一种增光膜的光效提升系统的制作方法

本发明涉及增光膜，尤其涉及一种增光膜的光效提升系统。

背景技术：

1、增光膜是各种显示设备上应用的一类特殊薄膜，用以提高显示屏的亮度和视觉效果，通过增强背光源的光线直射度和光线分布均匀性，有效地提升了显示设备的亮度和能效，减少了能量消耗。增光膜广泛应用于液晶显示屏幕、手机、平板电脑、电视和其他类型的电子显示设备中，可以提高显示屏的可视角度和总体亮度，同时减少外部光源的反射，使得图像更加清晰，颜色更为鲜明。

2、增光膜的光效提升系统是一个专门设计用来优化和提高增光膜性能的系统。系统通过对增光膜的物理结构和材料进行优化，以及通过使用高效的光学设计和工程技术，实现了更高的光线转换效率和更佳的光分布特性，主要用途是在需要高亮度和高对比度显示的应用中，比如户外广告显示屏、专业级摄影和视频监控设备等，提供更高质量的视觉体验。此外，提升光效的系统还能帮助减少能耗，延长设备的使用寿命。

3、现有技术在提升增光膜显示亮度和视觉效果方面取得了进展，但在增光膜光线管理和能效优化方面仍显不足。现有增光膜技术通常未能全面优化光波的导向和传输路径，造成光线在增光膜内部的无效散射和反射，不仅降低了光的利用率，也增加了能量损耗。此外，现有方法在折射率匹配和光子带隙调控上缺乏精度，未能充分发挥材料的潜能，限制了色彩表现的鲜明度和对比度。这些不足降低了显示设备在需要高对比度和高亮度场景下的性能，影响了用户体验和设备的能效表现，特别是在专业级摄影和视频监控等高端应用中，其影响尤为明显。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种增光膜的光效提升系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种增光膜的光效提升系统包括：

3、结构设计模块基于增光膜的光学需求，选取目标层厚度，设置增光膜内部光子晶体的周期性排列，根据排列结果调整材料组合参数，优化增光膜光波导向特性，生成光波导效果图；

4、折射率调整模块采用所述光波导效果图，对比增光膜所有膜层材料的折射率，根据对比结果，调整膜层折射率匹配邻近层，优化光传输路径，得到折射率匹配数据；

5、光子带隙调控模块通过所述折射率匹配数据，通过计算电磁场在离散时间和空间点上的行为模拟光波在增光膜中的传播，根据模拟结果调整增光膜的光子带隙，最优化目标波长的光透过率，建立光带透过率记录；

6、光场调制模块根据所述光带透过率记录，采用波前编码与超表面技术，通过微结构设计调整光线相位和方向，控制增光膜光场分布，得到光效提升后增光膜结构。

7、作为本发明的进一步方案，所述光子晶体的周期性排列的设置步骤为：

8、根据增光膜的光学需求，选取匹配目标光源波长的目标层厚度，计算公式为，

9、

10、其中，代表初步厚度值，代表光源波长，代表增光膜的折射率，是环境修正因子，用于调整外部环境对折射率的影响，计算，生成初步目标层厚度；

11、根据所述初步目标层厚度，进行调整优化光学性能，调整公式，

12、

13、其中，代表调整系数，影响层厚度调整的敏感性，代表目标波长与实际波长的偏差，是折射率稳定性调整因子，用于补偿折射率的变异，生成调整后的目标层厚度；

14、利用所述调整后的目标层厚度，设置增光膜内部光子晶体的周期性排列，计算公式，

15、

16、其中，是周期性排列长度，是周期性因子，决定光子晶体结构的周期性和复杂性，是微调常数，决定光子晶体的周期性排列，得到周期性排列结果。

17、作为本发明的进一步方案，所述光波导效果图的获取步骤为：

18、利用所述周期性排列结果，调整材料组合参数，计算公式，

19、

20、其中，是材料组合参数，和是调整系数和排列指数，控制材料参数调整的强度和方向，是材料特性因子，与增光膜的物理和化学性质相关，是折射率，生成调整后的材料组合参数；

21、使用所述调整后的材料组合参数，优化增光膜的光波导向特性，优化公式，

22、

23、其中，表示优化后的光波导向特性数值，表示材料的透光率，反映材料对光的通过能力，是导向效率系数，决定光波在增光膜中的传输效率，是调整因子，得到优化后的增光膜光波导向特性数据；

24、根据所述优化后的光波导向特性数据，采用公式，

25、

26、其中，是视觉表现数值，是效果图映射的阈值，是归一化因子，是视觉效果参数，是图像清晰度调整系数，得到光波导效果图。

27、作为本发明的进一步方案，所述增光膜所有膜层材料的折射率的对比步骤为：

28、分析所述光波导效果图，获取增光膜层的光学特性，采用公式，

29、

30、其中，表示通过增光膜层的光强，是初始光强，是材料的吸光系数，是光穿过的材料厚度，和是调整参数，计算增光膜每层材料的光透过率，生成光透过率数据；

31、利用所述光透过率数据，计算增光膜每层的折射率，采用公式，

32、

33、其中，是每层材料的折射率，和分别是光在材料和空气中的入射角，和是微调参数，用于调整入射角计算，得到增光膜所有膜层材料折射率；

34、将所述增光膜所有膜层材料折射率进行比较，采用公式，

35、

36、其中，是相邻层间的折射率差，是用于平衡折射率差异影响的常数，计算相邻层间的折射率差异，生成增光膜层材料折射率对比结果。

37、作为本发明的进一步方案，所述折射率匹配数据的获取步骤为：

38、基于所述增光膜层材料折射率对比结果，识别最大折射率差异，采用公式，

39、

40、其中，是用于增加计算稳定性的调整系数，计算所有层间折射率差异的最大值，确定最优化调整的膜层对；

41、根据所述确定最优化调整的膜层对，采用优化公式，

42、

43、其中，是用于调整折射率影响的系数，调整具有最大折射率差的邻近层的折射率，优化光传输路径，生成调整后折射率；

44、评估所述调整后的折射率与原始折射率的差异，采用公式，

45、

46、其中，是调整后相邻层间的新折射率差值，是用于调整最终差异计算的常数，比较调整前后的折射率差，匹配设计要求，得到折射率匹配数据。

47、作为本发明的进一步方案，所述光波在增光膜中的传播的行为模拟步骤为：

48、利用所述折射率匹配数据，设定电磁场的初始条件，采用公式，

49、

50、其中，是电磁波的最大强度，是波矢，是角频率，是位置向量，是调制因子，计算得到电磁场在时间点和空间点上的变化，生成电磁场分布图；

51、根据所述电磁场分布图，应用公式，

52、

53、计算所有点的有效折射率，其中，代表原始折射率数据，是电磁场强度的模长，是电磁波的最大强度，g是非线性响应系数，生成有效折射率图；

54、利用所述有效折射率图，采用公式，

55、

56、计算每个点上的光强度，其中，代表有效折射率，模拟光波在增光膜中的整体传播行为，生成光波传播模拟结果。

57、作为本发明的进一步方案，所述光带透过率记录的获取步骤为：

58、根据所述光波传播模拟结果，利用公式，

59、

60、对目标波长的光波进行透过率的积分计算，其中，代表目标波长的透过率，代表光强度，生成初始透过率数据；

61、根据所述初始透过率数据，通过公式，

62、

63、其中，代表调整系数，和分别代表调整前后的透过率，调整增光膜的光子带隙参数，优化目标波长的光透过率，生成调整后的透过率数据；

64、基于所述调整后的透过率数据，采用公式，

65、

66、其中，代表目标波长的最优化透过率，建立目标波长的光透过率记录。

67、作为本发明的进一步方案，所述光效提升后增光膜结构的获取步骤为：

68、根据所述光带透过率记录，计算差异波长下的透过率变化程度，采用公式，

69、

70、其中，是优化后的透过率，是环境透过率，是正则化常数，防止分母为零，计算得到透过率变化数据；

71、根据所述透过率变化数据，定量评估增光膜上的光场变化需求，采用公式，

72、

73、其中，是增益系数，是平衡系数，表示自然指数函数，生成光场调整需求指数；

74、根据所述光场调整需求指数，设计波前编码模式和超表面结构，使用公式，

75、

76、其中，是调整因子，是指数因子，代表波长，计算每个波长下的相位调整模式；

77、根据所述相位调整模式，对增光膜进行微结构设计，进行细化结构调整，采用公式，

78、

79、其中，表示调整后增光膜结构评估值，表示结构调整的敏感性系数，根据确定，用于优化光线的传播和分布，输出光效提升后增光膜结构。

80、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

81、本发明中，通过细致的增光膜结构设计和光波导向特性的优化，提升增光膜的光线管理效率，精确调整目标层厚度与周期性排列，有效控制光波在增光膜中的直射和均匀分布，显著降低内部散射与损失，直接提升显示设备的亮度与效能，通过折射率的精确匹配，进一步增强了光波的传输效率，充分利用背光，实现能量的高效转换，精准调控光子带隙，优化了对特定波长光的处理，极大增强了色彩的鲜明度与对比度，为高端显示提供了更佳视觉体验，提高了光效转换的整体性能，为用户带来了更高质量的视觉体验，同时有效减少能耗，延长设备寿命。