Schermen op zelfs de nieuwste telefoons en tablets kunnen buiten in fel zonlicht moeilijk te lezen zijn. Geïnspireerd door de nanostructuren gevonden op mottenogen, onderzoekers hebben een nieuwe antireflectiefilm ontwikkeld die kan voorkomen dat mensen naar de schaduw moeten rennen om naar hun mobiele apparaten te kijken.

De antireflectiefilm vertoont een oppervlaktereflectie van slechts 0,23 procent, veel lager dan de oppervlaktereflectie van de iPhone van 4,4 procent, bijvoorbeeld. Reflectie is de belangrijkste reden waarom het moeilijk is om het scherm van een telefoon te lezen in fel zonlicht, omdat het sterke licht dat weerkaatst op het oppervlak van het scherm het scherm uitwast.

Onderzoekers onder leiding van Shin-Tson Wu van het College of Optics and Photonics, Universiteit van Centraal Florida (CREOL), verslag over hun nieuwe antireflectiecoating in optiek , Het tijdschrift van de Optical Society voor onderzoek met een hoge impact.

"Door onze flexibele antireflectiefilm op smartphones en tablets te gebruiken, wordt het scherm helder en scherp, zelfs buiten bekeken, "zei Wu. "Naast het vertonen van lage reflectie, onze op de natuur geïnspireerde folie is ook krasvast en zelfreinigend, die aanraakschermen zou beschermen tegen stof en vingerafdrukken."

De nieuwe film bevat kleine uniforme kuiltjes, elk ongeveer 100 nanometer in diameter (ongeveer een duizendste van de breedte van een mensenhaar). De coating kan ook worden gebruikt met flexibele displaytoepassingen zoals telefoons met schermen die opvouwen als een boek, die naar verwachting volgend jaar op de markt komen.

Geïnspireerd door de natuur

Veel van de huidige smartphones gebruiken een sensor om helder omgevingslicht te detecteren en vervolgens de helderheid van het scherm voldoende te verhogen om de sterke oppervlaktereflectie te overwinnen. Hoewel dit type adaptieve helderheidsregeling de leesbaarheid kan helpen verbeteren, het verbruikt ook batterijvermogen. Andere methoden voor het oplossen van het probleem met de zichtbaarheid van zonlicht zijn moeilijk te implementeren gebleken.

Op zoek naar een eenvoudigere aanpak om de leesbaarheid van het scherm buiten te verbeteren, de onderzoekers wendden zich tot de natuur. De ogen van motten zijn bedekt met een patroon van antireflecterende nanostructuren waardoor motten in het donker kunnen zien en oogreflecties voorkomen die roofdieren zouden kunnen zien. Omdat andere onderzoeksgroepen hebben geëxperimenteerd met het gebruik van mot-eye-achtige nanostructuren om het zonlicht te verminderen dat wordt gereflecteerd door het oppervlak van zonnecellen, Wu en zijn team dachten dat dezelfde techniek ook zou kunnen werken op mobiele schermen.

"Hoewel bekend is dat mottenoogstructuren oppervlaktereflectie kunnen verminderen, het is relatief moeilijk om met deze nanostructuur een antireflectiefilm te maken die groot genoeg is om op een mobiele telefoon of tablet te gebruiken, " zei Guanjan Tan, eerste auteur van het artikel. "Omdat de structuren zo klein zijn, een fabricagetechniek met hoge resolutie en hoge precisie is noodzakelijk."

De onderzoekers ontwikkelden een fabricagetechniek die gebruikmaakt van zelf-geassembleerde nanobolletjes om een ​​nauwkeurig sjabloon te vormen dat kan worden gebruikt om de mot-oog-achtige structuur op een coating te creëren. De eenvoud en precisie van dit proces maakten de fabricage van de ingewikkelde structuur mogelijk in een film die groot genoeg was om op een mobiel scherm te worden aangebracht.

De onderzoekers creëerden ook een rekenmodel om het optische gedrag van de coatings te simuleren. Na te hebben aangetoond dat het model de experimentele resultaten nauwkeurig weergaf, de onderzoekers gebruikten het om de grootte van de mottenoog-nanostructuren te optimaliseren om de beste prestaties te bereiken.

Zien in het zonlicht

Tests van de film na optimalisatie toonden aan dat wanneer bekeken in zonlicht, glas bedekt met de nieuwe film vertoonde een meer dan viervoudige verbetering in contrastverhouding - het verschil tussen het helderste wit en het donkerste zwart. In de schaduw bekeken, glas met de nieuwe film toonde ongeveer een tienvoudige verbetering in contrastverhouding. De onderzoekers gebruikten ook standaard industriële procedures om de flexibiliteit en de antikras- en zelfreinigende eigenschappen te testen.

"Onze gemeten resultaten geven aan dat de mot-eye-achtige antireflectiefilm een ​​uitstekend optisch gedrag en mechanische sterkte vertoont, " zei Jun-Haw Lee van de National Taiwan University, een belangrijk lid van het onderzoeksteam. "Onze film biedt een efficiënte en goedkope methode om de oppervlaktereflectie te verminderen en de leesbaarheid van mobiele apparaten in zonlicht te verbeteren."

De onderzoekers werken nu aan het verder verbeteren van de mechanische eigenschappen van de antireflectiefilm, inclusief het vinden van de beste balans tussen oppervlaktehardheid en flexibiliteit, om het filmoppervlak robuust genoeg te maken voor langdurig gebruik op aanraakschermen. Ze gebruiken het simulatiemodel ook om de vorm en grootte van de mottenoogstructuur verder te optimaliseren om nog betere optische prestaties te verkrijgen dan ooit voor mogelijk werd gehouden.