Como fazer a película de difusão da luz?

O método de preparação da película de difusão de partículas consiste em revestir a superfície do substrato com uma camada de resina misturada com partículas (como o TiO2). O efeito da difusão da luz é conseguido através da diferença de índice de refração entre as partículas dopadas e a resina formadora de película. No entanto, uma vez que a uniformidade da dispersão das partículas é relativamente difícil de controlar, a película de difusão do produto preparado tem as desvantagens de baixa transmitância e pequena gama de névoa.

Com o desenvolvimento de tecnologias de fabrico de micro-nano mais avançadas e de baixo custo nos últimos anos, os investigadores começaram a explorar a otimização das propriedades ópticas das películas de difusão através da microestrutura da superfície. A tecnologia de micro-nano maquinação pode ser dividida em três tipos: tecnologia de gráficos planos, tecnologia de gráficos de sonda e tecnologia de gráficos modelo.

O núcleo da tecnologia de gráficos planos são as suas caraterísticas de imagem paralela. Caracteriza-se pelo padrão de desenho na máscara que é visualizado num substrato plano numa única exposição. A exposição ótica é o principal método de imagem da tecnologia de gráficos planos, ou seja, o chamado método de "litografia". A sua maior vantagem é a sua elevada taxa de produção. Embora a exposição ótica seja principalmente utilizada no fabrico de circuitos integrados, nos últimos anos, este processo também tem sido amplamente utilizado na tecnologia de micro-sistemas para fabricar uma variedade de dispositivos micro-mecânicos, micro-fluidos e micro-opto-electromecânicos. O processo de plaina é processado de forma paralela, ou seja, um grande número de microestruturas é formado ao mesmo tempo. Por conseguinte, o processo de plaina é um tipo de processo adequado para a produção em massa.

A tecnologia de gráficos de sonda é um método de imagem pontual, ou seja, a imagem é formada por varrimento ponto a ponto. As sondas incluem não só sondas de estado sólido, como a microssonda de túnel de varrimento e a microssonda de força atómica, mas também sondas de estado não sólido, como a microssonda de feixe iónico focalizado, a microssonda de feixe laser, a microssonda de feixe atómico e a microssonda de descarga de faíscas. No entanto, devido à caraterística de varrimento ponto a ponto do processo da sonda, a sua velocidade de imagem é muito inferior à do método de imagem paralela no processo plano, pelo que não é adequada para a produção em massa, mas é mais adequada para o micro-nano processamento em investigação científica.

O processo gráfico do modelo consiste em copiar as micro-nanoestruturas correspondentes utilizando moldes de dimensão micro-nano. Estes incluem:
Tecnologia de nano-impressão, tecnologia de moldagem de plásticos e tecnologia de fundição de moldes. A nanoimpressão consiste na utilização de carimbos que contêm nanopadrões para imprimir na camada de polímero orgânico amolecido, o que permite reproduzir um grande número de nanopadrões a baixo custo. A tecnologia de nanoimpressão tem sido amplamente utilizada no fabrico de transístores orgânicos de película fina, microestrutura bioelástica, etc. A tecnologia de moldagem é a tecnologia tradicional de moldagem de plásticos, o tamanho da estrutura da moldagem é superior a mícron, e é principalmente utilizada para o fabrico de microfluídicos e biochips. A tecnologia de moldagem é também uma tecnologia de micro-usinagem de baixo custo. A tecnologia de moldagem inclui a fundição de plástico e a fundição de metal. Tanto a moldagem como a fundição são a extensão da tecnologia de processamento tradicional ao domínio do micro e do nano. A velocidade de moldagem da moldagem e da fundição é rápida, pelo que é também um processo adequado para a produção em massa.

O desenvolvimento da tecnologia de micro-nano processamento acima referida proporciona uma nova ideia para o fabrico de películas de difusão da luz com relevo na superfície. Foram comunicados alguns métodos, como a impressão por rolo de compressão [25pr 46], a litografia por difusão [36cr 47], a gravação a quente [48-50], a auto-montagem [39] e a gravação isotrópica [51]. Huang, da Universidade Nacional de Taiwan, e outros investigaram muito sobre o fabrico da película de difusão da luz do conjunto de lentes cilíndricas e desenvolveram a tecnologia composta de moldagem por extrusão e impressão em tambor (apresentada nas figuras 1-4) para processar a película de difusão da luz do conjunto de lentes em coluna. A microestrutura do tambor é copiada diretamente para a placa extrudida, e a produção contínua é realizada. O método de impressão por rolo de extrusão utiliza uma extrusora com uma matriz para fabricar placas granulares de PC e PMMA. A microestrutura na superfície da matriz é transferida para a superfície da película de difusão de luz preparada pelo método de impressão. A película de difusão de luz preparada na experiência contém um difusor de luz no interior e a superfície tem microestrutura. No entanto, o equipamento necessário para este método é dispendioso e continua a ser difícil extrudir uma película de difusão com uma espessura inferior a 500μm.

As equipas de Sung-Il Chang e Jun-Bo Yoon do Departamento de Engenharia Eléctrica e Informática do Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia Avançadas realizaram uma investigação frutuosa sobre o fabrico de matrizes de microlentes com rácios de aspeto elevados utilizando a litografia por difusão (apresentada na figura 1-5). A litografia por difusão tem a capacidade de fabricar micro-nanoestruturas com um rácio de aspeto elevado que pode realizar padrões de radiação em forma de asa de morcego. No entanto, a preparação de uma estrutura de elevado rácio de aspeto por litografia de difusão exige um controlo rigoroso dos parâmetros de exposição e dos parâmetros de desmoldagem.

A gravação a quente é um método de processamento em que a microestrutura é preparada na superfície do molde e depois transferida para a superfície do polímero por impressão. Os moldes gravados a quente utilizam normalmente a eletrodeposição para transferir o padrão da resistência para a superfície da placa de níquel [52-53]. No processo de gravação a quente, o ajuste da temperatura pode melhorar a uniformidade e a profundidade da estrutura de transferência, mas uma temperatura demasiado alta ou demasiado baixa afectará os resultados da replicação da estrutura. Do mesmo modo, uma pressão demasiado baixa conduzirá a uma forma e tamanho irregulares da microestrutura; uma pressão demasiado elevada pode provocar a colisão entre o molde e a amostra, destruindo assim a microestrutura no molde.