Ny skærmbelægning gør læsning i sollys meget nemmere – hemmeligheden? Møl øjne

Skærme på selv de nyeste telefoner og tablets kan være svære at læse udenfor i skarpt sollys. Inspireret af nanostrukturerne fundet på møløjne, forskere har udviklet en ny antirefleksfilm, der kan forhindre folk i at skulle løbe i skyggen for at se på deres mobile enheder.

Antirefleksfilmen udviser en overfladerefleksion på kun 0,23 procent, meget lavere end iPhones overfladereflektion på 4,4 procent, for eksempel. Refleksion er hovedårsagen til, at det er svært at læse en telefonskærm i stærkt sollys, da det stærke lys, der reflekteres fra skærmens overflade, vasker displayet ud.

Forskere ledet af Shin-Tson Wu fra College of Optics and Photonics, University of Central Florida (CREOL), rapport om deres nye antirefleksbelægning i Optica , The Optical Society's journal for high impact research.

"Ved at bruge vores fleksible antirefleksfilm på smartphones og tablets vil skærmen blive lys og skarp, selv når det ses udenfor, " sagde Wu. "Ud over at udvise lav refleksion, vores naturinspirerede film er også ridsefast og selvrensende, som ville beskytte berøringsskærme mod støv og fingeraftryk."

Den nye film indeholder små ensartede fordybninger, hver omkring 100 nanometer i diameter (ca. en tusindedel af bredden af ​​et menneskehår). Belægningen kan også bruges med fleksible displayapplikationer såsom telefoner med skærme, der foldes som en bog, som forventes at komme på markedet allerede næste år.

Inspireret af naturen

Mange af nutidens smartphones bruger en sensor til at registrere skarpt omgivende lys og øger derefter skærmens lysstyrkeniveau nok til at overvinde den stærke overfladereflektion. Selvom denne type adaptiv lysstyrkekontrol kan hjælpe med at forbedre læsbarheden, det dræner også batteriet. Andre metoder til at løse problemet med synlighed af sollys har vist sig vanskelige at implementere.

Leder du efter en enklere tilgang til at forbedre skærmlæsbarheden udenfor, forskerne vendte sig mod naturen. Møls øjne er dækket af et mønster af antireflekterende nanostrukturer, der tillader møl at se i mørket og forhindrer øjenreflekser, der kan ses af rovdyr. Fordi andre forskergrupper har eksperimenteret med at bruge møløje-lignende nanostrukturer til at reducere det sollys, der reflekteres fra overfladen af ​​solceller, Wu og hans team troede, at den samme teknik også kunne fungere på mobilskærme.

"Selvom det er kendt, at møløje-strukturer kan reducere overfladerefleksion, det er relativt vanskeligt at fremstille en antirefleksfilm med denne nanostruktur, der er stor nok til at bruge på en mobiltelefon eller tablet, " sagde Guanjan Tan, avisens første forfatter. "Fordi strukturerne er så små, en høj opløsning og høj præcision fabrikationsteknik er nødvendig."

Forskerne udviklede en fremstillingsteknik, der bruger selvsamlede nanosfærer til at danne en præcis skabelon, der kan bruges til at skabe den møløje-lignende struktur på en belægning. Enkelheden og præcisionen af ​​denne proces gjorde det muligt at fremstille den indviklede struktur i en film, der var stor nok til at kunne anvendes på en mobilskærm.

Forskerne skabte også en beregningsmodel til at simulere belægningernes optiske adfærd. Efter at have vist, at modellen nøjagtigt repræsenterede eksperimentelle resultater, forskerne brugte det til at optimere størrelsen af ​​nanostrukturerne med møløje for at opnå den bedste ydeevne.

At se i sollys

Test af filmen efter optimering viste, at når den blev set i sollys, glas dækket med den nye film udviste en mere end fire gange forbedring i kontrastforhold - forskellen mellem den lyseste hvide og den mørkeste sort. Når det ses i skyggen, glas med den nye film viste omkring en ti gange forbedring i kontrastforhold. Forskerne brugte også standard industrielle procedurer til at teste dens fleksibilitet såvel som dens anti-ridse og selvrensende egenskaber.

"Vores målte resultater indikerer, at den møløje-lignende antirefleksfilm viser fremragende optisk adfærd og mekanisk styrke, " sagde Jun-Haw Lee fra National Taiwan University, et centralt medlem af forskergruppen. "Vores film giver en effektiv og billig metode til at reducere overfladerefleksionen og forbedre læsbarheden af ​​sollys på mobile enheder."

Forskerne arbejder nu på yderligere at forbedre antirefleksfilmens mekaniske egenskaber, herunder at finde den bedste balance mellem overfladehårdhed og fleksibilitet, at gøre filmoverfladen robust nok til langvarig brug på touchskærme. De bruger også simuleringsmodellen til yderligere at optimere møløje-strukturens form og størrelse for at opnå endnu bedre optisk ydeevne end nogensinde troet muligt.