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1、电子纸 E-Paper,Apr. 6, 2010,目录,概念 原理什么是电子纸？ 像纸一样的显示器 历史 特征 显示技术 应用 行业现状 讨论,概念,电子纸是一种超轻、超薄的显示材料，表面涂布由无数微小透明颗粒组成的电子墨水，颗粒直径只有人类毛发的1/2大小。这种电子墨水颗粒包含了黑色染料和一些更加细小的白色粒子。后者能够对不同的电荷产生感应，并朝不同的方向运动，当它们集中向某一个方向运动时，就能让原本看起来呈黑色颗粒的另一面变成白色。 人们根据这一物理特性把这种电子墨水涂布到纸张、布匹、或者其它平面物体上，只要对它予以适当的电击，即可使数以亿计的颗粒变幻出不同的颜色，从而能够根据人们的设定不
2、断改变显示的图案和文字。随着技术的进一步成熟和完善，人们完全可以在这个透明颗粒中加入除黑白两色的其它颜色，最终使电子墨水也能像标准显示器一样显示出绚丽的色彩和图形。,原理,电子油墨薄膜的顶部是一层透明材料,作为电极端使用;底部是电子油墨的另一个电极,微胶囊夹在这两个电极间。微胶囊受负电场作用时,白色颗粒带正电荷而移动到微胶囊顶部,相应位置显示为白色;黑色颗粒由于带负电荷而在电场力作用下到达微胶囊底部,使用者不能看到黑色。如果电场的作用方向相反,则显示效果也相反,即黑色显示,白色隐藏。可见,只要改变电场作用方向就能在显示黑色和白色间切换,白色部位对应于纸张的未着墨部分,而黑色则对应着纸张上的印刷
3、图文部分。,像纸一样的显示器,电子纸(ePaper)是新一代的显示装置,技术特点就是对比度超高,比普通纸张显示对比度还高,所以在强烈日光下也没有问题,省电,刷新屏幕时才用电,断电保持显示,超薄,最薄的可以做到0.1mm,跟纸张差不多,可任意弯曲折叠,有良好的柔韧性。,历史（一）,其实电子纸的开发三十年前就开始了,不过直到最近几年才开始产业化,下面就是一些厂商发布的电子纸相关产品及介绍。 eInk公司于2003年5月18日23日在美国巴尔的摩举办的“SID2003”上,展出了寿命大幅提高的电子纸样品,此次所展示的样品采用了EInk与飞利浦联合开发出的与电子纸材料特性相匹配的专用驱动控制器IC,大
4、小约为6英寸,精细度约为160ppi。对比度在8比1到10比1之间,显示切换时间不足一秒。耗电量方面,2节7号电池在电子图书上正常使用的话,大约能保持6个月。此产品已于04年量产。,历史（二）,由philipsPolymerVision在2005IFA上展出的pockete-Reader,PolymerVision公司将该设备描述成一款“移动e-reader”,命名为Readius,同时将展示其作为可伸缩（卷曲）的显示器的特征。Readius是一款为商务专业人士设计的消费电子品装置的原型,该公司说,该原型并不以牺牲作为口袋电子阅读器的可读性、可移动性、性能和重量为代价。这款Readius是基于
5、PV-QML5显示模块,PV-QML5厚度100微米,分辨率320*240,对角线5英寸。而不使用的时候可以以曲率半径不到7.5毫米卷起来。这款显示设备四阶灰度,对比度10:1,卷起来以后可以回到100mm。 电子纸和电子墨的研究开发,至今已走过了20多个年头。在20世纪70年代,日本松下公司首先发表了电泳显示技术,施乐公司当时也已开始研究,然而最初研究出的普通电泳由于存在显示寿命短、不稳定、彩色化困难等诸多缺点,实验曾一度中断。20世纪末,美国E-Ink公司（它是由朗讯公司,摩托罗拉公司以及数家风险投资公司为了开发电子纸于1997年成立的企业）利用电泳技术发明了电泳油墨（又称电子墨水）,极大
6、地促进了该技术的发展。目前,施乐、柯达、3M、东芝、摩托罗拉、佳能、爱普生、理光、IBM等国际著名公司都在涉足电子纸。,特征,谈到电子纸，必然会谈到电子墨水，形象地说，电子纸像是一张薄胶片，而在胶片上涂覆的一层带电的物质便是电子墨水；电子纸也可看做是一个薄薄的内嵌式遥控显示板，它具有以下特征。 （1）可重写和更新 电子纸可以任意对文字或图像进行重写和更新，因此可浏览大量内容。而普通纸加载的信息是不可更新的，且传统纸张印刷周期长、信息传播速度慢，使得电子纸在这些方面具有突出的优势。 （2）适合人眼阅读 由于对比度较高，文字和图像清晰，阅读舒适，如电子纸的显示亮度可达到反射型彩色LCD的36倍，在
7、暗处以及日光直射的地方均可浏览。 （3）便于携带 因薄膜轻薄柔软，可适度折叠、卷曲，便于携带。 （4）保持图像 在断电情况下，可长时间显示画面，这种性能又称为双稳态，正常阅读时不需要背景灯，标准耗电量不及目前笔记本电脑显示器的千分之一。,显示技术（一）,目前，施乐公司PARC实验室和E-Ink公司的电子纸技术走在世界的前列，代表着电子纸的技术发展方向，他们采用的显示技术都是基于双稳态原理，结构上也有一些相似之处。此外，可用于电子纸的显示技术还有电化学反应显示、柔性液晶显示、色粉显示、电润湿显示和有机发光显示等。 1、微胶囊电泳 此技术由美国麻省理工学院和E-Ink公司研发。其基本原理是在细胞大
8、小的透明微胶囊内放入蓝色等深色染料液体和浅色带电微粒子，将此微胶囊用胶黏剂黏结到带有透明电极的胶片上，调整电场使浅色粒子电泳，可显示由白色和蓝色形成的图像。白色粒子中使用了氧化钛微粒子，这些粒子在蓝色的绝缘性液体中带有稳定分散的电荷。将此微胶囊以硅树脂胶黏剂涂布到带ITO（氧化铟锡）电极的胶片上,再以电流方式将负电荷图案施加于（上/下）表面,则白色粒子移至微胶囊的下部，于是电子纸表面显示蓝色图像。 若后面施加正电荷，白色粒子移动到微胶囊的上部，则表面变成白色，图像消失。将单一色调的带电粒子换成不同色光的材料，就可以形成彩色图像。现在这种电子纸的厚度已可薄至0.2mm。这种显示方式存在的主要问题
9、是响应速度只能在100ms左右，因此视频图像的连续播映效果不是很理想。,显示技术（二）,2、旋转球 美国施乐公司和3M公司共同研发了采用旋转球技术的电子纸，即通过电场变化控制双色球的旋转方向，来形成黑白图像或文字。其基本原理是利用电场控制双色球的翻转达到显示颜色的目的。双色球显示器的底板和面板均为透明电极（ITO），透明电极之间为具有矩阵微孔的橡胶弹性体。橡胶弹性体的微孔中充满油性介质，双色球悬浮于其中。双色球由两种不同的材料构成，其在油性介质中产生不同的界面电势，从而使双色球的两端带有不同的电荷。当给像素电极加上不同极性的电压时，双色球会朝不同的方向翻转，而使像素显示不同的颜色。这些旋转球可
10、以由着色的塑料通过机械方法制备，但双色球的制备工艺复杂且难于实现完全翻转，对比度也相对较低，且不能实现彩色化。 3、电化学反应显示 电化学反应显示的基本原理是利用电化学反应中银的析出与溶解作用来显示图像。它由透明电极、银电极以及在两电极之间封入的一层白色乳胶状固体电解质（由聚合物、TiO2、Ag、卤化物组成）而形成的一种类似“三明治”的结构。工作时，电化学反应使溶解在电解质中的银离子还原为银而析出在透明电极上，看起来呈黑色；反之，如果把析出的银溶解到固体电解质中，即可直接看到白色乳胶状固体电解质，而显示白色。目前，该技术制作的电子纸的寿命很稳定，可刷新100万次以上，但其在低温环境下的响应速度
11、以及密封引起的变质问题还有待解决。,显示技术（三）,4、柔性液晶（光写入型电子纸） 光写入型电子纸是一种结合了显示器的瞬时改写性与纸张易用性的器件。这种电子纸本身没有写入功能，它是摄取投射光图像并具有存储性和改写性的介质。其摄取图像与视角无关，分辨率可达600dpi，显示对比度为101，改写次数在1万次以上。柔性液晶显示的工作原理是，将表面积相同的两枚透明电极与具有存储性的胆甾醇液晶与光导电层叠加在一起，黑色遮光板位于液晶层和光导电层之间。基本的写入方式是根据有无光照射，使光导层的电阻改变，从而控制加在液晶上的电压以实现显示。其厚度仅有0.3mm，并且非常柔软。由于在电子纸上不用布线，因而价格
12、低廉且适于制作大显示屏。 5、色粉显示板 这种显示方法是日本BridgeStone和千叶大学开发的，其原理类似于电泳显示。在带有ITO导电膜透明电极的两块玻璃板之间填入黑色粉末和白色粒子的黏着层，外加电压后，则黑色粉末在电极间移动，显示黑色图案。常用的黑色粉末是炭黑等导电性色粉，白色粒子用的是容易滑动的氟化碳微粒子。ITO电极上涂布有电荷输送层,可起到将正电荷从电极注入色粉的作用。由于输送层电荷的注入，接触下部电极使黑色粉末带正电荷；同时，黑色粉末在与上部电极的负电极产生的库仑力作用下，朝上部电极移动。此时，黑色粉末在白色粒子层中移动，并最终抵达上部电极，将电荷输送层当做绝缘层，借助库仑力作用
13、黏附其上，这时，从上面看是黑色。若转换外加电压的极性，则黑色粉末便朝下部电极移动，并附着于下部电极上的电荷输送层，这时从上面看到的是白色粒子，故呈白色。如此变换外加电压的极性，就可以显示黑或白。现在，此技术以显示单色图文为主，彩色的电子纸还处在深入研究阶段。,应用（一）,目前，彩色电子纸已经问世，相信能够动态显示图像的电子纸很快就会出现在人们面前，电子纸各方面的性能肯定还会得到进一步的提升，由于电子纸的诸多特点，其应用领域相当广泛。 1、显示设备 目前，大多数显示设备采用的都是液晶显示技术，因为这些液晶需要背景光，对眼睛刺激大，时间长了，眼睛会感觉很疲劳，而且耗电量也大。另外，液晶显示器具有视
14、觉依赖性，一旦关闭电源，所有的内容都看不见了。这些都是显示器研究领域亟待解决的问题。电子纸的出现，其优良的特性使人们眼前一亮，许多公司及研究单位纷纷投入到电子纸显示屏的开发中来，电子纸显示屏不仅可以彻底解决目前液晶显示设备存在的这些问题，还可以获得更高的显示质量，而且由于电子纸的柔软、可折叠和可卷曲的特性，使得电子纸显示屏在未来有更广阔的应用领域。,应用（二）,2、阅读终端 虽然电子纸还没有大规模产业化，要真正走进寻常百姓家还尚需时日，但想一想25年前的电视机、20年前的电脑、15年前的手机、10年前的互联网、5年前的短信、彩信，曾经都那么的遥不可及，那么的高不可攀，如今却和我们的日常生活紧密
15、相联，须臾不离。毋庸置疑，在未来几年里，电子纸就会阔步走来，和千家万户零距离接触，深深渗透和融入我们的生活。 读书专用终端已经进入了实用阶段。各公司已经开始销售作为阅读数字化的图书、杂志等资料的设备读书专用终端,其中有的就是采用了微胶囊型电泳显示器的产品。例如SONY做的LIBRIE。由于不改写画面时不会耗电,使用四只市场销售的碱性电池,即可翻阅10000页的书,分辨率达170ppi,厚度约13mm,重量首次降至200g。此外该机还能发挥数字技术的特点,实现声音再现,有望用于语言学习等方面。,行业现状（一）,2010年世界电子纸技术大会3月16日在深圳举行。 电子纸技术自诞生以来，历经研究开发
16、、样品与少量生产，随着显示技术一系列突破性进展，革命性的电子纸显示技术终于开始走向大众走向实用，进入正式生产等阶段。根据市调机构预测，电子书阅读器(E-Reader)、户外广告牌及便携式显示产品三大应用领域进入市场，使电子纸面板产值将由2009年的4亿美元，增长到2015年的60亿美元，2018年更预计将达到96亿美元，年平均成长率达到41。出货数量方面，则将由2009年的2200万片，成长到 2018年的8亿片，年平均成长率约64，电子纸成为平面显示器领域中，继触控面版之后的超级杀手应用。电子纸应用的扩大和成本的降低，势必迎来行业的巨大发展。,行业现状（二）,据相关厂商透露，Eink电子墨水发明者之一的陈宇博士开发了另一种替代电子纸技术，并将在今年6月正式对电子书企业开始供货。这项替代的电子纸产品被命名为“赛伦纸”，为广州奥熠科技所有。据广州奥熠深度关联企业广州金蟾电子副总裁袁茂峰介绍，赛伦纸拥有更好的性能，其价格比同级的Eink产品便宜一半。业内估计，电子纸的替代品广泛普及后，可能将电子阅读器的价格降至500元。 目前全球范围内，拥有电子墨水技术的单位
