Surpresa! Grandes progressos na investigação e tendências da película de difusão ótica

Nos últimos anos, o equipamento eletrónico, como a iluminação para comunicações, tem-se desenvolvido rapidamente. Por exemplo, os ecrãs de cristais líquidos, os computadores portáteis e os telemóveis tornaram-se produtos electrónicos indispensáveis na nossa vida quotidiana. Por conseguinte, a procura de películas de difusão utilizadas nestes produtos electrónicos aumentou consideravelmente. Atualmente, a procura interna de películas de difusão ótica está estimada, de forma conservadora, em mais de 1000 milhões de m2, mas a maior parte delas depende de importações dos Estados Unidos, do Japão e da Coreia do Sul. Por exemplo, a empresa 3M, a empresa Bright View Technologies e a empresa Luminit nos Estados Unidos; a empresa Kimoto KIMOTO, a empresa Huihe KEIWA e a empresa Chi Seiji Tsujiden no Japão; a empresa SKC, a empresa Shihan Seahan e a empresa Xinhe Shinwha na Coreia, etc.

Os Estados Unidos, a Coreia do Sul, o Japão e a China acumularam algumas realizações no domínio da investigação e desenvolvimento de películas de difusão da luz. A empresa Luminit, dos Estados Unidos, desenvolveu uma película de difusão da luz LSD, como mostra a figura 1-7. Esta película tem as vantagens de moldar o feixe de luz, de ter uma elevada transmitância e de proporcionar uma luz uniforme, entre outras. A tecnologia patenteada da Luminit pode controlar com precisão a forma do ponto de luz através da conceção de micro-nanoestruturas na superfície da película de difusão para controlar a distribuição de energia da luz, transformando-a numa série de formas redondas ou ovais. A película de difusão de luz LSD pode atravessar luz com um comprimento de onda entre 200 nm-1500 nm, e a transmitância pode atingir 85% Mel 92%. A película de difusão da luz LSD tem baixa refletividade e pode reduzir a perda causada pela luz natural e por outros reflexos da luz. A película de difusão de luz LSD pode tornar a fonte de luz pontual suave e uniforme e resolver o problema da distribuição desigual de fontes de luz pontuais, tais como LED e lâmpada fluorescente de cátodo frio (CCFL).

A empresa Bright View Technologies, dos Estados Unidos, pode regular a película de difusão da luz, designada por película de difusão da luz BVT [54]. Como mostra a figura 1-8, esta película de difusão da luz pode não só eliminar o encandeamento, mas também obter uma luz uniforme e suave, e a eficiência da iluminação pode atingir 88%-96% A película de difusão da luz BVT pode formar formas de iluminação como elipses, asas de morcego, assimetria e círculos.

O grupo de investigação de Takuya Ohzono, no Japão, preparou uma espécie de película de difusão da luz com uma estrutura de rugas extensível. Como se mostra na figura 1-9, a película de difusão ótica consegue o efeito de difusão ótica ajustando a estrutura de rugas da película. Quando a força de tração uniaxial é aplicada à película de difusão de luz, o material da película terá o efeito de estrutura de dobragem e difusão ótica. O efeito da estrutura de dobragem e da difusão ótica depende da força externa aplicada. Quanto maior for a força uniaxial, mais forte é o efeito da difusão ótica. A relação entre o estado de alongamento e o estado de difusão pode ser explicada pelo princípio relevante da ótica geométrica.

O Dr. Hu Jingang, da Southeast University, explorou pela primeira vez a forma de síntese hidrotérmica de microesferas híbridas de fotodifusão de grandes dimensões e sintetizou microesferas híbridas ZnO@polissiloxano com núcleo e casca [30]. Como mostrado na figura 1-10. Os tamanhos das partículas dessas microesferas são distribuídos principalmente na faixa de 5-8 μ m. Os filmes de difusão de luz preparados por microesferas híbridas ZnO@polissiloxano com núcleo e casca têm boa transmitância e nebulosidade, e a distribuição da intensidade da luz na região de difusão é uniforme. No entanto, o processo de preparação das microesferas de difusão é complexo e a espessura da película de difusão preparada pelo processo de revestimento é difícil de controlar.

O grupo de investigação S.M.Mahpeykar da Universidade de Alberta, no Canadá, desenvolveu uma grelha de difração de transmissão extensível e sintonizável. As nanoesferas de PS foram dispostas na superfície de PDMS por auto-montagem, como se mostra na figura 1-11. Com a ajuda da capacidade de controlo de fotões das nano-microesferas de PS e das caraterísticas dos elastómeros de PDMS, foi possível obter a eficiência de difração, o ângulo, o número de ordem, a distribuição de energia e a gama espetral sintonizáveis, sendo a eficiência máxima de difração de 80%. A película de difusão ótica apresenta elevada eficiência e capacidade de difusão de luz de banda larga, não dependendo das caraterísticas de polarização e do ângulo de incidência da luz incidente. Devido à elevada eficiência energética da luz e à eficiência de difração sintonizável da película de difusão ótica, esta pode ser utilizada para o controlo de fotões de banda larga em células solares e fotodetectores.

HJ Kim, DW Kim e SW Kim, na Coreia, prepararam películas de fotodifusão utilizando sílica porosa e partículas de silicone como fotodifusores e PC como substratos, respetivamente, utilizando moldagem por extrusão, como se mostra na figura 1-13. O fotodifusor e o PC foram bem misturados pelo processo de extrusão por prensagem a quente e formou-se uma estrutura reticulada, que melhorou as propriedades mecânicas da película de fotodifusão. Os investigadores coreanos S Ahn e GH Kim melhoraram o revestimento tradicional por electrospray para espalhar uma camada hemisférica uniforme de gotículas de PMMA no substrato de PET, como mostra a figura 1-12. Os resultados mostram que a camada de difusão deste processo é mais uniforme do que a do método tradicional. E este método de injeção eléctrica melhorado pode obter um melhor efeito de difusão do que a película de difusão de luz preparada pelo método tradicional de injeção eléctrica.

HJ Kim, DW Kim e SW Kim, na Coreia, prepararam películas de fotodifusão utilizando sílica porosa e partículas de silicone como agente de difusão da luz e PC como substrato, respetivamente, utilizando moldagem por extrusão, como se mostra na figura 1-13. O agente de difusão da luz e o PC foram bem misturados pelo processo de extrusão por prensagem a quente, tendo-se formado uma estrutura reticulada que melhorou as propriedades mecânicas da película de difusão da luz.

Os investigadores taiwaneses H.P. Kuo, M.Y. Chuang e C. C. Lin estudaram o efeito da dimensão das partículas do difusor ótico selecionado nas propriedades da película de difusão do LCD e a relação entre a espessura da película e a dimensão das partículas de difusão, como mostra a figura 1-14. Os resultados mostram que a película de difusão tem maior transmitância e embaçamento e melhores propriedades ópticas quando a relação entre a espessura da película e a dimensão das partículas se situa entre 2 e 3.

O investigador japonês Hideaki Honma desenvolveu uma película de difusão de luz que pode ser difundida seletivamente, como mostra a figura 1-15. Quando a luz é irradiada de um lado do material de elevado índice de refração, tem o efeito de difusão ótica e a película de difusão é semi-transparente; quando a luz é irradiada de um lado do material de baixo índice de refração, o efeito de difusão ótica é relativamente fraco e a película de difusão é transparente. Este tipo de película de difusão tem potencial para ser utilizado em dispositivos especiais de visualização.

Neste artigo, propõe-se uma tecnologia de impressão de cura UV baseada num molde macio de PDMS para preparar películas de difusão de luz com microestruturas dopadas. É utilizado um sistema de nanoimpressão de cura UV rolo-a-plano [59-60]. Este método pode reproduzir a microestrutura da superfície da película de fotodifusão sem processos complexos ou equipamento dispendioso. O contacto estreito entre o substrato de politereftalato de etileno (PET) e o molde macio pode garantir a elevada fidelidade e a uniformidade da microestrutura da superfície. Ao ajustar a pressão no rolo de impressão, a espessura do resíduo de impressão da microestrutura pode ser controlada para ser inferior a 10 μ m e pode ser ajustada na faixa de 50 μ m. Quando a luz incidente irradia na superfície do filme de difusão de luz, as caraterísticas de difusão podem ser divididas em dois tipos: a difração formada pela microestrutura ondulada da superfície e a dispersão de partículas de difusão na estrutura. A luz é tornada uniforme e suave pela dispersão de partículas dispersas, e um novo tipo de película de difusão de luz é controlado pela difração da microestrutura. Satisfazer a película de difusão. Para atender às necessidades de desenvolvimento leve e multifuncional.