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当电子纸技术的现状和未来

发布时间:2021-09-10 02:44:07 阅读: 来源:电吹风厂家

电子纸技术的现状和未来

(Electronic Paper Still On the Horizon, But Getting Closer)

出版界对“电子纸”这个名词已经不再感到陌生,这种集纸张与数字显示技术于一身的电子设备目前已经研制成功,但是离普遍应用还有一段距离,目前这类产品的消费市场还不是很大,主要原因有三:一是这种技术的实现成本较高;二是这类产品所支持的阅读格式有限;三是这种产品的显示效果还不尽如人意,有待进一步改进。有专业人士预言,就近期来说,尽管包括液晶显示技术应用在内的各种数字显示技术发展很快,但是这些显示设备真正替代纸张还有待时日。实际上,随着数字显示技术的应用,纸张的消耗恰好与之成正比,这在一定程度上使得“电子纸”取得更大的技术突破显得更为迫切。

一、兴起背景

1975年,施乐公司帕洛阿尔托研究中心的一位名叫Nick Sheridon的科学家开发出一种新型显示技术,根据这种技术研制出来的产品兼有纸张那样优越的微薄度、柔韧性、高对比度和电子显示器的相关特性。Sheridon这种名叫Gyricon的显示技术制成的显示器由成千上万个小球镶嵌在一块可弯曲的橡胶形薄板上制成。其中有一半小球是黑色的,带正电;另一半小球是白色,不带电;橡胶形薄板下面的集成电路板通电时小球就会转动,从而在显示屏上显示简单的黑白图案。Gyricon显示器比以往的显示设备更薄、更轻,而且柔韧性也更好。从理论上来说,它具有纸张完全一样的显示功能,而且能够根据输入的数字信息随时更新显示内容。更重要的是,Gyricon显示器只在转动小球改变显示内容时才需要供电,页面上的图案设定后,不通电时仍可显示。不幸的是,施乐公司终止了Gyricon技术的进一步研发工作,而转向当时看来更有前途的项目。

20世纪90年代中期,麻省理工学院媒体实验室的一位名叫Joseph Jacobson的物理研究员也对“电子纸”显示技术产生了浓厚兴趣。他和自己的两名研究生开发出一种与Sheridon的方案有一定相似的显示技术,当然Jacobson的方案并不是Sheridon的翻版。Jacobson的方案里没有使用固体小球,而是用一种叫做“微胶囊”的装满蓝色染料和钛白晶片的中空透明球状物。通电后,这些球状物里的晶片会浮到顶端或者沉到底部,从而产生深浅不一的小点。这种电子墨性质的微胶囊非常小,直径只有100微米左右,从而能够显示高分辨率的图文信息。这种微胶囊可以喷洒或压缩在许多种材料上面,并有可能利用流水线大规模生产技术生成电子油墨“页面”。这种微胶囊形成的发光体表面可以产生与印刷版报纸类似的对比率,这样人们就可以在不同的光照条件下以很宽阔的视觉角度阅览图文信息。因为只有在改变页面内容的时候才需要电能,所以电子油墨技术还能大幅度节省电能消耗。

1997年,Jacobson辞去在MIT的职务,靠几百万美元的风险资金成立了电子油墨公司(E Ink Inc.)。如今电子油墨公司拥有包括摩托罗拉公司和赫斯特公司在内的5000万美元资产。与此同时,Nick Sheridon这位施乐公司帕洛阿尔托研究中心的高级研究员重新开始了他的电子油墨技术的开发工作。去年施乐公司把Gyricon分离出去另外成立一家独资公司,Nick Sheridon担任这家公司的研发部主任。

二、应用前景

尽管电子油墨公司和Gyricon都在开展类似技术的开发,两家公司业务开展战略却各有侧重。Gyricon侧重于为保证对板带材在轧制进程中凸度精确性的控制零售商或其他商业用途的电子图样标志设计项目的开发。Gyricon公司的主要产品叫做MaestroSign(设计大师)。它综合公司的电子油墨技术和软件,零售商用户可以在一个地点对多个销售点的图样标志的展示进行监控。比如,使用MaestroSign系统的零售商可以根据市场行情立即调整显示屏上的商品价格和宣传标语。MaestroSign系统不仅没有了印刷和分销成本,还将减少在多个零售点维护几十个或上百个显示图标的人工费用。Gyricon已经发布了与Macy’s材料实验机的检定方法的特点在于和Thomson-Leeds签定的协议。三方约定,最早在2001年6月,这两家百货公司在其下属所有零售点都要放置MaestroSign系统的显示器。

电子油墨公司最初也是侧重于为零售商和户外广告商设计电子图标项目的开发,如今已经有所改变。完成一项包括30位零售商的200台电子显示器在内的导航项目以后,电子油墨公司就宣布明年初之前,公司将不会再次推出零售图标技术。因为这项技术最近的一些进步已经比该公司的技术水平高出一大截,更主要的原因是电子油墨公司已经与飞利浦公司签定了合作协议。根据这项协议,电子油墨公司将为飞利浦的新一代PDA显示器、电子阅读器和其他产品提供技术支持。电子油墨公司的总经理Wilcox透露,飞利浦计划到2003年年中前推出一系列应用电子油墨公司显示技术的产品。

三、技术障碍

尽管电子油墨能够“印”到许多种表面上,研究人员将会面临越来越多的技术困难,比如如何处理显示器的晶体管阵列等。液晶显示器使用硅晶片和树脂集成电路板来处理各象素单元,但是成本毕竟太高,而且相当笨重。这是为什么Gyricon公司和电子油墨公司最初都重点开发零售点显示器而不是开发移动设备的显示器技术的主要原因。

然而,过去几年里,包括Lucent和IBM等许多公司的研究人员一直在解决有机薄性胶片晶体片的解决方案。这种聚合物晶体片具有轻、薄,可弯曲的特点,也就是一种可导电的塑料。研究人员把集成电路压制到这种塑料板上,在利用黄金和其他高韧性金属导引电源,这样就制成了可弯、可曲、可卷、可折而不会毁坏的电路板。

1999年9月,Lucent和电子油墨公司开始研制综合Lucent公司的印刷塑料集成电路板和电子油墨公司的电子油墨显示技术的新一代产品。据Lucent公司的一位半导体物理研究员介绍,这个项目的基础开发进展顺利。去年11月,两家公司发布了一种256象素的显示器,这是两家公司首次演示电子显示系统。这种显示器理论上来说,兼具纸张和油墨的视觉效果和物理性能,这对电子产品生产商和出版商来说都是具有深远意义的一大技术进步。

四、大规模生产的实现

尽管Lucent和E Ink公司已经演示了这种新技术,但是两家公司都面临另外一个问题:如何把这项技术转化成一种造价低廉且高性能的可以大规模生产的产品。目前,显示器生产技术工序太多,太复杂,且造价昂贵。计算机制造业还不能进行大规模生产,因而价格指数一直高攀不下。因此两家公司都想寻求更先进的生产手段。

Lucent公司的方案是从研发阶段开始就寻求造价相对低廉、工序简单的技术生产手段。可以说Lucent公司的方案是一套生产工具更类似于印刷工具而不同于传统的硅晶片生产流程,因为他们的各工序都与连续性盘式生产流程兼容,而且塑料半导体可以把显示器生产成本降低一两个等级并能够进行相应的技术改进,而这在液晶显示器生产技术方面是不可能的。由于拥有这种印刷式生产流程,该公司可以进入许多领域,开发大屏幕显示器,而且成本都比较低廉。这样,这种单个生产手段可以用于生产从PDA显示器到户外广告牌在内的一切电子设备,且单位成本都不相上下。当然,这种塑料集成电路板技术还有待改进,真正投入生产还要加以时日。

五、未来的技术改进

EInk公司计划进一步改进这项生产技术。该公司的飞利浦电子设备用的是传统的硅片集成电路板生产工艺,其显示屏幕分辨率达到125和150ppi,这是现有PDA屏幕分辨率的两倍。而且亮度和对比度都要高于传统显示器,重量降低%,阅览角度更宽,使用液晶显示器电源,耗电降低99%,可见这种新型设备强有力的市场竞争力。

显示速度也是人们所关心的一个问题。当然,最好是电子油墨和它的集成电路板都能够快速处理输入进去的视频显示信息。尽管塑料半导体天生就比硅晶体片的性能要低,Lucent公司却已经实现了塑料集成电路板快速处理全屏视频信息。尽管使用E Ink公司技术的第一波移动设备还不需要达到这个水平,目前E Ink公司也在开发支持全屏视频信息的显示技术,而且这个项目进展顺利,已经接近尾声。

另外一大挑战就是色彩输出问题。尽管E Ink显示器目前只支持两种颜色(黑/蓝+白),该公司最近宣布与Toppan印刷公司联手开发彩色电子油墨显示器。作为世界上最大的纯平显示器系统应用的彩色过滤器阵列生产商,Toppan公司将为E Ink的显示器提供彩色过滤器生产的基础技术支持,当然第一台彩色显示器将有可能比单色显示器要厚重一些(但是还是要比液晶显示器要轻%)。两家公司还就共同开发塑料彩色过滤器和可弯曲彩色显示器达成了一致协议。

六、对出版业的影响

目前,至少赫斯特这个出版巨头对E Ink公司的技术很感兴趣,目前已经在这项技术上面投资几百万美元。另外包括飞利浦、摩托罗拉和Toppan在内的许多电子设备生将聚光镜调至视野的正中心(大部份你能用到的研究用显微镜都必须作此动作产商已经投资E Ink,并与该公司签定了联合开发的协议。然而,E Ink的最终目标是研制出一种造价低廉的超光显示器,它能够支持无线通讯,有人把这种新型显示器命名为“无线电纸”,当然目标的实现需要假以时日,还有可能出现意想不到的问题。出版商面对如此飞速发展的技术革新是否需要早期介入呢?

众所周知,目前出版业正在着力于电子书市场的开发,出版商应该有可能为此支持甚至投资于这项技术。电子书的生产成本和发行成本可能很低,但是人们却并不想为络产品支付印刷图书一样多的费用,二者不同的地方不是内容问题,而是容器问题。如果电子书的阅读体验很理想的话,人们就会更愿意购买。目前的现状是,只有那些早期采用者和垂直市场(比如学校的教科书)才对此感兴趣。可以预测,不久的将来,E Ink的技术将会使电子书成为一种市场空间广阔的产品。

出版商应该仔细考虑一下E Ink的最终目标,该公司这个目标一旦实现,将极具竞争力。目前许多技术分析家对电子纸技术有着极大的兴趣,但是出版业不一定意识到这个问题的严影响垂直安装重性,即使意识到了,也只是考虑这种新技术对电子书技术的影响。

飞利浦公司曾指出,这种新技术的影响远远不止这些,这种显示器有可能一统将来显示器市场的天下,有可能改

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