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反射式膽固醇液晶電子紙! Color E-paper

Scimage
・2011/04/18 ・359字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 505 ・六年級

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傳統的液晶雖然漂亮,但是因為高耗能,所以現在的電子書選擇了利用E-Ink這種只有切換時需要耗能的顯示技術。E-Ink利用電泳來驅動色素粒子,所以沒有電壓時粒子是穩定的。

傳統的液晶螢幕一直需要電壓來維持分子的排列,但其實有另一類的液晶種類,稱為膽固醇液晶,可以有雙穩態,也就是分子排列有兩種穩定的狀態,只有切換的時候需要提供電場。這類的分子在不同的排列下就如同不同的晶格,可以反射特定的波長。

下面的影片是展示利用三層這樣的結構做出來的彩色電子紙。這種技術一樣有低耗能的優點,之前的產品因為切換慢、對比也不好,所以競爭力不大。現在廠商似乎已經漸漸克服缺點,這類的技術除了電子紙還能用在窗戶或電子商標上。

本文原發表於科學影像Scimage[2010-11-18]

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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友達的不插電電子紙
only-perception
・2011/11/02 ・796字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 501 ・六年級

另一款彈性電子紙顯示器?不,是某種特別的東西。這款概念 e-reader 並沒有令人昏昏欲睡的無聊重複。這款概念 e-reader 上個月在日本的 FPD International 展出,那是聚焦在平面顯示器上的大展,時間是 10/26 到 10/28。事實上,那是一種頂尖的吸引力。這款來自台灣友達光電(AUO)的新裝置不需要額外的電力供應。

事情就是這樣,正如友達所稱的,不插電彈性電子紙顯示器(Unplugged Flexible E-paper Display)。

這款六吋閱讀器以可撓式有機 TFT(Rollable Organic TFT)電子紙製成,另有彈性光伏電池附加其上。閱讀器的解析度為 800 x 600 像素。

電子紙與 PV 電池的組合具吸引力,且某些人表示,那可能象徵著電子閱讀器的未來。談一談關於行銷者的夢想 — 如果這款裝置以電子閱讀器的形態上市的話,那時可以把不易損壞的彈性電子紙與有效率的部件當作賣點。

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使用者可將它們塞入他們的公事包或包包中,不必擔憂。該公司表示另一個加分項目是,該閱讀器的最佳化充電電路設計帶來電力節省。

PV 電池的尺寸為 132 x 212 x 0.3 公釐,重 10 克。太陽光可產生 1W 或更大的電力。來自於檯燈的強光正對著 PV 電池。一個可充電電池置於基座下。雖然該裝置在太陽底下能自我供電,但太陽能電池無法自室內照明產生足夠能量。這也是為何需要外部充電電池的緣故,這讓使用者可在室內使用該裝置。

在台灣電子紙的發展中,AUO 長久以來都是先鋒。在 2009 年,AUO 公開一款電子書閱讀器,具有在當時受矚目的特色:低耗電電子紙及觸控平板。

這款原型也是六吋,解析度跟 FPD 上的新顯示器一樣,也是 800 x 600 像素。該公司製造與銷售 TFT-LCDs、PDPs。AUO 在本地銷售自家產品,也出口到世界各地。

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AUO 今年的展示中帶來一批該公司在顯示技術上的關鍵成就。這些包括 65 吋 Extreme-PR 3D Gesture 顯示面板、 46 吋 Scanning Retarder 3D 顯示面板、65 吋透明顯示面板、 46 吋 Super Narrow Bezel 面板、 6 吋彈性顯示器,其智慧型手機顯示面板具高解析度與低耗電,一系列 AMOLED 顯示技術與應用。

資料來源:PHYSORG:E-paper unplugged is key draw at Japan show[November 1, 2011]

轉載自only-percpetion

only-perception
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妳/你好,我是來自火星的火星人,畢業於火星人理工大學(不是地球上的 MIT,請勿混淆 :p),名字裡有條魚,雖然跟魚一點關係也沒有,不過沒有關係,反正妳/你只要知道我不是地球人就行了... :D

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蠶絲-神的祝福-有機薄膜電晶體(OTFT)新發現(電子紙系列報導)
活躍星系核_96
・2011/10/09 ・1321字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 544 ・八年級

五苯環

有機薄膜電晶體(OTFT)之新發現,清華大學材料系黃振昌教授與博士班研究生王中樺、謝兆瑩2009年利用蠶絲做為介電層的材料,並成功開發出蠶絲成型技術發表在學術期刊上(Advanced Materials)並同時申請專利。蠶絲製作在低電壓的高性能五苯環有機薄膜電晶體,效率比以往使用的材料快上20倍,未來可讓電子紙或有機發光二極體螢幕具有相當程度的撓曲性。

什麼是有機薄膜電晶體呢(organic thin film transitor OTFT)?

「有機」,是在超市看到定義”有機”天然無添加人工色素的食物?不!那是吃的有機物,而「有機」薄膜電晶體,比較貼近以前在高中化學中對有機物和無機物的分類定義。

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在軟性電子元件上,作為主動層(Active layers)的有機薄膜有很多種類,目前介紹的五苯環(Pentacene)是普遍被應用在OTF上的有機薄膜主動層之一。主動層運用的有機材料有小分子「五苯環」 (pentacene)又稱並五苯、高分子及有機金屬錯合物,五苯環熔點是攝氏300度,沸點是攝氏529度,製成薄膜時為可透光的藍紫色,因為結構緊密,且五苯環的材質可以幫助電子移動速度變快,採用五苯環電晶體來製造元件,可以透過有機溶劑,直接鍍在作為電子紙張基板的塑膠表面。用五苯環電晶體控制電子墨水開關的元件,沒有五苯環電子紙就無法運作,此外,減少另外加上去的電路複雜度,產品的成本能降到最低。近年來都被應用在太陽能電池及可撓曲式的電子顯示器或電子紙上。

和氧化物半導體和非晶矽的薄膜電晶體的基板幫助電子紙呈現動靜態影像的差異,OTFT基板注重製造成本低廉、耐衝撞及具有可撓曲的優勢,並能提升電泳電子紙pixel解析度3倍,解析度達150dpi,長遠來看,OTFT是未來電子紙主要使用的元件。

神的賜福-蠶絲

蠶絲,也是製作電子產品的絕佳材料!清華大學材料系師生兩年前意外發現,從蠶絲萃取出蠶絲蛋白,製成蠶絲膜,可當作閘極介電層材料;最近又成功製成可在低電壓操作的高性能五苯環有機薄膜電晶體,未來可應用在電子紙或有機發光二極體螢幕的彎曲功能。

清華大學材料系黃振昌教授表示:「使用蠶絲做介電層材料,是個非常意外的事情,我們經過許多次考驗,最終獲得突破。使用蠶絲可以比原本的速度快上20倍,由這種蠶絲膜製成的電子書或電子紙,翻頁速度會快很多。」,譬如以時速80公里的車速從台北到高雄要4.5小時,現在只要12分鐘。

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蠶絲的製作成薄膜的過程,是先將蠶絲都丟到量杯裡煮滾成,拿去烘乾,烘乾後再切成小小塊,再丟入溶劑裡煮成蠶絲蛋白,最後將蠶絲蛋白塗抹在電晶體體的介電層部分。

因為有機電子正夯!或許電子紙的研究會因此發現更多可能性,清華大學材料系黃振昌教授所研發的蠶絲做介電層的材料,或許會對軟性有機電子紙產生相當深遠的影響,甚至會大大改變現今對電子紙的研發的可能性。

國科會科技新聞寫作班深度報導 楊瓊蘭 / 嚴巧珍 / 林姿吟

電子紙系列報導:

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