为了拓宽LCD的色域, 提出了在背光系统中添加基于TiO2-Ag-TiO2-Ag-Glass膜层结构的滤波器来优化背光源光谱。所提出的滤波器在可见光范围内可以仅通过红、绿和蓝3种颜色的光, 而反射其他颜色的光。利用TechWiz 1D软件模拟了滤波器对于LCD色域的影响。当所提出的滤波器分别与黄色荧光粉(pc-WLED)、新红粉(KSF-LED)以及量子点(QD)背光源相结合时, LCD的色域分别从72%提升至102.6%NTSC, 从92.3%提升至113.8%NTSC, 从1043%提升至119.9%NTSC。当入射光的角度从0°增加到40°时, 3种背光源的色域变化都很小。模拟结果表明: 基于金属-电介质-金属(MDM)膜层结构的滤波器拥有小的角度依赖性, 因此对实现宽色域LCD, 是一种非常有效的方法。但其光利用率很低, 3种背光源的光效率分别为26.5%、35.4%以及40.7%。

液晶消色差偏振旋转器是一种可以改变入射偏振光状态的光学元件。为了在不移动偏振器件的情况下, 实现偏振光在正交方向的转变, 并在宽波段具有良好的消色差特性, 本文提出了一种由3个低扭曲向列相液晶盒组成的消色差偏振旋转器, 通过施加电压来控制液晶分子分布从而控制偏振光的状态。用TechWiz LCD 1D软件进行模拟, 在不加电压和平行偏光片情况下, 消色差偏振旋转器在450~650 nm范围内的漏光率小于0.01, 可见光范围内的漏光率低于4.5%, 与传统的一个扭曲向列相液晶盒组成的旋转器相比漏光率较低。施加电压之后, 透过率可达到97.9%以上, 并且液晶盒厚度在2.2~2.5 μm之间变化时, 消色差特性几乎不受影响, 这种结构的消色差偏振旋转器的对比度较高, 消色差性能良好, 响应时间快, 达到了偏振旋转器件的要求。

消色差偏振旋转器是一种可以改变入射偏振光偏振方向的光学元件, 在较宽波长范围内线偏振光通过该系统获得相同的旋转是偏振旋转器的优化设计目标。文中提出了两种结构的消色差偏振旋转器, 一种是由6片波片组成的, 另一种是由4片波片组成的。利用TechWiz LCD 1D软件进行模拟, 其中由4片波片组成的偏振旋转器透过率可以达到9975%以上, 漏光率低于0.15%; 由6片波片组成的消色差偏振旋转器的透过率可以达到99.8%～99.95%; 漏光率低于0.12%。并且波片厚度在一定范围内变化时, 透过率不受影响。结果表明这种消色差偏振旋转器可以实现入射线偏振光在正交方向的变化, 且结构设计, 参数设置较简单, 消色差性能良好, 符合消色差偏振旋转器的基本要求。