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IT部黄琨
—电泳显示〔电子纸〕简介
电子油墨是一种加工成薄膜状的专用材料,与电子显示设备结合在一起使用,是化学、物理学和电子技术的综合应用。电子油墨由数百万个尺寸微小的微胶囊构成,每一个微胶囊中含有白色和黑色/红色/蓝色/黄色颗粒,分别带有正电荷和负电荷,它们悬浮在清洁的液体中。
和传统的液晶显示技术相比,电子纸同样有巨大的优势:第一,不同于液晶显示器,电子纸显示技术不存在屏幕刷,因此在显示静止内容的时候,电子纸根本上不消耗任何电能。这对于极端重视耗电量的移动性产品来说,无疑是天大的福音;其次,电子纸在显示比照度方面,完全超越了现有的任何一种显示技术,到达甚至超过了印刷纸张的比照度。这就意味着,电子纸天生是为了电子阅读预备的;第三,轻松并且可以折叠,这是电子纸技术与传统显示技术本质上的不同,电子纸是柔性的,可以像真正的纸张那样任意的折叠弯曲,这也就意味着我们制造出来的电子报纸将更像是一份报纸,而不是一块硬木版;第四,低廉的本钱。虽然前期的产品价格仍旧较高,但是总体上说电子纸将是一种本钱低廉的显示技术,大批量生产之后,其价格可以掌握在相当低的水平上。
如下图,电子油墨薄膜的顶部是一层透亮材料,作为电极端使用;底部是电子油墨的另一个电极,微胶囊夹在这两个电极间。微胶囊受负电场作用时,白色颗粒带正电荷而移动到微胶囊顶部,相应位置显示为白色;黑色颗粒由于带负电荷而在电场力作用下到达微胶囊底部,使用者不能看到黑色。假设电场的作用方向相反,则显示效果也相反,即黑色显示,白色隐蔽。可见,只要转变电场作用方向就能在显示黑色和白色间切换,白色部位对应于纸张的未着墨部分,而黑色则对应着纸张上的印刷图文局部。
二电子油墨的主要性能优点
宽带和无线通讯技术的爆炸性进展使人们可以便利而快捷地访问大量信息,但显示屏尺寸和可阅读性是限制信息快速传递的主要障碍,此时,具有高区分率显示力量的电子油墨就成为最抱负的解决方案,其主要性能优点可归纳如下。
可阅读性
现有显示技术分为放射型和反射型两大类,前者的例子有阴极射线管显示器、等离子体显示器和发光二极管等,而液晶显示器和旋转球显示器等属于后者,背景光是使用反射型显示器的前提。电子显示产品的可阅读性大多用亮度和比照度两大技术指标衡量。反射型显示器的亮度打算于环境照明和显示器在白色状态下的反射率;比照度定义为显示器白色状态反射率与黑色状态反射率之比,衡量眼睛区分显示结果明暗的力量。
放射型显示器能自己产生光,随着环境照明的加强,显示内容变得逐步模糊,可阅读性急剧下降。与此相反,反射型显示器利用环境光产生图像,亮度随眼睛适应照明条件的转变而变化。此外,由于环境光对反射型显示器明状态和暗状态的影响一样,因而比照度对于环境光的变化不敏感,适合于在不同光照条件下使用。
衡量显示技术优劣的比较基准是油墨/纸张复制工艺,由于纸张是最简洁阅读的信息记录材料,适合于不同的光照条件和观看角度。测量结果说明,电子油墨显示器的反射率是液晶显示器的3~6倍,比照度为液晶显示器的2倍;尽管反射率比报纸低,但比照度明显高于报纸。因此,电子油墨显示器的可阅读性比液晶显示设备强得多,与报纸相当。
功率消耗
与液晶显示器相比,电子油墨显示器的功率消耗大大降低,这意味着在其他条件一样的状况下延长了电池使用寿命,或者说可以使用体积更小的电池,降低显示器重量和使用本钱。
电子油墨显示器之所以能降低功耗的缘由在于:首先,它是完全反射型的,无须背景光,满足阅读书刊的照明条件即可;其次是电子油墨显示器的记忆效应,图像在屏幕上显示后即保持不变,而无须连续供电,除非用户恳求开头一轮的显示。因此,其功率消耗取决于图像显示状态的转变频率,而不是显示同一幅图像的时间长短。
使用功能
电子油墨显示器有优异的使用功能,不仅比液晶显示器薄,而且重量轻、结实耐用、可弯曲,再加上极低的功率消耗等优点,能生产出超薄的轻质手持显示设备,并由此而带来电子油墨显示器的便携性,而这正是模拟传统油墨/纸张复制工艺组合所必需的,使通过电子油墨技术制备成的电子书具有类似于纸质图书的使用功能。
三电子纸争论进展
1999年左右,IBM在美国最大的报纸展览会中展出了一个“电子报纸”模型〔题图和图1〕。技术上,它就是一个“电子矩阵”,与液晶的显示原理差异不大。在IBM的这个模型中,阅读夹板中间被嵌入了一个电子显示层,凭借预先输入的内容,用户可以通过这个电子显示层阅读各种文字和图片信息。IBM的这项制造一下子招来了社会各界的关注,很多美国大报的编辑对其表示出了深厚的兴趣。这其中,包括《纽约时报》和《华盛顿邮报》等,而“电子阅读”则被认为对报纸、书籍等出版行业具有“划时代”的意义,由于在节约印刷本钱、可循环使用、缩短闻公布时间方面,电子报纸具有革命性的改进——“你可以在世界任何地方阅读任何报纸或只阅读自己感兴趣的专题,而下载的内容会像电台和电视中播出的闻一样保持颖”。作为IBM公司的策略设计经理和“电子报纸”模型的核心研发人员,RobertSteinbugler这样评价他的得意之作。为了表彰IBM提出的这个思想,《商业周刊》特地为它颁发了当年的设计金牌大奖。
图1IBM推出的电子报纸模型
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图2EINK和Philips的电子墨水技术处于全球领先地位
以IBM、Eink、Philips、SiPix、Fujitsu、Siemens和Ntera为代表的公司都在专注于这个领域〔图2〕,期望待时机成熟,自己的产品能够在第一时间获得最多客户的认可,而抢得市场先机。对于这么多公司热衷于争论电子纸技术的行为,国际报业和传媒印刷组织Ifra的专家Harald·Ritter对此予以了高度确定。
2023年,由Eink和Philips供给技术支持、由Sony生产的世界上“第一本”实际商用的电子书问世,这极大地轰动了整个IT业界。Sony的这本电子书被命名为LIBRIe〔图3〕,售价4万日元。其长190毫米、宽126毫米,,重量为190克,防反射显示屏到达4级灰度和800×600的区分率标准,有10MB的存储空间〔大约能显示最多1万页〕,2节AAA电池供电,同时支持Sony的记忆棒。为了使LIBRIe不至于成为“空中楼阁”,Sony特地为它开通了TimebookTown租赁效劳。
图3由Eink和Philips供给技术支持、Sony公布世界上第一本电子书
LIBRIe的打响头炮使科学家意识到,电子纸产品的应用环境已经趋于成熟。于是在这之后,Sharp、Toshiba、Panasonic、Hitachi和Fujitsu等日本电子公司纷纷效仿〔图4〕。短短的一年里,电子书产品突然遍地开花。而在技术上,电子纸也一改以往比照度低、只能显示黑白文字等缺陷,利用电泳等技术,消灭了能显示彩色漫画、耗电低、面积大、折叠以后不会使字体变形、像纸张一样松软的产品〔图5〕。
图4松下用电子书发行漫画 图5电子纸由黑白进入彩色世界
作为一个例子,Fujitsu在7月13日推出的“全球首张”、具有图像记忆功能、可弯曲彩色电子纸是个典型的代表。这张“纸”,可以用于巨幅海报、火车站或建筑物上广告信息的公布以及小型数码〔例如手机屏幕等〕。而在7月底,Hitachi又紧接着公布了世界上最大的电子纸,其尺寸为27×20厘米,与15英寸CRT显示器的“可视面积”比较相当。据悉,Hitachi的这张“电子纸”将在2023年进入商用〔图6〕。
图6Hitachi问世“世界最大”电子纸
四应用举例
表1:电泳显示的应用范围
图1动态变换显示
图2电泳字节点阵显示
图3 电泳字节点阵显示屏
图4可刷的电子书写媒体
图5高区分率显示器
图6超能电显电子书与现有电子书产品的比较
图7SONY最推出的利用电泳显示的电子书
图8菲利普iRex承受Eink电子纸最推出的电子书
五广州奥示电子科技
1、公司简介
广州奥示电子科技是一家拥有自主学问产权的高技术企业。公司座落于广州市广州经济开发区的国家级高科技园区内,由顺德顺成房产投入第一期资金,利用中山大学兼职教授陈宇博士、漳立冰博士开发的世界领先的纳米粒子电泳“超能电显”技术,致力于“超能电显”产品的研发和生产。公司聘请了国家973打算首席科学家、广东省显示材料与技术重点试验室主任、国家光电材料与技术重点试验室主任、中山大学副校长许宁生博士担当技术参谋,并聘请了前国家科技部司长、火炬打算办公室主任叶吉唐教授担当工程参谋。
广州奥示电子科技第一期的主要任务为各种型样品的研制和概念产品的开发,包括电子书,广告牌,信息牌,家用电器显示屏等。广州奥示电子科技现在正在寻求其次期投资,进展“超能电显”〔超薄电泳显示〕产品的大规模生产。
在2023年“超能电显”技术获得了三项国家专利局颁发的专利,另有几项专利正在申请之中,同时广州奥示的科研成果通过了广州市科技局的“高技术成果认定”,电子书课题纳入了国家信息产业部的“十一五”打算,目前与中山大学共同投资2200万元建设一个国内领先的“TFT与柔性显示工程争论中心”,从而加强和扩大了广州奥示电子科技的研发力气,同时与全球著名跨国企业〔由于签有保密协议,临时不能透露这些公司名字〕共同开发电子书及其它电子产品显示屏,还与广东生益科技股份协议共同建立“超能电显”材料的大规模生产流程。
2、公司进展战略
初期
主打产品是字节点阵型显示屏、动态变换显示、可刷书写媒体。
产品用途:电子产品的数码显示〔手表,医疗仪器,家用电器等〕商店、体育馆的智能显示屏公众告示牌、公共交通信息牌(公共汽车、火车、机场等)、大型电子广告牌、儿童玩具及可刷电子书写媒体〔学生电子草稿本、幼儿画板、学前儿童益智玩具、电子黑板或白板、工程用电子草稿本〕等。
目标:产品导入市场,建立自己的品牌,提高“超能电显”产品知名度,树立品牌形象。大力进展广告公关,争取产品进入2023年北京奥运会。
中期
立足规模化制造,参与全球化竞争。在公司架构,生产设施、销售渠道等因素根本稳定后,产品开发向高端进展。打算其次年推出用于移动和掌上电脑的超薄防震的外置大显示屏、电子书。
目标:使广州奥示成为中国显示器工业的名牌产品,把超能电显作为中国外乡开发出来的高技术产品进军世界市场。在销售重点上,客户群向大型、稳定、国际化的方向过渡。
远期
利用公司研发方面的技术优势,开发电子报纸和杂志,可穿戴电脑〔手腕或衣服上〕。
3、研发成果
公司目前已经研制出黑白单色墨水,以及三原色电子墨水,为全彩色电子纸做好了预备,并且正在研制柔性TFT背板,已研制出样品。
3意向客户
这些客户已与奥示洽谈,奥示作为国内唯一的电子纸供给商,面对国内巨大的显示市场,具有肯定的话语权。
宝捷电子
大型手表公司,专业设计、制造和推广电子手表模块,年产1千万只电子手表模块,在全世界有超过100家品牌手表客户,奥示将供给柔性显示面板和掌握底板;宝捷负责定义手表功能和供给掌握电路。宝捷打算将双方共同开发的手表模块售予其世界范围内的品牌客户,并自行推出一个基于奥示柔性显示的时尚手表系列,宝捷订单有可能超过每年百万只。奥示打算每片显示板卖5-6美元(零售价40-200美元),
时霸国际
著名香港手表公司,专业设计、制造和推广时尚手表,打算每月订单五万只。奥示将供给柔性显示面板和掌握底板和掌握电路;时霸负责定义手表功能和供给外壳。时霸打算将双方共同开发的手表售予其欧洲品牌客户。奥示打算每块手表卖10美元(零售价50-200美元),每块本钱约3美元.