电子纸技术发展的历程与现况

作者:希腊神话赌场 发布时间:2020-08-11 23:53

  作者: TouchScreen 时间:2009-11-18 源于:中国触摸屏网总点击:

  【导读】:电子纸技术是由Xerox的研究人员Nick Sheridon于1970年代所发展,其特色是包含带电荷的小球,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。

  北京时间11月18日消息,中国触摸屏网讯, 自从两千年前中国发明并改良造纸术以来,纸变得平整柔软,又能大量便宜生产,不但使书本变得易于携带,同时也促进印刷术的发明,并让阅读变得更加普遍和大众化。然而在两千年后,自从LCD显示技术实用商品化以来,科学家便致力于开发像纸般的柔软、可以自由携带及走动、也能看到新闻杂志等等的文字与图案的电子纸显示器 (Electronic Paper Display)。它可以就像纸张(Hard Copy)一般不受时空限制地可携带与吸收资讯、也可像电子显示器 (Soft Copy)一般可以自由手持及书写,同时也具有播放动画的功能,预料像卷轴般的电子纸显示器有一天广为普遍时,将对使用者的日常生活产生深远的影响。

  最初的电子纸技术是由Xerox的研究人员Nick Sheridon于1970年代所发展,其特色是包含带电荷的小球,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Joseph Jacobson在1990年代所发展,其特色是以微胶囊代替传统的小球,并在胶囊内填充彩色的油(oil)与带电荷的白色颗粒,经由外在电场的控制将白色颗粒往上或是往下移动,其中当白色颗粒往上(接近阅读者方向时)则显色出白色的像素,当白色颗往下时(远离阅读者时)则显色出油的颜色。

  这是目前已达实用化的电子纸显示技术仍以电气泳动方式的微胶囊(Microcapsule)电子墨水(Electronic Ink,E-Ink)为主。电子墨水是最早问世的几种电子纸技术之一,此技术是在1997年由Lucent、Motorola与其他创投公司合资成立的电子纸开发厂商E Ink公司所开发的。此显示器是由两片透明可挠性薄膜包覆一层电子墨水,其中的电子墨水是一种利用直径为50~70mm的微胶囊来形成的电气泳动液体之墨水,每个微胶囊中均具有带电时会呈现黑色的Carbon Black粒子和白色的氧化钛粒子,例如,带正电部分为黑色,带负电部分为白色,上下薄膜也都是电极。其工作原理则是当下层薄膜是负极时,小球内的白色正极颗粒就沉到小球底下,黑色负极颗粒就浮到小球表面,靠这种方式来回操作来显示影像。所以电子墨水所显示的文字与图画,也是类似纸张靠外界可见光的照射阅读,与普通纸唯一的不同,就是普通纸仅能印刷一次,而电子纸则可重複使用。之后,E Ink又与荷兰Philips公司合作,把 TFT (Thin Film Transistor)技术用到电子纸上,并製作出点阵式显示(Dot-Base)的电子纸显示器。

  在1999年于美国加州硅谷成立并于2004年回台湾成立营运总部的Sipix Technology採用电气泳动式显示技术开发出自有专利的Microcup (微杯) 阵列结构及表面填装封口的精密涂怖技术,并以电流来控制微杯中带电的染料微粒或微胶囊。由于在上下两电极加场电场的作用,因此可上下移动及悬浮在液体中的带电粒子,使显示面呈现颜色。目前Sipix Technology的电子纸显示技术已能显示蓝与白、黑与白、红与白及绿与白等等的电子纸,并已达到全世界技术领先的地位。在生产製程方面是则以Roll-to-Roll方式将电子纸整卷生产,以可降低生产成本,去年5月间Philips电子便在美国西雅图「SID2004展示会」上展示採用Sipix公司的Microcup技术的5吋、解析度为320×240画素之卷轴型电子纸。

  美国Xerox在2000年底发表一种可以重複使用的电子纸技术─Smart Paper,可用来显示和储存文件及图形等资料。Smart Paper的显示原理,乍看之下与E ink的电子墨水非常相同,基本上它是以一个直径小于100mm的微球体取代微胶囊。该球体由两个分别具有相反的电性与不同的颜色,且置于可弯曲塑胶片中微孔的半球体组成,当对其施加电场后,将导致微球体转动,藉以控制每一处画素所呈现的颜色。目前Xerox公司已经将这个业务部门独立出来,成立了一家名为Gyricon Media的子公司,并负责推动Smart Paper的商品化。

  自从上世纪末,为数不少的厂商掀起一阵电子纸显示器研究与开发的热潮,亦有不少的技术方案陆续地被提出来。大致上电子纸显示器技术发展可分为两大类分别为电子显示器与纸媒体,电子显示器方面主要是以将LCD与OLED等等的显示器进一步轻量化与可挠性化的可挠性显示器为主,由于此类显示器的进化,所以能寻求作为高彩度、高画质与高亮度等等的动画对应显示器的特性。还有一方面是Hard Copy技术的应用,就是採用电气泳动方式与电子墨水 (E-Ink) 技术的可挠性纸张,并以新闻与杂志等等的纸媒体之置换为目的,因此结合两者技术的显示器就是电子纸显示器。今年开始,有关电子纸显示器技术产业动态不断地传开,日本横滨FPD International 2005展览会上,美国E Ink就展示两款电子纸显示器产示品,一是与韩国LG. Philips合作的可挠性黑白电子纸显示器,一是与日本凸版印刷合作的彩色电子纸显示器。全球电子纸显示器技术的发展现状是:

  韩国LG. Philips特从日本住友商社取得日本钢铁公司製作的厚度极薄柔软、但仍维持钢的坚韧之超薄钢膜来製作黑白的电子纸,仅有 300mm那麽薄,并能承受TFT Array的前段製程之高温,利用LG. Philips 的韩国工厂现有TFT生产设备,把电子纸与钢膜结合在一起,成为全球第一个大型、高解析度、软性的电子纸显示器。展示的电子纸尺寸是10.1吋,为标准的SVGA (600×800) 解析度,底色是白的、字体与图画是黑的(也可特製效果反白),黑白对比是 10 比 1,并有 4 个灰阶层次。耗电量约为同尺寸液晶显示的百分之一,电子纸与纸张相同,靠外界光源(电灯、日光)照射显示,电子纸唯一消耗电的是更换显示内容,只要不换内容,就不消耗电能,电子纸的主要特性即在此。

  彩色电子纸是 E Ink 与日本凸版印刷合作开发并利用凸版印刷的彩色滤光片技术所製作出来的,此彩色滤光片技术则採用可提高亮度的RGBW田式设计,因此白色作为背景底色、黑色用在文字、其馀的色调则用于影像的显示,并预定于2006年底量产。为此,美国E Ink和日本凸版印刷展示2种彩色显示的电子纸分别为各色16阶共4,096色显示和各色4阶共64色显示,两者均为6吋,解析度也均为400×300画素。

  富士通旗下的相关单位包括Fujitsu Laboratories、Fujitsu Frontech和Fujitsu合作研製出第一张採用薄膜底板的可挠性彩色电子纸,同时具有图像储存的功能。同样地只有在萤幕图像改变时才需要电力,特别适合公众场所目前使用纸质的广告或资讯公告看板。富士通计画在2006年4月到2007年3月的会计年度期间将该公司的此一技术商品化。

  (二) E Ink 两年前与 SONY 合作,在日本推出 LIBRIe电子书阅读器,其明亮度与黑白对比优于同类产品,当时获业界好评,但不是标准的尺寸规格,所以仅能用在特製的电子书阅读器上,电子纸虽然是软的,还要架在电子书硬底上,所以仅能称为是一台省电的阅读器。

  (三) 于1992年在新竹科学园区成立的元太科技(Prime View International,PVI)在2005年5月9日併购 Philips 电子纸显示器事业,并成为目前唯一能够以美国E Ink公司之电子纸技术为基础量产电子纸显示器的公司,同时也是唯一能够供应SONY电子书面板的製造商。此次元太科技向Philips併购内容包括电子纸显示器之软、硬体及技术,其中尚包括原有的机器设备、产品设计、製程、电子系统开发导入、客户、专利使用权及相关经验之转移等,包括有形(机器设备)与无形(产品设计、製程技术、客户、专利使用权与技术转移等)的资产。元太科技由于此次併购案获得电子纸应用技术的入场券,并具有量产电子纸模组能力,也可直接在与E Ink的授权架构下,直接在全球贩卖相关模组。


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