电泳显示技术及其发展

　　电泳显示（Electrophoretic，E-Paper）技术由于结合了普通纸张和电子显示器的优点，因而是最有可能实现电子纸张产业化的技术。目前它已从众多显示技术中脱颖而出，成为极具发展潜力的柔性电子显示技术之一。据iSuppli预测，电泳显示全球市场2006年仅仅900万美元，但是预计到2013年将增加到2.47亿美元，年均增长率高达60.5%。该增长的大部分市场在指示标和新颖的直接驱动显示器，另外电子显示卡、柔性电子阅读器、电子纸张和数字签字等产品也将获得应用。
　　一、电泳技术及其优势
　　何为电泳技术？照字面意味着“在一定的电压下可泳动”，其显示的工作原理是靠浸在透明或彩色液体之中的电离子移动，即通过翻转或流动的微粒子来使像素变亮或变暗，并可以被制作在玻璃、金属或塑料衬底上。具体技术是将直径约为1mm的二氧化钛粒子被散布在碳氢油中，黑色染料、表面活性剂以及使粒子带电的电荷控制剂也被加到碳氢油中；这种混合物被放置在两块间距为10—100mm的平行导电板之间，当对两块导电板加电压时，这些粒子会以电泳的方式从所在的薄板迁移到带有相反电荷的薄板上。当粒子位于显示器的正面(显示面)时，显示屏为白色，这是因为光通过二氧化钛粒子散射回阅读者一方；当粒子位于显示器背面时，显示器为黑色，这是因为彩色染料吸收了入射光。如果将背面的电极分成多个微小的图像元素(像素)，通过对显示器的每个区域加上适当的电压来产生反射区和吸收区图案，即可形成图像。
　　电泳技术具有几大优势。一是能耗低。由于具有双稳定性，在电源被关闭之后，仍然在显示器上将图像保留几天或几个月。二是电泳技术生产的显示器属于反射型，因此具有良好的日光可读性，同样也可以跟前面或侧面的光线结合在一起，用于黑暗环境。三是具有低生产成本的潜力，因为该技术不需要严格的封装，并且采用溶液处理技术如印刷是可行的。四是电泳显示器以形状因子灵活为特色，容许它们被制造在塑料、金属或玻璃表面上，所以它是柔性显示技术的最佳选择。
　　二、电泳技术研发与生产企业
　　目前投入电泳技术开发的企业有美国E—Ink和SiPix公司、英国Plastic Logic、荷兰飞利浦旗下Polymer Vision、日本Bridgestone、Hitachi、Seiko Epson、南韩三星电子与乐金飞利浦(LPL)等厂商。
　　E－Ink公司在产品开发方面走在最前面。2004年E－Ink公司与索尼公司和飞利浦公司联合于推出电泳显示电子书，在欧洲与德国的Vossloh公司联合推出了电子纸信息显示屏，与韩国的Neolux公司联合推出了电子纸式广告屏。SiPix公司和日本的Bridgestone公司联合展示了一些电泳显示屏样屏，但目前还没有产品推出。
　　2007年E—Ink与Seiko合作推出了可弯曲的手表外，E—Ink与Sony、大陆金科、台湾eREAD等公司合作推出了电子书；诺基亚发布了概念手机Nokia888；香港o.d.m.公司推出柔性手表、数字卷标等产品；三星电子与LPL则在电泳显示介质上加装彩色滤光片，形成彩色化，不过也因为增加了彩色滤光片，让其推出的产品因反射率降低而看来亮度有些暗淡。荷兰Polymer Vision积极投入电子纸与全彩柔性显示器产品的技术开发，已在英国设立生产厂，预计在2007年底可开始正式量产，届时并将推出全球首款折迭式电子书。
　　各公司在电泳技术方面略有差异。E—Ink采用的是微结构（Micro Structure）属于微胶囊（Microcapsules），每个显示元素的大小不均且排列零散，因采用黑白双粒子，光反射率较佳是其优点，可达到约35％～40％左右，阅读时的感觉更贴近真正的纸张，缺点则是不够坚固强韧，无法承受重压。而SiPix公司采用的微结构则是专利的微杯数组（Microcup—Array），显示元素大小一致并以数组方式排列整齐，具有较佳的机械与电气特性，承受重压也不会损坏，缺点则是光反射率稍差，目前约可达到28％。由于在技术上采用的微结构不同，连带也影响到制程的选择。有关专家指出：SiPix的微杯数组结构最大好处，在于可以使用连续滚动条式（Roll to Roll；R2R）的制程可实现大批量产，生产成本较低；反观E—Ink的微胶囊结构由于不够坚固，因此无法实行以压印方式生产的R2R制程，只能以较高的成本喷墨方式制造生产。
　　三、面临的技术难题
　　一是响应速度比较慢。因为电泳技术依赖于粒子的运动，用于显示的开关时间非常长，长达几百毫秒，这个速度对视频应用是不够的。目前用于电泳显示的使开关时间达到几十毫秒的更快的材料正在开发之中。
　　二是显示的双稳态、以及转换速度慢，也影响了其连续显示色彩的性能。一些电泳显示器在两种色彩之间切换，如果彩色显示还需要一个彩色滤光片。该技术的驱动器正因双稳定性问题而面临挑战，双稳定性对显示有利，但它也给带来了挑战，因为它需要采用一种独立的驱动器架构，从而导致显示器的成本上升。
　　三是制造工艺复杂，对材料要求高，成本较高。
　　四、我国电泳显示技术发展现状
　　我国电泳显示研究起步晚，但进步很快，在材料研究及其应用基础研究方面有基础，并已有企业在积极开拓相关产品的研发。例如中山大学和广州奥示科技有限公司合作，研制出黑白、红绿蓝彩色三原色电子墨水，并研制出了柔性显示屏，制作出了彩色三原色的显示屏。目前，国内与国外的技术差距主要在显示屏、材料和功能产品方面。我国企业从发展自主知识产权的平板显示屏制作技术和产品出发，利用自主开发的微胶囊电泳显示材料和超薄平板显示器件结构，开展电子墨水超薄平板显示器件产业化关键技术攻关，研制出了类纸式信息显示屏，实现电泳平板显示器件产品化。我国台湾工研院也已锁定　　柔性显示为未来几年的发展重点，并且正与SiPix进行相关技术合作。
　　瞄准未来市场，研究未来产业发展，开发新技术，超前谋划，是当前我国显示产业持续发展的重中之重的工作。

三大柔性显示技术比较

编辑日期：2007年08月10日