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美國研發出一種增透膜,從此太陽底下看手機不發愁!

移動設備常在戶外使用, 無論是採用液晶(LCD)或有機發光二極體(OLED)顯示幕, 顯示幕反射的強太陽光會使得所顯示的圖像無法被閱讀。

反射是在明亮的陽光下很難閱讀手機螢幕的主要原因, 因為螢幕表面的強烈光線會沖掉顯示幕。

因此, 如何降低光的反射率(也即增加透射率)就成為顯示幕的一個重要考量。

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幕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,

不過這種方法所採用的多層結構與波長及環境光線入射角度有很大的依賴關係。

而採用仿生學技術的仿蛾眼納米結構可以有極好的增透效果, 而且對於寬波段、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構的模式, 這種結構可以讓蛾子在黑暗中看到, 並防止掠食者可能看到的眼睛反射。

美國中佛羅里達大學的Guanjun Tan等人近日介紹了在柔性聚酯(PET)和三乙醯纖維素(TAC)薄膜的加硬薄塗層上, 構造仿蛾眼納米結構來製造高增透膜顯示幕的應用技術。

當加硬塗料被塗布在PET底材的表面塗料上時, 由於PET(1.64)、表面塗料(1.50)和加硬塗料(1.48)之間的折射率差別, 會導致反射的增加。

而仿蛾眼結構納米結構被塗布在TAC薄膜上時,

可以降低反射, 以達到更好的增透效果。

在515nm處達到最低的0.50%反射率, 同時最大的穿透率在503nm處達到96%。 不過, 仿蛾眼結構的霧度略有增加, 但在400到750nm間仍然低於1.3%。

在相同白光照明下三張薄膜的相片

(a) TAC基材;

(b) TAC基材上塗布了平面加硬塗層;

(c) TAC基材上塗布了仿蛾眼結構加硬塗層。

在光學性能以外, 納米結構的機械性能也十分重要, 因為對於採用觸控式螢幕來進行互動的移動設備來說, 接觸表面的高硬度是必須的。

所採用的加硬塗層有助於保護表面, 其硬度可以高達6H。 對於在加硬塗料膜上面做了仿蛾眼納米結構之後, 表面硬度會降低到3H。

對於柔性顯示幕來說, 柔韌性也是一個至關重要的要求。 這裡所設計的納米結構表面同時也表現出了良好的柔韌性。

同時, 可以通過調整加硬塗料中液體橡膠和丙烯酸酯的比例來調整加硬塗料的硬度和柔韌性。 更高的丙烯酸酯含量會帶來硬度的提升和柔韌性的降低, 因此需要在硬度和柔韌性之間達到一個好的平衡。

為了防止觸控式螢幕表面經常會接觸到的指紋、美膚油、汗液、灰塵和化妝品等, 作者採用了含有憎水和疏油性能的保護性塗層自潔材料, 即兩性氟烷基分子材料, 來對表面進行處理。

處理之後的水接觸角可以超過100度, 意味著這種納米結構具有很好的自潔性能。

總體來說, Guanjun Tan等人製造了一種在陽光下可以進行閱讀的仿蛾眼納米結構柔性顯示幕, 其具有寬光譜下的高增透表面。

這種納米結構具有優秀的光學性能, 包括極低的光反射率(0.23%)(蘋果表面反射率為4.4%), 高透過率(>95%)和低霧度(<1%), 以及優秀的機械性能, 包括高硬度、高柔韌性和自潔功能。

這一材料擁有極其廣闊的應用前景。

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