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电子纸产业应用与未来发展趋势

供稿人:王建会;张爱清  供稿时间:2007-12-25   关键字:电子纸  应用  发展趋势  
摘要:电子纸技术自2000年开始商品化,2007年仅采用E-Ink技术的电子纸产品的产量就达数百万台。由于单/双色电子纸技术应用范围有限,若欲扩大其应用市场,则就需进一步地发展至具彩色显示的电子纸技术。投入电子纸市场的厂商除了扩大市场之外,创造新兴市场是唯一不可缺的要素。
 
 
随着全球对环保的日益重视,集低耗电、轻薄、易携带等优点,以及能减少纸张耗量的电子纸显示器,已逐渐成为IT产业发展中的新热点。电子纸显示器可以像纸张一般不受时空限制、自由地接收资讯,也可像电子显示器一般可以可携带及书写,同时亦具有播放动画的功能。如果能够携带A5电子书,重量不超过0.5公斤,但是其可容纳上千本杂志、书籍的内容。电子纸显示器除了电子阅读器、电子标签等应用领域,再加上信用卡、智能卡等潜在市场,极有可能引爆另一电子产品的大商机。
一、电子纸定义与技术发展历程
所谓的电子纸,与我们常见一般纤维纸不同,其是一种包含“微小球体”的“导电高分子”材料,其外表、特性跟我们平时使用的纸张一样,具有柔软度又可重复显示资料。在电子纸技术之中,微小球体的打小代表显示器像素大小,并且会因为收到外在电压的驱动而改变状态。由于电子纸具有的这个特性,材料需要是电的导体,最后电子纸使用高分子材料强调的是可挠性性(Flexible),因此可以像一般纸一样的挠曲。
 
最早的电子纸技术是由Xerox的研究人员Nick Sheridon在上世纪七十年代所发明,其特色是包含所带电荷的小球,其中球的一面是白色,另一面是黑色,当电场改变时,球会上下转动,而呈现度不同颜色。第二代的电子纸技术是由Joseph Jacobson在上世纪90年代所发展,其特色是以微胶囊代替传统的小球,并且在胶囊内填充彩色的油与带电荷的白色颗粒,并且经由外在电场的控制将白色颗粒往上或往下移动,其中当白色颗粒往上(接近阅读者时),则显色出白色的像素;当白色颗粒往下(远离阅读者时),则显色出油的颜色。
 
电子纸显示器技术发展大致上可分为电子显示器与纸媒体两大类,电子显示器方面主要是将LCD与OLED等的显示器进一步轻量化与可挠性显示器为主,主要特性为高彩度、高画质与高亮度等显示器;另一为纸媒体,其主要采用电气泳动方式与电子墨水(Electronic-Ink)技术的可挠性纸张,并以新闻与杂志等的纸媒体之置换为目的,因此结合两者技术的显示器。目前市场已达实用化的电子显示技术仍以电气泳动方式微胶囊电子墨水(E-Ink)为主。
 
图1 :微胶囊电气泳动式工作原理
数据来源:FPDisplay
二、电子纸产业应用现状
2004年Panasonic、Toshiba及Sony等陆续推出采用电子纸(e-Paper)显示技术的电子书(e-Book)等终端产品,以此为标志,2004年就称为电子纸元年。之后,各厂商为扩大电子纸市场及应用面而推出不同应用的电子纸产品,例如电子看板、电子标签等,甚至可挠性、可卷性的电子纸产品亦接着问世。从2005年开始,彩色的电子纸显示器技术发展亦不断加快,目前已有数家厂商开发出了相关的产品
 
表1 彩色电子纸显示器技术发展进程
时间
厂商
产品
采用技术
2005年7月
Fujitsu
具有图像记忆功能的可弯曲彩色电子纸
胆固醇液晶
2006年6月
Bridgestone
实现4,096色显示,像素480×384
电子粉流体
2006年7月
日立制作所
实现4,096色显示,像素512×384
电子粉流体
2006年10月
E-Ink
各色16阶共4,096色显示和各色4阶共64色显示,像素400×300
电气泳动
2007年3月
Fujitsu
彩色电子纸显示屏幕的平版装置FLEPia Portable Tablet
胆固醇液晶
2007年5月
LG.Philips
4,096色A4规格的可弯曲彩色电子纸显示面板
在金属薄片上排列薄膜晶体管的基层
2007年5月
Samsung
14.3英寸可挠式彩色电子纸
 
2007年5月
Bridgestone
亮度增至原开发品2倍的A4彩色电子纸
电子粉流体
数据来源:SIECC,2007/12
 
继2006年Sony@Reader产品在北美热卖后,中国市场亦开始兴起电子阅读器(又称电子书)的需求。2006年底,台商企业—宜锐科技,在大陆正式推出STAReBOOK产品。STAReBOOK是采用6寸及E-Ink技术的电子纸显示面板,而中国台湾的元太科技为其唯一的供应商。
 
元太科技目前是全球唯一量产的电子纸显示模组供应厂商,其出货对象包括Sony、宜锐等,其中Sony自2006年第三季度在北美推出电子书产品Sony@Reader后,由于北美消费者对电子书的接纳度较原先预期高,至今仍供货吃紧。在亚洲地区部分,由于中国与日本读者相当喜欢阅读小说与漫画,甚至有推出小说与漫画内容数字化,即是电子小说与电子漫画。除了使用手机、PDA、电子辞典等阅读其数子化内容之外,电子书便是最佳的阅读应用产品。
 
根据统计,2007年已有超过10家厂商推出采用美商E-Ink电气泳动技术的电子纸产品,在2006年里,美商E-Ink技术产品的产量从几万台增加至几百万台。由此可见,消费者对于电子纸产品接受度越来越高,且数字杂志应用的需求亦会日益增加,再加上Motorola所推出采用E-Ink电子纸技术的低价手机——Motofone约有800万支销售量,因此未来电子纸的市场规模预计将会有大幅度地成长。根据统计,电子纸整体市场规模将从2007年大幅成长,2010年将达到5亿美元,至2012年以后将达到10亿美元。
 
由于电子纸具有省电、轻薄、易携带等优点,亦吸引SoftBank集团旗下子公司SoftBank Telecom将分别与Fujitsu和Hitachi,开发出具备WLAN无线网络连线功能的电子纸,并可透过无线网络传输内容资料,作为布告栏、户外显示器等用途,并计划2至3年内实用化上市。
 
图2 2007至2015年的各类电子纸产品应用产品市场规模
 
传统的报纸也有向电子报纸发展的趋势,2006年4月14日,《解放日报》在全球范围内首次实验推出电子报纸。2006年8月1日,宁波日报报业集团又在国内首次成规模推出实用性的电子报纸——《宁波播报》,《宁波播报》采用的是飞利浦公司的移动便携式电子阅读器,可以通过使用网卡、WiFi等实现随时的在线或离线阅读。在国外,继《解放日报》推出电子报后13个小时后,《比利时时报》也推出电子报纸阅读体验。此外,法国经济报刊Les Echos预计于2007年底将销售可无线传输的小尺寸电子纸阅读器(长12.5cm、宽9cm、厚度1cm),并计划于2008年开始发行电子报纸,读者透过无线网络传输,每天早上7点到晚上10点可下载共约44页新闻内容。因此在彩色电子纸技术加速商品化及数位内容供应厂商全力支持下,整个电子纸产业进展将只有加速而言。
 
目前电子纸阅读器价格依然偏高,若是采用彩色电子纸技术,其价格将超出现有的单/双色电子纸产品一倍以上,未来若能大幅降低价格,那么将有助于提高消费者的购买意愿。因此Fujitsu Frontech、Bridgestone及美商E-Ink、SiPix等在推动彩色电子纸技术普及化的情况下,仍需客服制程尚未成熟、生产成本高等问题。因此,以下将进一步探讨电子纸显示器技术发展趋势及其市场成长契机。
三、电子纸显示器技术发展趋势
尽管以电子纸技术为主的电子书市场在初期时是十分庞大的,但是未来5至10年后,由于UMPC或其他可携式中小尺寸显示器如AMOLED的显示性能及使用寿命亦将会有大幅度改善,再加上可以显示彩色影像,因此未来电子纸显示技术就需进步至全彩色化显示,这样电子书才能与之抗衡而不会被侵蚀其本身的市场。
 
任何电子纸显示器等终端产品的系统架构大致上可分为显示器模组和运算模组。在电子纸产品的成本结构上仍属电子纸材料所占的比重最高,约占6至7成左右。由于电子纸材料仍掌握在美、日厂商手上,因此终端产品厂商势必需在周边零组件部分努力降低成本,并提高产品附加值,如搭配手写输入的触控面板、彩色显示等。
 
1、电子纸彩色显示技术发展逐渐加快
 
由于单/双色电子纸技术应用范围有限,若欲扩大其应用市场,则就需发展具备彩色显示的电子纸技术。现在部分电子纸技术开发厂商包括E-Ink、Bridgestone、Fujitsu等,正在进行电子纸显示技术彩色化,除此之外,还需进一步提高反射率以及发展可挠性显示器模组等。
 
初期E-Ink的电气泳动式技术与Bridgestone的电子粉流体(OR-LPD)技术均搭配彩色滤光片仅能发展至4,096色,虽然距高对比度、全彩显示仍有一段距离,但其距离正渐渐地缩短;而Fujitsu的胆固醇液晶技术系是采用三原色胆固醇液晶重叠方式,因此较易能够做到高对比度、全彩显示的程度,目前仍是4,096色显示为主。不过,若其显示元件受到触压,则其所显示的图像就会消散,而在电气泳动技术电子粉流体技术方面则不会消散。
 
2、Fujitsu Frontech在电子纸彩色显示技术发展终于结果
 
日前Fujitsu Frontech推出采用胆固醇液晶及塑料基板的彩色电子纸技术的FLEPia,其是由1至16片12寸面板排列而成,并设计应用于宣传广告牌等的多面板显示装置“Super Frontch Vision EP”系列。与其他显示器产品相比,FLEPia产品的厚度只有其他产品厚度的一般都不到,耗电量亦仅为它们的1/10,Fujitsu计划在今年底开始量产出货。
 
FLEPia产品的发表对其他电子纸技术开发厂商带来了不小的压力,主要是因为电子纸即将摆脱黑白单调色彩的印象,消费使用者在电子纸产品市场上也多了另一种选择。虽然各厂商采用E-Ink技术的电子阅读器在市场大卖,但是消费使用者总会觉得有点缺憾,就是现在的电子阅读器仅显示单色文字及灰阶图像。这次Fujitsu推出彩色电子纸产品,无疑将吸引更多消费者去使用电子纸产品,但是目前其价格仍是相当昂贵。
 
3、Bridgestone致力于提高反射率及产品规格标准化
 
Bridgestone在SID 2007发表亮度增至原开发品2倍的A4规格尺寸彩色电子纸,而且是采用其自主开发的电子粉流体技术的电子纸(OR-LPD)。之前的开发品主要是采用LCD面板专用的彩色滤光片,而此次采用Bridgestone自行开发的电子纸专用彩电滤光片,确保了色饱和度,同时亦提高反射率,将亮度提高至原本的2倍。
 
另外,Bridgestone为了正式壮大彩色电子纸事业,计划扩充产品线以及强化供应链体制,因此亦进行其产品规格标准化,并开发出A7、A5、A4、A3共4款不同尺寸的单色电子纸以满足多元化的市场需求。然而,若针对OA或IT应用方面,将会有面板解析度、输出解析度、长宽比、文字大小尺寸以及显示格式等五大因素的考量,由于Bridgestone在电子纸的市场定位并不是取代LCD或OLED显示器,而是取代纸制品,因此所采用的规格主要是比照于纸制品的规格。
 
一般而言,在纸制品的显示格式上,仅有70%以上的面积是用来书写及显示,且长宽比是1.414:1,因此在各种应用场合所需要的显示解析度亦有所不同。
 
表2 :A4规格的各种解析度之比较
解析度(dpi)
画面尺寸(mm)
输出解析度
72
297×210
842×595
100
297×210
1,169×827
144
297×210
1,684×1,191
180
297×210
2,105×1,488
200
297×210
2,338×1,654
216
297×210
2,526×1,786
四、促进电子纸产品市场成长的契机
1、电子纸市场定位并非全面取代LCD等显示器
 
电子纸产品除了电子标签、电子书应用等小尺寸市场之外,还可以延伸至大尺寸的广告看板、资讯显示看板等应用市场,同时也可以根据其应用领域而分为个人使用化与公共使用化等两大市场领域。虽然电子书具备简便操作、绝佳的显示效果等特性,在未来内容、知识产权保护等方面的关键基础设施建立完善之后,电子书市场亦将会有扩大效益。不过,由于电子书使用的电子纸显示面板模组仍是单色黑白显示,而彩色数字内容则需要全彩显示,那么现今天的电子书产品并不能符合其彩色显示的需求。
 
相信未来在任何时间、任何地点都能轻松阅读与书写,这是人们的愿望与梦想,而如今这即将成为现实。不久的将来,你在街道上会看到电子报纸,可以一边阅读,一边观看图片里的人物重演事情的经过,甚至还可应用于广告、名片、地图、课程教材等其他应用领域上。
 
2、除了扩大市场之外,创造新兴市场是唯一不可缺的要素
 
投入电子纸市场的厂商除了扩大市场之外,创造新兴市场是唯一不可缺的要素。电子书应用领域由于拜3G手机的普及化并促进电子小说、电子期刊等数字内容的增加,因此电子书市场可谓是具有成长动力的环境。根据统计,目前正在开发数字内容的厂商已有近20家左右,包括原有的5家厂商,其中10家左右将于2007年底及2008年初推出其产品,相信未来可望能创造出每年100万部的市场规模。

图3 电子纸产品的未来市场布局方向
电子报纸应用市场方面目前仍是主要以海外市场为中心持续成长,法国经济报刊Les Echos将力推在2008年采用电子纸技术的电子阅读器以发送电子报纸数字内容,至于北美、欧洲以及东南亚地区亦正在推动其相关终端产品的设计开发。根据统计,目前全球报纸发行量为4.6至4.8亿份,未来这一数值将保持基本稳定。然而在电子报纸市场方面上,2010年将占据其中的10%,2012年更有望达到25%。
 
除了电子阅读器市场之外,还有其他产品应用市场可以充分发挥电子纸特性,例如为取代之前的积分或余额的显示,晶片卡上均会配置仅显示一次性密码的显示面板,而且此应用领域的需求亦将由过去的“便利性”转变为现在、未来的“安全性”。由于电子纸技术拥有符合ISO弯曲标准的柔软性,亦具有可多次从钱包中取放的耐用性等特性。因此,未来可望通过提高量产经济规模以降低其成本,以期复合其市场客户的需求。
 
另外,随着电子纸的经济规模量产带来的成本降低,且基于电子纸的低耗电、超轻薄化、大尺寸化、宽视角以及高对比度等特性,因此键盘、记忆卡等的存储余量显示、钟表及电子标签等应用市场亦是可大幅度开发的新兴市场。然而,电子纸的彩色化技术亦不断地进步,数码相框市场更是电子纸大展身手的市场应用领域。
 
作者简介
王建会,上海情报服务平台兼职情报分析员,博士,副研究员,资深咨询师,上海市互联网经济咨询中心

张爱清,上海情报服务平台兼职情报分析员,咨询师,上海市互联网经济咨询中心


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