人造肌肉是一种在电场作用下能够伸缩的塑料材料，在电视和电脑屏幕中，它可以产生真正的逼真色彩。未来10年内，基于这些材料的微小“可调棱镜”有望出现在改进型显示器中，充当像素角色。

现有显示设备（如电视显像管、液晶显示屏或等离子显示器）无法完全再现人眼可见的所有颜色。每个像素由三个发光元件组成，分别发出红、绿、蓝三原色，通过混合不同亮度产生其他颜色，但色域受限。

瑞士联邦理工学院苏黎世分校的曼纽尔·阿什万登和安德里亚·施特默尔开发了一种新的屏幕染色方法，采用反射式衍射光栅阵列。光栅是一种微小光学元件，表面有纤细、平行且等距的凹槽，可像棱镜一样将白光分解为彩虹。阿什万登解释：“拿起一张光盘，用底面斜对阳光，就能看到阳光在规则刻划的表面上反射成七彩虹光。”

为验证概念，研究者制造了一个包含10个像素的光栅阵列，每个像素是一个衍射光栅。白光照射边长约75微米的光栅，其表面有一层薄聚合物膜，浇铸着间距1微米的凹槽。施加不同电压，光栅膨胀或收缩，改变凹槽间距，从而改变反射光角度，使彩虹位置偏移。在光栅前放置遮光板并留小孔，系统可分离出特定颜色。改变电压使不同颜色光对准小孔，即可显示不同色彩。

为显示复合色（如棕色），每个像素需由两个或多个衍射光栅组成，因为某些颜色不在白光分解的彩虹中。

阿什万登表示，尽管系统尚小无法实际应用，但其像素密度与高质量液晶显示器相当。他承认，该发明距离视频产品应用还有很长的路。下一个原型系统将包含400个光栅阵列。目前“显示器”工作电压为300伏特，高于家庭用电，但新材料研发有望降低电压。

美国斯坦福大学电子工程师、硅光机械公司创始人之一奥拉夫·索尔高评论：“这是彩色显像领域一个非常有趣的成果，但达到实用水平还需面对严峻技术挑战。”他列举了潜在障碍，如产生“全黑像素”以获得良好对比度，以及光栅“丢弃相当一部分光线”导致亮度不足。对于被动显示器（反射周围白光成像），该技术可能非常有用，可应用于手机。

苏黎世的研究人员并未局限于显示器，他们正在开拓其他应用领域，已研制出高分辨率显微镜原型样机，利用人造肌肉膜改变单色光束方向。“对光线进行调整或变向是许多光学系统的基础，”阿什万登强调，“这一成果为完成这些任务提供了一种便宜且精准的方法。”

（译/波特 校/虞骏）

来源：《环球科学》2006年第12期