双稳态显示

题目双稳态显示
摘要：介绍双稳态显示器件的原理、开展双稳态显示技术的意义和基本思路。

在此基础上简要介绍现有比较成熟的几种双稳态显示器件的基本原理、基本特性、研究进展和存在的问题，包括以液晶材料为核心的双稳态器件、基于光干涉与机械双稳态机构的iMod显示器件、基于电泳现象的零电场双稳态E-ink显示器件。

由于双稳态发展历史已经很久，本篇综述的宗旨不在于介绍最新的发展状况，而在于为提供双稳态显示器件较为完整的创造思想和方法。

关键词：平板显示技术;双稳态;胆甾液晶;手性向列液晶
英文题目Bistable Display
Abstract：The principle of the bistable display device, the significance of bistable display technique and the basic clue were introduced in the paper. Based on above knowledge, the current bistable display devices and its principle, research headway and existent problem were presented, including the bistable devices based on liquid crystal, based on combination of light interference and bistable mechanic display device(iMod), base on electrophoresis of zero electric field bistable E-ink display device. Due to history of development of bistable display device is quite long, Purpose of the overview is not only introduce the status of the field, moreover, purpose of the overview is to provide the creative ideas and the solutions for bistable display device.On the foundation of bistable idea, the bistable structure of OLED array, of FED will be presented. By combination of existed technology, the clue of development of large screen display by bistable technology is presented
Keywords：flat panel display;bistable;cholesteric liquid crystal;chiral nematic mesophase
一定义
以显示技术方面来说，双稳态就是同一个显示CELL中，在不施加电压的状况之下，就可以拥有亮态与暗态两种不同的状态，而且能够持续维持下去，因此顾名思义称为双稳态。

这样的技术应用在显示中会有几个好处，那就是在不施加电压的状况之下，即可记忆画面，可以有效降低电量耗损。

在理想状态下，双稳态技术显示器相较起传统液晶显示技术，可节省高达数百倍的耗电量。

这种状态相当适合应用于不需要频繁更新画面的显示器用途，比如说手机、电子书，甚至是大型的电子广告牌等等。

针对电子书的技术而言，虽然相继有不少厂商研发出可达到双稳态的显示技术，不过截至目前为止，最为人所知的便是胆固醇显示技术以及E-Ink显示技术了。

二原理
电泳显示(EPD)由大量的胶囊构成。

每个胶囊充满了有颜色的介质流体以及大量带
正电的有色颗粒。

透明的氧化铟与氧化锡复合膜材（ITO）行电极覆盖了电「纸」的上表面，而列电极则埋入底层。

列与行电极则分别连接到双稳态显示驱动IC 的分段和共享
驱动模块。

当双稳态显示驱IC 向列电极提供正电压波形时，带正电的颗粒受到所施加的正电
场的排斥，移向胶囊的上侧面。

白色的颗粒是反光型的，可将环境光反射，让读者看
到电泳显示呈白色。

如果双稳态显示驱动IC 向列电极提供负电压波形，则带正电的颗
粒受到负电场的吸引，移向胶囊的底部，此时电泳显示的上表面将不再有白色颗粒，
读者便能看到有颜色的电介质液体。

三双稳态显示的优势
1 具备和纸张一样的可读性
双稳态显示是一种不发光的显示装置。

白色的颗粒和电介质流体的颜色对环境照明中不同颜色的光线形成反射，使得读者可以看到图像。

因此，在可读性方面它与纸张类似，而且具有很宽的可视角和极高的图像对比度。

只要环境光照充足，双稳态显示就无需添加正面或者背面照明来照亮图像。

在弱光和强光的条件下，双稳态显示都有具备优秀的显示品质。

2 轻、薄
双稳态显示的结构非常简单，它只包括为数不多的几层材料。

因此，一张轻、薄的双稳态显示的厚度仅有200m，这两点对于双稳态显示技术在便携式装置中的应用都是非常重要的影响因素。

3 可弯折
双稳态显示用柔软的塑料制成，这些塑料中包封了微小的颗粒和流体。

由于没有坚硬的材料，双稳态显示有高度的柔性，它可以扭曲或弯折成不同的曲面。

双稳态显示可以贴附到不同形状的产品上，没有必须贴到平面显示板上的限制。

最终产品在形状和样式上将能让人们发挥更为丰富的想象力
4 低功耗
对双稳态显示的驱动IC 进行图像更新后，面板就不需要用任何刷新来保持图像显示。

即使切断双稳态显示系统的电源，流体中的颗粒也可以长时间保持其原位置，直到下一次施加电场为止。

在无电源的情况下，双稳态显示的图像可以维持几天。

因此，整个系统的功耗得到降低，从而可以延长便携式装置的电池供电寿命，正好应用于不需要频繁更新的电子书这类型的产品。

5 制造工艺简单
制造工艺采用了连续传送滚筒（roll－roll）方式，该方式与报纸的印刷类似，制造中要将电
介质流体和带电颗粒注入胶囊层的胶囊中，然后将顶层密封住。

制造过程可以高速运行。

此外，更可制作大张的双稳态显示，然后随意切割成需要的尺寸和形状，以满足不同的应用。

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四双稳态显示的主要应用
主要应用领域在电子书，而今天的电子纸种类主要是使用E Ink的Vizplex显示器的电子书，这种电子书看起来很像是印上了黑色墨水的干净白纸。

“由于具有最优秀的白色性能，并且已经大批量生产，Vizplex显示器得到了非常广泛的使用。

”一直跟踪电子纸市场的Gartner分析师Amy Tang表示。

其它大多数双稳显示器技术都会从高反射性表面反射环境光线，使得文字看起来像是写在镜面上。

E Ink的Vizplex显示器之所以具有像纸一样的外观，是因为它从与传统墨水中相同的白色和黑色色素反射环境光线。

在Vizplex显示器中，色素填满了带电荷的微囊，再由这些微囊形成显示器的像素。

E Ink公司获得专利的电泳显示器采用三明治的结构，两边是聚合体，夹在中间的是液体，液体中充满了带相反电荷的黑白色素微囊体。

当某个像素位置施加电压后，它的极性将把黑色或白色色素吸引到底板。

灰度等级是将一些白色微囊体和一些黑色微囊体混合在一起实现的。

当电源关闭后，页面显示仍保持不变，因为微囊体是双稳态的，可以随时保持其位置不变。

SiPix使用相同的技术，但增加了专有的卷到卷压印工艺。

这种工艺是将微杯压印进聚合体，然后用包含带电荷色素的透明液体对这些微杯进行填充。

微杯可以充填任何颜色的色素，虽然据称公司仍在完善不退色的彩色色素。

今年晚些时候，SiPix有望开始交付各种显示器尺寸，从2英寸(用于货架标记)直到20英寸线(用于公众场所信息显示器)，其中包括用于电子书并且内置触摸屏的6 英寸和9英寸版本
电子纸显示器能通过电子方式形成非易失性图像，从而代替实际的出版物。

除了电子纸版本的书藉和期刊外，开发人员还想到了其它许多应用，例如地图、货架标签、告示牌、智能卡，甚至为你的iPHone形成一张能变化图案的“皮肤”。

作为绿色纸张，电子纸显示器必须能够在不消耗任何能量的情况下保持其图像不变(零功耗或双稳模式)。

这种能力和无需背光的要求是电子书阅读器保持长电池寿命的根本原因——有时阅读器的电池寿命用翻页数来衡量，因为只在显示的图像更换时才需要消耗能量。

五双稳态显示的趋势和未来发展
双稳态显示的材料特性与传统的纸张类似，在强光和弱光的条件下都具有很好的可读性，而且既薄又轻，具有充分的柔韧性。

另外，通过双稳态显示驱动IC，显示的内容可随时更新。

双稳态显示技术在某些领域里将是纸张的替代品
以目前的显示技术来说，除了一般应用于家庭或终端消费者的大型显示技术（如LCD、等离子、CRT）以外，采用新一代材料的软性显示技术，也有逐渐受到重视的趋势。

除了话题正热的OLED有机显示技术以外，就以双稳态显示技术最受瞩目。

此类双稳态显示技术主流有两种，分别是胆固醇液晶（CholestericLiquidCrystal）与E-Ink（ElectronicInk）技术。

目前被普遍应用到电子书市场中，并进一步发展，意欲成为将来取代纸张的新一代软性显示器。

除了应用在电子书市场以外，以上介绍的几项技术都可以应用在目前相当热门的可挠性显示技术中，除了高对比、广视角等固有优点以外，省电优势，以及节省纸浆使用，更是因应未来环保潮流的最佳目的之一。

不过目前最大的推广阻碍，还是要看人类对这项新技术的适应速度，假使成功推展开来，对于目前的纸张阅读习惯将会是个非常大的革命性演进，配合目前的塑料电子芯片技术，不久的将来，火车上或捷运上可能就会看到如电影“关键报告”中，人手一份可显示文字与全彩动画的电子刊物的情景。