当行动手机已经普遍成为个人的多媒体通讯装置之后,业界无不在为可显示的屏幕画面而费尽心思,然而小小的LCD面板在操作上仍然不够便利,在视觉上也不够友善,这实在是为了合乎手机轻薄短小特性,而不得不牺牲的先天性限制。不过新的微机电技术(MEMS)可能带来突破性的发展,利用此一技术能制作成像一角美元硬币大小的高解像度投射器,然后投影播放出大的画面来观看。
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用碳纤维悬挂的硅镜面可以非常快速地震动。(Credit: Cornell University) |
这项新的MEMS技术由美国康乃尔大学一组研发人员所开发,能够用雷射快速地扫描出一个宽面的区域。而放在装置中的投射器,只要一角美元硬币大小,就能在一个表平面上投射出大约一公尺宽的影像,手机装置则只需要距离表平面一公尺半左右。
主要的关键在应用一个小的镜面,宽约0.5公厘,用卷成圆筒形薄片的结晶碳─碳纤维悬挂着,这种碳纤维通常用来做强化性的材料。当移动镜面时,纤维能够放大压电马达传来的振动。由于来回快速地扫荡整个表平面,此一运动会将雷射转向不同的角度。研究开发人员表示,它可以很容易地装设在一个有上下倾斜角度的装置内,然后连续地描绘出一张图像的每一条线,这是透过复杂的电子讯号来打开或关闭雷射光,以便光线直接投射在整个荧屏上,形成明亮或阴暗的图素(pixels),如果要做全彩的显示,就必须混合红、绿、蓝三种雷射光来处理。
以MEMS来应用的显示技术已经有商业性的产品在市面上,例如位于德州达拉斯的TI公司就开发了一种用上百万微型镜面构成的芯片,每一个镜面可以从光源来控制图素的开或关,并投射显示出来,此一芯片已广泛用在不同的电视与电影的投影机上。还有一家位于华盛顿州罗德曼的Microvision公司,使用类似康乃尔大学单一镜面的MEMS操作技术,只是没有使用碳纤维材料,该公司是一家发展全彩显示技术的企业。
康乃尔大学的研究人员说,这是一组结合高扫瞄速度的镜面组件,以及具有宽广角度转向功能的装置。此一项目中的一位研究人员Michael Thompson表示,一个宽广角度的系统可以做得到,因为碳纤维突然地弯折也不会断裂,镜面也就得以做宽广角度的运动,同时碳纤维也很硬挺,能够承受快速地前后跳跃。为了投射出一张高解像度的图像,高速的震动是必要的,研究人员的报告指出,镜面震动的频率达到每秒35,000转。他们解释说,扫瞄一张分辨率为1280x768画素的图像一秒中可做大约60次,跟一些高解像度电视比较起来,在某些状况下图格更新的频率可能呈现一个看得出移动痕迹的电影。
加州柏克莱大学电机与计算机系教授Ming Wu说,除了高速度扫瞄之外,图像的分辨率还受到镜面大小的影响。过去,镜面大到足以产生高画质影像,但现在面临只有几公厘宽的镜面则是一项大的挑战,因为要制作一个足以高速震动又不会弄断设备的镜面是很困难的一件事。Thompson则说坚韧的碳纤维已允许使用达半公厘宽的镜面,他并且补充说,如果使用更多碳纤维,他们研究人员预期可以扩增的镜面尺寸会更多一些。
然而碳纤维材料的制造生产成本难以降低,这是一项重大的挑战,研究人员已试着用纯粹的硅晶材料来发展,以便增加较低制造成本的优势。他们希望能开发一种制作方法,在最后一步的制程才加入碳纤维的处理。另外,到目前为止,处理过程的可靠度仍不够做大规模的制造生产(展示系统的碳纤维是用手工打造的)。Thompson说,此一投射器的原型机应该可以在一年内完成,但成为商业化的产品,可能还要三、五年的时间。