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那福忠,知名電子出版專家、網路作家。
   
  彩色電子紙終於進入市場
  那福忠 March 16, 2012
  請把你的想法寫信給我: frank.na@gmail.com
   

  

   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,只有畫面更動才需電力,極為省電,不若 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。

(圖片取自網路、點選放大)

   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。下圖每一個濾色膜下有幾個小球,可藉每個小球不同的黑白顯示,製造這一顏色的深淺層次,把這四種顏色組合在一起就成為一個像素,可以製造出多種彩色,與 LCD 顯示彩色概念相同。

(圖片取自網路、點選放大)

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(取自 eInk 網站、點選放大)


   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,聯想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)與 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,由台灣高通光電科技公司發展成品,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
(取自 Mirasol Displays 網站、點選放大)

   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。

(圖片取自網路、點選放大)

   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。




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