電子紙技術(shù)概述

 電子紙技術(shù)誕生于20世紀70年代，但真正的繁榮卻是35年后的今天。電子紙最初是為了取代傳統紙張的大量消耗而發(fā)明出來(lái)，時(shí)至今日，電子紙的出現對于傳統紙出版行業(yè)的沖擊正在逐漸體現出來(lái)，目前全世界已經(jīng)出現超過(guò)20種電子紙載體出現，僅2007年就有8種新的電子紙載體誕生，預計2008年這一數字將接近40種。表1是電子紙市場(chǎng)近年來(lái)的發(fā)展狀況統計。但是，不要忘記，電子紙的本質(zhì)首先是一種柔性顯示器，在其輕薄柔軟特性背后，涌現的是對傳統平板顯示產(chǎn)業(yè)更為徹底的沖擊。
 
表1 2004-2010年電子紙市場(chǎng)規模（資料來(lái)源：富士chimera總研）

電子紙簡(jiǎn)介

電子紙的載體是一張特殊的薄膠片，通過(guò)在膠片上"涂"上的一層帶電的物質(zhì)（電子墨），根據內容的不同進(jìn)行后臺控制，通過(guò)相應的顯示組合以達到內容顯示的目的。電子紙的內核就是一個(gè)廣義上的IC，整個(gè)閱讀器則可看作是一個(gè)薄薄的內嵌式遙控顯示板。電子墨水就是將帶正、負電的諸多黑白粒子，密封于微膠囊內，因施加電場(chǎng)的不同，在監視器表面產(chǎn)生不同的聚集，呈現出黑或白的效果。商業(yè)化程度最好的非液晶電子紙技術(shù)是E-Ink的電子墨水技術(shù)（電泳式電子紙）。它的優(yōu)點(diǎn)很多，最主要的是內容可重寫(xiě)，可以隨意對文字或圖像進(jìn)行更新，從而實(shí)現大量?jì)热莸慕y一平臺瀏覽。同時(shí)，非常適合肉眼閱讀，由于對比度較高，所以文字、圖像清晰，并且無(wú)論從哪個(gè)方向看都沒(méi)有變化，閱讀舒適輕松。省電也是電子紙的一大特性，文字刷新以后，會(huì )長(cháng)期停留在屏幕上，閱讀的時(shí)候電池可以取掉。換句話(huà)說(shuō)，閱讀的時(shí)候不耗電，只有在翻頁(yè)刷新的時(shí)候才耗電，所以電池壽命會(huì )很長(cháng)。因薄膜重量輕，電子紙還可以適度折疊、卷曲，重量輕，攜帶方便。
還有一種形態(tài)的電子紙是攜帶方便的薄膜顯示板，即“紙型”柔性液晶顯示器，該方式是利用施加電壓后分子排列被改變的液晶的性質(zhì)，通過(guò)調整透光率及改變光線(xiàn)的方向來(lái)表達反差。電子紙液晶顯示器的制作思路是，將液晶板與寫(xiě)入圖像的裝置部分相分離以實(shí)現薄型化和輕量化，并能卷曲，做成像紙一樣的東西。寫(xiě)入可利用施加光、熱、表面電荷等各種方法來(lái)實(shí)現。相對其他以非液晶技術(shù)實(shí)現的電子紙，這類(lèi)產(chǎn)品在成本上略顯劣勢。它的主要特征是視讀狀況比較好，即使長(cháng)時(shí)間凝視也不會(huì )使眼睛感覺(jué)疲勞，可以在表面上進(jìn)行光感的調整、加工。內裝有CPU和半導體存儲器，裝置便于攜帶，使用簡(jiǎn)單，只需按鈕便可讀取電子文書(shū)或電子圖書(shū)。而且期望與網(wǎng)絡(luò )掛鉤，做到隨意存取。 電子紙集束而制成的電子筆記本能供數字數據的存取，并可以借助記錄來(lái)存儲信息，因為電子紙具有諸如上述的作用和利用價(jià)值，所以容易被使用者接受。

電子紙工作原理

目前，世界上主流的電子墨水技術(shù)有5種，它們分別是微膠囊電泳、雙色擰轉球（bichromal）、膽甾型液晶(ChLCD)、電濕技術(shù)和電致變色技術(shù)。其中，E-Ink公司的電泳技術(shù)比較成熟，應用相對廣泛。
E-Ink的電子紙由電子墨水及兩片基板所組成：第一部分是電子墨水，有時(shí)被稱(chēng)為“前基板（front plane）”；二是使電子墨水生成文本和圖像所需要的電子設備組合，包括控制部分和顯示部分，被稱(chēng)為“背基板（backplane）”。背基板上面涂有由無(wú)數微小的透明顆粒組成的電子墨水，顆粒直徑只有人的頭發(fā)絲的一半大小。電子墨水是一種加工成薄膜狀的專(zhuān)用材料，與電子顯示設備結合在一起使用，是化學(xué)、物理學(xué)和電子技術(shù)的綜合應用。電子墨水由數百萬(wàn)個(gè)尺寸極小的微膠囊構成，直徑與頭發(fā)絲相當。每一個(gè)微膠囊中含有帶正電荷的白色粒子和帶負電荷的黑色粒子，它們懸浮在清潔的液體中。 如圖1所示，電子墨水薄膜的頂部是一層透明材料，作為電極端使用；底部是電子墨水的另一個(gè)電極，微膠囊?jiàn)A在這兩個(gè)電極間。微膠囊受負電場(chǎng)作用時(shí)，白色顆粒帶正電荷而移動(dòng)到微膠囊頂部，相應位置顯示為白色；黑色顆粒由于帶負電荷而在電場(chǎng)力作用下到達微膠囊底部，使用者不能看到黑色。如果電場(chǎng)的作用方向相反，則顯示效果也相反，即黑色顯示，白色隱藏?？梢?jiàn)，只要改變電場(chǎng)作用方向就能在顯示黑色和白色間切換，白色部位對應于紙張的未著(zhù)墨部分，而黑色則對應著(zhù)紙張上的印刷圖文部分。

 
圖1 電泳電子墨水工作原理

當這種電子墨水被涂到紙、布或其他平面物體上后，人們只要適當地對它予以電擊，就能使數以?xún)|計的顆粒變幻顏色，從而根據人們的設定不斷地改變所顯現的圖案和文字。只要調整顆粒內的染料和微型粒子的顏色，便能夠使電子墨水展現色彩和圖案來(lái)。該方式是利用在電壓下能夠改變黑白狀態(tài)的微膠囊來(lái)實(shí)現圖像顯示的。微膠囊中帶電的白色氧化鈦顆粒和黑色碳粉粒子在電壓下上下移動(dòng)，從而繪制出黑白圖像。其特點(diǎn)是在反差、明亮度視覺(jué)等方面較理想，耗電低，重量輕而容易使其薄型化，形狀自由等。此外，有的產(chǎn)品是利用帶電色粉的電泳現象，通過(guò)加大色粉的密集度來(lái)提高黑白反差的。