前光顯示器應用

前光模組原理與應用

前光板是一種結合側發光LED的輔助照明的導光板應用,將光源導引至照明閱讀面再反射出光稱為有效照明。前光板經常使用在光線不足的環境下,柔和的前光設計只會照明閱讀面,不影響他人的情況下進行閱讀。前光板超薄厚度約0.1~0.6mm、柔軟再加上微結構導光粒子小,易與產品做結合,提供客戶適當的照明度。

前光模組的特性為模組輕薄,用電量少,待機時效性長,可利用外部光源,在強光下也能顯示與較不傷眼等特性,開發出許多應用領域。例如:  E-Book/   戶外反射式電子看板/  反射式電子書 /  E-Paper  /  E-Watch

前光模組模擬上挑戰與議題

  • 塑膠射出的導光板大多以小尺寸及薄型化為主,為了讓塑料容易進入模仁上成型,以及方便脫模,多半會選用低火山口的網點結構,在模擬上正確的描述火山口與網點的造型對結果影響很大。

  • 因為前光模組仰賴外部光源,環境光(特別是太陽直射的高光環境)對視覺品味的影響會有需求。

  • 前光模組為達到輕薄化,多半會使用膠合網點與結構,辨識內外材料與解決網點干涉,這對模擬來說會是困難的地方。

  • 膠合結構相較於堆疊結構沒有空氣層的隔離,光線無法因折射率差產生足夠的全反射,因此邊緣暗區容易產生。

  • 模擬前光點亮與外部環境光反射的品味問題,如顆粒感,明暗對比度,色彩飽和度,曝光度等等。

應用案例一:強烈日光環境視覺模擬效果

強烈日光下的視覺效果是前光模組所需要觀察的重點項目之一,透過HDRI的環境模擬,來減少需要成品與太陽下觀測的效果。透過材料與環境的設定來達到模擬強烈日光的效果。

設定完成之後,使用輝度接收器與inverse simulation,來比較強烈日光與一般日光下的視覺效果模擬。(光跡數:50 per pixel 模擬時間:1 hour 26 min)

從局部放大的結果可以觀察到顆粒感和對比度下降的效果。

從局部放大的結果比較不同網點大小顆粒感的效果。

應用案例二:沉浸式網點的視覺模擬效果

為了達到沉浸式網點的模擬效果,SPEOS透過等效模擬的技術,將網點的發光效果用光源的方式呈現,因此可以達到模擬網點效果與膠合材料的效果,有可以避免網點干涉行為。

 

Workflow為1.將所有Led與網點的設定,用照度與光強度的接收器,模擬出其分布與光型。2.將上述的分布與光型的xmp結果轉成surface source,作為網點方光的等效模型。3. 將surface source放在膠合的零件上面方光,觀察他的視覺效果。

˙網點分布的等效模型

˙在膠合結構下模擬面光源的效果

完成設定之後,可以接著設定半圓環場的均勻光源,作為環境光的效果,設定輝度接收器作為觀測者來模擬,外部光源對模擬結果帶來的影響。

使用貼圖材質的功能來模擬圖片光源實際點亮的效果,可分析其色偏、亮度變化等等,設定不同的接收器角度也可以得到不同視角的效果。

透過開關燈的圖層功能,我們可以同時得到前光點亮的效果,單純環境光源效果與合成效果,可以模擬出接進實際的前光視覺表現。

從局部放大的結果來看,單純點亮前光的結果會有較重的顆粒感,色彩飽和與對比度也比較差,有霧霧的感覺,不過結果較亮,只有外部光源的情況下色彩會有較高的對比度,顆粒感較低,符合實際前光的趨勢。

應用案例三:沉浸式網點的暗區品味

前光模組多半會將所有不減透過OCA膠膠合成為一體,因此無空氣層的間格,所產生的高折射率落差,內部全反射的效果就會降低很多,因次會有很多所謂零件的影子存在,這些暗區需要透粿模擬在事前進行判斷,必找到相應的解決辦法。

本次案例模擬了相同網點分布,但三種不同網點起始位置,來觀察網點密度與位置,對入光暗區品味的影響。

根據上例的相同方式來進行膠和網點的等效模擬。

從無網點的模擬情況就可以看出暗區品味的細節變化。證實膠合的材料在SPEOS上是準確的結果呈現。

三種不同網點位置的模擬結果比對。

與實際量測解果進行歸一化的比較,0mm起始位置較為平滑1.5mm其次,4.0mm起始位置最低,峰值也是0mm與1.5mm差異較小,4.0mm有較高的峰值,與實際量測結果接近,具備一定的可信度。