电子纸显示器技术现状与发展趋势

【摘要】随着科学技术不断发展，各种显示技术被广泛应用于人们的生活中，例如CRT（阴极射线管）以及LCD（液晶显示）等已经出现在生活各个角落，这些显示技术都存在不同程度亮度以及视角等方面不足，对CRT（阴极射线管）显示设备而言还存在携带不便问题，为克服这些问题，人们研发出电子纸显示器技术。各种显示技术在科学推动下不断发展为电子纸技术奠定坚实基础，该项技术无限接近于产业化，本文就电子纸显示器技术现状进行分析，并展望未来发展趋势。

【关键词】电子纸显示器;现状;发展趋势

科学技术的发展为很多天马行空般想法提供实现基础，例如实现纸张电子化。传统纸张仅具备一次列印信息功能，生产传统纸张过程中浪费大量木材以及水资源，生产出来的纸张只有通过严格工艺回收才能被再次利用。电子纸则克服传统纸张这些固有缺点，并带有显示其功能，是人类发展中又一次科技转化为生产力的重要标志。

1电子纸技术

电子纸又叫数字纸，是在传感器基础上衍生出的一种新产品，在未来市场中具有一定潜力。电子纸兼具传统纸张以及电子器件的功能，因此对于习惯使用传统纸张的人们而言不需要做出任何改变同时又能够享受到方便快捷、彩色化。数字化、多样化的视觉效果。相比于传统纸张，电子纸成本稍高，这也是电子纸相比于传统纸张不足之处。电子纸的优点主要有：能够显示即时信息;同当代先进数字技术连接，具有较大的信息容量;可在不做繁琐处理的情况下反复多次使用;生产过程不需消耗大量自然资源;稳定性强。

2当前电子纸技术原理以及基本类型

电子纸技术原理主要是将带电粒子随机分散悬浮于胶体中，在自然条件下这些带电粒子自由浮动。对电子纸通电后即会在其上下表面形成一个定向电场，此时带电粒子会在电场作用下做定向运动，形成人们需要的画面显示出来。当分散体系中胶液自身所带电量同带电粒子比重十分接近时，电泳电子能够在无电场情况下保持自身状态一段时间，因此在撤销电场后电子纸上显示的数字并不会立即消失，此即为电子纸的存储功能。

电子纸显示器类型多种多样，目前市场上常见的几种为纳米粒子电泳显示器、微胶囊电泳显示器、色粉显示板、微压模电子纸等。

2.1纳米粒子电泳显示器

纳米粒子电泳显示器主要指由纳米半导体材料组成的电泳显示器。纳米半导体材料对量子以及电子水平有较强依赖性，当材料粒子半径越小时其带宽越窄，所产生的荧光波长越短，并且当粒子半径不同的粒子聚集在一起时，由于波长不同会导致颜色向半径较大粒子移动，从微观上来看就是小粒子发出高能荧光，大粒子发出低能荧光，根据这一原理便能够实现将多种类型粒子集中于同体系中以实现不同颜色的显示。当纳米粒子电泳显示器中纳米材料均匀分布与同一体系中时会表现出一种特有的光学特性，电泳显示器中纳米材料聚集于某一区域时会表现出另一种光学特性。这两种光学特性的改变可通过对电场进行调控来实现，且电泳显示器当前只能够显示这两种光学特性。

2.2微胶囊电泳影像显示器

普通电泳显示器具有稳定性差、粒子易出现沉降、凝结等缺点，并且伴有偶发性反应速度缓慢、阈值特性难以把握等异常。为克服普通电泳显示器这些固有缺点，微胶囊电泳影像显示器被研发出来。

微胶囊电泳影像显示器的引入是对普通电泳显示器的一次突破，该方法原理为将颗粒分散并控制于有限体积范围内，粒子仅能够在该范围内运动，因此使得电泳显示更加稳定;胶囊直径均小于30um，该半径微粒能够被直接印刷于衬底，并被第二层透明薄膜有效固定，从而实现毫米级显示厚度;对电泳调节方式采用电压调节，以此实现灰度等级控制;微胶囊电泳影像显示器所采用的材料为E-INK材料，该材料成本低廉，性能稳定，经历千万次切换实验仍就不会出现衰退现象。微胶囊电泳影像显示器并非毫无缺点，例如其清晰度需要进一步提高，源电路结构仍旧有待完善等。

2.3色粉显示板

色粉显示板由日本千叶大学研制出来，其原理是在带有氧化铟锡（ITO）的透明电极支持体间使用黑白两色粉末进行填充，填充完成后采用外加电压的方式，此时在电压作用下黑色粉末开始出现涌动，宏观上看便是黑白图案。黑色分泌主要由一些炭黑等具有一定导电性能材料组成，其中白色粒子主要由易滑动的氟化碳粒子构成。色粉显示板具有视角宽、反应速度快、反射率高、图面清晰等优点，此外色粉显示板显示效果持久能顾保持约14天的显示时间、粉末材料的使用使得显示板在震动以及折叠过程中不会出现图形改变。色粉显示板唯一缺点是其耐用性不如其他电子纸显示器，显示颜色比较单调，若需实现彩色显示需进行结构上的改变，加入彩色过滤器，目前仍旧处于研究阶段。

2.4微压模电子纸显示器

微压模电子纸显示器是美国某公司研究出的一种先进显示技术，该显示器由塑料薄膜、液体有色材料、白色粒子等材料组成，并通过电泳方式趋势白色粒子集中或者分散于显示板结构部分，原理上同微胶囊电泳影像显示器类似，仅在生产工序上存在一定差异。

美国某公司使用表面形状为凹凸状的滚筒对塑料薄膜进行碾压，此过程中会形成有规律的细胞状微孔，之后向这些孔中注入有色液体以及白色微粒，操作完毕后再在上面覆盖一层薄膜，并将整体结构放置于硅底板，利用硅底板控制驱动。该种显示方式相比于微胶囊有更加稳定的结构，且通过有规律的液体及粉末移动便可实现彩色显示，具有一定量产性。

3电子纸显示器发展趋势

电子纸显示器已经取得一定进步，随着科学技术的发展并将在未来取得更多成果。针对电子纸显示器当前发展中存在的不足以及未来发展需求，未来电子纸显示器发展趋势如下：

（1）具有印刷与复印功能，不仅能够反复适应复印纸，还可被大量适用于印刷机，条件允许的话还可被作为相纸使用。

（2）可被用作于手机、手表等显示设备的标牌以及展板等。

（3）用于课堂教学，例如当前各学校使用的电子白板就属于电子纸技术发展的衍生物。教师可以在电子纸上进行演练，提高教学效率。

（4）电子纸无线接收系统，能够随时接受及时讯息，类似于电子报纸。

（5）房屋装饰，例如可改变图案的墙纸等。

（6）逢年过节的电子贺卡等。

电子纸显示技术未来发展趋势主要是针对当前电子纸显示器技术现有问题进行完善，并结合人们对普通纸张学习习惯，对日常生活中人们纸张使用习惯电子化，既保留人们使用纸张的习惯，同时也赋予其电子纸显示功能，未来发展强趋势就是建立在此基础上的探究行为。当前电子纸技术已经取得一定成效，但从电子纸技术向正常使用过度仍旧需要经历一段时间，克服应用过程中存在的问题。在科学技术的推动下，未来数年内必将出现电子纸产品上市的情况，人们日常生活会在电子纸影响下更加便捷。

4结束语

科学技术不断发展为电子纸奠定坚实基础，当前平板显示技术已经普及，考虑到未来显示技术必将建立在不改变人们现有使用习惯的基础上网更加便捷、高效、迅速的方向发展，电子纸技术必将在未来得到广泛使用。当前电子纸技术已经取得一定成效，但距离普及使用仍旧有一段距离，在人们需求的推动下电子纸显示技术必将会取得长足进步并最终成为人们生活中的重要助手。

参考文献：