美國時間2000年12月6日,美國Xerox公司公布, 該公司開發(fā)出了“可以反復(fù)利用的電子紙(electronic reusable paper)”?!拔覀儗⑻峁┫窦堃粯颖『洼p的低 成本顯示器”(Xerox公司)?!半娮蛹埵恰磥砑垺?。它 將使印刷技術(shù)發(fā)生巨大變化(Xerox公司Gyricon Media公司臨時首席行政官)。另外,Xerox決定將把 數(shù)字文件顯示器有關(guān)業(yè)務(wù)部門獨立出來,使其成為該 公司的下屬子公司。公司名為”Gyricon Media Inc.”。 Gyricon Media將推動開發(fā)電子紙的實用化 技術(shù)。第1批產(chǎn)品將用于顯示電池工作的電子顯示板 以及無線解決用途等。產(chǎn)品主要提供給超級市場、百 貨商店、批發(fā)店等零售店,用于吸引顧客?!霸摦a(chǎn)品 可以用于在店鋪內(nèi)顯示商品陳列、促銷標語以及廣告 等,也可以作為數(shù)字出版以及便攜式設(shè)備的顯示器使 用”,該產(chǎn)品不僅可以顯示和編輯文本及圖形,還可 以反復(fù)使用幾千次。 事實上,像紙一樣薄利輕的顯示器“電子紙”技 術(shù),此前已經(jīng)由美國E-Ink和美國朗訊科技公司 (Lucen-Technologies)于2O00年11月初正式發(fā)表。2002 年1月23日,E-INK公司已經(jīng)向美國一家建筑材料公 司銷售了50O套這樣的顯示器。目前,以電泳技術(shù)為 基礎(chǔ)的研究,處于領(lǐng)先地位。 簡單歷史 國際上,七十年代,日本松下公司首先發(fā)表了電 泳顯示技術(shù),施樂公司也從當時開始研究,由于前面 提到的普通電泳顯示壽命短、不穩(wěn)定,彩色化困難等 缺點,曾經(jīng)中斷實驗。二十世紀末,美國E-INK公 司發(fā)明的電泳油墨,又稱電子墨水,極大地促進了該 技術(shù)的發(fā)展。目前,柯達、3M、東芝、摩托羅拉, 佳能,EPSON,理光,IBM等國際著名公司都在涉足 電子紙類顯示器件的研發(fā)。 基本原理 綜合文獻報道,電子紙技術(shù)原理有以下幾種: (1)電泳微膠囊 這項技術(shù)原由美國嘛省理工學(xué)院和E-Ink公司研 究開發(fā)的?;痉绞绞窃诩毎笮〉耐该魑⒛z囊內(nèi), 包入深色染料液體和淺色帶電微粒子,將此微膠囊用 粘接劑連接到帶有透明電極的膠片上。調(diào)整電場使淺 色粒子電泳,形成圖像。施加相反方向電場時,就可 以消掉圖象。將單一色調(diào)的帶電粒換成不同色光的材 料,就可以形成彩色圖象見圖1。全部厚度已經(jīng)可以 0.2毫米。 這種方式存在的主要問題是應(yīng)答速度在100毫秒 左右,還不適應(yīng)視頻圖象的連續(xù)播映。 圖1電泳微膠囊電子紙示意圖 圖2 帶有不同電荷的微粒子電子紙示意圖 以旋轉(zhuǎn)球 美國Xerox公司和3M公司共同研究開發(fā)旋轉(zhuǎn)球方 式顯示的電子紙。基本方法是,制造一種兩個半球分 別為白與黑色的球形微粒子,用樹脂作粘合劑將2色 粒子涂在帶有電極的膠片等支持體上,在粒子的周圍 以特定的液體填充形成空穴,圖2。不同顏色的半 球,帶有不同的電行而形成偶極子。通過電場變化控 制其旋轉(zhuǎn)方向,形成黑白圖像或文字。這種方式的缺 點是不能彩色化。 (3)雙色性染料液晶 在煤狀液晶分子中摻合雙色性染料形成包晶狀, 在外加電壓作用下,液 晶分子的排列發(fā)生變 化,同時使色素的吸收 產(chǎn)生變化。具體構(gòu)成 是,在ITO透明電極 上,將液晶、雙色性染 料以及樹脂的混合物涂 市在支持體上,開始時 色素為不規(guī)則方向,呈 灰色,隨離子流記錄寫 入圖像,染料便取向生 成白色圖像的記錄。將 之加熱60℃以上,就 退回原先的灰色狀態(tài),從而消去圖像。這項技術(shù)的研 制者主要有大日本印刷公司和東海大學(xué)。 (4)液晶有機感光復(fù)合膜 無電場時,膽由醇液晶為平行取向,適應(yīng)液晶的 螺旋間距選擇性反射光;在弱電場時,為焦圓錐取 向,透光。進一步外加強電場,又會返回平行取向。 所以,通過電場的變化,就可以控制顯示和非顯示。 實際操作中,需要將有機光導(dǎo)電膜層臺,以控制液體 層的分壓。這種方式可以顯現(xiàn)6O0dpi的圖案,并可以 制成A6規(guī)格的按需媒體,將RGB三層重迭就可以顯 示彩色。 ?。?)色粉顯示板 這種方法,也屬于電泳顯示。在帶有ITO透明電 極的二塊玻璃板之間,填入含有黑色粉和白色粒子的 粘著層,外加電壓,則黑色粉在電極之間移動,顯示 黑白圖案。常用的黑色粉是碳黑等導(dǎo)電性色粉,白色 粒子則是容易滑動的氟化碳微粒子等。 市場前景 作為信息載體的傳統(tǒng)紙張缺點: 1消耗大量自然資源,包括水和木漿; 2印刷周期長,傳遞速度慢,加載的信息不可更 新。 傳統(tǒng)紙張信息載體的優(yōu)點 1符合人類視覺生理習(xí)慣。 2由于邵伯反射效應(yīng),閱讀無視角限制;激光打 印紙可以反射80%的入射光,新聞紙反射率50%。 3使用成本低,在閱讀和保存紙上信息時,不再 消耗其他能源。 5輕薄柔軟,可折疊,卷曲,便于攜帶。 電子紙的優(yōu)點 與現(xiàn)有的顯示器(LC、LED以及CRT等)相比,電子紙顯示器在易讀性、便攜性以及 人體工學(xué)(ergonomics,作業(yè)姿勢)方 面都具有優(yōu)勢。具體有:易讀性亮 度達到反射型彩色LCD的3~6倍,更 加便于閱讀。在偏暗處以及日光直射 的地方也可以瀏覽。對比度比報紙還 要高。無論從哪一個角度都可以閱 讀,就像在紙上打印的文件一樣。便 攜性即使在關(guān)閉顯示器的電源以 后,仍然可以顯示畫面,這種性能又 稱為雙穩(wěn)太,它賦予此類顯示材料的 儲存功能,還有利于延長便攜式設(shè)備 的電池壽命。通常使用時不需要打開 背景燈,標準耗電量低于目前筆記本電腦顯示器的 1/1000。人體工學(xué)由于電子墨水顯示器顯示時就像 在紙上用墨水寫的字跡一樣,因此可以減輕眼睛的疲 勞。與普通的LCD相比,該顯示器薄且輕30%。 電子紙用途描述 從發(fā)展的角度,對電子紙的用途做如下描述 顯示器這種顯示器的外形就像印刷品一樣,當 電源關(guān)掉以后它仍保留著圖像。 無線電接收器由于這種紙僅需微量的能源來控 制電子油墨顆粒,因此有一枚太陽能電池就夠了。如 果在這種紙上印刷更多的晶體管,便能集成一部無線 電接收器了。將用它制作的報紙留在咖啡桌上,利用 房內(nèi)的燈光作為它的能源,接收帶有新聞的無線電信 號,然后更新這份報紙,等待你隨時前來翻閱:這是 一份永遠不會過時的無線電通訊報紙。 萬能書 這本書的每一頁紙上都覆有“微囊包 封”顆粒,電極可安裝在書中,無論外觀還是手感, 都與普通書籍無異。區(qū)別在于:當閱讀完以后,你可 以下載新的內(nèi)容到頁面上,甚至在你閱讀過程中也能 這樣做。 書寫使用‘電筆’,就可以在電子紙上書寫, 也許有朝一日,教學(xué)上都要使用它。 用于印刷改進印刷機的構(gòu)造,大家就可以用上 大量的電子紙印刷品。 電子壁紙根據(jù)季節(jié)、時辰和活動內(nèi)容,設(shè)定并 改變畫面。 總之,電子紙技術(shù),延續(xù)了人類對紙張的習(xí)慣, 又可以在與信息記錄相關(guān)行業(yè)帶來革命性的變化。具 有廣闊的未來用途和市場前景。
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