國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局光電發(fā)明審查部 代云麗

關(guān)于電子紙顯示技術(shù)的應(yīng)用與市場情況研究

國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局光電發(fā)明審查部 代云麗

電子紙技術(shù)自出現(xiàn)以來，以其可重復(fù)利用和較好的可讀性與便攜性得到了迅速發(fā)展，目前較成熟的技術(shù)有：Eink微膠囊型電泳技術(shù)、反轉(zhuǎn)球技術(shù)（Gyricon）、雙穩(wěn)態(tài)膽固醇液晶技術(shù)、微杯電泳技術(shù)以及電子粉流體技術(shù)。本文通過對電子紙顯示技術(shù)的闡述，結(jié)合實際分析了該技術(shù)目前的市場情況和市場前景，主要涉及電子紙在電子閱讀、物價標(biāo)牌、手表、手機、穿戴設(shè)備及概念應(yīng)用等方面的發(fā)展情況。隨著該技術(shù)的不斷成熟，柔性化、全彩化、高反射率、快速反應(yīng)、網(wǎng)絡(luò)連接以及豐富的應(yīng)用服務(wù)，必將使得應(yīng)用電子紙顯示技術(shù)的電子產(chǎn)品獲得市場青睞。

電子紙 電泳 市場 應(yīng)用

電子紙可追溯到1975年，源自施樂公司Nick Sheridon首先發(fā)明的一種新型顯示技術(shù)。臺灣紙業(yè)龍頭永豐余集團子公司元太科技經(jīng)過多年的發(fā)展，在電子紙市場上形成了一定的壟斷地位，占據(jù)整個市場95%的份額。根據(jù)權(quán)威公司的預(yù)測數(shù)據(jù)，到2020年依靠電子紙顯示技術(shù)的產(chǎn)品將達(dá)到250億，產(chǎn)值將增加1.9萬億美元。而我國在這方面還沒有形成規(guī)模，大部分技術(shù)需要依靠進口，因此，研究電子紙顯示技術(shù)應(yīng)用于市場的情況，有著重要的現(xiàn)實意義。

1　簡要分析電子紙

1.1概念

（1）電子紙（Electronic Papers）一種新型平面監(jiān)視器，是類似于紙張的電子顯示器（Electronic Papers Display即EPD），這種顯示器，外觀類似于紙或者投影片，厚度通常小于1mm，在有陽光的地方，其文字辨認(rèn)性比LCD顯示屏優(yōu)越，可比擬報紙。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，電子紙尤其是柔性電子紙必將受到市場的歡迎。2016年4月27日，在廣州奧翼電子科技股份有限公司與重慶墨希科技有限公司召開的新聞發(fā)布會上，發(fā)布全球首款石墨烯電子紙成功研發(fā)的消息，該類電子紙可配柔性或剛性驅(qū)動底板，制成電子紙顯示屏。

（2）電子紙要顯示出文字、圖像，也是需要油墨的，貝爾實驗室（MIT）在Nick Sheridon提出概念的基礎(chǔ)上，將電子油墨發(fā)揚光大。電子油墨是一種可以被印刷到各種材料表面的新材料，用來顯示文字或圖像。MIT以電泳運動原理為基礎(chǔ)開發(fā)出來的電子油墨，是一種微小硅樹脂膠囊，其中填充黑色與白色微粒，黑色微粒帶負(fù)電，白色微粒帶正電，通過改變電流，使帶電微粒運動形成圖文，這種實現(xiàn)方式也是目前廣泛被使用的原理。

1.2類型

電子紙經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)研究出多種類型。根據(jù)驅(qū)動方式，比較成熟的技術(shù)主要有以下幾種：Eink微膠囊型（Micro encapsulation）電泳技術(shù)，是目前采用最多的電子紙顯示技術(shù)；反轉(zhuǎn)球技術(shù)（Gyricon）；雙穩(wěn)態(tài)膽固醇液晶技術(shù)；微杯電泳技術(shù)；電子粉流體技術(shù)。

1.3特點

電子紙的特點主要有四個方面。

（1）可以重復(fù)利用，且易于擦除，對電子紙上顯示的文字、圖像可以任意重寫、更新，可轉(zhuǎn)換刷新顯示內(nèi)容，可瀏覽內(nèi)容量十分龐大。

（2）可讀性較好，顯示設(shè)備的可讀性取決于設(shè)備的顯示亮度和對比度，比如通過手機閱讀電子書，在光線強烈的地方觀看需要提高顯示屏亮度，轉(zhuǎn)換角度就會看不清文字，十分容易讓人產(chǎn)生疲勞。而電子紙能夠提供閱讀紙質(zhì)書籍的體驗，主要源自于其較高的對比度，以黑白色呈現(xiàn)的文字、圖像清晰，可提供廣角閱讀體驗，也就是受視線角度的影響小。

（3）便攜性，電子紙一般厚度很小，重量輕，能夠配合玻璃、塑料等材質(zhì)的底板制成輕便可攜帶的電子紙顯示器。如上文提到的石墨烯電子紙，若配上柔性底板，可制成可折疊、卷曲的顯示屏。

（4）利于保護環(huán)境。傳統(tǒng)印刷工業(yè)，需要消耗大量的資源，生產(chǎn)1噸紙大概需要3.75噸木材，約0.5噸燃煤，以及100噸左右的水，同時在生產(chǎn)過程中，還會造成35%的水污染?？梢?，在傳統(tǒng)造紙業(yè)當(dāng)中對環(huán)境影響很大。在強調(diào)低碳生活的當(dāng)下，人們的環(huán)保意識不斷加強，電子紙的發(fā)展是符合這一趨勢的。

2　市場情況分析

電子紙自出現(xiàn)以來主要的應(yīng)用對象就是制成電子書閱讀器，隨著電子書市場的爆發(fā)，人們在閱讀方式上的改變，形成了一個巨大的市場。一份來自120個國家的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，電子閱讀器在美國市場上占據(jù)70%的份額，個人電腦還不到10%，英國同樣如此，而韓國則是智能手機比較受歡迎。圖1為美國電子閱讀器成年用戶規(guī)模。

圖1　2010年～2014年美國電子閱讀器成年用戶規(guī)模

就閱讀體驗來說，以電子紙制成的電子書閱讀器，因其良好的閱讀體驗極具競爭力。但不可否認(rèn)的是，智能手機、平板電腦在顯示技術(shù)方面的不斷進步會進一步侵蝕電子紙市場。不過總體來說，電子紙能夠提供給用戶如同紙質(zhì)書籍般的閱讀體驗，而且，隨著電子紙顯示技術(shù)的不斷發(fā)展，目前市場上的黑白電子紙顯示技術(shù)會被彩色顯示技術(shù)取代。

根據(jù)Display bank公司的預(yù)測，到2020年將達(dá)到70億美元的規(guī)模。舉個例子，2015年與元太簽署戰(zhàn)略協(xié)議的合力泰發(fā)布三季報，Q1～Q3銷售收入同比增加31.68%，凈利潤同比增加47.17%，凈利潤7379萬元，全年利潤預(yù)計可達(dá)3.35億～3.75億元。圖2為2016年6 月14日股市大盤走勢，持續(xù)走高。合力泰與元太合作，重點是助推電子紙在手機、貨架標(biāo)簽、穿戴產(chǎn)品方面的應(yīng)用，擴大電子紙在中國市場上的銷量，國內(nèi)電子標(biāo)簽牌僅僅有合力泰和漢朔科技，永輝、蘇寧、人人樂、周大福等連鎖超市已成為電子標(biāo)簽牌的客戶。因此，目前國內(nèi)市場上電子紙還有極大的空間可供發(fā)展。

圖2　合力泰［002217］，股市大盤走勢

目前市場上極具競爭力的電子紙顯示技術(shù)是E-ink公司，其采用的微膠囊型電泳技術(shù)，最成熟，使用也最廣泛。早期臺灣元太科技與E-ink公司分工合作，E-ink公司負(fù)責(zé)上游電子油墨材料，元太負(fù)責(zé)電子驅(qū)動和模組，電子紙市場，2005年亞馬遜的加入使電子閱讀器領(lǐng)域發(fā)生了巨大變化。元太科技通過收購和并購，最終在電子紙市場上形成領(lǐng)導(dǎo)地位，占據(jù)全球電子紙95%的市場份額。國內(nèi)廣州奧翼科技，若是實現(xiàn)其石墨烯電子紙的量產(chǎn)化，并降低成本，倒是極有可能引起電子紙市場的變化，而且隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，電子紙是最佳的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)顯示屏。有數(shù)據(jù)預(yù)測，到2020年，利用電子紙顯示技術(shù)的產(chǎn)品將達(dá)到250億個，將新增產(chǎn)值1.9萬億美元（數(shù)據(jù)來自Gartner公司）。

3　應(yīng)用分析

3.1電子閱讀

電子閱讀是電子紙的主要應(yīng)用方向，也是最成熟、最廣泛的應(yīng)用。目前市場上充斥著大量的電子閱讀器，其中電子紙制作而成閱讀器已經(jīng)占據(jù)半壁江山，這是隨著電子書市場興起而帶來的廣闊市場，不可忽視的是智能手機、平板電腦沖擊著市場。根據(jù)天貓?zhí)峁┑男畔?，目前市場上主流的電子書閱讀器有Kindle、ireader、Hanvon（漢王）、亞馬遜閱讀器（Amazon）等，電子紙在電子閱讀方面的應(yīng)用，亞馬遜功不可沒。

3.2物價標(biāo)牌

以現(xiàn)在的電子紙顯示技術(shù)水平，電子紙在廣告牌、貨柜標(biāo)簽、公告牌等方面的大規(guī)模應(yīng)用是十分可行的。電子紙在這方面的應(yīng)用最早可追溯到2001年美國的大型百貨公司Macy。其廣告牌采用了基于Gyricon的電子紙Smart Paper。到2005年東京車站開始出現(xiàn)電子紙制作的顯示屏，分辨率達(dá)到1024×768像素。貨柜標(biāo)簽方面的應(yīng)用在電子紙市場上比較常見，但在國內(nèi)還是較為空白的，主要是推廣商家僅合力泰和漢朔科技，主要的客戶有蘇寧、人人樂等超市。相對來說，市場前景十分廣闊，尤其是ACeP顯示技術(shù)（E-ink公司）的出現(xiàn)，首次實現(xiàn)了電子紙的全彩顯示，有望直接商用，E-ink公司就該技術(shù)打造了一枚20寸的顯示屏，達(dá)到1600×2500像素的分辨率，可在數(shù)字標(biāo)牌方面直接商用。

3.3手表、手機、穿戴設(shè)備等

電子紙應(yīng)用于手表可追溯到2004年，Solomon科技首次采用電子紙制作出“精工spectrum”，榮獲香港電子業(yè)商會創(chuàng)新科技獎（2004年度）。目前市場上的智能手環(huán)、手表、手機等方面都是電子紙的應(yīng)用。如聯(lián)想智能手環(huán)（Vibe Band VB10），就采用了E-ink電子紙技術(shù)，續(xù)航能力達(dá)到7天，屏幕1.43寸，分辨率296×128，售價89美元。又如俄羅斯智能手機廠商Yota Devices，研發(fā)的AMOLED/電子紙雙屏智能手機“Yotaphone2”于2014年底上市。

3.4概念應(yīng)用

隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，電子紙的應(yīng)用范圍必將更加廣闊，廣州奧翼電子科技創(chuàng)始人陳宇表示：“柔性顯示最大的應(yīng)用是在物聯(lián)網(wǎng)?！彼硎疚锫?lián)網(wǎng)有三個重要要素，分別是芯片、傳感器和顯示屏。業(yè)界認(rèn)為電子紙是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的最佳交互界面，因此，在未來極可能依托該技術(shù)將筆記本電腦、平板電腦等變得可折疊、更輕薄，甚至一把椅子、一個杯子、一塊底板都可以貼上一層電子紙顯示屏。

4　結(jié)語

電子紙顯示技術(shù)由于其特有的優(yōu)勢，必將在市場上備受關(guān)注，日趨成熟的電子紙顯示技術(shù)，在成本、產(chǎn)量方面的優(yōu)化，必將以一個親民的價格推向市場。隨著技術(shù)的成熟，柔性化、全彩化、高反射率、快速反應(yīng)、網(wǎng)絡(luò)連接以及豐富的應(yīng)用服務(wù)，必將使得應(yīng)用電子紙顯示技術(shù)的電子產(chǎn)品，獲得市場的青睞。對于我國來說，目前廣東奧翼電子科技股份有限公司是電子紙顯示技術(shù)方面有所成就的企業(yè)，其石墨烯電子紙的成功研發(fā)，對我國經(jīng)濟發(fā)展意義重大。

［1］ 馮瑞華.世界電子紙顯示技術(shù)專利計量學(xué)研究［J］.材料導(dǎo)報，2012（01）.

［2］ 張彥粉，鄒洋.全新的顯示方式——電子紙［J］.廣東印刷，2013 （03）.

［3］ 陳敏澤，林韻英，王婷.電子紙顯示技術(shù)［J］.電視技術(shù)，2013（S2）.

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2096-0298（2016）07（a）-059-02