Surprise ! Progrès et tendances de la recherche sur les films à diffusion optique

Ces dernières années, les équipements électroniques tels que les éclairages de communication ont connu un développement rapide. Par exemple, les écrans à cristaux liquides, les ordinateurs portables et les téléphones mobiles sont devenus des produits électroniques indispensables dans notre vie quotidienne. Par conséquent, la demande de films de diffusion utilisés dans ces produits électroniques a considérablement augmenté. À l'heure actuelle, la demande nationale de films de diffusion optique est estimée à plus de 1 000 millions de m2, mais la plupart d'entre eux sont importés des États-Unis, du Japon et de la Corée du Sud. Par exemple, les sociétés 3M, Bright View Technologies et Luminit aux États-Unis ; les sociétés Kimoto KIMOTO, Huihe KEIWA et Chi Seiji Tsujiden au Japon ; les sociétés SKC, Shihan Seahan et Xinhe Shinwha en Corée, etc.

Les États-Unis, la Corée du Sud, le Japon et la Chine ont accumulé un certain nombre de réalisations dans le domaine de la recherche et du développement de films de diffusion de la lumière. La société américaine Luminit a mis au point un film de diffusion de la lumière LSD, comme le montre la figure 1-7. Ce film présente les avantages suivants : formation du faisceau, transmission élevée, lumière uniforme, etc. La technologie brevetée de Luminit permet de contrôler avec précision la forme du point lumineux en concevant des micro-nanostructures à la surface du film diffusant pour contrôler la distribution de l'énergie de la lumière et lui donner une série de formes rondes ou ovales. Le film de diffusion de la lumière LSD peut laisser passer la lumière d'une longueur d'onde comprise entre 200 nm et 1500 nm, et la transmittance peut atteindre 85% Mel 92%. Le film LSD a une faible réflectivité et peut réduire la perte causée par la lumière naturelle et d'autres réflexions de la lumière. Le film de diffusion de la lumière LSD peut rendre la source de lumière ponctuelle douce et uniforme, et résoudre le problème de la distribution inégale des sources de lumière ponctuelles telles que les LED et les lampes fluorescentes à cathode froide (CCFL).

La société américaine Bright View Technologies peut réglementer le film de diffusion de la lumière, appelé film de diffusion de la lumière BVT [54]. Comme le montre la figure 1-8, ce film de diffusion de la lumière peut non seulement éliminer l'éblouissement, mais aussi obtenir une lumière uniforme et douce, et l'efficacité de l'éclairage peut atteindre 88%-96% Le film de diffusion de la lumière BVT peut former des formes d'éclairage telles que des ellipses, des ailes de chauve-souris, des asymétries et des cercles.

Le groupe de recherche de Takuya Ohzono au Japon a préparé un type de film de diffusion de la lumière avec une structure de plis qui s'étire. Comme le montre la figure 1-9, le film de diffusion optique permet d'obtenir l'effet de diffusion optique en ajustant la structure des plis du film. Lorsqu'une force de traction uniaxiale est appliquée au film de diffusion de la lumière, le matériau du film présente une structure plissée et un effet de diffusion optique. L'effet de la structure des plis et de la diffusion optique dépend de la force externe appliquée. Plus la force uniaxiale est importante, plus l'effet de diffusion optique est prononcé. La relation entre l'état d'étirement et l'état de diffusion peut être expliquée par le principe pertinent de l'optique géométrique.

Le Dr Hu Jingang de l'Université du Sud-Est a d'abord exploré la voie de la synthèse hydrothermale de microsphères hybrides à photodiffusion de grande taille et a synthétisé des microsphères hybrides cœur-coquille ZnO@polysiloxane [30]. Comme le montre la figure 1-10. Les tailles de particules de ces microsphères sont principalement réparties entre 5 et 8 μ m. Les films de diffusion de la lumière préparés par les microsphères hybrides cœur-coquille ZnO@polysiloxane ont une bonne transmittance et un bon trouble, et la distribution de l'intensité lumineuse dans la région de diffusion est uniforme. Cependant, le processus de préparation des microsphères de diffusion est complexe, et l'épaisseur du film de diffusion préparé par le processus de revêtement est difficile à contrôler.

Le groupe de recherche S.M.Mahpeykar de l'Université d'Alberta au Canada a mis au point un réseau de diffraction par transmission extensible et accordable. Des nanosphères de PS ont été disposées sur la surface du PDMS par auto-assemblage, comme le montre la figure 1-11. Grâce à la capacité de contrôle des photons des nanomicrosphères de PS et aux caractéristiques des élastomères PDMS, l'efficacité de diffraction, l'angle, le nombre d'ordre, la distribution d'énergie et la gamme spectrale sont réglables, et l'efficacité de diffraction maximale est de 80%. Le film de diffusion optique présente une efficacité élevée et une capacité de diffusion de la lumière à large bande, et ne dépend pas des caractéristiques de polarisation et de l'angle d'incidence de la lumière incidente. En raison de l'efficacité élevée de l'énergie lumineuse et de l'efficacité de diffraction accordable du film de diffusion optique, il peut être utilisé pour le contrôle des photons à large bande dans les cellules solaires et les photodétecteurs.

En Corée, HJ Kim, DW Kim et SW Kim ont préparé des films de photodiffusion en utilisant de la silice poreuse et des particules de silicone comme photodiffuseurs et du PC comme substrats, respectivement, en utilisant le moulage par extrusion, comme le montre la figure 1-13. Les chercheurs coréens S Ahn et GH Kim ont amélioré le revêtement traditionnel par électropulvérisation pour étendre une couche hémisphérique uniforme de gouttelettes de PMMA sur un substrat de PET, comme le montre la figure 1-12. Les résultats montrent que la couche de diffusion de ce procédé est plus uniforme que celle de la méthode traditionnelle. Cette méthode d'injection électrique améliorée permet d'obtenir un meilleur effet de diffusion que le film de diffusion de la lumière préparé par la méthode d'injection électrique traditionnelle.

En Corée, HJ Kim, DW Kim et SW Kim ont préparé des films de photodiffusion en utilisant de la silice poreuse et des particules de silicone comme agent de diffusion de la lumière et du PC comme substrat, respectivement, en utilisant le moulage par extrusion, comme le montre la figure 1-13. L'agent de diffusion de la lumière et le PC ont été bien mélangés par le processus d'extrusion par pressage à chaud, et la structure réticulée a été formée, ce qui a amélioré les propriétés mécaniques du film de diffusion de la lumière.

Les chercheurs taïwanais H.P. Kuo, M.Y. Chuang et C.C. Lin ont étudié l'effet de la taille des particules du diffuseur optique sélectionné sur les propriétés du film de diffusion LCD et la relation entre l'épaisseur du film et la taille des particules de diffusion, comme le montre la figure 1-14. Les résultats montrent que le film de diffusion présente une transmittance et un voile plus élevés ainsi que de meilleures propriétés optiques lorsque le rapport entre l'épaisseur du film et la taille des particules est compris entre 2 et 3.

Le chercheur japonais Hideaki Honma a mis au point un film de diffusion de la lumière qui peut être diffusé de manière sélective, comme le montre la figure 1-15. Lorsque la lumière est irradiée d'un côté du matériau à indice de réfraction élevé, elle a un effet de diffusion optique et le film de diffusion est semi-transparent ; lorsque la lumière est irradiée d'un côté du matériau à faible indice de réfraction, l'effet de diffusion optique est relativement faible et le film de diffusion est transparent. Ce type de film de diffusion peut être utilisé dans des dispositifs d'affichage spéciaux.

Dans cet article, une technologie d'impression à séchage UV basée sur un moule souple en PDMS est proposée pour préparer des films de diffusion de la lumière à microstructure dopée. Un système de nano-impression à séchage UV de rouleau à plan est utilisé [59-60]. Cette méthode permet de reproduire la microstructure de surface des films de diffusion de la lumière sans processus complexe ni équipement coûteux. Le contact étroit entre le substrat en polyéthylène téréphtalate (PET) et le moule souple peut garantir la haute fidélité et l'uniformité de la microstructure de surface. En ajustant la pression sur le rouleau d'impression, l'épaisseur du résidu d'impression de la microstructure peut être contrôlée pour être inférieure à 10 μ m, et peut être ajustée dans la plage de 50 μ m. Lorsque la lumière incidente irradie sur la surface du film de diffusion de la lumière, les caractéristiques de diffusion peuvent être divisées en deux types : la diffraction formée par la microstructure ondulante de la surface et la diffusion des particules de diffusion dans la structure. La lumière est rendue uniforme et douce par la diffusion des particules dispersées, et un nouveau type de film de diffusion de la lumière est contrôlé par la diffraction de la microstructure. Satisfaire le film de diffusion. Répondre aux besoins d'un développement léger et multifonctionnel.