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电子纸的过去和未来 有这么多的技术史……

编辑:liuchang 2017-08-01 14:07:30 浏览:3133  来源:未知

  所谓电子纸,是指像纸一样薄、可擦写的显示器,是专门用于阅读的电子科技产品。

  由于对比度较高、文字清晰、支持屏幕手写、耗电量是液晶显示器的1/10至1/100左右,并且能够轻轻弯曲,也可作为电子纸手写平板计算机。

  电子纸使用高分子材料是强调其可挠性(flexible)的特色,因此可以像一般纸一样的挠曲。

  人们所习惯的纸张界面,与现有的电子显示技术比较,主要有下列几点特性:

  高反射率(~65%)

  好的对比值

  使用环境光源

  几乎无视角限制

  轻薄携带方便且可卷曲

  不需消耗电源

  电子纸是一种包含许多「微小球体」(胶囊)的导电高分子材料,其外表与特征与一般的纸一样,具有柔软度又可重复显示资料。

  在电子纸技术之中,微小球体的大小代表显示器画素(Pixel)大小,其中微小球体的特色是会受到外在电压的驱动而改变其状态。电子纸导电的特色为可受到外界驱动电压的改变,因此其材料需要是电的导体。

电子纸的优缺点

  电子纸的发展历程

  电子纸和电子油墨的研究开发,至今已走过了20多个年头。

  1、在20世纪70年代,日本松下公司首先发表了电泳显示技术,施乐公司当时也已开始研究,然而最初研究出的普通电泳由于存在显示寿命短、不稳定、彩色化困难等诸多缺点,实验曾一度中断。

  2、20世纪末,美国E-Ink公司(它是由朗讯公司,摩托罗拉公司以及数家风险投资公司为了开发电子纸于1997年成立的企业)利用电泳技术发明了电子油墨,极大地促进了该技术的发展。目前,施乐、柯达、3M、东芝、摩托罗拉、佳能、爱普生、理光、IBM等国际著名公司都在涉足电子纸。

  3、1975年,施乐的PARC研究员Nick Sheridon率先提出电子纸和电子油墨的概念。

  4、1996年4月,MIT的贝尔实验室成功制造出电子纸的原型。

  5、1997年4月,E-Ink成立,并全力研究把电子纸商品化。1999年5月,E-Ink推出名为Immedia的用于户外广告的电子纸。

  6、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。技术上,它就是一个「电子矩阵」,与液晶的显示原理差别不大。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。在节约印刷成本、可循环使用、缩短新闻发布时间方面,电子报纸具有革命性的改进。

  虽然「电子报纸」具有诸多好处,但遗憾的是,由于受到当时网络条件的限制,IBM的这个「电子报纸」模型最终并没有真正进入商业操作。但是,这个设计思想被保留了下来。在这以后,以IBM、Eink、Philips、SiPix、Fujitsu、Siemens和Ntera为代表的公司都在专注于这个领域,希望待时机成熟,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。

  7、2000年11月,美国E-Ink和朗讯科技公司(Lucent Technologies)正式宣布已开发成功第一张可卷曲的电子纸和电子油墨。

  8、2001年5月,E-Ink与ToppanPrinting合作,宣布利用Toppan的滤镜技术,生产彩色电子纸。

  9、2001年6月,E-Ink再宣布推出「Ink-h-Motion」技术,电子纸上可显示活动影像。同时,美国的大型百货公司Macy宣布,店内的广告牌采用SmartPaper。

  10、2002年3月召开的东京的国际书展上,出现了第一张彩色电子纸。

  11、Panasonic在2003年就推出电子书。

  12、2004年,由E-ink和Philips提供技术支援、由Sony生产实际商用的电子书问世。Sony的这本电子书被命名为LIBRIe,售价4万日元。其长190毫米、宽126毫米,最薄的地方只有9.5毫米厚,重量为190克,防反射显示荧幕达到4级灰度和800×600的分辨率标准,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。

  13、LIBRIe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。短短的一年里,电子书产品突然遍地开花。

  14、富士通推出的「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。这张纸的厚度只有0.8毫米,可以用于巨幅海报、火车站或建筑物上广告信息的发布以及小型数码。

  15、接着,Hitachi又紧接着发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。

  17、2007年4月17日,Intel于北京IDF大会上,结合电子纸展出全新概念的行动计算机「Metro」,它拥有一个皮革外套,表面拥有一个7吋的E-Ink电子纸,系统可直接更新电子纸的存储器,就算是系统电源已关,电子纸张内容仍保持显示。

  便携式电子产品已经成为现代人不可或缺的基本配备

  其中电子阅读器也不断努力提升显示质量,使其在各种条件上比拟真正的纸张。而与传统纸张相比,电子阅读器最大特点就是可以轻松携带和浏览大量内容,且可随意存取反覆使用。

  电子纸显示器为反射式,无论在明亮的日光下还是昏暗的环境中皆能轻松阅读;现在已经不是高技术的黑白印刷外观与每英吋170画素分辨率,较大多数便携式设备更高,与真正的报纸十分类似。

  电子纸显示器亦具有画面记忆特性,一旦画面显示后即不再耗电,省电的特性尤其对便携式阅读器具备应用优势。

  电子纸的种类

  微胶囊电泳型(美国E-Ink公司)

  微形杯电泳型(美国SiPix Imaging公司)

  电子粉流体型

  光写入方式的彩色可再写入型电子纸

  液晶型电子纸

  OLED型电子纸

  对电子纸的特性要求

  在具有电子纸特性的显示技术研究上,以各种具有双稳态(Bistable)特性的反射式显示(Reflective Displays)技术为主。

  双稳态(bistable)

  传统显示器CRT或是现在主流显示器LCD,不论背光源的使用与否,都需要电源来更新画面以及画面的稳定保持,因此所消耗的电源依然过大。

  而新型的电子纸技术将使用一种有的影像稳定“记忆效应”的双稳态(bistable)技术。

  当一个影像被写入电子纸显示器时,不必输入额外的电源,此影像会一直被保留,只有在影像做切换时才需输入额外电源,因此电源可以节省很多。

  反射式显示技术

  电子纸显示器减少功率损耗的另一个原因是它们是完全的反射式,不需要背光源。

  藉由反射能力佳的白色染料粒子来显示亮态,吸收能力佳的黑色染料粒子来显示暗态。

  实现电子纸的两条技术途径比较

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纸型电子纸

  微胶囊电泳型(美国E-Ink公司)

  1970 年就有人提出,如美国专利US3,668,106所阐述,但实际上存在粒子沉降、侧向扩散凝集及反应时间等问题,应用上并不被看好。

  1995年,J. Jacobson将含有蓝色染液与白色二氧化钛粒子组成悬浮液,包裹在透明高分子构成的「高分子微胶囊」(PolymerMicrocapsule)中显示时,当带正电荷的白色粒子停留在微胶囊的观视面时,呈现的就是白色的页面;而当微胶囊下方的电极带负电荷时,

  就会将这些粒子拉到另一侧,在该点便产生一个油墨似的黑影,直到正电压脉冲再将这些白色粒子送回去。由于悬浮在水中,这些胶囊被印在纸上或荷电材料上时,看起来就像墨。因此称「电泳墨」或是电子墨。

  E-Ink电子纸的工作原理

  1996年,剑桥与MIT所衍生的公司E-Ink Corp.,做改进成为含有微米(μm)尺寸的微胶囊,而这些微胶囊内有带电荷的染料粒子。

  分别为带正电的白色染料粒子和带负电的黑色染料粒子。电子墨由数百万个尺寸极小的微胶囊构成,直径与头发丝相当。它们悬浮在清洁的液体中,其制造过程使用了商业上微囊封包的标准技术。

  电子墨薄膜的顶部是一层透明材料,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,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。

  如果电场的作用方向相反,则显示效果也相反。

  只要改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部分。

 

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