电子纸显示技术

1、分析化学分析化学李晓青李晓青2013020880目目 录录电子纸的原理电子纸的原理电子纸的技术电子纸的技术电子纸的应用领域及发展状况电子纸的应用领域及发展状况小结小结一一. .电子纸的原理电子纸的原理 1.电子纸电子纸:是一种超薄、超轻的显示屏，表面看起来与普通纸张十分相似，可以像纸张一样被折叠卷起，内容可以反复更新。 2.电子纸的显示材料电子纸的显示材料（1）电子墨：）电子墨：能印刷或涂抹到任何载体表面的一能印刷或涂抹到任何载体表面的一种液体。最初的电子墨由非常微小的黑白两种微种液体。最初的电子墨由非常微小的黑白两种微粒悬浮在透明液体中而组成粒悬浮在透明液体中而组成。 （2）微胶囊：）微胶囊

2、：指一种具有聚合物壁壳和微型容器指一种具有聚合物壁壳和微型容器的包装物。的包装物。 用微胶囊技术把电子墨包裹在微胶囊内，从而用微胶囊技术把电子墨包裹在微胶囊内，从而解解决色素粒子的聚集问题决色素粒子的聚集问题。 3.电子纸的基本原理电子纸的基本原理（1）注入电子墨的胶囊微粒，它是带有电荷的，白）注入电子墨的胶囊微粒，它是带有电荷的，白色微粒带有正电荷，黑色微粒带有负电荷色微粒带有正电荷，黑色微粒带有负电荷。（2）当在下面的电极板上方施加一个负电场时，）当在下面的电极板上方施加一个负电场时，带有正电荷的白色粒子就会在电场的作用下被带有正电荷的白色粒子就会在电场的作用下被吸引到电极板处，在那里聚集

3、，使电极板处显吸引到电极板处，在那里聚集，使电极板处显示白色，同时，带有正电荷的黑色粒子在电场示白色，同时，带有正电荷的黑色粒子在电场作用下被排斥到顶部隐藏起来。作用下被排斥到顶部隐藏起来。（3）当在下面的电极板上施加一个正电场时，）当在下面的电极板上施加一个正电场时，黑色粒子和白色粒子的运动正好相反，这就是黑色粒子和白色粒子的运动正好相反，这就是电子纸的基本原理电子纸的基本原理。微胶囊型电泳（电子墨水）技术，微胶囊型电泳（电子墨水）技术，采用最多采用最多反转球技术反转球技术双稳态胆甾醇液晶（双稳态胆甾醇液晶（Surface Stability Surface Stability Choles

4、tericCholesteric Texture Texture，SSCT)SSCT)技术技术 二二.电子纸的技术电子纸的技术（1 1）在透明的微胶囊内，放入蓝色的液体和白色）在透明的微胶囊内，放入蓝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显示由白色和蓝色形成的画面。 1.1.微胶囊型电泳（电子墨水）技术微胶囊型电泳（电子墨水）技术 （2 2）在白色粒子中使用了）在白色粒子中使用了氧化钛氧化钛的微粒子，在蓝色的微粒子，在蓝色的绝缘性液体中，带有电荷并稳定地分散在蓝色的的绝缘性液体中，带有电荷并稳定地分散在蓝

5、色的绝缘性液体中；绝缘性液体中； （3 3）将此微胶囊用）将此微胶囊用硅树脂硅树脂作粘合剂涂到带有作粘合剂涂到带有ITOITO电电极极的塑料基片上；的塑料基片上； （4 4）再以）再以离子流方式离子流方式将负电子画面施于表面，白色将负电子画面施于表面，白色粒子便移动到微胶囊的下部。画面便显示出蓝色图粒子便移动到微胶囊的下部。画面便显示出蓝色图像；像； （5 5）最后，全面施加正电子，白色粒子便移动到微）最后，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。胶囊的上部，表面则变成白色，图像即被消掉。 其中其中白色和蓝色都是可以替换成其他颜色的白色和蓝色都是可以替换成其

6、他颜色的。 电子墨水（电子墨水（Electronic ink) ： 用用直径直径30m300m的球状透明的微胶囊的球状透明的微胶囊包裹包裹电介质悬浮液电介质悬浮液，悬浮液中漂浮着，悬浮液中漂浮着白色白色带电的光散射微粒带电的光散射微粒，这些胶囊分布在聚氨，这些胶囊分布在聚氨酯胶粘剂中构成分散体系，涂布在柔性导酯胶粘剂中构成分散体系，涂布在柔性导电高分子透明塑料电极上，构成电高分子透明塑料电极上，构成柔性电子柔性电子纸显示器纸显示器。2.2.旋转球技术旋转球技术 （1 1）将一个球分成两半，将一个球分成两半，每半分别涂成白与黑的球每半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

7、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。色显示出图像。 （2 2）用用硅树脂硅树脂作为粘合剂将双色粒子涂在基片上，作为粘合剂将双色粒子涂在基片上，在粒子的周围形成在粒子的周围形成空穴空穴。 （3 3）以特定的液体充电，粒子表面的白侧为负，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黑侧为正，在两色之间呈现出不同的电荷而形成偶极子偶极子。 （4 4）若以若以正正电荷图像加电荷图像加在这张纸板的表面，粒子在这张纸板的表面，粒子便会旋转，使黑半球朝上，如果以负电荷加在纸便会旋转，使黑半球朝上，如果以负电荷加在纸板表面，白半球便朝上，因而可以显示图

8、像。板表面，白半球便朝上，因而可以显示图像。 胆甾醇液晶：胆甾醇液晶： 一种呈螺旋状排列的特殊液一种呈螺旋状排列的特殊液晶模式，将胆甾醇液晶放置在晶模式，将胆甾醇液晶放置在两片水平基板中，两片水平基板中，由红、绿、由红、绿、蓝三层胆甾醇液晶薄膜堆叠而蓝三层胆甾醇液晶薄膜堆叠而成，通过外界光反射，显示彩成，通过外界光反射，显示彩色光线。色光线。 3.双稳态胆甾醇液晶技术双稳态胆甾醇液晶技术在无电场取向时是平行的在无电场取向时是平行的，通过调节液晶的旋转间距来反，通过调节液晶的旋转间距来反射彩色光线；射彩色光线；在弱电场情况下成为焦圆锥取向在弱电场情况下成为焦圆锥取向，通过透光来维持其状态；，通过

9、透光来维持其状态；外加强电场时，就又返回到平行取向外加强电场时，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。利用这个电场的变化，就可以控制显示和非显示。可显现可显现600dpi600dpi的图像，制成的图像，制成 A6A6 规格的显示屏。规格的显示屏。胆甾醇液晶具有胆甾醇液晶具有双稳态性，断电后仍保持图像不变双稳态性，断电后仍保持图像不变。主要电子纸显示技术的技术特点及优势主要电子纸显示技术的技术特点及优势性能指标双稳态胆甾醇液晶电子墨水（E ink）旋转球（Gyricon）反射率约20%-40%约40%20%分辨率180ppi80-160ppi75-80ppi耗电量对于3

10、2开页面，2节五号电池，可以翻1.5万页左右最低可达0.1mW左右，随响应速度加快而显著增加与胆甾液晶显示接近响应速度30ms-100ms150ms30ms对比度20-30:110-30:110:1驱动方式无源、有源有源驱动有源驱动驱动电压约10V15V较低灰度实现方式电压调节电压调节，2-4bit通过可变电场控制旋转角度彩色化方式改变电场，调节旋转间距反射彩色光线 有色胶囊，彩色化比较难带彩色界面的微球成本 较低 低 高稳定性非常稳定比较稳定图像保留时间较短优点技术比较成熟，成本较低，省电，驱动电压低，影像存留时间长，容易实现灰度无视角限制，容易实现软屏，超薄，较稳定即可做成透射式，也可做成

11、反射式，响应速度较快，轻薄缺点难以做成软屏，相应速度地，对比度低驱动电压高，需要微胶囊技术，分辨率低，相应速度低，不易彩色化色球和可变倾斜电场技术难度大，分辨率低，需要有源驱动，对比度低电子纸的优点电子纸的优点 视读状况好，即使长时间凝视也不会使眼睛感觉疲劳视读状况好，即使长时间凝视也不会使眼睛感觉疲劳; ;对比度高，较对比度高，较LCDLCD更适合户外观看；更适合户外观看；功耗低，断电时，仍能够保持画面功耗低，断电时，仍能够保持画面; ;分辨率高；分辨率高； 超轻、超薄。通常厚度为超轻、超薄。通常厚度为0.5mm0.5mm，最薄可达到，最薄可达到0.1mm0.1mm；材料成本低；材料成本低；

12、可弯曲折叠，有良好的柔韧性；可弯曲折叠，有良好的柔韧性； 视角广，可达到视角广，可达到180180度度。4.电子纸的优缺点电子纸的优缺点电子纸的缺点电子纸的缺点响应慢，响应时间大约响应慢，响应时间大约50-100ms50-100ms，而，而LCDLCD通常通常是是15-30ms15-30ms，即电子纸无法播放连续画面的节目；，即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，虽然粒子，彩色的话必须加彩色滤光片，虽然LCDLCD也也需要使用彩色滤光片，但是电子纸加彩色滤光片需要使用彩色滤光片，但是

13、电子纸加彩色滤光片后亮度和对比度会降低后亮度和对比度会降低。 动画性能低动画性能低不主动发光，需照明不主动发光，需照明可弯曲，超轻超薄可弯曲，超轻超薄无充电状态画面可保持无充电状态画面可保持动画性能高动画性能高/高色彩饱和度高色彩饱和度主动发光，不需要照明主动发光，不需要照明不易弯曲不易弯曲无充电状态画面可保持无充电状态画面可保持电子纸与电子纸与LCDLCD显示器比显示器比较较三三. .电子纸应用领域电子纸应用领域1.应用领域应用领域： 是是画面不连续更新的显示装置画面不连续更新的显示装置，如电子书、电子报纸、电，如电子书、电子报纸、电子笔记本、电子词典、电子价格标签、广告牌、手表、时子笔记本

14、、电子词典、电子价格标签、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的大屏幕显示器等本或图像的大屏幕显示器等。 （1 1）FujitsuFujitsu开发的世界首款具有图像记忆功能的开发的世界首款具有图像记忆功能的可弯曲彩色电子纸可弯曲彩色电子纸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 显示出色彩艳丽图像2.电子纸的研究进展电子纸的研究进展 （2 2）20072007年年8 8月月 LG LG 和飞利浦和飞利浦 开发出全球首款开发出全球首款 A4A4纸纸（14.114.

15、1英寸）大小，厚度英寸）大小，厚度0.3 mm0.3 mm的柔性彩色电子纸，采用的柔性彩色电子纸，采用E-InkE-Ink模块，最大显示模块，最大显示40964096色。色。（3 3）20072007年年8 8月月 Samsung A4Samsung A4尺寸高精细电子纸尺寸高精细电子纸 ，像素像素21202120* *15001500，精细度为，精细度为180ppi180ppi的单色显示电子的单色显示电子纸。纸。在塑料底板上，约在塑料底板上，约130130度的低温工序中形成度的低温工序中形成a-Si TFTa-Si TFT驱动反射性电泳显示屏。驱动反射性电泳显示屏。A4尺寸、像素2120*1

16、500的三星柔性电子纸14.3英寸a-Si TFT阵列塑料基板（4 4）20072007年年1010月月 Bridgestone Bridgestone 研研制了全球最大制了全球最大尺寸尺寸A3的彩色电子纸，的彩色电子纸，厚度为厚度为0.29mm0.29mm。（5 5）20082008年年1010月月2 2日日 Sony Sony 采用采用E-Ink EPD E-Ink EPD 6 6英寸，支持触摸操作英寸，支持触摸操作和文本输入和文本输入（6）2008年年10月月 日本日本KDDI公司公司 显示屏通过无线显示屏通过无线连接显示手机上的图片连接显示手机上的图片厂家厂家显示原理显示原理驱动电压驱动电压显示性能及说明显示性能及说明美国E-Ink日本凸版印刷显示方式：采用加压后会使带电粒子产生移动的电泳方式15V响应速度：40ms灰度：10对比度：15：1反射率：35%日本索尼e-paper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置，固体电解质夹在两电极之间15V响应速度：100ms对比度：20：1反射率：70%分辨率：100dpi大日本油墨化学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