Iriserande skärmar

Arbetare i Qualcomms fabrik i Hsinchu City, Taiwan, använder samma typ av utrustning som finns i andra bildskärmsfabriker på ön, som är källan till mer än en tredjedel av LCD-panelerna i nya datorer, surfplattor och smarta telefoner. Ändå är skärmar från denna växt som inga andra. De skapar färgbilder genom att låna ett optiskt trick på jobbet i de skimrande vingarna på några fjärilar. Varje pixel i den nya Mirasol-skärmen är gjord av mikroskopiska strukturer som fungerar som ofullkomliga speglar, som reflekterar tillbaka inkommande ljus men ändrar dess färg. Fullfärgsbilder kan skapas även i direkt solljus.

Eftersom dessa skärmar använder reflekterat ljus snarare än att avge sitt eget som konventionella skärmar gör, förbrukar de mycket mindre energi än LCD-skärmar. Men till skillnad från andra skärmar med låg effekt, som den i Amazons svartvita Kindle e-läsare, återger dessa bilder i full färg och kan uppdateras tillräckligt snabbt för att visa video.

Den här historien var en del av vårt majnummer 2012

• Se resten av frågan
• Prenumerera

Färgen är ännu inte lika rik som på en konventionell LCD, men eftersom skärmen förbrukar så mycket mindre energi kan enheter som använder den hålla längre mellan laddningarna. Om du använder en på ett liknande sätt som en Kindle bör du förvänta dig veckors batteritid, säger Clarence Chui, som leder Qualcomms Mirasol-division. Tekniken kan också leda till smalare enheter, eftersom designers kan använda mindre batterier.

Qualcomm börjar med 5,3-tumsskärmar för e-läsare som nu finns till försäljning i Sydkorea och Kina. Senare i år kommer det att öppna en andra, mycket större Mirasol-fabrik i Taiwan, som kommer att ha tillräckligt med kapacitet för att försörja några av världens största tillverkare av mobila enheter. Chui säger att fabriken kommer att kunna göra Mirasol-skärmar i storlekar som passar en mängd olika enheter, inklusive smarta telefoner och surfplattor i full storlek.

Till skillnad från konventionella skärmar, som bleknar i starkt ljus, fungerar Mirasol-skärmen bäst i direkt sol. (Visas är TRSF , Teknikgranskning s science fiction-tidning.)

Inne på Mirasol-fabriken i Taiwan börjar tillverkningsprocessen med en skiva blankt glas, 73 centimeter brett och 92 centimeter långt, som pixlarna ska fästas på. Här tar en robot ut glasskivor från förpackningar och placerar dem på rullar för rengöring. Glaset kommer att utgöra det översta lagret av displayerna.

En tekniker laddar en kassett med glasskivorna i ett fysiskt ångavsättningsverktyg, vilket skapar en tunn reflekterande film på glaset. Detta spegelliknande lager finns inte i konventionella displayer, som genererar sitt eget ljus. Skiktet måste vara mycket reflekterande för att göra skärmen läsbar även i svagt ljus. (E-läsaren kan lysa upp displayen från kanterna för läsning i mörker.)


Efter detta steg använder arbetare typiska fotolitografiverktyg för att göra individuella pixlar. Verktygen gör små ihåliga strukturer som kommer att fungera som ofullkomliga speglar.


När en person tittar på displayen reflekteras inkommande ljus i dessa strukturer på ett sådant sätt att när ljuset slutligen studsar tillbaka ut, är dess färg annorlunda; färgen beror på storleken på varje struktur. Den fotolitografiska processen bildar också mikroskopiska mekaniska omkopplare som stänger av pixlar. De stänger strukturerna, vilket gör att det reflekterade ljuset blir ultraviolett och osynligt och får pixlarna att se svarta ut.

Fotolitografisteget förvandlar varje glasskiva till flera displayer - de reflekterande rektanglarna som visas här. En tekniker laddar glaset i en ritsmaskin som skär dem isär.

Testmönster på ytan av nästan färdiga skärmar kan ses i denna närbild; varje rektangel är en display. En pixel består av en samling håligheter som var och en reflekterar tillbaka antingen rött, grönt eller blått ljus, som kombineras för att skapa ett brett spektrum av färger. Nästa steg är inkapsling, där yttre lager och elektriska kontakter läggs till för att producera en färdig display för enheter.

Displayen kan ses här inuti en demonterad Kyobo e-läsare, ett märke som endast säljs i Sydkorea; det är den första enheten som har en Mirasol färgskärm. De orangefärgade banden är elektriska kontakter som används för att styra och driva skärmen och andra komponenter. Den svarta kanten är glaset som utgör enhetens framsida, sett från dess undersida.

Displayen, som är skymd på detta foto, är ansluten till ett kretskort och inbyggd i e-läsaren, vars delar kan ses i bakgrunden.

Dölj