[發明專利]微觀樹枝狀的結構模型及其優化方法及其薄膜及其光柵

有效

• 申請號: 201210095208.7
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN102722597A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 張旺;汪萬林;何昭文;張荻
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G02B5/18
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

技術領域

?本發明涉及光學領域，特別是一種微觀樹枝狀的結構模型及其優化方法及其薄膜及其光柵。?

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背景技術

隨著數字電視技術的發展，液晶顯示器由于其小巧的外形、超薄的機體、低耗電量和較輕的重量，使其逐漸成為數字電視終端顯示設備的主流產品。但液晶顯示器視角狹窄卻成為其發展的一大障礙，造成該問題的根本原因在于液晶的物理特性和顯示器的物理結構?，F在常用的廣視角技術有多疇垂直取向廣視角技術、連續焰火狀排列模式廣視角技術和OCB廣視角技術，但這些常用技術都相對復雜，而且只能是液晶顯示器在有限度范圍內加寬，并不能有效地從根本上解決液晶顯示器的視角問題。?

由于LED燈發光原理所造成的發光線路較狹窄，使光不能得到充分利用，且容易產生眩光作用。當前解決視域問題已經到了亟待解決的境地。如圖6為現有技術的LED燈的光路示意圖，光路狹窄。?

而自然界中許多生物的結構具有很大可視區域，如藍閃蝶不含有任何色素成分，但是其明亮的藍色可以從各個角度都觀察到，具有非常大可視區域。這種效果是由它的微觀結構界定的，通過對其圍觀結構進行觀察，并進行分析，可以建立一個模擬系統以達到相似的效果。將模擬的最佳結構模型進行薄膜生產應用于液晶顯示器、LED燈等需要廣視角的領域，將有望為其提供簡單廉價的解決方案，并達到非常好的技術效果。?

圖2為一種未經優化的微觀樹枝狀的結構模型；圖3為現有技術中另一種未經優化的微觀樹枝狀的結構模型。參見圖2和圖3，X₁表示薄層厚度，X₂表示層間距，Z_y表示左右兩側枝狀結構的垂直偏差量，Y₁表示脊寬，Y₂表示列寬，Y₃表示層長度差值，Y₄表示層長度。?

圖2中，其中所有的Z_y=100nm，其他參數分別為X₁=?60nm,?X₂=140nm,Y₁=?90?nm,?Y₂=?30?nm,?Y₃=?10?nm,Y₄=?330?nm，使用FDTD模擬，使用平面波入射，入射波長設置為450nm，在入射波方向采用吸收邊界條件，在垂直于入射方向采用周期性邊界條件。其反射光譜見圖5。由反射光譜可以發現，只有在+37度和-37度附近可以看見反射光，視域很狹窄。?

圖3中，其中所有的Z_y=0nm，其他參數分別為X₁=?60nm，X₂=140nm，?Y₁=?90?nm，Y₂=?30?nm，Y₃=?10?nm，Y₄=?330?nm，使用FDTD模擬，使用平面波入射，入射波長設置為450nm，在入射波方向采用吸收邊界條件，在垂直于入射方向采用周期性邊界條件，其反射光譜見圖5。由反射光譜可以發現，只有在+37度和-37度附近以及0°附近可以看見反射光，視域很狹窄。?

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發明內容

本發明提供一種微觀樹枝狀的結構模型及其優化方法及其薄膜及其光柵，本發明結構模型簡單，具有此結構模型的光柵，薄膜等元件可以高效達到廣視角效果，具有此結構模型的薄膜設置于LED燈中，使光源得到充分利用，得到非常好的視域效果。?

為實現上述目的，本發明提供一種微觀樹枝狀的結構模型的優化方法，包括以下步驟：?

S1：以一種寬視域蝶翅的微觀樹枝狀結構為最初模型，在橫向水平排列的y?個所述微觀樹枝狀結構上設定一條基線，所述基線平行于所述微觀樹枝狀結構的枝狀，當基線位置不超過最上端的一根枝狀，設定離所述基線最近的上一根枝狀的上側與所述基線的距離為d，當基線位置超過最上端的一根枝狀，設定離所述基線最近的一根枝狀的上側與所述基線的距離為d（即最上端的一根枝狀的上側與所述基線的距離為d），y大于等于1；

S2：設定d的取值范圍為-1m至1m，隨著基線的位置不同，d的取值不同，在此范圍內取a組模擬變量，a為PSO算法的粒子數，每組所述模擬變量包括d1,d2,…,dn,其中任一所述模擬變量為隨機取值的d,每組所述模擬變量數為n個，n大于等于2，n等于2y，每組所述模擬變量數目相同；