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【中心議題】
【解決方案】
電泳顯示是利用帶荷電的膠體顆粒可在電場中移動的原理,通過電極間帶電物質在電場作用下的運動實現色彩交替顯示的一種顯示技術,以這樣一個電泳單元為一個像素,將電泳單元進行二維矩陣式排列構成顯示平面,根據要求像素可顯示不同的顏色,其組合就能得到平面圖像。電泳顯示器主要有扭轉球型電泳顯示(Twisting Ball Display,TBD)技術、微膠囊化電泳顯示(Microencapsulated Electrophoretic Display,MED)技術、微杯型(Microcup)電泳顯示技術,逆乳膠電泳顯示(R-verse Emulsion Electrophoretic Display,REED)技術等。
2.3.1技術原理
扭轉球型電泳顯示,是在透明塑料的密封腔體中,充滿油性液體,液體中分散著黑白雙色球微粒,白色半球反射光,黑色半球則吸收入射光。通過氧化銦錫電極和驅動電路控制加載電場,在脈沖電壓的作用下,由于偶極子的扭矩力,小球就在液體中發生轉動實現顯示,并通過驅動電壓調整球體的旋轉角度和排列的有序度,控制圖像灰度。通過改進制造設備和工藝,可以改變球的構成,使得黑白兩色球微粒成為有色透明的多色球微粒。也可以制造全透明球微粒,并在半球體切面上植入一個半透明的濾色片。這樣,當濾色片處于與顯示屏平面垂直狀態時,球是看不到的,在濾色片與顯示屏平面平行時,就會出現濾色片顏色,就可能獲得
彩色顯示。
微膠囊型電泳顯示是先將電泳粒子和絕緣懸浮液包封于微膠囊內,再將微膠囊置于電極間。一個微膠囊內分散有許多帶正電的白色粒子和帶負電的黑色粒子,正、負電微粒子都分布在微膠囊內透明的液體也就是分散介質當中。當從非顯示面加正電場時,微膠囊內帶正電的白色粒子移動并聚集在顯示面,這時顯示為灰色;反之,當從非顯示面加負電場時,帶負電的黑色粒子移動并聚集在顯示面,這時看起來就是黑色。這些粒子由電場定位控制,即該在什么位置顯示顏色是由一個電場控制的,控制電場由帶有高分辨力顯示陣列的底板產生。通過加鋪彩色濾光膜、控制電泳速度和增加子像素等方法,來實現彩色電泳顯示。
微杯型電泳顯示器發出的一種電泳顯示技術,其原理是將帶電微粒分散在染色的絕緣溶劑中構成膠體電泳液,將其封裝在特制的微杯中,對該分散體系施加電場,帶電粒子在庫侖力作用下發生電泳。通過改變電場方向,使某一顏色的帶電顆粒定向泳動,并透過透明電極板而顯示。
逆乳膠電泳顯示器是Zikon公司所研發的新型顯示模式,主要是利用逆乳膠的電泳特性達到顯示的目的。逆乳膠電泳顯示器的構造是由兩片鍍上ITO電極的玻璃基板,中間注人逆乳膠溶液,選擇極性染料使極性相(也就是微胞內部)呈現色彩。在適當的電場強度及頻率下,控制微胞均勻分布在較寬的電極上或均勻分布在溶液中,可使顯示器呈現微胞內染料的色彩,也可以利用電場的強度與頻率,控制微胞聚集在較窄的電極使顯示
器面版呈現透明狀態。
2.3.2研發進展
電泳顯示器具有易讀性、柔軟性、雙穩態特性和低功耗等優點,成為人們廣泛關注的焦點。E-Ink,Lucent、飛利浦、三星、柯達、施樂、IBM、索尼、東芝、佳能、愛普生、摩托羅拉等多家國際知名公司都在涉足電泳類顯示器件的研發,且已經有電泳柔性顯示器件產品問世。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。2007年E-Ink與Seiko合作推出了可彎曲的手表外,E-Ink與索尼、金科、eREAD等公司合作推出了電子書;諾基亞發布了概念手機Nokia888;三星與LPL則在電泳顯示介質上加裝彩色濾光片,形成彩色化。臺灣元太的電子紙顯示器技術在已成功量產,包括Amazon、索尼等國際大廠所推出的電子書產品,其所使用的面板皆由元太提供。2008年8月愛普生宣布成功開發出13.4 in電子紙,分辨力達到3 104×4 128,精度達高達400 DPI(每英寸點數),上面的文字和圖像看起來就像在真紙上一樣的清晰。漢王科技推出國內首款使用電子紙為顯示屏的電紙書,采用5 in的EPD電子紙,分辨力800×600 DPI。
2.3.3下一步研究方向
目前,幾乎所有的電泳顯示技術都不成熟。改善和解決以下問題是今后柔板顯示技術的發展方向:響應速度比較慢,無法表達足夠連貫的視頻畫面,因為電泳技術依賴于粒子的運動,用于顯示的開關時間非常長,長達幾百毫秒,這個速度對視頻應用是不夠的,應開發用于電泳顯示的使開關時間達到幾十毫秒甚至更快的電泳技術;全彩色顯示技術等還有待于進一步改進;制造工藝復雜,對材料要求高,成本較高。
電泳顯示技術現在還處于研究階段,開發應用剛剛起步,還有許多科學與技術問題需要解決。應該抓住機遇,在該領域跟蹤國際最新的研發趨勢,抓住課題的核心科學問題,結合材料功能化問題選擇合適的材料或合成新的先進材料,為高性能電泳顯示材料的設計提供理論基礎。同時解決產業化中每一步的技術問題,最終研發具有自主知識產權的電子紙張并能產業化。