電紙書新時代帷幕拉開 彩色電子紙的今生前世
2012-02-15 22:44:27 本站原創眾所周知，在此之前，E-ink屏由于具備對比度高、閱讀舒適、省電低耗的特點，一直占據著市場主流。不過E-ink屏也有刷新翻頁速度慢、不支持視頻播放，不能顯示彩色圖片、漫畫等的缺點。所以新型的彩色電子紙技術在很早前就被各大高新企業提上日程，彩色電子紙一直都沒有放慢追趕的腳步。隨著CES2012的召開，漢王和盛大都發布了采用高通Mirasol顯示技術的彩屏電紙書，對于冷清了整年的2011電子書市場來說，電紙書新時代的帷幕似已拉開。
在我們慶幸電子紙技術已有了長足進步的同時，下面不妨和大家一起簡單解析下各種彩色電子紙的今生前世。
為了解決傳統E-ink電子紙只能顯示黑白兩種顏色的尷尬，E-ink公司與專業的濾色片廠商Toppan公司合作開發了濾色片彩色E-ink電子紙，并展示過其試驗樣機。這方案一經面世便受到了眾多后板廠商的青睞，例如LGPhilips采用薄膜電路后板開發的濾色片彩色E-ink電子紙，Bridgestone展示過的濾色片型QR-LPD彩色電子紙等。
彩屏電紙書試制品
濾色片彩色電子紙在技術上實現很容易，但濾色片會降低光反射率或顯示亮度，同時用多個色彩子像素組合成一個顯示像素，降低了單位面積的像素數量或分辨率，這種方案是以降低亮度和分辨率為代價來實現彩色顯示的，并且濾色片還增加了電子紙的厚度。因此，不少廠商和研究機構都在致力于開發像素自身具有反射彩色光的機制、無需濾色片就能實現彩色顯示的電子紙技術。
E-ink電子紙與其它彩色電子紙技術對比
除去濾色片彩色電子紙技術，目前已知的彩色電子紙技術還有：高通Mirasol顯示技術彩色電子紙，友達投資達意科技（SiPix）的類似的微杯電泳式技術、普利司通Bridgeston的電子粉流體技術、富士通Fujitsu的膽固醇液晶顯示技術。這些彩色電子紙技術都有何特色，筆者將為您一一解析。
Mirasol顯示技術
Mirasol顯示技術是由高通全資子公司高通光電開發的一種新型顯示技術。Mirasol顯示屏以一種稱為干涉測量調制的反射型技術為基礎，利用環境光，不需要背景光，因此功耗大大降低。反射型Mirasol顯示器還可根據周圍的光照條件自動調節，使用戶可在幾乎所有環境下查看內容，包括在明亮的陽光下。
高通Mirasol顯示技術展示
高通為這項技術起了一個動聽的名字Mirasol（向日葵），其原理可以簡單理解為：單色Mirasol顯示屏幕的IMOD可以呈現黑色和另外一種顏色。彩色Mirasol顯示技術的呈色原理與之類似，不同的是每個IMOD像素包含紅、綠、藍3種顏色小像素，每個小像素的大小在10μm~100μm左右。每個映像點包含上方涂有半透明金屬制薄膜的玻璃基板和位于基板下方的反射膜，玻璃基板和反射膜之間的空隙則構成了空氣薄膜，以利于光線在其中反射。根據空氣薄膜厚度的不同，小像素會顯示出紅、綠、藍中的一種顏色。接通電壓時，反射層會上下移動，從而改變像素的顏色。上升并使空氣薄膜厚度為0時，像素呈現黑色；下降時空氣薄膜厚度增大，像素呈現紅、綠、藍三色之一。
Mirasol顯示技術只有在像素顏色需要改變時才需要消耗電力，所以它的功耗極低，也可以說Mirasol顯示屏非常適合于需要長時間顯示固定黑白或彩色內容的電子閱讀器。因為目前移動設備如手機、MP3/4、平板電腦、筆記本電腦等都遇到了電池容量的瓶頸以及耗電量與屏幕顯示亮度的矛盾。
Mirasol顯示屏本身功耗很小，同時它不需要背光燈，依賴環境光。可以極大的改善目前的情況，可以說應用前景十分廣闊。不同于現在的E-ink電子墨水顯示屏，Mirasol顯示屏的刷新速度更快，甚至可以用來播放視頻，采用了Mirasol技術的第一代演示樣品在響應時間上與LCD顯示屏差別不大，而且播放視頻畫面無殘影。
Mirasol技術不需要背光燈，同現在常見的電子書和紙質雜志一樣依靠反射外部光源，更能與環境光線匹配以保護視力。另外，Mirasol的IMOD像素顏色豐富、分辨率效果接近華麗的平面雜志。而高通還承諾Mirasol顯示屏即使在強光下也可獲得不錯閱讀效果。
膽固醇液晶顯示技術
膽固醇液晶顯示技術由富士通研發，其是一種非傳統的顯示技術，即使移除控制板的供電，影像仍會保留在顯示器上。它的影像可媲美在紙上閱讀，功能包括高對比、視角寬闊、高反映度及在日光下仍維持極高的可讀性，此外產品還具有雙穩態特征、能耗低的特質。
膽固醇液晶顯示技術發展現狀
膽固醇液晶使用的材料結構類似于膽固醇分子，因此而得名。除了純粹的膽固醇液晶，延伸材料還有添加旋光劑的向列型液晶，或是添加膽固醇液晶分子的向列型液晶，添加了材料的液晶具有不同的波長和光電特性。向列型液晶在添加了旋光劑之后，液晶材料就會產生螺旋結構。
彩色膽固醇液晶顯示器
將膽固醇液晶至于兩片水平的基板中，在不施加電場配向的情況下，膽固醇液晶會傾向成平面螺旋型排列，在符合特定光波長的反射情況下，即可反射出具有色彩的光線，或者是呈現透明狀態。膽固醇液晶可以達到雙穩態效應，方式有兩種：一種是表面安定型（SurfaceStabilizedCholestericTexture，SSCT）；另一種則是高分子安定型（polymerstabilizedcholestericTexture，PSCT），這兩項技術都是近年來相當熱門的膽固醇液晶顯示技術之一。
膽固醇液晶之不同分子排列與外加電場之對應關系
（a）粉體型雙穩態顯示器與（b）膽固醇液晶顯示器彩色化對比
膽固醇液晶顯示器的工作原理是：在組成組件上，與一般被動驅動液晶一樣包含了上下基板、間隙子以及黑色吸收材質，其中上下基板材質可為玻璃或塑料基板，除了包含被動驅動電極以及配向層以外，為了達到良好的反射效果，間隙子的大小約為螺距的6—8倍左右。
電子粉流體電子紙技術
電子粉流體電子紙技術是普利司通公司在2004年推出的。與電泳顯示技術相似，它也是控制微粒在電場中的疏通來顯示圖像和文字。但有所不同的是它采用的是納米級別的樹脂顆粒。這些納米顆粒具有奇異的特質，它們的疏通特征像真正的流體那樣，因而被稱為電子粉流體。
電子粉流體電子紙技術原理
電子粉流體會像水一樣的凝聚分散。這些電子粉流體被染成兩種顏色，黑色粉末為正電，紅色粉末帶負電，并被封裝在兩片透亮的電極中，電極之間沒有任何溶劑，粉末可在氣體中挪動轉移。上輪廓的透亮電極加負電后，帶正電的黑色粉末向后面挪動轉移，顯示黑色;加上正電后紅色粉末向前挪動轉移顯示紅色。電子粉流體電子紙的優點是它的反應速度非常快。
在PFD2007上，普利司通展出了其最新開發的A3尺寸的彩色電子紙，利用RGBW四色彩色濾光片，實現了4096色彩色顯示。該電子紙采用在玻璃底板中封入電子粉流體的方式，面板的外形尺寸為450×338mm，顯示部分尺寸為435×326mm，分辨率為75dpi，厚度僅為0.29mm。普利司通此前曾發布過A4尺寸的全彩電子紙和A3尺寸的單色電子紙，此次又實現了A3尺寸的全彩電子紙。
而到了2009年4月，普利司通進一步呈現了超薄、柔性的電子粉流體電子紙，它在耗電量和顏色艷麗水平上都比前一代產品有了較大幅度的提升。此外，使用這種技術的電子紙還能夠支持手寫功能，并且反應速度非常之靈敏。
SiPix電子紙技術
SiPix電子紙是由明基友達集團旗下的達意科技所研發，其核心技術是該公司名為Micro-cup（微杯）的獨有技術。
SiPix電子紙技術原理
SiPix電子紙的大致構造是在微杯中填充白色顆粒狀著色液體。原理是通過上下移動顆粒，使顆粒顏色（白色）和液體顏色交替顯現。如果采用黑色液體，便可實現普通的單色顯示。如果改變填充液體的顏色，還能夠實現多種組合的雙色顯示。所以顆粒的移動由貼在微杯上的驅動電極來實現。顆粒事先帶電，因此通過切換電荷的正負，就可以使顆粒移動。至于驅動電極使用分段電極還是TFT底板則根據用途決定。所有微杯的高度和寬度都做成相同的尺寸。這意味著能夠極其均勻地制造出薄膜。由于形狀并不復雜，所以在成品率方面也具有不錯優勢。
SiPix的Micro-cup技術比起E-ink的Micro-capsule技術具有更多優勢。首先除了反射率更高、對比度更高等顯示方面的性能勝出之外，成本競爭力也很高。而對于全彩色的實現，SiPix電子紙技術將更容易提高顯示產品的性能。
電子紙主要技術相關特性對比
總結：這四種彩色電子紙技術，更具優點。相比目前還屬主流的E-ink微膠囊電泳式技術，它們具備刷新速度快，支持彩色顯示等優點。但就目前來說，成本問題依舊得不到良好解決，不過近期漢王、盛大等品牌在CES2012發布了全新的彩屏電紙書產品，在很大程度將促進彩色電子紙技術的飛速發展，電紙書的新時代帷幕已經拉開。未來電子紙的發展關鍵，依舊還是全彩色化和便攜性兩大方向。但目前彩色電子紙還缺乏足夠的成本競爭力、并且畫質細膩度、對比度還較低。而除了技術的不斷發展，彩色電子紙更需結合新商業模式才能取代E-ink屏電紙書的主流地位。掀起數字信息閱讀革命，整合硬件、軟件以及內容三大領域資源，形成一個嶄新立體平臺。這樣，電紙書的新時代將加速到來。
EETOP 官方微信
創芯大講堂 在線教育
半導體創芯網 快訊
相關文章
