(2012-03-12)【數位媒體風向球】能提供讀者舒適閱讀、長時間接觸的電子紙閱讀器,現在有彩色電子墨水上市了,究竟能不能突破LCD顯示器市場,擄獲消費者的心?它的原理是什麼?

圖取自eink.com

(Brain.com 2012-03-12)【數位媒體風向球】電子紙(ePaper),是靠周圍可見光照射的電子顯示技術,好像我們靠日光與燈光閱讀印刷品,有如使用紙張。因為光源是周圍光線,顯示不耗能源,當畫面更動時才需電力,極為省電;不像LCD由背後透視照明,需大量電能。所以電子紙有兩項優勢:在陽光下可以清晰顯示,一個電池可以用許多天。

電子紙的技術已研發多年,現在最成功的是電子墨水(eInk),由美國麻省理工學院分支出去的eInk公司開發,由台灣的元太科技製造,應用在全球多種電子書閱讀器,如市場暢銷的Amazon Kindle電子書閱讀器。

電子墨水的顯示原理如下圖所示,由多個透明小球組成,小球內裝透明液體,另含許多黑白帶電的小顆粒,白色顆粒帶正電,黑色顆粒帶負電,小球上下各有電極,上層電極透明,靠電極的正負把球內的黑白顆粒或吸引、或相斥,浮到小球上層顯示黑白。

每一個小球可視為一個像素,把許多小球排列成面,就可顯示成文字與影像。

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小球內僅有黑白兩種顆粒,所以僅能顯示黑白,不能顯示彩色,在市場上是一大缺陷。經過幾年的研究,終於開發出可以顯示彩色的方法。如下圖所示,在幾個小球上面加一層濾色膜,分紅、綠、藍、白四色,小球的黑顆粒浮到上層,則吸收光線呈黑色,小球的白顆粒浮到上層,則光線反射回來,經濾色膜呈現紅、綠、藍、白色。下用這個技術製作的彩色電子紙,已經實際用在電子閱讀器上,下圖為jetBook彩色閱讀器。


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另一有趣的彩色電子紙發明,是美國加州的高通(Qualcomm)公司,從蝴蝶的多變彩色,複製到彩色電子紙上。如果把蝴蝶的翅膀顯微放大,就可以看到一格格的結構,光線經過這些結構的吸收、折射、反射,製造不同波長的光波,產生豔麗的彩色。人眼可見光的波長範圍,約在400奈米(紫光)到700奈米(紅光)之間,只要能用光電方式製造出這段波長的光波,我們的眼睛就看到彩色了。

經過四年的研發,成立專案,由台灣高通光電發展成品,取名「向日葵」(Mirasol),與多家出版企業合作,研製彩色電子閱讀器,目前完成的有韓國的教保、大陸的漢王、大陸的盛大、以及台灣的遠流金庸等廠牌電子閱讀器。

   
上圖從左到右:韓國教保、大陸漢王、大陸盛大、台灣金庸圖片來源

向日葵顯示的基本原理,如下圖上半部所示,是由許多超小的「干擾調節器」(Interferometric Modulator 簡稱 IMOD)所拼組,每一個調節器都是一個「微電機系統」(micro-electro-mechanical system)裝置,用來驅動調節器,干擾光波產生彩色。調節器有兩層,上層是一片超薄的透明薄膜,下層是一片反射薄膜。在靜止狀態,兩層薄膜分開,中間有小空隙,光線照射的時候,兩層薄膜同時反射;一旦在透明薄膜加一微量電壓,反射薄膜就會靠近透明薄膜,這時候兩層薄膜反射光的面向,就產生少許差異,因而製造不同波長的光波,於是就產生彩色。兩層薄膜密合到一起產生紫外光,肉眼看不見,所以看上去是黑色。

 
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上圖下半部是像素的構成,每一像素由幾十個IMOD調節器排列而成,其中又分紅綠藍三組,彩色是由IMOD兩層薄膜的固定空隙所製造,每一組彩色有多個IMOD,可以由不同的開(彩色)與關(黑色)製造彩色的漸層,而每一個像素由幾十個IMOD個別的開關,就可以組合成多種彩色,與eInk、LCD,甚至印刷的彩色組合概念相同。

上面簡介目前兩種彩色電子紙的技術,因為還沒經過實用,無法評論。業界的評比也不是很多,有人認為eInk的彩色略優於向日葵,但在閱讀器的製作上,向日葵的處理器較快,但整體來說,兩種電子的彩色似都不夠鮮明,效果不但不如彩色印刷,更不如LCD。

不過這是剛開始,有了起頭,以現在科技發展的速度,任何問題都不難快速改善,剩下的問題恐怕就是市場了。

延伸閱讀:
彩色電子紙又有新技術
電子紙:平面媒體未來的新出路

※本文取材自2012年3月5日「那福忠週一論壇:彩色電子紙終於進入市場」。對本文有任何看法,歡迎寫信到frank.na@gmail.com

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