1 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
2 芜湖长信科技有限公司，安徽 芜湖 241007
3 合肥工业大学 光电技术研究院，安徽 合肥 230009
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。
前光模组 网点形貌 导光板 视角 front light module dot morphology light guide plate viewing angle
1 航空工业第一飞机设计研究院, 西安 710000
2 空装驻西安地区第一军事代表室, 西安 710000
3 航空工业西安飞机公司, 西安 710000
针对飞机座舱导光板自动调光控制方法进行研究, 提出一种导光板自动调光系统的滑模控制方法, 完成系统设计、受控对象建模及滑模控制器搭建, 借助Matlab对控制率进行仿真, 对比控制器参数的不同取值对应的系统阶跃响应、跟踪特性, 并优化控制器参数。结果表明, 该系统响应速率快、跟踪精度好, 能根据光环境照度变化调整导光板能耗, 实现稳定导光板字符对比度、降低导光板能耗的控制目标, 有利于提升机组人员工作绩效。
座舱照明 导光板 自动调光 滑模控制 cockpit lighting light panel auto-dimming sliding control Matlab Matlab
福州大学 物理与信息工程学院 闽都创新实验室, 福建 福州 350016
Mini-LED背光能够通过精细化的分区实现局域动态调光, 是当前液晶背光技术的研究热点。为揭示Mini-LED背光不同的调光单元形式对背光模组的光学性能和系统架构产生的不同影响, 本文建立了Mini-LED背光模组区域调光单元的3种不同的光学模型, 即直下式调光单元、侧入式调光单元, 以及本文提出的角入式调光单元。通过对不同结构的Mini-LED发光源光学模型进行光学建模和仿真追迹, 对调光单元进行了出光均匀性和光线利用率的对比。结果表明, 角入式调光单元在未添加光学膜片的情况下, 出光均匀性为67.27%且光线利用率为86.67%; 在添加光学膜片的情况下, 出光均匀性为84.70%且光线利用率为92.10%。与传统侧入式调光单元和直下式调光单元相比有不同程度的提升。本文结果对Mini-LED背光单元设计具有重要的理论指导意义和应用价值。
液晶背光 区域调光 导光板 Mini-LED发光源 角入式背光 liquid crystal display backlight local dimming light guide plate Mini-LED source corner-lit backlight
1 浙江理工大学机械与自动控制学院, 浙江 杭州 310018
2 浙江工商大学信息与电子工程学院, 浙江 杭州 310018
针对车载导航导光板图像纹理背景复杂渐变、亮度不均匀、缺陷细微且类型多等特点,并根据导光板光学特性、网点排列、缺陷成像效果等,结合轻量化与级联深度学习网络提出了一种缺陷快速检测方法。首先,根据导光板缺陷分布特点,通过改进卷积层连接与特征图下采样的方法,设计一轻量化二分类网络实现疑似缺陷区域的快速分割;其次,利用改进的ResNet网络构建多分类网络,并提出两阶段网络级联的方法,对分割的疑似缺陷区域提取多样化特征实现缺陷的精确分类;然后,采用固定窗口在完整导光板图像上滑动,将滑动窗口图像裁剪后批量输入级联网络进行缺陷的粗定位与分类;最后,利用工业现场采集的导光板图像自建数据集,并以此为基础进行了大量实验。实验结果表明:与其他导光板缺陷检测算法相比,本文算法在准确率与检测时间上得到显著提升,检测平均准确率达到98.4%,单张检测时间提升到1.95 s,准确率、实时性均达到工业检测要求。
激光与光电子学进展
2021, 58(14): 1410009
1 江南大学 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
2 苏州天禄光科技股份有限公司, 江苏 苏州 215500
导光板的网点结构会直接影响背光模组的均匀性和亮度, 不同的加工方法也会产生不同的网点结构。激光加工热压成型的导光板散射网点, 因结构极其复杂, 难以用光学设计软件直接进行仿真设计。提出基于仪器采集的网点表面信息, 采用多个软件联合建模的方法, 构建出一个可直接用于导光板仿真设计的网点模型。利用此网点模型优化设计背光模组, 加工成产品测试发光均匀度达到88.8%, 与仿真结果吻合。研究结果解决了企业以往只能依靠多次加工实验对导光板进行优化设计的问题, 极大地减少研发时间, 节省了生产成本。
应用光学 光学设计 背光模组 导光板 网点结构 applied optics optical design backlight module light guide plate dots structure
长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130012
为实现太阳能量利用最大化,提出一种基于导光板型聚光器的自然光光纤采光系统。通过分光模块,将不可见光波段的能量转换成电能,进而驱动补偿系统中的LED阵列,实现各种天气条件下的照明能量稳定输出。利用仿真软件对光线进行追迹,结果表明,在室内面积为100 m 2,照明12 h的情况下,太阳能可以供应约60%的总光通量。为进一步验证所设计系统的可行性和准确性,搭建了用于光纤采光系统的导光板型聚光系统,并对其进行聚光实验测试。当光线收集模块数量从10增加到100时,聚光器的聚光效率从83。6%降低至65。1%。在室外对光纤采光系统进行双轴跟踪测试,光纤输出的照度和太阳输入的辐照度变化趋势基本一致,说明光纤采光系统具有良好的聚光性能。
光学设计 太阳能 非成像光学 照明系统 聚光器 导光板 光学学报
2020, 40(14): 1422001
太原理工大学 机械与运载工程学院, 山西 太原 030024
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。
应用光学 背光模组 导光板 散射网点 出光均匀度 applied optics backlight module light guide plate scattering dot light uniformity
1 江南大学理学院江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
2 苏州天禄光科技股份有限公司, 江苏 苏州 215500
3 江苏新广联科技股份有限公司, 江苏 无锡 214122
导光板(LGP)网点的散射能力直接影响了背光模组的光能利用率和网点密度,快速选出最佳网点结构对企业生产非常重要。提出了用LGP网点散射效率评价网点有效导光能力的方法,基于企业已量产的LGP网点密度档,分别从理论和实验分析了网点倾角对散射效率的影响,并将获得的最佳网点结构应用于实际加工。结果表明,该方法能给出网点散射效率与光能利用率、有效发光面积和网点密度的关系,并得到光能利用率最大时对应的倾角范围为25°~60°,在该范围内网点散射效率与倾角呈正相关。以散射效率较高的网点对LGP重新进行均匀优化设计,发现网点数量可减少60%,光能利用率仅降低2%,且LGP实际加工效果与仿真结果相吻合。
光学设计 网点散射效率 导光板 网点结构 激光与光电子学进展
2020, 57(7): 072201
