新一代顯示器 IMOD 陽光越強，螢幕越亮
更新日期: 2008-01-07 記者:撰文∕沃德羅普（M. Mitchell Waldrop）翻譯∕王怡文  |
下一次購買手機時，請仔細看一下螢幕。如果科技發展如同高通公司（Qualcomm）所預期，那個色彩繽紛的小方塊可能會為「蝴蝶效應」一詞帶來全新的意義。其實，這家位於美國聖 地牙哥的公司近期發表的干涉調變（interferometric modulator, IMOD）顯示器，與蝴蝶拍動翅膀時可能意外對氣候造成強烈影響的理論無關；不過，這種裝置使用陣列狀人工微結構產生斑斕色彩的原理，確實與熱帶蝴蝶的翅 膀相同。高通公司打賭，這個原理將會讓IMOD擁有許多優勢，勝過今日主宰市場的液晶顯示器（LCD）技術。
最重要的是，IMOD顯示器可大幅降低手持式裝置電池的負擔，這項特性的重要性將與日俱增，因為人們越來越常用手機瀏覽網頁、傳簡訊、玩遊戲以及播放影片、聽音樂。螢幕使用度的增加，對LCD的電源管理是項大挑戰，大部份LCD都必須有背光輔助，否則根本無法觀看；相對來說，IMOD顯示器就像紙張（或蝴蝶翅膀）一樣，只要反射周遭的光線即可。
高 通光電科技事業發展部門副總裁凱西（James Cathey）說：「LCD螢幕消耗的電量佔手機的50%，但IMOD螢幕只佔6%。」也就是說，裝配IMOD的手機每次充電之後可以用得更久，即使算上 在暗處所使用的輔助光源亦然。凱西表示：「在一般的使用情境下，我們估計配備IMOD的手機可播放140分鐘以上的影片，而LCD螢幕只能播放50幾分 鐘。」
由於IMOD顯示器是反射式，在明亮的日光下遠較LCD螢幕容易觀看，它不會像大部份LCD螢幕那樣變暗，反而會更清晰、更鮮豔。凱西說：「如果你會用手機看影片、文字或照片，你就會想要在各種環境中擁有一致的視覺品質。」
IMOD 顯示器單元（unit cell）的開關時間約在10微秒內，比LCD顯示器快約1000倍，這個特性使它遠比LCD更適合用來播放影片。此外，IMOD面板至少和LCD同樣耐 用，根據高通公司的測試，IMOD單元至少經得起120億次的開、關，相當於連續使用超過七年都不會損壞。
當然，LCD還有許多替代品，例如有機發光二極體（OLED）顯示器，乃至於運用電泳原理做的「電子紙」，每一種都具有某些和IMOD顯示器表現一樣好的特性，諸如低耗電、可在陽光下觀看、反應快速等，但是無一能囊括全部好處，這就是為何高通對IMOD寄予厚望。
從概念醞釀到實作
IMOD的概念最早是在1984年暑假出現在邁爾斯（Mark Miles）心中，他那時還是美國麻省理工學院（MIT）電機系的學生，正在洛杉磯的休斯飛機公司打工。
邁 爾斯回憶說：「我偶然間讀到一篇文章，討論使用超微（submicroscopic）天線的陣列將陽光直接轉換成電流的可能方法，讓我深受吸引。」他熟悉 雷達、電視及廣播使用的大型天線，也學過無線電波和一般可見光波本質上是一樣的：都是交纏的電場和磁場所組成，以波動的方式在空間中前進，速度每秒30萬 公里。唯一的不同點是，無線電波的波峰和波峰之間距離單位是公分、公尺，甚至公里，而光波的波長還不到公尺的百萬分之一。可見光的波峰與波峰距離，大約在 700奈米（紅光）到400奈米（紫光）之間，彩虹其他所有顏色的波長都介於此範圍內。
儘管知道這些，邁爾斯從來沒有想過要將這兩個觀念 放在一起，做出能處理光波的微小裝置。他回憶說：「後來我突然想到，如果可以想辦法控制這些微結構的特性，視需要改變它們的吸收與反射，就可以做出絕妙的 顯示器。」那會是一片簡單的面板，遠比當時電視機所採用的笨重映像管（CRT）要輕巧得多。
其實，對於如何打造這樣的顯示器，邁爾斯一點概念也沒有，但是沒關係。完成學業之後，他在電腦印表機產業擔任程式設計師，然後利用空閒時間研究這個問題，並且和MIT的教授討論。
後 來他從其中一位教授那裡得知，有種光學儀器正符合他的需要，那就是法布立–培若干涉儀（Fabry-P廨ot interferometer），或稱標準具（etalon）。它的基本構造是兩個平行的反射面中夾著一個空隙，光線穿過半透明的上表面射入空隙之後，會 從下表面反射上來，然後在兩個表面之間無止盡地來回反射，每一次都有些許光線從上方透出。由於光具有所謂的干涉現象，這些反射使得其中大部份波長的光彼此 抵消，不過當反射光波長與兩表面間距正好符合特定關係時，則會產生加強效果（見80頁〈IMOD運作原理〉）。因此，標準具的整體功能相當於只會反射一種 顏色的鏡子，只要改變兩個表面的間距，就能選擇反射光的顏色。
這項技術十分切合邁爾斯的目的，不過還有一個問題。誠然，標準具是實驗室中 用來測量並控制光線的珍貴工具，若要用在高解析度的顯示器中，則必須將它們縮小到微米級，然後將數百萬個微型標準具在螢幕表面排成陣列，並且分成小組，每 組代表一個像素。結果，大自然早已將這項技藝呈現在藍默蝶（blue morpho）等熱帶蝴蝶的翅膀上，牠們的斑斕色彩就是由翅膀上的奈米構造所造成，其作用非常類似微小的標準具。但是邁爾斯要如何做出那樣微小的構造？緊 接的問題是，要如何開關像素？
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