Qual è l'applicazione della pellicola di diffusione della luce?

La funzione principale del film di diffusione della luce è quella di modulare l'intensità luminosa del fascio incidente nello spazio, ovvero attraverso la riflessione, la diffusione, la rifrazione e la diffrazione della luce e del film di diffusione, è possibile ottenere una distribuzione del campo luminoso diffusa che soddisfi i requisiti di una determinata applicazione. Le pellicole di diffusione ottica sono ampiamente utilizzate nella modellazione del fascio, nella tecnologia dei display a schermo piatto (Flat panel display, FPD) e nella nuova illuminazione a stato solido (compresi i diodi ad emissione di luce organici/inorganici e i dispositivi fotovoltaici).

Nel campo dei display, la tecnologia dei display a schermo piatto si è sviluppata rapidamente negli ultimi anni. Il display a cristalli liquidi (Liquid crystal display, LCD) occupa la posizione dominante della tecnologia di visualizzazione a schermo piatto grazie alla sua leggerezza e sottigliezza, al basso consumo energetico, alla bassa radiazione, alla non necessità di alte temperature e alte pressioni e allo schermo morbido.

La Figura 1-1 mostra l'applicazione degli LCD in smartphone, tablet, display per auto, display medici e molti altri campi. Attualmente, nel modulo di retroilluminazione LCD sono necessarie 1-2 pellicole di diffusione, ovvero la pellicola di diffusione inferiore (Bottom Diffuser) e la pellicola di diffusione superiore (Top Diffuser). Il film di diffusione inferiore si trova vicino alla piastra di guida della luce e la sua funzione principale è quella di convertire la fonte di luce non uniforme emessa dalla piastra di guida della luce in una fonte di luce superficiale uniformemente distribuita e di coprire il punto di stampa della piastra di guida della luce. La pellicola di diffusione superiore si trova sul lato più alto del modulo di retroilluminazione e ha le caratteristiche di alta trasmittanza, ampio angolo di visione, elevata uniformità e può proteggere la pellicola del prisma. In questo modo, dopo aver attraversato la piastra di guida della luce, la luce emessa dalla sorgente di illuminazione viene trasformata in una sorgente di luce superficiale uniforme e morbida attraverso la pellicola di diffusione della luce, e infine entra nel campo visivo delle persone utilizzando l'effetto di messa a fuoco della pellicola di prisma. Oggi la pellicola di diffusione ottica è ampiamente utilizzata dai produttori di LCD sul mercato. Indicatori comuni del film di diffusione: trasmittanza del film di diffusione superiore 90%, foschia 29%; trasmittanza del film di diffusione inferiore 84%, foschia 90%.

Nel campo dell'illuminazione, il LED, come nuovo tipo di illuminazione a risparmio energetico, è stato ampiamente utilizzato nei segnali stradali, nelle sorgenti luminose di proiezione, nell'illuminazione delle automobili e così via. Rispetto alle sorgenti luminose ordinarie, le sorgenti luminose a LED presentano i vantaggi della lunga durata, del basso potere calorifico e della luminosità nel campo dell'illuminazione. Come nuovo tipo di illuminazione a risparmio energetico, il LED è stato ampiamente utilizzato nei segnali stradali, nelle sorgenti luminose di proiezione e nell'illuminazione delle automobili. Rispetto alle sorgenti luminose ordinarie, la sorgente luminosa a LED presenta i vantaggi della lunga durata, del basso potere calorifico e della luminosità.

La tecnologia di sagomatura del fascio si riferisce alla modifica dell'ampiezza complessa, dell'intensità o della distribuzione di fase del fascio laser incidente in base all'ampiezza complessa, all'intensità o alla distribuzione di fase desiderate per raggiungere lo scopo della sagomatura del fascio. La tecnologia di levigatura del fascio laser è la tecnologia di sagomatura del fascio più comunemente utilizzata, ovvero lo spot del fascio laser viene sagomato in un quadrato, un cerchio o un'altra forma con una distribuzione uniforme dell'intensità. Dickey et al. utilizzano un array di microlenti per risolvere il problema del modellamento dei laser multimodali [16]. Il suo principio di funzionamento consiste nel dividere la sovrapposizione del fascio e del sottofascio, ma anche questo metodo presenta alcuni difetti. La sovrapposizione del sottofascio produce speckle di interferenza sulla superficie del bersaglio, che influisce sulla qualità della sagomatura.

La pellicola olografica per la diffusione del fascio di luce (Light Shaping Diffusers, denominata LSD light diffusion film) è stata sviluppata dalla Luminit Company degli Stati Uniti. La diffusione direzionale viene realizzata progettando la struttura della superficie. La pellicola LSD con diffusione direzionale può essere utilizzata nei sistemi di rilevamento e misurazione laser in volo, nei display montati sulla testa, negli scanner di codici a barre, negli scanner biometrici, negli scanner per fotocopiatrici, nella chirurgia laser oftalmica e nei proiettori direzionali.

Attualmente, l'applicazione pratica dei film a diffusione ottica è stata estesa ai settori dell'energia, della chimica, della medicina e ad altri campi, suscitando così l'interesse di molti studiosi e industriali. Nei dispositivi fotovoltaici, J. Yoon et al. hanno rivestito uno strato di film di lenti microcilindriche all'estere sililico su celle solari flessibili a base di silicio a cristallo singolo, aumentando l'efficienza della cella di 2,5 volte. Wei et al. hanno rivestito la superficie degli OLED con un film di microlenti per migliorare l'efficienza di estrazione quantica degli OLED di oltre 20%.

La pellicola di diffusione tessile flessibile fornisce un'intensità di radiazione adeguata per la terapia fotodinamica a bassa dose (Photodynamic Therapy PDT). La pellicola di diffusione rotante viene utilizzata per eliminare gli spot compositi nel proiettore laser tricolore a cristalli liquidi al silicio. Il sistema di imaging assistito da film di diffusione nel dominio del tempo realizza l'esame dei tumori al seno e il monitoraggio della chemioterapia nella diagnosi clinica. I sensori ottici basati sulle pellicole di diffusione sono utilizzati per rilevare la frazione di volume e la composizione delle proteine. Pertanto, la realizzazione dell'obiettivo applicativo e della multifunzione del film ottico di diffusione è la direzione della ricerca futura.