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科学家研发出由相变材料制作的可弯曲显示屏

发布时间:2019-12-14 08:20:07 阅读: 来源:玉米脱粒机厂家

硅谷网讯 据《连线》杂志网站报道,我们的周围遍布不完美的显示屏——我们的智能手机,笔记本,电视机,手表,布告板——它们中的有些在毫不留情地消耗着我们的电池,而其它一些不能显示丰富的色彩,有些则不能显示纯净的黑色,最后,它们中的绝大多数都不能被卷起来放进你的口袋里。

但更好的产品可能正在到来。

根据一篇今天发表在《自然》杂志上的论文,科学家们描述了一项新的技术,这可能是朝着生产出第一种超薄,超高速,低能耗,高清且可折叠彩色显示屏的方向迈出的第一步。如果将技术从实验室搬到工厂的工程难题可以被解决,那么这将有望成为一款博采当今各类显示技术之长从而孕育出的完美之作。

这项新的显示技术采用的材料仍然主要是一些传统材料,包括现在便已经在CD与DVD上广泛使用的一些数据存储材料,这些材料的一项关键性质是它们可以以两种状态存在。在光,热或电子的作用下,它们就能实现不同状态之间的转换。科学家们将这类材料称作“相变材料”(PCMs)。

阿列克斯·克罗波夫(Alex Kolobov)是一名来自日本纳米电子研究所的研究员,他本人并未参与本次研究。他表示:“实在非常令人振奋,在光学与长期存储材料领域得到如此广泛应用的相变材料能在显示技术方面找到一个新的潜在应用领域。”

PCM显示技术原理基本就很像亚马逊的kindle阅读器采用的那种电子纸张。简单来说其方法不外乎采用两层箱变材料叠加,其中色彩较浅,一种则较深,中间再放置一层透明的传导层。在电子纸张技术中,较内层的材料是一种黑色的粘稠油性液体,中间布满微小的白色钛质小球粒。要想显示白色图形,你就让电流通过玻璃下的一块微小区域,让那些小球浮上表面。而如果想要显示黑色图案,你就反方向通过电流,让那些小球再次掉落回去。

而在PCM显示技术中,其较内层的材料是一种硅的一些化学元素近亲:锗,锑和碲。这种材料的两种状态,即所谓GST,事实上是两种不同的材料:一种是一类规则态的晶体,另一种则是不规则态的玻璃。为了实现在这两者之间的转换,需要借助电流脉冲去熔化一根柱体,你可以选择使其缓慢熔化,从而得到晶体,你也可以选择快速冷却,从而得到玻璃。这种循环可以非常迅速的进行,每秒钟可以进行超过100万次。

这种速度在消费类产品中将是一种巨大的优势。在kindle上滑动页面有时候会让人感觉体验很差,因为它的刷新速度基本只有每秒钟一次左右,而是用PCM材料制作的显示屏,其刷新速度足以支持电影播放。

为了研制这款开创性的新型显示装置,由英国牛津大学纳米制造技术专家哈里希·巴斯卡兰(Harish Bhaskaran)领衔的一个小组使用一台纳米工业界花费35年时间开发出来的精密设备来布设所需的3层材料面——每一层都仅有几个纳米厚——一层导电玻璃,一层GST,然后再是一层导电玻璃。随后他们使用一台原子力显微镜的尖端在其表面作画——任何东西,从日本画中的波涛,到一个跳蚤或是一辆古董车,所有这些画的大小都小于一根头发丝的宽度。

研究人员还展示了,他们可以通过改变光在材料表面的反射情况实现对PCM显示颜色的控制。每一个像素都可以显示一到两种颜色,这是因为GST材料可以不同的方式发生光线折射。而为了得到更广泛的色彩选择,包括天蓝色和粉色等等,研究人员改变这些材料层的厚度。到目前为止,研究组还只是实现了两种颜色的选择,但巴斯卡兰坚信这项技术最终将完全可能实现全色彩显示。

而为了实现可弯曲显示屏技术,他们从隔壁的实验室借了一张迈拉纸(mylar ),这是一种坚韧聚脂类高分子物。他们把上面的灰尘去除,并将GST材料放置上去。

在未来,当这种超高清分辨率可弯曲显示技术发展成熟之后,将有望研发出个性化隐形眼镜,简单地说也就是将苹果的Retina Display做成你的眼角膜那么大,度身定制。

当然,就现在来说,要想将这项技术真正从实验室中取出并投入商业生产,其中还需要大量艰辛的劳动和数亿美元的资金投入。甚至即便有显示技术方面的大公司愿意介入并进行投资,他们也不能就此抱有过分乐观的预期——因为市场是很挑剔的,而现有的显示技术已经表现的非常不错。就目前的技术水平来说,PCM材料显示技术所能达到的对比度仅有LCD显示技术的十分之一不到,另外其在色彩显示方面仍然问题多多。最后,尽管研究组表示他们可以实现对单个像素的色彩控制,但是一个实用的显示器将会包括数百万的像素,而在那之前,必须确保能制造出符合实际,让用户能够使用的产品。

(责任编辑:硅谷网·何睿)

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