液晶透鏡仿真
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
液晶透鏡仿真的實例教程
LC透鏡由于具有體積小、焦距可變等優點，在光學系統中被認為是一個很有前途的研究領域。
由于LC材料的折射率可以通過施加電壓來調節，因此可以在有限的空間內改變焦距。在LC透鏡結構中，可以通過TechWiz Ray 2D進行光程差和焦距的計算，并進行高級LC分析，包括LC指向矢隨外加電壓的分布。
1. 建模任務
1.1 模擬條件
模擬區域：0~200
邊界條件：Periodic
偏移角度：0°
單位長度：0.5
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 延遲和指向矢分布情況
3.2 光線追跡情況
3.3 Screen Map生成
展開 亞毫米尺度的光學透鏡是各種微型系統中不可或缺的光學元件，廣泛應用于光學互連，光束整形，微型機器人視覺系統，發光二極管顯示，波前傳感，以及虛擬/增強現實等領域。微透鏡可以劃分為折射式和衍射式。對折射式微透鏡，鏡片的球面形狀導致低填充因子和球面相差。衍射式微透鏡依通過微納表面結構產生的相位梯度來改變光學波前，其幾何形狀不受限制，因而更容易實現高的填充因子和低焦比（f-number）. 但是，衍射式透鏡往往需要非常復雜的加工手段實現。透鏡也可以通過設計Pancharatnam-Berry（PB）相位，又叫幾何相位來實現。液晶PB微透鏡的優越性是他的效率可以接近100%，和并且可以實現焦距的可調和開關。一直到最近，液晶PB微透鏡焦比還局限在>10的范圍，透鏡成像質量也沒有達到衍射極限。
近日，肯特州立大學液晶研究所的韋齊和教授所率領的研究組（包括江淼博士，郭玉冰博士，于皓，周子淵，和合作者Taras Turiv， Oleg D. Lavrentovich）成功地展示一個用液晶聚合物設計和制造高質量PB微透鏡的方法。他們利用該課題組開創的等離子基元超掩模板光刻技術，精準控制液晶分子的空間取向來產生所需的PB相位。實驗實現了1.5微米的液晶分子的排列最小周期（對應于液晶分子旋轉180度的距離），這是目前可達到這個分辨率的唯一方法。這保證了低焦比微透鏡所需要的相對較大的相位梯度。韋教授課題組采用液晶聚合物單體分子（RM257）作為原料旋涂到經過光取向的基底上，然后利用光聚合成按照設計方向排列的高分子。每一個液晶PB微透鏡需要經過幾次旋涂-聚合的過程來達到需要的相位延遲。
該文設計并制作了一些列不同尺寸和焦比的液晶PB微透鏡，實現了焦比低至2的微透鏡（對應1.5微米的最小周期）。通過實驗測量和擬合得到的這些微透鏡的點擴散函數表明它們的成像質量都達到了衍射極限。
展開 LC透鏡由于具有體積小、焦距可變等優點，在光學系統中被認為是一個很有前途的研究領域。
由于LC材料的折射率可以通過施加電壓來調節，因此可以在有限的空間內改變焦距。在LC透鏡結構中，可以通過TechWiz Ray 2D進行光程差和焦距的計算，并進行高級LC分析，包括LC指向矢隨外加電壓的分布。
1. 建模任務
1.1 模擬條件
模擬區域：0~200
邊界條件：Periodic
偏移角度：0°
單位長度：0.5
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 延遲和指向矢分布情況
3.2 光線追跡情況
3.3 Screen Map生成
展開 LC透鏡由于具有體積小、焦距可變等優點，在光學系統中被認為是一個很有前途的研究領域。
由于LC材料的折射率可以通過施加電壓來調節，因此可以在有限的空間內改變焦距。在LC透鏡結構中，可以通過TechWiz Ray 2D進行光程差和焦距的計算，并進行高級LC分析，包括LC指向矢隨外加電壓的分布。
1. 建模任務
1.1 模擬條件
模擬區域：0~200
邊界條件：Periodic
偏移角度：0°
單位長度：0.5
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 延遲和指向矢分布情況
3.2 光線追跡情況
3.3 Screen Map生成
展開 摘要
Techwiz LCD 2D新增Lens掩膜結構，可以方便快捷的對LC 透鏡進行建模分析。 LC透鏡由于體積小、焦距可變等優點，被認為是光學系統中一個很有前景的研究領域。在有限的空間內改變焦距是可能的，因為LC材料的折射率可以通過施加電壓來調節。在LC透鏡結構中，可以通過TechWiz LCD 2D進行光程差和焦距的計算，以及包括施加電壓的LC導向分布在內的高級LC分析。
2. 建模流程
1. 增加了生成2D透鏡(Lens)結構的功能。
1） 添加掩膜:
2） 生成透鏡掩膜結構（Taper Model：Lens）
3） 設置“透鏡厚度”、“曲率半徑”和“分層數”
半徑: 輸入鏡頭的曲率半徑。
分層數: 輸入鏡頭的分層數。(隨著層數的增加，曲面變得更像一個圓)
3. 結果分析
光線追跡和LC透鏡焦點分析
展開 
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液晶透鏡仿真的最新內容
Techwiz LCD 2D新的Lens掩膜結構
1. 摘要
Techwiz LCD 2D新增Lens掩膜結構，可以方便快捷的對LC 透鏡進行建模分析。 LC透鏡由于體積小、焦距可變等優點，被認為是光學系統中一個很有前景的研究領域。在有限的空間內改變焦距是可能的，因為LC材料的折射率可以通過施加電壓來調節。在LC透鏡結構中，可以通過TechWiz LCD 2D進行光程差和焦距的計算，以及包括施加電壓的
TechWiz Polar是TechWiz LCD 1D的一個可選模塊
TechWiz Polar根據各層的相位延遲對偏振狀態進行優化設計和分析。從需要了解偏振光的用戶到顯示行業的專業人士，使用這款軟件都能有很大的幫助
1. 堆棧結構
堆棧層及層信息
2. 創建材料
在TechWiz DB中創建1/4波片
3. 結構創建
1.1創建一個新的項目文件
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
LC透鏡由于具有體積小、焦距可變等優點，在光學系統中被認為是一個很有前途的研究領域。
由于LC材料的折射率可以通過施加電壓來調節，因此可以在有限的空間內改變焦距。在LC透鏡結構中，可以通過TechWiz Ray 2D進行光程差和焦距的計算，并進行高級LC分析，包括LC指向矢隨外加電壓的分布。
1. 建模任務
1.1 模擬條件
模擬區域：0~200
邊界條件：Periodic
1. 建模任務
堆棧結構
2. 建模過程
2.1使用TechWiz Layout繪制各層掩模版平面圖
2.2創建堆棧結構，并生成3D結構
2.3 使用TechWiz LCD 3D進行各項參數計算
3. 結果分析
3.1 LC分析
液晶指向矢分布（Voltage=7v）
二維截面提取
3.2光學分析
透過率圖
1. 建模任務
堆棧結構
2. 建模過程
2.1使用TechWiz Layout繪制各層掩模版平面圖
2.2創建堆棧結構，并生成3D結構
2.3 使用TechWiz LCD 3D進行各項參數計算
3. 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
Mura是什么？簡單來說mura是指顯示器亮度不均勻，造成各種痕跡的現象。Mura產生的主要原因就是視覺上對于感受到的光源有不同的頻率響應而感受到顏色的差異。造成mura現象的原因有很多種，本案例使用TechWiz LCD 1D仿真一種彩虹紋，在常規四疇VA結構下加入高延遲膜后，模擬其彩虹mura的現象。
1. 建模任務
1.1堆棧結構
2. 建模過程
2.1創建材料
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
前言
在光學設計領域，鏡頭系統是核心研究對象，鏡頭相關設計與仿真在光學設計中占據著重要比重。傳統鏡頭分析多依托幾何鏡頭設計等專業工具，而在需要精細化衍射分析的實際場景中，光學仿真需兼顧衍射效應等關鍵物理特性。本次我將以像散轉換器為實操案例，為大家講解如何通過 VirtualLab Fusion 導入鏡頭文件，完成包含衍射分析的光學系統仿真。
圖1. 模式像散轉換器概念圖
如圖1所示
最簡單的減反射膜結構是單層減反射膜，其主要是針對特定波長的減反射，主要原理是光波的干涉相消/相長。對于單層減反射膜來說，理想厚度為1/4入射光波長。在本例中，假設了一個折射率為1.5的基板，并且空氣折射率為1
1. 建模任務
1.1基本結構
2. 建模過程
2.1創建材料（TechWiz DB）
2.2創建堆棧結構（TechWiz LCD 1D）
3.查看結果
