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纸的革命

2021年08月18日 佛山机械设备网

“纸”的革命

非“纸”不可

自20世纪起,纸张的需求量不断增长。人们已习惯于阅读传统纸张,即使有了计算机,也喜欢选择打印。《纽约时报》就曾刊登过一篇名为“无纸办公室要打印文件才保险”的文章,其中便指出了在办公自动化后世界各国用纸量不降反升的事实。全世界最大的办公用纸输出国加拿大,在过去15年内纸张出口量足足增长了一倍。据加拿大重要纸张出口厂商Tembec Inc.总裁埃默森所讲,办公室耗纸量在未来10~15年间,起码将再增长50%。

为什么非“纸”不可?实际上,计算机等设备仅适合从事复杂运算与文书处理,却不方便阅读。除了阅读舒适度的考虑之外,根据研究显示,事实上纸张阅读的记忆效果比屏幕阅读高出30%,而且纸张可以随时注记眉批,再加上计算机设备稳定度仍然有待加强,为了防止死机、断电或人为疏忽而造成数据毁损,许多人都习惯打印存盘。因此即使在数字科技日新月异的今天,纸张使用量非但没有下降,反而逐年攀升。

为解决电子书阅读器发展停滞不前的问题,电子墨被认为是最佳的解决方法。电子书阅读器是一种轻便的电子显示器,尽管其具备了许多纸质图书没有的优点,但用户概念中的书籍要有柔软的纸张,不然,他们就会认为电子书阅读器不过是个钢铁怪物。所以厂商不得不把眼光放在电子墨、电子纸的研发上。

除了电子书,一般显示器也可应用电子墨技术。现有的显示器,如LCD、LED、CRT等,因为亮度不足,都不便阅读,或者角度一变,就看不到了,而且笨重不便携带,也费电。长时间看着PDA的小屏幕显示器,眼睛就会疲劳,对于篇幅较长的文件,负担更大。电子墨改善了一般显示器的不足,在易读性、便携性及人体工学等方面都具有优势。

传统纸张的制造需要消耗大量自然资源,印刷周期长,传递速度慢,加载的信息不可更新,对日新月异的科学发展来说明显有些滞后;但传统纸张在阅读时无视角限制,阅读和保存信息不需消耗其他能源,轻薄、柔软、便于携带。电子纸吸取这些优点,加上电子显示器的可再用性,令印到纸上的图文也可随时变动,这就是如今电子纸的发展方向。

经过20多年的研究,电子纸技术得到突破性进展。2000年,美国电子墨公司和美国朗讯科技公司正式发表电子墨技术,使纸张和油墨跨进革命性的时代。

电子纸,也可称为数码纸,它兼有纸张及电子显示板之长。如今,电子纸已被定义为热敏再写入媒体。这种电子纸的主要特性有:

(1)内容可重写:可任意重写文字或图像。

(2)可肉眼阅读:很少从显示平面给肉眼带来刺激。

(3)便携性:因薄膜较轻,可随意携带。

(4)保持图像:没电时,可长时间地保持显示。

目前,电子纸一般有两种形态:第一种形态正如现在所用的纸张,只要对打印机供给再写入纸,它就会先抹去全部内容,再将新信息写入,使用者根本感觉不出图像已被抹掉;第二种形态是携带方便的薄膜显示板,内装有CPU和半导体存储器,只需按下按钮便可读取若干的电子文件和图书,期望与网络联机,做到随意存取。

技术及产品

目前有多家研发电子纸的公司,虽然其实际技术不同,但原理基本同出一辄,其中处于领先地位的是美国电子墨公司。下面就以该公司的技术为例进行阐述。

1.微胶囊电泳

美国电子墨公司使用的是“微胶囊电泳”技术—悬浮在液体中的带电粒子在电场推动下运动。此技术由美国麻省理工学院和电子墨公司研发。基本原理是在细胞大小的透明微胶囊中放入蓝色等深色染料液体和浅色带电微粒子,将此微胶囊用黏结剂连接到带有透明电极的胶片上。调整电场使浅色粒子电泳,以显示由白色和青色形成的图像。在白色粒子中使用氧化钛微粒子,在蓝色的绝缘性液体中,带有电荷并稳定地分散着。将此微胶囊用硅树脂做为黏合剂涂布到带ITO电极的胶片上,再以离子流方式将负电荷图案施予表面,则白色粒子便移动到微胶囊的下部,于是从表面绘出蓝色图像。若全面施予正电荷,则白色粒子便移动到微胶囊的上部,于是表面便变成白色,图像即被消掉。如果使用内含色粒的透明微囊,微囊在液态介质中浮动而达到色彩变化的效果,其制造过程使用了商业上微囊封包的标准技术,全部厚度已经可以达到0.2mm。

理论上,只要利用网印的方法,几乎可把电子墨印在任何承印物的表面上,如玻璃、塑料、纤维,甚至纸张都可以,即任何材料都可成为电子纸。目前所见的电子纸都是用塑料制成的,这层胶版很薄,而且可以卷曲。由于电子纸通过本身带有颜色的电子墨来形成影像,所以图文可利用反射光的原理显现,耗电量极少。如果纸上图文不变,更可完全不用电。

2.技术优势

电子纸必定是将来用纸或显示器发展的大趋势,了解其技术优势,可发现其更多的应用价值。

由于现在所见的电子纸,都是在双层超薄塑料片之间铺入可以受到电荷影响改变排列状态的色素,这层胶版很轻薄,可卷曲、可折叠、柔软且有弹性。电子纸比任何显示器材更适于阅读,因为其用反射光照明,显示的颜色与写在纸张上的真实墨水是一样的,所以亮度可以达到反射型彩色LCD的3~6倍,与纸张相同。而球内的黑白颗粒也明暗分明,阅读细小的文字时可以减轻眼睛的疲劳。同时,电子墨的特性使得其上面显示的文字更平滑,无论从哪一个角度都可以阅读,不需像LCD那样 要靠调整角度才能找到最佳阅读状态。

省电是电子纸的另一大优势。电子纸只需在输入数据时通电,完成之后便会固定状态,耗电量极少,通常使用时不需要打开背景灯,所以电子纸的标准耗电量不到LCD显示器的千分之一。 电子纸可循环使用,反复使用达100次。它更可以涂在大型表面甚至一面墙上,这也是其他显示技术所不能及的。该技术将很快被用于改善手机、PDA、EMAIL或电子阅读设备的屏幕显示质量。

3.电子纸的发展

电子纸的发展,在过去20年来断断续续,一直到最近才发展迅速。当前,主要生产商是美国电子墨公司。

1995年,美国电子墨公司董事雅各布森还是美国斯坦福大学物理系的博士后研究员时,就提出了一种书的构想—书的每一页都可以运用电子技术重新印制,储存在书背的硅制内存中。电子墨的发明,由此而起。1997年,雅各布森与三位学生合力在麻州剑桥开设了电子墨公司。这家公司随即吸引了创投公司、企业投资者等各路资金,其中包括摩托罗拉、赫斯特股份有限公司以及美国国防部高等研究计划署的研发补助金。1999年,电子墨技术有了第一批产品,它是一个大概有1.2~1.8公尺大小以Immedia为商标的硬式告示板。

至今,电子墨技术已日渐成熟,现在已经有不少利用电子墨技术的产品出现。最令人瞩目的应该是在2004年3月推出的索尼电子书阅读器LIBRI’e。这个第一代飞利浦显示器,采用美国电子墨公司革新的电子墨水技术。飞利浦公司将这些薄膜整合到一块主动基底背板上,并加装电子驱动组件,与索尼公司共同开发和制定显示器解决方案。

LIBRI’e的体积和设计都如同一本平装书籍。它的显示器没有背景灯光,字体颜色为偏灰色,文字不会随着手的摇摆变暗,在光线不足的地方也可以正常使用。尽管LIBRI’e阅读器的分辨力只有800dpi×600dpi,但其黑白字体的清晰度足以胜过任何LCD液晶显示屏,使之看起来跟报纸相同。只在图形改变时才需要消耗电力,所以,四节AAA碱性电池就可阅读超过1万页的内容。目前,其只在日本市场销售,售价380美元。

LIBRI’e阅读器通过USB接口和计算机连接,一些媒体出版商适时联合推出了配套的图书下载服务。LIBRI’e阅读器目前配有10MB内存,大约可以容纳20本250页的电子书。但LIBRI’e阅读器不支持向其他电子设备拷贝图书,而且下载的图书将在2个月后过期。目前,LIBRI’e系列电子图书每本售价只有3美元。

LIBRI’e阅读器是电子墨显示器的一大里程碑。其实从2000年起,各种各样的电子墨技术产品也相继出现。2000年11月,朗讯科技跟电子墨公司合作展示了第一个软式电子墨显示器,硬度与厚度大约与鼠标垫相同,轮流以棋盘样式显示两家公司的名字与电子墨公司的商标。这个展示说明主动式驱动电路,可以用塑料材质制作并印制到软式胶板上。

2001年4月,美国电子墨公司与IBM研发部门共同发布了其第一种高分辨力主动式驱动的电子墨显示器;电子墨公司研究人员将微囊换色的速度,比原先的设计调快了10倍。

2001年5月,美国电子墨公司与日本凸版印刷株式会社推出一款彩色电子墨原型显示器。日本凸版印刷株式会社的滤色器数组技术已广泛应用在标准的LCD中,运用这种技术,上述电子墨显示器就能表现出8种颜色。

2004年,电子墨公司最新的成果是一种应用于电子报纸、可穿戴式电脑屏幕、便携信息终端屏幕、电子词典、电子图书和智能型身份辨识卡的电子装置。公司发言人表示,这是迄今为止世界上最完美

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