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美国研发出一种增透膜,从此太阳底下看手机不发愁!

发布时间:2017-10-24

  移动设备常在户外使用,无论是采用液晶(LCD)或有机发光二极管(OLED)显示屏,显示屏反射的强太阳光会使得所显示的图像无法被阅读。

  反射是在明亮的阳光下很难阅读手机屏幕的主要原因,因为屏幕表面的强烈光线会冲掉显示屏。

  因此,如何降低光的反射率(也即增加透射率)就成为显示屏的一个重要考量。

  一种增加阳光下可阅读性的简单方法,是直接增加显示的亮度,但这种方法的一个很大缺点就是增加了电量的消耗。

  另外一个更有价值的方法是在显示屏表面覆盖一层增透膜(anti-reflection, AR)和防眩膜(anti-glare, AG)来降低光的表面反射,不过这种方法所采用的多层结构与波长及环境光线入射角度有很大的依赖关系。

  而采用仿生学技术的仿蛾眼纳米结构可以有极好的增透效果,而且对于宽波段、广角的光线都有很低的反射率。

  飞蛾的眼睛覆盖着一种反射纳米结构的模式,这种结构可以让蛾子在黑暗中看到,并防止掠食者可能看到的眼睛反射。

  美国中佛罗里达大学的Guanjun Tan等人近日介绍了在柔性聚酯(PET)和三乙酰纤维素(TAC)薄膜的加硬薄涂层上,构造仿蛾眼纳米结构来制造高增透膜显示屏的应用技术。

  当加硬涂料被涂布在PET底材的表面涂料上时,由于PET(1.64)、表面涂料(1.50)和加硬涂料(1.48)之间的折射率差别,会导致反射的增加。

  而仿蛾眼结构纳米结构被涂布在TAC薄膜上时,可以降低反射,以达到更好的增透效果。

  在515nm处达到最低的0.50%反射率,同时最大的穿透率在503nm处达到96%。不过,仿蛾眼结构的雾度略有增加,但在400到750nm间仍然低于1.3%。

  在光学性能以外,纳米结构的机械性能也十分重要,因为对于采用触摸屏来进行互动的移动设备来说,接触表面的高硬度是必须的。

  所采用的加硬涂层有助于保护表面,其硬度可以高达6H。对于在加硬涂料膜上面做了仿蛾眼纳米结构之后,表面硬度会降低到3H。

  对于柔性显示屏来说,柔韧性也是一个至关重要的要求。这里所设计的纳米结构表面同时也表现出了良好的柔韧性。

  同时,可以通过调整加硬涂料中液体橡胶和丙烯酸酯的比例来调整加硬涂料的硬度和柔韧性。更高的丙烯酸酯含量会带来硬度的提升和柔韧性的降低,因此需要在硬度和柔韧性之间达到一个好的平衡。

  为了防止触摸屏表面经常会接触到的指纹、美肤油、汗液、灰尘和化妆品等,作者采用了含有憎水和疏油性能的保护性涂层自洁材料,即两性氟烷基分子材料,来对表面进行处理。

  处理之后的水接触角可以超过100度,意味着这种纳米结构具有很好的自洁性能。

  总体来说,Guanjun Tan等人制造了一种在阳光下可以进行阅读的仿蛾眼纳米结构柔性显示屏,其具有宽光谱下的高增透表面。

  这种纳米结构具有优秀的光学性能,包括极低的光反射率(0.23%)(苹果表面反射率为4.4%),高透过率(>95%)和低雾度(<1%),以及优秀的机械性能,包括高硬度、高柔韧性和自洁功能。

  这一材料拥有极其广阔的应用前景。