电子纸显示技术介绍

由红、绿、蓝三层胆甾醇液晶薄膜堆叠而成，通过
外界光反射，显示彩色颜色。
Microcup微杯技术
Sipix的Microcup微杯有源驱动EPD结构示意图
（透明电极Common ITO/充满有色电泳液的Microcup 阵列/封装层/TFT底板）
微杯技术将白色带电粒子与电介质液体封装在Microcup中，Microcup结构将电 泳液分隔成细小的独立单元，有效地预防了电泳液的外漏以及微粒的位移。 Microcup结构具有造型上的任意性，结构完整性和机械稳定性的优点。
2007 年 3 月
胆固醇液晶
各厂商的研究进展
Fujitsu开发的世界首款具有图像记忆功能的可弯曲彩色电子纸
2007年7月 富士通首创的彩色电子纸 弯曲时不影响图像显示 富士通首创的彩色电子纸 显示出彩色艳丽图像
13.1英寸的彩色电子纸显示屏 采纳Bridgestone公司的电子液 态粉末技术，可以显示4096种 颜色。
旋转球技术
• 美国xerox公司和3M 公司共同开发：以每半个球分别涂成 白与黑的球形微粒子，通过电场控制其方向，由白和黑两 种颜色显示出图像。用硅树脂作为粘合剂将双色粒子涂在 基片上，在粒子的周围形成空穴，以特定的液体充电，粒 子表面的白侧为负，黑侧为正，在两色之间呈现出不同的 电荷而形成偶极子。若以负电荷图像加在这张纸板的表面， 粒子便会旋转，使黑半球朝上，如果以正电荷加在纸板表 面，白半球便朝上，因而可以显示图像。
不易弯曲 无充电状态画面可保持
电子纸的优点
视读状况好，即使长时间凝视也不会使眼睛感觉疲劳，可以在表 面上进行光感的调整、加工；
对比度高，反射率是液晶的6倍，对比度是液晶的2倍，报纸的2
倍。电子纸环境反射光线显示，较LCD更适合户外观看； 功耗低，电子纸具备双稳态特性，断电保持画面，仅在刷新屏幕 时耗电； 高分辨率，量产品可以达到200dpi的分辨率； 轻、薄化。不需要背光模组，厚度通常为0.5毫米，最薄可达到 0.1mm； 材料成本低，不需要背光模组，不需要严格封装； 柔性显示，可弯曲折叠，有良好的柔韧性； 广视角，由于是微球体结构，反射面广，视角可以达到180度。
2008年10月 日本KDDI公司 显示屏通过 无线连接显示手机上的图片
2007年8月 LG 飞利浦 全球首款 A4纸（14.1英寸）大小，厚度0.3mm的柔性 彩色电子纸 采用E Ink模块，最大显示4096色。
A4尺寸、像素2120*1500的三星柔性电子纸
14.3英寸a-Si TFT阵列塑料基板
主要电子纸显示技术的技术特点及优势 性能指标 反射率 分辨率 耗电量 双稳态胆甾醇液晶 约20%-40% 180ppi 对于 32 开页面， 2 节五号 电池，可以翻1.5万页左右 30ms-100ms 20-30:1 无源、有源 约10V 电压调节 类似CSTN 电子墨水（E ink） 约40% 80-160ppi （5英寸QVGA格式），最 低 0.1mW 左右，随响应速 度加快而显著增加 产品目标为150ms 10-30:1 有源驱动 15V 电压调节，2-4bit 有 色 胶 囊 或 W+Filter, 目 前 技术只有 4K 色样品，彩色 化比较难 N/A 比较稳定 20% 75-80ppi 与胆甾液晶显示接近 旋转球（Gyricon）
日本索尼 e-paper
15V
大日本油墨化学
12V
日本佳能
色粉法，单侧配臵电极，让 黑色粒子在平面上移动。
12-25V TFT驱动电压 为25V
目 录
电子纸技术原理
TFT EPD与TFT-LCD的比较
电子纸市场现状与发展趋势
产业布局
小结
TFT LCD
阳光下的可阅读性 视角 色彩呈现 响应时间 功耗 电池寿命 穿透式不佳 半反半透式尚可 视角有限，最大仅到170度 极佳的全彩呈现 几毫秒~几十毫秒 用电量高，且持续耗电 十小时以内 极佳
电子纸市场状况
• 目前电子书市场以手机、电子书终端等小型设备为主，在2008年的整 体需求中，电子书占约8成。而电子看板等大型用途也已进入实验阶段。
• 2007 953万片，其中800万片由Motorola采用用于移动电话，占9成。
• 2008 Casio Hitachi Communications采用电子纸作为手机的背面显 示器；荷兰的Polymer Vision开发出采用电子纸作为主显示器的可折 叠手机。
TFT EPD
极佳，接近180度的视角 单色显示，彩色尚在展示阶段 百毫秒
省电，以少电力维持画面，仅在转换页面 时才会使用电力
平均充电一回可看700页。假设一天 看200页，则带电量可长达一个月。
电子纸与LCD显示器比较
动画性能低 反射型/不需背光
可绕性/轻薄化 无充电状态画面可保持
动画性能高/高色彩饱和度 发光型/需背光
2007年8月 Samsung A4尺寸高精细电子纸 ，像素2120*1500，精细度 为180ppi的单色显示电子纸。在塑料底板上约130度的低温工序中形成a-Si TFT 驱动反射性电泳显示屏
胆甾醇液晶电子纸技术
胆甾醇液晶在无电场取向时是平行的，通过适应液 晶的旋转间距来选择色光进行反射；在弱电场情况 下成为焦圆锥取向，通过透光来维持其状态；如果 外加强电场时，就又返回到平行取向。利用这个电 场的变化，就可以控制显示和非显示。可显示 600dpi的图像。胆甾醇液晶具有双稳态特性，断电
后仍保持图像不变。
应用领域：电子书、电子报纸、平板电脑及笔记本电脑副屏幕、电子笔记本、电子词典、 电子价格标签、电子看板、广告牌、手表、时钟、操作手册等信息显示、移动电话或其他 移动设备的文本或图像可以无线传输至方面观看的大屏幕显示器等。
彩色电子纸显示器技术发展进程
时间 2005 年 7 月 2006 年 6 月 2006 年 7 月 2006 年 10 月 厂商 F u jitsu B r id g esto n e 日立制作所 E -In k 产品 具有图像记忆功能的可弯曲彩色电子纸 实 现 4 ,0 9 6 色 显 示 ， 像 素 4 8 0 ×3 8 4 实 现 4 ,0 9 6 色 显 示 ， 像 素 5 1 2 ×3 8 4 各 色 1 6 阶 共 4 ,0 9 6 色 显 示 和 各 色 4 阶 共 6 4 色 显 示 ， 像 素 4 0 0 ×3 0 0 彩 色 电 子 纸 显 示 屏 幕 的 平 版 装 置 F L E P ia F u jitsu P o r ta b le Ta b let 2007 年 5 月 2007 年 5 月 2007 年 5 月 4 ,0 9 6 色 A 4 规 格 的 可 弯 曲 彩 色 电 子 纸 显 示 面 L G.P h ilip s S a m su n g B r id g esto n e 板 1 4 .3 英 寸 可 挠 式 彩 色 电 子 纸 亮 度 增 至 原 开 发 品 2 倍 的 A4 彩 色 电 子 纸 电子粉流体 在金属薄片上排列薄 膜晶体管的基层 采用技术 胆固醇液晶 电子粉流体 电子粉流体 电气泳动
缺点
色球和可变倾斜电场技术难度大，分 辨率低，需要有源驱动，对比度低
部分电子纸制造商开发和技术研究状况
厂家 美国E-Ink 日本凸版印刷 显示原理 显示方式：采用加压后会使带 电粒子产生移动的电泳方式 使用银离子，附着在电极上变 成金属时显示为黑色，其结构 为分别位于显示器上下侧的透 明电极和银电极为正交配臵， 固体电解质夹在两电极之间 液晶分子内部四周粘贴有树脂 （聚合物网络），液晶沿着聚 合物网络随机地朝不同方向移 动，利用随即定向的液晶分子 使光线发生散射，因此提高了 白色反射率。 驱动电压 15V 显示性能及说明 响应速度：40ms 灰度：10 对比度：15：1 反射率：35% 响应速度：100ms 对比度：20：1 反射率：70% 分辨率：100dpi 响应速度：70ms 灰度：16 对比度：16：1 反射率：35% 分辨率：100-200dpi 响应速度：20ms 灰度：16 对比度：20：1 反射率：30% 分辨率：200dpi
响应速度 对比度 驱动方式 驱动电压 灰度实现方式 彩色化方式
30ms 10:1 有源驱动 较低 通过可变倾斜电场控制旋转角度 带彩色界面的微球
成本 稳定性 优点
类似STN-LCD 非常稳定
高（球的制作、倾斜电场技术难度大） 图像保留时间较短 即可做成透射式，也可做成反射式， 响应速度较快，轻薄
技术比较成熟，成本较低， 无视角限制，容易实现软 省电，驱动电压低，影像 屏，超薄，较稳定 存留时间长，容易实现灰 度 难以做成软屏，相应速度 地，对比度低 驱动电压高，有机TFT不成 熟，需要微胶囊技术，分 辨率低，相应速度低，不 易彩色化
电子纸制造工艺
Sipix的Roll to Roll制程示意图
步骤: (1)涂布： 先将塑料复合材料涂布在ITO/PET膜上；(2) 微杯成型： 使用微杯滚轮压铸并使用紫外硬化成型；(3)填充电泳液于微杯中；（4） 封装：使用顶部封装技术封装电泳液及微杯；(5)压合：压合封装的微杯 膜在TFT底板或是有线路图样的第二电极膜上。
• 2008年电子纸市场规模为90亿5300万日元，较2007年成长63%。
电子纸应用领域
2004年Panasonic、Toshiba及Sony等陆续推出采用电子纸(e-Paper)显 示技术的电子书(e-Book)等终端产品。之后，各厂商为扩大电子纸市场及应 用面而推出不同应用的电子纸产品，例如电子看板、电子标签等，甚至可挠 性、可卷性的电子纸产品亦接着问世。从2005年开始，彩色的电子纸显示 器技术发展亦不断加快，目前已有数家厂商开发出了相关的产品。
SiPix 微杯(Microcup)电泳技术，2008年底由胜华(Wintek)、奇美
(CMO)与华映(CPTT)等面板厂导入生产
E-Ink微胶囊技术
美国MIT和E—Ink开发：在透明的微胶囊内，放入兰色的液体 和白色微粒子，通过外加电压使白色粒子产生电泳，从而显示由白色 和蓝色形成的画面。在白色粒子中使用了氧化钛的微粒子，在蓝色的 绝缘性液体中，带有电荷并稳定地分散在蓝色的绝缘性液体中。将此 微胶囊用硅树脂作粘合剂涂到带有ITO电极的塑料基片上，再以离子 流方式将负电子画面施于表面，白色粒子便移动到微胶囊的下部，因 此，画面便显示出蓝色图像，之后，全面施加正电子，白色粒子便移 动到微胶囊的上部，表面则变成白色，图像即被消掉。其中白色和蓝 色都是可以替换成其他颜色的。 E-Ink开发的电子墨水（Electronic ink)是用直径30μm～ 300μm的球状透明光滑的微胶囊包覆电介质悬浮液，悬浮液中漂浮 着白色带电光散射微粒，这些胶囊分布在聚氨酯胶粘剂中构成分散体 系，涂布或者印刷在柔性导电高分子透明塑料电极上，构成原理型柔 性电子纸显示器。
目 录
电子纸技术原理
TFT EPD与TFT-LCD的比较
市场现状与发展趋势
产业布局
小结
年份 2006 2007 2008 2011 2012 2013
出货量（万片）
销售额 159 1,800万美元 953 5.170万美元 8, 430万美元 3亿美元 4亿美元
2, 877 6.5亿美金
电子纸显示技术
目 录
电子纸技术原理
TFT EPD与TFT-LCD的比较
电子纸市场现状与发展趋势
产业布局
小结
目前市面上的电子书技术包括： E Ink 微胶囊型(Microencapsulation)电泳技术，采用最多 反转球（Gyricon）技术 Kent Display公司的双稳态胆固醇液晶（Surface Stability Cholesteric Texture，SSCT)技术
电子纸的缺点：
响应慢，目前电子纸响应时间大约50-100ms，而LCD通
常是Байду номын сангаас5-30ms，这就意味着电子纸无法播放连续画面的节 目；
实现彩色难度高，电子纸显示原理就是黑白双色粒子，彩
色的话必须加彩色滤光片，虽然LCD也需要使用彩色滤光 片，但是电子纸加彩色滤光片后亮度和对比度会降低； 良率低导致成本高，其主要制程是比较难控制的化学工序。