科學 · 科技

科大物理系發明成本低廉的超薄電子顯示屏


今日報章報導,科大物理系副教授溫維佳及其研究小組,成功研製出一種任摺任捲、厚度只有 0.15 毫米的電子顯示屏,而且成本低廉;據報大如時代廣場的露天大電視,成本低於 5000 港元。

溫維佳撰文寫道:

小組正在研究使用列印方法製成顯示器。今後,很有可能只需直接通過印表機列印便能將柔性電路印製在多種材料的底板上,如此一來便能根據需要更快捷、更方便地製成各種顯示裝置。有朝一日,走在尖沙咀的大街上,人們不再看到眾多繁瑣的硬銷廣告,替代它們的,將是更清晰活潑的可變化內容的變色顯示牌;在地鐵列車裡,人們也不再拿著厚重的報紙閱讀,使用的是輕薄柔性並可以重複使用的電子報紙。我們衷心希望利用這種技術服務社會和大眾的美好時代能夠早日到來。

科大的新聞稿比較了是項發明與同類產品

經由科大科研小組研製成功的顯示屏,厚度只有150微米,與同類產品比較,容易生產,價錢相宜及耗電量較低,特別在製造大型的顯示設備時,比如指示牌、計分器、或者巴士車頭的目的地顯示屏,若使用這種顯示技術,就更為方便,也降低了成本。

不知這「同類產品」是否包括「電子紙 (electronic paper)」。其實科學家多年來一直在研究類似的電子紙技術。初期囿於高昂成本及其它技術困難,一直沒能投入應用。但近年成本下降,陸續有相關產品問世,而且已經發展出可以顯示彩色的電子紙。這類技術可以製成取代 LCD 的超薄電子顯示屏,用於電腦及微型電子裝置上。

為了較深入了解溫教授這一發明,與及以此跟電子紙技術比較,我拜讀了溫教授的研究小組在 Applied Physics Letters 發表的文章。按我的理解,是項發明乃利用微電路在薄片上局部加熱,印於薄片上的納米材料會隨溫度上升而變色,從而做到顯示圖案或文字的效果。但我認為要讓這項發明投入應用,目前還有四大困難。

一、現階段只能按預先印在薄片上的線路來顯示圖案。文章最後一段提到:

With matrixlike thermal pixels, programmable images can be generated with digital control.

即若要靈活地改變圖案,必須把納米變色材料排成點陣,並且以電子訊號的方式,精確地控制每個像素的溫度。這一技術可能相當困難,因為熱傳導會令四周的像素變色,限制了其解像度。相比之下,像影印機一樣以電場改變油墨分佈的電子紙,則顯得更為靈活、更易控制。

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[圖]目前只能按預先印刷的電路來顯示圖案。(圖片取自溫教授的文章)

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[圖]相比之下,電子紙以電場改變圖案,顯示更精確,反應也更快。(圖片取自《未來資料顯示的新選擇-電子紙》)

二、變色材料的變色溫度是攝氏 60 度。如果把這種材料造成大型廣告板,由於顯示屏本身不發光,所以必須輔以大功率照明,但這樣可能會令表面溫度上升至 60 度以上,令整塊屏幕變色,失去了原先的圖案。

三、反應時間也是一個問題。按文章中的圖二,從無色到有色最快也要 1 秒,斷電後還要近 16 秒才可完全退色。(相比之下,使用電場的電子紙,反應時間應該短得多。)即是說,至少目前而言,還不能以此製作出畫面快速變化的電腦屏幕。溫教授接受記者訪問時也有提及這一點。

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[圖]反應時間最快要 1 秒。(圖片取自溫教授的文章)

四、一旦斷電,圖案便會消失,不像某些電子紙,既能以電子方式快速擦掉圖案,斷電後又能保持這些圖案不變。按是項發明的原理,這個問題似乎不可能解決。

所以,我認為這項技術不及現時的電子紙,或者它也不是要跟電子紙競爭。但如果成本低廉,也不失為取代傳統印刷品的一項方案。

據報科大方面正在跟 LG 及 HP 等公司研究合作,相關產品最快可於半年內出現,大家拭目以待。

延伸閱讀:

關於科大是項發明的新聞公佈:

科大教授成功研製可摺曲電子顯示屏 — 香港科技大學網站

柔性電路引發電子大革命 — 大公報

「任摺」電視最快半年面世 — 文匯報

關於溫教授及其研究小組:

溫維佳教授的網頁:Homepage for Weijia Wen and his group

# 溫教授好像是我當研究生時加入科大物理系的,但我沒有上過他的課,彼此也不太認識。原來溫教授現在任教 PHYS127、PHYS221、PHYS250 和 PHYS251,其中前兩門是實驗課,PHYS250 是材料物理,都是我當年修過的,可惜沒能學得好。而我因為笨手笨腳,不適合搞實驗,所以也沒有機會成為其學生。

讀完新聞報導,不妨也讀讀研究小組發表在 Applied Physics Letters 的相關文章。這文章不難懂,卻又原汁原味:

Liyu Liu, Suili Peng, Weijia Wen and Ping Sheng, “ Paperlike thermochromic display”, Appl. Phys. Lett., 90 213508 (2007)

關於電子紙:

Electronic paper — Wikipedia

未來資料顯示的新選擇-電子紙

電子紙:消費電子的下一站彩虹

本網相關文章:

電子書包計劃 舉步唯艱

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3 thoughts on “科大物理系發明成本低廉的超薄電子顯示屏

  1. 貓貓不清楚這個「成本低於 5000 港元的電子顯示屏」, 是否同數曰前報導的, 是同一個電子顯示屏。

    但貓貓看到的, 壽命卻很短, 只有一年。 平均計算這件發明不化算

  2. 只不知那種大型廣告牌,一般的成本是多少。如果新材料可以用上一年而不必更換,或許還是會比傳統的方法便宜。

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