一種增透膜，從此太陽底下看手機不發愁！

    摘要：移動設備常在戶外使用，無論是采用液晶(LCD)或有機發光二極管(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手機屏幕的主要原因，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構與波長及環境光線入射角度有很大的依賴關系。
    而采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構的模式，這種結構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，美國和臺灣地區的工程師團隊發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，這樣一項神奇發明的靈感，竟來源于蛾子——其眼部的納米結構能夠減少反光從而避免被捕食者發現。光線穿透蛾眼的曲面上時會發生折射，當它再次從眼部反射的時候會因為散射而避免亮光的產生。
    我們人類自然不必擔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）是評價顯示設備，尤其是移動顯示設備的一項重要指標。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備的強光可視性。當然了，防反射和防眩光涂層并不新鮮，但多數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生散射，但從另一面來的光線盡可能穿過的結實、透明的材料，亟待被開發。
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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備。其實早前就已經有人從蛾眼中汲取靈感，開發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。研究團隊構使用了數學模型調整*佳參數，構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，相當于1000個這樣的凹痕排成一排，才有一根頭發絲粗細。中佛羅里達大學教授吳詩聰（Shin-TsonWu）說：“盡管這種蛾眼的結構能夠減少表面反射，但想要用這種納米結構制造像手機或者平板電腦屏幕那么大的增透膜還相當困難。因為這樣的結構太小了，高分辨率和高精度的制造技術十分必要。”
   
    （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）基底上的納米結構；（c）蛾眼納米結構的俯視掃描電鏡照片；（d）蛾眼納米結構的側視掃描電鏡照片。
    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備的強光可視性。”
    03
    蛾眼增透膜的抗污性能也非常優越
    不僅如此，蛾眼增透膜的抗污性能也非常優越。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構表面的兩性氟烷基分子。研究人員通過靜態懸滴-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。而結果表明，相比于普通平面硬涂層，蛾眼納米結構涂層的水接觸角超過100°，意味著其自潔性能更好。

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