[发明专利]微观树枝状的结构模型及其优化方法及其薄膜及其光栅

说明书

技术领域

 本发明涉及光学领域，特别是一种微观树枝状的结构模型及其优化方法及其薄膜及其光栅。 

  

背景技术

随着数字电视技术的发展，液晶显示器由于其小巧的外形、超薄的机体、低耗电量和较轻的重量，使其逐渐成为数字电视终端显示设备的主流产品。但液晶显示器视角狭窄却成为其发展的一大障碍，造成该问题的根本原因在于液晶的物理特性和显示器的物理结构。现在常用的广视角技术有多畴垂直取向广视角技术、连续焰火状排列模式广视角技术和OCB广视角技术，但这些常用技术都相对复杂，而且只能是液晶显示器在有限度范围内加宽，并不能有效地从根本上解决液晶显示器的视角问题。 

由于LED灯发光原理所造成的发光线路较狭窄，使光不能得到充分利用，且容易产生眩光作用。当前解决视域问题已经到了亟待解决的境地。如图6为现有技术的LED灯的光路示意图，光路狭窄。 

而自然界中许多生物的结构具有很大可视区域，如蓝闪蝶不含有任何色素成分，但是其明亮的蓝色可以从各个角度都观察到，具有非常大可视区域。这种效果是由它的微观结构界定的，通过对其围观结构进行观察，并进行分析，可以建立一个模拟系统以达到相似的效果。将模拟的最佳结构模型进行薄膜生产应用于液晶显示器、LED灯等需要广视角的领域，将有望为其提供简单廉价的解决方案，并达到非常好的技术效果。 

图2为一种未经优化的微观树枝状的结构模型；图3为现有技术中另一种未经优化的微观树枝状的结构模型。参见图2和图3，X₁表示薄层厚度，X₂表示层间距，Z_y表示左右两侧枝状结构的垂直偏差量，Y₁表示脊宽，Y₂表示列宽，Y₃表示层长度差值，Y₄表示层长度。 

图2中，其中所有的Z_y=100nm，其他参数分别为X₁= 60nm, X₂=140nm,Y₁= 90 nm, Y₂= 30 nm, Y₃= 10 nm,Y₄= 330 nm，使用FDTD模拟，使用平面波入射，入射波长设置为450nm，在入射波方向采用吸收边界条件，在垂直于入射方向采用周期性边界条件。其反射光谱见图5。由反射光谱可以发现，只有在+37度和-37度附近可以看见反射光，视域很狭窄。 

图3中，其中所有的Z_y=0nm，其他参数分别为X₁= 60nm，X₂=140nm， Y₁= 90 nm，Y₂= 30 nm，Y₃= 10 nm，Y₄= 330 nm，使用FDTD模拟，使用平面波入射，入射波长设置为450nm，在入射波方向采用吸收边界条件，在垂直于入射方向采用周期性边界条件，其反射光谱见图5。由反射光谱可以发现，只有在+37度和-37度附近以及0°附近可以看见反射光，视域很狭窄。 

  

发明内容

本发明提供一种微观树枝状的结构模型及其优化方法及其薄膜及其光栅，本发明结构模型简单，具有此结构模型的光栅，薄膜等元件可以高效达到广视角效果，具有此结构模型的薄膜设置于LED灯中，使光源得到充分利用，得到非常好的视域效果。 

为实现上述目的，本发明提供一种微观树枝状的结构模型的优化方法，包括以下步骤： 

S1：以一种宽视域蝶翅的微观树枝状结构为最初模型，在横向水平排列的y 个所述微观树枝状结构上设定一条基线，所述基线平行于所述微观树枝状结构的枝状，当基线位置不超过最上端的一根枝状，设定离所述基线最近的上一根枝状的上侧与所述基线的距离为d，当基线位置超过最上端的一根枝状，设定离所述基线最近的一根枝状的上侧与所述基线的距离为d（即最上端的一根枝状的上侧与所述基线的距离为d），y大于等于1；

S2：设定d的取值范围为-1m至1m，随着基线的位置不同，d的取值不同，在此范围内取a组模拟变量，a为PSO算法的粒子数，每组所述模拟变量包括d1,d2,…,dn,其中任一所述模拟变量为随机取值的d,每组所述模拟变量数为n个，n大于等于2，n等于2y，每组所述模拟变量数目相同；