电子纸显示工作原理

　电子纸张技术和我们现在已经广泛应用的液晶、、、有机EL显示等平板显示技术有什么不同呢？简单地说它们都是主动发光技术，是靠显示设备自身产生光线，而电子纸张自身并不发光，它是通过反射环境光达到显示目的，由于其显示原理和传统印刷品几乎相同，人眼的视感如纸张印刷品，所以称呼为“E—paper”即电子纸。

　电子纸是如何工作的？  

　电子纸实际上是薄片形的显示装置，它的主要结构包含两个部分：第一是电子墨水，有时候也被称为“前面板”；另一个组成部分相对也被称为背板，主要是用于让电子墨水页生成文字或者图片的组件。

　施乐公司开发的Gyron（基里康）电子墨水诞生于上世纪七十年代，是包含一层微小塑料珠状油囊的柔韧的塑料薄板，每一个油囊中都封装有许多微小的双色小珠子，它们在油囊中呈悬浮状态，这样每一个小珠子在塑料板中都可以随意旋转。小珠子的每个半球有不同的颜色和相反的电荷。当背板（电极）对珠子施加电场后，小珠子受电荷力转动，这样就形成了双色的图案了，情况如图1（a）。Gyricon电子墨水存在的弱点是亮度相对较低，分辨率难以提高，并且缺少色彩。作为电子墨水技术的鼻祖，Gyricon电子墨水现在仍旧不断在改进以解决上述问题，但随之而来有越来越多的厂商看好电子墨水的前景，近年来也开发出其他改良型的设计。

　EInk公司开发出电泳电子墨水，工作情况如图1（b）：这种电泳电子墨水内包含数百万的微胶囊，每个微胶囊的直径大概在100微米左右，和头发截面直径相当。每一个微胶囊中主要成分透明液体，其中承载着大量的白色带正电的颗粒和黑色带负电的颗粒。当向电泳电子纸的“前面板”

　施加负电场后，所有的白色微粒移动到微胶囊顶部，这时呈现给读者的就是一个白色的点，而黑色的微粒全部沉到了微胶囊的底部，在阅读者眼中就消失了。当施加相反电场时，黑色的微粒会移动到顶部，白色微粒沉底，就形成了黑色的文字或者图像。电泳电子墨水有着自己的技术特色，在亮度和分辨率指标上，它比Gyricon电子墨水技术优秀，它可以由底部选择电极决定，呈现由部分黑色和部分白色颗粒组成的灰色，因而能够显示一定层次的，情况如图2右侧。但同样仅能呈现单色，而无法呈现色彩。

　电子墨水的显示原理电泳电子墨水的另一个弱点，在于它的刷新率低，这是由于在电场作用下颜色微粒从微胶囊一端移动到另一端需要花费一定的时间，导致画面切换缓慢，不能显示动画以及视频等动态内容，但是可以显示广告图像等对变化要求不高的画面内容，且耗电极少。

　为了获得色彩显示能力，EInk公司联合日本凸版印刷公司，为电子纸张开发相应的彩色滤光片。运用彩色反射滤光片，能够分层反射不同色彩，显示彩色图形。在这种彩色电子纸的表面覆盖有三层RGB彩色反射层。当入射光（包括阳光或者荧光灯光线）射入时，不同的彩色光会因遇到不同的色彩反射层而发生不同的反射，从而显示出不同色彩的印刷图案。而最底层为光吸收层。

　电子纸的应用前景和当前状况由于应用前景广阔，目前开发电子纸张的公司达数十家。目前基于麻省理工学院媒体实验室的电子纸张技术专利已经被多家厂商进行了商品化，如Sony的电子书阅读器。

　电子纸技术当初发明时一个最主要的应用就是大型广告显示牌，由于电子纸具有双态稳定性（加载电场前后都稳定），仅切换时产生少量能耗，使巨幅面的显示成本大大下降。当然尽管电子纸张技术具有几乎无限的应用潜力，但是最让人们激动的还要数电子书了，它有可能成为传统报纸、杂志甚至书籍的终结者。为了达到此目的，工程人员正在加紧改进目前的电子纸张技术，下一代电子书具备显示色彩能力，更快的屏幕刷新性能，甚至具备无线连接能力，被加工成柔韧可卷曲的形状、能够运行电子地图和GPS应用，可以让你随时随地上网冲浪，这样的电子书甚至有可能在未来成为终极的手持设备。Q