Niespodzianka! Duże postępy w badaniach i trendy w optycznej folii dyfuzyjnej

W ostatnich latach nastąpił gwałtowny rozwój sprzętu elektronicznego, takiego jak oświetlenie komunikacyjne. Na przykład wyświetlacze ciekłokrystaliczne, notebooki i telefony komórkowe stały się niezbędnymi produktami elektronicznymi w naszym codziennym życiu. Dlatego też zapotrzebowanie na folie dyfuzyjne stosowane w tych produktach elektronicznych znacznie wzrosło. Obecnie krajowy popyt na optyczne folie dyfuzyjne jest ostrożnie szacowany na ponad 1000 mln m2, ale większość z nich opiera się na imporcie ze Stanów Zjednoczonych, Japonii i Korei Południowej. Na przykład firma 3M, firma Bright View Technologies i firma Luminit w Stanach Zjednoczonych; firma Kimoto KIMOTO, firma Huihe KEIWA i firma Chi Seiji Tsujiden w Japonii; firma SKC, firma Shihan Seahan, firma Xinhe Shinwha w Korei itp.

Stany Zjednoczone, Korea Południowa, Japonia i Chiny zgromadziły pewne osiągnięcia badawcze w zakresie badań i rozwoju folii rozpraszających światło. Firma Luminit ze Stanów Zjednoczonych opracowała folię rozpraszającą światło LSD, jak pokazano na rysunku 1-7. Ma ona zalety kształtowania wiązki, wysokiej przepuszczalności, jednolitego światła itp. Opatentowana przez Luminit technologia może precyzyjnie kontrolować kształt plamki świetlnej, projektując mikro-nano struktury na powierzchni folii rozpraszającej światło, aby kontrolować rozkład energii światła, nadając jej szereg okrągłych lub owalnych kształtów. Folia rozpraszająca światło LSD może przepuszczać światło o długości fali w zakresie 200 nm-1500 nm, a transmitancja może osiągnąć 85% Mel 92%. Folia LSD ma niski współczynnik odbicia i może zmniejszyć straty spowodowane przez naturalne światło i inne odbicia światła. Folia rozpraszająca światło LSD może sprawić, że punktowe źródło światła będzie miękkie i jednolite oraz rozwiązać problem nierównomiernego rozkładu punktowych źródeł światła, takich jak LED i lampa fluorescencyjna z zimną katodą (CCFL).

Firma Bright View Technologies ze Stanów Zjednoczonych może regulować folię rozpraszającą światło, określaną jako folia rozpraszająca światło BVT [54]. Jak pokazano na rysunku 1-8, ta folia rozpraszająca światło może nie tylko wyeliminować oślepiające odblaski, ale także uzyskać jednolite i miękkie światło, a wydajność oświetlenia może osiągnąć 88%-96% Folia rozpraszająca światło BVT może tworzyć formy oświetlenia, takie jak elipsy, skrzydła nietoperza, asymetria i koła.

Grupa badawcza Takuya Ohzono w Japonii opracowała rodzaj folii rozpraszającej światło o rozciągliwej strukturze zmarszczek. Jak pokazano na rysunku 1-9, optyczna folia dyfuzyjna osiąga efekt dyfuzji optycznej poprzez dostosowanie struktury zmarszczek folii. Po przyłożeniu jednoosiowej siły rozciągającej do folii rozpraszającej światło, materiał folii będzie miał efekt marszczenia struktury i dyfuzji optycznej. Efekt struktury fałd i dyfuzji optycznej zależy od zastosowanej siły zewnętrznej. Im większa jest siła jednoosiowa, tym silniejszy jest efekt dyfuzji optycznej. Zależność między stanem rozciągania a stanem dyfuzji można wyjaśnić za pomocą odpowiedniej zasady optyki geometrycznej.

Dr Hu Jingang z Uniwersytetu Południowo-Wschodniego po raz pierwszy zbadał sposób hydrotermalnej syntezy fotodyfuzyjnych mikrosfer hybrydowych o dużych rozmiarach i zsyntetyzował mikrosfery hybrydowe ZnO@polisiloksan rdzeń-powłoka [30]. Jak pokazano na rysunku 1-10. Rozmiary cząstek tych mikrosfer są głównie rozłożone w zakresie 5-8 μm. Warstwy dyfuzyjne światła przygotowane przez hybrydowe mikrosfery ZnO@polisiloksan rdzeń-powłoka mają dobrą przepuszczalność i zamglenie, a rozkład natężenia światła w obszarze dyfuzji jest jednolity. Jednak proces przygotowania mikrosfer dyfuzyjnych jest złożony, a grubość warstwy dyfuzyjnej przygotowanej w procesie powlekania jest trudna do kontrolowania.

Grupa badawcza S.M. Mahpeykar z University of Alberta w Kanadzie opracowała rozciągliwą i przestrajalną transmisyjną siatkę dyfrakcyjną. Nanosfery PS zostały ułożone na powierzchni PDMS poprzez samoorganizację, jak pokazano na rysunku 1-11. Z pomocą zdolności kontroli fotonów nanomikrosfer PS i właściwości elastomerów PDMS, uzyskano przestrajalną wydajność dyfrakcji, kąt, liczbę porządkową, rozkład energii i zakres widmowy, a maksymalna wydajność dyfrakcji wynosi 80%. Optyczna folia dyfuzyjna wykazuje wysoką wydajność i zdolność dyfuzji światła w szerokim paśmie i nie zależy od charakterystyki polaryzacji i kąta padania światła padającego. Ze względu na wysoką wydajność energetyczną światła i przestrajalną wydajność dyfrakcji optycznej folii dyfuzyjnej, może być ona stosowana do szerokopasmowej kontroli fotonów w ogniwach słonecznych i fotodetektorach.

HJ Kim, DW Kim i SW Kim w Korei przygotowali folie fotodyfuzyjne przy użyciu porowatej krzemionki i cząstek silikonu jako fotodyfuzorów i PC jako podłoża, odpowiednio, przy użyciu formowania przez wytłaczanie, jak pokazano na rysunku 1-13. Fotodyfuzor i PC zostały dobrze wymieszane w procesie wytłaczania na gorąco i powstała usieciowana struktura, która poprawiła właściwości mechaniczne folii fotodyfuzyjnej. Koreańscy naukowcy S Ahn i GH Kim ulepszyli tradycyjną powłokę elektrorozpryskową, aby rozprowadzić jednolitą półkulistą warstwę kropel PMMA na podłożu PET, jak pokazano na rysunku 1-12. Wyniki pokazują, że warstwa dyfuzyjna w tym procesie jest bardziej jednolita niż w przypadku tradycyjnej metody. Ta ulepszona metoda wtrysku elektrycznego pozwala uzyskać lepszy efekt dyfuzji niż warstwa rozpraszająca światło przygotowana tradycyjną metodą wtrysku elektrycznego.

HJ Kim, DW Kim i SW Kim w Korei przygotowali folie fotodyfuzyjne przy użyciu porowatej krzemionki i cząstek silikonu jako środka rozpraszającego światło oraz PC jako podłoża, odpowiednio, przy użyciu wytłaczania, jak pokazano na rysunku 1-13. Środek rozpraszający światło i PC zostały dobrze wymieszane w procesie wytłaczania na gorąco i powstała usieciowana struktura, która poprawiła właściwości mechaniczne folii rozpraszającej światło.

Tajwańscy naukowcy H.P. Kuo, M.Y. Chuang i C.C. Lin badali wpływ wielkości cząstek wybranego dyfuzora optycznego na właściwości folii dyfuzyjnej LCD oraz zależność między grubością folii a wielkością cząstek dyfuzyjnych, jak pokazano na rysunku 1-14. Wyniki pokazują, że folia dyfuzyjna ma wyższą przepuszczalność i zamglenie oraz lepsze właściwości optyczne, gdy stosunek grubości folii do wielkości cząstek wynosi od 2 do 3.

Japoński badacz Hideaki Honma opracował folię rozpraszającą światło, która może być selektywnie rozpraszana, jak pokazano na rysunku 1-15. Gdy światło jest naświetlane z jednej strony materiału o wysokim współczynniku załamania światła, występuje efekt dyfuzji optycznej, a folia dyfuzyjna jest półprzezroczysta; gdy światło jest naświetlane z jednej strony materiału o niskim współczynniku załamania światła, efekt dyfuzji optycznej jest stosunkowo słaby, a folia dyfuzyjna jest przezroczysta. Ten rodzaj folii dyfuzyjnej może być stosowany w specjalnych urządzeniach wyświetlających.

W niniejszym artykule zaproponowano technologię nadruku utwardzanego promieniowaniem UV opartą na miękkiej formie PDMS w celu przygotowania domieszkowanych mikrostrukturalnych folii rozpraszających światło. Zastosowano system nanoimprintu utwardzanego promieniowaniem UV z rolki na płaszczyznę [59-60]. Metoda ta może odtworzyć mikrostrukturę powierzchni folii fotodyfuzyjnej bez skomplikowanego procesu lub drogiego sprzętu. Bliski kontakt między podłożem z politereftalanu etylenu (PET) a miękką formą może zapewnić wysoką wierność i jednolitość mikrostruktury powierzchni. Regulując nacisk na wałek odciskowy, grubość pozostałości mikrostruktury odcisku można kontrolować tak, aby była mniejsza niż 10 μm i można ją regulować w zakresie 50 μm. Gdy padające światło pada na powierzchnię folii dyfuzyjnej, charakterystykę dyfuzji można podzielić na dwa rodzaje: dyfrakcję utworzoną przez falistą mikrostrukturę powierzchni i rozpraszanie cząstek dyfuzyjnych w strukturze. Światło jest jednolite i miękkie dzięki rozpraszaniu rozproszonych cząstek, a nowy rodzaj folii dyfuzyjnej jest kontrolowany przez dyfrakcję mikrostruktury. Spełnia wymagania filmu dyfuzyjnego. W kierunku potrzeb lekkiego i wielofunkcyjnego rozwoju.