米散射理论在新型导光板中的应用
侧入式LED导光板散射网点设计
侧入式LED导光板散射网点设计
随着手机、电脑的大量使用,人们有越来越多的机会接触显示屏,对显示效果的要求也就越来越高。
传统的显示器已经无法达到人们的要求,画质更清晰、色彩更饱满的液晶显示器就在各种产品中脱颖而出,赢得人们的青睐。
由于液晶本身具有不发光的特性,液晶显示器中的背光模组对于显示屏表面出光效果的影响就非常大。
侧光式背光模组的光源位于侧面,减小了整个模组的厚度,满足了人们对于轻薄产品的追求,但是要使侧面光源从正面均匀出射,导光板的设计就非常重要。
本论文通过对光在导光板中传输的规律的分析,阐明了导光板底部存在的网点结构的设计方案对于整个导光板光学性能的重要性。
原有的网点设计理论将网点看作分子,着重于分析网点之间的力的作用,整个过程较为繁琐。
本论文则从照度的均匀性出发,由照度的定义公式推导出网点坐标的表达式,简化了网点设计方法,并且在光学仿真软件Light Tools中对得到的网点坐标分布进行模拟,得到了这种分布下的导光板各点的光照度,用Matlab软件画出光照示意图,利用最终的数据对光照均匀性和光能利用率进行了分析。
针对仿真得到的设计算法的光照仿真图的不足,改变底面散射网点的面积来改善光学效果。
本论文主要采用改变网点水平方向或竖直方向的间距、改变区域分布的方法来使光照度小的区域的散射网点面积更大,另外改变网点深度、改变棱镜膜片的相关参数也可以达到优化的目的。
最终利用不同的分布相结合的调整办法得到的网点分布状态下的导光板导光效果最好,光照均匀度为93.02%,满足商用导光板要求。
LED双面出光面光源的设计与制作
LED双面出光面光源的设计与制作LED光源作为新一代的照明光源,具有发光效率高、全固态、节能环保、寿命长和体积小等优点。
近年来,LED双面出光面光源因其出光面积大,出光柔和均匀和可定制化等优点,广泛运用于照明领域和工业生产领域。
本研究首先通过采用纳米晶导光板实现自然双面出光,再通过光学仿真掌握纳米晶颗粒对纳米晶导光板出光的影响规律,指导进行纳米晶导光板的选型,最后通过优化入光方式和优化入光结构进一步提高双面出光面光源的光照度均匀性和光耦合率。
综合以上措施制作样品,然后进行测试分析。
首先,通过采用纳米晶导光板实现双面出光。
传统的双面出光面光源是两块单面出光面光源以背靠背的形式实现双面出光,结构雍容。
纳米晶导光板是大量纳米晶粒子均匀分布在PMMA基材中,利用内部的掺杂粒子进行散射出光,没有光点出光柔和。
根据米散射理论,在均匀掺杂且相同的入射光线情况下,纳米晶导光板的上表面和下表面出光一致,可实现自然双面出光。
其次,通过选型合适的纳米晶导光板来提高纳米晶导光板的光照度均匀性和光耦合率。
以尺寸为1000mm×1000mm×6mm的纳米晶导光板为研究对象,建立纳米晶导光板模型,利用Light Tools光学仿真软件进行研究,通过改变Si O2、Al2O3或Ti O2纳米晶粒子的浓度和粒径,掌握纳米晶粒子对纳米晶导光板出光的影响规律。
仿真结果表明:1、Si O2、Al2O3或Ti O2纳米晶粒子能达到的最佳光照度均匀性约70%;2、在达到最佳光照度均匀性时,Si O2粒子的光耦合率比Al2O3或Ti O2高约8%,确认采用Si O2粒子;3、Si O2粒子的推荐浓度范围5000颗/mm3-20000颗/mm3,Si O2的推荐粒径范围1200nm-3000nm;4、这3种粒子的最佳光照度均匀性约70%,分析其原因是受限于结构模型,需要通过优化导光板入光结构进一步提高双面出光导光板的光耦合率和光照度均匀性。
光散射聚合物导光板的材料参数设计
光散射聚合物导光板的材料参数设计光散射聚合物(scatteringpolymer)是一种新型的光学材料，具有良好的可操作性和高可定制性，可用于导光板的制造。
本文主要介绍了对于光散射聚合物导光板材料参数的设计。
首先，我们介绍了光散射聚合物导光板的基本原理，包括材料选择，基本结构，光学特性以及其他参数等。
然后，我们考虑了多种参数对光散射聚合物导光板特性的影响，包括层厚、层数、填充因子等，并分析了这些参数对光散射聚合物导光板性能的影响。
最后，根据对光散射聚合物导光板性能影响的分析，我们提出了相应的参数设计措施，以实现最佳的性能。
首先，光散射聚合物导光板的基本原理是，将光散射聚合物和紫外线固化剂混合，在模板板上用层层建立形成光学复合材料，通过它可以实现蓝光、紫外线、红外线等多种光谱的可调谐。
导光板由两个基本部分组成，即基材板和表面层，它们可以分别是金属、玻璃、塑料等，表面层应用光散射聚合物技术后，被称为光散射聚合物导光板。
通常，光散射聚合物导光板的结构及其性能受多种参数的影响。
其次，光散射聚合物导光板的参数设计必须考虑多种因素，包括基材板的选择、层厚、层数、填充因子等。
在选择基材板时，要确保它具有高耐热、耐腐蚀、优良的光学性能，和足够的强度以支撑整个结构。
层厚是指光散射聚合物层与基材板的厚度，与填充因子有关，要求层厚均匀比较小(通常小于10um)，以保证光散射聚合物层对模板板的覆盖度。
层数是指导光板的构筑层数，一般要求层的厚度要均匀，可以适当增加层数，以实现最佳的光学性能。
填充因子是指模板板所覆盖的比例，其也是决定导光板性能的关键参数之一，要求填充因子要合理，并且应进行精确计算，以保证导光性能。
最后，根据对上述参数影响的分析，应提出合理的参数设计措施，以完成最佳的导光性能。
在设计光散射聚合物导光板时，要仔细挑选适当的基材板，能够满足其高强度、高质量的要求。
层厚的设计要求较小，以保证覆盖度，并且要尽可能增加层数，以达到最佳的光学特性。
体散射集成液晶导光板的设计
体散射集成液晶导光板的设计体散射集成液晶导光板（Integrated Scattering Liquid Crystal Light Guide，简称IS-LCLG）是一种新型的光学器件，具有高效的光能利用率和均匀的光输出特性。
本文将介绍IS-LCLG的设计原理、制备方法以及应用前景。
一、设计原理IS-LCLG的设计原理基于体散射效应和液晶分子的定向调控。
液晶分子具有自发极化能力和定向排列的特性，当电场作用于液晶分子时，其分子定向发生改变，从而改变光的传播方向。
通过在液晶层中引入微小的散射体，可以实现对光的散射和折射，从而实现光的均匀输出。
IS-LCLG的核心结构由液晶层、散射体层和反射层组成，通过合理设计这些层的结构参数和材料特性，可以实现高效的光能转换和光输出。
二、制备方法IS-LCLG的制备方法主要分为三个步骤：液晶层的制备、散射体的引入和反射层的涂覆。
首先，制备液晶层，可以采用常规的液晶材料和工艺，通过涂布、烘烤等步骤得到均匀的液晶层。
接下来，在液晶层中引入微小的散射体，可以采用多种方法，如溶剂浸渍、微纳米颗粒悬浮液浸渍等，以实现均匀且适量的散射。
最后，涂覆反射层，可以使用光学薄膜技术，在液晶层的一侧涂布一层高反射率的材料，以增强光的反射和输出效果。
三、应用前景IS-LCLG作为一种新型的光学器件，具有广泛的应用前景。
首先，在照明领域，IS-LCLG可以作为一种高效的光源模块，用于室内照明、汽车照明等场景，可以实现均匀的光输出和节能的效果。
其次，在显示领域，IS-LCLG可以作为显示屏的背光模块，提供均匀的背光光源，从而提高显示屏的亮度和视觉效果。
此外，在光通信领域，IS-LCLG可以用于光纤通信系统中的光源和耦合器件，实现高效的光能转换和传输。
另外，IS-LCLG还具有柔性、可调性和可重构性等特点，可以应用于人工智能、虚拟现实等领域，为相关设备提供高质量的光源和光学功能。
体散射集成液晶导光板是一种具有高效光能利用率和均匀光输出特性的光学器件。
光学散射技术在材料研究中的应用
光学散射技术在材料研究中的应用光学散射技术在材料研究中的应用摘要：光学散射技术是一种非常重要的分析材料结构和性质的方法。
它可以通过测量光的散射模式和散射强度来研究材料的晶格结构、纳米尺度的相分布、晶体中缺陷和非晶态材料的结构等。
本文将介绍光学散射技术的原理和分类，以及在材料研究中的应用，并介绍了一些典型的研究案例。
1. 引言光学散射技术是一种利用光波与物质相互作用的现象，研究材料的结构和性质的方法。
它具有非常重要的意义，被广泛应用于材料科学、固体物理、化学、生物医学等领域。
光学散射技术可以提供关于材料的晶格、纳米结构、缺陷等信息，从而了解材料的物理性质。
2. 光学散射技术的原理和分类光学散射是指光波在遇到介质界面或材料中各种粒子时，由于折射、反射、散射、吸收等现象而改变传播方向和强度的现象。
光学散射可以分为弹性散射和非弹性散射。
2.1 弹性散射弹性散射是指散射光的能量和频率与入射光相同，没有能量损失。
常见的弹性散射技术包括X射线衍射（XRD）和中子散射（ND）。
2.2 非弹性散射非弹性散射是指散射光的能量和频率与入射光不同，有能量损失。
常见的非弹性散射技术包括Raman散射、光散射（SLS）、中子反射（NR）等。
3. 光学散射技术在材料研究中的应用光学散射技术在材料研究中有多种应用，本文将介绍其中几个主要的应用领域。
3.1 纳米材料研究纳米材料是目前材料研究的热点之一。
光学散射技术可以用来研究纳米材料的结构和性质。
通过测量纳米颗粒的散射强度和散射模式，可以了解纳米颗粒的大小、分布、形状等信息。
例如，使用小角散射（SAXS）技术可以研究纳米颗粒的大小分布和形状。
3.2 蛋白质结构研究光学散射技术在蛋白质结构研究中也有广泛的应用。
蛋白质是生物体中的重要分子，其结构和功能对生命活动具有重要作用。
通过测量蛋白质的散射强度和散射模式，可以研究蛋白质的分子结构和二级结构等信息。
例如，使用小角散射和小角中子散射（SANS）技术可以研究蛋白质的结构。
光扩散板原理特点应用及种类
光扩散板原理特点应用及种类光扩散板是一种用于光的散射和扩散的材料或装置，它能够使射入的光线呈现出均匀散射、扩散的特性。
在光学领域，光扩散板广泛应用于照明、显示、成像等方面，下面将详细介绍光扩散板的原理、特点、应用和种类。
一、原理：光扩散板的原理是通过改变光线的传播方向和散射角度，使得射入的光线均匀地散射到各个方向上，从而产生均匀的光散射效果。
光扩散板常见的原理有：表面散射原理、体积散射原理和光学多孔材料原理。
1.表面散射原理：光线在光扩散板表面发生反射时，由于表面的微观起伏或凹凸结构会引起光的散射，使得光线在散射过程中发生扩散。
2.体积散射原理：光线在穿过光扩散板时，会遇到其中杂质、气泡、晶界等微观结构，并因此产生散射，从而引起光线的扩散效应。
3.光学多孔材料原理：通过选择合适的光学多孔材料，可以使光线在材料内部的多孔结构中发生散射，达到扩散的效果。
二、特点：光扩散板具有以下几个特点：1.均匀扩散性：光扩散板能够将射入的光线均匀地散射到各个方向上，从而产生均匀的扩散效果。
2.高透光性：光扩散板一般采用高透光率的材料制作，可保证尽量多的光线通过，减少能量损失。
3.轻薄便携：光扩散板的材料常为轻薄的片状材料，易于加工和携带。
4.耐磨性：光扩散板通常需要具备高耐磨性，以保证长时间的使用寿命。
5.可定制性：光扩散板可以根据具体需求进行定制，如尺寸、形状、散射效果等。
三、应用：光扩散板在光学领域具有广泛的应用，主要应用于以下几个方面：1.照明领域：光扩散板常被用于LED照明中，通过将LED的点光源转化为均匀的平面光源，提高照明的均匀性和舒适度。
2.显示领域：光扩散板广泛应用于显示设备，如LCD（液晶显示屏）、OLED（有机发光二极管显示屏）等，通过扩散光线，减少屏幕上的亮度不均和视角受限等问题。
3.纤维光学：光扩散板可以用于光纤束出射端面的扩散和均匀化，使光束的亮度分布均匀，提高光输出效果。
4.成像和摄影：光扩散板可以用于变焦镜头的散景效果，产生背景的虚化和均匀的渐变效果，增加照片的艺术感。
导光板的工作原理
导光板的工作原理
导光板是一种用于光学显示设备的关键元件，其作用是将光线从光源均匀地分布到整个显示屏上，以提高显示效果。
导光板的工作原理主要涉及光的传输、反射和折射等基本光学原理。
一、光的传输和反射
导光板通常由透明材料制成，如亚克力或聚碳酸酯。
当光线进入导光板时，它会在板内传输。
在传输过程中，光线会与导光板内部的界面发生反射。
这些反射会导致光线在导光板内部反复传输，从而实现光线的均匀分布。
二、光的折射
导光板的表面通常具有特殊的结构，如微型棱镜或凹凸纹理。
这些结构可以使光线在表面上发生折射。
通过合理设计这些结构的形状和分布，可以控制光线的折射角度和路径，以实现光线的均匀分布。
三、光的散射
导光板表面的结构还可以使光线发生散射。
散射是指光线在表面上碰撞并改变方向的现象。
通过散射，光线可以更加均匀地分布到整个显示屏上，减少亮度不均匀的问题。
四、反射层的作用
导光板通常还包含一个反射层，位于导光板的底部或侧面。
反射层可以将从光源发出的光线反射回导光板内部，以增加光线的传输效率。
反射层通常由铝或镀银材料制成，具有高反射率。
总结：
导光板的工作原理是通过光的传输、反射、折射和散射等光学原理来实现光线的均匀分布。
通过合理设计导光板的结构和表面特征，可以使光线从光源均匀地分布到整个显示屏上，提高显示效果。
导光板在各种光学显示设备中广泛应用，如液晶电视、平板电脑和手机屏幕等。
在未来的发展中，导光板的性能和技术将不断提升，以满足人们对高质量视觉体验的需求。
米散射理论在新型导光板中的应用
的微 粒的散射特性 。总结 了随着微粒 粒径 的变化 ， 射效率 、 散 消光 效率与 背向散 射效率 的变化 规律 ， 分析 了散 射过程中的偏振度随粒子粒径几散射角变 化 的情况 ， 同时模拟 计算 了多个微 粒对 同～波 长 的入 射光
经 过多次散射后的概率统计结果 。
关键词 ： 米散 射理论 ； 导光板 ；粒径 ； 偏振度 ；消光效率
身不 具有 发光 性 能 ， 以液 晶显示器 需要 一个 背 所
光模 组 ， 常 见 的 背光 模 组 中 ， 背 光效 果 起 主 在 对
要 作用 的是导 光板 。导 光板 经历 了几 代 的发展 ， 它 一 般 分 为丝 网 印刷 导 光板 、 械雕 刻 导光 板 、 机
引言
背光 效果要 求 的提 高 ， 统 导光 板 已不能 满足 需 传 要 ， 于米 散射 理论 的新 型导 光 板是 一个 很好 的 基 发 展方 向［ 卜３。 Ｊ
１ 米 散射 理论 基础
与传 统 显示 器相 比 ， 晶显示器 由于具有 高 液 画质 、 应速 度快 、 响 电磁辐 射低 、 低 、 功耗 重量 轻 、 厚度 薄 等优点 得 到 了 日益 广泛 的应 用 ， 已经成 为
ｔ ｅＳｌ ｅｔ ｈ ａ ｌ ｉ ，ｈ ｅｕｔ ｆｈ ｗ ｈ ｃｄ ｎ ｉｈ ｔ ｈ ｍｅｗａ ｅｅ ｇ ｈ ｔ ｅｓａ ｔｒｄ ｂ Ｔ ｍｅ ｔ ｅｒｓ ｌ ｏ ｏ ｔ ｅｉ ｉｅ ｔｌ ｔｗｉ ｔ ｅｓ ｎ ｇ ｈ ａ ｖ ｌｎ ｔ ｏｂ ｃ ｔｅ ｅ ｙ
米 散 射 理 论 在 新 型 导 光 板 中 的 应 用
栗万里， 勤 唐 叶 ， 振方， 永 陈 鹏
（ 南 大 学 物 理 系 ， 州 ，１６ ２ 婚 广 ５０３ ）
传输-散射理论设计LED照明导光板的研究
而， 当采 用 Ｌ Ｄ作 为侧光源 时 ，Ｅ Ｅ Ｌ Ｄ为 点光 源 ， 有 具
ｂ ｖ ， ｅ ｍｏ ｅ ｆ Ｐ ｉ ｓ ｔｕ ． ｈ ｒ ａ ｏ ｔ ｅＬ Ｐ ０ ０ ｍｍ １ ５ ｍｍ ， ｔ ｃ ｏｅ ｓ ｏ ｈ ｏｔｍ ｎ ｇ — ｏ ｅ ｔ ｄ ｌｏ ＬＧ ｅ ｐ Ｔ ｅ ａｅ ｈ Ｇ ｉ ７ ． ｈ ｓ ｆ ｓ ｘ４ ． ｗｉ ｍｉｒ ｌｎ ｎ ｔ ｅ ｂ ｔ ｈ ｏ ａ ｄｌ ｈ ｉ ｔ ｄ ｂ ＥＤ． ａｙ ｉ ｅ ｕ ｔｗ ｔ ａ － ａ ｉｇ ｍｅｈ ｄ ｓ ｏ ｓ ｔ ｅｕ ｉ ｒ ｉ ｓ９ ％ ． ｈ ｔ ｏ ｒｐ ｓ ｄ ｉ ｈｓｐ ｐ ｒ ｅ ｙＬ Ａｎ ｌ ｓｓｒ ｓ ｌ ｉ ｒ ｙ ｔ ｃｎ ｔｏ ｈ ｗ ｎｆ ｍ ｔ ｉ ０ ｈ ｒ ｈ ｏ ｙ Ｔ ｅｍｅ ｄ ｐ ｏ ｏ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ｈ
第４ ｏ卷 第 ７期
２１ ００年 ７月
激 光 与 红 外
Ｌ Ｓ Ｒ ＆ Ｉ ＲＡＲＥ Ａ Ｅ ＮＦ Ｄ
பைடு நூலகம்
Ｖ １４ Ｎｏ ７ ｏ ． ０， ．
Ｊｌ ，０ ０ ｕｙ ２ １
文章编号： ０－ ７ （０００ － ５－ １ １ ０８ ２１）７ ７２ ５ ０ ５ ０ ０
・ 学材料器 件 与薄膜 ・ 光
７ ． ｍ× １５ｍ 的微透镜结构的 Ｌ Ｄ导光板模型， ０ ０ｍ ４ ． ｍ Ｅ 并利用光线追迹 的获得 了９％ 的均匀 ０
度 。本 文所提 出 的方 法可用 于高 均匀度 Ｌ Ｄ 照 明的导光板设 计 。 Ｅ 关键 词 ： 背光模 组 ； 导光板 ； 学模 型 ；Ｖ胶 ；Ｅ 光 ｕ ＬＤ
导光板 （ｉ ｔ ｕｄ ｌｔ，Ｇ ） １ ｈ ｇ ｉｅｐａ Ｌ Ｐ 作为背 光模 组 中 ｇ ｅ
光散射聚合物导光板的材料参数设计
光散射聚合物导光板的材料参数设计光散射聚合物导光板是一种新型聚合物材料，它以紫外线固化聚合物凝胶为主体，再加入一定比例的光散射粒子，具有良好的可见光透射性，能够高效率地对可见光及高倍率聚焦后的紫外线进行导光，从而应用于激光聚焦、逐次聚焦、抟击的光学光栅等领域。
不仅如此，该聚合物材料还具有体积小巧、均匀性好、吸光度低等优点，可在大多种应用领域中获得良好的效果。
为了让光散射聚合物导光板具备更优秀的光学性能，应对其材料进行设计。
在光散射聚合物导光板的设计中，首先应考虑材料性质，例如耐热性、耐冲击性、耐抗腐蚀性等，通过调整材料的化学成分，确保材料结构具备良好的物理性质，然后控制光学特性的调整，如板材的厚度、光散射粒子的浓度，以及紫外线固化聚合物凝胶的选择等，以调节光板的导光性能。
其次，应该考虑光散射聚合物导光板的光学特性，例如导光率、可见光率、光学波长带宽等，可调整光板里的光散射粒子，减少其大小、着色以及形状的偏差，使板材的导光性能有所增加，而可见光率又不受影响。
此外，我们还可以考虑把该聚合物材料做成上下双层结构，配以特别处理的折射率，使其具备更好的导光性能及抗反射能力。
最后，应考虑光散射聚合物导光板的外观及用途，根据使用环境或用户使用场景，制定合理的尺寸及设计，以满足使用者的需求。
例如，可制成各种形状及尺寸的板材，如方形，十字形，圆形等，以满足不同的应用场景，使其能够更好的满足使用者的需求。
总之，光散射聚合物导光板设计需要相应调整材料性质及光学性能，以满足不同应用领域的要求，更好地满足使用者的需求。
只有针对性的设计，才能使光散射聚合物导光板能够发挥更好的光学特性，让其应用场景更为广泛。
光散射及其在纳米领域中的应用
光散射及其在纳米领域中的应用前言我们的生活中，有一个很早就出现的现象——日出时的红霞和日落时的金辉，这就是光通过大气中微粒子的散射现象所形成的。
而关于散射现象，它还可以被应用在纳米领域中，实现一些惊奇的效果。
一、光散射现象的基本概念1.1 光的散射过程光散射是指在透明介质中，光线遇到非均匀分布的折射率所导致的偏离原轨道并向各个方向散射的现象，在此过程中，光子的能量被转移到介质的电子或者其他粒子上。
散射分为远程散射和近程散射两类，其中远程散射也常被称为米氏散射。
1.2 光的散射定律光散射有许多定律，最基本的数学公式是散射相函数。
光的散射行为可以通过一些定律来表示，如喇曼散射定律、雷利散射定律等。
其中最著名的定律为洛仑兹-米耳斯散射定律，其数学表达式为：$\frac{d\sigma}{d\Omega}=\frac{k^4}{16\pi^2\epsilon^2}\sin^2\f rac{\theta}{2}$1.3 光散射在实际应用中的意义光散射是一种优秀的非接触性检测技术，精度高、效率高且对被测物体不造成损伤。
而在纳米领域中，光散射与其它测量手段相比具有优越性，其最大的优点在于可以快速、非接触地测量纳米颗粒、微观界面的相关信息。
二、纳米领域中光散射的一些应用2.1 纳米颗粒的散射纳米颗粒在光学成像中的应用是主要光学技术之一。
通过纳米颗粒的散射，可形成高分辨率的图像，无论是生物成像还是材料成像都有很好的应用。
特别是在生物领域中，纳米颗粒散射成像甚至能够用于癌细胞的早期检测。
2.2 纳米材料的散射纳米材料非常适合利用光散射在纳米材料表面检测到物质的吸附和分子的化学反应。
使用透露出物质的散射信号，结合化学对应，可以监控反应动力学，甚至实现单分子级别的测量。
2.3 光散射在物理领域中的应用光学散射是物理领域一个广泛应用概念，在物理化学、材料科学中都有很好的应用。
例如，在材料科学领域中，可通过控制热点分布，实现热诱导催化反应；在信道领域中，可通过相干光散射研究散射介质的光学性质等。
光学仪器中的光散射技术与应用
光学仪器中的光散射技术与应用光学仪器是现代科学研究和工业生产中不可或缺的工具之一。
而光散射技术作为其中的一个重要分支，在材料科学、生物医学、环境监测等领域发挥着重要的作用。
本文将探讨光散射技术的原理、发展以及在不同领域中的应用。
光散射是指光线在物质中遇到微小不均匀性时，被散射成不同方向的现象。
这种现象是由于物质中的微观结构对光的传播产生了影响。
根据散射粒子的尺寸相对于光波长的比例，光散射可以分为弹性散射和非弹性散射。
其中，弹性散射是指散射粒子的尺寸远小于光波长，散射后的光波长和能量基本保持不变。
而非弹性散射则是指散射粒子的尺寸与光波长相当或更大，散射后的光波长和能量会发生显著变化。
在光散射技术的发展历程中，雷利散射理论是一个重要的里程碑。
雷利散射理论由英国物理学家雷利于1871年提出，它描述了散射粒子的尺寸与散射光强度之间的关系。
根据雷利散射理论，散射强度与散射粒子的尺寸的四次方成正比。
这一理论为后来的光散射技术的研究奠定了基础。
光散射技术在材料科学中有广泛的应用。
通过测量材料中的光散射强度，可以获得材料的微观结构信息。
例如，通过测量聚合物材料中的光散射强度，可以了解聚合物链的长度和排列方式，进而研究材料的力学性质和热学性质。
此外，光散射技术还可以用于研究材料的相变行为和晶体的生长过程。
通过观察散射光的偏振状态变化，可以揭示材料中的微观结构变化。
在生物医学领域，光散射技术也发挥着重要的作用。
生物组织中的光散射主要来自细胞和细胞内的亚细胞结构。
通过测量生物组织中的光散射强度和散射光的偏振状态，可以获得生物组织的结构和形态信息。
这对于研究疾病的发生机制、诊断和治疗具有重要意义。
例如，光散射技术可以用于检测肿瘤的早期变化、评估血液中的红细胞变形性以及研究神经元的连接方式等。
在环境监测中，光散射技术可以用于检测大气中的颗粒物浓度和尺寸分布。
通过测量大气中的光散射强度，可以获得颗粒物的浓度信息。
这对于研究大气污染的来源和变化趋势、评估空气质量以及制定环境保护政策具有指导意义。
光学散射技术的研究及应用
光学散射技术的研究及应用光学散射是一种把入射光线在材料或中介物质中的散射方向和强度分布研究的技术。
利用光学散射技术可以研究物质的内在结构、形态和动力学，探究物质的性质、功能和用途。
在材料物理、生命科学、石油化工、气候环境等领域，光学散射技术都有着广泛的应用。
光学散射技术的基本原理是，光在物质中的传播路径会因为物质中的微观结构和成分而发生改变，这种改变就体现在散射光的强度、方向、波长和偏振等方面。
根据光子的散射方向、极化状态和强度分布，可以得到物质的微观结构参数和运动状态信息。
基于不同的散射机制和波长范围，光学散射技术可以分为多种类型，如弹性散射、非弹性散射、透射散射、散斑成像等。
弹性散射是指入射光子与物质中的原子或分子发生碰撞并散射，碰撞后能量和动量守恒，所以散射光的波长不会发生改变，但是方向和强度会受到物质中结构和光子能量的影响。
弹性散射技术可以用来研究物质的大小、形态、密度、晶体结构、分子间相互作用等。
非弹性散射是指入射光子与物质中的原子或分子发生能量和动量的转移，碰撞后散射光的波长会发生变化，方向和强度也受到物质结构和光子能量的影响。
非弹性散射技术可以用来研究物质的激发态、化学反应、生物分子振动等。
透射散射是指光线在物质中传播时，由于物质表面和界面的散射和反射，使得光线出现强度和偏振的变化。
透射散射技术可以用来研究物质界面和表面结构、薄膜厚度、光学性质等。
散斑成像是指通过观察散射到摄像机的光强分布图像来分析物质表面和界面的形态和运动状态，用于研究生物组织、材料表面的缺陷和纹理、流体的流动等问题。
光学散射技术在材料物理、化学、生物学、地球科学、环境科学等领域都有着广泛的应用。
在材料科学中，光学散射技术可以用来研究纳米颗粒、多相复合材料、玻璃、金属、半导体等材料的结构和性质。
例如，通过小角度散射技术可以得到纳米颗粒的大小、分布、形态等信息，从而优化材料的性质和制备工艺。
在生物医学领域，光学散射技术可以用来研究生物分子、细胞、组织等的结构和功能。
LED荧光粉的散射特性研究及透明蓝宝石基板COB LED中的应用
LED荧光粉的散射特性研究及透明蓝宝石基板COB LED中的应用本研究主要对LED封装中的荧光粉散射特性研究，结果表明随着荧光粉粒径的增加，反向的散射光能量逐渐增大，即反向散射效果随着粒径的增大而加强；随着散射剂/荧光粉浓度的增大反向的散射光能量逐渐增大，即荧光粉反向散射效果随着粉浓度的增大而加强。
因此，通过透明蓝宝石基板将反向光线取出，可有效提高产品的光通量。
与陶瓷基板COB LED相比，实际透明蓝宝石基板COB LED产品的光通量可提高出光率约11.2%。
标签：荧光粉；散射特性；光学仿真；COB LED；蓝宝石基板1 荧光粉散射特性仿真分析荧光粉为光致发光材料是重要的LED封装材料，其品质的好坏直接影响整个LED 器件的光电色参数。
因此提高COB的取光率，必须首先要对荧光粉的散射特性进行分析。
目前许多研究已经采用了光学仿真手段研究了LED取光率的提高。
但蓝光芯片激发荧光粉的混合白光LED仿真还需要引入散射理论进行。
Mie散射是当前用于荧光粉光学仿真的主要理论。
Mie 理论主要针对的是球形粒子，尽管实际粒子形状不规则，但研究发现，利用Mie 散射理论来对球形近似的实际不规则粒子进行求解可得到较为精确的结果。
米氏散射的辐射强度与波长的二次方成反比，散射在光线向前的方向比向后的方向更强，方向性比较明显。
利用米氏散射理论为基础，研究荧光粉这种粒径远大于波长的粒子，比较有实际应用价值。
目前许多研究都通过Mie散射对荧光粉的散射特性进行了研究。
米氏散射理论在荧光粉中的应用，则是通过仿真软件进行。
本文采用的是Lighttools7.0软件进行仿真，考察不同粒径的荧光粉、不同浓度的荧光粉颗粒的散射特点。
本研究中由于考察的是荧光粉散射特性，模型设置了一颗芯片、一层荧光粉胶层（30mm×30mm×0.6mm，如图1所示。
荧光粉胶尺寸远大于芯片，保证光线基本从上下表面射出，避免侧面出光干扰散射特性研究），忽略基板、芯片对光线吸收，光线仅为单一波长555nm，芯片也与荧光粉胶层设置为同一种材料。
导光板原理
导光板原理导光板的设计原理目前广泛使用的导光板其设计原理源于我们日常所见的笔记本液晶显示屏。
它采用光谱分析原理与激光雕刻或数码印刷技术相结合，并在恒温、恒湿、无尘的环境条件下制作而成。
它具有超薄超亮、导光均匀、节能环保、无暗区、安装维修简单快捷等鲜明特点。
目前导光板的最大宽度可达1500mm，长度最高达到3000mm，而最薄厚度久为2mm。
尺寸越大，为了保证亮度，厚度也要相应的增加，且导光的效果也相应的较差，最厚的导光板也不超过20mm。
导光板的散光原理导光板是利用射出成型的方法将丙烯压制成表面光滑的板块，然后在压克力平板上用高反射率且不吸光的材料，在板底面用网版印刷印上圆形或方形的扩散点，以此来扩散光线。
当光线射到扩散点时，光会往各个方向反射，然后破坏反射条件由导光板正面射出。
为使均匀发光，必须利用各种疏密、大小不一的扩散点（疏密、大小不一才能保证光往各个方向反射的几率大致相同）。
反射板在导光板中的用途在于将底面露出的光反射回导光板中，以此来提高光的使用率，增加亮度。
虽然目前各种导光板的制作工艺不一，但都是利用了光反射、光散射的原理。
哪种导光板的性价比最高很多客户都向我们问起这个问题。
从亮度方面来说，印刷版和雕刻板的亮度都可以达到广告主满意的效果。
但是由于印刷板导光网点的材料配方不但对光有折射作用，还有高反射作用，而雕刻板的线槽或凹孔点阵只有单一的折射作用，因此，雕刻导光板要达到和印刷板一样的亮度，就必须要求更好的材料质量和更好的工艺。
第二，雕刻板制作的工艺本身就比印刷板复杂、更难以掌握，生产效益低，因此它比印刷板成本高。
综合考虑，印刷板的性价比是最高的。
纳米导光板利用均匀分散在导光板中的纳米粒子的光散射效应，将线光源或点光源转变为面光一种散光技术。
但是纳米导光板的亮度不及印刷导光板和雕刻板。
它之所以具有市场，主要是由于纳米导光板具有以下特点：1、可以任意裁切成所需要的尺寸，也可以拼接使用，工艺简单、制作方便；2、光转换率较高、光线均匀、安全环保；3、户内户外皆可适用；4、自然、双面导光，但亮度较雕刻导光板和印刷导光板差；5、同等亮度情况下，可以使用厚度较薄的产品，节约成本；6、可以使用任何点光源、线光源做面光源转换，光源包括 LED 、CCFL （冷阴极灯管）、荧光灯管等等。
LED导光板简易教程
原理概述这一课我们来学习利用tracepro软件建立LED导光板。
首先我们简单了解一下导光板的原理。
导光板（如图1-1所示）基本工作原理是在下表面设置有具有一定排布规律的微结构阵列，当光线从侧面进入导光板内后，通过微结构的散射作用，破坏导光板上表面的全反射现象，使光线改变原有几何光学路径，从上表面射出。
为了使光线的均匀出射，必须对微结构进行优化设计。
图1-1 导光板结构示意图选取不同折射率的材料制作导光板时，材料的折射率决定了光线在导光板内的全反射时的临界焦，也就是说可以对出射光线的角度进行选择。
如图1-2。
图1-2 导光板内光线的传播由此可知，大部分耦合进导光板的入射光都以全反射的形式向前传播，没有光线从上表面折射出去。
为了让光线从导光板的上表面射出，必须在导光板的底面布置散射网点，破坏光的全反射。
现在在进行网点设计时都采用非均匀分布。
目前比较成熟的网点分布理论有超均匀分布理论，斥力缓和法，动态分子法，但这些方法都只停留在理论设计方面。
具体采用何种方法设计网点，到目前为止还没有确切可行的方法，大部分都是靠光学模拟软件进行模拟并根据模拟效果，调整网点的间隔以及大小。
一般的设计原则是靠近光源部分的网点尺寸要小一些，且稀疏一些；而远离光源的地方网点尺寸大一些，且要密一些。
此外网点的形状对出光的均匀效果也会有一定的影响。
而综上所述易得，网点倾斜角越大反射效果越明显，网点越密反射效果越明显。
由于模型中光源在两侧，因而应在设计时使导光板远离光源处的网点尺寸大间距小，靠近光源处的网点尺寸小间距大。
考虑到实际加工及模型模拟方面的问题，网点的尺寸设计应处理成等半径变深度网点，间距设计应处理成渐变形式。
相关研究表明网点间距变化采用多项式多次方程变化可达到设计要求。
在实际网点设计中，多项式方式是一种较为合理的微结构布局方式，它具有较多的可调参数．改变这些参数能够精确控制导光板表面的微结构设计，无论是表面微结构的整体疏密分布还是疏密的渐变程度都能够得到精确的调整，按照多项式方式捧列导光板表面微结构可以使导光板的各项性能达到最佳值。
导光板 平行光
导光板的作用和原理什么是导光板导光板是一种专门用于控制和引导光线传播的装置。
它可以将光线从一个位置引导至另一个位置，使光线在传播过程中保持平行和集中。
导光板通常由透明材料制成，如玻璃、塑料等。
导光板的作用导光板在光学设备中起着重要的作用，它能够增强或改变光线的传播方式，使光线能够更好地被利用。
导光板主要具有以下几个作用：1.扩散和聚焦：导光板可以将光线从一个点扩散到多个点，或者将多个点的光线聚焦到一个点上。
这使得导光板广泛应用于照明设备中，能够提高照明效果。
2.平行传输：导光板可以将光线从一个位置传输到另一个位置，保持光线的平行性。
这在光学通信设备中尤为重要，能够保证信号的传输稳定和可靠。
3.折射和反射：导光板可以通过改变光线的入射角度和折射率，使光线在材料内部发生反射和折射。
这可以用于调节光线的传播方向和强度，进而实现光学设备的控制和调节。
4.保护和增强：导光板能够保护光学元件免受外界环境和污染物的侵害，延长其使用寿命。
同时，导光板还可以增强光线的强度和亮度，使得光学装置具有更好的性能和效果。
导光板的原理和结构导光板的工作原理基于光线在不同介质中的传播规律，主要涉及折射、反射和散射等现象。
导光板的结构通常由多个层次的透明材料构成，每一层都具有特定的光学性质和功能。
透明材料的选择导光板通常采用透明材料制成，以便光线能够穿过材料进行传播。
常用的透明材料有玻璃、塑料和光纤等。
不同的透明材料具有不同的折射率和透过率，可以根据需要选择合适的材料。
多层结构的设计为了实现光线的平行传输和控制，导光板通常采用多层结构设计。
每一层都具有特定的功能，以实现对光线的处理和引导。
常见的导光板结构包括棱型、光柱阵列和光纤阵列等。
折射和反射的原理通过改变光线的入射角度和介质的折射率，导光板可以实现光线的折射和反射。
当光线从一个介质进入另一个折射率较高的介质时，会发生向弯曲的折射；当光线从介质表面射出时，会发生反射。
利用这些现象，导光板可以控制和调节光线的传播方向和强度。
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文章编号:100425929(2007)0420383205米散射理论在新型导光板中的应用①栗万里,叶 勤3,唐振方,陈永鹏(暨南大学物理系,广州,510632)摘 要:根据米散射理论,提出了新型导光板的设计思路,计算并分析了对于一定波长的入射光,不同粒径的微粒的散射特性。
总结了随着微粒粒径的变化,散射效率、消光效率与背向散射效率的变化规律,分析了散射过程中的偏振度随粒子粒径几散射角变化的情况,同时模拟计算了多个微粒对同一波长的入射光经过多次散射后的概率统计结果。
关键词:米散射理论;导光板;粒径;偏振度;消光效率中图法分类号:O43612 文献标识码:AApp lication of Mie S cattering T h eory in N ovel Light G uid e P lateL I Wan 2Li ,YE Qin ,TAN G Zhen 2fang ,CHEN Y ong 2peng(Depart ment of Physics ,Ji nan U niversity ,Guangz hou 510632)Abstract :Based on Mie Scattering Theory ,a thought for the design of a novel light guide plate was put forward 1Its scattering characteristic properties of particles with different diameters for the same entrance rays were calculated and analysesd 1The law of scattering efficiency extinction efficiency and backscattering efficiency has been summarized ,and polarization condition chang 2ing with scattering angle and diameter of particle in scattering processes has been disussed.At the same time ,the result of how the incident light with the same wavelength to be scattered by patticles was simulated in this paper 1K ey w ords :Mie scattering theory ,light guide plate (L GP ),diameter ,scattering引言与传统显示器相比,液晶显示器由于具有高画质、响应速度快、电磁辐射低、功耗低、重量轻、厚度薄等优点得到了日益广泛的应用,已经成为当今显示行业中的主流产品。
但是,由于液晶本身不具有发光性能,所以液晶显示器需要一个背光模组,在常见的背光模组中,对背光效果起主要作用的是导光板。
导光板经历了几代的发展,它一般分为丝网印刷导光板、机械雕刻导光板、光纤导光板、超高亮度导光板等几种类型。
随着背光效果要求的提高,传统导光板已不能满足需要,基于米散射理论的新型导光板是一个很好的发展方向[1-3]。
1 米散射理论基础米散射理论是由麦克斯韦方程组推导出来的均质球形粒子在电磁场中对平面波散射的精确解。
一般把粒子直径与入射光波长相当的微粒子所造成的散射称为米散射。
米散射适合于任何粒子尺度,只是当粒子直径相对于波长而言很小时利用瑞利散射、很大时利用夫琅和费衍射①收稿日期:2007206230基金项目:广东省科技计划项目(2005B10201055),广州市科技计划项目(2005Z3-D0041)3通讯联系人:叶勤(1955～),男,浙江宁波人,暨南大学副教授,主要从事光电子材料与器件的研究,E -mail :yq @jnu 1edu 1cn 12007年12月THE JOURNAL OF L IGHT SCATTERIN G Dec 12007理论就可以很方便的近似解决问题。
米散射理论最早是由G 1Mie 在研究胶体金属粒子的散射时建立的。
1908年,米氏通过电磁波的麦克斯韦方程,解出了一个关于光散射的严格解,得出了任意直径、任意成分的均匀粒子的散射规律,这就是著名的米氏理论[4-6]。
根据米散射理论,当入射光强为I 0,粒子周围介质中波长为λ的自然光平行入射到直径为D 的各向同性真球形粒子上时,在散射角为θ,距离粒子r 处的散射光强和散射系数分别为:I =λ2πr2I 0(i 1+i 2)2,K (A )=2a2∑∞n =1(2n +1)(|a n |2+|b n |2)(1)从上式中可以看到,因为是各向同性的粒子,散射光强的分布和φ角无关。
同时,上式中:i 1=s 1(m ,θ,a )×s 31(m ,θ,a )i 2=s 2(m ,θ,a )×s 32(m ,θ,a )i 1、i 2为散射光的强度函数;s 1、s 2称为散射光的振幅函数;a 为粒子的尺寸参数(a =πDλ);m =m 1+i m 2为粒子相对周围介质的折射率,当虚部不为零时,表示粒子有吸收。
对于散射光的振幅函数,有:s 1=∞n =12n +1n (n +1)(a n πn +b n τn )s 2=∞n =12n +1n (n +1)(a n πn +b n τn )(2)式中a n 、b n 为米散射系数,其表达式为:a n =φn (a )φ′n (m a )-m φ′n (a )φn (m a )ζn (a )φ′n (m a )-m ζ′n (a )φn (m a )b n =m φn (a )φ′n (m a )-φ′n (a )φn (m a )m ζn (a )φ′n (m a )-ζ′n (a )φn (m a )其中:φn =(z π2)1/2J n +12(z )ζn =(z π2)1/2H (2)n +12(z )πn =d P n (cosθ)d (cos θ)τn =d dθP (1)n (cos θ)J n +12(z )是半奇阶的第一类贝塞尔函数;H (2)n +12(z )是第二类汉克尔函数;P n (cos θ)是第一类勒让德函数;P (1)n (cos θ)是第一类缔合勒让德函数。
2 计算结果及分析211 散射光强散射光强是粒子对光散射效果中的一个重要因素。
在基于米散射理论的新型导光板中,散射光强会影响到导光板的亮度和光子利用效率。
不同粒径的单个粒子对同一波长入射光的散射光强效果如图1所示。
图1中曲线在极坐标中画出,对应点的极角表示散射角,极径的大小则为该散射角上的光强值。
可见,粒子的散射能量主要集中在前向,随着散射颗粒粒径的增大,前向散射光迅速增强,而且存在向后散射。
在散射角等于180°时的后向散射,有一个散射峰值。
从单粒子的米散射极坐标图可以看出,当入射光波长一定时,散射光强随着粒子粒径的增大,米散射的前向散射能量增强,后向散射能量减弱。
所以,散射光强是粒子粒径的函数,并且粒子粒径的大小对粒子散射光强的影响十分明显。
Fig 11 Scatering optical intensity of particle with different diameters 1(a :0.2538μm;b :1μm;c :5μm;d :10μm)212 消光效率及背向散射效率基于米散射理论的单个粒子对光的散射过程中,消光效率及背向散射效率也是十分重要的因素。
依据范・德・哈尔斯特散射近似,用消光效率因子来描述粒子的消光能力。
当m ≈1时,消光效率因子为Q =2-4ρsin ρ+4ρ2(1-cos ρ),其中,ρ=23x 3(m -1),m 为粒子的折射率[7]。
消光效率及背向散射效率都与散射粒子的粒径大小有关,它们随粒子粒径的变化规律如图2所示。
Fig 12 The function curve of extinction/b ackscattering eff iciency depending on diameter of particle 1 从图2中可以看到,随着散射粒子直径的增大,消光效率及背向散射效率都有所变化。
消光效率在粒子粒径较小时,变化较明显,随粒子粒径的增大,消光效率的变化量变小。
而背向散射效率随粒子粒径的变化呈不规则周期性变化,而且每个背向散射效率的峰值随粒子粒径的增大而变大。
2007年12月THE JOURNAL OF L IGHT SCATTERIN G Dec 12007213 偏振度光的偏振度是粒子散射特性的一个重要内容。
粒子的偏振度可表示为P =i 1(θ)-i 2(θ)i 1(θ)+i 2(θ),其中P 为偏振度,θ为散射角[8]。
偏振度一般受粒子粒径及散射角的影响较大。
对于不同粒径的粒子及不同散射角时,偏振度的变化情况如图3所示。
从图3可以看出,偏振度受粒子粒径的变化影响较大,而且偏振度的峰值也随着粒子粒径的变化发生较大的移动。
当粒子尺度比较小时,散射光的偏振度有两个峰值,都在散射角为90°之处。
而且随着粒子粒径的增大,偏振度有所减小,同时,散射光水平方向偏振度的对称性出现较大变化,而垂直方向偏振度的对称性保持较好。
Fig 13 The function curve of polarization changing with scattering angle and diameter of particle 1(a :011μm;b :1μm;c :4μm;d :8μm)214 多次散射模拟单个粒子的散射规律在一定程度上描述了光散射的特征,对于新型导光板而言,所涉及到的是多个粒子对单色或白光多次散射的统计描述。
所以,单散射不足以描述导光板中粒子对入射光散射过程的整体情况。
在优化了导光板面板尺寸、粒子粒径、粒子浓度、光源位置、散射次数等参数后,经过计算模拟,发现基于米散射理论的新型导光板的出光效果是非常好的,如图4所示[9]。
从图4中可以看出,对于基于米散射理论的新型导光板,入射光被多个单一粒径的粒子经过多次散射后,可以使点光源或线光源转化为均匀的面光源输出,从而达到提供背光效果的目的。
Fig14 Simulation result of the novel light guide plate b ased on Mie Scattering Theory13 结论本文根据米氏散射理论,计算得到了单个粒子对一定波长的入射光的散射结果,并对单个微粒的消光效率、背向散射效率及偏振度情况进行了讨论。