電子書，是一種傳統(tǒng)紙質(zhì)圖書的替代品。需要使用額外的數(shù)字設(shè)備來閱讀，如個(gè)人電腦、電子辭典等。

 簡介

約2000年前，中國東漢人蔡倫發(fā)明了造紙術(shù)，從此世界文明發(fā)生了翻天覆地的變化，中國文明籍此曾領(lǐng)先世界1000余年。今天，電子紙技術(shù)又將給人們的生活帶來一場怎樣的變革呢?

電子紙技術(shù)實(shí)際上是一類技術(shù)的的統(tǒng)稱。一般把可以實(shí)現(xiàn)象紙一樣閱讀舒適、超薄輕便、可彎曲、超低耗電的顯示技術(shù)叫做電子紙技術(shù);而電子紙即是這樣一種類似紙張的電子顯示器，其兼有紙的優(yōu)點(diǎn)(如視覺感觀幾乎完全和紙一樣等)，又可以象我們常見的液晶顯示器一樣不斷轉(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想，但是隨著上個(gè)世紀(jì)末以來顯示技術(shù)方面一系列突破性進(jìn)展，革命性的電子紙顯示技術(shù)終于開始走向大眾走向?qū)嵱谩?/p>

實(shí)現(xiàn)電子紙技術(shù)的途徑

目前實(shí)現(xiàn)電子紙技術(shù)的途徑主要包括有膽固醇液晶顯示技術(shù)、電泳顯示技術(shù)(EPD)以及電潤濕顯示技術(shù)等。其中以電泳顯示技術(shù)為最有前途的技術(shù)途徑。這種技術(shù)最早為美國的E Ink公司所掌握，但實(shí)際上多家國際巨頭對這項(xiàng)技術(shù)有過貢獻(xiàn)，包括施樂、朗訊、飛利浦、愛普生等。就目前而言，較成熟地掌握了這項(xiàng)技術(shù)的公司包括美國E Ink公司、SiPix公司、廣州奧示科技公司，以及愛普生、普利斯通等。這些公司都有自己的核心專利技術(shù);目前廣州奧熠科技公司亦在積極地將電子紙技術(shù)推向市場。開展電子紙研究的國內(nèi)機(jī)構(gòu)還包括有中山大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)以及清華大學(xué)等。

用途

電子紙的用途相當(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)品包括移動通訊和PDA等手持設(shè)備顯示屏，計(jì)劃開發(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、電子報(bào)紙和IC卡等，能提供與傳統(tǒng)書刊類似的閱讀功能和使用屬性。長期以來，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)代社會信息快速更新對復(fù)制工藝的要求。因此，開發(fā)能動態(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)與紙張類似，從而有條件成為新一代紙張。

電子墨水(E-ink)

電子墨水(Electronic Ink)其實(shí)是一種新型材料，它是化學(xué)、物理學(xué)和電子學(xué)多學(xué)科發(fā)展的產(chǎn)物，這種材料可被印刷到任何材料的表面來顯示文字或圖像信息。

由于電子墨水是一種液態(tài)材料，所以被形象地稱為電子墨“水”。在這種液態(tài)材料中懸浮著成百上千個(gè)與人類發(fā)絲直徑差不多大小的微囊體，每個(gè)微囊體由正電荷粒子和負(fù)電荷粒子組成。只要采取一定的工藝就能將這種電子墨水印刷到玻璃、纖維甚至是紙介質(zhì)的表面上，當(dāng)然這些承載電子墨水的載體也需要經(jīng)過特殊的處理，在其內(nèi)針對每個(gè)像素構(gòu)造一個(gè)簡單的像素控制電路，這樣才能使電子墨水顯示我們需要的圖像和文字。

當(dāng)微囊體兩端被施加一個(gè)負(fù)電場的時(shí)候，帶有正電荷的白色粒子在電場的作用下移動到電場負(fù)極,與此同時(shí)，帶有負(fù)電荷的粒子移動到微囊體的底部“隱藏”起來，這時(shí)表面會顯示白色。當(dāng)相鄰的微囊體兩側(cè)被施加一個(gè)正電場時(shí)，黑色粒子會在電場的作用下移動到微囊體的頂部，這時(shí)表面就顯現(xiàn)為黑色。電子墨水技術(shù)可以讓任何表面都成為顯示屏，它讓我們完全跳出了原有顯示設(shè)備的概念束縛，并慢慢滲透到我們生活空間的每一個(gè)角落。

但如果電子墨水僅具有可顯示這一特性還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，對于一款希望取代紙介質(zhì)的電子顯示設(shè)備而言，它必須具有可讀性及便攜性。

決定可讀性的主要因素

現(xiàn)在的LCD和CRT顯示器的分辨率遠(yuǎn)低于紙張的，長時(shí)間使用極易讓人疲勞，所以就信息的可讀性而言，現(xiàn)在的電磁顯示設(shè)備根本無法代替紙介質(zhì)的地位。而決定顯示設(shè)備可讀性的兩個(gè)要素是顯示亮度和對比度。

顯示亮度是顯示屏表面?zhèn)鬟f到觀察者眼中的光通量。對于發(fā)散型顯示設(shè)備來說，亮度取決于產(chǎn)生的光線，而反射型顯示設(shè)備的亮度取決于周圍的照明情況和顯示設(shè)備自身的反射率，其中尤以產(chǎn)品的反射率最為關(guān)鍵。而對比度是屏幕的白色亮度與黑色亮度的比值，也正是我們眼睛能夠區(qū)別不同表面的原因之一?？磥硪胩岣唢@示設(shè)備的可讀性，就必須具有足夠的亮度和良好的對比度。

反射型顯示器更適于閱讀

發(fā)散型顯示設(shè)備可以自己發(fā)光，所以即使在光線暗淡的條件下也可以正常使用。但是，隨著環(huán)境光強(qiáng)度的增加，這種顯示器的顯示效果就不那么令人滿意了，因?yàn)檩^強(qiáng)的環(huán)境光提高了黑色素的亮度并降低了對比度，這也是我們無法在陽光直射的情況下看清顯示器上文字的原因。而反射型顯示器是通過反射環(huán)境光來顯示圖像的，圖像的亮度會根據(jù)環(huán)境光線的強(qiáng)度改變，而且對比度也會隨之變化，所以在強(qiáng)烈光線下反射型顯示器的優(yōu)勢更明顯。

在實(shí)際應(yīng)用中，環(huán)境光線的跨度相當(dāng)大，亮度從100 lux(室內(nèi)昏暗的光線條件)、1000 lux(辦公室內(nèi)適中的光線)到50000 lux(陽光直射的光線條件)。發(fā)散型顯示器要想在如此寬范圍下保持可讀性，就必須將背光光源調(diào)整得夠強(qiáng)才行，但是這就對電池提出了更為嚴(yán)格的要求，最終結(jié)果肯定會使設(shè)備造價(jià)提高，設(shè)備的便攜性能也大大降低。要知道目前由鋰電池供電的筆記本顯示屏也不能在這樣寬范圍的環(huán)境光下工作，由此可見反射型顯示器的確更適合應(yīng)用于便攜式設(shè)備中。

(表1):

顯示技術(shù) 屬性 反射率 對比度

反射型單色 STN LCD (普通PDA, 具有觸摸屏) 4.2% 4.1

反射型單色 TN LCD (普通Ebook 具有觸摸屏) 4.0% 4.6

E lnk 具有觸摸屏 26.6% 9.2

E lnk 無觸摸屏 38.1% 10.0

華爾街報(bào) 61.3% 5.3

(表2):

顯示技術(shù) 功耗(5英寸QVGA格式) 功耗(8英寸SVGA格式)

透射型彩色QMLCD(普通PDA) 100mW 3830mW

反射型單色STN LCD(普通PDA) 60mW n/a

反射型彩色AMLCD(普通PDA) 25mW 600mW

單色電子墨水(每10秒刷新一次) 0.7mW 7.1mW

單色電子墨水(每60秒刷新一次) 0.1mW 1.2mW

注意:AMLCD就是有源矩陣LCD,STN LCD是超扭曲向列LCD,我們平常使用的LCD顯示器一般都是TFT LCD。

(表3)：

顯示尺寸 3-8英寸(對角線)

分辨率 125+ ppi

顏色 黑 白

反射率 2-4bit

灰色 40%

對比度 10:1

可視角度 無限制

反應(yīng)時(shí)間 150ms

此外，在實(shí)際應(yīng)用中，觀察角度和是否有觸摸屏等因素都會影響顯示器的可讀性。表1顯示了不同顯示介質(zhì)所具有的反射率和對比度。

表中數(shù)據(jù)都是在同樣條件下測試的，由此可以看出電子墨水的一大特點(diǎn)，就是它的反射率和對比度遠(yuǎn)高于目前的顯示器，反射率是LCD的6倍，對比度則是LCD 的兩倍。就是與報(bào)紙相比，它的對比度也高了一倍，所以EInk顯示設(shè)備的可讀性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前的電子顯示設(shè)備，基本達(dá)到了報(bào)紙的效果。

是不同反射介質(zhì)在20—70度之間的反射率測試結(jié)果，20度的時(shí)候意味著光源在觀察者肩膀附近，這是最適合觀察的角度，45度基本同你乘坐飛機(jī)時(shí)的光源條件差不多，70度則一般代表光源條件不好的環(huán)境，比如你坐在沙發(fā)上，臺燈卻在距離你比較遠(yuǎn)的桌子上。從測試結(jié)果可以看到E Ink非常明顯地超過了PDA和Ebook使用的LCD(當(dāng)然距離報(bào)紙還有一定的差距)。

是E Ink同報(bào)紙?jiān)诳梢暯嵌鹊膶Ρ?。這里我們必須提到由Louis Silverstein及其VCD Sciences團(tuán)隊(duì)開發(fā)的TTV(Time-To-Visibility)模型，利用它可以測量不同介質(zhì)、不同環(huán)境光線下人眼適應(yīng)顯示文字及圖形的時(shí)間，時(shí)間越短表示這種介質(zhì)在不同光線下的可讀性越好。這個(gè)模型綜合考慮了顯示屏的各種屬性，諸如顯示尺寸、分辨率、對比度以及顯示屏發(fā)散出來的光強(qiáng)等，就是周圍照明環(huán)境和人眼的適應(yīng)能力也被納入了考慮范圍。

E Ink顯示屏因?yàn)榫哂休^高的反射率，所以它可以在不同光線條件下反射更多光到用戶眼中。是環(huán)境光線亮度低于1000 lux的測試成績，在200 1ux以下因?yàn)楣饩€太暗淡，所有介質(zhì)的TTV測試結(jié)果都不理想。當(dāng)環(huán)境光線亮度在200 lux以上時(shí)，E Ink的性能是反射型STN LCD的10倍以上。在強(qiáng)光測試環(huán)境下，各種介質(zhì)的TTV時(shí)間明顯延長，但是E Ink的優(yōu)勢依然明顯，它在這方面的性能同報(bào)紙最接近。

超輕、超薄

電子墨水顯示設(shè)備的厚度通常都非常小，重量也相當(dāng)輕，結(jié)構(gòu)卻較普通的LCD更加堅(jiān)固耐用，這些優(yōu)點(diǎn)能不讓那些便攜設(shè)備廠商對它青睞有加嗎?傳統(tǒng)LCD設(shè)備限于結(jié)構(gòu)方面的限制使它的厚度不可能太薄(如果液晶顯示屏兩層玻璃的厚度都為0.7mm，兩層基板的厚度加起來有0.5mm厚，那么LCD顯示屏的厚度就不會低于2mm)，重量也不可能太輕。而電子墨水顯示設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單，它的厚度可以做到1mm左右，顯示屏厚度還不到LCD的一半。此外，電子墨水的適用范圍相當(dāng)廣泛，它不僅可以用于玻璃表面，還可以應(yīng)用于塑料等材質(zhì)表面，所以它不會像LCD顯示屏那樣脆弱。顯示了TFT LCD顯示屏、第一代電子墨水顯示屏和未來的電子墨水顯示屏的厚度對比。

低功耗

電子墨水的功耗相當(dāng)?shù)?，甚至在電源供?yīng)短暫停止的情況下它還能顯示一幅圖畫。它的功耗非常低的原因在于它的反射率和對比度非常高，完全不需要采用背光方式來提高可讀性。

綜上所述，應(yīng)用電子墨水技術(shù)的顯示設(shè)備將具有紙介質(zhì)一樣的視覺特點(diǎn)，同時(shí)又具有低功耗和厚度薄重量輕等優(yōu)點(diǎn)，使它成為便攜式設(shè)備的新寵，特別適用于那些要求在各種光線下都有較好顯示效果的應(yīng)用場合，這些都是透射型LCD和反射型LCD無法滿足的。

生產(chǎn)工藝簡單

現(xiàn)在的電子墨水顯示設(shè)備可以沿用AMLCD的生產(chǎn)設(shè)備，且生產(chǎn)工藝更為簡單。只需將電子墨水涂到IT0塑料基片上，再利用疊片(Laminator)處理工藝附著在TFT底板上即可，這個(gè)過程同LCD生產(chǎn)過程中的偏振膜附著法是相同的，而且這個(gè)過程可以使用現(xiàn)有設(shè)備或者類似的設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。生產(chǎn)工藝的簡化意味著成品率的提高和產(chǎn)量的提高，再加上基板厚度減小也使成本大幅降低(當(dāng)然還是比紙張的制造成本高)。

電泳顯示技術(shù)(EPD)

電泳顯示(Electrophoretic，E-Paper)技術(shù)由于結(jié)合了普通紙張和電子顯示器的優(yōu)點(diǎn)，因而是最有可能實(shí)現(xiàn)電子紙張產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)。目前它已從眾多顯示技術(shù)中脫穎而出，成為極具發(fā)展?jié)摿Φ娜嵝噪娮语@示技術(shù)之一。據(jù)iSuppli預(yù)測，電泳顯示全球市場2006年僅僅900萬美元，但是預(yù)計(jì)到2013年將增加到2.47億美元，年均增長率高達(dá)60.5%。該增長的大部分市場在指示標(biāo)和新穎的直接驅(qū)動顯示器，另外電子顯示卡、柔性電子閱讀器、電子紙張和數(shù)字簽字等產(chǎn)品也將獲得應(yīng)用。

電泳技術(shù)及其優(yōu)勢

何為電泳技術(shù)?照字面意味著“在一定的電壓下可泳動”，其顯示的工作原理是靠浸在透明或彩色液體之中的電離子移動，即通過翻轉(zhuǎn)或流動的微粒子來使像素變亮或變暗，并可以被制作在玻璃、金屬或塑料襯底上。具體技術(shù)是將直徑約為1mm的二氧化鈦粒子被散布在碳?xì)溆椭校谏玖?、表面活性劑以及使粒子帶電的電荷控制劑也被加到碳?xì)溆椭?這種混合物被放置在兩塊間距為10—100mm的平行導(dǎo)電板之間，當(dāng)對兩塊導(dǎo)電板加電壓時(shí)，這些粒子會以電泳的方式從所在的薄板遷移到帶有相反電荷的薄板上。當(dāng)粒子位于顯示器的正面(顯示面)時(shí)，顯示屏為白色，這是因?yàn)楣馔ㄟ^二氧化鈦粒子散射回閱讀者一方;當(dāng)粒子位于顯示器背面時(shí)，顯示器為黑色，這是因?yàn)椴噬玖衔樟巳肷涔?。如果將背面的電極分成多個(gè)微小的圖像元素(像素)，通過對顯示器的每個(gè)區(qū)域加上適當(dāng)?shù)碾妷簛懋a(chǎn)生反射區(qū)和吸收區(qū)圖案，即可形成圖像。

電泳技術(shù)具有幾大優(yōu)勢。一是能耗低。由于具有雙穩(wěn)定性，在電源被關(guān)閉之后，仍然在顯示器上將圖像保留幾天或幾個(gè)月。二是電泳技術(shù)生產(chǎn)的顯示器屬于反射型，因此具有良好的日光可讀性，同樣也可以跟前面或側(cè)面的光線結(jié)合在一起，用于黑暗環(huán)境。三是具有低生產(chǎn)成本的潛力，因?yàn)樵摷夹g(shù)不需要嚴(yán)格的封裝，并且采用溶液處理技術(shù)如印刷是可行的。四是電泳顯示器以形狀因子靈活為特色，容許它們被制造在塑料、金屬或玻璃表面上，所以它是柔性顯示技術(shù)的最佳選擇。

電泳技術(shù)研發(fā)與生產(chǎn)企業(yè)

目前投入電泳技術(shù)開發(fā)的企業(yè)有美國E—Ink和SiPix公司、英國Plastic Logic、荷蘭飛利浦旗下Polymer Vision、日本Bridgestone、Hitachi、Seiko Epson、南韓三星電子與樂金飛利浦(LPL)等廠商。

E-Ink公司在產(chǎn)品開發(fā)方面走在最前面。2004年E-Ink公司與索尼公司和飛利浦公司聯(lián)合于推出電泳顯示電子書，在歐洲與德國的Vossloh公司聯(lián)合推出了電子紙信息顯示屏，與韓國的Neolux公司聯(lián)合推出了電子紙式廣告屏。SiPix公司和日本的Bridgestone公司聯(lián)合展示了一些電泳顯示屏樣屏，但目前還沒有產(chǎn)品推出。

2007年E—Ink與Seiko合作推出了可彎曲的手表外，E—Ink與Sony、大陸金科、臺灣eREAD等公司合作推出了電子書;諾基亞發(fā)布了概念手機(jī)Nokia888;香港o.d.m.公司推出柔性手表、數(shù)字卷標(biāo)等產(chǎn)品;三星電子與LPL則在電泳顯示介質(zhì)上加裝彩色濾光片，形成彩色化，不過也因?yàn)樵黾恿瞬噬珵V光片，讓其推出的產(chǎn)品因反射率降低而看來亮度有些暗淡。荷蘭Polymer Vision積極投入電子紙與全彩柔性顯示器產(chǎn)品的技術(shù)開發(fā)，已在英國設(shè)立生產(chǎn)廠，預(yù)計(jì)在2007年底可開始正式量產(chǎn)，屆時(shí)并將推出全球首款折迭式電子書。

各公司在電泳技術(shù)方面略有差異。E—Ink采用的是微結(jié)構(gòu)(Micro Structure)屬于微膠囊(Microcapsules)，每個(gè)顯示元素的大小不均且排列零散，因采用黑白雙粒子，光反射率較佳是其優(yōu)點(diǎn)，可達(dá)到約35%～40%左右，閱讀時(shí)的感覺更貼近真正的紙張，缺點(diǎn)則是不夠堅(jiān)固強(qiáng)韌，無法承受重壓。而SiPix公司采用的微結(jié)構(gòu)則是專利的微杯數(shù)組(Microcup—Array)，顯示元素大小一致并以數(shù)組方式排列整齊，具有較佳的機(jī)械與電氣特性，承受重壓也不會損壞，缺點(diǎn)則是光反射率稍差，目前約可達(dá)到28%。由于在技術(shù)上采用的微結(jié)構(gòu)不同，連帶也影響到制程的選擇。有關(guān)專家指出：SiPix的微杯數(shù)組結(jié)構(gòu)最大好處，在于可以使用連續(xù)滾動條式(Roll to Roll;R2R)的制程可實(shí)現(xiàn)大批量產(chǎn)，生產(chǎn)成本較低;反觀E—Ink的微膠囊結(jié)構(gòu)由于不夠堅(jiān)固，因此無法實(shí)行以壓印方式生產(chǎn)的R2R制程，只能以較高的成本噴墨方式制造生產(chǎn)。

面臨的技術(shù)難題

響應(yīng)速度比較慢

因?yàn)殡娪炯夹g(shù)依賴于粒子的運(yùn)動，用于顯示的開關(guān)時(shí)間非常長，長達(dá)幾百毫秒，這個(gè)速度對視頻應(yīng)用是不夠的。目前用于電泳顯示的使開關(guān)時(shí)間達(dá)到幾十毫秒的更快的材料正在開發(fā)之中。

轉(zhuǎn)換速度慢

顯示的雙穩(wěn)態(tài)、以及轉(zhuǎn)換速度慢，也影響了其連續(xù)顯示色彩的性能。一些電泳顯示器在兩種色彩之間切換，如果彩色顯示還需要一個(gè)彩色濾光片。該技術(shù)的驅(qū)動器正因雙穩(wěn)定性問題而面臨挑戰(zhàn)，雙穩(wěn)定性對顯示有利，但它也給帶來了挑戰(zhàn)，因?yàn)樗枰捎靡环N獨(dú)立的驅(qū)動器架構(gòu)，從而導(dǎo)致顯示器的成本上升。

制造工藝復(fù)雜

是制造工藝復(fù)雜，對材料要求高，成本較高。

我國電泳顯示技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國電泳顯示研究起步晚，但進(jìn)步很快，在材料研究及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究方面有基礎(chǔ)，并已有企業(yè)在積極開拓相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)。例如中山大學(xué)和廣州奧示科技有限公司合作，研制出黑白、紅綠藍(lán)彩色三原色電子墨水，并研制出了柔性顯示屏，制作出了彩色三原色的顯示屏。目前，國內(nèi)與國外的技術(shù)差距主要在顯示屏、材料和功能產(chǎn)品方面。我國企業(yè)從發(fā)展自主知識產(chǎn)權(quán)的平板顯示屏制作技術(shù)和產(chǎn)品出發(fā)，利用自主開發(fā)的微膠囊電泳顯示材料和超薄平板顯示器件結(jié)構(gòu)，開展電子墨水超薄平板顯示器件產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，研制出了類紙式信息顯示屏，實(shí)現(xiàn)電泳平板顯示器件產(chǎn)品化。我國臺灣工研院也已鎖定　柔性顯示為未來幾年的發(fā)展重點(diǎn)，并且正與SiPix進(jìn)行相關(guān)技術(shù)合作。

瞄準(zhǔn)未來市場，研究未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展，開發(fā)新技術(shù)，超前謀劃，是當(dāng)前我國顯示產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重中之重的工作。

膽固醇液晶(CLCD)

膽固醇液晶顯示(Cholesteric Liquid Crystal Display)是種非傳統(tǒng)的顯示技術(shù)，即使移除控制板的供電，影像仍會保留在顯示器上。它的影像可媲美在紙上閱讀，功能包括高對比、視角寬闊、高反映度及在日光下仍維持極高的可讀性，此外產(chǎn)品還具有雙穩(wěn)態(tài)特征、能耗低的特質(zhì)。

膽固醇液晶使用的材料結(jié)構(gòu)類似于膽固醇分子，因此而得名。除了純粹的膽固醇液晶，延伸材料還有添加旋光劑的向列型液晶，或是添加膽固醇液晶分子的向列型液晶，添加了材料的液晶具有不同的波長和光電特性。向列型液晶在添加了旋光劑之后，液晶材料就會產(chǎn)生螺旋結(jié)構(gòu)。將膽固醇液晶至于兩片水平的基板中，在不施加電場配向的情況下，膽固醇液晶會傾向成平面螺旋型排列，在符合特定光波長的反射情況下，即可反射出具有色彩的光線，或者是呈現(xiàn)透明狀態(tài)。膽固醇液晶可以達(dá)到雙穩(wěn)態(tài)效應(yīng)，方式有兩種：一種是表面安定型(SurfaceStabilized Cholesteric Texture，SSCT);另一種則是高分子安定型(polymerstabilized cholesteric Texture，PSCT)，這兩項(xiàng)技術(shù)都是近年來相當(dāng)熱門的膽固醇液晶顯示技術(shù)之一。

膽固醇液晶顯示器的工作原理是：在組成組件上，與一般被動驅(qū)動液晶一樣包含了上下基板、間隙子以及黑色吸收材質(zhì)，其中上下基板材質(zhì)可為玻璃或塑料基板，除了包含被動驅(qū)動電極以及配向?qū)右酝?，為了達(dá)到良好的反射效果，間隙子的大小約為螺距的6—8倍左右。

電子紙的研究歷史

發(fā)展簡史

電子紙和電子墨的研究開發(fā)，至今已走過了20多個(gè)年頭。在20世紀(jì)70年代，日本松下公司首先發(fā)表了電泳顯示技術(shù)，施樂公司當(dāng)時(shí)也已開始研究，然而最初研究出的普通電泳由于存在顯示壽命短、不穩(wěn)定、彩色化困難等諸多缺點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)曾一度中斷。20世紀(jì)末，美國E-Ink公司(它是由朗訊公司，摩托羅拉公司以及數(shù)家風(fēng)險(xiǎn)投資公司為了開發(fā)電子紙于1997年成立的企業(yè))利用電泳技術(shù)發(fā)明了電泳油墨(又稱電子墨水)，極大地促進(jìn)了該技術(shù)的發(fā)展。目前，施樂、柯達(dá)、3M、東芝、摩托羅拉、佳能、愛普生、理光、IBM等國際著名公司都在涉足電子紙。

電子紙和電子墨的研究與發(fā)展，基本上可分為：

·1975年，施樂的PARC研究員Nick Sheridon率先提出電子紙和電子墨的概念。

·1996年4月，MIT的貝爾實(shí)驗(yàn)室成功制造出電子紙的原型。

·1997年4月, E-Ink成立，并全力研究把電子紙商品化。1999年5月，E-Ink推出名為Immedia的用于戶外廣告的電子紙。

·2000年11月，美國E-Ink和朗訊科技公司(Lucent Technologies)正式宣布已開發(fā)成功第一張可卷曲的電子紙和電子墨。

·2001年5月，E-Ink與ToppanPrinting合作，宣布利用Toppan的濾鏡技術(shù)，生產(chǎn)彩色電子紙。

·2001年6月，E-Ink再宣布推出"Ink-h-Motion"技術(shù)，電子紙上可顯示活動影像。同時(shí)，美國的大型百貨公司Macy宣布，店內(nèi)的廣告牌采用SmartPaper。

·2002年3月召開的東京的國際書展上，出現(xiàn)了第一張彩色電子紙。

IBM推出“電子報(bào)紙”

也許你沒有意識到，“電子紙”闖入人們的生活已經(jīng)有很多年了。例如，手機(jī)SIM卡和地鐵磁卡就是兩種電子紙的具體表現(xiàn)——它們可以被記錄入數(shù)據(jù)、可以被反復(fù)擦寫和讀取。就最基本的特性來說，它們與傳統(tǒng)的紙張沒有什么不同。事實(shí)上，電子紙的最初萌芽就是為了代替?zhèn)鹘y(tǒng)紙張的目的而來。

1999年左右，IBM在美國最大的報(bào)紙展覽會中展出了一個(gè)“電子報(bào)紙”模型。技術(shù)上，它就是一個(gè)“電子矩陣”，與液晶的顯示原理差別不大。在IBM的這個(gè)模型中，閱讀夾板中間被嵌入了一個(gè)電子顯示層，憑借預(yù)先輸入的內(nèi)容，用戶可以通過這個(gè)電子顯示層閱讀各種文字和圖片信息。

IBM的這項(xiàng)發(fā)明一下子招來了社會各界的關(guān)注，許多美國大報(bào)的編輯對其表示出了濃厚的興趣。這其中，包括《紐約時(shí)報(bào)》和《華盛頓郵報(bào)》等，而“電子閱讀”則被認(rèn)為對報(bào)紙、書籍等出版行業(yè)具有“劃時(shí)代”的意義，因?yàn)樵诠?jié)約印刷成本、可循環(huán)使用、縮短新聞發(fā)布時(shí)間方面，電子報(bào)紙具有革命性的改進(jìn)——“你可以在世界任何地方閱讀任何報(bào)紙或只閱讀自己感興趣的專題，而下載的內(nèi)容會像電臺和電視中播出的新聞一樣保持新鮮”。作為IBM公司的策略設(shè)計(jì)經(jīng)理和“電子報(bào)紙”模型的核心研發(fā)人員，Robert Steinbugler這樣評價(jià)他的得意之作。為了表彰IBM提出的這個(gè)思想，《商業(yè)周刊》特地為它頒發(fā)了當(dāng)年的設(shè)計(jì)金牌大獎。

第一本電子書問世

雖然“電子報(bào)紙”具有諸多好處，但遺憾的是，由于受到當(dāng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)條件的限制，IBM的這個(gè)“電子報(bào)紙”模型最終并沒有真正進(jìn)入商業(yè)操作。但是，這個(gè)設(shè)計(jì)思想被保留了下來。在這以后，以IBM、Eink、Philips、SiPix、Fujitsu、Siemens和Ntera為代表的公司都在專注于這個(gè)領(lǐng)域，希望待時(shí)機(jī)成熟，自己的產(chǎn)品能夠在第一時(shí)間獲得最多客戶的認(rèn)可，而搶得市場先機(jī)。對于這么多公司熱衷于研究電子紙技術(shù)的行為，國際報(bào)業(yè)和傳媒印刷組織Ifra的專家Harald·Ritter對此予以了高度肯定。

天道酬勤，孜孜不倦的努力終于結(jié)出了豐碩的成果。2004年，由Eink和Philips提供技術(shù)支持、由Sony生產(chǎn)的世界上“第一本”實(shí)際商用的電子書問世，這極大地轟動了整個(gè)IT業(yè)界。Sony的這本電子書被命名為LIBRIe，售價(jià)4萬日元。其長190毫米、寬126毫米，最薄的地方只有9.5毫米厚，重量為190克，防反射顯示屏達(dá)到4級灰度和800×600的分辨率標(biāo)準(zhǔn)，有10MB的存儲空間(大約能顯示最多1萬頁)，2節(jié)AAA電池供電，同時(shí)支持Sony的記憶棒。為了使LIBRIe不至于成為“空中樓閣”，Sony特地為它開通了Timebook Town租賃服務(wù)。

LIBRIe的打響頭炮使科學(xué)家意識到，電子紙產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境已經(jīng)趨于成熟。于是在這之后，Sharp、Toshiba、Panasonic、Hitachi和Fujitsu等日本電子公司紛紛效仿。短短的一年里，電子書產(chǎn)品突然遍地開花。而在技術(shù)上，電子紙也一改以往對比度低、只能顯示黑白文字等缺陷，利用電泳等技術(shù)，出現(xiàn)了能顯示彩色漫畫、耗電低、面積大、折疊以后不會使字體變形、像紙張一樣柔軟的產(chǎn)品。

作為一個(gè)例子，富士通在7月13日推出的“全球首張”、具有圖像記憶功能、可彎曲彩色電子紙是個(gè)典型的代表。這張“紙”的厚度只有0.8毫米，可以用于巨幅海報(bào)、火車站或建筑物上廣告信息的發(fā)布以及小型數(shù)碼(例如手機(jī)屏幕等)。而在7月底，Hitachi又緊接著發(fā)布了世界上最大的電子紙，其尺寸為27×20厘米，與15英寸CRT顯示器的“可視面積”比較相當(dāng)。據(jù)悉，Hitachi的這張“電子紙”將在2006年進(jìn)入商用。

電子紙全面進(jìn)入生活

使人們感到有點(diǎn)意外驚喜的是，電子紙的技術(shù)和應(yīng)用一經(jīng)突破，其勢頭就呈燎原之態(tài)——不僅在報(bào)紙、書籍、電腦和顯示器這些理所當(dāng)然的載體上可以看到它的身影，在一些人們原來不曾想到的地方，電子紙也堂而皇之地出現(xiàn)，并展示了它新鮮、實(shí)用、有趣的面貌。

由于電子紙實(shí)際上就是一種IC芯片，因此它可以被作為電子表的表芯。在今年于瑞士召開的鐘表珠寶展覽會“BaselWorld 2005”上，精工EPSON就展出了這么一件令人驚羨的產(chǎn)品——整塊手表就像一張薄紙，可以緊密地貼在手腕的皮膚上，并且可以變幻出漂亮的圖案來。 此外，由于電子紙的柔軟性能越來越出色，因此歐盟一些國家的軍隊(duì)已經(jīng)開始考慮用它來制作軍事地圖。與傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖比較起來，電子地圖不僅更結(jié)實(shí)耐用，而且電子的特性使它可以達(dá)到輸入刷新、存儲、記錄、甚至多媒體的效果。

而在最近大炒的RFID應(yīng)用中，電子紙也扮演了一個(gè)關(guān)鍵的角色。例如兩者結(jié)合的電子門票的誕生，在最近曝光的幾率就很高。近一兩年來在日本召開的地球環(huán)境保護(hù)會議以及在中國北京舉行的車展上，都可以見到用電子紙做成的RFID門票的身影。除此以外，電子紙與RFID的結(jié)合還體現(xiàn)在醫(yī)療中——作為一家已經(jīng)開發(fā)出RFID彩票和RFID紙片計(jì)算機(jī)的瑞典公司，Cypak又在最近推出了電子病歷卡以及與之配套的用電子紙包裝的藥片。通過在紙片上事先“印刷”服藥時(shí)間、服藥劑量等信息，埋藏于“紙片”中的蜂鳴器會定時(shí)提醒病人或者護(hù)士。

電子紙技術(shù)的應(yīng)用

基于電子紙技術(shù)[1]的電子書閱讀器(e-paper based e-book reader)是一種很輕巧的平板式閱讀器，相當(dāng)于一本薄薄的平裝書，能儲存約200本電子圖書。它具有重量輕，大容量，電池使用時(shí)間長，大屏幕等特點(diǎn)，是辦公無紙化的新選擇。部分電子書閱讀器具備調(diào)節(jié)字體大小的功能，并且能顯示JPEG、GIF格式的黑白圖像和Word文件、RSS新聞訂閱。

電子紙顯示屏通過反射環(huán)境光線達(dá)到可視效果，因此看上去更像普通紙張。這種顯示屏的能效非常高，因?yàn)檫@種顯示屏一旦開啟，就不再需要電流來維持文字的顯示，而只有翻頁時(shí)才消耗能量。

這類的閱讀器有：

* Librié (索尼公司) (2004)

* 翰林V系列 (津科公司) (2005)[2]

* ILiad (iRex公司) (2006)

* Sony Reader (索尼公司) (2006)

* 易博士電子書 (廣州金蟾) (2007)

* 漢王電紙書 (漢王科技股份有限公司) (2007)

* STAReBOOK(宜銳科技公司) (2007)

* GeR2 (Ganaxa公司) (2007)

* Kindle (阿瑪遜公司) (2007)

* Cybook Gen3 (Bookeen公司) (2007)

* FLEPia (富士公司) (2007)

* webfound　文房　(北大方正集團(tuán))　(2009)

* foxit eslick 福昕電子書 (福州福昕軟件) (2009)

* Readius (Polymer Vision) (2008)

* Astak Mentor (Astak公司) (2008)

* BeBook Reader (Endless Ideas公司) (2008)

* OPPO Enjoy(歐珀電子工業(yè)有限公司)