一种新型的彩色滤光器可以显著提高液晶显示器（LCDs）的能源效率，LCD统治了从电视机市场到手机市场中显示器领域。

　　如今最好的LCD只能发射出由其背光灯产生光线的8%。这意味着它们耗尽了便携式电子设备中的电池，使家中的电费账单上的数额增大（加州能源委员会估计，电视机消耗了家庭电力的10%）。

　　通常而言，LCD使用光学设备的不同层来着色、极化和遮挡来自背光灯的光线，每个步骤都比较低效。如今，美国密歇根大学（University of Michigan）的研究人员已经制造出一种光学薄膜，其可以使LCD的整体效率提高400%多——因此会有36%的光线通过它。新的光学薄膜是由该大学电机工程和计算机科学教授杰伊?郭（L. Jay Guo）带领的研究人员研发而成的。薄膜使通过LCD的光线着色和极化的效率高于传统的元件。

　　这个彩色滤光器是由两层铝和夹在其间的一层绝缘材料组成的三层夹层结构；整个厚度小于200纳米，并且其用固定间隔的缝隙蚀刻而成，像栅栏一样。当白色背光灯发光时，缝隙之间的距离和它们的宽度决定了将产生的颜色，这是因为光栅形式和可见光的波长在相同等级规模上。8月底在《自然通信》（Nature Communications）网站上发表的一篇论文中，密歇根大学的研究人员展示了他们可以使用这种滤光器制造出彩虹的颜色。

　　郭说，除了更有效率外，该滤光器也比现在的LCD制造起来更简单。它可以通过在一个单独的制造步骤中并排复制不同宽度的光栅产生红色、蓝色和绿色亚像素。传统的LCD使用天然色素来定义红色、绿色和蓝色亚像素，以此来过滤来自背光灯的光线。每种着色剂一次沉积一种，然后形成一个亚像素。新的光栅比基于着色剂的滤光器通过更多的光，而传统的绿色滤光器通过大约40%的光，一个绿色的基于光栅的滤光器能通过60%的光。其他颜色也有类似的效率优势。

　　光栅也能非常高效地极化光线。这是至关重要的，因为液晶光闸通过开合使来自于每个像素的光线通过，只对偏振光有效。传统的显示器使用的偏振滤光器会吸收一半的光——错误偏振的部分。郭的光栅让正确的偏振光通过，但它们没有吸收剩下的50%——取而代之的是，这些光被反射到其他方向。一面反射镜反射了这些光并改变了某些光的极性，让更多的光返回再通过光栅。

　　其他研究人员也制造出了类似的光栅结构来聚焦光或者从显示器或太阳能电池中获得更多的光。斯坦福大学（Stanford University）的研究人员彼得?卡特里瑟（Peter Catrysse）说：“这是一个很容易创建和仿制的结构。”他补充说，郭的彩色滤光器和偏振器显示出了多功能性和可调谐性，这表明该领域“正越来越接近于制造实际用途的元件。”

　　伊利诺大学香槟分校（University of Illinois at Urbana-Champaign）机械科学和工程教授尼古拉斯?方（Nicholas Fang）看到了该研究的其他方面。他指出，美国高通公司（Qualcomm）正在致力于更低功耗的反射式显示器。该显示器与这种新型滤光器相结合可以完全摒弃背光灯。他说：“把这种（光栅）制成基于反射的彩色滤光器是有可能的。”

　　郭说，密歇根大学的研究人员目前正在致力于使该滤光器变得“值得生产”，或使其与用于大规模生产显示器的机器相兼容。去年，他的团队展示了一种方法，使用相同的纳米仿制技术在卷对卷压印机上大面积地高速运转。他说：“我们一直使用连续的卷对卷生产过程来制造非常相似的结构。单独的部分都在那，现在就是整合的问题了。”