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Jan

Pixel Qi 的全环境显示屏

Willow on 2010-1-25, 20:56 Comments (11) 
Pixel Qi 的 3Qi 被认为将被用在苹果的平板电脑上，下文为您揭示其特性和原理。本文翻译自 IEEE Spectrum 杂志，原文链接。
pixel-qi-color.jpg

我在用一台像是普通上网本的电脑看《贫民窟的百万富翁》，屏幕上绚丽的黄袍盖过了机身的深蓝色。显示屏幕上的画面质量优良，也看不出其他什么特别的地方。但按下屏幕旁的白色小按钮时，前所未见的事情发生了：屏幕背光消失了，画面变成了黑白的，看见画面需要依靠外部照明。我拿着亚马逊的 Kindle 来做比较。两款屏幕拥有同样清晰的灰度显示，符合人们对于电子纸张的期望。 
「这种演示很容易作假，」该显示屏幕原型的创造者玛丽·杰帕森 (Mary Lou Jepsen) 说，「但大部分电影都在不适于显示的极暗环境下拍摄。」杰帕森似乎对她的新液晶显示屏 (LCD) 充满信心，接受任何挑战。在九月份的明亮阳光下，她的新屏幕轻易地击败了供比较的其他显示屏。在黑白模式中，该屏幕的亮度几乎跟 Kindle 的电子墨水屏一样，但同时它还支持流畅的视频播放。对比来说，东芝 R600 笔记本电脑上昂贵的全环境 LCD 亮度微弱，画面暗淡，根本不能用以抗衡。 
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看来，我们终于有了一个能随时随地满足所需的显示屏。如果你需要长效的电池性能或者在室外工作，你可以使用绝佳的黑白文字显示。如果电源和阳光都不是问题，全彩电影可供你选择。这可能是有史以来最全面的显示屏，它来自杰帕森的 Pixel Qi 公司。公司位于加州圣布鲁诺。杰帕森拥有电气工程学士学位和光学博士学位，她在显示屏领域也拥有丰富经验——先是在 Microdisplay 公司工作，尔后是在英特尔担任显示部门的首席技术官。 
但双模式显示屏的灵感来源于她在非营利性组织「每童一机协会」 (One Laptop Per Child Association) 的工作，该组织致力于向全球最穷的孩子提供教育用电脑。杰帕森是组织的创始人之一，她的任务是创造一个耗电量极少，在室外也可供阅读，但又不牺牲色彩和视频性能的显示屏。它还得很便宜。在获得台湾最大的 LCD 制造商前所未有的支持之后，杰帕森成功地制造了这样的显示屏。 
2008 年，她离开「每童一机」并创立了 Pixel Qi，目标在于为主流用户和制造厂商提供类似的全用途显示屏。2009 年 5 月下旬，Pixel Qi 推出了 3Qi 显示屏的第一个原型，并于 12 月开始量产；预计 2010 年初将有装载这款显示屏的多点触控平板电脑出货。Pixel Qi 的首席运营官约翰·瑞安 (John Ryan) 表示这款显示屏比标准的液晶显示屏稍贵一些，但杰帕森成功地把成本控制在 200 美元的产品也能承受的范围。 
Pixel Qi 的首款产品是 10 英寸屏幕，全彩模式下为 1024×600 像素。这是第一款为移动计算优化的液晶屏，这种应用中最常见的用途是文字的显示——电子邮件中的、代码里的或者网站上的。在拥有充足光线的情况下，你可以轻松读写而无需在背光上浪费电池。 
这样的设计与 LCD 世界背道而驰，它们为满足更有利可图的电视市场而在不断改进显示质量。几年来，笔记本电脑开始流行一种镜面的「影院级」显示屏，在暗处用它们看电影的效果非常好，但是在户外，甚至就在窗户旁边时，它们却不令人满意。 
pixel-qi-outdoor.jpg
正是明亮的光线让 Pixel Qi 的屏幕光彩照人。在反射模式下，3Qi 的分辨率提升到 200 像素点每英尺 (dpi)，相比而言，Kindle 是 167 dpi。诚然，3Qi 的对比度较低，但从我们并不严谨的对比来看，这个差别并不大。在光线不佳的情况下，你可以把 3Qi 的背光调到最低档，这样对比度将会上升，颜色也会更丰富。 
但是，与电子阅读器不同的是，电脑需要的不只是可读性。由于 3Qi 终究还是 LCD，它可以提供实时的视觉反馈——如动画、鼠标指针移动，或者击键后马上就出现的字符。刷新速度较低的电子纸张在这个简单的特性上表现不佳。比如，在 Kindle 上，「翻页」需要将近半秒。 
「真正的大市场上你必须提供颜色，你必须提供视频——消费者要求这些，」辛辛那提大学新型设备实验室 (Novel Devices Laboratory) 的电气工程教授杰森·海根菲德 (Jason Heikenfeld) 说。据此，他认为专门的电子阅读器只会局限在自己的小市场里，除非它们的用途变得更为灵活。「Pixel Qi 不仅仅是电子纸张，它还做到了电子纸张应该做却没做到的」并扩展了其定位，他说。 
杰帕森说 Pixel Qi 显示屏的能耗远远小于传统 LCD，峰值约为 2.5W，其中背光消耗了 2W。把这个背光关掉并降低刷新率，维持一个静态的图像——比如正在阅读的页面——仅仅消耗 0.5W。这仍然比电泳式显示屏幕（E Ink 产品的统称）耗能大。电泳式屏幕是双稳态的，所以维持静态图像不需要耗能。但电子纸张的工作电压高于 Pixel Qi 显示屏，这就是说，如果未来电子纸张可以提供更高的刷新率，它们在能耗方面的优势可能不复存在。 
3Qi 的原型屏幕使杰帕森改装的宏碁上网本多出了一到两小时电池寿命，具体取决于所执行的任务。但她说改进空间还很大，上网本或平板电脑将会受益于此。「等着在 2010 年看到采用我们屏幕的设备获得极大的电池寿命提升吧，」她说，暗示着一个数量级的提升。 
Pixel Qi 也在色彩上打败 E Ink。在 Spectrum 杂志会议室，杰帕森把背光开到最大来展示色彩和视频回放。视频完全可看，尽管对于看电影来说它不是最佳的选择。色彩没有镜面屏那样饱和，但至少黑色非常深。换句话说，Pixel Qi 为这些多用途低端产品提供了很好的折中选择。 
这种折中源于一种可以追溯到 1970 年代的技术：透射光（由背光发出）和反射光（来自外在环境）结合产生「半透」图像。但是，与杰帕森的东芝笔记本或者 iPhone 所采用的传统反射式液晶显示屏相比，Pixel Qi 的显示屏幕在反射模式下表现更加。大多数反射屏表现欠佳，因为光在构成电子图像的多层次结构中反射并被吸收了。对于作为可读性黄金标准的纸张，「墨水位于最上层，当光射到它时，立即会有反应，」曾为 NASA 开发显示技术的顾问吉姆·拉里默尔 (Jim Larimer) 解释说

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