مفاجأة! التقدم الكبير في الأبحاث واتجاهات الانتشار الضوئي للأفلام الضوئية

في السنوات الأخيرة، تم تطوير المعدات الإلكترونية مثل إضاءة الاتصالات بسرعة. على سبيل المثال، أصبحت شاشات الكريستال السائل وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة منتجات إلكترونية لا غنى عنها في حياتنا اليومية. لذلك، يزداد الطلب على أفلام الانتشار المستخدمة في هذه المنتجات الإلكترونية بشكل كبير. في الوقت الحاضر، يُقدر الطلب المحلي على أفلام الانتشار الضوئي بشكل متحفظ بأكثر من 1000 مليون م2، ولكن معظمها يعتمد على الواردات من الولايات المتحدة واليابان وكوريا الجنوبية. على سبيل المثال، شركة 3M وشركة Bright View Technologies وشركة Luminit في الولايات المتحدة؛ وشركة Kimoto KIMOTO وشركة Huihe KEIWA وشركة Chi Seiji Tsujiden في اليابان؛ وشركة SKC وشركة Shihan Seahan وشركة Xinhe Shinwha في كوريا، إلخ.

وقد راكمت الولايات المتحدة وكوريا الجنوبية واليابان والصين بعض الإنجازات البحثية في مجال البحث والتطوير لأفلام الانتشار الضوئي. طورت Luminit من الولايات المتحدة فيلم نشر الضوء LSD، كما هو موضح في الشكل 1-7. يتميز بمزايا تشكيل الشعاع، والنفاذية العالية، والضوء الموحد وما إلى ذلك. يمكن لتقنية Luminit الحاصلة على براءة اختراع أن تتحكم بدقة في شكل بقعة الضوء من خلال تصميم هياكل نانوية دقيقة على سطح الفيلم المنتشر للتحكم في توزيع الطاقة للضوء، مما يجعلها سلسلة من الأشكال المستديرة أو البيضاوية. يمكن لفيلم الانتشار الضوئي LSD أن يمر الضوء بطول موجة في نطاق 200 نانومتر-1500 نانومتر، ويمكن أن تصل النفاذية إلى 85% ميل 92%. يتميز فيلم LSD بانعكاسية منخفضة ويمكن أن يقلل من الفقد الناجم عن الضوء الطبيعي وانعكاس الضوء الآخر. يمكن لفيلم نشر الضوء LSD أن يجعل مصدر الضوء النقطي ناعمًا وموحدًا، ويحل مشكلة التوزيع غير المتكافئ لمصادر الضوء النقطي مثل LED ومصباح الفلورسنت الكاثود البارد (CCFL).

يمكن لشركة Bright View Technologies في الولايات المتحدة الأمريكية تنظيم فيلم نشر الضوء، المشار إليه باسم فيلم نشر الضوء BVT [54]. كما هو مبين في الشكل 1-8، لا يمكن لفيلم نشر الضوء هذا أن يزيل الوهج المبهر فحسب، بل يمكنه أيضًا الحصول على ضوء موحد وناعم، ويمكن أن تصل كفاءة الإضاءة إلى 88%-96% يمكن أن يشكل فيلم نشر الضوء BVT BVT أشكال إضاءة مثل الأشكال البيضاوية وأجنحة الخفافيش وعدم التماثل والدوائر.

تم إعداد نوع من أفلام الانتشار الضوئي مع بنية التجاعيد الممتدة من قبل مجموعة أبحاث Takuya Ohzono في اليابان. كما هو مبين في الشكل 1-9، يحقق فيلم الانتشار الضوئي تأثير الانتشار الضوئي من خلال تعديل بنية التجاعيد في الفيلم. عندما يتم تطبيق قوة الشد الأحادية المحور على فيلم الانتشار الضوئي، سيكون لمادة الفيلم تأثير هيكل التجعد والانتشار البصري. يعتمد تأثير هيكل التجعد والانتشار البصري على القوة الخارجية المطبقة. كلما زادت القوة أحادية المحور، كلما كان تأثير الانتشار البصري أقوى. يمكن تفسير العلاقة بين حالة التمدد وحالة الانتشار من خلال المبدأ ذي الصلة بالبصريات الهندسية.

استكشف الدكتور هو جينغانغ من جامعة ساوث إيست لأول مرة طريقة التوليف الحراري المائي للكريات المجهرية الهجينة ذات الانتشار الضوئي كبيرة الحجم، وقام بتوليف كرات مجهرية هجينة هجينة من الزنك@بولي سيلوكسان [30]. كما هو موضح في الشكل 1-10. تتوزع أحجام جسيمات هذه الكريات المجهرية بشكل أساسي في نطاق 5-8 ميكرومتر. تتميز أغشية الانتشار الضوئي التي أعدتها الكريات المجهرية الهجينة الهجينة الأساسية القشرية المصنوعة من ZnO@polysiloxane بنفاذية وضبابية جيدة، كما أن توزيع شدة الضوء في منطقة الانتشار موحد. ومع ذلك، فإن عملية تحضير الكريات المجهرية المنتشرة معقدة، ويصعب التحكم في سمك طبقة الانتشار التي يتم تحضيرها بواسطة عملية الطلاء.

قام فريق البحث S.M.Mahpeykar من جامعة ألبرتا في كندا بتطوير شبكة حيود إرسال قابلة للمط وقابلة للضبط. تم ترتيب كريات PS النانوية على سطح PDMS عن طريق التجميع الذاتي، كما هو موضح في الشكل 1-11. وبمساعدة القدرة على التحكم في الفوتون للكرات النانوية النانوية PS وخصائص اللدائن البلاستيكية PDMS، تم تحقيق كفاءة الحيود القابلة للضبط، والزاوية، ورقم الترتيب، وتوزيع الطاقة والمدى الطيفي، وأقصى كفاءة حيود هي 80%. يُظهر فيلم الانتشار الضوئي كفاءة عالية وقدرة عالية على نشر الضوء على نطاق واسع، ولا يعتمد على خصائص الاستقطاب وزاوية سقوط الضوء الساقط. ونظراً لكفاءة الطاقة الضوئية العالية وكفاءة الانتشار الضوئي القابلة للضبط لفيلم الانتشار الضوئي، يمكن استخدامه للتحكم في الفوتون عريض النطاق في الخلايا الشمسية وأجهزة الكشف الضوئي.

قام HJ Kim وDW Kim وSW Kim في كوريا بإعداد أفلام نشر ضوئي باستخدام جزيئات السيليكا المسامية وجزيئات السيليكون كمواد ناشرة ضوئية والكمبيوتر الشخصي كركائز على التوالي باستخدام عملية البثق كما هو موضح في الشكل 1-13. تم خلط المنتشر الضوئي والكمبيوتر الشخصي بشكل جيد عن طريق عملية البثق بالضغط الساخن، وتم تشكيل البنية المتشابكة، مما أدى إلى تحسين الخواص الميكانيكية لفيلم الانتشار الضوئي.قام الباحثان الكوريان S Ahn وGH Kim بتحسين طلاء الرذاذ الكهربائي التقليدي لنشر طبقة قطرات PMMA نصف كروية موحدة على ركيزة PET، كما هو موضح في الشكل 1-12. أظهرت النتائج أن طبقة الانتشار في هذه العملية أكثر اتساقًا من الطريقة التقليدية. ويمكن أن تحصل طريقة الحقن الكهربائي المحسّنة هذه على تأثير انتشار أفضل من طبقة الانتشار الضوئي المحضرة بطريقة الحقن الكهربائي التقليدية.

قام HJ Kim وDW Kim وSW Kim في كوريا بإعداد أفلام الانتشار الضوئي باستخدام جزيئات السيليكا المسامية وجزيئات السيليكون كعامل انتشار الضوء والكمبيوتر الشخصي كركائز على التوالي، باستخدام قولبة البثق، كما هو موضح في الشكل 1-13. تم خلط عامل الانتشار الضوئي والكمبيوتر الشخصي بشكل جيد عن طريق عملية البثق بالضغط الساخن، وتم تشكيل الهيكل المترابط، مما أدى إلى تحسين الخواص الميكانيكية لفيلم الانتشار الضوئي.

ودرس الباحثون التايوانيون H.P. Kuo وM.Y. Chuang وC. C. Lin تأثير حجم جسيمات الناشر البصري المحدد على خصائص فيلم الانتشار الضوئي LCD والعلاقة بين سمك الفيلم وحجم جسيمات الانتشار، كما هو موضح في الشكل 1-14. أظهرت النتائج أن فيلم الانتشار يتمتع بنفاذية وضبابية أعلى وخصائص بصرية أفضل عندما تكون نسبة سماكة الفيلم إلى حجم الجسيمات بين 2 و3.

قام الباحث الياباني هيدياكي هونما بتطوير فيلم نشر الضوء الذي يمكن أن ينتشر بشكل انتقائي، كما هو موضح في الشكل 1-15. عندما يتم تشعيع الضوء من جانب واحد من مادة ذات معامل انكسار مرتفع، يكون للضوء تأثير الانتشار الضوئي، ويكون فيلم الانتشار شبه شفاف؛ وعندما يتم تشعيع الضوء من جانب واحد من مادة ذات معامل انكسار منخفض، يكون تأثير الانتشار الضوئي ضعيفًا نسبيًا، ويكون فيلم الانتشار شفافًا. يمكن استخدام هذا النوع من أفلام الانتشار في أجهزة العرض الخاصة.

في هذه الورقة البحثية، تم اقتراح تقنية بصمة المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية القائمة على قالب PDMS الناعم لتحضير أغشية الانتشار الضوئي ذات البنية المجهرية المخدرة. يتم استخدام نظام بصمة نانو المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية من لفة إلى أخرى [59-60]. يمكن لهذه الطريقة تكرار البنية المجهرية السطحية لأغشية الانتشار الضوئي بدون عملية معقدة أو معدات باهظة الثمن. يمكن أن يضمن الاتصال الوثيق بين ركيزة البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) والقالب اللين الدقة العالية والتوحيد في البنية المجهرية السطحية. من خلال ضبط الضغط على أسطوانة البصمة، يمكن التحكم في سمك بقايا بصمة البنية المجهرية بحيث تكون أقل من 10 ميكرومتر، ويمكن ضبطها في نطاق 50 ميكرومتر. عندما يشع الضوء الساقط على سطح طبقة الانتشار الضوئي، يمكن تقسيم خصائص الانتشار إلى نوعين: الانتشار الذي يتكون من البنية المجهرية المتموجة للسطح وتشتت جزيئات الانتشار في البنية. يتم جعل الضوء موحدًا وناعمًا عن طريق تشتت الجسيمات المتناثرة، ويتم التحكم في نوع جديد من فيلم انتشار الضوء عن طريق حيود البنية المجهرية. إرضاء فيلم الانتشار. نحو احتياجات التطوير خفيف الوزن ومتعدد الوظائف.