平板显示技术：第九章 ELD+VFD+E-paper

第九章其它显示(xiǎnshì)技术

9.1无机电致发光显示（ELD）电致发光元件的结构(jiégòu)原理电致发光元件的材料与制作1共八十七页处于激发态的分子、晶体和非晶态物质(wùzhì)在退激过程中会产生辐射，即发光。根据其受激的方式，这种激发态发光可以分为三种形式：光致发光（photoluminescence，PL）电致发光（electroluminescence，EL）阴极(yīnjí)发光（cathodeluminescence，CL）一种是撞击式电致发光：电压直接或间接加在电极之间而引起的发光，如通常日光灯的发光。另一种是电荷注入电致发光：电压加在直接固定于单晶半导体(如GaAs)PN结的电极上，由于载流子的注入而引起发光，如通常发光二极管(LED)的发光。电致发光的两种类型:电致发光是电能转化为光能的过程。2共八十七页9.1.1电致发光元件的结构(jiégòu)原理电致发光(electroluminescent，EL)是指半导体，主要是荧光体，在外加电场作用下的自发光(fāɡuānɡ)现象。在EL中分注入型发光和本征发光两大类。注入型EL的典型器件是发光二极管(LED)，在外加电场作用下使P－N结产生少数载流子注入，进而产生发光；本征型EL是不伴随少数载流子注入而发光，即把ZnS等类型的荧光粉混入纤维素之类的电介质中，直接地或间接地夹在两电极之间，施加电压后使之发光。3共八十七页1920年德国学者古登和波尔发现，某些物质加上电压后会发光，人们把这种现像称为电致发光或场至发光（EL）。1936年，德斯垂将ZnS荧光粉浸入蓖麻油中，并加上电场，荧光粉便能发出明亮的光。1947年美国学者麦克马斯发明了导电玻璃，多人利用这种玻璃做电极制成了平面光源，但由于当时发光效率很低，还不适合作照明光源，只能勉强作显示器件。1950年，Sylvania公司利用Sn02透明(tòumíng)导电膜电极，开发成功分散型EL元件，作为平面型发光源，称为第一代EL。研究(yánjiū)历史4共八十七页1968年，Vecth和Kahng等人发表了两篇文章，被认为是第二代EL开始的标志。在此基础上，Inoguchi等人于1974年发表了关于高辉度、长寿命的二层绝缘膜结构的薄膜型EL元件的文章，并通过实验验证了EL用于电视(diànshì)画面显示的可能性。70年代后，由于薄膜技术带来的革命，薄膜晶体管（TFT）技术的发展,EL在寿命、效率、亮度、存储上的技术有了相当的提高,使得EL成为在显示技术中最有前途的发展方向之一。1983年，日本开始了薄膜ELD的批量生产。近年，研究集中于全彩色显示和更大容量的显示方面。主要是从材料的角度进行研究。EL冷光片是一种简单可靠的发光方式，因其具有轻、薄、抗震、耐冲击、低耗电、冷光等特性，早期在军事及航天有广泛的应用。到目前为止，EL冷光片已在液晶背光、汽车工业、标示牌、建筑及室内设计、广告、礼品玩具等领域有广泛应用。5共八十七页国内研究(yánjiū)我国于二十世纪60年代以中国科学院长春物理研究所为主体，正式确立研究及开发。1982年中科院长春物理所成功的研制了4X4米的矩阵式超大型塑料发光屏幕，并在北京人民大会堂大礼堂悬挂应用10年之久。九十年代中期我国EL器件逐步开始进入民用领域，同时与其相关配套电子驱动部分也迅猛发展，目前生产与市场均已十分成熟。粉末AC电致发光器件技术目前主体分为：EL玻璃屏（在玻璃上实施）、EL搪瓷屏（在金属板上实施）、EL塑料屏、EL线性器件（在电线上实施。电致发光(EL)片又称冷光片、霓虹晶片、彩虹片等。其主要优点为薄，轻，动态闪动，面发光均匀，生产(丝网印刷)及装配(zhuāngpèi)使用工艺实施简单。EL发光片主要应用于超薄广告灯箱，仪器仪表照明、发光显示指示等6共八十七页EL冷光片电激发光是一种由电能转为光能的现象，因其在工作的过程中不会产生热量，所以(suǒyǐ)一般俗称冷光。目前，行业内把EL冷光片叫为背光源、发光片等。冷光片简称EL,发光材料为硫化锌粒子，通过夹在两极的交流电压驱动产生的交流电场，电子在发光层内高速运转，激活发光原子，使其被加速而获得足够能量，被电场激发的电子碰撞发光中心及荧光物质，而引致电子能极的跳跃—变化—复合而导致发射出高效率冷光的一种物理现象，即电激发光现象，7共八十七页EL塑料片的厚度一般在0.2-0.5mm左右，是由绝缘基底(jīdǐ)上喷涂了电致发光材料并夹在两层电极之间组成。发光片可以通过使用不同的发光材料，比如硫化锌等，再掺杂其他成份的激活剂、共激活剂或添加萤光染色剂等，来调整光的亮度和颜色。改变频率同样能引起光的颜色变化，当频率增加时颜色向偏蓝(短波)的方向移动，而当频率减小时颜色会向偏绿(长波)的方向移动,EL片的原始颜色是指电压115V/400HZ时发光片的发光颜色，一般为绿色或蓝绿色。塑料电(场)致发光片具有很强的柔韧性，在不折损电极的前提下，可相对裁剪或弯曲而不影响发光性能；8共八十七页图像显示质量高受温度(wēndù)变化的影响小全固体显示元件小功耗、薄型、质轻不足：驱动电压高负载(fùzài)电容大蓝光效率低实现大面积、无缺陷、均匀薄膜的工艺要求高9共八十七页1分散型交流(jiāoliú)电致发光结构原理由Sylvania公司(ɡōnɡsī)最初开发，是第一代EL的代表结构形式，目前广泛用于液晶显示器的背照光源。基板为玻璃或柔性塑料板。透明电极采用ITO膜，发光层由荧光体粉末分散在有机粘结剂中做成。10共八十七页荧光(yíngguāng)体粉末的母体材料是ZnS，其中添加了作为发光中心的活化剂和Cu，Cl，I及Mn原子等，由此可得到不同的发光颜色。粘结剂中采用介电常数较高的有机物如氰乙基纤维素等。发光层与背电极间设有介电体层以防止绝缘层被破坏。背电极用Al膜做成.交流电致发光ACEL是大量几微米到几十微米的发光粉状晶体悬浮在绝缘介质中的发光现象，也称德斯垂效应。ACEL所加的电压通常为数百伏。ACEL是晶体内的发光线发光，不是体发光。线发光强度可达3.4×105cd/m2，总体发光亮度约40cd/m2功率转换效率为1/%，寿命约1000小时。11共八十七页发光颜色：通过激活剂和共激活剂的组合可以在蓝色到黄色之间的范围内变化。在ZnS:Cu,Cl系中，通过调节Cl的含量，可以获得从蓝色(460nm)到绿色(lǜsè)(510nm)的发光。此外，由ZnS：Cu,A1系可得到绿色。由ZnS:Cu,Cl,Mn系可得到黄色发光等。粉末(fěnmò)AC-EL板的特性：12共八十七页2薄膜型交流(jiāoliú)电致发光1974年高辉度、长寿命的薄膜交流型EL元件被制成，该元件是将发光层薄膜夹于两层绝缘膜之间组成三明治结构。目前已投入商品市场。结构：在玻璃基板上依次积成透明(tòumíng)电极、第一绝缘层、发光层、第二绝缘层、背面电极等。发光层厚0.5～1µm，绝缘层厚0.3～0.5µm。13共八十七页高场薄膜电致发光（TFEL）目前的ACTFEL多采用双绝缘层ZnS:Mn薄膜结构。器件(qìjiàn)由三层组成，发光层夹在两绝缘层间，起消除漏电流与避免击穿的作用。掺不同杂质则发不同的光，其中掺Mn的发光效率最高，加200V，5000Hz电压时，亮度高达5000cd/m2。ACTFEL具有记忆效应，通常室内光照度下，记忆可维持几分钟，在黑暗中可保持十几个小时。EL器件目前已被应用在背光源照明上，在汽车、飞机及其他设备仪器仪表、手机、手表、电子钟、LCD模块、笔记本电脑显示器等方面获得应用。也作为交通安全标志，公司标志，出口通道等发光指示牌上的发光显示器件。14共八十七页

TDEL（Thick-filmDialectricElectroluminescentTechnology厚膜电致发光技术）显示器的原理是利用一整片的蓝色磷光为基础，激发其上的红色和绿色颜料，混合成三色的RGB影像。由于不须要像等离子电视一样复杂的组件，也不须要LCD的背光，37“的TDEL电视样品厚仅2cm，重量则甚至不到一公斤。从技术性能以及性能价格比方面进行比较，TDEL显示器要比PDP和LCD显示器好，是一项比较有发展前途的平板显示器。这项技术是一个加拿大籍中国(zhōnɡɡuó)人发明的，技术由加拿大iFire公司拥有，但由于没有其他公司参与，一直普及不起来。TDEL显示器15共八十七页TDEL显示器的构造(gòuzào)16共八十七页9.1.2电致发光元件(yuánjiàn)的材料与制作电致发光元件的构成材料：发光层材料：一是添加合适(héshì)的发光中心以获得可见光波长范围内的发光；二是能承受激发所必需的106V／cm左右的强电场。一般采用添加有合适的发光中心的能隙比较宽的半导体材料。目前已经实用化的母体材料是ZnS。绝缘层材料：非晶态氧化物或氮化物，铁电体（BaTiO3等）电极材料：ITO基板材料：玻璃17共八十七页18共八十七页EL元件(yuánjiàn)各功能层的形成1发光层：多采用电子束蒸发、金属有机化学气相沉积MOCVD等真空蒸镀法。对于难以采用真空蒸发的材质，一般是采有溅射镀膜法，沉积速率大，便于连续化生产。而且发光中心在膜层中分布均匀；对于均匀性要求更高、晶体结构有特殊要求的膜层，可以采用原子(yuánzǐ)层外延ALE(atomiclayerepitaxy)等技术。2绝缘膜：溅射镀膜法19共八十七页20共八十七页9.2真空荧光(yíngguāng)显示（VFD）概述工作原理及基本(jīběn)结构构成材料与制造工艺21共八十七页22共八十七页电子(diànzǐ)倒车后视镜

（高亮度）简易(jiǎnyì)导航

（多色）在仪表上行车电脑VFD

使用实例23共八十七页真空荧光(yíngguāng)显示(VacuumFluorescentDisplay,VFD)是利用真空荧光管进行显示，简称VFD。这是一种低能电子发光显示器件，它克服了CRT体积大、电压高的缺点，虽然是真空器件，但工作电压低、体积小和亮度高。在环境亮度变化大和对低功耗无要求的场合有着优越性，所以在低中档显示领域，如计算器、汽车、仪器仪表方面有广泛的应用。9.2.1概述(ɡàishù)24共八十七页荧光管显示器是具代表性的自发光型电子显示器件之一，用途很广。不同厂家的荧光管显示器可能有不同名称，但国际学会(xuéhuì)及一般刊物中广泛称其为真空荧光管显示器(vacuumfluorescentdisplay，VFD)。一种低能电子发光显示器件，它的显示特性与CRT、FED类似，但它克服了CRT体积大、电压高的缺点，虽然是真空器件，但工作电压低、体积小和亮度高。在环境亮度变化大和对低功耗无要求的场合有LCD无法比拟的优点，所以在低中档显示领域，如计算器、汽车、仪器仪表方面有广泛的应用。最初的VFD采用球形玻璃管，它是为显示一位数字而开发的，主要用于电子计算器中的数字显示。基本上沿用普通电子管的生产工艺，外形如普通电子管中的拇指管，这种单管式荧光显示管用作数字或字符显示时，需将多个单管排列，体积大，安装不方便。25共八十七页此后，随着厚膜、薄膜技术的发展，以及逐渐实现多色化等的技术进步，经过多年的变迁，逐渐达到目前的状态。VFD是由阴极、栅极、阳极构成的，至少观测侧是密封于透明容器中的电子管。由阴极放出的电子(diànzǐ)在栅极控制下碰撞阳极，阳极上按一定图形涂布的荧光体被低速电子(diànzǐ)束激发发光，并由此显示出所需要信息的自发光型电子(diànzǐ)显示器。与CRT类似，VFD是利用电子束激发荧光体使其发光的电子管。但与CRT所用的10～35kV高能电子束相比，VFD仅用50V以下的低能电子束。二者电子束的形态也不相同，CRT采用线状电子束，进行光栅扫描或矢量扫描，VFD采用喷淋状电子束，通过栅极与阳极电位的组合，选择所需要显示的信息。26共八十七页特点(tèdiǎn)低工作电压，阳极和栅极的电压12～20V，每一路的驱动电流几mA。可以用集成电路(jíchéng-diànlù)直接驱动；亮度高，蓝绿色为l000～2000cd／m2，用于汽车上的平视显示器亮度可达10000cd／m2以上；红色和蓝色为几百cd／m2；基本上没有视角的限制；颜色清晰,灰阶控制；厚度为6～10mm，平板结构；一个DVD用的显示屏只有75mm×14mm×6mm，而大型的长度可达550mm；显示图案灵活，可以做成笔段和符号的形状，也可以点矩阵显示和全矩阵显示。可透过特定滤板任意更改颜色27共八十七页问题(wèntí)阴极功耗大。VFD的总功耗主要有阴极加热功率、栅极功率和阳极功率。不管发光点有多少是开通发光的，只要一开机，阴极的加热始终常开。不考虑驱动电路的功率损耗，VFD屏本身的阴极加热占全屏功耗的1／3以上；低阳极电压的工作条件下，难以找到合适的高效率、长寿命发光粉。限制了全彩色显示屏的开发；真空结构，难以制作大面积的电视显示屏。VFD的应用范围主要是用于家用电器(jiāyònɡdiànqì)的工作状态显示和仪器仪表的数码和符号、图表显示。28共八十七页VFDLCD视角(shìjiǎo)对比度EnvironmentDarkorNormal(DSTN/STN/TN)背景没有露光(lùɡuānɡ)现象且看不到未点灯字划背景有露光现象且可看到未点灯字划没有限制

(170度)＊会因构造而限制视野角有角度限制

(60-100度)＊颜色随角度产生变化操作温度-40～+85℃＊不影响反应速度-30～+85℃＊影响反应速度反应速度10μs＊温度不影响反应速度65ms＊温度影响反应速度灰阶可利用驱动IC进行高灰阶功能表示低灰阶功能表示VFD与LCD比较29共八十七页

VFD由于自发光不会产生(chǎnshēng)如LCD的背光漏光现象.VFDLCD30共八十七页当阴极有电流通过时，灯丝便产生热量(rèliàng)，释放电子。这样一些电子穿过栅格，均匀地打在阳极的字符段上。凡是由电子开关通电的字符段，受电子轰击后发亮；否则，发暗。这样通过控制字符段的通电状态，控制不同的数字。9.2.2工作原理及基本(jīběn)结构

工作原理31共八十七页发光(fāɡuānɡ)ONONON没有(méiyǒu)发光ONOFFOFF灯丝/Filament栅极/Grid阳极/AnodeVFD发光原理32共八十七页

VFD是利用氧化锌(ZnO:Zn)等类似荧光粉在几十电子伏能量轰击下的发光现象。在VFD中，阴极发射电子，而阴极发射的电子能否通过栅极儿到达阳极，取决于栅极相对于阴极的电位。当栅极电位为正，阴极发射的部分电子被栅极截获，变成栅流，这部分电流(diànliú)越小越好；部分电子穿过栅孔打到阳极，激发荧光粉发光，而成为阳极电流(diànliú)。当然这时阳极上必须是正电压。也就是栅极和阳极同时为正电压时，才能发光显示。VFD工作(gōngzuò)原理

典型的真空三极管工作原理33共八十七页VFD的结构(jiégòu)VFD基本结构由阳极(yángjí)、阴极、栅极和玻璃罩构成，典型的真空三极管结构。34共八十七页VFD构造(gòuzào)图35共八十七页真空荧光显示管是一个真空容器，其上下是两块内侧镀有导电膜的平板玻璃，四周用玻璃粉进行密封，并且留有一个排气管。灯丝为阴极，与电源“－”极相接；阳极为涂有磷光物质的屏幕，与电源正极相接，每个字符段由电子开关单独控制通电状态；在灯丝与阳极之间有栅格，整个装置密封在被抽真空的玻璃罩内。为了堆持器件内的真空度，还放上一个环状消气器，内装消气剂。排气结束后，使用高频加热把消气剂中金属钡蒸发到平板玻璃的内侧面(cèmiàn)．以吸收使用过程中器件内释放出来的气体。36共八十七页圈环端子(duānzǐ)荧光(yíngguāng)体连接板灯丝支架玻璃盖框架基板灯丝栅极侧板37共八十七页单位(dānwèi)荧光数码管的结构KGfaegdcbKCathodes(heaters)GridGlassbackPlates38共八十七页9.2.3构成材料(cáiliào)与制造工艺VFD用的主要材料包括封装用玻璃、阴极材料、电极及引线端子用金属材料、阳极基板用的厚膜材料、荧光体等。为避免丝极妨碍画面显示，钨丝线表面包覆Ba、Sr以及Ca等材料构成的氧化物。对丝极施加电压使丝极加热至620℃，接着再用栅极对丝极释放的热电子进行控制与加速，通过栅极网孔的电子撞击至涂有荧光体的阳极，进而激发荧光体产生光。同样为避免栅极妨碍画面显示，利用(lìyòng)蚀刻技术将厚50μm不锈钢板制成线宽30μm的网孔，只要对栅极施加正电荷，便可使丝极射出的电子加速扩散，并将电子诱导至阳极。39共八十七页阳极基板则利用厚膜印刷技术制作铝质膜层导线(dǎoxiàn)，接着再用低融点玻璃在导线(dǎoxiàn)上铺设绝缘层，显示画面的部位设有throughhole，该throughhole绝缘层上方以黑铅形成电极，最后在电极表面涂布荧光体形成阳极发光显示单元。显示画面时分别对栅极与阳极施加正电位，非显示部位则对栅极与阳极其中一方，或是两者同时施加负电位，藉此方式阻止电子进入荧光体产生撞击发光。40共八十七页荧光粉大多数情况(qíngkuàng)下，VFD的阳极电压采用12-50V。在这样低的电压下，能产生足够高辉度发光的荧光粉，必须满足下列三个条件：基质材料的禁带宽度必须足够宽，使得对可见光是透明的。而杂质能级必须合适，使得载流子跃迁发出的光为所要求的颜色：必须有高的量子效率。因为轰击的电子能量低，每个电子只能激发起几个电子产生辐射跃迁。荧光粉本身必须具有足够的导电率，以便将入射电子的负电荷引走。目前只有发绿色的ZnO：Zn能完全符合上述要求。41共八十七页在低能电子激发中，电子的穿透深度很小。500eV的电子在Zn0：Zn和ZnS类的发光粉内的电子穿透深度也不超过8.1nm和6.0nm。对阳极电压l2V就正常发光的ZnO：Zn来说，此时电子渗入到发光体内的深度很浅。发光粉的粒径一般为几个微米，因而(yīnér)发光只限于发光粉的表面，要求VFD中使用的发光粉，有较好的表面发光效率。对CRT中使用的大部分发光粉来说，表面电子的无辐射跃迁使其在小于2kV的阳极电压下不发光或效率很低，这个电压称为“死电压”。而ZnO:Zn的死电压几乎不存在或接近0V。42共八十七页根据阴极射线发光理论可知，发光亮度(liàngdù)

L与阳极电压Va、阳极电流密度ia、发光效率及激发占空比Df有如下关系：式中的L是人眼所感觉到的亮度。

VFD的电压低,是CRT的1／100，即使在发光效率相当时，要得到相同的亮度也必须要有几百倍的平均阳极激发电流密度。因而VFD是低压大电流的发光器件，需要能提供较大电流的阴极和能够耐电流轰击的发光材料。43共八十七页AM-VFDHUD(Headupdisplay)AMVFD+LEDAM-VFD在HUD上的应用(yìngyòng)44共八十七页グリッド（金属メッシュ）Grid表示部DisplaypatternリードLeadフィラメントFilamentセンサー部Sensorpattern観察方向ViewingDirection【横剖面】KEY1～9：TouchkeyKEY10～13：SliderkeySensorICCPUSPI-busUn-synchronismserial电容感应式

VFD(接触(jiēchù)感应)45共八十七页9.3电子(diànzǐ)纸显示技术飞利浦－E-INK电子(diànzǐ)纸惠普新型电子书46共八十七页可卷曲(juànqǔ)电子纸应用空间广泛采用(cǎiyòng)柔性基板材料制造出来的柔性电子纸，能够像纸张一样轻薄、可卷绕或折叠以便于携带。目前柔性电子纸可采用(cǎiyòng)塑料、薄型金属和超薄玻璃基板等。

47共八十七页9.3.1电子(diànzǐ)纸电子纸ElectronicPaper(E-Paper)，也称DigitalPaper、Paper-LikeDisplay，是一种视觉效果与纸张相似的电子显示装置，具有易于阅读、便于携带和低功耗等特性。电子纸目前最主要的一种应用是电子书阅读器(E-BookReader)，这是一种以电子纸为核心部件的便携式电子设备，用于阅读电子图书报刊。电子纸还可广泛用于广告牌、信用卡、会员卡、钟表、电子标签、各种指示器、医疗器械以及数码相框、手机(shǒujī)等便携式消费产品；此外，电子纸目前的市场定位虽不是要取代液晶显示器，但随着高亮度、高分辨率和高响应速度全彩色电子纸技术的发展，其应用将很有可能会扩展到电脑显示器、电视机等更庞大的应用领域48共八十七页优点(yōudiǎn)屏幕较大、和真正的纸张相似无论在明亮的日光下还是昏暗的环境中，都可以利用反射方式来显示出内容，感觉就和阅读报纸一样具有超薄、像印刷物一样的可视性关闭电源后仍保持显示状态的记忆特性属于不需背照灯的反射方式，因此不需要一直通电显示效果看起来清清楚楚具有不会浪费地球森林资源及环保概念等优势随意(suíyì)存取，反复使用一种方式是手写输入，另一种方式是通过网络下载刷新内容49共八十七页缺点(quēdiǎn)离价位低、重量轻、容易看等纸张特性还有一段距离昂贵且复杂的原料(yuánliào)制作过程～～成本高50共八十七页51共八十七页52共八十七页53共八十七页1971:古登堡计划(jìhuà)1974:Gyricon（NicholasSheridon）1993:AppleNewton(笔记本电脑)1999:RocketeBook2000:MicrosoftReader

(PCsoftware)2002:PalmTreo(PDA,thenSmartphone)2002:TabletPC(technicallysince1989)2004:SonyLibré(第一代eInk)2005:iRexReader(TouchScreen)2006:Sony®Reader（CES）2006:PlasticLogic(柔性(róuxìnɡ)背板)2007:VizplexTM

(第二代eInk)2007:津科翰林v3(Vizplex)11/2007:AmazonKindle2009:AmazonKindleDX2010:PlasticLogicReader电子纸的发展54共八十七页第一代有影响(yǐngxiǎng)的eInk电子书：

SonyLIBRIé-2004

2004iRex电子书阅读器-200555共八十七页Kindle掀起(xiānqǐ)电子书阅读器热潮56AmazonKindle（亚马逊）不仅打开电子书阅读器市场，也奠定电子纸在电子书应用上的主流显示技术地位。由于无需背光模块构造，因此Kindle1次充电可使用90小时(xiǎoshí)，或翻页10,000次。即使1天阅读时间超过12小时，Kindle亦可连续使用超过1星期而不需充电。2007年11月发布,卖出50万台以上56共八十七页9.3.2电子墨水显示(xiǎnshì)技术

早在1970年代初已出现「电子纸」的想法，这是当时计算机屏幕质量太差所激起的浪花。

1980，在PARC的薛立登的基本构想：将一些与人类头发差不多宽度的塑料珠嵌入一张有弹性的的透片中。每颗珠子都是双色调，半白半黑，各带着相反的电荷。若施加适当的电场到透片表面，珠子就会翻转、定位，将黑或白面呈现(chéngxiàn)在观视面上，达到「油墨」写在正确位置的效果。

57共八十七页电子纸的显示技术(jìshù)之1:

Gyricon媒体公司的智能纸（SmartPaper)旋转球柔板显示器。由Nick

Sheridon在施乐公司开发的Gyricon电子墨水诞生于上世纪七十年代。使用双色调(sèdiào)的微小对称固体电珠到处旋转游走。由白色与黑色树脂制成。58共八十七页Gyricon的核心部分是一片看上去与普通纸张类似的透明胶片，但是在胶片里面分布了高达百万计的直径在100微米左右大小的带电小球。每个小球的一面涂上了带负电黑色涂料，另一面涂上带正电的白色涂料。这些小球被密封在透明的充满润滑油的硅胶片中。在硅胶片的表面构造了类似液晶TFT一样的电路，能够按照需要在不同的位置施加正电压(diànyā)或者负电压(diànyā)。这样内部泡在润滑油中的带电小球就会在电场的作用下发生旋转，选择性的将黑色或者白色部分翻转出来，在宏观上形成需要显示的文字或者图案。而当Gyricon断开电源，已经旋转到位的小球便保持之前的旋转排列方式，宏观上就将显示内容保存下来，像杂志一样长时间稳定显示。

59共八十七页旋转(xuánzhuǎn)球柔板显示器的问题分辨率低Gyricon显示会受带电小球旋转的约束——如果胶片中小球排列太疏，那么最终画面连续性和对比度将会下降；而小球又不能排列太紧密，以免影响正常旋转。与此同时，如果小球尺寸太大，显示画面难免有颗粒感；而缩小(suōxiǎo)小球尺寸又受到微细加工水平的限制，无法快速取得突破。

响应时间太长Gyricon变化颜色依靠加电使带电双色小球旋转，而要转动100微米固态小球耗费时间超过100毫秒

有源电路驱动复杂单色显示制造工艺复杂60共八十七页电子纸的显示技术(jìshù)之2:

E-Ink电子墨公司的电子墨电子墨是一种加工成薄膜状的专用材料(cáiliào)，与电子显示设备结合在一起使用，是化学、物理学和电子技术的综合应用。

雅各布布森利用电泳原理，悬浮在液体中的带电粒子，在电场推动下的运动。由于悬浮在水中，这些胶囊被印在纸上或荷电材料上时，看起来就像墨。因此称为电子墨。使用内含色粒的透明微囊，色粒在液态介质中浮动而达到色彩变化的效果，其制造过程使用了商业上微囊封包的标准技术。61共八十七页电子(diànzǐ)墨水电子墨水颗粒中含有黑色和白色粒子，黑色染料能使透明颗粒呈现黑色，白色粒子则能依感应电荷之不同而移动改变色彩。只要把这种电子墨水涂到纸、布或其它平面物体上，并配合需要适当地施加电流来改变颗粒颜色，便可显示所欲呈现的图案和文字。电子墨水可调整颗粒内的染料颜色，来呈现多样的色彩与图案。电子纸张的优点是耗电量非常低，而其画面即使断电也能继续维持不变。利用电泳显示(ElectrophoreticDisplay，EPD)即利用电泳原理实现光反射式的双稳态显示成像。电泳是指在电场的作用下，带正、负电的粒子分别(fēnbié)移向电场两极的运动现象。62共八十七页E-Ink还能实现(shíxiàn)单个胶囊的多级灰度显示。63共八十七页E-Ink电子(diànzǐ)纸的工作原理利用电泳原理形成(xíngchéng)画面。电子墨由数百万个尺寸极小的微胶囊构成，直径与头发丝相当。每一个微胶囊中含有白色和黑色颗粒，分别带有正电荷和负电荷，它们悬浮在清洁的液体中。当带正电的白色二氧化钛停留在微囊的观视面时，呈现的就是白色的页面；而当某个微囊下方的电极带负电时，就会将这些粒子拉到另一侧，结果在该点便产生一个油墨似的影像，直到相反的电流脉冲再将这些白色粒子送回去。若将整个程序反过来，就可以产生暗底白字的效果。64共八十七页电子墨薄膜的顶部是一层透明材料，作为电极端使用；底部是电子油墨的另一个电极，微胶囊夹在这两个电极间。微胶囊受负电场作用时，白色颗粒带正电荷而移动到微胶囊顶部，相应位置显示为白色；黑色颗粒由于带负电荷而在电场力作用下到达微胶囊底部，使用者不能看到黑色。如果电场的作用方向相反，则显示效果也相反，即黑色显示，白色隐藏。可见，只要改变电场作用方向就能在显示黑色和白色间切换，白色部位对应于纸张(zhǐzhāng)的未着墨部分，而黑色则对应着纸张(zhǐzhāng)上的印刷图文部分。65共八十七页电子(diànzǐ)纸的显示与阅读原理66共八十七页E-Ink電子紙基本原理67共八十七页9.3.3其它电子(diànzǐ)纸显示技术电泳显示(xiǎnshì)技术元太的E-ink友达的SiPix普利司通bridgestone的电子粉流体技术电子纸QR-LPD富士通的胆固醇液晶电子纸OLED高通公司的mirasol电子纸68共八十七页电泳显示技术

电泳显示技术：利用不同颜色带电(dàidiàn)或不带电(dàidiàn)粒子在电场的作用下移动，从而实现图像显示。电泳显示技术有微胶囊、微杯、电子粉流体3种典型结构。

微胶囊电泳显示技术：由透明微胶囊包裹分散于溶剂中的具有对比颜色两种粒子，其中至少一种粒子带电，与胶粘剂混合后涂布于ITO基材上制成电子纸薄膜。

微杯电泳显示技术：在ITO基材上制作精密排列的微杯阵列，往微杯阵列中注入电子墨水，即白色带电颗粒及黑色的染料，微杯表面进行固化后与胶粘剂层层压制成电子纸薄膜。

电子粉流体电泳显示技术：不使用液体为介质，其显示介质是将树脂经过纳米级粉碎处理后所产生的黑色和白色不同电荷的粉体，再把粉体填充于空气介质的微杯封闭结构中。69共八十七页电泳(diànyǒnɡ)显示技术70共八十七页SiPix電子紙基本原理Cupwidth(w)orlength(l):40-200µm2ndelectrodeorreleaseliner1stelectrodefilmCupWallWidth(ww):5-30µmSealing/AdhesiveLayerChargedParticlesDielectricSolventCupheight(h):10-40µmCross-sectionviewofMicrocup®EPD元太E-ink采用胶囊(capsule)封装，白色和黑色带电粒子交互显示(xiǎnshì)。而SiPix电子纸则是微杯(microcup)封装，只有一种带颜色的粒子(白色或其它颜色)。71共八十七页72共八十七页Mirasol显示(xiǎnshì)技术由高通（Qualcomm）全资子公司高通光电（QualcommMEMSTechnology）开发的一种新型显示技术。通过反射光线，使特定波长相互干涉而生成不同颜色，即‘干涉测量(cèliáng)调节’(IMOD)反射技术，这一展现色彩的过程与蝴蝶翅膀闪烁发光的原理相同。当阳光照在MEMS屏幕上时，反射板可以象蝴蝶翅膀那样控制反射光波长来显示颜色。可以不再依赖背景光，而是利用阳光、灯照等任何光源就可以让人看清屏幕。因此“Mirasol”的功耗大大降低。73共八十七页高通mirasol電子紙采用(cǎiyòng)MEMS技術7474共八十七页胆甾型液晶(yèjīng)的双稳态ChLCD具有(jùyǒu)独特的光电特性，在外加电压的作用下，其分子的螺旋状态会发生变化，进而导致光反射率改变，且在外加电压消失后仍能保持这种状态，具有(jùyǒu)双稳态特性，即加电前后液晶阵列保持稳定。当ChLCD分子呈平行排列时就拥有了反射光线的能力，并能够按照此时的排列形式反射出不同颜色的光线。当液晶分子旋转至非平行角度时，光线就能径直通过，表现为此处显示黑色。能够最大限度地沿用目前已经相当成熟、应用广泛、具有极大产能的液晶生产线。具有快速响应能力。实现彩色较容易。75共八十七页Fujitsu富士通76共八十七页ChLCD彩色显示技术(jìshù)77共八十七页胆甾型液晶具有独特的光反射选择特性，掺入适当添加剂后只能反射特定波长的色光，采用不同的添加剂配方可以配制成分别(fēnbié)反射红、绿、蓝三种基色光的胆液晶

。电子纸为多层结构，每个像素由分别能反射“蓝-绿-红”基色光的3层胆甾型液晶堆叠构成，最底层是光吸收层，每层CLC材料都处于两个透明电极的夹层中。当驱动电压分别加载到3个反射层的电极时，各反射层对环境光中3种基色光的反射率相应改变，所反射的3种适当强度的基色光按照加法混色规律就可以混合成所需的某种颜色，从而实现彩色显示。可以显示明亮鲜艳的彩色效果，无需偏光片和滤色片，前板厚度仅0.8毫米左右；具有双稳态低功耗特性，其功耗只有普通液晶显示器的1/50；具有可弯曲的柔韧性，生产成本也较低。

78共八十七页79共八十七页電濕式(EWD)：

Liquavista液晶(yèjīng)類技術：PixelQi、Ch-LCD電變色式(ECD)：Epson早有展示(zhǎnshì)品，但遲遲

未能進入量產階段。色彩穩定性及良率問題良率、價格、

與一般TFTLCD相比更貴非主流電子紙顯示器面臨的問題80共八十七页电子纸技术及应用的发展(fāzhǎn)蓝图812010~2015技術、產品發展朝大型化、全彩化、Flexible方向(fāngxiàng)發展2004~2009朝高多樣用途、高精細度、區彩或多彩方向發展~2003主要顯示簡單圖形與文字81共八十七页生产(shēngchǎn)企业20世纪末，美