黑白电子纸和彩色电子纸技术的详细发展历程
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全球五大电子纸技术介绍基础知识:电泳式显示(EPD)技术现今电子书阅读器仍多是采用电泳显示器(electrophoresis Display, EPD)作为显示面板,目前全球90%以上的电子纸均采用电泳式显示(EPD)技术,因此电泳显示器几乎便与电子纸划上等号。
电泳显示器在轻薄及白度方面皆优于其他种类显示器,尤其是省电功能更是令人称道,据了解,在画面静止不动时,电泳显示器可以不耗任何电力,持续显示该画面直至需要转换到下一个画面为止。
全球有多少厂商在研究这种技术呢?我们一起来看看:PVI(元太)E-InkE-Ink公司成立于1997年,致力于EPD技术的研发,是电子书产业的重要推手。
台湾的元太科技在2009年以2.15亿美元的价格买下E-Ink全部股权以及电子纸显示器材料的关键技术及专利。
之后,元太和E-Ink开发完成新一代的电子墨水胶膜,可使黑白对比度明显提高,且换页的刷新速度也有显著提升。
e-ink是电子纸,电子纸不仅仅指E-INK。
只不过目前能量产的电子纸只有e-ink,e-ink-电子墨水。
它应该是一种技术,只不过,那个美国的e-ink为了方便,把e-ink注册成公司了。
所以e-ink也可以说是美国e-ink公司。
e-ink公司研究的e-ink屏幕,就是我们通常说的e-ink屏。
全球有很多公司加入了开发电子纸显示器的行列,只不过能量的电子纸技术,只有美国e-ink 公司。
目前全世界电子书阅读器使用的e-ink屏,都是美国e-ink公司的技术,在台湾量产。
e-ink是化学技术,它不是传统的LCD液晶屏这种物理技术。
e-ink公司到目前为止,一共推出过两个级别的e-ink屏。
e-ink公司称它们为e-ink屏和e-ink Vizplex屏。
E-Ink公司的EPD电子纸技术(或即电子墨水技术),采用的是微胶囊型电泳显示技术,反射率为35%,黑白对比度在10:1左右,反应速度较慢,屏幕变化通过黑白粒子交互显示,等待时间较长,可以通过控制IC改善。
彩色电子纸彩色电子纸:一种革命性的显示技术引言随着科技的不断进步,显示技术也在不断发展和创新。
彩色电子纸作为一种革命性的显示技术,已经在许多领域得到广泛运用,比如电子阅读器、智能手表、电子标签等。
本文将探讨彩色电子纸的工作原理、应用领域以及未来发展前景。
一、工作原理彩色电子纸的工作原理基于电荷调制,通过对底层的红、绿、蓝颜料粒子施加电荷,使其在显示屏上呈现出彩色图像。
彩色电子纸的核心是微小的彩色颗粒,这些颗粒内含有红、绿、蓝三种颜料,每种颜料又包括有机染料和电荷控制材料。
当外界的电压施加到彩色电子纸上时,电场会改变颗粒内部颜料的位置,从而改变颜色的显示。
通过控制电场的大小和方向,可以实现不同颜色的显示。
由于彩色电子纸工作时不需要背光源,所以它具备了非常低的功耗,非常适合用于电子阅读器等长时间阅读的场景。
二、应用领域1. 电子阅读器彩色电子纸是电子阅读器的核心技术之一。
与传统的液晶显示屏相比,彩色电子纸具备更高的阅读舒适度和更低的能耗。
阅读器使用彩色电子纸能够实现逼真的彩色显示效果,使阅读体验更接近于纸质书籍。
此外,由于电子纸可以在阳光下清晰可见,因此在户外使用也非常方便。
2. 智能手表随着智能手表的普及,彩色电子纸也逐渐应用到了手表领域。
彩色电子纸在智能手表上的应用主要体现在显示效果和能耗上。
彩色电子纸的显示效果更加细腻,可以呈现出多种颜色,让手表界面更加生动。
而且彩色电子纸的低功耗使得智能手表电池续航时间得到大幅度提升。
3. 电子标签电子标签广泛应用于超市、仓库等行业。
彩色电子纸的应用为电子标签带来了更多的信息展示能力。
不仅可以显示产品名称、价格等基本信息,还可以在标签上显示产品图片、促销信息等,提升产品的吸引力和宣传效果。
同时,电子标签的动态更新性也能够更好地满足企业的管理需求。
三、未来发展前景随着科技的不断进步,彩色电子纸的发展前景非常广阔。
未来,彩色电子纸将持续提升显示效果,实现更高的分辨率和更广的色彩范围,使得图像更加逼真。
电子纸的发展历程:1975年,施乐的PARC研究员Nick Sheridon率先提出电子纸和电子墨的概念。
1996年4月,MIT的贝尔实验室成功制造出电子纸的原型。
1997年4月, E-Ink成立,并全力研究把电子纸商品化。
1999年5月,E-Ink 推出名为Immedia的用于户外广告的电子纸。
2000年11月,美国E-Ink和朗讯科技公司(Lucent T echnologies)正式宣布已开发成功第一张可卷曲的电子纸和电子墨。
2001年5月,E-Ink与T oppanPrinting合作,宣布利用T oppan的滤镜技术,生产彩色电子纸。
2001年6月,E-Ink再宣布推出"Ink-h-Motion"技术,电子纸上可显示活动影像。
同时,美国的大型百货公司Macy宣布,店内的广告牌采用SmartPaper。
2002年3月召开的东京的国际书展上,出现了第一张彩色电子纸。
最早的电子纸技术是由Xerox的研究人员NickSheridon在上世纪七十年代所发明,其特色是包含所带电荷的小球,其中球的一面是白色,另一面是黑色,当电场改变时,球会上下转动,而呈现度不同颜色。
第二代的电子纸技术是由JosephJacobson在上世纪90年代所发展,其特色是以微胶囊代替传统的小球,并且在胶囊内填充彩色的油与带电荷的白色颗粒,并且经由外在电场的控制将白色颗粒往上或往下移动,其中当白色颗粒往上(接近阅读者时),则显色出白色的像素;当白色颗粒往下(远离阅读者时),则显色出油的颜色。
电子纸显示器技术发展大致上可分为电子显示器与纸媒体两大类,电子显示器方面主要是将LCD与OLED等的显示器进一步轻量化与可挠性显示器为主,主要特性为高彩度、高画质与高亮度等显示器;另一为纸媒体,其主要采用电气泳动方式与电子墨水(Electronic-Ink)技术的可挠性纸张,并以新闻与杂志等的纸媒体之置换为目的,因此结合两者技术的显示器。
电子行业电子纸1. 介绍电子纸是一种新型的显示技术,被广泛应用于电子行业。
它能够模拟纸张的外观和质感,在不需要背光的情况下显示图像和文字。
由于其超低功耗、可读性强、视觉舒适度高等特点,电子纸在电子书、电子标签、电子报、智能手表等领域有着广泛的应用。
本文将介绍电子纸的原理、应用和未来发展趋势。
2. 原理电子纸主要由一个由微小的颗粒组成的底层和透明的上层构成。
底层的颗粒分为黑色和白色两种。
通过施加电场,可以控制这些颗粒的位置,从而达到显示的效果。
当电场作用在颗粒上时,颗粒会聚集在一起形成黑色区域,反之则形成白色区域。
通过不同的颗粒组合和电场调控,可以显示出不同的图像和文字。
电子纸的图像和文字是静态的,不需要连续刷新,因此功耗非常低。
3. 应用3.1 电子书电子书是电子纸最常见的应用之一。
电子书具有便携性和存储空间大的优势,可以容纳大量的图书。
读者可以通过电子书阅读器来访问所需的图书,而无需携带大量的实体书。
电子纸的高可读性使得阅读体验接近纸质书的感觉,而且可以根据个人喜好调整字体大小和亮度,满足不同人群的需求。
3.2 电子标签电子纸在零售行业有广泛的应用。
通过在商品上使用电子标签,商家可以方便地更新商品信息和价格,节省了更换传统纸质标签的成本。
同时,电子标签的高可读性和低功耗也为消费者提供了更好的购物体验。
3.3 电子报电子报是纸质报纸的数字版本,在传统媒体面临挑战的情况下越来越受欢迎。
电子纸的使用使得电子报的阅读体验更接近传统报纸,而且可以提供更多的互动和多媒体内容。
电子报的节奏更快,更新频率更高,读者可以随时随地获取最新的新闻和资讯。
3.4 智能手表电子纸在智能手表上的应用越来越受欢迎。
电子纸可以实现低功耗显示,并且在室外阳光下仍然保持可读性。
智能手表可以通过电子纸显示时间、通知和其他信息,为用户提供更方便的交互体验。
4. 未来发展趋势4.1 超高清电子纸目前,电子纸的分辨率还有一定的提升空间。
行业资讯■人物事件C 北人集团公司全面开展 “安全生产月”活动2018年6月1日,北人集团召开了“安全生产月”启动大会,传 达了京城机电安全生产月有关要 求,宣布了《2018年北人集团公 司“安全生产月”活动方案》,资 源开发部、单双色机分公司、综合 管理部分别就本单位本部门安全月 活动实施计划作了汇报。
公司党委书记、总经理陈长革 指出,各单位要做到周密部署,精 心组织,突出重点,务求实效;要 全面深入排查治理隐患,有效预防 遏制各类事故,切实提高安全生产 保障水平;要营造安全氛围,强化 宣传培训,采取多种方式宣传安全 理念,全面普及安全知识,不断提 升安全素养。
据悉,北人集团“安全生产月” 部分活动将贯穿全年,主要内容包 括五个方面:一是举办安全生产培 训;二是组织观看安全月案例警示 教育片;三是举办安全生产宣传咨 询曰活动;四是组织全体员工进行 安全答卷;五是深入开展事故隐患 排查治理活动。
(枫林)^我国自主研发彩色电子纸 显示屏面世我国自主研发的彩色电子纸显 示屏2018年6月5日在广州面世, 这是我国在柔性电子纸关键材料和 制备技术上取得的一项突破。
2018 年4月,国家863计划项目“柔性 电子纸关键材料及制备技术研究” 验收,广州奥翼电子科技股份有限公司与中山大学共同承担该课题研 究。
项目解决了电子纸与彩色滤光 片微米尺度对接、模组拼接等技术 难题,彩色电子纸是基于该技术的 一项产品。
一直以来,基于电泳技术的电 子纸作为大量运用于电子书的显示 技术,只能呈现黑白显示,如常见 的k i n d l e 显示屏。
据广州奥翼公 司介绍,目前彩色电子纸显示技术 还多停留在实验室阶段。
该公司董事长陈宇说,黑白两色的电泳电子纸只是两种颜色的切换,目前彩色 电子纸可显示超过4000种颜色。
彩色电子纸在切断电源的情况下,还可以持续显示半年时间,屏 幕的响应速度为0.1s 。
该彩色电子 纸预计于今年三季度实现量产,预 计价格为同等面积O L E D 显示屏 的1/6,未来将应用于电子教科书、 电子价格标签、室内外广告、智能 穿戴、智能家居等领域。
大趋势各种彩色电纸书技术的今生前世众所周知,在此之前,E-ink屏由于具备对比度高、阅读舒适、省电低耗的特点,一直占据着市场主流。
不过E-ink屏也有刷新翻页速度慢、不支持视频播放,不能显示彩色图片、漫画等的缺点。
所以新型的彩色电子纸技术在很早前就被各大高新企业提上日程,彩色电子纸一直都没有放慢追赶的脚步。
随着CES2012的召开,汉王和盛大都发布了采用高通Mirasol显示技术的彩屏电纸书,对于冷清了整年的2011电子书市场来说,电纸书新时代的帷幕似已拉开。
在我们庆幸电子纸技术已有了长足进步的同时,下面不妨和大家一起简单解析下各种彩色电子纸的今生前世。
为了解决传统E-ink电子纸只能显示黑白两种颜色的尴尬,E-ink 公司与专业的滤色片厂商Toppan公司合作开发了滤色片彩色E-ink电子纸,并展示过其试验样机。
这方案一经面世便受到了众多后板厂商的青睐,例如LG Philips采用薄膜电路后板开发的滤色片彩色E-ink电子纸,Bridgestone展示过的滤色片型QR-LPD彩色电子纸等。
彩屏电纸书试制品滤色片彩色电子纸在技术上实现很容易,但滤色片会降低光反射率或显示亮度,同时用多个色彩子像素组合成一个显示像素,降低了单位面积的像素数量或分辨率,这种方案是以降低亮度和分辨率为代价来实现彩色显示的,并且滤色片还增加了电子纸的厚度。
因此,不少厂商和研究机构都在致力于开发像素自身具有反射彩色光的机制、无需滤色片就能实现彩色显示的电子纸技术。
E-ink电子纸与其它彩色电子纸技术对比除去滤色片彩色电子纸技术,目前已知的彩色电子纸技术还有:高通Mirasol显示技术彩色电子纸,友达投资达意科技(SiPix)的类似的微杯电泳式技术、普利司通Bridgeston的电子粉流体技术、富士通Fujitsu的胆固醇液晶显示技术。
这些彩色电子纸技术都有何特色,笔者将为您一一解析。
Mirasol显示技术Mirasol显示技术是由高通全资子公司高通光电开发的一种新型显示技术。
电子纸(e-ink)发展史电子纸和电子墨的研究开发,至今已走过了20 多个年头。
在20 世纪70年代,日本松下公司首先发表了电泳显示技术,施乐公司当时也已开始研究,然而最初研究出的普通电泳由于存在显示寿命短、不稳定、彩色化困难等诸多缺点,实验曾一度中断。
20 世纪末,美国E-Ink 公司(它是由朗讯公司,摩托罗拉公司以及数家风险投资公司为了开发电子纸于1997 年成立的企业)利用电泳技术发明了电泳油墨(又称电子墨水),极大地促进了该技术的发展。
目前,施乐、柯达、3M、东芝、摩托罗拉、佳能、爱普生、理光、IBM 等国际著名公司都在涉足电子纸。
电子纸和电子墨的研究与发展,基本上可分为:・1975 年,施乐的PARC 研究员Nick Sheridon 率先提出电子纸和电子墨的概念。
・1996 年4 月,MIT 的贝尔实验室成功制造出电子纸的原型。
・1997 年4 月, E-Ink 成立,并全力研究把电子纸商品化。
1999 年5 月,E-Ink 推出名为Immedia 的用于户外广告的电子纸。
・2000 年11 月,美国E-Ink 和朗讯科技公司(Lucent Technologies)正式宣布已开发成功第一张可卷曲的电子纸和电子墨。
・2001 年5 月,E-Ink 与ToppanPrinting 合作,宣布利用Toppan 的滤镜技术,生产彩色电子纸。
・2001 年6 月,E-Ink 再宣布推出Ink-h-Motion 技术,电子纸上可显示活动影像。
同时,美国的大型百货公司Macy 宣布,店内的广告牌采用SmartPaper。
・2002 年3 月召开的东京的国际书展上,出现了第一张彩色电子纸。
IBM 推出“电子报纸”也许你没有意识到,“电子纸”闯入人们的生活已经有很多年了。
例如,手机SIM 卡和地铁磁卡就是两种电子纸的具体表现――它们可以被记录入数据、可以被反复擦写和读取。
就最基本的特性来说,它们与传统的纸张没有什么不同。
电子纸技术概述电子纸技术概述电子纸技术诞生于20世纪70年代,但真正的繁荣却是35年后的今天。
电子纸最初是为了取代传统纸张的大量消耗而发明出来,时至今日,电子纸的出现对于传统纸出版行业的冲击正在逐渐体现出来,目前全世界已经出现超过20种电子纸载体出现,仅2007年就有8种新的电子纸载体诞生,预计2008年这一数字将接近40种。
表1是电子纸市场近年来的发展状况统计。
但是,不要忘记,电子纸的本质首先是一种柔性显示器,在其轻薄柔软特性背后,涌现的是对传统平板显示产业更为彻底的冲击。
表1 2004-2010年电子纸市场规模(资料来源:富士chimera总研)电子纸简介电子纸的载体是一张特殊的薄胶片,通过在胶片上"涂"上的一层带电的物质(电子墨),根据内容的不同进行后台控制,通过相应的显示组合以达到内容显示的目的。
电子纸的内核就是一个广义上的IC,整个阅读器则可看作是一个薄薄的内嵌式遥控显示板。
电子墨水就是将带正、负电的诸多黑白粒子,密封于微胶囊内,因施加电场的不同,在监视器表面产生不同的聚集,呈现出黑或白的效果。
商业化程度最好的非液晶电子纸技术是E-Ink的电子墨水技术(电泳式电子纸)。
它的优点很多,最主要的是内容可重写,可以随意对文字或图像进行更新,从而实现大量内容的统一平台浏览。
同时,非常适合肉眼阅读,由于对比度较高,所以文字、图像清晰,并且无论从哪个方向看都没有变化,阅读舒适轻松。
省电也是电子纸的一大特性,文字刷新以后,会长期停留在屏幕上,阅读的时候电池可以取掉。
换句话说,阅读的时候不耗电,只有在翻页刷新的时候才耗电,所以电池寿命会很长。
因薄膜重量轻,电子纸还可以适度折叠、卷曲,重量轻,携带方便。
还有一种形态的电子纸是携带方便的薄膜显示板,即“纸型”柔性液晶显示器,该方式是利用施加电压后分子排列被改变的液晶的性质,通过调整透光率及改变光线的方向来表达反差。
电子纸液晶显示器的制作思路是,将液晶板与写入图像的装置部分相分离以实现薄型化和轻量化,并能卷曲,做成像纸一样的东西。
电子墨水公司如何开发出全彩电子纸?全彩电子纸的诞生之路耗费了20个年头。
2008年10月,正好在假期购物季之前,脱口秀节目主持人奥普拉·温弗里(Oprah Winfrey)公布了备受外界期待的“最喜欢的物品”名单,亚马逊Kindle阅读器居于小装置类的首位。
在这一刻,电子纸(电子墨水屏)的概念进入主流视野。
然而,早在亚马逊Kindle阅读器让这种黑白二色、总像是开启着的反射式显示屏为人所知之前,它早已被人发明出来。
电子墨水屏的故事开始于1997年的麻省理工学院媒体实验室,在教授约瑟夫·雅各布森(Joseph Jacobson)的启发下,两名学生阿尔伯特(J. D. Albert)和巴雷特·科米斯基(Barrett Comiskey)创造出电子墨水屏。
电子纸从一开始就被视为神奇无比。
它对眼睛很友好,甚至在户外明亮的阳光下也能看清楚,而其他便携式显示屏会在阳光下变得无法辨识。
电子纸使用数周才需要充电,而配备其他显示屏的手机基本撑不了一天。
然而,电子纸的局限性也显而易见——图片只能以黑白两色显现。
在一个很久没有见识过单色显示屏的世界里——早在20世纪60年代,黑白电视机就被彩电取代,而计算机显示器的转变出现在20世纪80年代后期——单色显示屏毋庸置疑既老套又有趣。
在电子墨水公司的Triton和Kaleido显示屏中,彩色滤光片将白色微粒反射的光变成红色、绿色和蓝色次像素。
然而,这种方式降低了分辨率和亮度,限制了第一代彩色电子纸技术的普及所以,从电子纸背后的基础技术“电子墨水”最初开发之时起,一个大问题就笼罩着电子纸,并且随着Kindle阅读器的发布而日益突显:我们到何时会看到这种神奇的显示屏呈现出鲜艳的色彩?研究人员并非没有尝试。
全球各地大学、企业实验研究室和新创企业的电子墨水研究者多年来一直在追求实现彩色电子纸。
他们研究出一些早期产品,目标定位于实体零售店铺的货架标签,也用于标志牌。
电子行业彩色电子纸1. 简介在电子行业中,彩色电子纸是一种新型的显示技术。
它具有传统电子墨水屏的优点,如低功耗、可读性强等,同时能够显示彩色图像,使得阅读体验更加丰富和生动。
本文将介绍彩色电子纸的工作原理、应用领域以及未来发展趋势。
2. 工作原理彩色电子纸采用了一种叫做电荷调制对比度(Electrophoretic Modulation)的技术,通过在微小背景颜色像素和微小颜色滴答之间达到颜色变化。
它通过应用正负电荷来操纵颜色粒子的移动,从而实现显示颜色。
彩色电子纸的显示屏由许多微小颜色滴答组成。
每个颜色滴答都有一个背景颜色像素,它可以是黑色或白色。
在滴答底部有一层彩色颜料,如红色、绿色和蓝色。
通过调整电荷的大小和方向,可以控制这些颜色滴答的移动,从而实现不同颜色的显示。
3. 应用领域彩色电子纸在多个领域都有广泛的应用。
以下是其中一些主要的应用领域:3.1 电子书阅读器彩色电子纸在电子书阅读器中得到了广泛的应用。
与传统的LCD屏幕相比,彩色电子纸能够提供更加真实的阅读体验,使得用户感觉仿佛在读纸质书一样。
另外,彩色电子纸的低功耗特性也使得电子书阅读器的续航时间更长。
3.2 广告牌和展览彩色电子纸在广告牌和展览领域也有着重要的应用。
其颜色显示能力为吸引人们的目光提供了更多的可能性。
与传统的LED广告牌相比,彩色电子纸的能耗更低,可视角度更大,适用于室内和室外环境。
3.3 电子标签和价格标签彩色电子纸还可以应用于电子标签和价格标签。
在商场和超市中,传统的纸质标签往往需要人工更换,费时费力。
而采用彩色电子纸,可以远程更新标签信息,提供更加便利的标签管理方式。
3.4 智能手表和可穿戴设备彩色电子纸也开始在智能手表和可穿戴设备中得到应用。
其低功耗和高可视度使得用户在户外环境下能够清晰地看到屏幕内容。
彩色电子纸还可以实现个性化的表盘设计,满足用户的需求。
4. 未来发展趋势随着科技的不断发展,彩色电子纸也在不断演进和改进。
电子纸约2000年前,中国东汉人蔡伦发明了造纸术,从此世界文明发生了翻天覆地的变化,中国文明籍此曾领先世界1000余年。
今天,电子纸技术又将给人们的生活带来一场怎样的变革呢?电子纸技术实际上是一类技术的的统称。
一般把可以实现象纸一样阅读舒适、超薄轻便、可弯曲、超低耗电的显示技术叫做电子纸技术;而电子纸即是这样一种类似纸张的电子显示器,其兼有纸的优点(如视觉感观几乎完全和纸一样等),又可以象我们常见的液晶显示器一样不断转换刷新显示内容,并且比液晶显示器省电得多。
电子纸显示长期以来一直是停留在人们头脑中的幻想,但是随着上个世纪末以来显示技术方面一系列突破性进展,革命性的电子纸显示技术终于开始走向大众走向实用。
目前实现电子纸技术的途径主要包括有胆固醇液晶显示技术、电泳显示技术(E PD)以及电润湿显示技术等。
其中以电泳显示技术为最有前途的技术途径。
这种技术最早为美国的E Ink公司所掌握,但实际上多家国际巨头对这项技术有过贡献,包括施乐、朗讯、飞利浦、爱普生等。
就目前而言,较成熟地掌握了这项技术的公司包括美国E Ink公司、SiPix公司、广州奥示科技公司,以及爱普生、普利斯通等。
这些公司都有自己的核心专利技术;目前广州奥熠科技公司亦在积极地将电子纸技术推向市场。
开展电子纸研究的国内机构还包括有中山大学、西北工业大学、浙江大学以及清华大学等。
用途电子纸的用途相当广泛,第一代产品用于代替常规显示设备,第二代产品包括移动通讯和PDA等手持设备显示屏,计划开发的下一代产品定位在超薄型显示器,形成与印刷业有关的应用领域,例如便携式电子书、电子报纸和IC卡等,能提供与传统书刊类似的阅读功能和使用属性。
长期以来,纸张一直用作信息交换的主要媒介,但图文内容一旦印在纸张上后就不能改变,成为油墨/纸张复制工艺的最大缺点,不能满足现代社会信息快速更新对复制工艺的要求。
因此,开发能动态改变的高分辨率显示技术成为人们追逐的目标,要求显示材料很薄,可弯曲,表面结构与纸张类似,从而有条件成为新一代纸张。
电子纸及其发展⊙刘仁庆在这个多元化的时代里,纸产品的多样化更是异彩纷呈、层出不穷。
既有植物纤维纸(传统纸),又有有机塑料纸(合成纸),也有无机物纸(石头纸),还有电子纸。
我们的视野应顺时逐渐扩大、延伸,不要囿困自己。
本文主要介绍当前国内外电子纸的研究概况和进展。
1电子纸概念1.1名称电子纸(ele c t ron ic p ap er或E-p ap e r),或称“数字化纸”、“数码纸”(d i g it a l pap er)。
它是“象纸张(或纸板)一样,具备记忆功能并采用反射式的、可以重复变更的显示器”。
这种新的平面显示平台,由于外观上好像一种较薄的片状物,重量轻,可适度卷曲或折叠,用来展示电子形态的文字与图画,成为实用性强、新型的阅读工具或载体,因此被广泛地通称为电子纸。
电子纸完全打破了原有植物纤维纸的结构,又具有与传统纸张相似的特点。
从某种意义上讲,它是古代的纸形与现代高新技术结合的延伸、进步和发展,也是现代电子化社会的一种新型纸张。
1.2材料电子纸是内部装有芯片线路的显示屏(d isplay),类似一种IC(集成电路)芯的结构。
电子纸采用的基本材料主要是聚酯类化合物,纸面上印有硅胶电路,以便能够控制好表面电荷的变化。
电子纸具有多层性、细微化和精密型等特征,所采用的材料除了多种塑料外,也有特种玻中图分类号:TS762.9文献标志码:E文章编号:1007-9211(2010)09-0077-05关键词:电子纸;开发;应用;前景刘仁庆教授纸业纵横7SURvEy2010●前瞻问题探讨●May, 2010 Vol.31, No.9 China Pulp & Paper Industry的概念,由此便把纸和电子相结合的想法付诸实现——电子纸诞生了。
1976年,美国麻省理工学院(M I T)成功地制作了电子纸的初期样品。
但是,普通电泳由于存在显示寿命短、不稳定、彩色化困难等诸多缺点,至此实验一度中断。
黑白电子纸和彩色电子纸技术的详细发展历程两千多年前我们的祖先发明了造纸术,此后纸张就一直是人们用于记录、传播和交流信息最重要的一种媒介;但纸张上印刷的内容一旦成型便不能更改,而现代电子显示技术的发展让大家看到了电子显示介质在“信息可刷新特性”方面明显优于传统纸张的事实。
其实早在30多年前就有科学家提出了“电子纸”的概念,时至今日,电子纸技术已有了长足的发展,并在很多领域开始得到应用。
从目前的趋势来看,也许在不久的将来电子纸就会融入大家的工作、学习和生活当中……何为电子纸?电子纸的学名叫做Electronic Paper(简称E-Paper),也称数字纸(DigitalPaper)、类纸显示器(Paper-Like Display),是一种视觉效果与纸张相似的电子显示装置,具有易于阅读、便于携带和低功耗等特性。
采用柔性基板材料制造出来的柔性电子纸,能够像纸张一样轻薄、可卷绕或折叠以便于携带。
目前柔性电子纸可采用塑料、薄型金属和超薄玻璃基板等。
柔性电子纸在整体结构上一般可分为“前板”(Front Plane)和“后板”(BackPlane)两部分,前板主要指电子纸外层的显示介质部分,后板则主要是指电子纸的驱动电路部分。
亚马逊Kindle电子书电子纸目前最主要的一种应用是电子书阅读器(E-BookReader),这是一种以电子纸为核心部件的便携式电子设备,用于阅读电子图书报刊。
电子纸还可广泛用于广告牌、信用卡、会员卡、钟表、电子标签、各种指示器、医疗器械以及数码相框、手机等便携式消费产品;此外,电子纸目前的市场定位虽不是要取代液晶显示器,但随着高亮度、高分辨率和高响应速度全彩色电子纸技术的发展,其应用将很有可能会扩展到电脑显示器、电视机等更庞大的应用领域。
显然,巨大的商机正在推动着电子纸技术更快速的发展,电子纸技术的发展速度和应用范围也许比人们原来预想的要快得多和宽得多。
电子纸的特性◇反射型显示材料与更高的易读性大家现在拿着的这本《微型计算机》,它能带来全然不同于液晶显示器的舒适的视觉感受,这是为什么呢?我们能够看到纸上的内容是因为它将环境光反射到我们的眼睛里:白色部分反射了大量的环境光;而黑色文字(油墨)则吸收了大量光线,使得文字部分反射光相对非文字部分大量减少,因此在我们眼睛里就形成了“白底黑字”的感觉。
纸张的特点是通过反射环境光来显示内容且光反射高达65%,可获得较高的亮度、对比度和可视视角(接近180°)。
深究下去就会发现,按照光产生的方式,电子显示介质可以分为两种类型,一种是依靠自身光源显像的“发散型”(例如LCD显示器),另一种是利用环境光显像的“反射型”(电子纸)。
而前面纸张的例子告诉我们,反射型电子显示材料要具有更高的阅读舒适性,而电子纸就是这样一种靠反射光来工作的显示材料。
◇便携设备对功耗要求异常敏感现在人们越来越看重便携设备,但是由电池供电的各种便携设备都面临着续航能力的问题,所以要想在这个领域有所作为必然要满足两个条件:低电压与低功耗。
也正因如此,电子纸一般都采用功耗非常低的“双稳态显示技术”。
所谓的“双稳态显示器件(BistableDisplay)”,就是像素都具有“亮”与“暗”两种稳定显示状态,且在没有外加电压时能保持其显示内容不变。
通俗来讲,就是双稳态显示可以在低耗电或“零功耗”的情况下保持或“记忆”显示内容,只在更新显示内容时加载瞬间的驱动电压。
◇高亮度、彩色和动态显示亮度和对比度是决定电子纸易读性的关键因素,所以高亮度和高对比度毫无疑问将是电子纸技术发展的一个重点。
彩色显示具有更丰富、更逼真的视觉效果,高品质的彩色电子纸无疑具有更强的竞争力和更大的市场需求,众多的厂商和研究机构目前都在争先恐后地努力跨越电子纸彩色化显示的技术难关。
动态显示是电子纸获得更广泛应用的前提,所以各种新型电子纸技术都在尽力突破响应速度的瓶颈,以实现动态影像的显示。
电子纸的前世今生最早的电子纸被称为“Gyricon”,诞生于1970年声名显赫的施乐palo alto研究中心(简称PARC)——这里可是激光打印机、面向对象编程技术、计算机图形界面等众多影响20世纪历史发展进程的重大技术的诞生地。
在2000年新世纪到来的时候,PARC发布了Gyricon的样品,宣告这项新显示技术全面进入市场。
Gyricon的核心部分是一片看上去与普通纸张类似的透明胶片,但是在胶片里面分布了高达百万计的直径在100微米左右大小的带电小球。
每个小球的一面涂上了带负电黑色涂料,另一面涂上带正电的白色涂料。
这些小球被密封在透明的充满润滑油的硅胶片中。
在硅胶片的表面构造了类似液晶TFT一样的电路,能够按照需要在不同的位置施加正电压或者负电压。
这样内部泡在润滑油中的带电小球就会在电场的作用下发生旋转,选择性的将黑色或者白色部分翻转出来,在宏观上形成需要显示的文字或者图案。
Gyricon中小球在电场变化时发生旋转而当Gyricon断开电源,已经旋转到位的小球便保持之前的旋转排列方式,宏观上就将显示内容保存下来,像杂志一样长时间稳定显示。
下图中就是Gyricon技术最早的验证模型:在一小片夹有带电双色小球的硅胶片下方安置一片透明的X形状的电极。
当电极通电后,我们就看到了X的图案。
最早的Gyricon实验样片Gyricon颠覆了电子显示领域几十年来的固有特点——自发光,在环境光线不足的条件下,Gyricon和一般报纸杂志一样不易观看;但是在明亮的环境中,Gyricon带来了报纸般的清晰、广视角的阅读体验,讨好阅读者的眼睛。
由于仅在需要改变显示内容的时候才需要加电,Gyricon能够最大限度的做到省电。
遗憾的是,施乐公司和PARC研究中心因为一段时间高层管理者的短视,始终将全部精力放在复印机的研发和推广上,其它在现在看来如日中天的技术渐渐被束之高阁。
Gyricon 也因为得不到有力的支持被长期放在公司的实验室里,直到上世纪末才重启开发进程,严重影响了Gyricon技术的发展,很多问题直到现在仍没有很好解决。
◇显示画面不够细腻。
Gyricon显示会受带电小球旋转的约束——如果胶片中小球排列太疏,那么最终画面连续性和对比度将会下降;而小球又不能排列太紧密,以免影响正常旋转。
与此同时,如果小球尺寸太大,显示画面难免有颗粒感;而缩小小球尺寸又受到微细加工水平的限制,无法快速取得突破。
◇响应时间太长。
Gyricon变化颜色依靠加电使带电双色小球旋转,对比液晶材料使微小的液晶分子旋转需要几毫秒,而要靠电压转动100微米固态小球耗费时间更长——超过100毫秒,也就是说你看到Gyricon在切换时的渐变特征并不是什么“特效”,而是实实在在的“慢”。
由于以上种种,Gyricon的市场推广并不成功。
反倒是在Gyricon技术原理的启发下,又诞生了很多同类技术,在快速改进性能和降低成本后已经进入大众市场,这其中最有名的当属E-Ink公司的E-Ink(电子墨水)技术。
异军突起的E-Ink电子墨水E-Ink技术和Gyricon最大的区别就是放弃了可旋转小球的设计理念,转而在硅胶片中内置了上百万的微型胶囊。
每个微型胶囊中充满透明润滑液体,并包含了无数纳米级的黑白小颗粒;黑色的颗粒带负电,白色的颗粒带正电。
当施加电场的时候,黑色的颗粒聚集到胶囊表面,而白色颗粒聚集到胶囊底部。
这样整个胶片看上去也能呈现出文字或者图案来。
由于胶囊不需考虑旋转和保证两个半球均匀上色的问题,E-Ink可以将微胶囊做得很紧密,并在胶囊内加入颜色性质稳定的双色球,以实现比Gyricon更强的反射亮度、更高的对比度。
不光如此,E-Ink还能实现单个胶囊的多级灰度显示。
如下图所示,每个胶囊使用两套不同的电极控制电路:左边胶囊的双电极极性相同,就能实现全白或者全黑;右边的胶囊双电极极性相反,巧妙的实现了灰色显示。
这样单个胶囊就能实现全黑、全白、黑到白、白到黑四种显示灰度效果,使得图像更细腻平滑。
电泳成像的E-Ink电子纸E-Ink集合了平板(薄膜)TFT、精密化学、纳米技术等等前沿科学于一身。
而得益于现代纳米和平板显示技术的飞速发展,以上关键技术成本都得到有效控制,为E-Ink技术全面走向市场铺平了道路。
因此目前市面上存在的掌上电子纸张产品多数都来自于E-Ink技术。
将会在户外大面积显示领域无限风光的Gyricon电子纸Gyricon和E-Ink目前几乎统治了电子纸张的实际应用市场。
Gyricon虽然在精细化显示方面存在明显不足,但是相对简单的结构使其在大面积显示和内容简单无需频繁变化的场合颇有作为,如体育场的比分牌和广告牌、超级市场的价格标签等。
不过目前的E-Ink电子纸技术还在两大缺陷,即响应时间过慢和色彩单一:◇虽然E-Ink电泳的显示方式大幅提高了响应速度,最先进的Vizplex技术已经将响应时间降低到20ms等级。
不过熟悉液晶显示响应速度的读者肯定明白这还远远不够。
使用者仍然会明显感觉到内容切换时的迟滞。
◇无论是Gyricon还是E-Ink,其基础显示原理只支持双色显示。
对于彩色显示完全力不从心。
黑白E-Ink技术的竞争对手——改良液晶屏别看电子纸张技术问世时间不长,其核心技术持有公司已经申请了数千专利,可谓进步神速。
这众多专利一方面保护了这些公司早期的风险投入,另一方面也不可避免地形成了专利壁垒。
因此细心的读者会发现在目前火热的电子纸张浪潮中居然缺少了我们熟悉的平板显示大鳄——三星、LG、友达光电等公司。
但事实情况并非如此,目前电子纸张的市场前景还不明朗,传统的平板显示大厂并不想在一旁作壁上观。
于是乎一项基于传统液晶技术,且也能达到电子纸张效果的“胆甾型液晶”电子纸张问世了。
胆甾型液晶(改变液晶排列组合的方向便可达到不同的光学显示效果)胆甾型液晶(Cholesteric Liquid CrystalDisplay,ChLCD)原是液晶显示技术的一种。
在对液晶分子作深入分析时,科学家发现ChLCD在不同的电场排列下会表现出不同的光特性,而且同样具有双稳态的特点——即加电前后液晶阵列保持稳定。
如图所示,左边当ChLCD分子呈平行排列时就拥有了反射光线的能力,并能够按照此时的排列形式反射出不同颜色的光线。
当液晶分子旋转至非平行角度时,光线就能径直通过,表现为此处显示黑色。
因此在反射式电子设备发展得如火如荼的今天,ChLCD被老牌的液晶厂家当做抗衡E-Ink的武器拿了出来。
ChLCD最大的优势在于能够最大限度地沿用目前已经相当成熟、应用广泛、具有极大产能的液晶生产线,这为ChLCD带来了区别于前两者的两大特点:◇具有快速响应能力。
无论是Gyricon还是E-Ink,受显示原理限制,其最小响应时间(黑白切换)都在20ms以上,如果是灰度变化就更慢,只能适应文字和图片等静态内容的显示。