(由一層鍺銻碲Ge2Sb2Te5(GST)相變材料和兩層氧化铟錫(ITO)薄膜制成的“三明治”型柔性納米像素顯示器基闆)
(這是一隻跳蚤的圖案,其寬度僅有大約100納米,小于一根人類頭發絲的寬度。它被繪制在新型超清可彎曲顯示屏材料的表面)
由英國牛津大學科學家率領的一個研究小組日前借助相變材料開發出一種柔性超高分辨率顯示器,和這種單個像素點隻有幾百納米的“納米像素”顯示器相比,如今蘋果所使用的視網膜屏遜斃了。
蘋果、三星等電子産品一直都以顯示屏幕的高分辨率作為賣點,目前iPhone6 plus和Galaxy S6顯示屏的像素密度都超過400ppi,每個像素點的直徑隻有約50微米。這些高清顯示屏看起來已經很不錯了,至少人眼看不出單個的像素點,但仍然和“納米像素”級别的柔性超高分辨率顯示器完全無法相比,而且,後者同時還具有超低能耗、可折疊、靜态顯示的優勢。
這種顯示器采用了一種獨特的三明治結構,被夾在中間的是一層厚度為7納米、由稀有金屬鍺、銻、碲制成的Ge2Sb2Te5(GST)相變材料,另外兩層是由氧化铟錫(ITO)制成的電極層。隻需極小的電流,這塊“三明治”就能顯示圖像,而構成這些圖像的“納米像素”的尺寸僅有300納米×300納米大小,分辨率遠遠超過最新的高分辨率液晶屏幕。
領導這項研究的牛津大學材料學教授哈裡什路巴斯卡蘭表示,他們最初并沒有想去發明一種新的顯示器,而是在探索相變材料光學與電學性質之間的聯系時,産生了制造這種三明治顯示材料的想法。之後他們發現,這種材料不僅能夠在堆棧中産生圖像,超薄的GST顯示層還出乎意料地帶來了更好的對比度。此外,他們還發現,通過改變電極層就能改變圖像的顔色。巴斯卡蘭說:“我們采用了可沉積薄膜技術,這種超薄超柔軟的薄膜可以很容易被整合到其他材料上。這使得這種技術未來有望在智能眼鏡、可折疊屏幕、汽車玻璃顯示器,甚至是人造視網膜上獲得應用。”
這項新的顯示技術采用的Ge2Sb2Te5(GST)材料,與在CD與DVD上廣泛使用的一些數據存儲材料相同,在光、熱或電子的作用下,它們就能實現不同狀态之間的轉換。科學家們将這類材料稱作“相變材料”(PCMs)。
阿列克斯路克羅波夫(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,但他表示:“在光學與長期存儲材料領域得到廣泛應用的相變材料,能在顯示技術方面找到一個新的潛在應用領域,這實在令人非常振奮。”
PCM顯示技術的基本原理和亞馬遜Kindle閱讀器采用的那種電子紙張的原理很像。不過在Kindle上滑動頁面,有時候會讓人體驗很差,因為頁面的刷新速度基本隻有每秒鐘一次左右。而使用PCM材料制作的顯示屏,每秒鐘可以進行超過100萬次頁面刷新,其刷新速度足以支持電影播放。在消費類産品中,這種刷新速度将是一種巨大的優勢。
不過,到目前為止研究組還隻實現了兩種顔色的顯示,但巴斯卡蘭堅信,這項技術最終将實現全色彩顯示。
新技術新産品的出現必定會帶動新的消費需求,進而帶動相應原材料的需求增長。作為這種柔性超高清“納米像素”顯示器的原材料,稀有金屬鍺、銻、碲制成的Ge2Sb2Te5(GST)相變材料和氧化铟錫(ITO)電極層,将會得到更多的市場參與者和投資者的青睐。
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