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。
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新的显示技术在应用上拥有不良记录，往往需要较长的时间才能投放市场。比如有机 LED，那个超薄、清晰，总是处于传说状态的显示技术。他已经被演示和谈论了二十年，当它真正成为产品的时候，最初的专利已经失效了。电泳显示屏先锋 E Ink 花了 9 年才进入黄金时代。「新的显示技术平均需要 20 到 30 年才能转化为量产产品，」杰帕森说。「这太漫长了。」 这就是杰帕森选择 LCD 的原因，这种技术已经拥有了大量制造设备
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发表于 2010-1-26 12:45
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[翔意禁止词语]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。
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。
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。「（杰帕森）非常棒，她解决了一个难题。」
为了提高反射性能，Pixel Qi 重新设计并优化了 LCD 中每一层吸收光的部件——偏正片、光学缓速器、滤镜、面板、电极以及液晶本身。传统的反射式屏幕将每个正方形的像素点分为红、绿、蓝三个长方形亚像素点，每个亚像素点再进一步分为透射区和反射区。在反射区域，光线在进入的时候会有损失，因为需要经过数层光学组件，之后又被镜面反射出去。这就是 iPhone 的屏幕在室外看起来很暗淡，缺少对比度的原因。通过摆脱彩色滤镜，Pixel Qi 避免了一项光线损失。在每个长方形的亚像素区域，几乎所有部分都可以有效反射。由于每个亚像素基本上相当于是镜子，屏幕反射的光线几乎等于它所得到的。
为了实现透射，每个亚像素点都有一个使彩色光通过的针孔。Pixel Qi 所面临的大问题是如何让大量光线通过细小的孔隙。杰帕森不会透露答案。也许我们可以从她早前的「每童一机」显示屏专利申请上窥到一点痕迹。专利显示可以通过彩色背光提高效率——例如用红色发光二极管照亮红色亚像素——而不是用经过彩色滤镜的白光。
「这就像交响乐团一样，让每一层、每一片一起为我们献上光的魔术，」杰帕森说。回报显而易见：屏幕的大部分区域都用来反射，Pixel Qi 显示屏在自然光线下的表现远远优于其他 LCD。
「（杰帕森的）新产品，我认为他们更多强调在室外的可读性，以与电子阅读器竞争，」佛罗里达中部大学的教授吴新宗 (Shin-Tson Wu) 说。他在学校中领导了液晶显示实验室 (Liquid Crystal Displays Lab) 。早些时候吴所见到的演示给他留下深刻的印象。「明亮的光线从窗外流入，显示效果却棒极了。我认为这是一个绝佳的产品。」
需要确定的是，新的显示技术在应用上拥有不良记录，往往需要较长的时间才能投放市场。比如有机 LED，那个超薄、清晰，总是处于传说状态的显示技术。他已经被演示和谈论了二十年，当它真正成为产品的时候，最初的专利已经失效了。电泳显示屏先锋 E Ink 花了 9 年才进入黄金时代。「新的显示技术平均需要 20 到 30 年才能转化为量产产品，」杰帕森说。「这太漫长了。」
这就是杰帕森选择 LCD 的原因，这种技术已经拥有了大量制造设备。她甚至坚持让 Pixel Qi 显示屏可以利用现有的材料在现有的 LCD 生产线设备上组装。到目前为止，这种务实的做法似乎已经得到回报。杰帕森的原型通过了早期的可靠性测试，业界也并不怀疑她所说的制造简单性，一些公司已经开始部署设备以进行生产，这将在几个月内完成。「我有很强的证据表明至少有一家主要的 OEM 厂商已经准备好将 Pixel 显示屏应用到上网本上，它的性能也已经达到要求，公司的商业团队也运作良好，」一名电气工程技师大卫·布莱克利 (Dave Blakely) 说。布莱克利是设计公司 Ideo 的技术战略主管。
杰帕森已经开始关注如何改善她的屏幕，比如加上触控层和采用可弯曲的柔性面板。Pixel Qi 尚未展示具有触控功能的屏幕，但他们确认搭载出货的第一台消费产品将拥有此特性。还有待观察的是增加这项交互界面所带来的额外成本和光吸收最终是否会损害到这项技术的两大卖点。但制造商们已经为制造其他触摸式电子阅读器克服了类似障碍。
杰帕森的显示屏不需要完美无暇。它的混合性能可以不受制于环境和用途就已经足够好了。「最终，像 Kindle 这样的产品会是短命的。人们不会带着五个不同的电子产品。」海根菲得说。「Pixel Qi 可能会在很长一段时间内独占鳌头。」
「一个屏幕能将高端 LCD 的优点——特别是对娱乐和游戏而言——与电子阅读器的优点相结合？」布莱克利说。「这太过美妙。这非同凡响。」
sources:apple$us
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