電子紙技�(shù)�(shí)際上是一類技�(shù)的的�(tǒng)�。一般把可以�(shí)�(xiàn)象紙一樣超薄輕便、閱讀舒適、可彎曲、超低耗電的顯示技�(shù)叫做電子紙技�(shù);而電子紙即是這樣一種類似紙張的電子顯示�,其兼有紙的�(yōu)�(diǎn),又可以象我們常見的液晶顯示�一樣不斷轉(zhuǎn)換刷新顯示內(nèi)容,并且比液晶顯示器省電得多。電子紙顯示長期以來一直是停留在人們頭腦中的幻�,但是隨著上�(gè)世紀(jì)末以來顯示技�(shù)方面一系列突破性�(jìn)�,革命性的電子紙顯示技�(shù)終于開始走向大眾走向?qū)嵱谩?/FONT>
電子紙的用途相�(dāng)廣泛�
代產(chǎn)品用于代替常�(guī)顯示�(shè)��
第二代產(chǎn)品包括移�(dòng)通訊和PDA等手持設(shè)備顯示屏,計(jì)劃開�(fā)的下一代產(chǎn)品定位在超薄型顯示器,形成與印刷�(yè)有關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)�,例如便攜式電子�、電子報(bào)紙和IC卡等,能提供與傳�(tǒng)書刊類似的閱讀功能和使用屬�。長期以�,紙張一直用作信息交換的主要媒介,但圖文�(nèi)容一旦印在紙張上后就不能改變,成為油�/紙張�(fù)制工藝的缺點(diǎn),不能滿足現(xiàn)代社�(huì)信息快速更新對(duì)�(fù)制工藝的要求。因�,開�(fā)能動(dòng)�(tài)改變的高分辨率顯示技�(shù)成為人們追逐的目標(biāo),要求顯示材料很�,可彎曲,表面結(jié)�(gòu)與紙張類�,從而有條件成為新一代紙��
電子紙的載體是一�?zhí)厥獾谋∧z�,通過在膠片上"�"上的一層帶電的物質(zhì)(電子墨),根據(jù)�(nèi)容的不同�(jìn)行后�(tái)控制,通過相應(yīng)的顯示組合以�(dá)到內(nèi)容顯示的目的。電子紙的內(nèi)核就是一�(gè)廣義上的IC,整�(gè)閱讀器則可看作是一�(gè)薄薄的內(nèi)嵌式遙控顯示�。電子墨水就是將帶正、負(fù)電的諸多黑白粒子,密封于微膠囊內(nèi),因施加電場的不�,在�(jiān)視器表面�(chǎn)生不同的聚集,呈�(xiàn)出黑或白的效�。商�(yè)化程度的非液晶電子紙技�(shù)是E-Ink的電子墨水技�(shù)(電泳式電子紙)�
E-Ink的電子紙由電子墨水及兩片基板所組成:部分是電子墨水,有�(shí)被稱為“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�(shè)備組�,包括控制部分和顯示部分,被稱為“背基板(backplane)�。背基板上面涂有由無�(shù)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�。電子墨水是一種加工成薄膜狀的專用材�,與電子顯示�(shè)備結(jié)合在一起使�,是化學(xué)、物理學(xué)和電子技�(shù)的綜合應(yīng)�。電子墨水由�(shù)百萬�(gè)尺寸極小的微膠囊�(gòu)�,直徑與頭發(fā)絲相�(dāng)。每一�(gè)微膠囊中含有帶正電荷的白色粒子和帶負(fù)電荷的黑色粒�,它們懸浮在清潔的液體中� 如圖1所�,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�(gè)電極,微膠囊夾在這兩�(gè)電極間。微膠囊受負(fù)電場作用�(shí),白色顆粒帶正電荷而移�(dòng)到微膠囊頂部,相�(yīng)位置顯示為白色;黑色顆粒由于帶負(fù)電荷而在電場力作用下到達(dá)微膠囊底�,使用者不能看到黑色。如果電場的作用方向相反,則顯示效果也相�,即黑色顯示,白色隱�。可�,只要改變電場作用方向就能在顯示黑色和白色間切換,白色部位對(duì)�(yīng)于紙張的未著墨部分,而黑色則�(duì)�(yīng)著紙張上的印刷圖文部��
�(dāng)這種電子墨水被涂到紙、布或其他平面物體上�,人們只要適�(dāng)?shù)�?duì)它予以電擊,就能使數(shù)以億�(jì)的顆粒變幻顏�,從而根�(jù)人們的�(shè)定不斷地改變所顯現(xiàn)的圖案和文字。只要調(diào)整顆粒內(nèi)的染料和微型粒子的顏�,便能夠使電子墨水展�(xiàn)色彩和圖案來。該方式是利用在電壓下能夠改變黑白狀�(tài)的微膠囊來實(shí)�(xiàn)圖像顯示�。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、明亮度視覺等方面較理想,耗電�,重量輕而容易使其薄型化,形狀自由�。此外,有的�(chǎn)品是利用帶電色粉的電泳現(xiàn)�,通過加大色粉的密集度來提高黑白反差的�
日常生活中我們使用各種各樣的電子�,從每天上班用的公交卡到各種銀行卡再到各種娛樂場所如高爾夫球場、各種俱樂部、商�(wù)�(huì)館等等的�(huì)員卡。相信很多朋友都�(huì)有這種煩惱:每次匆匆忙刷卡之后,只知道是刷卡了,扣錢了,至于扣了多�,余額多�,只能“猜”�(gè)大概,直到有一天再次刷卡時(shí),刷卡機(jī)�(fā)出一種特別的“吱吱”聲才知道卡上沒錢了,要充值了�
把電子紙�(yīng)用到各種消費(fèi)電子卡正是要解決這�(gè)問題。其�(shí)道理很簡單:利用像紙一樣薄的電子紙做成一�(gè)條形的顯示屏,實(shí)�(shí)的把電子卡內(nèi)的存�(chǔ)�(shù)�(jù)顯示出來,就像電腦的顯示屏把主機(jī)里面的內(nèi)容顯示出來一�,這樣,用戶每次刷卡之�,如果用戶想知道卡上還剩多少�(fèi)�,就可以直接按一下卡上的控制按鈕,這樣顯示屏上就可以自�(dòng)顯示出目前卡上剩余費(fèi)用(如圖所示)。用戶使用這種電子卡之后就不用刷卡之后再“猜”一下卡上還剩多少余額了!使得目前市場上的各種電子卡更加人性化、智能化�
不要小看這�(gè)小小的電子紙顯示屏,它的作用可不容忽�。首�,他為用戶帶來的方便快捷不言而喻。有了它,用戶可以隨�(shí)知道自己的卡上目前的剩余金額,便于用戶及�(shí)安排什么時(shí)候充值充多少,這樣,用戶就再也不用�(huì)�?yàn)椤昂谙蛔印笔降母鞣N電子卡而發(fā)愁,�?yàn)橛脩艨梢酝ㄟ^顯示屏隨�(shí)知道“黑匣子”的�(nèi)部信��
其次,在這�(gè)各種消費(fèi)卡泛濫的�(shí)�,卡與卡之間的區(qū)別在樣式上已很難�(jìn)行創(chuàng)�。各種會(huì)所的VIP�(huì)員卡,也只是在卡的制作用材以及圖案設(shè)�(jì)上做一些略微的改動(dòng),很難體�(xiàn)作為“”會(huì)員的身份。把電子紙技�(shù)�(yīng)用于各種�(huì)員卡上之�,不僅使這些�(huì)員卡在使用上更加方便,而且成為�(huì)員卡與普通卡的一�(gè)區(qū)分標(biāo)志�
另外,在一些消�(fèi)電子卡領(lǐng)域甚至一些普通的消費(fèi)電子�,比如公交卡�(lǐng)域等等一股“限量版”潮流正在悄悄興起,“限量版”電子卡除了它本身的使用�(jià)值之�,又多了一種作為禮品贈(zèng)送的�(jià)�,并日益成為親朋友好友見面時(shí)�(zèng)送的一種時(shí)尚小禮品,因而受到市場的青睞。而商家為了體�(xiàn) “限量版”的與眾不同,在“限量版”的版面�(shè)�(jì)上可以說是絞盡腦�。其�(shí),與其在電子卡的版面�(shè)�(jì)上苦思冥想還不如在其上多加一種功�,而增加這種可視功能就是一種的選擇。這樣可使得這種“限量版”消�(fèi)卡更體現(xiàn)其“限量”的�(jià)�,將大大增加這種電子卡作為時(shí)尚禮品的可贈(zèng)送性,�(dāng)�,也可以把這種功能作為貴賓卡、VIP�(huì)員卡的一種標(biāo)��
�(shí)代在�(fā)�,科技在�(jìn)步。目前各種電子卡本身的缺�,未來電子紙具有的巨大優(yōu)�,這一切讓筆者相�,在不久的將�,各種電子卡必將�(shí)�(xiàn)“可視化�,電子紙技�(shù)在消�(fèi)電子卡領(lǐng)域具有巨大的�(yīng)用前景!
雖然目前電子紙商品化多以黑白或單�、簡單圖像或文字�(yīng)用為�,但未來的研�(fā)必是朝著高速應(yīng)�、全彩化、可撓式以及低成本的趨勢�(fā)�。然而技�(shù)�(fā)展藍(lán)圖卻因各廠商的顯示技�(shù)與策略而異,如E-ink先天受限于包覆于微膠囊內(nèi)黑白粒子成色原理,需使用彩色濾光片達(dá)精細(xì)全彩化難度較�,故技�(shù)開發(fā)次序?yàn)?.低成本化與畫�(zhì)特性(�(duì)比度、反射率、高速應(yīng)答)提升�2.全彩��3.可撓化;Bridgestone則很早就致力于大型化、全彩化及可撓式,接著是高輝�、高耐久性等公用顯示器需�,然后�(jìn)行超低耗電訴求、主�(dòng)式驅(qū)�(dòng)、部份動(dòng)畫顯示以及R2R生產(chǎn)� (一)提升應(yīng)答速度 電子紙反�(yīng)速度約為�(shù)百毫�,比不上LCD 4�8毫秒的反�(yīng)�(shí)�,更�(yuǎn)不及OLED以μm為計(jì)的速度,因此并不能完全取代顯示�。一般認(rèn)為重視動(dòng)�、鮮麗色彩呈�(xiàn)的應(yīng)用多半還是交給顯示器,而電子紙初期適用于各種靜止畫面顯示裝置,或切換頻率不快的場合� QR-LPD屬于干式電子粉流�,透過控制粉末表面特性至奈米�(jí)的變化,加上干式帶電粒子在空氣中具高流動(dòng)�,原理上各畫素具�0.2ms的高速應(yīng)答特性,如圖1所�,然而高�(dá)70�80V的驅(qū)�(dòng)電壓也造成耗電量提�。QR-LPD的灰階階�(diào)表現(xiàn)是采用時(shí)間分割驅(qū)�(dòng),故為了不斷滿足多灰階的�(fā)展趨勢,必須減少粒子的移�(dòng)�(shí)�,也就是必須提高�(qū)�(dòng)組件的載子移�(dòng)��
�1:電子粉流體之應(yīng)答速度
E-ink第二代Vizplex的黑白反�(zhuǎn)速度�500ms提升�260ms,完整的灰階顯示�(yīng)答時(shí)間約仍要740ms,此外,第二代Vizplex灰階顯示�4灰階提升�8灰階,但仍不敷使�。因此E-ink與Seiko-Epson共同合作開發(fā)出「Broadsheet」主�(dòng)�(qū)�(dòng)控制芯片,不但提升至32灰階狀�(tài),更增加區(qū)段改寫畫面功�。E-ink在Finetech Japan 2008上便做出黑白�(dòng)畫顯示以及實(shí)�(shí)涂寫板展�,如此快的應(yīng)答速度一改傳�(tǒng)電子紙的遲緩印象�
SiPix的技�(shù)開發(fā)顯示�2008年底,其反應(yīng)速度約為500ms,預(yù)�(jì)2009年底將可提升�300ms,屆�(shí)�(qū)�(dòng)電壓將從30V增加�40V,反射率約達(dá)45[%]。Fujutsu的FlePia彩色膽固醇液晶顯示器可在8�4,096色轉(zhuǎn)換,室溫25℃下,顯�8色時(shí)反應(yīng)速度�2.3�,顯�4,096色的畫面�(zhuǎn)換速度則需10秒,由于等待�(shí)間較�,主要用于靜�(tài)的訊息顯��
(二)全彩化
單色電子紙商品目前已能�(jìn)入量�(chǎn),然而真正「殺手級(jí)�(yīng)用」仍需仰賴全彩化技�(shù),做法大致分為使用或非使用彩色濾光片兩大類。采用彩色濾光片之技�(shù)與LCD較為類似,如E-ink即把Toppan開發(fā)的彩色濾光片放置于充填黑白微膠囊的前面板之上,每組畫素由16灰階、RGBW的sub-pixel所組成,而得�4,096色的彩色電子�;但透過彩色濾光片后將被吸收7成光�,反射率大幅降低,使得顯示器十分不明�,E-ink嘗試使用�(duì)比度高的電子墨水,然而也造成成本增加。而Bridgestone�(jié)合了電子粉流體與彩色濾光片也�(shí)�(xiàn)�4,096��75ppi的A3尺寸彩色電子��2007年更�(fā)展出亮度增至2倍的A4彩色電子紙;目前Bridgestone為提高亮度與色再�(xiàn)�,正持續(xù)研究電子粉流體材�,以及改良該公司自主開發(fā)的電子紙專用彩色濾光片特��
SiPix與傳�(tǒng)膽固醇液晶型電子紙則無需彩色濾光片亦能達(dá)到彩色化。SiPix的原理是藉由在微杯中放置R、G、B三色液體�(dá)到全彩化,不�(huì)影響�(duì)比與色再�(xiàn)性,不過�(xiàn)仍在研發(fā)階段。富士Frontech則采用光寫入法與RGB3層膽固醇液晶反射外來光源,以�(dá)到全彩顯�,并�2007年發(fā)�8寸和12寸可�8�4096色間�(zhuǎn)換、可撓的「FlePia」彩色電子紙顯示�,以及由12寸拼裝的大型彩色公用顯示�;臺(tái)灣工研院則發(fā)表片單層彩色膽固醇液晶型電子書,具備全彩、廣視角、輕薄之特性,于傳�(tǒng)全彩膽固醇堆棧RGB三色面板的方��
?。ㄈ┙逵绍浶曰鍖?shí)�(xiàn)可撓曲功�
電子紙若欲達(dá)到可撓訴�,必須選擇塑料或金屬基板,采用塑料基板的電子紙重量較玻璃材質(zhì)減輕80[%]左右,厚度也�0.3mm,十分符合輕�、耐沖擊等需�,用途也因此更加廣泛。然而塑料基板欲克服的難題則在于材料耐熱、耐化性較�,需持續(xù)改良基板材料或開�(fā)低溫制程�
直接采用塑料基板的例子有2006年Bridgestone開發(fā)出當(dāng)�(shí)尺寸�8寸彩色電子紙,使用單純矩陣驅(qū)�(dòng),厚�0.29mm�2007年Fujitsu亦宣布制作出A5可撓彩色電子紙,該產(chǎn)品反射率�(dá)30[%],對(duì)比度�4�1。E-ink的第二代Vizplex也使用了可撓塑料基板,不同于代建制于主動(dòng)矩陣TFT基板�,光玻璃基板厚度就有0.7mm,如�2所示,第二代產(chǎn)品則僅約0.3mm,但相對(duì)用于分辨率要求較低的市場�
�2:LCD與EPD顯示器橫剖面示意�
選擇金屬薄膜基板的廠商則以韓國LGD為主,LGD搭配E-ink電子墨水�2007年展�14.1寸�4,096色可撓彩色電子紙��2008年�(jìn)而發(fā)表了WXGA�16灰階的A4電子紙,厚度�0.3mm,皆是將TFT制作于不銹鋼板上的產(chǎn)品。但盡管金屬薄膜可耐高溫制�,抗水氧、抗化性也�,但由于重量較重,撓曲性較塑料基板�,無論在R2R制程或商品化上都有缺憾�
除了直接將TFT制作于塑料或金屬基板�,從玻璃基板�(zhuǎn)印技�(shù)也是常見的。臺(tái)灣元太公司從飛利浦取得的EPLaR技�(shù),是將在玻璃基板上形成的a-Si TFT電路黏貼到微膠囊型電泳前板上后,再通過雷射分離玻璃基板;另一種由Seiko Epson開發(fā)的SUFTLA�(zhuǎn)印技�(shù),則是將制造在玻璃基板的LTPS TFT�(zhuǎn)印到塑料板上,配合E-ink的電泳技�(shù)�2006年已開發(fā)�7.1寸高精細(xì)度電子紙,厚0.43mm�397ppi、對(duì)�10�1。此類轉(zhuǎn)印技�(shù)的好處是可使用原來Array制程,缺�(diǎn)則是大型化時(shí)容易在分離過程造成TFT電路毀��
(四)Roll-to-Roll低成本技�(shù)
使用R2R滾動(dòng)條式連續(xù)生產(chǎn)制程將會(huì)使生�(chǎn)周期拉長、產(chǎn)量提�,由于生�(chǎn)率會(huì)相對(duì)增加,因此成為降低成本的重要�(fā)展趨勀最早實(shí)�(xiàn)R2R制程的是SiPix前面板制�;而后�(tái)灣工研院與Bridgestone也陸�(xù)開發(fā)出電子紙基板使用R2R的生�(chǎn)方式。此�,與E-ink合作的荷蘭Polymer Vision也于2007年底確定R2R量產(chǎn)制程。然而與E-ink有合作關(guān)系的飛利浦也表示:”當(dāng)制造主�(dòng)矩陣顯示器時(shí),傳�(tǒng)制程比R2R更合適�;原因在于雖然R2R在產(chǎn)量有�(guī)模優(yōu)�,但在工藝性能、制程缺陷反�、成熟度等方面技�(shù)相對(duì)也提�,尤其R2R帶來的在制品高存貨、制程多樣性之彈性降�,說明了R2R不適合主�(dòng)矩陣背板制造的理由�
維庫電子�,電子知�(shí),一查百��
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