复合光学膜与微孔使用嵌入灰度掩模

文摘

本研究提出了一种复合光学薄膜来提高亮度和均匀性适用于side-LED(发光二极管)背光模块。联赛(lithographie galvanoformung abformung)技术,软光刻技术,自制的灰度掩模制作微透镜阵列相结合。光学薄膜与变量大小微透镜阵列嵌入微孔设计和制造。弗雷德软件被用来模拟光学性能。微孔定量嵌入在PDMS(聚二甲硅氧烷)光学薄膜。定量控制空气压力下,这些微孔内的光学膜会导致光的漫射。嵌入微孔化合物的光学薄膜,多方面比,和可变大小微透镜阵列可以快速组装没有衬底。亮度色度计BM-7A从TOPCON被用来进行光学测量。根据实测资料,与嵌入式化合物的光学薄膜微孔可以提高5%亮度和均匀性高达6.5%~8.4%。通过复合光学效率可以提高光学薄膜。

1。介绍

发光二极管(LED)是一种半导体光源。发光二极管是用在许多设备和正越来越多地用于其他照明。led显示高亮度等许多优点,规模小,快速切换,改进的健壮性、低能耗、长寿命。Lamp-LED和side-LED发光类型的LED背光液晶显示器(LCD)。Side-LED优势:不如lamp-LED led使用,Side-LED通常用于小尺寸面板。复合光学薄膜结合光导板,扩散片,和亮度增强电影提高光学效果。如何改善弱点,如均匀性差,多层膜结构,复杂的制造过程side-LED背光模块是一个至关重要的问题。

许多研究几何设计提出改进光学特征。太阳能收集光学膜水平圆柱透镜阵列(HCMA)可以减少光的反射的影响到达表面,因此可以增加折射系数(1]。批量制造的eyeball-like球面透镜阵列(欧洲证券与市场管理局)不仅可以降低夹钳成本,但也可以取代传统的球透镜或昂贵的梯度折射率不牺牲性能。欧洲证券与市场管理局是一个eyeball-like球面透镜聚焦光向四面八方,提供应用程序灵活性用于光学(2]。led新包装方法和无间隙的dual-curvature微透镜阵列(GDMLA)是用于提高其照亮一个面板的能力。装配式GDMLA双曲率的特点,高填充因数的100%,结果表明GDMLA是一个很好的光学器件用于领导包(3]。紫外线(紫外线)固化聚合物作为材料的光学薄膜的微透镜阵列复制过程高填充因数来提高亮度和散射(4]。一些研究也使用非球面几何结构设计改善光学特征。一个新的制造工艺用紫外激光直写方法开发嵌入玻璃内部的微观结构。玻璃的光学特性,如反射和折射指数可以修改(5]。修改hot-embossing过程捏造microtriangular-pyramidal PMMA与microtriangular-pyramidal数组的数组和光学薄膜包装在导致提高照明均匀性和亮度6]。非球面微透镜阵列的光学薄膜,利用多步光刻过程的OLED(有机发光二极管)包完全是捏造事实的方法OLED的亮度可以增强7]。通过调整加热温度和密封空气体积,凸的透镜形状产生的光刻胶被密封的热膨胀压缩空气形成半球形的shell (8]。一种简单而新颖的方法被用来制造nonspherical SU-8微透镜阵列利用软SU-8冲压的方法和一个静电拉伸过程9]。灰度技术已应用于任意三维微观结构在各种材料。使用灰度光刻面具比直写方法提供了一个更高的吞吐量。此外,它还能制造结构与垂直精度远高于多工位的光刻(10,11]。

该研究提出了一种新的复合光学薄膜来提高亮度和均匀性,适用于side-LED背光模块。微透镜阵列的制作通过联赛(lithographie galvanoformung abformung),技术、软光刻技术,和自制的灰度掩模。这种化合物的光学薄膜与微透镜阵列光,这种化合物的光学薄膜设计更好的亮度和均匀性。embedded-voids光学薄膜的变量大小微透镜阵列的设计和制造。这个光学薄膜与嵌入的微孔,多方面比,和可变大小微透镜阵列可以快速组装没有衬底。光学膜可以提高亮度和均匀性。

2。设计

在这项研究中,一个新的化合物的光学薄膜的设计,它的功能集成光导板,亮度增强电影,和反思层。光引导发射表面的扩散、指导结构。复合光学薄膜的设计包括变量大小微透镜阵列,嵌入的微孔,反映层,和光源,如图1。UV / VIS分光光度计的结果表明,该光透射PDMS(聚二甲硅氧烷)可以获得高达90%的波长从390纳米到780纳米,如图2。因此,PDMS聚合物作为膜材料嵌入微孔扩散和导光管结构。

灰度透镜阵列设计和商业光学软件模拟,弗雷德。图3显示灰度透镜阵列的插图,和表1显示的参数灰度透镜阵列的设计。两种不同直径的20倍μm和40μ米,和四个不同高度的微透镜阵列的5μ米,15μ25米,μ米,35μ米,被选中。相邻两个显微镜头之间的差距是70μm。

在弗雷德光学模拟,结果表明,当光学薄膜嵌入的孔隙结构,不需要额外的扩散膜。分析层的亮度分布的模拟结果如图4。结果没有镜头显示,大部分光强度关注这部电影接近光的源头——平均亮度计算为48.5 (cd / m²)和均匀性是24.4%。

此外,贵宾大小的微透镜阵列的光学模拟嵌入式micro-void电影进行了。目的是为了改善背光亮度均匀性的模块。数据5和6显示四种仿真结果的平均亮度和均匀性,表中列出2。D20-B D40-B有更好的均匀性比其他两种情况,所以他们生产复合光学薄膜作为参数。确定参数如表所示3。

3所示。实验

3.1。灰度微透镜阵列模型

九个灰度图像设计制作面具,如图7。摄影的电影是由nine-scale定义灰度图像在计算机监视器,如图8。摄影胶片的尺寸是2厘米×2厘米,20厘米×20厘米的图像监控,摄影电影和快门之间的距离是4.5厘米(L₂),快门和显示器之间的距离是45厘米(L₁)。

3.2。测量的光学透过率和表面的轮廓

每个灰度的光学透过率的面具被UV / VIS分光光度计测量。紫外光源的波长365 nm的线上。透光率之间的关系在波长365纳米的轮廓表面的灰度掩模表所示4。比较模拟和测量,不。2,没有。3,没有。6,没有。8接近前面设计的高度,所以四例选择制作灰度掩模,和高度是6.22μ13.24米,μ27.33米,μ35.46米,μm,分别。灰度图像排列的四个步骤,如图9,自制的灰度掩模图所示10。

3.3。制造模具的过程

多步微透镜阵列的模具是编造的。生产过程包括使用灰度掩模光刻和电镀,如图11。负光刻胶,有彩虹- 126 n,涂布在玻璃基板上,如图11(一)和光刻胶的厚度大约是50μm。线上的光刻胶被暴露在波长365 nm灰度掩模,如图11(b)。发展后,微柱凝集阵列图像可以获得,如图11(c),微柱凝集数组被加热到120°c到回流有彩虹- 126 n形成球面和获得多步微透镜阵列模型,如图11(d)。micro-spherical光刻胶被送到气急败坏的银膜作为种子层的导电性最好。然后,Ni-Co(镍钴)合金电铸成形的种子层,如图11(e)。变成了PDMS微透镜阵列结构模具,如图11(f),模具被释放和PDMS模具形成微透镜阵列结构,如图11(g)。然后用嵌入式PDMS微孔被PDMS模具成型,如图11(h)。PDMS模具被释放,和嵌入式空白光学复合电影了,如图11(我)图12显示了灰度显微镜头后模具开发过程。

3.4。嵌入的微孔PDMS溶剂

微孔结构可以嵌入在溶液中通过控制压力和空气速度的解决方案在PDMS准备解决方案,如示意图如图13。嵌入的微孔PDMS溶剂是如图14。

PDMS与嵌入的微孔溶剂注入模具和复合光学薄膜可变大小的微透镜阵列。数据15和16嵌入的微孔光纤电影有和没有微透镜阵列结构,分别。通过观察,表面没有微透镜阵列结构似乎更顺利、更透明。相反,微透镜阵列结构的表面似乎哈,扩散效应当它点亮了。

4所示。结果与讨论

4.1。灰度微透镜阵列模具

数据17和18显示的扫描电镜图像灰度微透镜阵列的规模没有模具。D40-B D20-B,分别。每个规模有不同的纵横比。然而,由于有彩虹- 126 n是负光刻胶,热回流的影响是不可取的。然而,每个规模的大小是一样的设计。

4.2。软光刻技术

结果两次成型的模具通过PDMS和灰度微透镜阵列数据所示19和20.,分别。成型后,每个微透镜阵列的规模都有不同的效果。除此之外,在OM图像,在微透镜阵列,黑点是嵌入的微孔结构的光学薄膜。

4.3。嵌入的微孔的光学薄膜

嵌入的微孔的光学薄膜是由LED光源发光的。在图21,光嵌入微孔分布的光学薄膜显微镜头结构集中于部分接近源。光分布不均匀。后插入层反射,光线分布均匀(图22)。关于微透镜阵列嵌入微孔光学薄膜,光分布更均匀,散射效应比其他两种情况。亮度和均匀性都是增强如图23。

4.4。光学测量设备

光学字符被亮度色度计测量BM-7A,如图24。名测量经常使用的行业,如图25。

嵌入的微孔化合物和不使用微透镜阵列测量光学薄膜,分别。亮度数据列在表中5,6,7,平均亮度和均匀性值表中列出8。结果表明,微透镜阵列的光学薄膜的均匀性比没有微透镜阵列的光学薄膜。D40-B的平均亮度和均匀性价值高于D20-B和微透镜阵列复合光学薄膜的平均亮度比原来的高出4.7%没有显微镜头光学薄膜结构。微透镜阵列复合光学薄膜的均匀性是8.4%高于最初的光学薄膜没有透镜结构。

4.5。比较测量的结果与模拟值

比较实验和模拟数据设在轮廓模型,4、5、6点设在名测量的实验数据收集表9,然后对比图的平均亮度和平均一致性的实验和仿真。实验和模拟之间的平均亮度数据有很多不同,如图26。但这一趋势是正确的。此外,没有显示出很多变化的亮度值。

均匀性已经大大改善,如图27。与模拟实验结果显示了一个亲密的协议。它还表明,微透镜阵列结构的均匀性是比光学薄膜没有微透镜阵列结构。

5。结论

一个embedded-voids大小可变的微透镜阵列的光学膜扩散和导光管能力是设计和制造。UV / VIS分光光度计的结果表明,PDMS的透光率可高达90%的波长从390纳米到780纳米。PDMS聚合物作为膜材料嵌入微孔扩散和导光管结构。的设计和模拟灰度微透镜阵列是由弗雷德。两种不同直径的20倍μm和40μ米,和四个不同高度的微透镜阵列的5μ米,15μ25米,μ米,35μ米,被选中。相邻两个显微镜头之间的差距是70μm。仿真的结果表明,大多数光强度关注这部电影接近光的源头——平均亮度计算为48.5 (cd / m²)和均匀性是24.4%。D20-B D40-B有更好的均匀性比其他两种情况,所以他们生产复合光学薄膜作为参数。根据测量数据,大小可变的微透镜阵列的光学膜可以提高亮度约5%,并能大幅提高均匀性约6.5% - -8.4%。在仿真和实验中,没有。D40-B具有更好的获得的影响。利用灰度光刻制造fourth-levels结构数组大小可变的微透镜阵列数据,利用和PDMS软模具的制造与所用的大小可变的微透镜阵列的光学薄膜的过程。

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