簡介
移動設備如智慧手機、電子閱讀器和手錶在當今世界正變得無處不在。這就需要準確的光學工程的來優化手機功能的性能，如相機系統、感測器和顯示器。
手機顯示的一個關鍵設計目標是在它的面積和視角範圍內實現均勻的照明。另外，它應該具有高的光學效率，以減少功率損耗及提高電池壽命。通過使用緊湊和高效的LED燈耦合到一個透明波導中，側入式LED螢幕完成了這一目標。元件如背面反射、微結構圖案、亮度增量膜和擴散片可納入在顯示中，以提高效率和均勻性。在這個FRED模型中，側入式LED智慧手機顯示上是一個虛擬原型。通過沿著波導加入漸變擴散片，可以實現均勻照明。
具有擴散片的側入式LED顯示幕
波導
系統中的第一個元件是一個矩形波導。尺寸[25 x 40 x 1 mm]半長、半寬和半高根據以下屬性創建：
圖1 波導材料、塗層和光線追跡控制屬性
LED陣列
LED將會模擬為一個小的矩形朗伯發射體，具有[1.8 x 0.7 mm]x半孔徑和y半孔徑的尺寸，嵌入到波導的邊緣來最大化光學效率。這可以由FRED詳細光學光源類型描述。
通過右鍵點擊創建完成的LED光源並選擇“Edit/View Array Parameters…”，可以沿著波導的頂面創建5個相同的LED組成的陣列，LED之間的間隔設置為10mm。
圖2 LED陣列設置
反射片
通過回收可能從顯示器背面出射的光，後反射片將會提高顯示器的光學效率。後反射片可以由一個[25 x 11 mm]半寬和半高的反射表面來模擬，該表面位於波導的背面，並垂直移動了1mm（遠離LED陣列）。在波導前端面的前面LED末端上創建一個[25 x 1 mm]半寬和半高反射表面，一個小的前向反射鏡也添加到了嵌入式LED陣列的前面。前反射片和截短的後反射片也減少了直接折射出顯示器的底部的多餘光，增加了均勻性。
腳本編寫擴散片
沒有擴散片，光線將折射出波導，或是經全內反射到顯示器。擴散片的目的是逐漸散射開離開波導的光，用於均勻照明。為了抵消來自LED陣列的指數下降的輻照度，擴散片需要具有相等和相反的效果。在波導末端具有最大散射的指數型擴散片實現了這一效果。
使用“Scripted”選項可以創建一個新的散射模型，假設沿著擴散片的局部y位置範圍是-40-40mm，基於下面的指數函數，我們創建了一個變數“p”（散射概率）。
p = a*Exp(b*(-g_Ypos+40))-1
參數“a”和“b”是可以調整的常數。在這個模型中，a=4，b=0.04。此外，只有對於y位置充分高於LED陣列（距離底部y>25mm）的光線，散射才會發生。這個漸變的散射“cut-on”抵消了光源附近區域的高輻照度。
為使模擬更加有效率，在散射表面上可以應用一個“Monte Carlo”光線追跡控制屬性。這個功能保證了在每個散射事件中光線不會分裂。在FRED中創建如下的光線追跡控制屬性，並且指定到散射表面。
圖4 在表面的散射標籤下指定腳本化散射函數（在本例中“Tailored Scatter”）指定到波導的前面或背面
評估顯示器
在腳本化梯度擴散片之前和之後出射到手機顯示幕上的輻照度圖：
圖5 來自手機顯示幕的輻照度Log(10)分佈，沒有散射片（左），有指數擴散片（右）。對數尺度對於人眼的感知提供了一個更好的效果。在本次模擬中追跡了250000條光線。
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