電子紙的工作原理

　　當(dāng)這種電子墨水被涂到紙、布或其他平面物體上后，人們只要適當(dāng)?shù)貙?duì)它予以電擊，就能使數(shù)以億計(jì)的顆粒變幻顏色，從而根據(jù)人們的設(shè)定不斷地改變所顯現(xiàn)的圖案和文字。只要調(diào)整顆粒內(nèi)的染料和微型粒子的顏色，便能夠使電子墨水展現(xiàn)色彩和圖案來。該方式是利用在電壓下能夠改變黑白狀態(tài)的微膠囊來實(shí)現(xiàn)圖像顯示的。微膠囊中帶電的白色氧化鈦顆粒和黑色碳粉粒子在電壓下上下移動(dòng)，從而繪制出黑白圖像。其特點(diǎn)是在反差、明亮度視覺等方面較理想，耗電低，重量輕而容易使其薄型化，形狀自由等。此外，有的產(chǎn)品是利用帶電色粉的電泳現(xiàn)象，通過加大色粉的密集度來提高黑白反差的。

　　電子紙顯示技術(shù)的分類

　　目前各國開發(fā)中的電子紙顯示技術(shù)主要有以下四種：

　　1.電泳顯示技術(shù)（EPD）
　　電泳顯示技術(shù)系將黑、白兩色的帶電顆粒封裝于微胞化液滴結(jié)構(gòu)中，由外加電場(chǎng)控制不同電荷黑白顆粒的升降移動(dòng)，以呈現(xiàn)出黑白單色的顯示效果，代表廠商是美國E-Ink公司與SiPix公司。由于EPD技術(shù)可呈現(xiàn)出高反射率、高對(duì)比的黑白顯示效果，因此十分適合做電子紙。目前韓國三星、LG Display，日本精工愛普生、凸版印刷以及中國臺(tái)灣元太科技等公司均與E-Ink合作，采用其EPD面板“Vizplex”開發(fā)各種電子紙顯示器。

　　2.電子粉流體顯示技術(shù)（QR-LPD）
　　電子粉流體顯示技術(shù)為日本普利司通（Bridgestone）公司所發(fā)布，顯示介質(zhì)是將樹脂經(jīng)過納米級(jí)粉碎處理后所產(chǎn)生的黑色與白色不同電荷的粉體。將粉體填充于空氣介質(zhì)的微杯結(jié)構(gòu)中，利用上下電極電場(chǎng)使黑白粉體在空氣中發(fā)生電泳動(dòng)現(xiàn)象，其中控制粉體的操作電壓為實(shí)際應(yīng)用時(shí)重要的課題。由于使用空氣作為電泳粉體的介質(zhì)，所以QR-LPD具有高反應(yīng)速度。不過，其缺點(diǎn)是需要高電壓來驅(qū)動(dòng)電子粉流體，這使得在耐高電壓的TFT（薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管）組件尚未成功開發(fā)的情況下，目前只能以被動(dòng)式的方式來驅(qū)動(dòng)電子粉流體。目前普利司通公司正與日立公司共同合作，投入QR-LPD電子紙“Albirey”產(chǎn)品的研發(fā)。

　　3.膽固醇液晶顯示技術(shù)（Ch-LCD）
　　該技術(shù)的研發(fā)機(jī)構(gòu)包括美國Kent Display、日本富士通、日本富士施樂等公司以及中國臺(tái)灣的工業(yè)技術(shù)研究院。膽固醇液晶為一種呈螺旋狀排列的特殊液晶模式，是通過在向列型液晶中加入旋光劑來達(dá)到特殊排列結(jié)構(gòu)，并利用膽固醇液晶分子在不同電位下呈現(xiàn)的“反射”與“透過”兩種不同偏極光旋轉(zhuǎn)狀態(tài)來達(dá)到顯示效果。膽固醇液晶屬于反射式顯示器，利用外界環(huán)境光源來顯示影像，無需背光源，同時(shí)具有雙穩(wěn)態(tài)特性，所以膽固醇液晶顯示技術(shù)同樣非常省電。同時(shí)，該技術(shù)可以通過添加不同旋轉(zhuǎn)螺距的旋光劑，調(diào)配出紅、綠、藍(lán)等顏色，以滿足彩色化顯示的需求。

　　4.雙穩(wěn)態(tài)向列液晶顯示技術(shù)（Bi TNLCD）
　　該技術(shù)由法國Nemoptic公司開發(fā)。該技術(shù)使用向列型液晶，顯示面板是兩種底板，其液晶分子保持力不一致，當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間施加某一額定電壓時(shí)，液晶分子會(huì)相對(duì)于底板呈垂直豎立狀態(tài)，此時(shí)，若將電壓值急速降至零，強(qiáng)保持力底板周圍的液晶分子便會(huì)拉向倒下的方向，而弱保持力底板周圍的液晶分子則呈反方向倒下，而處于底板中間位置上的液晶分子則會(huì)產(chǎn)生扭曲角度。如果分兩步進(jìn)行緩慢解除加電狀態(tài)操作，液晶分子便會(huì)因彈性能力減弱而倒向同一個(gè)方向，不會(huì)產(chǎn)生扭曲角度。在這兩種狀態(tài)下，一種顯示為黑，另一種則顯示為白，基本上形成了雙穩(wěn)態(tài)顯示。通過在第二步改變解除電壓時(shí)的電壓幅度，黑色區(qū)域和白色區(qū)域的比率就會(huì)發(fā)生變化，即可調(diào)制出中間色調(diào)。

　　電子紙的發(fā)展歷程

　　1975年，施樂的PARC研究員Nick Sheridon率先提出電子紙和電子墨的概念。
　　1996年4月，MIT的貝爾實(shí)驗(yàn)室成功制造出電子紙的原型。
　　1997年4月， E-Ink成立，并全力研究把電子紙商品化。1999年5月，E-Ink推出名為Immedia的用于戶外廣告的電子紙。
　　2000年11月，美國E-Ink和朗訊科技公司（Lucent Technologies）正式宣布已開發(fā)成功第一張可卷曲的電子紙和電子墨。
　　2001年5月，E-Ink與ToppanPrinting合作，宣布利用Toppan的濾鏡技術(shù)，生產(chǎn)彩色電子紙。
　　2001年6月，E-Ink再宣布推出"Ink-h-Motion"技術(shù)，電子紙上可顯示活動(dòng)影像。同時(shí)，美國的大型百貨公司Macy宣布，店內(nèi)的廣告牌采用SmartPaper。
　　2002年3月召開的東京的國際書展上，出現(xiàn)了第一張彩色電子紙。

　　E Ink公司于2003年5月18日～23日在美國巴爾的摩舉辦的“SID 2003”上，展出了壽命大幅提高的電子紙樣品，此次所展示的樣品采用了E Ink與飛利浦聯(lián)合開發(fā)出的，與電子紙材料特性相匹配的專用驅(qū)動(dòng)控制器IC，大小約為6英寸，精細(xì)度約為160ppi。對(duì)比度在8：1到10：1之間，顯示切換時(shí)間不足一秒。耗電量方面，2節(jié)7號(hào)電池在電子圖書上正常使用的話，大約能保持6個(gè)月。此產(chǎn)品已于04年量產(chǎn)。


　　由philips Polymer Vision 在2005 IFA上展出的pocket e-Reader，Polymer Vision公司將該設(shè)備描述成一款“移動(dòng)e-reader”，命名為Readius，同時(shí)將展示其作為可伸縮（卷曲）的顯示器的特征。Readius是一款為商務(wù)專業(yè)人士設(shè)計(jì)的消費(fèi)電子品裝置的原型，該公司說，該原型并不以犧牲作為口袋電子閱讀器的可讀性、可移動(dòng)性、性能和重量為代價(jià)。這款Readius是基于PV-QML5顯示模塊，PV-QML5厚度100微米，分辨率320×240，對(duì)角線5英寸。而不使用的時(shí)候可以以曲率半徑不到7.5毫米卷起來。這款顯示設(shè)備四階灰度，對(duì)比度10:1，卷起來以后可以回到100mm。

　　電子紙顯示器技術(shù)發(fā)展大致上可分為電子顯示器與紙媒體兩大類，電子顯示器方面主要是將LCD與OLED等的顯示器進(jìn)一步輕量化與可撓性顯示器為主，主要特性為高彩度、高畫質(zhì)與高亮度等顯示器；另一為紙媒體，其主要采用電氣泳動(dòng)方式與電子墨水（Electronic-Ink）技術(shù)的可撓性紙張，并以新聞與雜志等的紙媒體之置換為目的，因此結(jié)合兩者技術(shù)的顯示器。目前市場(chǎng)已達(dá)實(shí)用化的電子顯示技術(shù)仍以電氣泳動(dòng)方式微膠囊電子墨水（E-Ink）為主。

       【點(diǎn)擊查看更多精彩內(nèi)容】

        相關(guān)新聞：

　　2015年中國將成最大電子紙產(chǎn)品產(chǎn)銷國
　　基于電子紙技術(shù)的無線電子標(biāo)簽研究
　　lg display研制出柔性電子紙屏幕