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一、引  言     電子油墨的用途相當(dāng)廣泛，第一代產(chǎn)品用于代替常規(guī)顯示設(shè)備，第二代產(chǎn)品包括移動(dòng)通訊和PDA等手持設(shè)備顯示屏，計(jì)劃開(kāi)發(fā)的下一代產(chǎn)品定位在超薄型顯示器，形成與印刷業(yè)有關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域，例如便攜式電子書(shū)、電子報(bào)紙和IC卡等，能提供與傳統(tǒng)書(shū)刊類(lèi)似的閱讀功能和使用屬性。      長(zhǎng)期以來(lái)，紙張一直用作信息交換的主要媒介，但圖文內(nèi)容一旦印在紙張上后就不能改變，成為油墨/紙張復(fù)制工藝的最大缺點(diǎn)，不能滿足現(xiàn)代社會(huì)信息快速更新對(duì)復(fù)制工藝的要求。因此，開(kāi)發(fā)能動(dòng)態(tài)改變的高分辨率顯示技術(shù)成為人們追逐的目標(biāo)，要求顯示材料很薄，可彎曲，表面結(jié)構(gòu)與紙張類(lèi)似，從而有條件成為新一代紙張。      只要有電場(chǎng)作用，且電場(chǎng)作用方式改變，電子油墨就能改變顯示圖像，這意味著電子油墨材料表面顯示的信息能連續(xù)地更新。雖然信息表示的物理基礎(chǔ)不同，但電子油墨顯示器在使用感受上卻與紙張沒(méi)有明顯差異。除此之外，電子油墨的功率消耗極低，重量也與紙張沒(méi)有差別。    二、工作原理      電子油墨是一種加工成薄膜狀的專(zhuān)用材料，與電子顯示設(shè)備結(jié)合在一起使用，是化學(xué)、物理學(xué)和電子技術(shù)的綜合應(yīng)用。電子油墨由數(shù)百萬(wàn)個(gè)尺寸極小的微膠囊構(gòu)成，直徑與頭發(fā)絲相當(dāng)。每一個(gè)微膠囊中含有白色和黑色顆粒，分別帶有正電荷和負(fù)電荷，它們懸浮在清潔的液體中。      如圖1所示，電子油墨薄膜的頂部是一層透明材料，作為電極端使用；底部是電子油墨的另一個(gè)電極，微膠囊?jiàn)A在這兩個(gè)電極間。微膠囊受負(fù)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(yīng)位置顯示為白色；黑色顆粒由于帶負(fù)電荷而在電場(chǎng)力作用下到達(dá)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(duì)應(yīng)于紙張的未著墨部分，而黑色則對(duì)應(yīng)著紙張上的印刷圖文部分。 三、電子油墨的主要性能優(yōu)點(diǎn)      寬帶和無(wú)線通訊技術(shù)的爆炸性發(fā)展使人們可以方便而快捷地訪問(wèn)大量信息，但顯示屏尺寸和可閱讀性是限制信息快速傳遞的主要障礙，此時(shí)，具有高分辨率顯示能力的電子油墨就成為最理想的解決方案，其主要性能優(yōu)點(diǎn)可歸納如下。      1. 可閱讀性     現(xiàn)有顯示技術(shù)分為發(fā)射型和反射型兩大類(lèi)，前者的例子有陰極射線管顯示器、等離子體顯示器和發(fā)光二極管等，而液晶顯示器和旋轉(zhuǎn)球顯示器等屬于后者，背景光是使用反射型顯示器的前提。     電子顯示產(chǎn)品的可閱讀性大多用亮度和對(duì)比度兩大技術(shù)指標(biāo)衡量。反射型顯示器的亮度決定于環(huán)境照明和顯示器在白色狀態(tài)下的反射率；對(duì)比度定義為顯示器白色狀態(tài)反射率與黑色狀態(tài)反射率之比，衡量眼睛區(qū)分顯示結(jié)果明暗的能力。       發(fā)射型顯示器能自己產(chǎn)生光，隨著環(huán)境照明的加強(qiáng)，顯示內(nèi)容變得逐步模糊，可閱讀性急劇下降。與此相反，反射型顯示器利用環(huán)境光產(chǎn)生圖像，亮度隨眼睛適應(yīng)照明條件的改變而變化。此外，由于環(huán)境光對(duì)反射型顯示器明狀態(tài)和暗狀態(tài)的影響相同，因而對(duì)比度對(duì)于環(huán)境光的變化不敏感，適合于在不同光照條件下使用。      衡量顯示技術(shù)優(yōu)劣的比較基準(zhǔn)是油墨/紙張復(fù)制工藝，因?yàn)榧垙埵亲钊菀组喿x的信息記錄材料，適合于不同的光照條件和觀看角度。測(cè)量結(jié)果表明，電子油墨顯示器的反射率是液晶顯示器的3～6倍，對(duì)比度為液晶顯示器的2倍；盡管反射率比報(bào)紙低，但對(duì)比度明顯高于報(bào)紙。因此，電子油墨顯示器的可閱讀性比液晶顯示設(shè)備強(qiáng)得多，與報(bào)紙相當(dāng)。       2. 功率消耗    與液晶顯示器相比，電子油墨顯示器的功率消耗大大降低，這意味著在其他條件相同的情況下延長(zhǎng)了電池使用壽命，或者說(shuō)可以使用體積更小的電池，降低顯示器重量和使用成本。      電子油墨顯示器之所以能降低功耗的原因在于：首先，它是完全反射型的，無(wú)須背景光，滿足閱讀書(shū)刊的照明條件即可；其次是電子油墨顯示器的記憶效應(yīng)，圖像在屏幕上顯示后即保持不變，而無(wú)須繼續(xù)供電，除非用戶請(qǐng)求開(kāi)始新一輪的顯示。因此，其功率消耗取決于圖像顯示狀態(tài)的改變頻率，而不是顯示同一幅圖像的時(shí)間長(zhǎng)短。      3. 使用功能     電子油墨顯示器有優(yōu)異的使用功能，不僅比液晶顯示器薄，而且重量輕、堅(jiān)固耐用、可彎曲，再加上極低的功率消耗等優(yōu)點(diǎn)，能生產(chǎn)出超薄的輕質(zhì)手持顯示設(shè)備，并由此而帶來(lái)電子油墨顯示器的便攜性，而這正是模擬傳統(tǒng)油墨/紙張復(fù)制工藝組合所必需的，使通過(guò)電子油墨技術(shù)制備成的電子書(shū)具有類(lèi)似于紙質(zhì)圖書(shū)的使用功能。      四、結(jié)構(gòu)與應(yīng)用舉例      E-Ink公司開(kāi)發(fā)了RadioPaper技術(shù)，含義為無(wú)須導(dǎo)線就能使用，在任何時(shí)候、任何地點(diǎn)均能在各種通訊技術(shù)的支持下方便地實(shí)現(xiàn)信息交換和顯示。其目前有兩種電子油墨顯示器結(jié)構(gòu)，第一種稱(chēng)為復(fù)合結(jié)構(gòu)，總厚度在0.9mm左右，部分地借用了液晶顯示單元的結(jié)構(gòu)形式，為第一代電子油墨顯示屏所采用；第二種結(jié)構(gòu)是形成可彎曲顯示器或電子紙的基礎(chǔ)，放棄了用玻璃作為后面板，厚度小于0.5mm。      圖2比較了TFT（薄膜三極管）液晶顯示單元、第一代電子油墨顯示器和可彎曲電子油墨顯示器的結(jié)構(gòu)差異?？梢钥吹?，液晶顯示單元以液晶薄層為中心向頂面和底面展開(kāi)，液晶薄層的上、下兩層玻璃分別稱(chēng)為前面板和后面板，厚度在0.7mm左右。此外，還需要兩層偏振薄膜，安排在前、后面板的表面，厚度約0.25mm。這樣，液晶顯示單元的總厚度至少也得2mm。通常，為了加強(qiáng)顯示器的光學(xué)性能，液晶顯示單元還需要附加薄膜，就更厚、更重。      基于電子油墨成像技術(shù)的顯示產(chǎn)品分成兩個(gè)主要平臺(tái)，其中高分辨率、主動(dòng)型矩陣顯示器適合于電子書(shū)等應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)顯示質(zhì)量要求高；低、中等分辨率產(chǎn)品使用分組顯示技術(shù)。初期電子油墨顯示產(chǎn)品僅提供2位灰色顯示能力，緊接著出現(xiàn)4位灰度顯示設(shè)備。目前，E-Ink及其合作伙伴正致力于開(kāi)發(fā)下一代電子油墨顯示器產(chǎn)品，目標(biāo)應(yīng)用領(lǐng)域是電子紙產(chǎn)品，主導(dǎo)方向?yàn)榭蓮澢牟噬@示器和IC卡，并計(jì)劃開(kāi)發(fā)顯示速度更快的視頻顯示器。