电纸书新时代帷幕拉开 彩色电子纸解析

作者: TouchScreen     时间:2012-02-03     源于:中国触摸屏网    总点击:
【导读】:滤色片彩色E-ink电子纸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.

    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
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
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。Mirasol显示屏以一种称为干涉测量调制的反射型技术为基础,利用环境光,不需要背景光,因此功耗大大降低。反射型Mirasol显示器还可根据周围的光照条件自动调节,使用户可在几乎所有环境下查看内容,包括在明亮的阳光下。

 高通Mirasol显示技术展示

  高通为这项技术起了一个动听的名字Mirasol(向日葵),其原理可以简单理解为:单色Mirasol显示屏幕的IMOD可以呈现黑色和另外一种颜色。彩色Mirasol显示技术的呈色原理与之类似,不同的是每个IMOD像素包含红、绿、蓝3种颜色小像素,每个小像素的大小在10μm~100μm左右。每个映像点包含上方涂有半透明金属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间的空隙则构成了空气薄膜,以利于光线在其中反射。根据空气薄膜厚度的不同,小像素会显示出红、绿、蓝中的一种颜色。接通电压时,反射层会上下移动,从而改变像素的颜色。上升并使空气薄膜厚度为0时,像素呈现黑色;下降时空气薄膜厚度增大,像素呈现红、绿、蓝三色之一。

  Mirasol显示技术只有在像素颜色需要改变时才需要消耗电力,所以它的功耗极低,也可以说Mirasol显示屏非常适合于需要长时间显示固定黑白或彩色内容的电子阅读器。因为目前移动设备如手机、MP3/4、平板电脑、笔记本电脑等都遇到了电池容量的瓶颈以及耗电量与屏幕显示亮度的矛盾。

  Mirasol显示屏本身功耗很小,同时它不需要背光灯,依赖环境光。可以极大的改善目前的情况,可以说应用前景十分广阔。不同于现在的E-ink电子墨水显示屏,Mirasol显示屏的刷新速度更快,甚至可以用来播放视频,采用了Mirasol技术的第一代演示样品在响应时间上与LCD显示屏差别不大,而且播放视频画面无残影。

  Mirasol技术不需要背光灯,同现在常见的电子书和纸质杂志一样依靠反射外部光源,更能与环境光线匹配以保护视力。另外,Mirasol的IMOD像素颜色丰富、分辨率效果接近华丽的平面杂志。而高通还承诺Mirasol显示屏即使在强光下也可获得不错阅读效果。

  胆固醇液晶显示技术

  胆固醇液晶显示技术由富士通研发,其是一种非传统的显示技术,即使移除控制板的供电,影像仍会保留在显示器上。它的影像可媲美在纸上阅读,功能包括高对比、视角宽阔、高反映度及在日光下仍维持极高的可读性,此外产品还具有双稳态特征、能耗低的特质。

 

胆固醇液晶显示技术发展现状
胆固醇液晶显示技术发展现状
 

  胆固醇液晶使用的材料结构类似于胆固醇分子,因此而得名。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。

 

彩色胆固醇液晶显示器
彩色胆固醇液晶显示器
 

  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。

 

胆固醇液晶之不同分子排列与外加电场之对应关系
胆固醇液晶之不同分子排列与外加电场之对应关系
 
(a)粉体型双稳态显示器与(b)胆固醇液晶显示器彩色化对比
(a)粉体型双稳态显示器与(b)胆固醇液晶显示器彩色化对比
 

  胆固醇液晶显示器的工作原理是: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或塑料基板,除了包含被动驱动电极以及配向层以外,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。

  电子粉流体电子纸技术

  电子粉流体电子纸技术是普利司通公司在2004年推出的。与电泳显示技术相似,它也是控制微粒在电场中的疏通来显示图像和文字。但有所不同的是它采用的是纳米级别的树脂颗粒。这些纳米颗粒具有奇异的特质,它们的疏通特征像真正的流体那样,因而被称为电子粉流体。

 

电子粉流体电子纸技术原理
电子粉流体电子纸技术原理
 

  电子粉流体会像水一样的凝聚分散。这些电子粉流体被染成两种颜色,黑色粉末为正电,红色粉末带负电,并被封装在两片透亮的电极中,电极之间没有任何溶剂,粉末可在气体中挪动转移。上轮廓的透亮电极加负电后,带正电的黑色粉末向后面挪动转移,显示黑色;加上正电后红色粉末向前挪动转移显示红色。电子粉流体电子纸的优点是它的反应速度非常快。

  在PFD 2007上,普利司通展出了其最新开发的A3尺寸的彩色电子纸,利用RGBW四色彩色滤光片,实现了4096色彩色显示。该电子纸采用在玻璃底板中封入电子粉流体的方式,面板的外形尺寸为450×338mm,显示部分尺寸为435×326mm,分辨率为75dpi,厚度仅为0.29mm。普利司通此前曾发布过A4尺寸的全彩电子纸和A3尺寸的单色电子纸,此次又实现了A3尺寸的全彩电子纸。

 

普利司通A3尺寸彩色电子纸
普利司通A3尺寸彩色电子纸
 

  而到了2009年4月,普利司通进一步呈现了超薄、柔性的电子粉流体电子纸,它在耗电量和颜色艳丽水平上都比前一代产品有了较大幅度的提升。此外,使用这种技术的电子纸还能够支持手写功能,并且反应速度非常之灵敏。

  SiPix电子纸技术

  SiPix电子纸是由明基友达集团旗下的达意科技所研发,其核心技术是该公司名为Micro-cup(微杯)的独有技术。

 

SiPix电子纸技术原理
SiPix电子纸技术原理
 

  SiPix电子纸的大致构造是在微杯中填充白色颗粒状着色液体。原理是通过上下移动颗粒,使颗粒颜色(白色)和液体颜色交替显现。如果采用黑色液体,便可实现普通的单色显示。如果改变填充液体的颜色,还能够实现多种组合的双色显示。所以颗粒的移动由贴在微杯上的驱动电极来实现。颗粒事先带电,因此通过切换电荷的正负,就可以使颗粒移动。至于驱动电极使用分段电极还是TFT底板则根据用途决定。所有微杯的高度和宽度都做成相同的尺寸。这意味着能够极其均匀地制造出薄膜。由于形状并不复杂,所以在成品率方面也具有不错优势。

  SiPix的Micro-cup技术比起E-ink的Micro-capsule技术具有更多优势。首先除了反射率更高、对比度更高等显示方面的性能胜出之外,成本竞争力也很高。而对于全彩色的实现,SiPix电子纸技术将更容易提高显示产品的性能。

 

电子纸主要技术相关特性对比
电子纸主要技术相关特性对比
 

  总结:这四种彩色电子纸技术,更具优点。相比目前还属主流的E-ink微胶囊电泳式技术,它们具备刷新速度快,支持彩色显示等优点。但就目前来说,成本问题依旧得不到良好解决,不过近期汉王、盛大等品牌在CES2012发布了全新的彩屏电纸书产品,在很大程度将促进彩色电子纸技术的飞速发展,电纸书的新时代帷幕已经拉开。未来电子纸的发展关键,依旧还是全彩色化和便携性两大方向。但目前彩色电子纸还缺乏足够的成本竞争力、并且画质细腻度、对比度还较低。而除了技术的不断发展,彩色电子纸更需结合新商业模式才能取代E-ink屏电纸书的主流地位。掀起数字信息阅读革命,整合硬件、软件以及内容三大领域资源,形成一个崭新立体平台。这样,电纸书的新时代将加速到来。


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