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一種由相變材料制作的可彎曲顯示屏

    據(jù)《連線》雜志網(wǎng)站報(bào)道，我們的周圍遍布不完美的顯示屏——我們的智能手機(jī)，筆記本，電視機(jī)，手表，布告板——它們中的有些在毫不留情地消耗著我們的電池，而其它一些不能顯示豐富的色彩，有些則不能顯示純凈的黑色，最后，它們中的絕大多數(shù)都不能被卷起來放進(jìn)你的口袋里。

    但更好的產(chǎn)品可能正在到來。

    根據(jù)一篇今天發(fā)表在《自然》雜志上的論文，科學(xué)家們描述了一項(xiàng)新的技術(shù)，這可能是朝著生產(chǎn)出第一種超薄，超高速，低能耗，高清且可折疊彩色顯示屏的方向邁出的第一步。如果將技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室搬到工廠的工程難題可以被解決，那么這將有望成為一款博采當(dāng)今各類顯示技術(shù)之長從而孕育出的完美之作。

    這項(xiàng)新的顯示技術(shù)采用的材料仍然主要是一些傳統(tǒng)材料，包括現(xiàn)在便已經(jīng)在CD與DVD上廣泛使用的一些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)材料，這些材料的一項(xiàng)關(guān)鍵性質(zhì)是它們可以以兩種狀態(tài)存在。在光，熱或電子的作用下，它們就能實(shí)現(xiàn)不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。科學(xué)家們將這類材料稱作“相變材料”(PCMs)。

    阿列克斯·克羅波夫(Alex Kolobov)是一名來自日本納米電子研究所的研究員，他本人并未參與本次研究。他表示：“實(shí)在非常令人振奮，在光學(xué)與長期存儲(chǔ)材料領(lǐng)域得到如此廣泛應(yīng)用的相變材料能在顯示技術(shù)方面找到一個(gè)新的潛在應(yīng)用領(lǐng)域。”

    PCM顯示技術(shù)原理基本就很像亞馬遜的kindle閱讀器采用的那種電子紙張。簡單來說其方法不外乎采用兩層箱變材料疊加，其中色彩較淺，一種則較深，中間再放置一層透明的傳導(dǎo)層。在電子紙張技術(shù)中，較內(nèi)層的材料是一種黑色的粘稠油性液體，中間布滿微小的白色鈦質(zhì)小球粒。要想顯示白色圖形，你就讓電流通過玻璃下的一塊微小區(qū)域，讓那些小球浮上表面。而如果想要顯示黑色圖案，你就反方向通過電流，讓那些小球再次掉落回去。

    而在PCM顯示技術(shù)中，其較內(nèi)層的材料是一種硅的一些化學(xué)元素近親：鍺，銻和碲。這種材料的兩種狀態(tài)，即所謂GST，事實(shí)上是兩種不同的材料：一種是一類規(guī)則態(tài)的晶體，另一種則是不規(guī)則態(tài)的玻璃。為了實(shí)現(xiàn)在這兩者之間的轉(zhuǎn)換，需要借助電流脈沖去熔化一根柱體，你可以選擇使其緩慢熔化，從而得到晶體，你也可以選擇快速冷卻，從而得到玻璃。這種循環(huán)可以非常迅速的進(jìn)行，每秒鐘可以進(jìn)行超過100萬次。

    這種速度在消費(fèi)類產(chǎn)品中將是一種巨大的優(yōu)勢。在kindle上滑動(dòng)頁面有時(shí)候會(huì)讓人感覺體驗(yàn)很差，因?yàn)樗乃⑿滤俣然局挥忻棵腌娨淮巫笥遥怯肞CM材料制作的顯示屏，其刷新速度足以支持電影播放。

    為了研制這款開創(chuàng)性的新型顯示裝置，由英國牛津大學(xué)納米制造技術(shù)專家哈里希·巴斯卡蘭(Harish Bhaskaran)領(lǐng)銜的一個(gè)小組使用一臺(tái)納米工業(yè)界花費(fèi)35年時(shí)間開發(fā)出來的精密設(shè)備來布設(shè)所需的3層材料面——每一層都僅有幾個(gè)納米厚——一層導(dǎo)電玻璃，一層GST，然后再是一層導(dǎo)電玻璃。隨后他們使用一臺(tái)原子力顯微鏡的尖端在其表面作畫——任何東西，從日本畫中的波濤，到一個(gè)跳蚤或是一輛古董車，所有這些畫的大小都小于一根頭發(fā)絲的寬度。

    研究人員還展示了，他們可以通過改變光在材料表面的反射情況實(shí)現(xiàn)對(duì)PCM顯示顏色的控制。每一個(gè)像素都可以顯示一到兩種顏色，這是因?yàn)镚ST材料可以不同的方式發(fā)生光線折射。而為了得到更廣泛的色彩選擇，包括天藍(lán)色和粉色等等，研究人員改變這些材料層的厚度。到目前為止，研究組還只是實(shí)現(xiàn)了兩種顏色的選擇，但巴斯卡蘭堅(jiān)信這項(xiàng)技術(shù)最終將完全可能實(shí)現(xiàn)全色彩顯示。

    而為了實(shí)現(xiàn)可彎曲顯示屏技術(shù)，他們從隔壁的實(shí)驗(yàn)室借了一張邁拉紙(mylar )，這是一種堅(jiān)韌聚脂類高分子物。他們把上面的灰塵去除，并將GST材料放置上去。

    在未來，當(dāng)這種超高清分辨率可彎曲顯示技術(shù)發(fā)展成熟之后，將有望研發(fā)出個(gè)性化隱形眼鏡，簡單地說也就是將蘋果的Retina Display做成你的眼角膜那么大，度身定制。

    當(dāng)然，就現(xiàn)在來說，要想將這項(xiàng)技術(shù)真正從實(shí)驗(yàn)室中取出并投入商業(yè)生產(chǎn)，其中還需要大量艱辛的勞動(dòng)和數(shù)億美元的資金投入。甚至即便有顯示技術(shù)方面的大公司愿意介入并進(jìn)行投資，他們也不能就此抱有過分樂觀的預(yù)期——因?yàn)槭袌鍪呛芴籼薜模F(xiàn)有的顯示技術(shù)已經(jīng)表現(xiàn)的非常不錯(cuò)。就目前的技術(shù)水平來說，PCM材料顯示技術(shù)所能達(dá)到的對(duì)比度僅有LCD顯示技術(shù)的十分之一不到，另外其在色彩顯示方面仍然問題多多。最后，盡管研究組表示他們可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)像素的色彩控制，但是一個(gè)實(shí)用的顯示器將會(huì)包括數(shù)百萬的像素，而在那之前，必須確保能制造出符合實(shí)際，讓用戶能夠使用的產(chǎn)品。

    但不管如何，巴斯卡蘭和他的同事們?nèi)匀粚?duì)這項(xiàng)技術(shù)的前景感到樂觀。他們認(rèn)為電子技術(shù)行業(yè)有足夠多的經(jīng)驗(yàn)可以在未來解決這方方面面的缺陷，并最終使這項(xiàng)技術(shù)得到持續(xù)的改進(jìn)。