电子纸技术概述

更新日期:2008-09-06
电子纸简介

  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)。它的优点很多,最主要的是内容可重写,可以随意对文字或图像进行更新,从而实现大量内容的统一平台浏览。同时,非常适合肉眼阅读,由于对比度较高,所以文字、图像清晰,并且无论从哪个方向看都没有变化,阅读舒适轻松。省电也是电子纸的一大特性,文字刷新以后,会长期停留在屏幕上,阅读的时候电池可以取掉。换句话说,阅读的时候不耗电,只有在翻页刷新的时候才耗电,所以电池寿命会很长。因薄膜重量轻,电子纸还可以适度折叠、卷曲,重量轻,携带方便。
  还有一种形态的电子纸是携带方便的薄膜显示板,即“纸型”柔性液晶显示器,该方式是利用施加电压后分子排列被改变的液晶的性质,通过调整透光率及改变光线的方向来表达反差。电子纸液晶显示器的制作思路是,将液晶板与写入图像的装置部分相分离以实现薄型化和轻量化,并能卷曲,做成像纸一样的东西。写入可利用施加光、热、表面电荷等各种方法来实现。相对其他以非液晶技术实现的电子纸,这类产品在成本上略显劣势。它的主要特征是视读状况比较好,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。内装有CPU和半导体存储器,装置便于携带,使用简单,只需按钮便可读取电子文书或电子图书。而且期望与网络挂钩,做到随意存取。电子纸集束而制成的电子笔记本能供数字数据的存取,并可以借助记录来存储信息,因为电子纸具有诸如上述的作用和利用价值,所以容易被使用者接受。

电子纸工作原理

    目前,世界上主流的电子墨水技术有5种,它们分别是微胶囊电泳、双色拧转球(bichromal)、胆甾型液晶(ChLCD)、电湿技术和电致变色技术。其中,E-Ink公司的电泳技术比较成熟,应用相对广泛。
  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。