近期，位于美國(guó)圣地牙哥的高通公司（Qualcomm）發(fā)表干涉調(diào)制（interferometric modulator, IMOD）顯示器，這種裝置使用陣列狀人工微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生斑斕色彩的原理。高通公司打賭，這個(gè)原理將會(huì)讓IMOD擁有許多優(yōu)勢(shì)，勝過(guò)今日主宰市場(chǎng)的液晶顯示器（LCD）技術(shù)。

最重要的是，IMOD顯示器可大幅降低手持式裝置電池的負(fù)擔(dān)，這項(xiàng)特性的重要性將與日俱增，因?yàn)槿藗冊(cè)絹?lái)越常用手機(jī)瀏覽網(wǎng)頁(yè)、傳簡(jiǎn)訊、玩游戲以及播放影片、聽(tīng)音樂(lè)。屏幕使用度的增加，對(duì)LCD的電源管理是項(xiàng)大挑戰(zhàn)，大部份LCD都必須有背光輔助，否則根本無(wú)法觀看；相對(duì)來(lái)說(shuō)，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(yè)發(fā)展部門副總裁凱西（James Cathey）說(shuō)：“LCD屏幕消耗的電量占手機(jī)的50%，但I(xiàn)MOD屏幕只占6%?！币簿褪钦f(shuō)，裝配IMOD的手機(jī)每次充電之后可以用得更久，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(jì)配備IMOD的手機(jī)可播放140分鐘以上的影片，而LCD屏幕只能播放50幾分鐘?！?BR>　
由于IMOD顯示器是反射式，在明亮的日光下遠(yuǎn)較LCD屏幕容易觀看，它不會(huì)像大部份LCD屏幕那樣變暗，反而會(huì)更清晰、更鮮艷。凱西說(shuō)：“如果你會(huì)用手機(jī)看影片、文字或照片，你就會(huì)想要在各種環(huán)境中擁有一致的視覺(jué)品質(zhì)?！盜MOD顯示器單元（unit cell）的開(kāi)關(guān)時(shí)間約在10微秒內(nèi)，比LCD顯示器快約1000倍，這個(gè)特性使它遠(yuǎn)比LCD更適合用來(lái)播放影片。此外，IMOD面板至少和LCD同樣耐用，根據(jù)高通公司的測(cè)試，IMOD單元至少禁得起120億次的開(kāi)、關(guān)，相當(dāng)于連續(xù)使用超過(guò)七年都不會(huì)損壞。
　
當(dāng)然，LCD還有許多替代品，例如有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）顯示器，乃至于運(yùn)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(xiàn)一樣好的特性，諸如低耗電、可在陽(yáng)光下觀看、反應(yīng)快速等，但是無(wú)一能囊括全部好處，這就是為何高通對(duì)IMOD寄予厚望。

從概念醞釀到實(shí)作

IMOD的概念最早是在1984年暑假出現(xiàn)在邁爾斯（Mark Miles）心中，他那時(shí)還是美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）電機(jī)系的學(xué)生，正在洛杉磯的休斯飛機(jī)公司打工。邁爾斯回憶說(shuō)：“我偶然間讀到一篇文章，討論使用超微（submicroscopic）天線的陣列將陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)換成電流的可能方法，讓我深受吸引?！彼煜だ走_(dá)、電視及廣播使用的大型天線，也學(xué)過(guò)無(wú)線電波和一般可見(jiàn)光波本質(zhì)上是一樣的：都是交纏的電場(chǎng)和磁場(chǎng)所組成，以波動(dòng)的方式在空間中前進(jìn)，速度每秒30萬(wàn)公里。唯一的不同點(diǎn)是，無(wú)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(zhǎng)還不到公尺的百萬(wàn)分之一。可見(jiàn)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(zhǎng)都介于此范圍內(nèi)。

盡管知道這些，邁爾斯從來(lái)沒(méi)有想過(guò)要將這兩個(gè)觀念放在一起，做出能處理光波的微小裝置。他回憶說(shuō)：“后來(lái)我突然想到，如果可以想辦法控制這些微結(jié)構(gòu)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?！蹦菚?huì)是一片簡(jiǎn)單的面板，遠(yuǎn)比當(dāng)時(shí)電視機(jī)所采用的笨重映像管（CRT）要輕巧得多。其實(shí)，對(duì)于如何打造這樣的顯示器，邁爾斯一點(diǎn)概念也沒(méi)有，但是沒(méi)關(guān)系。完成學(xué)業(yè)之后，他在電腦印表機(jī)產(chǎn)業(yè)擔(dān)任程式設(shè)計(jì)師，然后利用空閑時(shí)間研究這個(gè)問(wèn)題，并且和MIT的教授討論。

后來(lái)他從其中一位教授那里得知，有種光學(xué)儀器正符合他的需要，那就是法布立–培若干涉儀（Fabry-Pérot interferometer），或稱標(biāo)準(zhǔn)具（etalon）。它的基本構(gòu)造是兩個(gè)平行的反射面中夾著一個(gè)空隙，光線穿過(guò)半透明的上表面射入空隙之后，會(huì)從下表面反射上來(lái)，然后在兩個(gè)表面之間無(wú)止盡地來(lái)回反射，每一次都有些許光線從上方透出。由于光具有所謂的干涉現(xiàn)象，這些反射使得其中大部份波長(zhǎng)的光彼此抵消，不過(guò)當(dāng)反射光波長(zhǎng)與兩表面間距正好符合特定關(guān)系時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生加強(qiáng)效果。因此，標(biāo)準(zhǔn)具的整體功能相當(dāng)于只會(huì)反射一種顏色的鏡子，只要改變兩個(gè)表面的間距，就能選擇反射光的顏色。
　
這項(xiàng)技術(shù)十分切合邁爾斯的目的，不過(guò)還有一個(gè)問(wèn)題。標(biāo)準(zhǔn)具是實(shí)驗(yàn)室中用來(lái)測(cè)量并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(jí)，然后將數(shù)百萬(wàn)個(gè)微型標(biāo)準(zhǔn)具在屏幕表面排成陣列，并且分成小組，每組代表一個(gè)像素。結(jié)果，大自然早已將這項(xiàng)技藝呈現(xiàn)在藍(lán)默蝶（blue morpho）等熱帶蝴蝶的翅膀上，它們的斑斕色彩就是由翅膀上的奈米構(gòu)造所造成，其作用非常類似微小的標(biāo)準(zhǔn)具。但是邁爾斯要如何做出那樣微小的構(gòu)造？緊接的問(wèn)題是，要如何開(kāi)關(guān)像素？
　
這些問(wèn)題一直困擾著他，直到他認(rèn)識(shí)了微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS），這是一種用矽做成的微小機(jī)器。 MEMS的基本概念最早出現(xiàn)在1970年代，目的是運(yùn)用制作微處理器的那種技術(shù)，在矽晶圓上微雕出機(jī)械構(gòu)造。 MEMS研究人員已經(jīng)知道如何做出各種齒輪、彈簧、懸臂和通道之類的構(gòu)造，其中有部份已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)。
　
邁爾斯說(shuō)：“MEMS為我開(kāi)啟了另一條道路，創(chuàng)造實(shí)際的裝置。”對(duì)MEMS制程毫無(wú)經(jīng)驗(yàn)的邁爾斯，白天繼續(xù)撰寫(xiě)軟體維生，晚上則到MIT進(jìn)修MEMS的課程。修業(yè)完畢后，他爭(zhēng)取到校方的允許，使用大學(xué)的MEMS制造設(shè)備。最后，他設(shè)計(jì)出一個(gè)可行的概念，那就是IMOD的最初版本?；旧希褪且粋€(gè)微型標(biāo)準(zhǔn)具，平行的反射表面是以MEMS技術(shù)做出來(lái)的薄膜層。薄膜的間距可以在制造過(guò)程中設(shè)定成反射特定波長(zhǎng)（顏色），如此一來(lái)，標(biāo)準(zhǔn)具在開(kāi)啟的狀態(tài)下就相當(dāng)于一個(gè)IMOD單元。
　
另外，微標(biāo)準(zhǔn)具底層使用彈性材質(zhì)，因此要關(guān)閉IMOD單元并不難，只要在兩個(gè)表面間施以一次相當(dāng)短暫的電壓脈沖，所造成的靜電吸引力會(huì)使下層向上凸起，于是空隙縮小，使得被反射的波長(zhǎng)落到肉眼不可見(jiàn)的紫外線頻譜，看起來(lái)就像是黑色的了。而且，在切換回彩色之前，IMOD單元不需要再消耗電源即可保持黑色。要切換回彩色也不難，只要施以另一次電壓脈沖即可。
　
邁爾斯承認(rèn)，最初版本的IMOD裝置既粗糙又丑陋，不過(guò)它們效果夠好，使邁爾斯看見(jiàn)通往商業(yè)化的道路。 1990年代中期，邁爾斯辭去工作，與他在MIT時(shí)的同學(xué)拉森（Erik J. Larson）一同在劍橋成立伊利頓公司（Iridigm）。在他們改善這項(xiàng)技術(shù)的緩慢過(guò)程中，很難獲得金錢收入，但是數(shù)年后，其中一個(gè)投資者高通公司覺(jué)得時(shí)機(jī)到了，決定將該公司完全收購(gòu)下來(lái)。 2004年10月，伊利頓公司成為高通的MEMS科技部門。 [!--empirenews.page--]

上市的艱巨挑戰(zhàn)
　
為了要成功，IMOD必須盡可能取得助力。專門提供顯示器產(chǎn)業(yè)新聞及分析服務(wù)的洞見(jiàn)媒體公司（Insight Media）總經(jīng)理奇諾克（Chris Chinnock）指出，手持式顯示器的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)相當(dāng)激烈，他說(shuō)：“這里已經(jīng)有LCD這個(gè)大金剛了?！?LCD在技術(shù)發(fā)展和制造設(shè)備方面的起步早了數(shù)十年，已經(jīng)有系統(tǒng)地征服了平面顯示器市場(chǎng)的每個(gè)區(qū)塊，囊括手持設(shè)備、電腦屏幕到壁掛式電視。因此奇諾克警告：“挺身和它們面對(duì)面作戰(zhàn)，就像是找死?！贝送猓瑪呈诌€包括LCD的所有替代品──OLED、電子紙等，更別提LCD技術(shù)本身也有許多改良版。
　
盡管如此，市場(chǎng)仍舊相當(dāng)龐大。奇諾克說(shuō)：“手機(jī)領(lǐng)導(dǎo)廠商諾基亞，一年生產(chǎn)3億5000萬(wàn)支手機(jī)，將近每天100萬(wàn)支?！比澜绲氖謾C(jī)產(chǎn)出每年以10億計(jì)，而這還不包括數(shù)位音樂(lè)播放機(jī)、個(gè)人數(shù)位助理、GPS接收器以及其他手持式電子裝置。奇諾克的結(jié)論是：“因此，市場(chǎng)滲透率不需太大，就能帶來(lái)可觀的銷售量?！?BR>　
高通公司的挑戰(zhàn)，在于將IMOD推出市面。高通公司的凱西指出，在實(shí)驗(yàn)室里做出可用的顯示器是一回事，而創(chuàng)造出堅(jiān)固耐用的消費(fèi)產(chǎn)品又是相當(dāng)不同的另一回事。他舉一個(gè)問(wèn)題為例：“你能夠?qū)⑺{(diào)整成適合量產(chǎn)嗎？”答案是可以：個(gè)別IMOD單元比LCD單元構(gòu)造簡(jiǎn)單多了，但是又夠類似，因此用現(xiàn)有的面板制造設(shè)備就能生產(chǎn)IMOD顯示器。凱西指出，這是個(gè)相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榻ㄔ煲蛔碌膹S房得花上10億美元。不過(guò)，接下來(lái)還必須解決生產(chǎn)良率的問(wèn)題：生產(chǎn)線做出來(lái)的顯示器，實(shí)際可用的比例有多少？還有品質(zhì)控管問(wèn)題，凱西說(shuō)：“顯示器是站在第一線的，如果有壞點(diǎn)，或者有一小塊不均勻，人們一眼就看得到。”成本控管更是頭號(hào)問(wèn)題，凱西補(bǔ)充：“在這個(gè)市場(chǎng)里，我們的價(jià)格必須有競(jìng)爭(zhēng)力?！?
　
最后是顏色的問(wèn)題。就像LCD等其他顯示器一樣，顯示顏色時(shí)，每個(gè)像素事實(shí)上必須包含三個(gè)小像素，各呈現(xiàn)紅藍(lán)綠三原色中的一色。而這三個(gè)小像素，又各是由多個(gè)單元（小小像素）組成，每個(gè)小小像素都能各自開(kāi)關(guān)，以呈現(xiàn)色域及亮度。凱西說(shuō)，在這樣的條件下，一個(gè)IMOD單元寬度必須小于100微米，才能確保良好顯示品質(zhì)。
　
凱西說(shuō)，由于學(xué)習(xí)曲線陡峭，該公司的策略是從小規(guī)模開(kāi)始發(fā)展，以累積經(jīng)驗(yàn)，并且在發(fā)展過(guò)程中逐一解決生產(chǎn)瑕疵。高通的最初產(chǎn)品只有單色──在背景色（例如金色）上顯現(xiàn)黑色。但是他宣稱，全彩的IMOD顯示器即將誕生。 “我們尚未發(fā)表這項(xiàng)進(jìn)階款產(chǎn)品，但是我們?cè)谶@方面將能和其他顯示技術(shù)相競(jìng)爭(zhēng)，也許甚至能超越它們?！?
　
2007年5月，高通簽下第一個(gè)公開(kāi)授權(quán)合約，對(duì)象是南韓的電子產(chǎn)品公司優(yōu)比森（Ubixon）。優(yōu)比森在2007年11月初推出一系列裝配有IMOD的藍(lán)芽耳機(jī)，這款耳機(jī)可無(wú)線連接到手機(jī)和數(shù)位音樂(lè)播放機(jī)，單色I(xiàn)MOD屏幕可用來(lái)顯示文字訊息和歌曲名稱。

高通希望IMOD技術(shù)很快就能迎頭趕上。凱西透露，該公司正同時(shí)在研究數(shù)種非顯示器用途的產(chǎn)品，但不便透露研究細(xì)節(jié)。正如邁爾斯所言：“IMOD是很有威力的光學(xué)裝置，可以和其他多種光處理方面的裝置整合?！比欢鴦P西認(rèn)為，顯示器終將是IMOD表現(xiàn)最亮眼的領(lǐng)域──囊括手機(jī)、攝影機(jī)，乃至于電子書(shū)、電腦屏幕、壁掛式電視以及更多產(chǎn)品。他說(shuō)：“我們會(huì)把規(guī)模擴(kuò)展到那個(gè)程度，只要給我們一些時(shí)間！”

相關(guān)鏈接

干涉調(diào)變（IMOD）顯示器運(yùn)用物理學(xué)的干涉效應(yīng)，只需耗用少許電量就能產(chǎn)生亮麗的色彩，適用在手機(jī)等電池電量有限的行動(dòng)裝置上。這種顯示器在烈日下也能清晰可見(jiàn)。

IMOD顯示器的基本單元是兩片鏡面夾著一個(gè)空隙的微小結(jié)構(gòu)，這個(gè)空隙決定光線照射顯示器時(shí)所反射的顏色。

無(wú)線電子業(yè)界的巨頭──高通公司，希望IMOD技術(shù)能夠攻占液晶顯示器所主宰的行動(dòng)電子產(chǎn)品市場(chǎng)。

（編輯：文靜）