APL:美研发出支持彩显和视频的电子纸

2010-10-18 15:46 来源: 科技日报
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  日前,互联网一段来自亚马逊公司的广告成了不少人的谈资。广告中一男一女两名主人公在泳池边分别使用着iPad和Kindle(亚马逊旗下的电子书阅读器),不一会用iPad的男主角就郁闷地发现,强烈的阳光下他只能从iPad的屏幕中看到自己的脸,而身边的女主角则仍能轻松地进行阅读。出于好奇,男主角便向女士询问起缘由,女主角得意地告诉他:“这是Kindle,只有139美元,比我的墨镜还便宜”。

  这段广告播出后立即引发了双方粉丝的“口水仗”,互联网上该视频的点击率也开始急速攀升。但广告中没有指出的是两款产品的一些其他缺陷,如采用电子墨水(e-ink)技术的Kindle电子书虽然具有能在阳光下轻松阅读的特长,但却无内置光源、不能显示彩色和视频,且功能单一;而被众多时尚人士追捧的iPad除无法在阳光下阅读的弊病外,与Kindle相比还有笨重、耗电等不足之处。那么有没有一种显示器能够集两者的优势于一身呢?美国辛辛那提大学的研究人员给出了答案。

  这项名为“电流体”的显示技术由美国辛辛那提大学创新设备实验室和Gamma Dynamics公司联合研制。依靠该技术制成的显示器不但能够在阳光下保持清晰自然的显示效果,同时还能播放活动的图像或视频。另外与采用电子墨水技术的kindle类似,新型显示器在显示静止图像时几乎不消耗电能。相关研究发表在近日出版的《应用物理学快报》(APL)上。

两大阵营各有缺陷

  目前,液晶显示设备一般分为两大基本阵营:一种是以Kindle为代表的电子墨水技术阵营,绝大多数电子书阅读器所采用的都是这种技术,这类显示设备具有耗能低(不上网的情况下可待机1个月以上)、体积小、可读性强的优点,但同时也存在功能单一,无法显示彩色和视频的缺陷;另一种是以iPad和笔记本电脑为代表的LCD技术阵营,这类显示设备能够提供逼真艳丽的色彩和高速的视频显示,但其缺点是功耗较大,强光下可读性差。

  为解决这一问题,科学家们尝试了多种方案但都不太理想。甚至还有不少厂家提出了将两种屏幕重合的解决方案,但实验发现这种方法非但不能降低能耗还减少了屏幕的透光效率、提高了生产成本。因此,在经历了10余年的挫折之后,不少人开始悲观认为,将速度、亮度和低功耗集于一身或许是一项不可能完成的任务。

“三明治”攻克难关

  如果用一句话来描述新技术和上述两种显示技术的不同,那就是“能够同时支持彩色和视频播放的显示器”,而其核心技术则是通过一个类似三明治的结构来实现的。在表层的玻璃之下,分别是油层电极层和色素层,在显示元件上又铺满了由疏水性材料构成的六角形像素。每个像素的中心都有一个可存储色素的微小容器,施加了电压后,色素会流到上层,油会到下层,从而让像素带色,创造出一个着色区,通过调整电压就可以创造出不同的颜色。停止施加电压时,扩散的色素又会因表面张力与界面产生压差而回到微容器当中。最后再通过反射的方式,通过环境光来照亮显示器,这样就做到了在显示静止图像时不耗电的目的。

现有设备即可生产

  负责该研究的辛辛那提大学电气学副教授杰森·海根菲尔德和Gamma Dynamics公司总裁约翰·鲁道夫称,与那些进行了近10年仍一无所获的研究相比,这项技术让人印象深刻。特别是对娱乐和游戏而言,具有彩显和视频功能的电子纸将开创一个全新的应用领域。目前采用该技术的原型机已经通过了早期的可靠性测试,有望在3年内上市。

  而更引人注目的是,来自辛辛那提大学的这项新型“零功耗”电子纸通过现有的LCD生产线设备即可组装生产。

  鲁道夫说,这种显示技术或对其他设备的设计研究也能带来启发,为众多电子设备带来革命性的变革。诸如亚马逊Kindle这样的电子书阅读器如果采用这种显示技术将能够显示彩色和视频,而像手机或iPad这类的电子设备只需要极少的电力就可运行,因此可以更薄更轻更小巧,并且在阳光下也可以清晰阅读。此外,由于采用新技术的显示器可以在几乎不耗电的情况下显示静止图像,因此在室内广告牌等领域也将有广泛的应用前景。下一步,研究人员还将展开对采用该技术的可卷曲电子纸的研发。相信在不远的将来,能像报纸一样折叠、像LCD一样显示彩色和视频的柔性电子纸就能出现在我们身边。