读书报告研究报告-谢鹏、

1、20112012 学年 二 学期研究生课程考核（读书报告、研究报告）考 核 科 目： 光学薄膜设计与应用学生所在院（系）： 光电工程学院 学生所在学科： 光学工程 姓 名： 谢鹏 学 号： 1101210059 题 目： 电子纸和触摸屏以及其所涉及的薄膜的发展状况电子纸和触摸屏以及其所涉及的薄膜的发展状况（文献综述）目 录一 电子纸11引言12电子纸的结构与工作原理13电子纸中薄膜的应用23.1有机薄膜晶体管阵列23.2有机电致发光薄膜34电子纸产品的展望3二 触摸屏41 触摸屏的应用42触摸屏的分类及原理42.1电阻式触摸屏42.2电容式触摸屏62.3红外触摸屏62.4表面声波触摸屏7一 电

2、子纸1引言所谓电子纸，也有人称为数字（码）纸。它打破了植物纤维纸（传统纸）的原有结构，而以一种薄薄的类似传统纸那样的荧光片状物的姿态出现。简单点说，电子纸就是一种薄片形的电子显示屏。最具代表性的是它与电子墨配套使用，再通过无线传输技术，能够出现相应的电子文字与图像。那么，这种电子纸与传统纸有何不同呢？第一，电子纸是利用电子技术，需要电源，具有电属性。而传统纸则使用方便，无电源等附加条件。第二，电子纸的“视觉舒适度”比传统纸稍差。这或许有习惯性的原因。三，电子纸的寿命有限（一般是1015年左右，需要重新复制保存），而纸的耐久性较高。第四，电子纸（目前）售价很高（300400美元），传统纸是现代最

3、便宜的产品。第五，从造纸生产角度来讲，电子纸与传统纸却是分为两个根本不同的制造系统。前者是电子业，后者是制造业（在中国属轻工业）。2电子纸的结构与工作原理电子纸的结构是：在两片透明的塑料基板（总体厚度控制在2毫米以下）中间，灌有由几百万个呈球形的“微胶囊”所组成的电子墨。这些能够感应电荷的微胶囊的直径非常小，比头发丝还细。它的体积只有一颗小米的几十分之一。每个球内包含有些液体,还有许多黑色的和白色的粒子。在面层和底层分别接上透明的电极层。当上下两片基板的电极被通电时，会吸引不同电荷的微胶囊，或者“飘”上去或者“沉”下来（这种运动叫做“电泳”）。换句话说，采取给电子纸加电来控制微胶囊的升降，即加

4、电时微胶囊飘上，无电时微胶囊下沉。当微胶囊浮起便呈白色，下沉则呈黑色，这些黑白色粒子小点聚合起来组成了电子纸上的文字和图像。这些微胶囊就好比印版上的“网点”，不过一般印刷的网点是固定的，而这些微胶囊是可动的，依电性改变“由白而黑”，或者反过来。此间只需短短的几秒钟即可更新，耗电量很少，这样便显示出像印刷品那样的效果。这就是电子纸的神奇的工作原理。因此，电子纸的特征可以归纳为三点：第一是可以反复显示。它与用过一次即行废掉的书写、印刷纸品相比，具有很大的优越性。电子纸可以把上面的文字、图像随时抹去、再次（甚至几千次）进行录入或重写。这样一来，就可以节省大量的纸张和油墨，以及印刷作业的人工和时间。第

5、二是视读状况比较好。与一般印刷纸媒体的易读程度相近，避免出现像看电视屏那种视力疲劳感。可以在表面上进行光感的调整、加工。第三是操作装置便捷。能够制成类似书、刊、报的形式，与电脑相连后可及时下载各种信息。而且电子纸与电子书、手提电脑三者相比，会深感前者的轻盈、后者的笨重。第四是耗电少。两节AA或AAA干电池可以使用两个月左右，只是在需要下载或翻动时才再次耗电。而后二者必须充足的电源做保证，所以相对来说它们是比较麻烦的。总而言之，既然叫做电子纸，它还必须是具有纸的基本形态：匀薄、轻便、表面平滑。同时，还具备易于加工成各种书、报等形式，符合现代社会广大公众的要求。3电子纸中薄膜的应用3.1有机薄膜晶

6、体管阵列目前市场上的电子纸大多采用非晶硅薄膜晶体管阵列面板作为背板，由于非晶硅工艺加工温度高，不能实现柔性显示。而有机薄膜晶体管的作用与非晶硅薄膜晶体管相同，主要区别在于其核心材料采用有机半导体，与同样作为平板显示基板材料的Si TFT、低温多晶硅LTPS TFT相比，OTFT具有制作工艺简单、成本低、质量轻、携带方便及对器件进行适度的扭曲或弯曲时，器件的电特性并没有显著改变的优点。其良好的柔韧性克服了非晶硅不能实现柔性显示的缺点，进一步拓宽了有机晶体管的使用范围。基于以上原因，目前世界上许多知名的企业都在积极进行的研发和试制工作，目前积极参与显示技术研发的公司主要有美国朗讯科技、荷兰菲利普、

7、日本索尼、日本NHK、英国塑料逻辑、韩国三星、台湾工研院和中国科学院长春应化所等。针对电子纸而言，如果采用背板来驱动电子纸，会大大拓宽电子纸的市场应用范围。制作过程如下：首先在玻璃基板上溅射200nm的MoW薄膜形成栅极，化学气相沉积300nm的SiN绝缘层，溅射200nm厚的MoW薄膜形成数据线，后依次旋涂200nm的有机膜作为绝缘栅的平坦层；接着采用热蒸发生长方式先沉积一层较薄的作为诱导层，然后再沉积一层较厚的小分子有机半导体充当晶体管的有源层，接着在有机半导体上沉积20nm的金，并通过光刻工艺形成半导体图形。其中，有机半导体薄膜生长是采用弱外延生长机理，通过控制成膜温度使有机半导体分子薄

8、膜的外延分子和有序分子层之间的作用力弱于外延分子层之间的作用力，从而导致有机半导体分子在有序分子层表面以站立的方式有序生长分子间作用较大的晶体方向在薄膜平面内有序取向，最终生长的有机薄膜具有类似单晶的高迁移率性质，整个成膜温度控制在200以内；最后磁控溅射形成像素电极，SiN形成保护层。3.2有机电致发光薄膜这种电子纸属于载流子双注入型发光器件,又称为有机发光二极管。发光机理为在外界电压的驱动下,由电极注人的电子与空穴,在有机物中复合释放出能量,并将能量传递给有机物分子,使其受到激发,从基态跃迁到激发态,当受激分子从激发态回到基态时辐射跃迁而发光。这种方式容易制作柔性面板,显示响应速度很快微秒

9、级,存在的问题是显示器寿命不够长,研发投人大。聚合物有机光电二极管,是当前平面显示技术的研究重点之一。4电子纸产品的展望近年来，由于信息数字化技术的高速发展，需要人们处理的信息流量飞速增长，传统的纸张早已不能满足信息表达和处理的要求，传统的计算和显示技术也无法实现信息利用的便利性（如在移动中），这就为具备两者优点的电子纸技术奠定了需求的基础。总之，未来的综合电子纸产品，可以根据用户的不同需求，提供包括接入互联网、无线网和交互式移动或固定信息载体等服务，提供包括广告、书报、杂志及购物等信息服务与游戏、视频等休闲服务，成为支撑信息网络、智能终端等为代表的数字信息时代的基础显示媒体，满足人类社会节能

10、、低碳、绿色、环保、可持续发展的要求。二 触摸屏1 触摸屏的应用人们越来越多地谈到触摸屏，因为触摸屏不仅适用于中国多媒体信息查询的国情，而且触摸屏具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。利用这种技术，用户只要用手指轻轻地碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作，从而使人机交互更为直截了当，这种技术大大方便了那些不懂电脑操作的用户。触摸屏在我国的应用范围非常广阔，主要是公共信息的查询；如电信局、税务局、银行、电力等部门的业务查询；城市街头的信息查询；此外应用于领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等。将来，触摸屏还要走入家庭。2触摸屏的分类

11、及原理2.1电阻式触摸屏从技术角度来讲可能并不算真正的触摸屏，因为它需要一定的压力才能激活。这点与真正的触摸接口是不同的，因为有些触摸屏甚至只需将手指靠近就能感应到。电阻式触摸屏采用了三明治架构实现，上下两层是印刷在塑料（PET）薄膜上的导电性铟锡氧化物(ITO)，中间隔以空气。 该空气隙由很多微小的间隔器来保持。当两个导电层被手指（或铁笔）压到一起时才算是完成了一次触摸，而触摸的位置通过测量X轴和Y轴上的电压比就可检测出来。根据采用多少根线将数据传输到微控制器进行处理，电阻式触摸屏可分为四线、五线、六线和八线版本。电阻式触摸屏成本低廉，已经广泛地在大批量应用中得到了采用。人们用触摸屏来代替鼠

12、标或键盘。工作时，我们必须首先用手指或其它物体触摸安装在LCD或显示器前端的触摸屏，然后系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。触摸屏(触摸屏的工作原理)由触摸检测部件和触摸屏控制器组成；触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。这种触摸屏利用压力感应进行控制。电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合薄膜，它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透明氧化金属（透明的导电电

13、阻）导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层、它的内表面也涂有一层涂层、在他们之间有许多细小的（小于1/1000英寸）的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘。 当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化，在X和Y两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制器。控制器侦测到这一接触并计算出（X，Y）的位置，再根据模拟鼠标的方式运作。这就是电阻技术触摸屏的最基本的原理。 图1 电阻触摸屏的三维画面2.2电容式触摸屏电容式触摸屏结构最为简单. 它是在紧贴显示屏前的双夹层玻璃中涂有一层透明的氧化、金属导体层,四角引出四个电极受控于控制器. 通过引线,夹层导体中有高频电流流动.&#

14、160;                    图2 电容技术触摸屏由于人体电场的存在, 触摸点手指与屏幕内涂层构成一个微小的耦合电容,而高频电流对于通过小电容是很容易的. 这样, 对称四电极上的高频电流通过触点小电容被分流. 这个被破坏了对称的变化量由控制器侦测到. 由于流入四电极的电流与手指触点到四角的距离成反比,故可计算出触点坐标值.电容技术触摸屏灵敏度极高, 能感知轻微快速的触碰(响应时间最快为3m

15、s) ,所以它不怕污染和带手套触摸等,但它怕外界强电场干扰.2.3红外触摸屏红外触摸屏是利用X、Y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸。通常红外触摸屏在显示器的前面安装一个外框，靠藏在外框中的电路板在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管，一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线，因而可以判断出触摸点在屏幕的位置，安装红外触摸屏的方法非常简单，只要用胶或双面胶将这个框架固定在显示器前面即可。大多数红外触摸屏的控制器直接设计在藏在框架中的电路板上，也有红外触摸屏把控制器设计在单独的小盒中。控制器通过键盘接口或者串行口直接与主机通信，走键盘接口

16、的红外触摸屏用户甚至可以直接读取键盘口发来的触摸屏数据而无需任何驱动程序。 图3 红外触摸屏2.4表面声波触摸屏表面声波触摸屏的触摸屏部分可以是一块平面、球面或是柱面的玻璃平板，安装在CRT、LED、LCD或是等离子显示器屏幕的前面。玻璃屏的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器，右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器。玻璃屏的四个周边则刻有45°角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。 图4 表面声波触摸屏以右下角的X-轴发射换能器为例：发射换能器把控制器通过触摸屏电缆送来的电信号转化为声波能量向左方表面传递，然后由玻璃板下边的一组精密反射条纹把声波能量反射成向上的均匀

17、面传递，声波能量经过屏体表面，再由上边的反射条纹聚成向右的线传播给X-轴的接收换能器，接收换能器将返回的表面声波能量变为电信号。当发射换能器发射一个窄脉冲后，声波能量历经不同途径到达接收换能器，走最右边的最早到达，走最左边的最晚到达，早到达的和晚到达的这些声波能量叠加成一个较宽的波形信号 。发射信号与接收信号波形在没有触摸的时候，接收信号的波形与参照波形完全一样。当手指或其它能够吸收或阻挡声波能量的物体触摸屏幕时，X轴途经手指部位向上走的声波能量被部分吸收，反应在接收波形上即某一时刻位置上波形有一个衰减缺口。 13二、试推导在考虑基底两个面反射情况下基底的反射率计算公式。解：入射介质为空气，基

18、底折射率取n对第一个表面反射系数，对第二个表面反射系数：。由上可知每个面的反射率一样为，透射率由于玻璃基底的厚度远远大于光的相干长度（非激光），多束反射光非相干叠加。代入，得三、试说明在满足布鲁斯特角条件下的偏振分光膜为什么不能用平板分光膜实现？解：由于， 满足布鲁斯特角时, 若入射介质为空气有 >1所以偏振分束膜不可能在平板分光膜中实现。四、试说明，为什么金属分束膜的吸收损失与光的入射方向有关。解：第一种传播方向：空气(n0)金属膜()玻璃(ng)膜层矩阵在第二种传播方向: 空气玻璃金属膜于是两种传播方向的膜系透射率分别为， ，所以透射率与传播方向无关两种传播方向的膜系反射率分别为， 两者不相等又因为T+R+=1所以吸收率与光的传播有关五、光电极值法在监控膜层厚度时有哪些技巧，并举例说明。答：光电极值法精度不高的主要原因是其原理。克服技巧有（1） 过正控制，避开反射率或者透射率的极值点，使用稍短的波长