创意光纤 随心显示

——记清华大学第30届“挑战杯”一等奖项目“光纤嵌入固体材料可控显示触摸系统”研发者李子赫

  研通社记者 时雪 特约学生通讯员 郭金鹏

  如今LED大屏幕、液晶显示器随处可见,可你想过无需外置、无论厚薄,你身边的墙壁本身就是一个大屏幕么?清华大学精仪系本科一年级学生李子赫就做出了这样的尝试。

 

图为李子赫(左一)在第30届“挑战杯”学生课外学术科技作品展览上向校长陈吉宁(左二)、校党委书记胡和平(右二)展示研究成果。

   光纤是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具,具有传导过程中能量损失少、重量轻、性能稳定的特点。将一定数量的光纤通过嵌入粉状材料或打孔的固体材料中,然后通过后期加工和表面切割形成有光纤均匀散布的平滑板面,这就构成了显示端。再将光纤的另一端按与头端位置相对应的原则捆扎成相应几何形状构成受光端。受光端与发光光源及图像采集装置相连接,通过控制系统控制发光光源实现可控放光,并通过墙体里的光纤传导到光纤头端,使每一个头端的相应颜色发生变化,从而在固体表面形成文字及画面,完成图像显示。同时,如果用手去触碰显示表面,图像采集装置就能够采集固体材料表面的光变化,从而得知触摸点的位置。

   李子赫是利用水泥为固体材料完成该实验的初始模型的,他在水泥净浆中均匀插入了1560根光纤,通过后期加工和表面切割在水泥板面形成了一个由52×30个光纤头端组成的光滑的显示平面。“实验过程里最麻烦的就是手工排列这1500多根光纤,相当繁琐,要是换成机排会省力也规范的多。”整个实验进行了两个月左右,并不算长,但因为李子赫是一个人完成的,所以时间紧、任务重,常常要熬到深夜。再加上同时肩负了若干个研究项目,凌晨3点睡早上7点起成为李子赫生活的常态。在记者问为什么不组队去做这个项目的时候,李子赫回答“在实验材料的方面也是有建筑材料研究院的同学帮忙的,但实验是我一个人做的,我自己能完成的事儿从不麻烦别人。”说到这儿,这个1992年的大男孩一脸自信,神采飞扬。

 

图为“光纤嵌入固体材料可控显示触摸系统”实验样品。

  “其实我最早是想把光纤扔到水泥墙里,看看能不能做出星空的样子。”这个颇有童趣的想法最终促成了“光纤嵌入固体材料可控显示触摸系统”的实现,并获得了清华大学第30届“挑战杯”学生课外学术科技竞赛一等奖。当然,受到肯定并不是因为李子赫成功地让墙壁显示了星空的样子,这一研究成果的确让我们看到了其实用价值和发展前景。相对于传统的显示终端,该系统有着明显的优势。

 

图为“光纤嵌入固体材料可控显示触摸系统”实验样品显示文字效果。

  让墙壁等光滑表面成为显示平面看上去并不新鲜,传统的投影仪就能做到这一点,然而,光纤屏幕是内置系统,从里发光,这克服了投影设备不能受到遮挡,易受外部影响的特点,带来更好的视听感受。光纤屏幕的目的并不在于替代投影设备,其主要应用方向一是公共场所及特殊环境中的大屏幕,一是家用可触摸小屏幕。相对于现在得到广泛应用的LED大屏幕,光纤屏幕有着成本低、寿命长、零辐射、易修理、不受使用环境限制等优势。

  以100寸屏幕为例,LED屏幕的成本需要20000元人民币,而光纤屏幕仅需要它的十分之一。除制作费外,LED屏幕还需要投入大量的电费及维修费用,使用寿命较短,而光纤嵌入固体材料可控显示触摸系统以墙体等固体材料为屏幕,省去了屏幕制作的费用,又是通过光纤传导放大图像信号,发光源本身的耗电量很小,做到了节能环保。经计算,光纤屏幕的使用寿命在20年左右,光纤又嵌在水泥墙壁里,抗腐蚀性提高,不需要经常更换,维护成本大大降低。

  此外,因为光纤屏幕并不改变固体材料本身的形态和属性,它就可以被利用于水下及户外等使用环境较为恶劣的领域。如在游泳池侧壁显示相关信息,替代现有户外屏幕不受风霜雨雪等天气的影响。在家用小屏幕方面,光纤屏幕使得任何光滑家具表面都有成为触摸屏幕的可能,且它实现了光电分离,达到无电磁辐射的目的,更适合家庭应用。

  将光纤嵌入固体材料从而显示图像,使屏幕的厚度变为零,这一研究成果做到了其它技术无法做到零厚度显示。目前,这个创意正在申请两项国家专利。“当然,现在这个研究还处于很初步的阶段,将来可能会直接生产带有内置光纤的固体显示材料比如水泥砖直接进行建筑,总之想把这个创意变成一个产品,现在只是一个想法,真正能够实现大概需要5到8年”,李子赫畅想。

    现在他已将该创意形成了详细的创业计划,进行了市场竞争和营销策略等方面的分析,并在积极争取风险投资。“科技进步了,人们对产品舒适度、美观度的要求越来越高,我们要追求更炫、更人性化。‘十二五’规划里,国家也提出了要大力支持节能环保的绿色产业的政策,我们也在响应这样的政策。”向记者介绍自己研究理念的李子赫透露出难得在一个大一新生身上看到的成熟和稳重。

  “光纤嵌入固体材料可控显示触摸系统”并不是李子赫的第一个创业计划,他在2012年初创立了北京在聊科技有限公司,“在聊网”是以英语在线教学和留学咨询为切入点,对接美国本土名校大学生和中国学生,以服务时间为产品的第三产业服务电子商务平台,现已完成初始融资,正在进行内测,预计6月初上线。

  李子赫身上兼具对科研的兴趣和对创业的极大热情,高中时代就获得过“英特尔全国大学生创新创业比赛”第一名、北京市科技创新最高奖项“市长奖”等奖项,受到胡锦涛主席接见,并保送至清华大学学习。进入大学之后,他又创立了清华大学创业者俱乐部,以期加强创业交流,实现研究成果向现实生产力的转化。

  李子赫的大一生活格外忙碌而充实,我们也期待,这个锋芒初显的男孩会在清华也在他以后的人生中走出怎样的未来。

  编辑:襄 桦

2012年05月25日 10:04:02  清华新闻网

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