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[2012.03.03] 偏转的像素

2012-3-4 08:44| 发布者: migmig| 查看: 3750| 评论: 1|原作者: sj1205

摘要: 那些蒸汽动力计算机、耳室只存在于科幻小说里,而机械像素却真的问世了。
计算机显示器

偏转的像素

Oct 25th 2011, 17:33 by The Economist online




在1990年出版的小说《差分机》【注1】里面,William Gibson 和 Bruce Sterling描绘了一个另类的维多利亚时代。这里面的计算机有齿轮机构并且由蒸汽驱动,并且用于显示计算结果的屏幕有着机械像素。那些蒸汽动力计算机、耳室(差分机组成部分)只存在于科幻小说里,而机械像素却真的开始问世了。

像素是组成屏幕上图片的一个点,现在已经出现一种叫微机电系统(MEMs)的方法,就是使每个像素偏转,这个过程会产生彩色干涉图样,以此改变像素的颜色。台湾新竹国立交通大学的Wallen Mphepö正致力于此方案的研究,因为这种方式制造的显示器会和运用在Kindle上面的反射“电子纸”一样,在亮光下也很容易看清楚。而且比起现在大多数计算机通用的液晶显示器更加节能。

Mphepö的像素点是小块的二氧化锆,每个30微米并行摆放并被一层1.23微米厚的银覆盖。那些小反光镜能够在静电作用下倾斜,我们只要施加适当电压就可以了,而用于控制液晶像素的那种薄膜晶体管就可以用来控制电压,所以那些镜子的角度可以根据入射光任意改变。然而这有点反常,因为位于镜子中最顶层的银是透光层(太薄所以光很容易通过),而二氧化锆(正常情况下透明的)却作为反射层。

原因就是二氧化锆比银有着更高的折射率(换句话说,比起银,光在二氧化锆中传播得更慢弯曲得更大),两种材料的接触面就是反射面。

其中的要点是,光线穿过银层进入镜子,再被镜子反射进入外界,其中的路程长度可以由观察者通过倾斜角度来调节。反过来,入射光和反射光的波峰波谷会相互间干涉,不同叠加方式也会有不同影响,取决于相关光的波长(波长与颜色挂钩),这会让某些颜色被增强而其它颜色的会消失【注2】。

选择1.23微米厚度的银是因为它刚好是可见光平均波长的两倍,这样会为增强和抵消过程提供足够的空间。即使是很小的倾角改变,也会对某些波长的光能不能通过产生明显的影响。

美国电子公司高通(Qualcomm)已经把类似技术应用于商业显示器,高通称之为Mirasol法,仅仅用微机电系统去控制一个像素点的开关(通过反射任何一种波长的光,或者一种都没有)。而Mphepö采用了更加高级的方法——一个不需要再把色子像素分割成三原色的方法,就是用一个标准像素去产生所有光学颜色,这将提升显示器的分辨率,填满同样多的像素可以把分辨率提高三倍,或者把控制屏幕的晶体管减少三分之二,这伴随着成本的下降。虽然这些像素并没有用蒸汽驱动,但是Mphepö以自己的方式重写了历史。

【注1】The Difference Engine 《差分机》 更确切地说它也许应该称作"旧式赛博朋克"(retro-Cyberpunk),然而对许多人而言这是最权威的蒸汽朋克小说。查尔斯·巴贝奇完善了他的差分机,而维多利亚英格兰陷入了早期计算机革命所引起的混乱。这里的计算机是机械式的,并且体积庞大,非常适合于污染严重、环境恶劣的工业伦敦。当然这只是背景而已,故事本身是关于一段不知能否导致人工智能的计算机代码的惊悚小说。艾达·拜伦(Ada Byron)女士(拜伦爵士的女儿,早期数学家和程序员--计算机ADA语言即为她的名字所命名)成为角色一员。

【注2】关于光为什么在这里会增强和消失,估计文科类同志有点不理解,我简单介绍一下。光也是一种波,每种颜色的光对应一种波长,当同一种波在不同相位下进行干涉时(文章里是靠入射光和其反射光来实现),如其波峰和波峰叠加时(也就是相位差为整数个波长),这种光就会增强,且此时增强幅度最大;当其波峰和波谷叠加时(即刚好相差半个波长),这种光就会消失,其他情况介于这两种极端情况之间,而文中它们的相位差是通过二氧化锆的倾斜角度来调节。

感谢译者 sj1205 点击此处阅读双语版

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引用 pacino_ 2012-3-11 15:17
受教了

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