微透镜,大世界——基于柱面微透镜的仪表台彩色避光薄膜

近年来,汽车内饰技术迅猛发展,内饰设计早已超越外观设计成为影响消费行为的最重要因素之一。为了满足消费者多样化的需求,各种色彩、光泽、质地的材料被应用于车辆的内部装饰。然而,为了避免眩光对驾驶人员视线的影响,汽车挡风玻璃下方的仪表台始终被限制为黑色。这严重限制了汽车内饰的一致性与协调性,并成为了内饰技术发展的瓶颈。

Untitled眩光现象是由来自仪表台的反射光经挡风玻璃二次反射后进入驾驶员视线中造成的。为解决这一问题,美国密歇根大学电子工程学院郭凌杰教授课题组与丰田北美研究所、中国科学院重庆绿色智能技术研究所合作,设计并制备了一种新型仪表台彩色避光薄膜(厚度~60μm)。受3D玩具卡片的启发,该研究利用纳米压印技术制作柱面微透镜阵列(周期~50μm)并将其与周期相同的黑亮间隔条纹衬底准直、贴合。由于透镜阵列特殊的几何尺寸及其对于光传播的导向作用,导致最终眩光现象的那部分光线被薄膜结构中的黑色条纹区域吸收,而来自彩色亮条纹部分的反射光被控制在眩光角度范围以外,部分反射光会直接传播到驾驶人员视线中,使得仪表台呈现相应颜色,却不会有反射光经挡风玻璃二次反射后进入人眼对驾驶造成干扰。同时,小于人眼分辨率的微米级尺寸巧妙地保证了该薄膜视觉上的平整性和色彩均匀性。因此,他们进一步设想如果把亮条纹区域替换为发光二极管等有源器件,该结构将同时具有高分辨率的显示功能,被“遗弃”的仪表台也可以得到充分利用!

研究者相信,这一基于纳米压印技术的方法,适用于低成本、大批量的生产,将打破传统汽车内饰设计的桎梏,并为新一代车载显示技术提供了可能性。相关研究发表在Advanced Materials Technologies (DOI: 10.1002/admt.201600177)上,本文第一作者为美国密歇根大学电子工程学院在读博士季陈纲。

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