《每日郵報(bào)》報(bào)道了英國牛津大學(xué)教授PeimanHosseini與HarishBhaskaran研發(fā)了一種新材料，可用于手機(jī)屏幕的制造。報(bào)道稱，這種新材料基于目前用于可重寫DVD的技術(shù)，利用電子脈沖訊號(hào)制造出，使用時(shí)不需消耗任何電力，即使在陽光直射下，屏幕影像仍然清晰。

這條新聞無疑為手機(jī)一族帶來福音，因?yàn)樵絹碓酱蟮氖謾C(jī)屏幕是耗電的“主力軍”，如果可以“切斷”屏幕與電池的聯(lián)系，就為大屏幕移動(dòng)終端更長時(shí)間的待機(jī)提供了可能。

而這不是近日關(guān)于手機(jī)屏幕新技術(shù)的唯一新聞，這個(gè)月初，東京大學(xué)開發(fā)出一款高強(qiáng)度手機(jī)，其強(qiáng)度可與鋼媲美；幾乎同時(shí)，我國重慶文理大學(xué)的科研人員研發(fā)出我國自有的銀納米線技術(shù)觸屏技術(shù)……

2013年，《失控》作者、被譽(yù)為互聯(lián)網(wǎng)教父的凱文·凱利曾預(yù)測(cè)互聯(lián)網(wǎng)未來十年的大趨勢(shì)，他用了四個(gè)關(guān)鍵詞：屏幕、分享、注意力和流。其中屏幕就放在了第一位。要想抓住用戶的注意力，激發(fā)他們的分享欲望，就不能缺一塊完美的屏幕。屏幕的不斷創(chuàng)新，似乎預(yù)示著一場(chǎng)關(guān)于手機(jī)屏幕的變革正在悄然而來，它們?yōu)橹悄苁謾C(jī)與未來更智能的生活提供新的可能性。

新材料支撐智能夢(mèng)

“牛津大學(xué)的HarishBhaskaran在其論文中提到，所謂不需要耗電的手機(jī)屏幕使用了Ge2Sb2Te5，簡稱GST的這種材料。”華南師范大學(xué)先進(jìn)光電子研究院研究員金名亮告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者。GST屬于相變材料的一種，它可以通過電脈沖方式改變晶態(tài)，即從無定型態(tài)（半透明）到晶態(tài)（根據(jù)厚度可反射不同顏色的光）的轉(zhuǎn)變。

由于相變材料的特性，使得GST在初始狀態(tài)無定型態(tài)或晶態(tài)都不需要外界能量進(jìn)行維持，只有在晶態(tài)轉(zhuǎn)變過程中需要損耗能量。換言之，在一般狀態(tài)下GST不消耗電量，只有在屏幕內(nèi)容切換時(shí)才會(huì)有消耗。“從原理上來說可稱其為一種雙穩(wěn)態(tài)的反射式顯示。”金名亮解釋道。但是這種材料若想大批量地替代手機(jī)屏幕尚需時(shí)間考驗(yàn)。

“因?yàn)槭謾C(jī)屏幕不僅需要顯示功能，而且視頻顯示也是一個(gè)非常重要的參考指標(biāo)，但在相關(guān)文章中并沒有介紹這種材料可逆轉(zhuǎn)換的速度以及是否適合作為視頻顯示。”金名亮認(rèn)為，“因此僅從原理上講此種方法是可以用于顯示的。但要實(shí)現(xiàn)真正的手機(jī)屏幕顯示，還需要進(jìn)行更多的測(cè)試和驗(yàn)證，尤其是在視頻顯示能力以及材料的壽命和可靠性方面。”

作為一項(xiàng)新技術(shù)，GST令人期待，但這種材料若想替代傳統(tǒng)的液晶屏尚需時(shí)日。不過，一直應(yīng)用在手機(jī)觸控屏上的氧化銦錫（ITO）的“老大”地位卻是“岌岌可危”。替代ITO的熱門候選者包括石墨烯、納米銀線、碳納米管和導(dǎo)電高分子。

四種熱門材料替代傳統(tǒng)稀土

若想從這些奇怪的名詞中搞清楚它們到底會(huì)為手機(jī)屏幕帶來哪些改變，首先要了解手機(jī)屏幕的構(gòu)造。

目前市場(chǎng)銷售的觸屏手機(jī)以電容觸摸屏為主，它利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作。一般的電容式觸摸屏大都通過透明導(dǎo)電膜，例如氧化銦錫作為功能層，形成電容，當(dāng)用戶的手指觸摸最外層時(shí)，手指會(huì)從與屏幕的接觸點(diǎn)吸走一個(gè)很小的電流，控制器再通過對(duì)這四個(gè)電流比例的精確計(jì)算，得出觸摸點(diǎn)的位置。

上文提到的石墨烯、銀納米線、碳納米管和導(dǎo)電高分子是替代ITO的熱門候選材料。因?yàn)殡m然ITO的透光性好、厚度小、易蝕刻成電極圖形、高硬度、耐磨，其電阻性也非常好，一直霸占著屏幕市場(chǎng)。但是銦有毒性，所以ITO廢舊電子產(chǎn)品回收成本高昂。再加上ITO來自稀土，隨著世界各國對(duì)稀土資源的保護(hù)措施，令其成本不斷飆升。所以，更多的科研團(tuán)隊(duì)早已開始研發(fā)替代ITO的材料。“其中石墨烯和納米銀線材質(zhì)已經(jīng)成功找到應(yīng)用產(chǎn)品并投入市場(chǎng)。”金名亮表示。

“納米銀線與ITO一樣，也具有透明導(dǎo)電的特性。它們像頭發(fā)一樣被均勻地涂布在手機(jī)屏幕上，稀疏的地方可以透光，相連的地方可以導(dǎo)電。”一位不愿透露姓名的專家告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，“石墨烯是連續(xù)的導(dǎo)電薄膜，有點(diǎn)像保鮮膜，由正六邊碳原子構(gòu)成，鋪在屏幕上。而且，石墨烯本身導(dǎo)電性和透光性也比較好。”

在新材料領(lǐng)域，石墨烯像是個(gè)無所不能的“超人”，它既是最薄的材料，也是最強(qiáng)韌的材料，同時(shí)還具有很好的彈性，拉伸幅度能達(dá)到自身尺寸的20%。更神奇的是，它一方面幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；另一方面，它的質(zhì)地又非常致密，即使是最小的氣體原子也無法穿透。這些特征使得它非常適合作為透明電子產(chǎn)品的原料，如透明的觸摸顯示屏、發(fā)光板和太陽能電池板。

但是，“由于石墨烯非常薄，所以在一般環(huán)境下即便借用光學(xué)顯微鏡也無法清晰觀察到，只能采用電磁感應(yīng)方式進(jìn)行檢測(cè)。因此石墨烯觸控屏幕從大批量、大面積生產(chǎn)的角度看是非常有挑戰(zhàn)性的。”金名亮認(rèn)為。而包括碳納米管和導(dǎo)電高分子材料在內(nèi)的各種新材料由于受物理、化學(xué)特性的限制，距離應(yīng)用在觸摸屏領(lǐng)域的大批量生產(chǎn)尚有距離。

顯示技術(shù)革新或令屏幕不耗電

除了材料本身的變化，顯示技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。“電子墨水屏如果從顯示原理看，可以認(rèn)為是新型顯示技術(shù)。”金名亮介紹道。因?yàn)槠滹@示原理與目前市場(chǎng)上常用的液晶顯示和有機(jī)發(fā)光顯示不一樣。

傳統(tǒng)的液晶屏幕是通過在背光源上層構(gòu)建液晶層，由液晶的扭轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)光源的控制，用戶看到的是透過液晶層形成圖案的光。有機(jī)發(fā)光顯示（OLED）則是通過材料在電場(chǎng)控制下發(fā)光，發(fā)光的點(diǎn)組成的圖案才能被用戶看到。但是，電子墨水則本身不發(fā)光，也沒有控制光源，它所做的只是反射環(huán)境光，“所以它更適合在有環(huán)境光的情況下使用，尤其是戶外，因此其顯示屏幕要相對(duì)環(huán)保和省電。”金名亮解釋說。

雖然電子墨水的想法在上世紀(jì)70年代就已經(jīng)提出來，目前的應(yīng)用也非常常見，尤其是現(xiàn)在亞馬遜公司出品的kindle受到人們的追捧，但是這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在依然只能顯示黑白兩色，難以實(shí)現(xiàn)彩色顯示。同時(shí)，由于這種電泳電子墨水的顆粒泳動(dòng)速度比較慢，所以無法滿足視頻速度的動(dòng)態(tài)顯示。

金名亮所在的團(tuán)隊(duì)也在研究電子墨水，這支由華南師范大學(xué)教授周國富領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)研發(fā)出較以前更為反應(yīng)快速的電子墨水技術(shù)，其速度已經(jīng)可以達(dá)到10毫秒以下，即可以滿足100Hz高清顯示的需要，并且可實(shí)現(xiàn)彩色顯示，能耗相對(duì)較低。

相信不久的未來，智能手機(jī)技術(shù)終將通過屏幕技術(shù)的創(chuàng)新而實(shí)現(xiàn)突破，科幻電影中大膽想象的畫面距離我們并不遠(yuǎn)。

更多資訊請(qǐng)關(guān)注人機(jī)界面頻道