详解：电子纸显现屏幕

一、电子纸的概念

电子纸也叫数码纸，在失电后仍能坚持原有画面，具有一定的记忆才干，具备传统纸张的大部分功用。

电子纸基材主要为聚酯类化合物，名义涂布电路，经过外加电场的变更来控制电路中电子胶囊的移动距离，中止文字图像的变换，电子纸具有低功耗和可折叠弯曲功用，画面显现细腻和可视角度宽、在阳光下可视效果好，没有死角。

二、电子纸的应用

传媒

电子纸可用作柔性显现，特别是在家居装饰、影院公告、商场标签、马路横幅、医药电子标码等方面，可弥补传统纸质展示的缺乏，避免日光直射构成褪色的问题，也很好地抵达了绿色环保的请求，电子纸的展示内容可远程遥控，智能更新，此款产品是数码信息技术和静态媒体技术的分离载体。

2016年，首个依托太阳能供电的电子纸交通标记在悉尼降生，其采用3G技术更新内容，只需在更新时才耗电。

数字出版

随着互联网技术的迅猛展开，人们的阅读习气己经从传统书转向电子书籍，而电子纸则以其愈加粗笨的特性挤入市场，电子纸可为报业集团和消费者带来个性化的效劳，能够经过网上订购、云端传送完成按需出版。

近年来，随着电子阅读的大众化，国内外众多出版物曾经中止发行纸质版，转向提供电子化阅读效劳，无纸化办公和电子政务越来越遭到企业的喜欢。

消费电子产品

电子纸超薄、超轻、柔软的特性可使电子产品富于美感和视觉震动力，2005年，精工EPSON在“BaselWorld”上推出一款电子手表，该产品轻薄如纸，可应用近场通讯技术短程智控，整块表能够紧密地贴在伎俩的皮肤上，能够依据主人的喜好和选择变幻图案。

三、电子纸的显现原理

在具有电子纸特性的理想技术研讨上，以各种具有双稳态特性的反射式显现技术为主，常见的类型包含电泳显现、旋转球显现、双稳态液晶、电湿润显现和快速应对电子粉流体显现等技术，其中电泳显现技术展开最为疾速，并且由此开发的产品也曾经推向市场。

电子纸主要由面层、底层以及中间层构成，中间层内有数万个微小的油墨粒子，这些油墨粒子散布在透明的基液中构成悬浮体系，每一个油墨粒子直径约为100μm，且名义易吸附电荷，这些能够感应电荷的微粒能够在外加电场的作用下运动。

元太科技开发的微胶囊电子油墨技术的中心物质是电子油墨，其主要由两部分组成：黑色染料和白色带电的二氧化钛电泳颗粒。

电子颗粒悬浮在色料中，平均排列并做随机运动，共同被透明的胶囊外壳包裹，在外加电场作用下，白色颗粒能够感应电荷向不同方向运动，白色颗粒汇集的一面就能够显现出白色，相反一面显现染料的颜色，即黑色，电子纸便应用这个原理完成文字和图像的颜色转换。

不时以来，电泳电子纸作为大量运用于电子书的显现技术，却只能呈现黑白显现。在全世界范围内，彩色电子纸显现技术并未走出实验室，也未能完成量产。

从黑白到彩色的进步，需求抑止的技术难度呈几何级增加，在资料的组合、颜色的控制和软硬件的兼容等方面都需求很大的突破。

关于电子纸彩色显现技术，目前国内外众多创新主体都在紧锣密鼓的中止研讨开发，广州奥翼电子科技、三星和京东方的专利规划数量更多，紧随其后的是天马微电子、元太科技、凡达讯科技和达意科技。另外，韩国电子通讯研讨院，爱普生和国华光电也有一定量的专利规划。

下面引见一下相关创新主体完成电子纸彩色显现的措施。

A. 广州奥翼电子科技有限公司

微胶囊电泳电子纸彩色显现屏包含透明导电层、驱动基板、设置于透明导电层与驱动基板之间的微胶囊电泳显现层。

微胶囊电泳电子纸彩色显现层包含由微胶囊构成的若干个平均、规则排列的彩色像素显现单元；每个彩色像素显现单元由三种颜色基本像素显现单元成“︱︱︱”形排列设置构成；三种颜色基本像素显现单元各自包含颜色微胶囊，三个各自的颜色微胶囊中依次包含有红色，绿色和蓝色带电颜料粒子以及电泳液，经过驱动微胶囊电泳显现层来完成不同的颜色显现。

B. 京东方科技有限公司

电子纸包含显现层，显现层的子像素单元包含：

空腔结构、位于空腔结构内的电泳液、以及散布于电泳液中的反光粒子。

关于反光粒子：

● 红色子像素单元的反光粒子一半区域为红色，另一半区域为黑色，红色区域为带电区域；

● 绿色子像素单元的反光粒子一半区域为绿色，另一半区域为黑色，绿色区域为带电区域；

● 蓝色子像素单元的反光粒子一半区域为蓝色，另一半区域为黑色，蓝色区域为带电区域。

在中止显现时，由于反光粒子一半为红色(或绿色、蓝色)，一半为黑色，且红色(或绿色、蓝色)的一半带电，进而在像素电极与透明电极之间构成电场时，能够依据构成的电场方向使反光粒子的红色(或绿色、蓝色)面朝向显现的一面，进而完成对映照到反光粒子的外界光中止反射。

而且，依据构成的电场强度的大小，反光粒子还能够移动到空腔结构的不同位置，完成对外界光不同强度的反射，进而以完成使电子纸的彩色显现。

C. 天马微电子科技有限公司

电子纸显现面板包含多个呈矩阵排列的像素单元、相对设置的第一基板和第二基板，以及位于第一基板上的第一壁垒层，第一壁垒层内设置有第一和第二电浆注入通道，第一和第二电浆注入通道均为梳状，电浆注入通道梳柄部和多个第二梳齿部，电浆注入通道内设置有电浆，电浆包含不同颜色的彩色显色粒子，使得与第一电浆注入通道对应的像素单元能够显现第一颜色，与第二电浆注入通道能够显现第二颜色，进而使得具有该电子纸显现面板的电子纸显现装置能够中止彩色显现。

D. 国华光电科技有限公司

一种全新的基于油/水两相介电电润湿体系的反射式电润湿显现原理。

该显现器件的光学层叠结构由白色反射基板、疏水介电层、彩色油墨和水组成，在未加电的均衡态，彩色油墨在疏水介电层与水之间构成连续铺展膜，施加电场能突破原系统的能量均衡，水将取代油墨与介电层名义构成润湿接触。

即光学上推进油墨的收缩，显露白色背板，外加电压大小决议了对应的静电力与毛细力的均衡位置，即完成了对显现灰度的控制，可经过油墨颜颜色控来显现像素预期的颜色，从而取得多彩的显现效果，可显现彩色图像和视频。

四、技术计划

主要有以下几种技术计划：电泳显现技术(EPD)、胆固醇液晶显现技术(Ch-LCD)、双稳态向列项液晶技术(Bi-TNLCD)、电润湿显现技术(EWD)、电流体显现技术(EFD)、干预调制技术(iMod)。其中，电泳显现技术最具代表性，已量产多年，工艺成熟、成本低、性能高，与传统纸张形态最为接近。

1、微胶囊电泳显现

电泳显现技术，是类纸式显现器较早展开的显现技术，基本原理是应用外加电场控制液体内部的带电粒子的运动，当粒子运动到某一位置时，呈现不同颜色的显现效果。

微胶囊电泳显现资料涂布前是一种液态资料，被形象地称为电子墨“水”。在这种液态资料中悬浮着成百上千个与人类发丝直径差未几大小的微囊体，每个微囊体由正电荷粒子和负电荷粒子组成。当微囊体两端被施加一个负电场的时分，带有正电荷的白色粒子在电场的作用下移动到电场负极，带有负电荷的粒子移动到微囊体的底部“躲藏”起来，这时名义会显现白色，反之就显现为黑色，使电子墨水显现需求的图像和文字。

2、微杯电泳显现

其显现原理与微胶囊式基原形同，不同之处在于将含带电粒子的溶液封装在特制的微型杯中，而不是胶囊里。经过对该分散体系施加和切换电场使带电粒子在微型杯中产生电泳完成图像显现。将白色带电粒子与电介质液体封装在微杯中，微杯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。微杯结构具有外型上的恣意性，结构完好性和机械稳定性的优点，在弯曲、卷曲、受压的状况下显现性能优秀，侧面不需求运用密封胶，可备裁切成恣意需求的尺寸和外形，电泳显现时临近区域的电泳液不会相互混合或者交叉干扰。另外微杯结构使带电粒子具有较平均的运动空间，并且微杯的高度比较分歧，比较容易完成三种（或者多种）粒子的控制显现，目前曾经有采用三色粒子（红，黑，白）的产品量产，并且全彩的原型机也曾经展出。

3、胆固醇液晶显现

该技术的研发机构包含美国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讨院。胆固醇液晶为一种呈螺旋状排列的特殊液晶方式，是经过在向列型液晶中参与旋光剂来抵达特殊排列结构，并应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抵达显现效果。胆固醇液晶属于反射式显现器，应用外界环境光源来显现影像，无需背光源，同时具有双稳态特性，所以胆固醇液晶显现技术同样十分省电。同时，该技术能够经过添加不同旋转螺距的旋光剂，分配出红、绿、蓝等颜色，以满足彩色化显现的需求。由红、绿、蓝三层胆固醇液晶薄膜堆叠而成，经过外界光反射，显现彩色颜色。该技术的缺陷是驱动电压较高（30 ~ 45 V），不易做出柔性产品。目前该技术大范围应用于手写板产品，比较常见的是Boogie Board。

4、电润湿显现（E-WET）

电润湿显现技术应用绝缘膜能够在电压控制下从疏水性转为亲水性的性质，控制每一个面板下的电压来调理颜色。在面板下铺设反射膜能够将其作为相似于电子墨水屏的反射型显现屏，其反射率可高达50%以上（E-ink carta反射率为44%）。飞利浦于2002年发布了该技术的专利，由Liquavista公司中止产业开发。三星于2011年买下此公司，两年后由于需求减少以及效果不明显，出卖给亚马逊。据音讯透露，亚马逊计划运用Liquavista技术推出彩色Kindle电子书，将产品市场化。

不同于电泳墨水屏，电润湿显现的刷新速度能够抵达观看视频的请求。其亮度为LCD的三到四倍，却更为节能，为产品提供更长的运用时间。旗下产品有三种：Liquavista Bright：黑白屏幕，高对比度，刷新速度足以观看视频。相似墨水屏，主要用于电子书。Liquavista Color：彩色屏，适用于视频播放，读书，杂志，查看图片等。LiquavistaVivid：分离黑白与彩色屏为一身，有黑白方式（更合适阅读）与彩色方式（更合适视频图片观看）。高亮度，高对比。

5、电子纸消费中的印刷技术

在目前主流的电泳显现消费中，涂布是十分重要的工艺。图表94是微胶囊的电泳显现器的结构图，在该器件中，电子墨水层处于前公共电极和底部像素电极之间。通常的消费方式是先将电子墨水涂布到薄膜上，涂布方式包含：狭缝涂布，丝网涂布，喷墨打印涂布，刮刀涂布，喷涂等等。通常对涂布机的精度请求比较高，请求能够做到+/- 1um的涂布精度。

微胶囊电泳显现器结构图

为了控制消费成本，依据电泳显现资料的特性，目前微胶囊电泳显现薄膜采用卷对卷的涂布方式，能够快速消费出契合产品应用需求的显现资料。

另外，电子纸的很多配套资料，例如维护膜，也是采用卷对卷的印刷工艺。包含未来的柔性TFT衬底，也有可能采用印刷工艺中止消费。

五、未来瞻望

现阶段电子纸市场定位为替代纸张、印刷品，不与多媒体竞争，并非取代LCD等显现器，但未来的研讨趋向必定朝着降低成本、提升响应速度、全彩色化、柔性等多个方向展开。目前全球能够批量消费电子纸的厂商仅有美国E-INK（1999年被台湾元太PVI兼并，目前改名EIH）和广州奥翼电子科技有限公司两家，都是采用电泳显现技术。

a ) 成本降低

电泳显现技术特别是微胶囊显现技术由于制造工艺简单和卷到卷的涂布方式，相似于纸张消费，良率可望逐年提升。随着产量和良率同步进步，必将使电子纸显现器成本逐年降低。电子纸显现器的价钱走势必将与其它电子产品一样逐年降低，随着价钱的不时降落，各种新兴应用将会呈现。

b ) 提升响应速度

为了满足双稳态的性能需求，电子纸显现技术牺牲了响应速度，用于显现的更新时间较长，长达几百毫秒，这个速度对视频应用是不够的。随着技术的展开，越来越快响应的电子纸资料曾经呈现，目前曾经能够做到几十毫秒，未来有机遇进一步提升，满足客户需求。

c ) 全彩色化

目前彩色电泳显现电子纸能够经过两种方式完成，一种采用彩色滤光片加黑白电子纸，另一种采用彩色粒子或染料，都已制造出样品。由于依赖反射光来成像，电子纸屏看起来有些黯淡，与液晶屏的亮度和颜色精确度相比还有差距。因而彩色化是电子纸技术反动性的突破，目前曾经投入大量的人力物力在研发，置信不久的未来就能够看到彩色的电子纸显现器。

d ) 柔性化

正如普通的读者并不希冀把书卷起来，采用柔性电子纸显现屏的主要目的不是为了能够卷起来，而是为了便携和耐冲击。柔性电子纸显现屏可选择塑料基板作为背板。采用塑料基板的电子纸重量较玻璃材质减轻80%左右，厚度仅0.3 mm，十分契合轻薄、耐冲击等需求。但是塑料基板需抑止的最大难题则在于资料的耐热及耐化性，需持续改进基板资料。

小 结

电子纸作为大量运用于电子书的显现技术，只能呈现黑白显现，目前彩色电子纸显现技术还未能完成成熟的产业化。

从专利规划角度看，众多创新主体正积极中止彩色电子纸显现技术的规划，随着彩色电子纸技术的研讨日趋成熟，完成彩色电子纸显现技术的成熟产业化指日可待。

彩色电子纸在切断电源的状况下，还能够持续显现半年时间，屏幕的响应速度为0.1s，其估量价钱为同等面积OLED显现屏的1/6，未来可大量应用于电子教科书、电子价钱标签、室内外广告、智能穿戴、智能家居等范畴，商业应用潜力庞大。

| 转自：BOE学问酷

来源：超凡学问产权、柔性电子与智能包装

封面来源：正幅员库拍信网