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电子纸显示翻开崭新一页

2011-9-14 16:53:00

    日本权威平板显示技术网站FPD International年初所做的一份调查显示,日本民众对于电子纸显示的关注程度非常高,该技术在2008年的新闻排行榜上高居首位,充分显示出市场对于该项技术的期待。

    据市场调查机构iSuppli预测,电子纸显示(几乎都是采用EPD技术)市场产值将从2007年度的350万美元,增长至2012年度的2.9亿美元;显示器市场研究机构Displaybank日前则表示,电子纸显示市场将以每年46.9%的速度增长,至2010年时,将达2.6亿美元的市场规模;而到2015年时,还会进一步提高至21亿美元;2020年则可有70亿美元的市场。而市场调查机构Insight Media则预测2013年电子阅读器市场销售额可望接近100亿美元。因此,Displaybank指出,电子纸将会成为人们日常生活的重要产品之一,因此必将广泛应用在电子报纸、电子杂志、电子书等市场中,并非只应用于电子布告栏等数个固定应用之上。

    电子纸显示技术介绍
    电子纸显示技术实际上是一类技术的统称,通常把可以实现像纸一样阅读舒适、超薄超轻便、超低功耗的可挠式显示技术称为电子纸显示技术。目前,实现电子纸显示技术的途径主要有电泳显示技术(Electrophoretic Paper Display,EPD)以及胆固醇液晶显示技术(Cholesteric Liquid Crystal Display,CLCD)等两种。

    电泳显示技术
    电泳显示技术,顾名思义就是“在一定的电压下可以泳动”,其显示原理是靠浸润在透明或彩色液体之中的电离子移动,即通过翻转或流动的微粒子来使像素变亮或变暗,并可以被制作在玻璃、金属或塑料衬底之上。

    具体而言,就是将直径约为1mm的二氧化钛粒子散布在碳氢油中,黑色染料、表面活性剂以及使粒子带电的电荷控制剂也被加到碳氢油中。这种混合物被放置在两块间距为10~100mm的平行导电板之间,当对两块导电板加电压时,这些粒子便会以电泳的方式从所在的薄板迁移到带有相反电荷的薄板上。当粒子位于显示器的正面(显示面)时,显示屏为白色,这是因为光通过二氧化钛粒子散射回阅读者一方;当粒子位于显示器背面时,显示器为黑色,这是因为彩色染料吸收了入射光。如果将背面的电极分成多个微小的像素,通过对显示器的每个区域加上适当的电压来产生反射区和吸收区图案,即可形成图像。

    胆固醇液晶显示技术
    胆固醇液晶显示,因为胆固醇液晶使用的材料结构类似于胆固醇分子,因而得名。其显示原理是在组成组件上,与一般被动驱动液晶一样包含了上下基板、间隙子以及黑色吸收材质,其中上下基板材质可为玻璃基板或塑料基板,除了包含被动驱动电极以及配向层外,为了达到良好的反射效果,间隙子的大小约为螺距的6~8倍左右。
除了纯粹的胆固醇液晶,延伸材料还有添加旋光剂的向列型液晶,或是添加胆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长和光电特性:向列型液晶在添加了旋光剂之后,液晶材料就会产生螺旋结构。将胆固醇液晶至于两片水平的基板中,在不施加电场配向的情况下,胆固醇液晶会倾向成平面螺旋型排列,在符合特定光波长的反射情况下,即可反射出具有色彩的光线,或者是呈现透明状态。
 
    胆固醇液晶可以达到双稳态效应,方式有两种:一种是表面安定型(SurfaceStabilized Cholesteric Texture,SSCT);另一种则是高分子安定型(polymerstabilized cholesteric Texture,PSCT),这两项技术都是近年来相当热门的胆固醇液晶显示技术之一。

    电子纸显示技术的市场化
    相对于胆固醇液晶显示技术,电泳显示技术目前的市场成熟度较高,虽然一度因为技术难题陷入低谷,但是自上个世纪末开始,越来越多的厂商投入其中,大大促进了该项技术的发展及市场化,其中,尤以美国的两家公司E-Ink公司与SiPix公司着墨最深。

    虽然两家公司的工艺同属电泳显示技术,但是具体而言还是略有差别。E-Ink公司采用的微结构(Micro Structure)是微胶囊(Microcapsules)式电泳显示技术,每个显示元素的大小不均且排列零散,因采用黑白双粒子,故光反射率较佳是其优点,可达到35%~40%左右的反射效率,所以阅读感觉更加贴近真正的纸张,但该项技术的缺点是不够坚韧,无法承受重压。
 
    而SiPix公司采用的微结构则是专利的微杯数组式(Microcup—Array)电泳显示技术,显示元素大小一致且以数组方式整齐排列,具有较佳的机械与电气特性,即使承受重压也不会损坏,但缺点是光反射率稍差,目前约可达到28%,相对而言比较不利于阅读。
 
    不过,两种技术都随着Amazon、Sony推出的电子书阅读器的热卖而备受市场重视,市面上也有愈来愈多的软性电子纸相关产品推出,加速了电子纸显示技术的市场化进程。

    据了解, E-Ink公司日前推出一款新的电子纸显示开发套件,可以提供9.7英寸的大尺寸机型。E-Ink方面表示,9.7英寸机型的分辨率为每英寸150像素,可进行灰阶显示,并能在不同光线照射下提供数种不同的阅读模式,以克服强光对阅读的干扰,甚至从侧面也可以清楚地看清字体。另外,只要不改变显示内容,该电子纸就不会产生显示画面所需要的耗电,比一般LCD减少90%的电耗。

    彩色化将是未来发展趋势
    单纯的黑白阅读已经无法满足人们日益增长的需求,因此电子纸的彩色化必将成为一个重要的发展趋势。美商E-Ink公司日前就宣布推出彩色电子纸,而基于此彩色电子纸的产品将在2010年年底面市,这意味着彩色电子书的时代也将来临。

    E-Ink公司指出,新的彩色电子纸与黑白电子纸同样都采用电泳显示技术,但在新的彩色显示器内,每个像素会被分成四个子像素,分别显示红、绿、蓝、白等四种颜色,因此每个像素下的晶体管,需要施加4次压力来控制电极,而这也是该项技术的最大挑战。然而,E-Ink方面声称,他们已经克服了这项技术瓶颈,并将逐步实现量产。该公司强调,这种彩色电子纸将具备更低的电耗,同时对视力也有更好的保护效果。

    不过,就在E-Ink公司宣布重大技术突破的同时,该公司内部也发生了一项巨大的变化。据媒体报道,E-Ink公司已于今年6月1日接受了中国台湾地区电子纸制造商元太科技2.15亿美元的收购价格。俟收购完成之后,新公司总部将转至台湾,而该公司目前在美国麻省理工学院的办公室与工厂都将保留。

    据了解,在双方同意收购之前,元太科技与E-Ink公司就是伙伴关系,共同为Amazon与Sony提供电子书的显示器。E-Ink公司营销副总裁Sriram Peruvemba表示,这桩交易将有助于新公司研发彩色的电子纸显示器。据悉,两家公司合并之后的分工略有不同,E-Ink主要是生产电子纸显示器的上游,并将之运往元太科技,再由元太科技整合成最终的电子纸显示器成品销往世界各地。