研究人员经常从自然界中寻找灵感。最近,由台湾大学、东华大学连手美国中央佛罗里达大学(UCF)组成的国际研究团队在蛾眼结构的启发下,开发出一种能减少表面反射的新式抗反射(AR)膜,可用于为显示器提高在阳光下的可视性。

研究人员在软性基板上展示利用蛾眼状的纳米结构作为抗反射的表面,这种蛾眼状的纳米结构是在具有硬化薄膜涂层的软性基板上以压印方式实现的,极其适于软性显示器应用。 20170718_AR_NT01P1 在硬化镀膜涂层的软性基板上形成蛾眼状纳米结构的制作过程 (来源:Optica)

研究人员们首先开发一款数值模型,用于仿真和优化在蛾眼中发现的微凹痕及其发生的光学现象。蛾的眼睛在夜间飞行时可捕捉所有可用的光源,且其眼角膜的反光性极低。 20170718_AR_NT01P3 蛾眼状纳米结构薄膜的光学仿真示意图 (来源:Optica)

这项研究发表在最新一期的《光学》(Optica)期刊上,研究人员在“以蛾眼结构的宽带抗反射薄膜实现软性显示器应用”(Broadband antireflection film with moth-eye-like structure for flexible display applications);他们一文中介绍了一种带有直径约100nm纳米压痕的软性基板,其上并覆以硬化镀膜涂层。在制造过程中采用自组装的纳米球进行压印,并可针对较大尺寸的薄膜调整工艺。研究人员期望这种新式的软性抗反射薄膜可望用于规模达数十亿的智能手机市场。 20170718_AR_NT01P2 蛾眼状的纳米结构 (来源:University of Central Florida;UCF)

这种软性的抗反射薄膜具有不到0.23%的光反射率,雾度也低于1%。相较于目前iPhone测得的4.4%表面反射率,新式的抗反射薄膜反射率更低十倍以上,使其得以用于让任何显示器面板(刚性或软性)成为阳光下可读的设备。

此外,这种高效率的抗反射薄膜也不需要自动亮度控制,因而带来了低功耗的好处。一般来说,启动自动亮度控制功能虽然能让显示器在明亮的光线下变亮,但也消耗了电池的电量。

这种抗反射膜经证实具有良好的机械特性(铅笔硬度超过3H),使其适用于触控面板,同时,其弯曲半径可达8mm。研究人员还采用了氟烷基涂层为薄膜进行防水处理,以提高其疏水性。此外,这种薄膜也不易沾灰尘或指纹,而且当水的接触角度超过100°时,水性液体就会自动从屏幕上滑落,从而有助于保持表面的清洁。

编译:Susan Hong

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