電紙書新時代帷幕拉開 彩色電子紙的今生前世

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(diǎn)，一直占據(jù)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(diǎn)。所以新型的彩色電子紙技術(shù)在很早前就被各大高新企業(yè)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(fā)布了采用高通Mirasol顯示技術(shù)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(shù)已有了長足進(jìn)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(tǒng)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(yè)的濾色片廠商Toppan公司合作開發(fā)了濾色片彩色E-ink電子紙，并展示過其試驗(yàn)樣機(jī)。這方案一經(jīng)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(fā)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?jiān)诩夹g(shù)上實(shí)現(xiàn)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?cái)?shù)量或分辨率，這種方案是以降低亮度和分辨率為代價(jià)來實(shí)現(xiàn)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(jī)構(gòu)都在致力于開發(fā)像素自身具有反射彩色光的機(jī)制、無需濾色片就能實(shí)現(xiàn)彩色顯示的電子紙技術(shù)。

E-ink電子紙與其它彩色電子紙技術(shù)對比

除去濾色片彩色電子紙技術(shù)，目前已知的彩色電子紙技術(shù)還有：高通Mirasol顯示技術(shù)彩色電子紙，友達(dá)投資達(dá)意科技（SiPix）的類似的微杯電泳式技術(shù)、普利司通Bridgeston的電子粉流體技術(shù)、富士通Fujitsu的膽固醇液晶顯示技術(shù)。這些彩色電子紙技術(shù)都有何特色，筆者將為您一一解析。

Mirasol顯示技術(shù)

Mirasol顯示技術(shù)是由高通全資子公司高通光電開發(fā)的一種新型顯示技術(shù)。Mirasol顯示屏以一種稱為干涉測量調(diào)制的反射型技術(shù)為基礎(chǔ)，利用環(huán)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(jù)周圍的光照條件自動調(diào)節(jié)，使用戶可在幾乎所有環(huán)境下查看內(nèi)容，包括在明亮的陽光下。

高通Mirasol顯示技術(shù)展示

高通為這項(xiàng)技術(shù)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(xiàn)黑色和另外一種顏色。彩色Mirasol顯示技術(shù)的呈色原理與之類似，不同的是每個IMOD像素包含紅、綠、藍(lán)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(diǎn)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(gòu)成了空氣薄膜，以利于光線在其中反射。根據(jù)空氣薄膜厚度的不同，小像素會顯示出紅、綠、藍(lán)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(xiàn)黑色；下降時空氣薄膜厚度增大，像素呈現(xiàn)紅、綠、藍(lán)三色之一。

Mirasol顯示技術(shù)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(nèi)容的電子閱讀器。因?yàn)槟壳耙苿釉O(shè)備如手機(jī)、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(huán)境光?？梢詷O大的改善目前的情況，可以說應(yīng)用前景十分廣闊。不同于現(xiàn)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(shù)的第一代演示樣品在響應(yīng)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(shù)不需要背光燈，同現(xiàn)在常見的電子書和紙質(zhì)雜志一樣依靠反射外部光源，更能與環(huán)境光線匹配以保護(hù)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(qiáng)光下也可獲得不錯閱讀效果。

膽固醇液晶顯示技術(shù)

膽固醇液晶顯示技術(shù)由富士通研發(fā)，其是一種非傳統(tǒng)的顯示技術(shù)，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(chǎn)品還具有雙穩(wěn)態(tài)特征、能耗低的特質(zhì)。

膽固醇液晶顯示技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

膽固醇液晶使用的材料結(jié)構(gòu)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(chǎn)生螺旋結(jié)構(gòu)。

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(xiàn)透明狀態(tài)。膽固醇液晶可以達(dá)到雙穩(wěn)態(tài)效應(yīng)，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(xiàng)技術(shù)都是近年來相當(dāng)熱門的膽固醇液晶顯示技術(shù)之一。

膽固醇液晶之不同分子排列與外加電場之對應(yīng)關(guān)系

（a）粉體型雙穩(wěn)態(tài)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(qū)動液晶一樣包含了上下基板、間隙子以及黑色吸收材質(zhì)，其中上下基板材質(zhì)可為玻璃或塑料基板，除了包含被動驅(qū)動電極以及配向?qū)右酝?，為了達(dá)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(shù)

電子粉流體電子紙技術(shù)是普利司通公司在2004年推出的。與電泳顯示技術(shù)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(zhì)，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(shù)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(fù)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(zhuǎn)移。上輪廓的透亮電極加負(fù)電后，帶正電的黑色粉末向后面挪動轉(zhuǎn)移，顯示黑色;加上正電后紅色粉末向前挪動轉(zhuǎn)移顯示紅色。電子粉流體電子紙的優(yōu)點(diǎn)是它的反應(yīng)速度非?？臁?/p>

在PFD2007上，普利司通展出了其最新開發(fā)的A3尺寸的彩色電子紙，利用RGBW四色彩色濾光片，實(shí)現(xiàn)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(fā)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(shí)現(xiàn)了A3尺寸的全彩電子紙。

而到了2009年4月，普利司通進(jìn)一步呈現(xiàn)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(chǎn)品有了較大幅度的提升。此外，使用這種技術(shù)的電子紙還能夠支持手寫功能，并且反應(yīng)速度非常之靈敏。

SiPix電子紙技術(shù)

SiPix電子紙是由明基友達(dá)集團(tuán)旗下的達(dá)意科技所研發(fā)，其核心技術(shù)是該公司名為Micro-cup（微杯）的獨(dú)有技術(shù)。

SiPix電子紙技術(shù)原理

SiPix電子紙的大致構(gòu)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(xiàn)。如果采用黑色液體，便可實(shí)現(xiàn)普通的單色顯示。如果改變填充液體的顏色，還能夠?qū)崿F(xiàn)多種組合的雙色顯示。所以顆粒的移動由貼在微杯上的驅(qū)動電極來實(shí)現(xiàn)。顆粒事先帶電，因此通過切換電荷的正負(fù)，就可以使顆粒移動。至于驅(qū)動電極使用分段電極還是TFT底板則根據(jù)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(fù)雜，所以在成品率方面也具有不錯優(yōu)勢。

SiPix的Micro-cup技術(shù)比起E-ink的Micro-capsule技術(shù)具有更多優(yōu)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(shí)現(xiàn)，SiPix電子紙技術(shù)將更容易提高顯示產(chǎn)品的性能。

電子紙主要技術(shù)相關(guān)特性對比

總結(jié)：這四種彩色電子紙技術(shù)，更具優(yōu)點(diǎn)。相比目前還屬主流的E-ink微膠囊電泳式技術(shù)，它們具備刷新速度快，支持彩色顯示等優(yōu)點(diǎn)。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(fā)布了全新的彩屏電紙書產(chǎn)品，在很大程度將促進(jìn)彩色電子紙技術(shù)的飛速發(fā)展，電紙書的新時代帷幕已經(jīng)拉開。未來電子紙的發(fā)展關(guān)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(zhì)細(xì)膩度、對比度還較低。而除了技術(shù)的不斷發(fā)展，彩色電子紙更需結(jié)合新商業(yè)模式才能取代E-ink屏電紙書的主流地位。掀起數(shù)字信息閱讀革命，整合硬件、軟件以及內(nèi)容三大領(lǐng)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。