211service.com
En ny konkurrent till LCD
En pixel som använder ett par speglar för att blockera eller sända ljus kan leda till skärmar som är snabbare, ljusare och mer energieffektiva än LCD-skärmar. Forskare vid Microsoft Research som publicerade sin nya pixeldesign i Naturfotonik säga att deras design också är enklare och lättare att tillverka, vilket borde göra det billigare.
Spegeltrick : En mikroskopisk bild visar en tvådimensionell uppsättning av 100 mikrometer breda pixlar. Den nya pixeldesignen av Microsofts forskare använder två mikrospeglar, en med en bländare och den andra placerad direkt framför bländaren. I påslaget böjs den första spegeln, vilket skickar ljus som studsar från den andra spegeln och ut genom pixeln.
LCD-skärmar hör hälften av den globala TV-marknaden och är den mest populära tekniken för mobiltelefoner och platta datorskärmar. Men av tre anledningar har de inte den bästa bildkvaliteten. För det första stängs inte pixlarna av helt. För det andra tar det 25 till 40 millisekunder i genomsnitt för pixlarna att växla mellan svart och vitt, vilket är tillräckligt långsamt för att göra snabbrörliga bilder oskarpa. För det tredje är LCD-skärmar nästan omöjliga att använda i starkt omgivande ljus. Det finns inget i LCD-teknik som sticker ut, säger Sriram Peruvemba, vice VD för marknadsföring på electronic-paper pioneer E Ink , baserat i Cambridge, MA. Den enda anledningen till att det har gått bra är att det är den lägsta pris [flat-panel] skärmen idag.
De nya teleskopiska pixlarna slås av och på helt inom 1,5 millisekunder. Michael Sinclair på Microsoft Research säger att den ultrasnabba svarstiden översätts till enklare, billiga färgskärmar. På LCD-skärmar är en pixel gjord av tre subpixlar – röd, grön och blå – som lyser upp samtidigt med olika intensiteter för att skapa, säg, gult. Varje subpixel styrs med en separat transistorkrets, vilket gör kretsarna komplexa. Eftersom den teleskopiska displayen växlar så snabbt kan du sätta röda, gröna och blå lysdioder bakom varje pixel, säger Sinclair, och få dem att lysa upp sekventiellt för att skapa en färgnyans. Detta skulle minska komplexiteten och kostnaderna för dagens LCD, säger han.
De teleskopiska pixlarna är också betydligt ljusare. I en LCD, när ljuset passerar genom de polariserande filmerna, flytande kristallskiktet och färgfiltren, kommer bara 5 till 10 procent av det ut. De teleskopiska pixlarna släpper å andra sidan igenom cirka 36 procent av ljuset. Jag skulle klara mig med en mindre kraftfull bakgrundsbelysning, eftersom den teleskopiska pixeln är mer effektiv, säger Sinclair. Den högre ljusstyrkan skulle också göra skärmen mer synlig i starkt solljus.
De nya pixlarna använder två små mikrospeglar för att passera eller blockera ljus. Den första är en 100 mikrometer bred, 100 nanometer tjock aluminiumskiva med ett hål i mitten. Den andra spegeln, även den en tunn aluminiumfilm, är lika stor som hålet och placerad rakt framför den. Ljus projiceras på den skivformade spegeln bakom den andra spegeln.
I avstängt läge reflekterar båda speglarna ljuset tillbaka till källan, så ingenting kommer ut ur hålet. I påslaget läge böjer en spänning som appliceras mellan skivan och en transparent elektrod skivan mot elektroden. Nu studsar ljuset av skivan mot den andra spegeln och sedan ut genom hålet.
Sinclair och hans kollegor tillverkar pixlarna på ett lager sätt som liknar tillverkningen av kiselchips. Han säger att den teleskopiska pixeldesignen är enklare än designen av en LCD, med färre lager, så tillverkningen skulle kräva färre steg. Just nu använder forskarna indiumtitanoxid, industristandarden för att göra transparenta elektroder. Men de föreslår att man gör elektroderna med ett extremt tunt, mönstrat aluminiumskikt som skulle vara nästan genomskinligt. Detta kan förenkla bildskärmens produktionsprocess och minska dess kostnad ännu mer.
Den nya pixeltekniken har fördelar jämfört med nuvarande LCD-skärmar, säger Peruvemba, men de mekaniska delarna kan äventyra robustheten. Det finns bokstavligen hundratusentals till miljoner små slutarliknande enheter som har en mekanisk rörelse, säger han. I de flesta enheter är det som förstörs först de mekaniska delarna.
Medan LCD och den nya teleskopiska displayen sänder ljus från en bakgrundsbelysning, har andra kommit med lovande pixlar som reflekterar omgivande ljus. Qualcomms nya skärm, som har MEMS-baserade pixlar, kommer att debutera i år på tre olika mobiltelefoner. (Se E-Paper Displays Video .) Företaget har också tillkännagett sin första färgskärm för en MP3-spelare. Samtidigt har E Ink, som säljer svartvita e-pappersskärmar, nu gjort färg- och videoprototyper. (Se E-Paper Comes Alive .) E-pappersteknologierna har en nischmarknad: lågeffektskärmar för utomhusbruk.
Dessa skärmar behöver ingen bakgrundsbelysning, och deras pixlar behöver inte den konstanta uppfriskningen som krävs i en LCD-skärm, vilket minskar deras energianvändning. Och ju mer ljus, desto bättre ser skärmarna ut. Vi konkurrerar inte med starkt omgivande ljus – vi drar nytta av allt det solljuset, säger Brian Gally, chef för ingenjörsbranschen på Qualcomm MEMS Technologies . Så det är verkligen analogt med papper.
Sinclair säger att Microsoft Research riktar sig till stora, billiga datorskärmar. Det kan vara en IT-arbetares dröm. Istället för att ha en liten skrivbordsskärm där du måste växla mellan fönster, kan en tekniker ha en tunn skärm i whiteboardstorlek att arbeta på, säger Sinclair.