电子纸工作原理

电子油墨是一种加工成薄膜状的专用材料,与电子显示设备结合在一起使用,是化学、物理学和电子技术的综合应用。电子油墨由数百万个尺寸极小的微胶囊构成,直径与头发丝相当。每一个微胶囊中含有白色和黑色颗粒,分别带有正电荷和负电荷,它们悬浮在清洁的液体中。

如图1所示,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图文部分。

电子纸- 电子纸的技术原理

电子纸的载体是一张特殊的薄胶片，通过在胶片上"涂"上的一层带电的物质（电子墨），根据内容的不同进行后台控制，通过相应的显示组合以达到内容显示的目的。电子纸的内核就是一个广义上的IC，整个阅读器则可看作是一个薄薄的内嵌式遥控显示板。电子墨水就是将带正、负电的诸多黑白粒子，密封于微胶囊内，因施加电场的不同，在监视器表面产生不同的聚集，呈现出黑或白的效果。商业化程度最好的非液晶电子纸技术是E-Ink 的电子墨水技术（电泳式电子纸）。

E-Ink的电子纸由电子墨水及两片基板所组成：第一部分是电子墨水，有时被称为“前基板（front plane）”；二是使电子墨水生成文本和图像所需要的电子设备组合，包括控制部分和显示部分，被称为“背基板（backplane）”。背基板上面涂有由无数微小的透明颗粒组成的电子墨水，颗粒直径只有人的头发丝的一半大小。电子墨水是一种加工成薄膜状的专用材料，与电子显示设备结合在一起使用，是化学、物理学和电子技术的综合应用。电子墨水由数百万个尺寸极小的微胶囊构成，直径与头发丝相当。每一个微胶囊中含有带正电荷的白色粒子和带负电荷的黑色粒子，它们悬浮在清洁的液体中。如图1所示，电子墨水薄膜的顶部是一层透明材料，作为电极端使用；底部是电子墨水的另一个电极，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图文部分。

电子纸的工作原理

图1 电泳电子墨水工作原理

当这种电子墨水被涂到纸、布或其他平面物体上后，人们只要适当地对它予以电击，就能使数以亿计的颗粒变幻颜色，从而根据人们的设定不断地改变所显现的图案和文字。只要调整颗粒内的染料和微型粒子的颜色，便能够使电子墨水展现色彩和图案来。该方式是利用在电压下能够改变黑白状态的微胶囊来实现图像显示的。微胶囊中带电的白色氧化钛颗粒和黑色碳粉粒子在电压下上下移动，从而绘制出黑白图像。其特点是在反差、明亮度视觉等方面较理想，耗电低，重量轻而容易使其薄型化，形状自由等。此外，有的产品是利用带电色粉的电泳现象，通过加大色粉的密集度来提高黑白反差的。

电子纸 - 电子纸显示技术的分类

目前各国开发中的电子纸显示技术主要有以下四种：

首先是电泳显示技术(EPD)。电泳显示技术系将黑、白两色的带电颗粒封装于微胞化液滴结构中，由外加电场控制不同电荷黑白颗粒的升降移动，以呈现出黑白单色的显示效果，代表厂商是美国E-Ink公司与SiPix公司。由于EPD技术可呈现出高反射率、高对比的黑白显示效果，因此十分适合做电子纸。目前韩国三星、LG Display，日本精工爱普生、凸版印刷以及中国台湾元太科技等公司均与E-Ink合作，采用其EPD面板“Vizplex”开发各种电子纸显示器。

其次是电子粉流体显示技术(QR-LPD)。电子粉流体显示技术为日本普利司通(Bridgestone)公司所发布，显示介质是将树脂经过纳米级粉碎处理后所产生的黑色与白色不同电荷的粉体。将粉体填充于空气介质的微杯结构中，利用上下电极电场使黑白粉体在空气中发生电泳动现象，其中控制粉体的操作电压为实际应用时重要的课题。由于使用空气作为电泳粉体的介质，所以QR-LPD具有高反应速度。不过，其缺点是需要高电压来驱动电子粉流体，这使得在耐高电压的TFT（薄膜场效应晶体管）组

件尚未成功开发的情况下，目前只能以被动式的方式来驱动电子粉流体。目前普利司通公司正与日立公司共同合作，投入QR-LPD电子纸“Albirey”产品的研发。

再次是胆固醇液晶显示技术(Ch-LCD)。该技术的研发机构包括美国Kent Display、日本富士通、日本富士施乐等公司以及中国台湾的工业技术研究院。胆固醇液晶为一种呈螺旋状排列的特殊液晶模式，是通过在向列型液晶中加入旋光剂来达到特殊排列结构，并利用胆固醇液晶分子在不同电位下呈现的“反射”与“透过”两种不同偏极光旋转状态来达到显示效果。胆固醇液晶属于反射式显示器，利用外界环境光源来显示影像，无需背光源，同时具有双稳态特性，所以胆固醇液晶显示技术同样非常省电。同时，该技术可以通过添加不同旋转螺距的旋光剂，调配出红、绿、蓝等颜色，以满足彩色化显示的需求。

最后是双稳态向列液晶显示技术（Bi TNLCD）。该技术由法国Nemoptic公司开发。该技术使用向列型液晶，显示面板是两种底板，其液晶分子保持力不一致，当长时间施加某一额定电压时，液晶分子会相对于底板呈垂直竖立状态，此时，若将电压值急速降至零，强保持力底板周围的液晶分子便会拉向倒下的方向，而弱保持力底板周围的液晶分子则呈反方向倒下，而处于底板中间位置上的液晶分子则会产生扭曲角度。如果分两步进行缓慢解除加电状态操作，液晶分子便会因弹性能力减弱而倒向同一个方向，不会产生扭曲角度。在这两种状态下，一种显示为黑，另一种则显示为白，基本上形成了双稳态显示。通过在第二步改变解除电压时的电压幅度，黑色区域和白色区域的比率就会发生变化，即可调制出中间色调。