一種增透膜，從此太陽(yáng)底下看手機(jī)不發(fā)愁！

    摘要：移動(dòng)設(shè)備常在戶(hù)外使用，無(wú)論是采用液晶(LCD)或有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示屏，顯示屏反射的強(qiáng)太陽(yáng)光會(huì)使得所顯示的圖像無(wú)法被閱讀。
    01
    介紹
    反射是在明亮的陽(yáng)光下很難閱讀手機(jī)屏幕的主要原因，因?yàn)槠聊槐砻娴膹?qiáng)烈光線會(huì)沖掉顯示屏。
    因此，如何降低光的反射率（也即增加透射率）就成為顯示屏的一個(gè)重要考量。
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    實(shí)驗(yàn)部分
    一種增加陽(yáng)光下可閱讀性的簡(jiǎn)單方法，是直接增加顯示的亮度，但這種方法的一個(gè)很大缺點(diǎn)就是增加了電量的消耗。
    另外一個(gè)更有價(jià)值的方法是在顯示屏表面覆蓋一層增透膜（anti-reflection,AR）和防眩膜（anti-glare,AG）來(lái)降低光的表面反射，不過(guò)這種方法所采用的多層結(jié)構(gòu)與波長(zhǎng)及環(huán)境光線入射角度有很大的依賴(lài)關(guān)系。
    而采用仿生學(xué)技術(shù)的仿蛾眼納米結(jié)構(gòu)可以有極好的增透效果，而且對(duì)于寬波段、廣角的光線都有很低的反射率。
    飛蛾的眼睛覆蓋著一種反射納米結(jié)構(gòu)的模式，這種結(jié)構(gòu)可以讓蛾子在黑暗中看到，并防止掠食者可能看到的眼睛反射。
    透明薄膜的作用
    *近，美國(guó)和臺(tái)灣地區(qū)的工程師團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一款新型的增透膜。這款透明薄膜不僅能夠有效提高移動(dòng)設(shè)備在烈日下的可讀性，而且可以適用于柔性屏幕，除此之外，還能起到抗污抗指紋的作用。
    然而，這樣一項(xiàng)神奇發(fā)明的靈感，竟來(lái)源于蛾子——其眼部的納米結(jié)構(gòu)能夠減少反光從而避免被捕食者發(fā)現(xiàn)。光線穿透蛾眼的曲面上時(shí)會(huì)發(fā)生折射，當(dāng)它再次從眼部反射的時(shí)候會(huì)因?yàn)樯⑸涠苊饬凉獾漠a(chǎn)生。
    我們?nèi)祟?lèi)自然不必?fù)?dān)心屏幕反光會(huì)讓昆蟲(chóng)的捕食者蠢蠢欲動(dòng)，但這些晃眼的亮光的確讓人無(wú)比心煩。事實(shí)上，強(qiáng)光可視性（SunlightReadability）是評(píng)價(jià)顯示設(shè)備，尤其是移動(dòng)顯示設(shè)備的一項(xiàng)重要指標(biāo)。通常，手機(jī)會(huì)自動(dòng)提高顯示亮度來(lái)解決這一問(wèn)題，但與之而來(lái)的卻是耗電量的劇增。而增透膜或者說(shuō)減反膜（Anti-reflectionFilm）則可以通過(guò)減少表面反射來(lái)顯著增強(qiáng)設(shè)備的強(qiáng)光可視性。當(dāng)然了，防反射和防眩光涂層并不新鮮，但多數(shù)都存在這樣那樣的問(wèn)題，它們要么會(huì)降低光線透射率，要么會(huì)反射特定波長(zhǎng)的光，要么容易損壞，要么昂貴。
    因此，能夠使來(lái)自某一面的光線發(fā)生散射，但從另一面來(lái)的光線盡可能穿過(guò)的結(jié)實(shí)、透明的材料，亟待被開(kāi)發(fā)。
    02
    “蛾眼”寬帶增透膜的誕生
    這款“蛾眼”寬帶增透膜的誕生，就是為了在不降低屏幕分辨率的前提下，實(shí)現(xiàn)減少眩光、自潔的功能，同時(shí)保證成本較低且能夠適配移動(dòng)設(shè)備。其實(shí)早前就已經(jīng)有人從蛾眼中汲取靈感，開(kāi)發(fā)出了用于太陽(yáng)能電池板的涂層，此外也有利用表面蝕刻來(lái)散射光線的類(lèi)似涂層。
    這種單層材料可以通過(guò)離心二氧化硅微球溶液獲得，方法可以說(shuō)相當(dāng)簡(jiǎn)單。然而，想要讓涂層覆蓋整個(gè)屏幕依舊是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)使用了數(shù)學(xué)模型調(diào)整*佳參數(shù)，構(gòu)建出的材料上有著直徑為100納米的凹痕，彼此相離10納米。直觀來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于1000個(gè)這樣的凹痕排成一排，才有一根頭發(fā)絲粗細(xì)。中佛羅里達(dá)大學(xué)教授吳詩(shī)聰（Shin-TsonWu）說(shuō)：“盡管這種蛾眼的結(jié)構(gòu)能夠減少表面反射，但想要用這種納米結(jié)構(gòu)制造像手機(jī)或者平板電腦屏幕那么大的增透膜還相當(dāng)困難。因?yàn)檫@樣的結(jié)構(gòu)太小了，高分辨率和高精度的制造技術(shù)十分必要。”
   
    （a）單層二氧化硅（SiO2）納米顆粒的掃描電鏡照片；（b）氫氟酸（HF）酸洗前，三乙酰纖維素（TAC）基底上的納米結(jié)構(gòu)；（c）蛾眼納米結(jié)構(gòu)的俯視掃描電鏡照片；（d）蛾眼納米結(jié)構(gòu)的側(cè)視掃描電鏡照片。
    一塊典型的iPhone屏幕大概會(huì)反射4.4%的光線；而有了這層膜，就能夠只反射0.23%的光線了。這在實(shí)際應(yīng)用上意義重大，在陽(yáng)光下它能夠令屏幕的對(duì)比度提升4倍，而在陰涼處，對(duì)比度可提高10倍。
    吳教授說(shuō)：“我們研發(fā)的增透膜效果明顯、成本低廉，能夠減少表面反射并提高移動(dòng)設(shè)備的強(qiáng)光可視性。”
    03
    蛾眼增透膜的抗污性能也非常優(yōu)越
    不僅如此，蛾眼增透膜的抗污性能也非常優(yōu)越。一般的觸摸屏都非常容易粘上指紋、皮膚油脂、汗水、灰塵和化妝品等。而具有疏水疏油性質(zhì)的增透膜則不怕這些問(wèn)題。它強(qiáng)大自潔能力的秘密就在其納米結(jié)構(gòu)表面的兩性氟烷基分子。研究人員通過(guò)靜態(tài)懸滴-水接觸角測(cè)試可以判斷屏幕的抗污性能。接觸角是指在固體水平平面上滴一液滴，固體表面上的固－液－氣三相交界點(diǎn)處，其氣－液界面和固－液界面兩切線把液相夾在其中時(shí)所成的角θ。若θ<90°，則固體表面是親水性的，即液體較易潤(rùn)濕固體，其角越小，表示潤(rùn)濕性越好；若θ>90°，則固體表面是疏水性的，即液體不容易潤(rùn)濕固體，容易在表面上移動(dòng)。而結(jié)果表明，相比于普通平面硬涂層，蛾眼納米結(jié)構(gòu)涂層的水接觸角超過(guò)100°，意味著其自潔性能更好。

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