設(shè)想某天你乘飛機(jī)出行，飛機(jī)飛行平穩(wěn)后，你打開隨身攜帶的筆記本電腦，打算利用旅行中的這段時間處理一下公務(wù)或者娛樂一會兒，然而鄰座乘客時不時撇來的目光讓你感到一絲不快甚至擔(dān)憂。也許他并非有意窺探，你仍然擔(dān)心自己的商業(yè)機(jī)密或是個人隱私有泄露的危險。

        然而當(dāng)你把一種稱為光控膜的薄膜貼到你的筆記本電腦的屏幕上之后，就不必再擔(dān)心自己的隱私會泄露了。這塊薄膜看上去和一般的塑料膜沒有什么兩樣，把 它貼到屏幕上后你依舊可以清晰地看到屏幕上的內(nèi)容，但是坐在你旁邊的人即便有意想看也無法得逞，因為他只能看到你的電腦屏幕一片漆黑。這塊薄膜是不是看上 去很神奇？其實它并沒有什么魔力，只不過是應(yīng)用了非常簡單的光學(xué)原理。

        我們之所以能夠看到電腦屏幕上的內(nèi)容，是因為電腦顯示器自身發(fā)出的光線進(jìn)入了我們的眼睛。以目前應(yīng)用最普遍的液晶顯示器為例，顯示器的背光經(jīng)過液晶 面板的處理，穿過屏幕進(jìn)入我們的眼睛，我們就看到了屏幕上的文字和圖形。大部分情況下，我們都是在屏幕的正前方使用電腦，這時進(jìn)入我們眼睛的光主要是沿著 垂直于屏幕的方向傳播。但顯示器發(fā)出的光還有一部分會朝著屏幕兩側(cè)發(fā)散，因此在顯示器左右兩側(cè)一定角度范圍內(nèi)的人也可以清楚看到屏幕上的內(nèi)容。

        現(xiàn)在讓我們將一塊透明的薄板豎立在電腦屏幕的正前方，讓整個平面與屏幕垂直，然后將不透明的薄板緊貼在透明薄板的兩面，再將透明的薄板分別緊貼在這 兩塊不透明薄板的兩面，如此重復(fù)下去，直至屏幕完全被交替排列的透明與不透明的薄板遮擋。這個時候我們會發(fā)現(xiàn)，如果正對屏幕，我們?nèi)匀荒軌蚯宄吹狡聊簧? 一部分區(qū)域的內(nèi)容，但只要目光稍微向左右偏離，不再垂直于屏幕，屏幕就變得暗淡了許多；如果目光繼續(xù)向屏幕左或右移動，屏幕會徹底變黑。這是為什么呢？

        因為我們把這一系列透明與不透明的薄板放置在電腦屏幕前時，從顯示器光源發(fā)出的光，有些會進(jìn)入透明區(qū)域，另外的則進(jìn)入不透明區(qū)域。而進(jìn)入不透明區(qū)域的那部分光線會被吸收，無法進(jìn)入我們的眼睛。但是，有幸進(jìn)入透明區(qū)域的光線是否就能順利地穿過薄板到達(dá)人眼呢？并不一定。

        設(shè)想你駕駛著一輛汽車行駛在公路上，公路雖然路面平整，兩側(cè)卻是深不見底的懸崖，不小心跌落下去就會粉身碎骨。顯然，避免危險發(fā)生的最好的辦法就是讓汽車時刻與道路的中心線保持平行，這樣汽車就會保持在路面的范圍內(nèi)。

        由電腦顯示器發(fā)出的，進(jìn)入透明區(qū)域的光線就像在兩側(cè)都是懸崖的公路上行駛的汽車。傳播方向與屏幕近乎垂直的光線，它們會一直在透明區(qū)域內(nèi)穿行，完好 無損地穿過薄板到達(dá)我們的眼睛。而那些向屏幕左右兩側(cè)發(fā)散的光線，則像是嚴(yán)重偏離道路中心線行駛的汽車，沒過多久就墜入懸崖——穿過透明區(qū)域進(jìn)入不透明區(qū) 域，隨即被吸收了[1]。也就是說，如果處在屏幕正前方，盡管有一部分光線被不透明區(qū)域吸收，還是有相當(dāng)一部分光線經(jīng)由透明區(qū)域進(jìn)入我們的眼睛，因此我們 還是能夠看清屏幕；但如果處在屏幕的兩側(cè)，進(jìn)入透明區(qū)域的光線也會被不透明區(qū)域吸收，因此我們眼中的屏幕就是漆黑一片。

圖1 當(dāng)光控屏置于電腦屏幕前方時，只有傳播方向與屏幕垂直的光線能夠透過光控屏，向屏幕左右兩側(cè)發(fā)散的光線會被光控屏阻擋。

        雖然通過一系列透明和不透明薄板的交替排列，我們就可以有效地阻擋向屏幕兩側(cè)傳播的光線，從而起到保護(hù)電腦使用者隱私的作用；然而，對于處 在屏幕正前方的使用者來說，屏幕上相當(dāng)一部分的區(qū)域被那些不透明的薄板所遮擋了。解決這個問題的辦法是減小透明薄板和不透明薄板的厚度。如果兩種薄板的厚 度都減小到幾十微米（1微米是1米的百萬分之一），我們的眼睛根本沒辦法分辨這么小的尺寸，于是整個屏幕都會變得清晰可見，和沒有添加這些薄板時一樣，而 處在屏幕兩側(cè)的人還是無法看見屏幕上的內(nèi)容[2]。我們再將薄板的高度也減小到幾十或者幾百微米，這個時候放置在屏幕前方的就不再是一疊笨重的平板，而是 一張輕盈的薄膜。這就是本文開頭提到能夠保護(hù)電腦使用者隱私的薄膜。人們給這樣的薄膜起名叫光控膜，正是由于它能夠很好地控制光的傳播方向。

圖2 光控膜能夠有效地阻擋電腦顯示器發(fā)出的光向屏幕兩側(cè)的傳播，從而保護(hù)電腦使用者的隱私[2]

        首先，該選擇什么樣的材料去生產(chǎn)這種薄膜呢？人們很自然地想到了塑料。許多種類的塑料可以做到像玻璃一樣透明，但如果向其中加入碳黑之類的黑色顏 料，它又能夠幾乎完全地吸收光線。更為重要的是，塑料輕便又不易碎，非常適合加工成薄膜。因此用塑料來作為光控膜的材料真是再合適不過了。

        選好了合適的材料，接下來就是如何加工的問題了。研究人員想出了許多辦法來巧妙地實現(xiàn)這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。有一種方法是先將透明的塑料原料和不透明的塑 料原料一起用特殊的加工設(shè)備，制成類似夾心餅干的薄膜——一層不透明的塑料夾在兩層透明的塑料中間，或者兩層不透明的塑料夾著一層透明的塑料。接下來我們 把許多這樣的“夾心餅干”疊放在一起，在高溫高壓的作用下，相鄰的兩層膜互相融合，就形成了透明和不透明的塑料交替的周期性結(jié)構(gòu)。然后，將由許多層薄膜組 成的大塊塑料沿著橫截面的方向剖開，就得到了具有周期性結(jié)構(gòu)的薄膜。最后，根據(jù)實際應(yīng)用的需要，我們還可以對這些薄膜做進(jìn)一步的封裝，例如將它夾在兩塊玻 璃之間以防止塑料損壞；或者在膜的一面添加上一層膠水，讓光控膜能夠牢實地固定在電腦屏幕的表面。這樣一來，能夠保護(hù)個人隱私的光控膜就被生產(chǎn)出來了 [4]。

圖 3 光控膜的一種加工方法：(a)透明和不透明的塑料原料混合；(b)加工成具有夾層結(jié)構(gòu)的薄膜；(c)薄膜相互疊加，在高溫高壓條件下發(fā)生融合，得到透明區(qū) 域與不透明區(qū)域交替排列的結(jié)構(gòu)；(d)橫向切割得到具有周期結(jié)構(gòu)的薄膜；(e)根據(jù)需要做進(jìn)一步的封裝，得到光控膜成品。

        光控膜不僅可以用來保護(hù)電子產(chǎn)品使用者的隱私，還可以在其他許多方面為我們帶來便利。一個典型的應(yīng)用就是將它覆蓋在汽車的中控臺液晶顯示屏的表面。 配備液晶顯示屏的中控臺越來越多地成為汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置，它可以很方便地為駕駛員提供汽車的各種信息，甚至可以作為導(dǎo)航系統(tǒng)使用。但是由于液晶屏發(fā)出的光線 也是向著屏幕四周發(fā)散的，液晶屏上顯示的內(nèi)容會被強(qiáng)烈地反射到擋風(fēng)玻璃上，這會嚴(yán)重干擾駕駛員的視線，尤其夜間行車時更是如此。我們?nèi)绻岩粔K光控膜貼到 液晶屏的表面，并且將膜旋轉(zhuǎn)90度。這個時候光控膜阻擋的不再是向屏幕左右傳播的光線，而是向屏幕上下傳播的光線，液晶屏在擋風(fēng)玻璃上的倒影自然就消失 了。

圖4 左：汽車中控臺液晶屏顯示的內(nèi)容會反射到擋風(fēng)玻璃上，干擾駕駛員的視線；

右：液晶屏表面添加了光控膜之后，向液晶屏上下兩個方向傳播的光線被阻擋，

因此屏幕上的內(nèi)容不再會反射到擋風(fēng)玻璃上。[5]

參考文獻(xiàn)和注釋：

[1]實際上光在透明區(qū)域和不透明區(qū)域的界面還會發(fā)生反射，反射會使得光控膜的隱私保護(hù)功能受到干擾，因此用于光控膜的材料必須仔細(xì)選擇以盡量降低發(fā)生在界面上的反射。

[2]當(dāng)透明區(qū)域和不透明區(qū)域的寬度都變得很小時，人眼無法區(qū)分不同的區(qū)域，但如果不透明的區(qū)域過寬，從電腦顯示器發(fā)出的光線仍然會有相當(dāng)多被不透明區(qū)域吸收，此時處在電腦屏幕正前方的人會覺得屏幕變暗。因此在實際生產(chǎn)時要合理控制兩個區(qū)域各自的寬度。

[3] https://www./Web%20Export/Supplier%20Content/3M_19/PDF/3M_Vikuiti_Advanced_Light_Control_Film.pdf?redirected=1

[4] Sanford Cobb Jr., Leo A. Meyer, Jeffery J. Melby, Scott G. Theirl, “Light Control Film with Reduced Ghost Images”, US Patent, 5,254,388

[5] http://solutions./3MContentRetrievalAPI/BlobServlet?lmd=1326216513000&locale=en_WW&assetType=MMM_Image&assetId=1273697215836&blobAttribute=ImageFile