研究人員經常從自然界中尋找靈感。最近,由台灣大學、東華大學聯手美國中央佛羅里達大學(UCF)組成的國際研究團隊在蛾眼結構的啟發下,開發出一種能減少表面反射的新式抗反射(AR)膜,可用於為顯示器提高在陽光下的可視性。

研究人員在軟性基板上展示利用蛾眼狀的奈米結構作為抗反射的表面,這種蛾眼狀的奈米結構是在具有硬化薄膜塗層的軟性基板上以壓印方式實現的,極其適於軟性顯示器應用。

20170718_AR_NT01P1 在硬化鍍膜塗層的軟性基板上形成蛾眼狀奈米結構的製作過程 (來源:Optica)

研究人員們首先開發一款數值模型,用於模擬和最佳化在蛾眼中發現的微凹痕及其發生的光學現象。蛾的眼睛在夜間飛行時可捕捉所有可用的光源,且其眼角膜的反光性極低。

20170718_AR_NT01P3 蛾眼狀奈米結構薄膜的光學模擬示意圖 (來源:Optica)

這項研究發表在最新一期的《光學》(Optica)期刊上,研究人員在「以蛾眼結構的寬頻抗反射薄膜實現軟性顯示器應用」(Broadband antireflection film with moth-eye-like structure for flexible display applications);他們一文中介紹了一種帶有直徑約100nm奈米壓痕的軟性基板,其上並覆以硬化鍍膜塗層。在製造過程中採用自組裝的奈米球進行壓印,並可針對較大尺寸的薄膜調整製程。研究人員期望這種新式的軟性抗反射薄膜可望用於規模達數十億的智慧型手機市場。

20170718_AR_NT01P2 蛾眼狀的奈米結構 (來源:University of Central Florida;UCF)

這種軟性的抗反射薄膜具有不到0.23%的光反射率,霧度也低於1%。相較於目前iPhone測得的4.4%表面反射率,新式的抗反射薄膜反射率更低十倍以上,使其得以用於讓任何顯示器面板(剛性或軟性)成為陽光下可讀的裝置。

此外,這種高效率的抗反射薄膜也不需要自動亮度控制,因而帶來了低功耗的好處。一般來說,啟動自動亮度控制功能雖然能讓顯示器在明亮的光線下變亮,但也消耗了電池的電量。

這種抗反射膜經證實具有良好的機械特性(鉛筆硬度超過3H),使其適用於觸控面板,同時,其彎曲半徑可達8mm。研究人員還採用了氟烷基塗層為薄膜進行防水處理,以提高其疏水性。此外,這種薄膜也不易沾灰塵或指紋,而且當水的接觸角度超過100°時,水性液體就會自動從螢幕上滑落,從而有助於保持表面的清潔。