帳號:
密碼:
CTIMES / 文章 /   
E-Reader背水一戰 且看全彩視訊化技術
 

【作者: 歐敏銓】   2010年03月08日 星期一

瀏覽人次:【7989】
  

若說去年,2009年是電子書閱讀器(E-Reader)意氣風發的一年,想必並不為過。其實從Sony在2005年率先推出E-Reader後,幾年下來並沒有在市場上有太大的嶄獲,直到Amazon這家全球最大的網路書店出手,結合旗下數位化的內容推出了Kindle閱讀器,才一炮打響了E-Reader這類型產品的市場名氣。



自Kindle第一代在2007年耶誔假期前問世後,銷售業績即一路長紅,讓許多原本心存觀望的業者對這樣的產品定位吃了定心丸,紛紛舉旗加入E-Reader的市場戰局。即使是在景氣衰退的2009年中,仍可見到各家各派的E-Reader如雨後春筍般上市,而出貨量更從2008年的不到100萬台,一下子在2009年中成長了四倍,賣出了將近400萬台!



不論是多方業者的投入,或是銷售量的長紅,似乎都支撐著一個事實:即E-Reader已在筆電和手機之間,成功殺出了一條血路,成功塑造出讓世人接受的新型態行動產品定位。而照去年的熱賣情況,分析師多數看好在今、明年中還會繼續有倍數以上的市場成長。



然而,市場真的會有那麼樂觀嗎?




  • 難道,蘋果iPad的這一擊,就已為Kindle等敲響了喪鐘嗎?





iPad給E-Reader重重一擊!


讓厚重的書本變成數位化的內容,再隨身帶著走,自然是時勢所趨。只不過,時下的E-Reader卻得面對兩大嚴苛的質問:一是彩色化的圖片、照片,甚至是影片,何時能夠完美地在E-Reader上展現?二是為了看書,我需要購買一台還不是那麼理想的專用閱讀器嗎?



如果沒有更好的選擇的話,這兩個問題或許還不會那麼快被突顯出來:只要覺得數位閱讀確實有需要,那麼就算只有黑白畫面、價格貴一點、反應慢一點、使用介面單調些等,那都還可以暫且接受,先買一台E-Reader回來用用再說。



不過,千呼萬喚中,iPad終於在1月28日亮相了!



或許這不能說是一台讓人驚艷的革命性產品(就像放大了的iPhone),但其一貫的流暢觸控介面,以及貼心的應用程式和多元服務的整合,仍算沒砸了蘋果自己的招牌!問世以來,僅管各方的褒貶意見紛歧,但應無人能否定,這是至今最吸引人的一款平板電腦,而且除了用來上網、遊戲和看影片,也非常適合用來閱讀!



單就彩色化這點,iPad就已讓Kindle等E-Reader相形遜色,加上與iPad同時推出的iBook線上電子書店,更與Amazon針鋒相對。蘋果為音樂推出的iTune Store和軟體、遊戲的App Store,都已取得空前的成功,使得無人能小覷iBook Store的推出。



相較於Kindle暢銷書9.99美元的定價,蘋果將出版品的定價大權交還給出版商,而且採行開放性的ePub格式,讓出版商更樂於為iBook提供內容。問世之初,就已有Penguin、Macmillon、Simon & Shuster、Hachette Book Group與HarperCollins Publishers等五大書商加入iBook平台。



更值得關注的一點是,在彩色化、多媒體和多點觸控介面的支援下,除了一行行的文字外,今日書、報、雜誌中的圖片、照片等內容都能生動地在iPad上閱讀。不僅如此,它還能結合影音、動畫,並以直覺的觸控介面來操作,讓平面媒體的閱聽經驗全面升級,更強勢挑戰只能用來“讀”書的E-Reader!



各位只要看過Sport Illustrated雜誌在Youtube上的Tablet介面展示,很難不被說服:這就是未來的閱讀趨勢!當你按一運動明星封面時,先來一段精彩的得分影片;接著你能在目錄中獲得更動態、深入的索引內容,並自由排列想看的內容順序;在同一頁文章中一個照片格中,就可以翻看多張照片,而所有的照片都能放大且逼真的顯示…



這些介面效果,遠遠超越了今時今日的E-Reader;難道,蘋果iPad的這一擊,就已為Kindle等敲響了喪鐘嗎?




《圖一 Sport Illustrated雜誌在Youtube上的Tablet介面展示,除了圖文並茂的編輯外,還結合了動態視訊、電子郵件和多點觸控等功能,可說是新世代電子閱讀器的最佳典範。》




期待全彩、動態的電子紙顯示技術


平心而論,由於兩者採用的顯示技術不同,其實E-Reader也不是一面倒地全無還手之力。今日的E-Reader利用電子紙顯示器的雙穩態、反射式顯示特性,達到接近紙張的閱讀舒適感,以及長時間的使用壽命(一週以上);相較之下,時下主宰市場的液晶顯示技術就難以企及這樣的使用經驗。



在彩色化的發展上,目前佔九成E-Reader顯示介面市場的E-Ink(元太)自然是戮力以赴地在進行中。然而就其回應市場的藍圖,最快要到今年底或明年初才會有商品化的產品上市。



即使做到了彩色化,基於E-Ink電泳式(EPD)技術的E-Reader仍然需面對兩大挑戰:一是因先期的彩色化得靠彩色濾光片來達成,勢必會大幅降低畫面顯示的亮度(彩色濾光片會濾掉三分之二的光線);其次是反應速度的問題,即便今年中已能看到畫面切換流暢的E-Reader,但要採用EPD支援視訊影像,短期內應難以實現。



既是如此,難道我們只能苦苦等候EPD慢慢突破,才能看到高彩度、動態化的電子書閱讀器嗎?也不盡然如此,當E-Ink掙得電子書一哥地位的同時,其實還有不少新世代的顯示技術正躍躍欲試,有意挑戰EPD、甚至是LCD的市場地位呢。



在今年的CES展中,就出現了幾款標榜能夠全彩、動態顯示,同時也保有電子紙省電、舒適等技術優勢的電子書閱讀器。特別值得注意的包括Pixel Qi的3Qi、Liquavista的電濕潤顯示(EWD)技術,以及QMT的Mirasol。這些技術若能順利導入E-Reader中,自然能讓E-Reader的使用經驗大為提升。



讓反射、背光齊集一身的Pixel Qi


很多人可能還不認識Pixel Qi這家新創公司,但多數人想必聽過OLPC吧。OLPC(One Laptop per Child)是個非營利的計畫,目的是推出美金百元以下的低價筆電,希望讓低收入國家的孩童也能人手一台電腦。而Pixel Qi這家公司的創辦人正是OLPC的首席技術長–Mary Lou Jepsen。



OLPC計畫自2005年推行至今,已展現了一些成果,目前約有150萬台的低價筆電已被送到這些小孩的手中。而Mary Lou則因設計OLPC電腦,在2008年獲選為時代雜誌百大最有影響力人物。



為了讓缺乏電力的村落中,孩童所使用的OLPC電腦能發揮電池的最大效用,此計畫致力於開發出低功耗的顯示技術。Mary Lou在2008年成立Pixel Qi,就是希望能基於OLPC的開發經驗,將低價、省電的顯示技術帶到更廣大的消費應用市場。



Mary Lou認為,要讓TFT-LCD顯示器降低功耗,最好的方法是在外部光線充足時,改用不需背光的反射式顯示模式來操作與閱讀。這正是OLPC的設計策略,Pixel Qi也從此概念出發,推出了兼具TFT-LCD背光彩色顯示及高解析度的黑白畫面的雙模式顯示技術:3Qi。這裏的3應是指R、G、B三原色吧,而Qi音同中文的“氣”,取自東方哲學中所有事物與生俱來、周而復始的生命能量!



在背光模式下,3Qi顯示器與一般LCD螢幕並無二致,但當轉為低功率反射模式時,能將十吋顯示器的功耗由2.5W大幅降到0.5W。



3Qi的獨家技術正是其低功耗模式的反射技術,而其關鍵在於利用結構中的鏡面層來反射光線,並讓R、G、B彩色濾光片不作用,以免降低反射率,並提供高達254灰階的黑白影像顯示。此技術的解析度達到近200dpi,畫面更新率可達60Hz,足夠用來顯示視訊內容;不過,若只是為了E-book的文字閱讀,或簡單的文書處理,此技術可將畫面更新率調降到10Hz,進而能讓功耗再降低到100mW左右。



至於商品化的藍圖呢,Pixel Qi表示其顯示器已可量產,而且是使用標準的LCD製造材料與製程、設備,能夠有效降低成本和設計門檻。日前在CES 2010中,印度新創公司Notion Ink即展示了採用Pixel Qi顯示技術的10.1吋Adam樣機,其處理器為Nvidia的Tegra 2(核心為ARM Cortex A9)、作業系統為Android),兼具平板電腦與電子書閱讀器功能,預許在六月推出,售價約325美元。




《圖二 Pixel Qi兼具TFT-LCD背光彩色顯示及高解析度的黑白畫面的雙模式顯示技術:3Qi,其關鍵在於利用結構中的鏡面層來反射光線,並讓R、G、B彩色濾光片不作用,以免降低反射率,並提供高達254灰階的黑白影像顯示。》




實現全彩視訊的EWD顯示技術


除了EPD,電濕潤顯示(Electrowetting Display;EWD)也是相當值得期待的一項新興電子紙顯示技術。此技術能在不用偏光板、液晶和彩色濾光片的條件下,即能達到彩色效果,而且顏色切換速度極快,能滿足動態影像的播放需求,因此具有非常好的發展潛力。



EWD的原理與EPD類似,是利用油墨和水不同表面張力之特性來作為顯示介質的驅動原理。當不施電壓時,油墨在基板上形成一層可見的光學膜;施與電壓時像素變成透明的。透過控制個別像素上的電壓,即可以顯示圖像。目前將此技術商品化的代表廠商為Liquavista,而國內的工研院在此技術上也已卓有所成。



繼單色的LiquivistaBright,今年Liquivista在CES中主打6吋的LiquavistaColor彩色閱讀器樣機Pebble,它具有全彩視訊動態影像的播放能力,而且具有低耗電、高對比度及廣視角的特性。此閱讀器還可依不同內容所需的畫面更新率(如看書或看影片),以不同的模式來驅動顯示器,以做到盡量省電的要求,因此很適合需播放多媒體應用,但又對功耗斤斤計較的E-Reader等可攜式設備。



目前LiquavistaColor在彩色化的實現上目前仍採用彩色濾光片來達成,由於是反射式的顯示技術,難免會犠牲部分的反射亮度。該公司預計在2011年推出下一代的產品LiquavistaVivid,這款閱讀器將採半穿反(transflective)模式顯示技術,也就是同時具有高亮度的單色反射顯示模式,以及高彩度的全彩穿透式顯示模式。



採用反射模式能做到最省電的閱讀應用,但使用背光的全彩穿透模式時,因電濕潤技術的光學切換效率極佳,能夠將功耗降到很低。這種雙模式架構的訴求與Pixel Qi相同,能夠同時滿足電子書閱讀及彩色顯示應用的需求。Liquavista EWD技術的另一個優勢,則是強調採用與液晶顯示器相似的架構,因此可用標準的液晶顯示器生產線來製造。



除了Liquavista,工研院影像顯示科技中心也致力於EWD的開發,並卓有成就。目前該單位已研發出單層彩色油墨結構的EWD,反射率可做到40%以上。在製程上使用數位噴塗(Ink-Jet Printing;IJP)技術,將墨水精準地噴塗於各畫素中,以達到大面積製程的需求,目前已可做出6吋的EWD面板。至於材料的部分,因可使用現有的彩色油墨染料,生產成本低廉,使國內廠商具有快速量產的能力。



對於EWD來說,目前所做到的效能表現仍不是最佳的。EWD是少數可以同時發展反射式、穿透式及半反穿式顯示器的顯示技術。而在彩色化的作法上,除了採用彩色濾光片和單層彩色油墨的作法外,還可以採用三層三色EWD的反射式架構來實現全彩的表現。此一三層式架構可以達到最接近於紙張的反射率(60%)與彩度,在對比度上甚至高於紙張。不過,製造上的困難度相當高,如果能克服生產上挑戰,相信會是極具競爭力的顯示技術。



《圖三 Liquivista在今年的CES中展出6吋的LiquavistaColor彩色閱讀器樣機Pebble,它具有全彩視訊動態影像的播放能力,而且具有低耗電、高對比度及廣視角的特性。》


以MEMS達成低功耗彩色化技術:Mirasol


另一個相當值得期待的低功耗彩色化技術,即是高通光電(Qualcomm MEMS Technologies;QMT)的Mirasol顯示器。該公司在今年的CES中也展出了一款5.7吋的彩色電子閱讀器,解析度達到XGA(1024×768)、240ppi,比起時下黑白畫面、反應又慢的EPD電子閱讀器,可以說是亮眼許多,因而成為今年會場上的熱門話題產品之一。



與其他眾多電子紙顯示技術不同,QMT的Mirasol是唯一採用微機電(MEMS)製程開發的新一代顯示技術。該顯示器的設計理念來自於蝴蝶拍動翅膀時竟能創造出生動的色彩,並從中獲得啟發,進一步研發出干涉測量調節(Interferometric Modulator;IMOD)的反射顯示技術。所謂IMOD是顯示器中一個個組成像素的單元,每個單元含兩個導體板,而兩板之間的光學間隙高度可以決定由IMOD反射的光線色彩。



Mirasol和EPD同樣是反射式的雙穩態顯示技術,除非畫面資料改變,否則不需要更新,也不需供電,因此非常省電。在顯示性能上,其反射率超過60%,對比度超過15:1,支援彩色顯示,而且反應速度極快(以ms為單位),足以用來播放動態視訊,技術上的優勢相當明顯。



反射式的Mirasol因光源來自於自然光,因而無需背光,實現了低功耗與低成本。相較於TFT-LCD顯示器約佔行動電話手機耗電量的50%,採用IMOD反射技術的Mirasol顯示器僅佔6%。以2.2吋QVGA顯示器為例,採用TFT-LCD技術的典型模組功耗約為240mW、OLED為280mW,而Mirasol顯示器模組功耗可低至1mW,因而大幅延長電池的使用壽命。



在設計結構上,IMOD元件的構造又比TFT-LCD顯示器簡單許多。Mirasol不需要液晶顯示器中的偏光板、液晶、彩色濾光片及主動矩陣TFT,只以單純的結構就能提供光調變、色彩選擇及記憶等功能。此外,它也使用與一般顯示器相同的半導體設備與製程,因而可快速套用在現有的顯示器製程中。



雖然Mirasol目前能做到的尺寸仍不大,色彩上有一些偏黃,但就其技術特性上的各種優勢,未來在手機、電子閱讀器、數位相機、PND、PMP等領域的應用上,仍相當值得關注。



《圖四 QMT在今年的CES中展出了一款5.7吋的彩色電子閱讀器,解析度達到XGA(1024×768)、240ppi,其反射率超過60%,對比度超過15:1,支援彩色顯示,而且反應速度極快(以ms為單位),足以用來播放動態視訊,具有明顯的技術優勢。》


電子紙顯示技術光電特性比較


目前有許多技術可實現電子紙顯示應用,也就是以更單純的結構來達到低功耗、輕薄化的反射式顯示需求。在眾多技術中,電泳式顯示介質(EPD)是目前市場上應用最廣的技術,但在彩色化及影像更新率上的表現存在著不易突破的瓶頸。相較之下,採用MEMS技術的IMOD及新興的電濕潤(EWD)則具有全彩、動態影像的支援能力。在下表中的比較中,特別值得關注的是三層式的電濕潤式顯示技術,能夠做到最接近紙張的反射性能,彩色轉換率高達百分之百,在對比度上甚至超越紙張,未來發展很值得期待。



(表一)  電子紙顯示技術光電特性比較<參考資料:Liquavista>











































































技術

黑白反射率

彩色轉換率

對比度

視角

灰階度

影像更新率

反射式液晶

50

33

15

Limited

類比

視訊

膽固醇液晶

30

50*

10

Limited

類比

>1s

電泳式技術

45

33

12

Unlimited

類比

~1s

IMOD

50

33

12

Limited

PWM, Area

視訊

單層EWD**

60

33

12

Unlimited

類比

視訊

三層EWD**

60

100

18

Unlimited

類比

視訊

紙張

70

100

15

Unlimited

Area

-





  • 註:*假設左、右手極化都被應用在實際案例中;**光學特性:In-pixel x 0.90(需考慮牆面的損失)






  • 在不遠的未來,或許只要將捲曲起來的大尺寸電子紙顯示器朝牆上一貼,就能用來觀看高畫質的多媒體內容。





Kindle與iPad之爭,電子紙顯示器最終勝出


當iPad氣勢洶洶地問世,不僅讓消費者心動,也直接威脅到包括PMP(多媒體)、數位相框(照片)、手持遊戲機和電子書閱讀器等產品的市場地位。當然,功能專一的產品應不致於被市場淘汰,但若本身的性能、介面及價格優勢無法被突顯出來,其市場只會不斷地遭到擠壓。



E-Reader今日最大的賣點,無疑是其舒適閱讀和長時間使用的特性。未來只要在售價上與iPad保有一定的差距,應該仍有其存在的利基空間。在華爾街日報日前的報導中,Amazon預估今年Kindle營收成長約36%,只可能被iPad吃掉1或2個百分點。




《圖五 顯示器之多媒體性能比較表》




真的會是如此嗎?也許再過一、兩季才會更清楚iPad在市場上發酵的實際情況。不過,消費者對於彩色化的閱讀需求是很明顯的,電子書閱讀器也必然要提出這樣的解決方案。當然,能夠全彩並支援視訊,並兼具電子紙的性能優勢,必然是首選的顯示技術。



換個角度來看,E-Reader可以說是電子紙顯示技術在應用上的前哨站,這類低功耗、更輕薄(甚至可撓)、製程簡單的顯示技術,終究會逐步走向更大尺寸的面板市場。在不遠的未來,或許只要將捲曲起來的大尺寸電子紙顯示器朝牆上一貼,就能用來觀看高畫質的多媒體內容。



相關文章
工業過渡:實現可信的工業自動化
智慧型水耕蔬菜雲端控制系統
以微機電整合遠端紅外線與藍牙戒指的廠辦系統
如何利用數位分身進行預測性維護
新世代工廠輸送系統問世 電驅磁浮解決傳統機械困境
相關討論
  相關新品
Arduino Motor Shield
原廠/品牌:RS
供應商:RS
產品類別:PC Board
mbed
原廠/品牌:RS
供應商:RS
產品類別:PC Board
Raspberry Pi
原廠/品牌:RS
供應商:RS
產品類別:PC Board
  相關新聞
» 台灣生醫晶片產業鏈強強聯手 打造卵巢癌檢測新利器
» 勤業眾信估2019 年半導體業總收入5,150億美元 亞太仍居最大市場
» 笙泉MG82G5E32/MG82F6D17滿足您的設計需求
» 長庚大學可靠度中心與英飛凌簽訂合作協議
» 安森美半導體將於歐洲PCIM 2019推出新款IGBT產品
  相關產品
» 笙泉科技推出新一代 MCU--MG82F6D17
» 意法半導體生態系統擴充功能支援微控制器以USB-C作為標準介面
» 安森美半導體與NVIDIA合作開展基於雲端的自動駕駛汽車仿真
» 高通推出全新單晶片DDFA放大器解決方案
» Microchip推出MPLAB Harmony 3.0為PIC和SAM微控制器提供統一的軟體開發平台
  相關資源
» Power Management Solutions for Altera FPGAs

AD


刊登廣告 新聞信箱 讀者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2019 遠播資訊股份有限公司版權所有 Powered by O3
地址:台北市中山北路三段29號11樓 / 電話 (02)2585-5526 / E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw