显示技术迈向零电耗

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新的显示技术将使亚马逊Kindle等电子阅读器展示彩色内容和视频，使降低手机和iPad等设备所需的能耗，并且在明亮阳光下仍然保持可读性。

时至今日，电子设备尚不能集以下优点于一身：明亮日光下的高可读性、显示高速内容和绝对零电耗长久保持图片的能力。来自辛辛那提大学的电子显示新设计也许将改变这一现状。这一正在申请专利的电子流体学重大突破由美国辛辛那提大学的新颖设备实验室（Novel Devices Laboratory），与合作公司伽马动力公司（Gamma Dynamics）、杜邦公司和太阳化学公司（Sun Chemical）经过 7 年共同的研发而取得。

此项研究的首席研究员、辛辛那提大学工程学与应用科学学院电子与计算机工程副教授杰森・海根费德表示：“我们的开发打破了清晰电子展示技术的一个重大障碍，从而无需笨重的电池为设备供电。”他进一步解释到，当前电子设备可分为两大基本阵营。第一阵营由功能有限、速度缓慢但只需较低能耗的设备组成，其中包括Kindle之类的电子阅读器。在第二阵营中包括手机、笔记本电脑、iPad之类的设备，能够提供较高颜色饱和度以及具备高速播放视频等能力，但代价是高耗能。

在对辛辛那提大学的新型零耗能设计进行描述之前，理解现有电子设备的基本设计将有助于对新设计的认识。

假想电子阅读器由一组微型小桶（或像素）构成，其中存放着黑白混合的涂料，而你可以将黑色和白色的颜料移到小桶的顶部或底部。正如颜料的配制一样，这个过程不会很快。当今的电子阅读器使用了类似的工作原理。这些微粒的缓慢移动形成了电子阅读器上所见的文字和灰度图片。如果屏幕没有进行切换，这些设备实际上并不会耗电，而是借助环境光令这些微粒变得可见。当打开或关闭设备，或者进行翻页时，从电子上而言，用户是在对涂料（或像素）进行混合，以展示整个图片或文本页面。

速度更快、颜色饱和且高耗能的设备，如计算机液晶屏、iPad 或手机，之所以需要更高能耗，部分原因在于：这些设备需要强烈的内部光源（为屏幕提供背光），以及光线过滤器，以便将微粒显示为彩色或移动的图片。同时，设备对内部光源的需求意味着，在明亮的自然光环境中，无法获得理想的可见性。

新型零耗能设计融合了两类设备的长处。由于在设备内部利用环境光与强烈内部光源的对比，这一设计只需较低的能耗。海根费德指出，正因如此，加之其低耗能需求，这一新技术令电子设备更为环保。

不过，即使缺少强烈的内部光源，使用电子流体技术的电子设备仍可明亮地显示图片。为什么？

显示屏幕下存在两层液体（油以及颜料扩散流体，类似喷墨流体），而位于两层之间的是反射电极。这些电极可视为具有高度反射性的镜面。环境光进入显示屏，穿透第一层液体，照射到反射电极上。这时，环境光将经过反射并进入观察者的眼睛，从而为图片、文本或视频造成一种光线明亮、颜色饱和的感觉。油和颜料扩散流体的运动由小电荷提供能量。这种移动发生在反射电极后面的底层与前部的顶层之间。当颜料物质被放置到顶层（位于环境光与反射电极之间）时，将生产一种彩色的反射光线，这些光线实际上融合了数百万的环境光线，从而形成一种全色彩的显示。

重要的是，这种新型的电子显示设计可使用当前设备和技术投入生产。使用当前LCD所用的设备进行生产，这一特性是不可或缺的，因为一家LCD加工厂的成本大约为 20 亿美元。

据伽马动力公司总裁约翰・鲁道夫预测，大约未来三年内，消费者将看到这种技术首先出现在零售商店的货柜标签和广告展示屏上。当前，一些零售店货架利用LCD提供商品和价格信息。这些显示器利用电池供电，而电池还不足以满足LCD对高能耗的需求。借助辛辛那提大学开发的电子流体电子显示技术，这些货架标签设备能够变得明亮，并吸引消费者的注意。考虑到货架标签的更新频率，商店标签应能够运行至少五年而无需更换电池。