液晶光學仿真的案例
面向大口徑超薄平面光學器件及應用：PB相位液晶光子技術
與傳統折射/反射光學元件不同，這種元件的設計理念通過光學幾何相位或PB相位（Pancharatnam–Berry phase）來實現，即液晶分子的二維空間有序排布（圖2）。液晶材料是一種具有單軸光學各向異性的材料，具有相對較高的雙折射率（Δn≈0.2），通過高分辨圖案化液晶配向技術（例如光配向）控制液晶分子的取向，可實現復雜相位波前，在數個微米厚度內高效操控光場，實現各種光學功能，不涉及顯影、蝕刻等結構轉移步驟，被譽為第四代光學技術。
圖1 （a）傳統光學元件，（b）液晶聚合物平面透鏡
圖2基于PB相位液晶元器件中液晶分子的指向矢分布。(a)透鏡，(b)光柵，(c)液晶分子從0到2π變化，對應相位在0到4π之間變化，在2π位置由于液晶分子自組裝作用，不存在相位突變。
圖3 基于液晶聚合物的平面光學元件制備流程
基于幾何相位的液晶超表面器件，利用液晶分子在平面內0-180°指向變化，來控制光學波前0-2π相位變化，從而實現復雜光學相位器件（圖2）。該新型光學元器件的制備流程由圖3中給出，主要包括旋涂偏振光敏薄膜、圖案化偏振曝光、灌注液晶（LC）或者涂敷液晶聚合物（LCP）材料，即可完成主動可控的液晶光子器件或者耐用薄膜液晶聚合物光子器件，其中器件效率通過半波延遲量來控制。幾何相位液晶平面光學有以下特點：
輕薄、易集成：液晶或者液晶聚合物材料具有相對較高的雙折射率(約0.15)，僅需<2 um的厚度即可滿足可見光至近紅外器件的半波延遲需求。液晶聚合物薄膜可通過層壓、膠粘等工藝與多種光學元件進行對準集成。
分子指向電場可控，便于面向主動光學器件應用。
展開 液晶之父夏普光學新產品迭出，展現硬核技術力
由于高亮度的背光占據LCD功耗的絕大部分，因此針對戶外強光環境下的公共顯示需求，例如公園、車站動態告示牌等，無需高亮背光的反射屏相比普通液晶或小間距LED電子標牌有無與倫比的功耗優勢，配合夏普強大的技術實力，一舉將這款90” VA全反射屏的功耗降至僅需20W（60Hz模式），而32” IGZO產品僅需1.8W（60Hz模式），極限低功耗低至0.5W（1Hz模式），大大降低電力需求。同時反射模式對比度達到了18:1，支持16.7M全彩色并能夠播放60Hz視頻的特點又使其在動態顯示上相對電子墨水屏具有獨到優勢。此外，在32”產品上夏普還實現了反射（白天）與透射（夜晚）可切換模式，在光照不足時也可打開背光，拓展使用場景。未來夏普還將開發更具普適性的55”反射屏，進一步挖掘該技術的應用潛力。
2023夏普光學新技術展會之90”與32”商用反射顯示屏
高性能彩色MIP（Memory in Pixel）液晶屏
在追求極限低功耗的道路上，夏普還推出了一款采用了新型電極結構的高性能彩色MIP液晶屏，通過在像素電路內部構建存儲器，記憶灰階狀態，可以在1Hz刷新率的低功耗基礎上進一步實現像素靜止模式，進而大幅壓低功耗，從而極大延長了諸如GPS手表等專業應用的續航能力。夏普第三代MIP可以實現更高的反射與透射效果，針對戶外穿戴產品，使其背光透射與強光反射時顯示效果更佳。夏普MIP技術已在專業戶外穿戴產品上獲得長期應用。
2023夏普光學新技術展會之高性能彩色MIP（Memory in Pixel）液晶屏
XR應用超高速自動對焦攝像頭、超緊湊「IR」和「B/W」攝像頭
除顯示領域外，夏普在光學與半導體領域也有長期而豐富的積累。
展開 2026 | OAS光學軟件-幾何光學與波動光學跨尺度仿真
偏振解決方案
軟件提供偏振光源與元件設置，涵蓋理想線偏器件及真實偏振元件（如雙折射晶體、液晶等）。提供膜層反射率/透射率分析，繪制s,p曲線及導納圓圖。支持偏振圖、瓊斯光瞳圖、斯托克斯分析、龐加萊球等多種偏振分析工具，滿足復雜光學系統的偏振特性評估與優化需求。
折超混合解決方案
軟件的折超混合解決方案以先進光學設計理念為指引，深度融合超透鏡結構分布與光學追跡分析，通過精準計算電場分布，實現對折超光學系統追跡及成像性能分析 ，為光學系統設計、優化及性能評估提供高效且精準的全流程技術支撐，助力突破傳統光學設計局限，在復雜光學系統研發場景中構建核心技術優勢 。
展開 科學家開發出3D打印液晶墨水！實現不同光學效果，有望用于顯示技術
研究人員通過3D打印方案將光子膜涂覆在柔性塑料基板上，顯示出軸向不對稱的顏色反射和基于入射角的可變圓偏振選擇性
為了進一步確保墨水可以按目標正確打印，該研究團隊使用低分子量液晶作為墨水材料。該墨水中的分子會自組裝成預定結構，進而顯示出與自然界中發現的彩虹色相似的顏色。
“傳統上，這種層面的控制只能通過非常專業的制造設備才能實現，因此使用我們的新墨水和DIW 3D打印方案能做到這一點是一個真正的突破，”Sol 說。
在材料科學模仿自然的一個例子中，研究人員利用這種技術打印合成了蝴蝶翅膀。這對蝴蝶翅膀可以模仿生物界蝴蝶身上看到的彩虹色，甚至連不同角度觀察時出現的顏色變化也可以栩栩如生地模仿。
在使用棒式涂層制作10 cm2數量級的薄膜后，研究人員進一步使用DIW方案生成了一套復雜地、具有特定空間定義的光學圖案，這其中他們通過改變沉積速率調整了墨水的手性特性。
盡管膽甾型液晶的特性可用于許多應用，但其傳統形式的材料粘性不夠，無法形成穩定的固體結構，而且很難排列其分子以產生特定顏色。不過現在，研究人員開發出的這種液晶墨水兼具了非常高的粘度。
圖2. 研究人員利用上述液晶墨水開發出的蝴蝶展示品
從基材上移除后，上述蝴蝶結構的彈性體在拍攝時呈現出獨立的光子橡膠形態。該墨水將簡單的處理與在逐個體素的基礎上自由選擇反射光的虹彩和圓偏振相結合，可用于制造一些能夠與佩戴者進行視覺交互的可穿戴生物傳感器。
展開 
光學膜｜總投資5億！常州奧智擬擴建液晶顯示器用擴散板、導光板生產線
來源 ：格隆匯
7月2日，聚石化學公布，公司為夯實主營產品，提升光顯業務板塊整合能力及管理水平，提高市場占有率，公司控股子公司常州奧智高分子新材料有限公司(“常州奧智”或“控股子公司”)于2021年7月1日與武進國家高新技術產業開發區管理委員會簽訂了《入區協議》，擬在常州武進高新區擴建液晶顯示器用擴散板、導光板生產線，預計總投資5億元。原租賃武進區廠房進行生產的4萬噸擴散板、導光板將在項目建成后搬入新廠房，另外預計新建擴散板、導光板產能5.4萬噸，項目落成后將達到年產能約9.4萬噸，與池州的聚苯乙烯生產基地形成上下游產業鏈，提高總體利潤水平。
公司目前主要業務中光學板材為PS擴散板，2020年全年對應銷量分別約占韓國三星電子和韓國LGE該類產品全球采購量的30%和60%，2019年榮獲韓國三星電子和韓國LGE全球優秀合作伙伴。公司的擴散板生產工藝優良，工藝自動化程度高，產品不良率低，已獲得國內外眾多知名客戶的意向訂單，目前的產能已不能滿足訂單的增量。
公司目前所生產的擴散板主要應用于直下式背光源液晶電視機，具有耐熱耐燃、尺寸穩定、高透光率及機械強度等良好性能，但缺點是不適用于現代超薄的顯示屏。為此公司引入導光板產品，增加公司光學產品的應用范圍，導光板可應用于側光源液晶顯示方面，則終端可應用于超薄電視機、超薄電子計算機、平板電腦等領域。
展開 Moldex3D模流分析之光學射出光學件成型仿真
料光學組件由于加工特性帶來的高性價比及可應用性，在光電、3C及汽車等領域被廣泛應用取代傳統玻璃材料，但高肉厚和高厚薄比的極端產品設計應用射出成型制程容易產生噴流、包封、表面凹痕、真空泡等成型缺陷，需要的冷卻時間過長與過大的體積收縮率也導致產品精度與生產效率難以提升。
分層射出是光學產品極端設計的解決方案之一，透過將極端產品設計分解成堆棧的A-B層依序成型，改善高肉厚帶來的成型挑戰。Moldex3D光學分析支持預測多材質射出A-B層在成型過程產生的流動殘留應力與熱殘留應力，并提供最終產品的條紋級數與光彈條紋，利用Moldex3D進行多材質射出的光學分析。
第一射(A層)分析
步驟1: 為第一射仿真準備模型及分析組別
首先在Moldex3D Studio準備好第一射的射出成型分析組別，選擇的材料文件必須具有光學性質頁簽，包含無配向之折射率、流動導致應力光學系數、和熱導致應力光學系數等參數。
步驟2: 為第一射模擬設置計算參數及分析計算
在計算參數的黏彈/光學頁簽中，勾選預測流動殘留應力在流動/保壓階段和預測流動殘留應力在冷卻階段。確認完所有的分析設定后，將組別送出計算。待計算完成后在流動、保壓和冷卻分析均會輸出流動誘導殘留應力的結果項。
第二射(B層)分析
步驟3: 為第二射仿真準備模型及分析組別
接著為第二射準備新的分析組別，模型包含產品(B層)和嵌件(A層)。與第一射分析相同，用戶必須選擇具有光學性質的產品與嵌件材料文件，且嵌件的幾何和材料必須與第一射相符。
步驟4: 為第二射模擬設置多材質射出之光學件分析
分析順序設定中，選擇瞬時分析加上光學分析，確保光學分析可以完整考慮流動導致應力和熱導致應力的效應。
展開 [光學工程] JCMsuite納米光學仿真分析軟件
JCMsuite是一款來自德國JCMwave公司、最適于復雜納米光學系統的仿真和設計軟件。它利用最先進的技術，為光學、連續介質力學和熱傳導問題提供快速準確的數值求解。它提供易用的腳本環境、可集成分析工具（如MATLAB、Python等）、機器學習優化技術等功能。”
JCMsuite是一款功能強大且靈活的仿真計算軟件，最適于復雜納米光學系統的仿真和設計。它利用最先進的技術，為光學、連續介質力學和熱傳導問題提供快速準確的數值求解。JCMsuite為您提供易用的腳本環境使用界面，并能完全集成在數據分析工具包中，且通過最新的機器學習技術優化您的光學系統。
01
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復雜光學系統的仿真
JCMsuite是一個完整且易用的有限元計算軟件，用于計算復雜納米光學系統中的電磁波、彈性和熱傳導。 基于數學和計算科學理論，JCMsuite擁有極短的計算時間、緊湊的數據空間需求和高度可靠性。
02
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分析和優化
JCMsuite包含用于高效地分析和優化納米光學器件或其他光學系統特性的工具。高級的機器學習技術可以有效地搜尋最佳設計，并顯著縮短開發時間。
03
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JCMsuite技術
JCMsuite是基于先進的數學方法和計算科學技術。它利用有限元方法（FEM）的強大功能和靈活性來實現快速準確的仿真計算，并使用最新的機器學習技術來優化復雜的光學系統。
1、CAD和網格劃分工具
JCMsuite幾何創建和網格劃分工具專門用于光子應用。
形狀和幾何形狀：可以使用線性或彎曲單元創建各種CAD幾何圖形，例如2D和3D基元、擠出、圓角形狀和自由形狀等。
展開 線上研討會 | OAS 光學軟件-生物醫學光學仿真
會議鏈接：https://meeting.tencent.com/dm/oMFleIBkeGvM
[TechwizD和TX液晶顯示軟件] TechWiz LCD 2D應用：單疇IPS仿真
對于IPS、FFS等結構來說，其像素電極和公共電極在同一平面，因此不能用TechWiz LCD 1D軟件來仿真，需要至少能進行2維模擬的軟件，本案例使用TechWiz LCD 2D來模擬一下單疇IPS結構。
1. 建模任務
1.1 模擬條件
模擬區域：0~10um
邊界條件：Periodic
偏移角度：0°
單位長度：0.5um
1.2堆棧結構
2. 建模過程
2.1創建堆棧結構
2.2修改各層參數和創建掩膜
3. 結果分析
3.1 指向矢分布和透過率
3.2V-T曲線
3.3不同電壓透過率圖
光學仿真 | 仿真推動以人類視覺感知為本的汽車顯示設計
眼睛可以不斷適應光線的調整，而合適的仿真工具要能夠渲染出真實的各種光環境類型。
在使用基于物理的渲染來仿真人類視覺時，預測未來產品的質量和性能比創建現有原型的逼真渲染更有價值。基于物理的渲染的關鍵要求之一是中央處理器（CPU）或圖形處理器（GPU）上的高性能計算（HPC）。Ansys正在快速增加對GPU的支持，因為其運算可以更接近實時。這些結果可以在Ansys Human Vision Lab中，利用上述人眼參數進行分析和體驗。
歸根結底，雖然規范很重要，但有時它們來自未知來源，或者純粹只是比實際應用所需更嚴格。借助仿真軟件可以很快獲得結果，但是對于最終產品體驗，還是有必要考慮更全面。因為，當駕駛員進入車內時，他們不會測量顯示屏發出多少光，但卻會考慮車輛給他們的感覺。由此可見，預測這些感覺和感知能力，以及在不過度設計的情況下做出設計決策的能力，便是虛擬原型開發工具的價值所在。
不只著眼于數字，而是體驗結果。
武漢宇熠科技是 ANSYS 全線產品中國區官方指定代理商，提供 Ansys Zemax、Ansys Lumerical、Ansys Speos 等軟件產品的培訓、銷售、技術支持、二次開發、解決方案及這些軟件相關全方位定制服務。
銷售熱線：027-87878386
咨詢郵箱：market@ueotek.com
展開 光學仿真干貨丨Lumerical納米線柵偏振器仿真應用
Ansys光學仿真相關產品推薦
ZEMAX
Ansys Zemax是一套綜合性的光學設計軟件，它提供先進的、且符合工業標準的分析、優化、公差分析功能，能夠快速準確的完成光學成像及照明設計。
SPEOS
Ansys SPEOS是Ansys公司開發功能強大的專業用于光學設計、環境與視覺模擬系統、成像應用的光學仿真軟件, 強大的解決方案提供完美的可視化光學系統，和直觀的人機交互平臺，其仿真技術已經廣泛用于航空, 航天, 軍工，汽車，軌道交通、通用照明等工業領域的研究機構和知名公司，是全球少有的可依據人眼視覺特征和材料真實光學屬性進行的場景仿真的專業軟件。
Ansys SPEOS光學仿真軟件基于可視化產品三維模型，直接采用數字化樣機，使用虛擬環境仿真平臺，進行視覺功效虛擬分析和人因環境評估，在產品設計階段對的方案可行性進行驗證，在設計前期發現、反饋和處理問題，使光學設計以高效率、超同步、易優化的工作實現很優的產品解決方案。
Lumerical
Ansys Lumerical是一款專業的光學虛擬仿真軟件，能夠為光子設計師提供全面的高精度設計和分析工具，使得設計師能夠從容地面對光設復雜的問題，進而降低開發成本。
Ansys Lumerical可廣泛地應用于生物光子學，成像，照明，光伏等。其相應套件包括以下工具：FDTD、MODE、STACK、CHARGE/HEAT、DGTD/FEEM、MQW、INTERCONNECT和CMLC。
展開 
[TechwizD和TX液晶顯示軟件] TechWiz LCD 2D應用：多疇IPS仿真
1. 建模任務
1.1 模擬條件
模擬區域：0~10
邊界條件：Periodic
偏移角度：12°（Domain A），-12°（Domain B）
單位長度：0.5
1.2堆棧結構
2. 建模過程
2.1設置模擬條件
2.2創建堆棧結構，修改各層參數
2.3創建掩膜并生成多疇結構
3. 結果分析
3.1 指向矢分布和透過率
3.2所有疇的V-T曲線
3.3不同電壓透過率圖，為了方便查看，對每一個電壓下的圖例范圍都初始化，請注意圖例顏色軸的范圍
ANSYS SPEOS光學仿真指南
SPEOS是Ansys公司開發的專業用于光學設計、環境與視覺系統、成像應用的光學仿真軟件。
設計和優化系統
■ 打開虛擬模型中的燈光，直觀地探索 3D 光線的傳播。
■ 通過訪問 Ansys SpaceClaim Direct Modeler 加速設計流程。
■ 光學部件設計功能可實現自動設計光學表面、光導以及光學鏡頭。
■ 借助用于仿真和渲染功能的SPEOS實時預覽，您可以對產品進行交互設計。
■ 通過一次成功的仿真，可縮短迭代時間并加速決策進程。
驗證系統
■ 為了滿足您對性能的要求，SPEOS將強大的光分析功能與電磁光譜（從紫外到近紅外波長）的照明評估相結合。
■ SPEOS提供了基于人類視覺能力的高保真可視化功能。在虛擬現實中部署這些可視化功能，可以獲得身臨其境的視覺體驗。
■ SPEOS可助您輕松快捷地測試假設場景。您可以在擴展庫中選擇正確的參考模型，以提高產品的性能。SPEOS不僅符合國際規范和標準，還可以幫助您更進一步。
■ SPEOS燈箱將光學系統和其所有屬性及依賴關系都封裝在加密文件中，這樣既能支持您將您的工作與協作者共享，又能高度保障知識產權 (IP) 的安全。
■ 利用Ansys平臺連接Ansys SPEOS及其他旗艦類求解器，可進行實驗設計 (DOE)，設計優化和多物理場分析（例如光熱與光學機械）。
Ansys SPEOS特點
Ansys SPEOS是全球唯一的與主流CAD軟件平臺結合的光學模擬分析軟件, 也是全球唯一可依據人眼視覺特征和材料真實光學屬性進行仿真的專業軟件。
Ansys SPEOS光學仿真軟件基于可視化產品三維模型，直接采用數字化樣機，使用虛擬環境仿真平臺進行視覺功效虛擬分析和人因環境評估。
展開 [TechwizD和TX液晶顯示軟件] TechWiz LCD 3D：PVA模式仿真
結果分析
3.1 LC分析
液晶指向矢分布（*.dat文件）
二維截面提取
3.2光學分析
透過率圖（5.5v）
V-T曲線
透過率極坐標圖
3.3顏色/圖像分析
不同視角下圖像再現
3.4 RC提取
CSA數據
圖表數據
SPEOS—光學產品設計及仿真工具
SPEOS是ANSYS公司功能強大的光學仿真軟件，用于光學設計、環境與視覺模擬、成像仿真等，強大的解決方案提供了可視化光學系統和直觀的人機交互平臺，其仿真技術已廣泛用于汽車、電子電器、精密儀器、照明設備等領域。SPEOS軟件內嵌ISO和CIE國際標準，可整合結構進行光機系統的設計，依據人眼視覺特征和材料真實光學屬性進行場景仿真，能夠在產品設計階段對方案的可行性進行驗證，在設計前期發現、反饋和處理問題，使光學設計以高效快捷、更同步、易優化的形式實現理想的產品解決方案。
產品介紹
SPEOS的典型應用包括汽車內部視覺環境人機工效模擬分析、汽車內外飾燈具設計及模擬分析、車載成像系統虛擬驗證、HUD設計及仿真分析等。
汽車內部視覺環境人機工效模擬分析
汽車運行的時間、地域、天氣狀況都較為復雜，因此汽車內部廣泛存在各種光學干擾，比如陽光照射在顯示屏或者飾條飾件上產生的反射眩光、陽光照射在儀表盤產生的大面積的泛白、日間或者夜間的成像反射、夜間顯示屏在主要視野區域形成的倒影等。通過SPEOS軟件，可以在設計之初對可能存在的隱患進行光學模擬，并給出人眼視覺模擬結果，在產品研發早期找出可能存在的隱患并進行有效更正。
汽車內外飾燈具設計及模擬分析
SPEOS可以覆蓋汽車內外飾燈具從設計到仿真模擬的全過程。在設計方面，SPEOS擁有強大的光學器件設計功能，能夠進行汽車內外飾燈具光學結構的快速參數化設計及修改，SPEOS支持的設計類型可以涵蓋車燈設計領域的各種基礎光學器件。
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