能反射光线的电子纸张对眼睛有益,并且能增加电池的寿命,而大多数传统的显示器是从背光处获得光线的。但是,想要做一个明亮、漂亮的彩色显示器时,这种对周围光线的依赖就成了一种障碍。惠普的研究人员正在努力解决这个问题,通过研发新的使用环境光的材料,创造出颜色更鲜明的支持视频、低能耗的屏幕。
传统的显示器,包括LCD,使用背光产生光线和光层,透过它产生不同的颜色。这种类型的显示器需要许多的电力,因为大多数光线在过滤中损失掉了。
反射式显示器不需要背光。例如,主要的电子纸张公司E Ink制造的显示器中的像素,充满了黑色和白色带有相反电荷的小点;当像素转换时,白色或黑色的粒子就会移动到表面,反射或吸收周围的光线。
制造彩色电子纸张是一个主要的挑战,而到目前为止所造出的样机与传统的显示器相比显得暗淡而模糊。在黑白像素阵列上增加彩色滤光器——这是E Ink公司采用的方法——仍然会遇到LCD所遭遇的光线丢失的问题。但是在LCD里,可以增强背光来维持亮度,而反射式显示器局限于环境光线,光线损失无法弥补。另一个问题在于,彩色显示器中使用的彩色子像素通常是一个挨一个排列的,每个像素三分之一的区域给了一种颜色:红色、蓝色和绿色。当像素反射红光时,三分之二的入射光就被白白丢掉了,无论滤光器有多好。
公司位于加州帕洛阿尔托市的外观信息实验室的科学家格雷•吉布森(Gary Gibson)正参与一项工程,目标是使用更亮的发光材料解决光线暗淡的问题。该公司研发了一种复合材料,能将蓝光和绿光转化为红光,另一种材料将蓝光转化为绿光。制造蓝色的发光像素是不可行的。在每个像素上都有一个快速转换的液晶快门,让光线进出;下面的镜子也能帮助光线离开。
研发能转换光线颜色的发光材料是材料科学的一个重大挑战。“自然界中没有一种材料能做到所有我们想要的事情,” 吉布森说。该团队为每一种颜色研发了复合材料。例如,在红色复合材料中,蓝色和绿色的光就沿着染料分子传递,以尽可能少的损失逐渐将其转化为红色的波长。但是蓝色仍然是一个挑战,因为太阳光或室内光线中没有足够的更高波长的光线转化为蓝色。所以公司的技术原型要么使用传统的较大的蓝色子像素,要么依赖白色子像素中的蓝光以达到足够的亮度。
吉布森说,理论上,惠普的材料应该比完美的彩色反射器更亮。他还表示,到目前为止,他们已经制造出了随着时间的推移保持稳定的材料,并且已证实,这些光学系统中的材料与用在显示器中的材料类似。随着他们继续改善这些材料,惠普的研究人员正在开发完整显示器的生产系统。吉布森表示它们应当与大批量的产品流程如喷墨打印相一致。
亚利桑那州立大学软性显示器研究中心(Flexible Display Center)主任尼克•高拉内利(Nick Colaneri)说,iPad的流行表明“显然人们对用彩色电子新玩艺来阅读杂志、图书和其他内容很有兴趣,” 他预言,“鲜艳的彩色电子纸张可以满足人们的胃口,并且能扩大市场”。
惠普可能会沿着这条道路,将反射式显示器和柔韧坚固的塑料电子技术结合起来,这是帕洛阿尔托市的实验室正在研究的另一项工程的一部分。“这将是真正的创新,”行业研究公司Display Search的高级分析师保罗•西门扎(Paul Semenza)说。“柔韧、低耗能的彩色显示器就是“圣杯””他补充到。“问题的关键在于,他们能不能确定并制造出所有的材料,并使它发挥似乎应有的功效?”
同时,E Ink公司的产品经理劳伦斯•施瓦茨(Lawrence Schwartz)表示该公司的彩色电子纸张产品将于年底推出。公司正在弥补一些通过颜色过滤器时损失的光线,通过改善其油墨配方产生黑与白更高的对比。公司也在改善显示器的转换速度,最终这也就意味着更多的动画和视频。
更鲜艳的反射式显示器
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