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[社科展望] 明天的屏幕

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发表于 2013-6-5 23:41:55 | 显示全部楼层 |阅读模式
明天的屏幕

猛犸 发表于 2013-06-05 14:11

1897年,德国物理学家卡尔·布劳恩设计出世界上第一部阴极射线管,并且以其为基础制造了示波器,让人们能直接看到电流的变化。三十年后,采用了相同原理的第一台电视诞生;从那时开始,屏幕就变成了一扇任意门,带我们去往任何想去的地方。

人们总是在追求色彩更亮丽、更轻薄和更节省能源的显示方式,而阴极射线管已经无法满足人们的期望。于是在走过了七十年的光辉历程后,阴极射线管屏幕开始渐渐退出历史舞台,在家用和商业市场上让位于上世纪六十年代发明的液晶屏和等离子屏。新出现的屏幕们往往是一个个小格子紧密排列而成,最终如马赛克般拼出画面:等离子屏幕其实是诸多小型日光灯,而液晶屏则是装满了液体的大量小胶囊。




这些技术现在已经成熟,但是人们的需求永无止境。微电子技术和新材料的发展革新,为屏幕带来了更多的挑战者,它们可能会让屏幕的概念变得模糊起来:采用有机发光二极管(OLED)的屏幕可以弯折或者透明;以EInk为代表的电子纸屏幕正在压缩传统书籍的生存空间;量子点屏幕可能会在几年之内成为家用显示装置的标配;眼镜甚至隐性眼镜式显示器让显示无所不在——甚至还有直接刺激视觉神经以产生光感的设想,能彻底让屏幕遁于无形。

OLED也许可以算得上是屏幕界的明日之星。它的每一个显示单元都像个汉堡包,顶层和底层是电极,中间夹着薄薄一层发光材料。当通电时,电子从高能级迁跃至低能级所释放的能量将会以可见光的形式传递出来——和我们身边无处不在的发光二极管是同样的原理。因为使用材质的不同,OLED产生出红、绿和蓝的显示器三原色,组合成各种不同色彩。这种技术虽然1975年就已经被发明,但是直到最近几年才逐渐显露出巨大优势而成为厂商们追逐的热点:它不需要背光源、电压低而发光效率高,对比度和亮度都相当出色,而且更轻更薄、响应速度比液晶屏幕快得多。除了这些在显示性能上的优势之外,它还有其它额外奉送的优点:采用不同的基板材料和不同的电极,人们已经可以制造出能够卷成一卷的柔性显示器——虽然还不能像纸张一样对折压扁,但是已经可以缠绕在几毫米直径的管子上——和透明显示装置,让“屏幕”的概念一再被颠覆。

当柔性屏幕和透明屏幕不只是科幻和奇幻电影中的道具时,我们的生活也会如同注入了魔法般。窗户和镜子可以显示画面、信息甚至作为照明灯具使用,手机和平板电脑的尺寸可以变得更小。屏幕可以跟随着墙壁的走向而弯折,可以幻化出任何能想象得到的景致。海报可以针对每一位观众的兴趣而显示出不同的内容,GPS和仪表盘可以直接呈现在汽车风挡玻璃上——这些都不再是幻想。

事实上,我们现在已经能买到使用OLED作为屏幕的手机,更多的OLED产品也在研发中。东芝已经开发出拥有透明屏幕的笔记本电脑,能够达到60%的透明度;至于可以卷成一卷的屏幕,更是从七八年前就出现在科技产品展上了。这些产品之所以还没有出现在市场上,是因为成本和良品率的限制。对OLED产品的封装还是技术难点之一,而在柔性屏幕的加工过程中,多层电子元件之间微小的错位都会产出废品。这些技术问题可能会在几年内获得突破,但是在那之前,大块的柔性或者透明OLED屏幕依然只能在实验室和试制车间中见到。

在OLED屏幕努力踏入商业化时代的同时,更多的竞争者正在虎视眈眈。我们在Kindle或者其他电子书上看到的Eink电子纸技术虽然极其省电,但是它的刷新率实在太低而且不能显示真正的彩色,因此只能用于极其有限的用途;但是一种新的屏幕似乎有取代OLED的可能:量子点屏幕,在具有OLED所有优势的同时,还能绽放出更艳丽的色彩。

“量子点”这个听来有些科幻的名字是美国耶鲁大学物理学家提出的,也往往被叫做“纳米点”或者“零维材料”。量子点是一类特殊的纳米材料,往往是由砷化镓、硒化镉等半导体材料为核,外面包裹着另一种半导体材料而形成的微小颗粒。每个量子点颗粒的尺寸只有几纳米到数十纳米,包含了几十到数百万个原子。因为其体积的微小,让内部电子在各方向上的运动都受到局限,所以量子限域效应特别显著,也让它能发出特定颜色的荧光。在受到外界光源的照射后,量子点中的电子吸收了光子的能量,从稳定的低能级跃迁到不稳定的高能级,而在恢复稳定时,将会将能量以特定波长光子的方式放出。这种激发荧光的方式与其他半导体分子相似;而不同的是,量子点的荧光颜色,与其大小紧密相关,只需要调节量子点的大小,就可以得到不同颜色的纯色光。

和OLED类似,量子点屏的每种颜色的像素都和一个薄膜发光二级管对应,由二极管发光为量子点提供能量,激发量子点发出不同强度、不同颜色的光线,在人眼中组合成一幅图像。由于量子点发光波长范围极窄,颜色非常纯粹,所以量子点屏幕的画面比其他屏幕都要更清新明亮。韩国的三星电子在今年二月份发布了全球第一款4英寸全彩色量子点显示屏,颜色和亮度更高,但是成本却只有OLED屏幕的一半。当这种技术变得更加成熟的时候,也许有实力和OLED一决高下呢。

如果从使用者的角度来看的话,一块屏幕也许就可以满足人们所有的需求,只要这块屏幕放在合适的位置——比方说,人们的鼻梁上。从去年谷歌宣布开发眼镜式显示器开始,各大IT厂商们似乎一起发现了这片新蓝海,纷纷投身其中。到了今天,没有开发眼镜式显示装置的IT厂商反而屈指可数;因为人们都意识到,能在每天大部分时间占据人们整片视野的设备,其实就是这种已经有了六百年历史的透明薄片。

现在已经进入测试阶段的谷歌眼镜,采用的是投影技术,即把一小幅画面直接从眼镜框上投射进使用者的眼睛,原理和家用投影仪类似。考虑到当前的技术水平,这可能是最合适的选择,但是并不一定是唯一的方式。在谷歌眼镜开发团队中,有个人的名字十分突出:巴巴克·帕尔维兹,一位曾经供职于西雅图华盛顿大学的学者,曾经在2008年制造出了世界上第一款隐形眼镜显示器。在当年,他已经实现了在隐形眼镜上显示图案、传递数据和无线供电的功能,但是这种和眼镜紧密接触的显示装置还需要经受更多的考验。毕竟,当我们眼睛和世界之间的最后一道屏障——眼皮——也不复存在时,任何微小的疏忽都会带来巨大的不幸。即使如此,我们也还是可以想见他在谷歌眼镜团队中的作用;也许再过三五年,屏幕将会直接贴在我们的角膜上,把数字世界和真实世界叠加在一起。

在那时,屏幕就会成为非常个人化的工具,现在这种满世界都是的屏幕甚至也许会渐渐消失;毕竟,我们已经有了能够占满整个视野的显示装置,又何必在其他地方多摆几块呢。



而随着技术的发展,屏幕这一连接我们和数字世界的工具将可以完全消失——更精确地说,成为我们身体内植入的一个小器件。人们早在上世纪二十年代就已经发现,直接以电流刺激视神经来产生光感,以这种方式来再造视觉也水到渠成;就象我们已经可以以人工耳蜗的方式让听觉障碍者重获听觉一样。

之所以能够把屏幕植入脑中,是因为我们的眼睛其实与数码相机有些相似之处。眼睛的角膜和晶状体相当于镜头,眼球后方的视网膜是感光器件,视神经等同于连接感光器件和存储卡之间的线路,而大脑后部的视觉皮层则是存储卡和后期处理软件。使用电流刺激视觉神经,就可以让大脑接收到视觉信号——虽然实际的过程相当复杂。在这个领域,人们已经尝试了近40年,市场上已经出现了一些帮助特定眼部疾病患者获得光感的人工植入设备,但还远远无法与演化了上亿年的视网膜相比。也许在本世纪之内,我们才会看到真正与原生视网膜效果一样的体内植入屏幕,甚至会让大脑无法分辨哪些是真实,哪些才是虚拟。

到那时,也许“屏幕”这个词也会过时。这样的未来看起来似乎有点不舒服;但是仔细想来,屏幕的意义不正在于此吗?

本文转自 科学松鼠会


发表于 2013-6-10 12:43:18 | 显示全部楼层
很帅气的感觉啊~
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发表于 2013-6-12 14:22:52 | 显示全部楼层
本帖最后由 Lasty 于 2013-6-12 14:24 编辑

我查了一下.....量子点显示屏目前的技术只能支撑10000小时.....
估计还早....么?
P.S.价格还没有公布....材料是原来一般的OLED的一般的来源请求m(_ _)m
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