一種增透膜，從此太陽底下看手機不發(fā)愁！

    摘要：移動設(shè)備常在戶外使用，無論是采用液晶(LCD)或有機發(fā)光二極管(OLED)顯示屏，顯示屏反射的強太陽光會使得所顯示的圖像無法被閱讀。
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    介紹
    反射是在明亮的陽光下很難閱讀???機屏幕的主要原因，因為屏幕表面的強烈光線會沖掉顯示屏。
    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重要考量。
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    實驗部分
    一種增加陽光下可閱讀性的簡單方法，是直接增加顯示的亮度，但這種方法的一個很大缺點就是增加了電量的消耗。
    另外一個更有價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）來降低光的表面反射，不過這種方法所采用的多層結(jié)構(gòu)與波長及環(huán)境光線入射角度有很大的依賴關(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，美國和臺灣地區(qū)的工程師團隊發(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，這樣一項神奇發(fā)明的靈感，竟來源于蛾子——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會發(fā)生折射，當(dāng)它再次從眼部反射的時候會因為散射而避免亮光的產(chǎn)生。
    我們?nèi)祟愖匀徊槐負?dān)心屏幕反光會讓昆蟲的捕食者蠢蠢欲動，但這些晃眼的亮光的確讓人無比心煩。事實上，強光可視性（SunlightReadability）是評價顯示設(shè)備，尤其是移動顯示設(shè)備的一項重要指標(biāo)。通常，手機會自動提高顯示亮度來解決這一問題，但與之而來的卻是耗電量的劇增。而增透膜或者說減反膜（Anti-reflectionFilm）則可以通過減少表面反射來顯著增強設(shè)備的強光可視性。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題，它們要么會降低光線透射率，要么會反射特定波長的光，要么容易損壞，要么昂貴。
    因此，能夠使來自某一面的光線發(fā)生散射，但從另一面來的光線盡可能穿過的結(jié)實、透明的材料，亟待被開發(fā)。
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    “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，實現(xiàn)減少眩光、自潔的功能，同時保證成本較低且能夠適配移動設(shè)備。其實早前就已經(jīng)有人從蛾眼中汲取靈感，開發(fā)出了用于太陽能電池板的涂層，此外也有利用表面蝕刻來散射光線的類似涂層。
    這種單層材料可以通過離心二氧化硅微球溶液獲得，方法可以說相當(dāng)簡單。然而，想要讓涂層覆蓋整個屏幕依舊是一個不小的挑戰(zhàn)。研究團隊構(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。直觀來說，相當(dāng)于1000個這樣的凹痕排成一排，才有一根頭發(fā)絲粗細。中佛羅里達大學(xué)教授吳詩聰（Shin-TsonWu）說：“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)制造像手機或者平板電腦屏幕那么大的增透膜還相當(dāng)困難。因為這樣的結(jié)構(gòu)太小了，高分辨率和高精度的制造技術(shù)十分必要?！?/span>
   
    （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。這在實際應(yīng)用上意義重大，在陽光下它能夠令屏幕的對比度提升4倍，而在陰涼處，對比度可提高10倍。
    吳教授說：“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設(shè)備的強光可視性。”
    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題。它強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。研究人員通過靜態(tài)懸滴-水接觸角測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－氣三相交界點處，其氣－液界面和固－液界面兩切線把液相夾在其中時所成的角θ。若θ<90°，則固體表面是親水性的，即液體較易潤濕固體，其角越小，表示潤濕性越好；若θ>90°，則固體表面是疏水性的，即液體不容易潤濕固體，容易在表面上移動。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100°，意味著其自潔性能更好。

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