美国中佛罗里达大学研发出可以涵盖整个可见光波段颜色的单一像素，未来的显示器或许不再需要使用三原色混出其他颜色了。
图片来源：Franklin， Daniel， Russell Frank， Shin-Tson Wu， and Debashis Chanda. "Actively addressed single pixel full-colour plasmonic display." Nature Communications 8 （2017）.
撰文|方程毅
显示器，或者萤幕，是由像素（pixel）构成，这些影像显示的基本单位会决定萤幕的品质。一般来说一个像素还包含三个次像素（subpixel），也就是红绿蓝。显示器有三原色，若需要显示其他颜色，只要调整三原色混合的比例即可。目前市面上的液晶萤幕是利用白色背光板，通过红绿蓝的滤片产生这三个颜色，液晶的功用是调节三原色的光量。另一种正在发展的技术为量子点显示器，我们曾在<；先别说液晶显示器了，你听过量子点显示器吗？>；一文介绍过。但这两种技术都必须要使用次像素才能混出不同颜色的光。如果有一个像素，本身就可以发出所有可见光的颜色，一个像素的体积便可以瞬间减为三分之一，原本一个像素包含红绿蓝三个次像素，现在一个像素就解决了。
美国中佛罗里达大学（University of Central Florida） Debashis Chanda教授便进行相关研究，他们利用金属电浆子的特性加上液晶旋转的角度，让一个像素在不同的偏压下可以发出涵盖整个可见光波段的颜色，其结果发表在《自然‧通讯》（Nature Communications）。
这项研究奠基于两年前同样刊登在《自然‧通讯》（Nature Communications）的另一篇论文。我们也曾经在<；“行动变色龙”：纳米科技让你可以随时改变衣服上的图案>；介绍。 他们制造出类似超市装鸡蛋盒子的形状（如图）。并在这个结构上镀一层30纳米的铝，当铝镀在具有周期性的结构上时，会具有电浆子的特性。电浆子的形成原理这里不深究，但它的行为我们可以稍微了解一下。当一到白光照到这个结构上时，蛋盒状铝结构的电浆子会因为周围环境的不同而反射不同颜色回去。所以只要能够控制铝结构的周围环境，就有机会可以调整反射光的颜色，而液晶刚好能做到这点。当液晶受到偏压而改变方向时，其折射率会产生变化（因为液晶具双折射性），当铝结构发现身处环境的折射率产生变化时，电浆子作用的波段就不同，像素颜色便可以进行调控。
可以调控当然很好，但调控的光波长范围才是关键。若是只能从红色调到黄色，却到不了蓝色，一且都是白搭。一开始，研究团队便遇到这样的问题，但他们随后发现，这一层30纳米铝薄膜的品质，是其中的关键。如果铝薄膜品质太好，能调控的范围比较窄：他们刻意让铝薄膜稍微有点粗糙，让电浆子的特性因为入射光的偏振性有所改变，反而能让调控的范围涵盖整个可见光波段。
论文第一作者Daniel Franklin表示：“一个不需要三原色次像素的显示器会大大提升分辨率。”而由于这项研究也使用液晶，因此并不是完完全全颠覆了整个显示器工业的基本架构。Daniel Franklin还说：“这项技术让我们能够使用已经发展多年的LCD面板技术，我们不需要改变所有工程细节去制造它。”
原始论文：Franklin， Daniel， Russell Frank， Shin-Tson Wu， and Debashis Chanda. "Actively addressed single pixel full-colour plasmonic display." Nature Communications 8 （2017）.
参考资料：
Franklin， Daniel， Yuan Chen， Abraham Vazquez-Guardado， Sushrut Modak， Javaneh Boroumand， Daming Xu， Shin-Tson Wu， and Debashis Chanda. "Polarization-independent actively tunable colour generation on imprinted plasmonic surfaces." Nature communications6 （2015）.
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