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发表于 2009-11-07 07:50 | Tags 标签:, , , , ,

2007 年的11月,亚马逊网上书店的老总杰夫•贝佐斯(Jeff Bezos)和苹果公司的斯蒂夫•乔布斯(Steve Jobs)有过一次短暂的会面。贝佐斯请乔布斯试用亚马逊的新产品——一块白色的板子,上面有一块显眼的大屏幕,屏幕下密密麻麻地布满了按键。亚马逊打算卖这种东西。乔布斯试着使用了一会,然后把它放在面前的桌子上。很明显他这种产品不看好。“太难看,还没有触摸功能。”乔布斯说,“全键盘让机器的体积增大了20%,能替换的电池这个设计也太蠢了。而且,现在还有谁看书?去年40%的美国人只看了不到一本书。”

sKindle1和Kindle2

乔布斯说的不无道理,而且这种情况正愈演愈烈。在广播、电视、特别是互联网的冲击下,传统的出版业越来越步履维艰。《西雅图邮报》这家百年老报在今年三月份关闭,而今年年初到现在的大半年中,美国已经关闭了一百家以上的平面媒体,甚至连著名的《奇幻与科幻杂志》也不得不由月刊改为双月刊。这可是恐怖小说大师斯蒂芬•金口中的“刊登美国最好看的短篇小说的杂志之一”啊。

虽然如此,但是当年的贝佐斯还是不愿意放弃kindle。他对乔布斯说,“你瞄准的是5%的个人电脑用户,而我瞄准的是5%愿意阅读的用户。”

之后发生的事情大家都知道了。挂在亚马逊网站首页最显眼位置的Kindle大获成功,一年半时间就推出三个版本,更大、使用更舒适,以及能存放更多的书。现在在去亚马逊买书的读者会发现,一些书推出了9.99美金的电子版本,可以直接下载到自己的Kindle里面阅读。这和那些动辄一百多块的书比起来,无疑更有吸引力。这种电子阅读手段的出现,开始改变过去数百年来的出版产业的模式,让书籍的成本几乎只剩下了支付给作者的版税和发行、保管、运输书籍的费用 ——而在字节化的信息时代,后几项费用几乎为零。在人类历史上第一次,书籍成为了“按需生产”的产品。

这是一次关于显示技术的、悄然发生,却终将席卷世界的变革。它的起源,只在于那块改变人们阅读方式的薄薄显示器。这是一类叫做电子纸显示(EPD,Electronic Paper Display)的新兴技术;在Kindle这种产品上,它被叫做E Ink。

电子墨水

E Ink是E Ink公司的注册商标。这家公司在1997年成立,创始人是麻省理工学院媒体实验室的教授约瑟夫·雅各布森(Joseph Jacobson),其它股东包括了英特尔、飞利浦、摩托罗拉等大厂。E Ink公司是最早将电子纸显示技术推向市场的公司,其技术原理是另一个EPD:电泳显示(EPD,Electrophoretic Display)。

sE Ink

电泳显示并不是E Ink的首创技术。早在20世纪70年代,施乐公司著名的帕洛阿尔托研究中心(PARC,Palo Alto Research Center)的研究员尼古拉斯·K·谢尔敦(Nicholas K. Sheridon)就提出了这一设想。他设计了一种叫做“Gyricon”的显示设备:将大量小球塞进两层薄板中间,其中的底板上分成许多小块,每个小块都可以单独供电。薄板之间的间隙充满比重与小球一样的油。每个小球的两个半球都分别涂上不同的颜色,而且根据颜色的不同,一半带正电,另一半带负电。这样,当给底板上指定区域加电时,相应区域的小球将会旋转,排列出图像或者文字,就像是马赛克拼出图形一样。

sgyricon原理图

这项发明申请了专利,但是被施乐公司的高层取消了。这项短视的决策让电子纸的诞生晚了二十五年,直到上世纪九十年代后期才真正面世。麻省理工学院的媒体实验室开发的新型电子墨水显示原理和Gyricon一脉相承,但是又克服了Gyricon的一些缺陷:它使用微型的、充满油的透明胶囊取代Gyricon的小球,同样把小球夹在两层薄板之间。小球里装了一些更细小的带电微粒,其中一些是黑色,另一些是白色。两种微粒所带的电荷不同,当给背部的薄板加电时,面板上就可以看到相应的图形。这项技术当然也被申请了专利,这就是E Ink。

sE Ink原理图

E Ink可以显示多级灰度,可以制造成任何尺寸的面板,这些都是Gyricon所不能做到的。而Gyricon的优点,例如断电后依然可以保持图案不会消失、省电、可视范围广、对比度高等等,都被E Ink完美地继承了下来。在E Ink公司的不懈推广下,使用E Ink技术的显示装置,终于出现在市场上。

然而E Ink的推广之路走得并不很顺利。当MP3音乐和播放器的大潮漫过全球的时候,使用E Ink的电子书阅读器却少有人问津。当然,书籍和音乐并不一样——虽然音乐也同样经过从模拟到数字的转变,但是人们似乎对这种转变安之若素。人们并没有过多地怀念磁带式随身听,就转而非常容易地接受了CD和MP3。从MP3播放器诞生的1998年到现在,世界上一共卖出了超过5亿部MP3播放器,就是一个明证。

这也许是因为,人们固执地迷恋着阅读纸质书籍时的舒适体验,喜欢纸张的质感、新书的油墨味道、翻页时的沙沙声,还有旧书上颜色各异的批注。在传统的显示器上读书,无论是笨重的阴极射线管显示器还是轻薄的液晶显示器,都会让人无端地心浮气躁起来。这些代表着信息时代技术的科技产品,像是这个时代的缩影:理性、急迫且冷冰冰;它们和纸质书籍的柔软沉静踏实相比,显得面目可憎。正如杰夫·贝佐斯所说:“书籍是模拟技术的最后堡垒。”

贝佐斯打算借助亚马逊强大的访问量和图书存量攻破这个堡垒。Kindle改善了设计,加上E Ink的天然优点,让阅读电子书变成了一件方便且愉快的体验。再加上从来没有过的、拥有数百万种书籍的选择,亚马逊让Kindle成了有实力取代纸质书籍的革命性产品。当然,如果价格再低一些,这场革命也许会来得更快一点。

但是,要想让E Ink降价是很困难的。做为拥有这项专利的唯一企业,E Ink公司今年已经被中国台湾地区的元太科技收购,后者曾经是E Ink面板的生产商。现在全球大多数生产电子书阅读器的厂商都在依赖元太科技:它的客户名单上除了亚马逊之外,还包括飞利浦、索尼、翰林、汉王、福昕等等我们耳熟能详的电子书阅读器企业。

专利权像是一道电网,拦住了其他厂商试图生产类似产品的努力。但是面对正在扩张的这块电子书大蛋糕,不少企业都开始各显神通,想尽办法要分一杯羹。各种新的电子纸显示技术纷纷出现,迎来了春天。

那些挑战者们

E Ink的最大缺点在于,它只能显示黑白文字和图像。虽然元太科技正在努力升级E Ink的灰度,从四阶到八阶再到十六阶,但是显示彩色图像目前还是在实验室中研发的目标。除此之外,E Ink变换图像的速度太慢,这让其不能够播放视频;而它省电的巨大优点,随着电池技术的发展,也许将会变成一个并不很重要的特征。而且,E Ink不能自身发光,在弱光下很难看清。如果额外加装照明设备,又会导致成本和耗电量的增加。虽然E Ink够好,但是它并不够完美。

那些打算避开E Ink专利的厂商,正在研发完美的电子书显示设备。IBM、西门子、LG、飞利浦、索尼、富士通、三星、友达光电、甚至过去专注于制造轮胎的普利司通都开始进入这一代表未来趋势的产业当中,而且已经开始纷纷推出自己的相关产品。就目前来看,技术比较成熟的有两种:胆甾液晶显示(ChLCD,Cholesteric Liquid Crystals Display)和有机发光二极管(OLED,Organic Light Emitting Diode)。

胆甾液晶原理图

液晶是一种特殊的材料,它像是液体,可以流动,但是光学特性却和晶体相似,在不同的方向上有不同的透光性。这种现象早在1888年就被发现,但是直到二十世纪六十年代末,液晶材料才被用于显示。现在,液晶显示器早已到处都是,大有取代传统阴极射线管显示器的势头。胆甾液晶材料是三大类液晶材料之一,它的分子呈扁平层状结构,而层与层之间的重叠又是螺旋状结构。这种特征让它也被称为螺旋液晶分子。和其他液晶显示不同的是,胆甾液晶显示类似E Ink,具有双稳态的特点。也就是说,当停止供电后,它会保持供电时的状态——其上显示的内容可以保持较长的时间。

胆甾液晶显示技术的基本专利由美国肯特显示(Kent Display)公司持有,目前市场上已经有了产品:今年三月份,富士通(Fujitsu)公司终于公布了研发多年的电子书阅读器FLEPia,使用的就是这项技术。和使用E Ink技术的阅读器相比,FLEPia最吸引人的是26万色显示功能,但是随之而来的还有只有不到50小时的使用时间和相当高昂的价格——售价一千美元以上,足以吓退不少读者。但是这似乎并不足以阻挡富士通的决心,他们最近要在台湾与一家当地企业一起建造一家工厂,专门生产FLEPia和其他的胆甾液晶电子书阅读器。也许过不了多久,这种彩色阅读器的价格就可以降得更有竞争力一些。

oled原理图

和胆甾液晶显示相比,有机发光二极管的先天优势更强一些。有机发光二极管的结构像个汉堡包,最上面和最下面的两层是电极,中间夹着发光材料。当通电时,电子从高能级迁跃至低能级所释放的能量将会以可见光的形式传递出来。并且因为材质的不同,产生出红、绿和蓝的显示器三原色,组合成各种不同色彩。这种技术是由柯达公司首先申请的专利,起因很有趣:1979年,柯达的研究人员夜里回实验室的时候,发现一块有机蓄电池在闪闪发光。这个偶然的发现促成了八年后有机发光二极管器件的诞生,低电压、高效率、高对比度、高亮度、自发光、重量轻、厚度小、像素颗粒小、响应速度快、可弯折、甚至可以做成透明——这一连串的优点让有机发光二极管看起来像是终结其他显示器的杀手级产品,单是想一想都会让人激动万分。

只有一个小问题——有机发光二极管的技术还不成熟,不足以应用在电子书阅读器这样大的显示设备上。现在有些手机这样的小型的随身电子设备已经开始使用有机发光二极管显示面板,但是更大型的面板,还没有上市的产品。在从小屏幕前进到大屏幕的道路上,有机发光二极管的危机重重:面板的隔绝问题难以解决、电流控制难度大、使用寿命并不尽如人意。

sOLED可弯折显示器

即使如此,有机发光二极管依然是明天的显示之星。也许我们会很快看到使用这种技术的电子书阅读器,它的颜色亮丽,反应迅速,无需其他光源,还可以卷起来。简直是哈利波特世界里的魔法产物。

关于现在,关于未来

科幻大师阿瑟·克拉克爵士说:“任何足够先进的技术,初看都与魔法无异。”的确如此。我们今天想象不到的技术和产品,正在某处的实验室里缓缓成型,期待着出现在我们面前的时候,让我们惊艳。

索尼公司的研究人员把一种白色胶体夹在两层薄板中,加电时,相应位置会析出银原子呈现出黑色,掉电时又会重新变白;船井电机新应用技术研究所去年宣布开发出了电致变色显示(ECD,Electrochromic Display)设备,使用电压变化来控制染料溶液显色与否;普利司通和千叶大学合作开发出了使用固体粉末的电泳显示电子纸;飞利浦以色列分公司开发出可编织的电致发光材料;辛辛那提大学和SUN化学公司今年开发出使用疏水性表面和微型燃料胶囊制造的彩色电子纸……电子纸显示技术的大家族里,从来没有过这么多成员。

电子纸超脱了传统“纸”的内涵,也同样跳出了我们概念中的纸张使用范畴。电子纸技术可能成就新一代的电脑、电视,取代广告牌、路标、信息板,替换风挡玻璃和落地窗,以及出现在任何需要显示的地方,甚至是衣服或者眼镜上。它带来的革命不仅仅在传统出版行业,它可以无处不在。

想象一下这样一个绚丽多彩而又变化多端的世界吧,它就是我们的未来。

发表于《牛顿·科学世界》,谢绝商业性转载。

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50 Responses to “电子·纸”

  1. 孤竹牧狼人说道:

    顶IT行业战友,著名单片机行业专家......猛犸同学~

  2. 燃烧的音符说道:

    汉王电纸书……属于这种东西么?用的什么技术呀?

    • 猛犸说道:

      汉王电纸书,显示部分是基于E ink技术的。至于手写输入识别之类的,就是汉王的老底子了。

  3. happybabe说道:

    好专业的文章
    我现在就在用 foxit 的 eslick 阅读器
    读完金庸小说
    始终觉得比不上纸质书籍
    希望书籍不要消亡

  4. 说道:

    老子想买了

  5. earlybird说道:

    喜欢电纸书就是因为它是不会自发光的,看上去像真的纸一样很舒服。要是让它自发光,那我还不如直接在电脑上看……

    • luckyted说道:

      严重同意.
      而且,电纸书的表面最好是漫散射的材质.颜色米黄为佳

  6. jusuri说道:

    表面看起来像普通的书一样.可以像一般的书一样翻页阅读.(而不是按按钮翻页)
    并按照大小和厚度分为几个种类.(分别用来输入不同长度的电子书)

    电子书如果能做成这样.也许取代纸质书有望.
    到时候我们买书就像买电池一样..我们到商店去.买对应型号的电子书.
    然后回家把想看的书download到上面.(当然书皮也是支持显示的,书架上依然可以摆满琳琅满目的书籍.只不过这些书都有个恢复键.)

  7. 胡天翼说道:

    这篇文章好!
    从技术上讲,kindle还不完美,但如果从市场角度讲,几乎垄断的亚马逊目前更具优势。
    我还是先观望一段时间再决定买不买。

  8. 沉默的老虎说道:

    我想问个问题,为什么这么多组织、机构、公司都在积极开发自己的显示技术做阅读器呢?
    我在想,我们现在用的笔记本上面的液晶显示器如果把背光改成led背光灯话,能不能用来做阅读器的显示面板?
    如果不能,那么为什么不能?
    如果能,为什么大家还在开发新的材料、技术?

    • 猛犸说道:

      开发显示技术是真,用来做阅读器则未必。试想一下省电、轻薄、颜色鲜艳、透明、可弯曲的显示器能够使用在什么地方吧……几乎任何需要显示的地方。电子书阅读器不过是其中的一个很小的应用领域罢了。

      液晶显示器当然可以用作阅读器……手机和大量PMP上的电子阅读器不就是用液晶的么。问题是它是否够好够舒服,而液晶显示器阅读器来舒服与否和用灯管还是led做背光没有关系。

      要说能显示就够了的话,CRT也很符合需要嘛。不过人的欲望总是没有止境的。

    • 刘德一郎说道:

      LED背光技术好象已经普遍了吧?我们公司都已经造出C10、X10系列的液晶电视产品了

  9. seer说道:

    sony prs-505用户路过。
    个人认为电子书翻页速度是其最大的软肋,纸质书快速翻页浏览的体验甚至电脑也没有。而且对于写写划划支持也不如纸书那么顺畅。
    关于存储容量,我不认为这是优势,书籍不是音乐没有必要多,一本书就可以消耗掉两三个月的时间,放在背包里也不比电子书重多少。
    最后说一点,amazon在我天朝别想用10刀来卖书,70rmb的书基本可以当板砖了。

    • 蛋加精说道:

      他们可以卖10元RMB吧,价格总有一个合理区间

    • luckyted说道:

      其实电纸书翻页的操作可以做得很好,想想iPhone做到手机以前梦想不到的高度吧.
      比如在触摸屏下,翻页可以设计为手指在屏幕"划"过去,翻多页就是几个手指划过去,翻的页数还可以正比于手指移动的速度...

  10. AliceInChains说道:

    Kindle大获成功?这个很难说。亚马逊一直没公布销售数据。卖得好的话,应该透露一下数据吧。

  11. 疯狂的刺猬说道:

    只看了前面一点。。。我很想感慨一下。。难道以后的记者、作家啥的,都得是半个网虫了吗?因为他们的读者都越来越喜欢电子版书籍而不是纸质的。。也就意味着他们得在网上吸引读者了?

  12. 文科生说道:

    这个东西的造价呢?感觉如果只能读书的话,类似汉王电子纸的价格偏高吧

  13. 想娶奶茶说道:

    啊哦示意图好看!我发现好的示意图让阅读量减少一半哦!

  14. Irisbabe说道:

    呵呵,我刚买了kindle一部
    还很更喜欢纸的书,但是有了kindle 去哪里都方便一点.而且的确是还有很多买不到纸质的书,paper等等

  15. [...] Posted 电子·纸 [...]

  16. szanc说道:

    多少年以后?拥有一本纸质书会是一种奢侈消费行为。每一本书都是单独印制(复印)。

    • luckyted说道:

      还有就是纸张的成本~~
      纸质书覆亡以后纸张价格就高了.当然好像说报纸这么久都没被代替,但是谁知道那时候报纸会不会变成电报纸呢...

  17. 答案说道:

    "这些代表着信息时代技术的科技产品,像是这个时代的缩影:理性、急迫且冷冰冰;它们和纸质书籍的柔软沉静踏实相比,显得面目可憎。"

  18. 答案说道:

    纸质书籍永远都不会消亡的,因为我们应该相信这个世界上懂得读书的人永远都会存在

    • Schwarz说道:

      懂得读书不等同于读纸书。如果纸质书籍仅仅基于提供知识、娱乐休闲等功能,也就是作为信息基本载体的话,早晚会被取代。就好像现在出于考古目的才去读龟壳、石碑和竹简。
      它们的功效可以被取而代之之后,就仅仅剩下成本问题了,最多加上几代受众的感情因素。然后进化成古董收藏之类。

  19. 任逍遥说道:

    纸书应该不会消失的。毕竟电子制还是太贵

  20. laoma说道:

    胆甾液晶显示的双稳态是哪两个态?如何看到黑白?有没有延伸阅读的链接?

  21. mckeylin说道:

    如果真的能够推广,那么书包就快退出学生舞台了。。

  22. 甲玛说道:

    对于懒人和比较烦收拾东西的人来说,这个东西太好了~

    免得读书过后书本满天飞舞,呵呵。

    还有检索查询就简单多了,希望可以保留批注的功能。

  23. messiaaah说道:

    囧,话说,我实在没明白,现有的Kindle比起手机、PSP、MP4、IPhone们来到底有什么优势……以上几样个个都能随意看书而且还彩色可发光……为毛大家还去买Kindle?

    • wuye说道:

      电子墨水技术显示不发光,没有频闪,和现有的那些彩色发光的显示相比,眼睛就很不容易疲劳

    • spiff说道:

      最重要的是待机时间,电子墨水在显示的时候更本不费电,只在翻页的时候加电,现在随随便便的一个电子书,充满电,支持个几千页翻页,也就是让你看个数百万字的书了.液晶太耗电了,又伤眼睛!

  24. gz_park说道:

    觉得电子书在教育层面给普通使用层面更有发展价值·因为一般课本都是可以拿灰阶表现,当然现在很多课本都出现彩色的文字以及图案了·但我真不觉得这些课本比以往的课本好哪里去··所以电子书 更应该提倡在专业领域 配合电子黑板··学生的学习就可以更方便更简化了。

  25. zz说道:

    甲骨、金属上的字->竹简上的字->纸上的字->存储器里的字
    感觉记录人类文明的载体越来越来越发达也越来越容易毁灭,这代文明要是覆灭了后人来考古恐怕也考不出什么古籍了

    • troytt说道:

      诶,这也可以看作是物理学上的必然。信息越多,熵越低,自然就越不可靠越不稳定。
      不过不必担心,要是文明覆灭了,还会有很多工具让后人抓破头也想不出是干嘛的。

  26. 小卓说道:

    说实话,我已经习惯用手机上网看新闻而不是翻报纸了,在公车上地铁上翻手机明显比翻报纸要来得方便好用

    所以我觉得,如果真是变的话,说不定首先变电子化的是报纸

  27. [...] 这些代表着信息时代技术的科技产品,像是这个时代的缩影:理性、急迫且冷冰冰;它们和纸质书籍的柔软沉静踏实相比,显得面目可憎。@ 电子·纸 [...]

  28. 老牛说道:

    这篇文章写得好!顶!
    我是电子阅读器的使用者,就是觉得方便,买书便宜,优点很多,避免广告嫌疑,我建议大家先用下,然后再发表见解,或者你去档口去接受下销售人员的推销也可以。

  29. 老牛说道:

    我用的是易博士电子阅读器,有没人给点建议?个人感觉用得还算顺手,他们送了我1000部书。

  30. 如鸟斯革说道:

    我还是觉得等技术再成熟点再入手。其实我只是对电脑里存的那一堆PDF心生怨念。

  31. 123说道:

    至于广告宣传上的不伤眼是怎么一个原理?

  32. lam1说道:

    今天才看到这篇文章,感觉最有趣的是文章的开头,贝佐斯给乔布斯演示kindle。现在乔布斯推出了自己的电子书了,不知道未来胜者在谁家?

  33. 鬼门关说道:

    这么多技术,头都大了,到底哪个好呢?

  34. 其实看书还是看纸质的好,有看书的感觉,看电子的看一会就觉得累,总有一股不适应。

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