真渲染结果

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