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黑白及彩色电子纸技术发展浅析

2009-10-12韩歌民(河南大学) 沈亮《微型计算机》2009年9月下

电子纸的前世今生

早的电子纸被称为“Gyricon”,诞生于1970年声名显赫的施乐palo alto研究中心(简称
PARC)——这里可是激光打印机、面向对象编程技术、计算机图形界面等众多影响20世纪历史发展进程的重大技术的诞生地。在2000年新世纪到来的时候,PARC发布了Gyricon的样品,宣告这项新显示技术全面进入市场。

Gyricon的核心部分是一片看上去与普通纸张类似的透明胶片,但是在胶片里面分布了高达百万计的直径在100微米左右大小的带电小球。每个小球的一面涂上了带负电黑色涂料,另一面涂上带正电的白色涂料。这些小球被密封在透明的充满润滑油的硅胶片中。在硅胶片的表面构造了类似液晶TFT一样的电路,能够按照需要在不同的位置施加正电压或者负电压。这样内部泡在润滑油中的带电小球就会在电场的作用下发生旋转,选择性的将黑色或者白色部分翻转出来,在宏观上形成需要显示的文字或者图案。


Gyricon中小球在电场变化时发生旋转

而当Gyricon断开电源,已经旋转到位的小球便保持之前的旋转排列方式,宏观上就将显示内容保存下来,像杂志一样长时间稳定显示。下图中就是Gyricon技术早的验证模型:在一小片夹有带电双色小球的硅胶片下方安置一片透明的X形状的电极。当电极通电后,我们就看到了X的图案。


早的Gyricon实验样片

Gyricon颠覆了电子显示领域几十年来的固有特点——自发光,在环境光线不足的条件下,
Gyricon和一般报纸杂志一样不易观看;但是在明亮的环境中,Gyricon带来了报纸般的清晰、广视角的阅读体验,讨好阅读者的眼睛。由于仅在需要改变显示内容的时候才需要加电,Gyricon能够大限度的做到省电。

遗憾的是,施乐公司和PARC研究中心因为一段时间高层管理者的短视,始终将全部精力放在复印机的研发和推广上,其它在现在看来如日中天的技术渐渐被束之高阁。Gyricon也因为得不到有力的支持被长期放在公司的实验室里,直到上世纪末才重启开发进程,严重影响了Gyricon技术的发展,很多问题直到现在仍没有很好解决。

显示画面不够细腻。Gyricon显示会受带电小球旋转的约束——如果胶片中小球排列太疏,那么终画面连续性和对比度将会下降;而小球又不能排列太紧密,以免影响正常旋转。与此同时,如果小球尺寸太大,显示画面难免有颗粒感;而缩小小球尺寸又受到微细加工水平的限制,无法快速取得突破。

响应时间太长。Gyricon变化颜色依靠加电使带电双色小球旋转,对比液晶材料使微小的液晶分子旋转需要几毫秒,而要靠电压转动100微米固态小球耗费时间更长——超过100毫秒,也就是说你看到Gyricon在切换时的渐变特征并不是什么“特效”,而是实实在在的“慢”。

由于以上种种,Gyricon的市场推广并不成功。反倒是在Gyricon技术原理的启发下,又诞生了很多同类技术,在快速改进性能和降低成本后已经进入大众市场,这其中有名的当属E-Ink公司的E-Ink(电子墨水)技术。

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