Структура фотодиффузионной пленки в основном одинакова и состоит из трех слоев, включая слой сопротивления царапинам, слой подложки и диффузионный слой. В качестве подложки используются органические тонкопленочные материалы, такие как поли(метилметакрилат) (Polymethyl Methacrylate, PMMA), полиэтилентерефталат (Polyethylene Terephthalate, PET), поликарбонат (Polycarbonate, PC) и так далее. Подготовка диффузионного слоя осуществляется путем покрытия поверхности пленки неорганическими или органическими светорассеивающими частицами или подготовки микро-нано структуры. Принцип работы светорассеивающей пленки: свет падает с одной стороны устойчивого к царапинам слоя, затем проходит через прозрачную подложку PET (или PC, PMMA), а затем рассеивается диффузионными частицами, рассеянными в диффузионном слое, или разработанной микроструктурой поверхности для достижения эффекта рассеивания света. Изменяя маршрут распространения большого количества света, формируется равномерный линейный источник света или поверхностный источник света с направленной диффузией.
По принципу действия светорассеивающие пленки можно разделить на два основных типа: с частицами и с рельефной поверхностью, как показано на рис. 1-3 (a murb). В светорассеивающей пленке с частицами используются микро- и наноразмерные диффузионные частицы для рассеивания света, что делает падающий свет более равномерным и мягким. Диффузионные частицы также часто называют светорассеивателями, которые в зависимости от состава можно разделить на неорганические, органические и неорганическо-органические композитные светорассеиватели. Органические светорассеиватели (такие как полиметилметакрилат (ПММА), полисилоксан (силикон) и полистирол (ПС)) представляют собой прозрачные микросферы, которые могут пропускать свет напрямую и имеют очень незначительные потери света в процессе распространения. В настоящее время основными светорассеивателями на рынке являются в основном органические светорассеиватели. Неорганический светорассеиватель (например, диоксид титана (TiO2)) выглядит как твердая непрозрачная сфера микроскопически, падающий свет не может пройти напрямую, а может только преломляться, что приводит к потере световой энергии и снижению коэффициента пропускания. Органические/неорганические композитные частицы - это новый тип оптических рассеивателей последних лет, благодаря ряду новых функций, обусловленных особой структурой внутреннего и внешнего бислоев гибридных микросфер ядро-оболочка, однако процесс приготовления композитных частиц сложен и не подходит для крупномасштабного производства.
(b) СЭМ-фотографии поперечного сечения рельефной светорассеивающей пленки
Большинство диффузных частиц представляют собой сферические структуры, и их функции схожи с функциями микролинз. При прохождении через эти частицы свет фокусируется, а затем рассеивается в определенном диапазоне угла выхода, что позволяет усилить яркость исходящего света. Кроме того, разница между диаметром диффузионных частиц и коэффициентом преломления пленкообразующей смолы также гарантирует, что свет не будет светить непосредственно из диффузионной пленки, обеспечивая антибликовый эффект и равномерную яркость. Однако случайное рассеивание падающего света диффузионными частицами приводит к низкой эффективности использования света. Добавление высокой концентрации диффузора также приводит к значительному обратному рассеянию, что снижает пропускание света диффузионной пленкой.
Поверхностная рельефная светорассеивающая пленка использует преломление и отражение периодической или случайно распределенной микроструктуры поверхности для модуляции оптического состояния падающего света. Преимуществами такой светорассеивающей пленки являются широкий угол обзора, высокий коэффициент пропускания и низкий уровень отражения окружающего света. В настоящее время изучены и используются такие микроструктуры, как голография, цилиндрическая линза, массив микролинз и растягивающаяся дифракционная решетка. Поэтому оптическая диффузионная пленка с поверхностным тиснением является наиболее перспективным решением, позволяющим изменять характеристики диффузионной пленки в соответствии с требованиями.
В зависимости от использования, светорассеивающая пленка может быть разделена на просветляющий тип, отражающий тип и т.д.; в зависимости от различных материалов подложки, она может быть разделена на отсутствие подложки, PET-подложку, PP-подложку и PMMA-подложку и т.д.; в зависимости от различных методов производства, она может быть разделена на тип покрытия и без покрытия. В настоящее время интеграция нескольких функций в одну диффузионную пленку является основным направлением исследований и развития оптической диффузионной пленки. Например, благодаря многофункциональной разработке компании 3M, одна пленка объединяет в себе функции диффузионной пленки и призменной пленки. Диффузионная пленка готовится путем дублирования микроструктуры на поверхности диффузионной пленки из частиц с помощью технологии механического роликового оттиска, так что пленка с одним натяжением может быть истончена вместо пленки с несколькими натяжениями. Она отвечает потребностям легкого развития ЖК-дисплеев, светодиодного освещения, формирования луча, тонкопленочных солнечных элементов и других продуктов.