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新 iPad 螢幕成功的「幕後功臣」,才不是你想像的那樣

活躍星系核_96
・2012/03/15 ・1917字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 511 ・六年級

文/PipperL

之前看 The new iPad 的特點介紹時,就覺得有地方怪怪的:(翻譯摘錄自iPhone4.tw 所製作的繁體中文字幕

在技術上,可不只是簡單擠出更多畫素。
若你在同一個空間中擠入四倍的次畫素,
訊號就會打架,螢幕就會閃爍,
為了解決這個問題,我們必須把訊號分層傳遞,分別傳送。
這是一個非常大的突破(This is a major breakthrough),
這也就是讓畫素可以這麼小且這麼緊密相依在一起的關鍵。

咦?訊號分層傳遞,是在說什麼?非常大的突破?而且是關鍵?

基於我是一個水電工人,身上帶著板手也是正常的,所以當看到 Display Search 的《 How Apple Squeezes Four Times the Number of Pixels into its New iPad Retina Display》,就點進去看了一下。

原來是指 Super High Aperture(SHA)/ Ultra High Aperture(UHA)(被翻成超高孔徑)技術啊。嗯,好像沒什麼啊,為什麼 Apple 會說成「非常大的突破」??

SHA / UHA 是一個行之有年的技術用來提升所謂的開口率,也就是面板的透光性。這一切,都要從 coupling / flicker 開始說起。面板上薄膜電晶體所需之訊號電路(Gate line 和 data lline),由於跟畫素電極(Pixel electrode)只用數百奈米的絕緣層隔開,所以很容易在訊號電路有訊號通過時,透過隅合效應,影響畫素電極的電壓。而當畫素電極的電壓被影響,連帶著使著跨過液晶的電壓被影響,進而影響液晶分子的扭轉程度,而使得該次畫素呈現的顏色被改變,也就是文中所謂的「訊號就會打架、螢幕就會閃爍」。就像手拿一杯水,小小的晃動都會使水晃來晃去,甚至潑濺出來。

其中一個解決方式,就是把小杯水換成大杯水,也就是增加次畫素中儲存電容的容量。水愈多,coupling 所造成的電壓變化愈小。然而這是需要付出代價的,電容畫的面積愈大,就會降低開口率,也就是說會降低面板的透光性。

(圖片引用自 DisplaySearch,懶得自己畫了。)

所以 SHA / UHA 試著從另一個角度來解決這個問題:把訊號電路和畫素電極隔得開開的 — 用一層夠厚(~3000奈米,實務上依需求而定)、低介電常數的絕緣層。這層絕緣材料一開始是液體,塗佈在基板上之後,再經過加熱烘烤和紫外線處理後,就會硬化成為一絕緣層。這麼厚的絕緣層要挖洞很麻煩,所以材料廠商 JSR 特別設計讓這層材料對光敏感,可以用微影機台直接定義出要挖洞的地方。

(主要推廣的廠商之一 JSR,是因為他們開發了那層光感壓克力樹脂材料。XD  大家用的愈多,他就賣的愈多,而且還賣得很貴!!比一般的光阻還貴多了)

只要把訊號電路和畫素電極隔得開開的,就不用設計太大的儲存電容。儲存電容變小了,開口率就上升了,要達到同樣的亮度就不需要那麼多背光 LED,於是耗電就減少了。

上面的技術細節不懂沒關係(雖然我已經寫得很白話了),重點來了:

因為可以提高開口率、減少耗電,這項技術早已廣泛使用在行動裝置的面板螢幕中。你我手邊的手機,十支有九支(好吧,我沒有真的統計過,不過到現在我還沒看過沒用上這項技術的),只是沒有任何一家公司拿出來說嘴,說這是「非常大的突破」。而在 DisplaySearch 的文中也提到,已經有超過 25% 的 LCD 面板應用了這項技術(這裡指的是所有的 LCD 面板,含 LCD TV 等,LCD TV 由於成本考量及開口率/耗電需求沒那麼大,比較少應用此技術),如果單就行動裝置(也就是不插電靠電池的裝置),這個比例會高上許多。

我完全不知道,一項早已被廣泛使用的技術,有什麼好拿來說嘴的。

我喜歡 Apple 那種以人為本,以使用者體驗為導向,不強調科技和技術規格的格調。為了達到完美的使用者體驗,可以毫不手軟地用上一堆先進甚至嚇人的技術(巷子內的人才知道 iPhone4 的工藝真的是….),但不代表在對消費者訴說新 iPad 的特點時,可以拿這種行之有年的「Super High Aperture」技術作為新產品螢幕的「關鍵」技術。

新 iPad 能在 9.7 吋的螢幕裡用非晶矽(amorphous silicon)或是氧化物半導體(oxide semiconductor)做到 264ppi 的確有其過人之處,但是最最最關鍵幕後功臣才不是你想像的 Super High Aperture 技術,而是其他不方便說、不容易簡單地說、消費者不會也不應該關心的技術。那些技術讓宅宅工程師去煩惱,消費者快樂地體驗使用就好了,這才是真正重要的。

engadget 中文版的這篇文章把他說成「新 iPad 螢幕成功的幕後功臣」、還說「但不出意外,這項技術又將藉由 Apple 之手被發揚光大」,這就更超過了。一個已經被使用多年、廣泛使用,你的 iPhone、HTC、Nokia、Sony、Motorolla 手機上都已經在使用的技術,要「藉由 Apple 之手被發揚光大」,未免太錦上添花了些。

讓我更憂慮的是,一旦偏離現實太遠,那些看似華麗的詞藻,只會淪為口號,等著讓(內行的)人吐嘈,並懷疑這個公司其他的部份是否也言過其實。

有很多可以學,不要只學到現實扭曲力場啊~~

本文轉載自終極邊疆BLOG

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia


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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》