黑白及彩色电子纸技术发展浅析

异军突起的E-Ink电子墨水

E-Ink技术和Gyricon大的区别就是放弃了可旋转小球的设计理念，转而在硅胶片中内置了上百万的微型胶囊。每个微型胶囊中充满透明润滑液体，并包含了无数纳米级的黑白小颗粒；黑色的颗粒带负电，白色的颗粒带正电。当施加电场的时候，黑色的颗粒聚集到胶囊表面，而白色颗粒聚集到胶囊底部。这样整个胶片看上去也能呈现出文字或者图案来。

由于胶囊不需考虑旋转和保证两个半球均匀上色的问题，E-Ink可以将微胶囊做得很紧密，并在胶囊内加入颜色性质稳定的双色球，以实现比Gyricon更强的反射亮度、更高的对比度。不光如此，E-Ink还能实现单个胶囊的多级灰度显示。如下图所示，每个胶囊使用两套不同的电极控制电路：左边胶囊的双电极极性相同，就能实现全白或者全黑；右边的胶囊双电极极性相反，巧妙的实现了灰色显示。这样单个胶囊就能实现全黑、全白、黑到白、白到黑四种显示灰度效果，使得图像更细腻平滑。

电泳成像的E-Ink电子纸

E-Ink集合了平板（薄膜）TFT、精密化学、纳米技术等等前沿科学于一身。而得益于现代纳米和平板显示技术的飞速发展，以上关键技术成本都得到有效控制，为E-Ink技术全面走向市场铺平了道路。因此目前市面上存在的掌上电子纸张产品多数都来自于E-Ink技术。

将会在户外大面积显示领域无限风光的Gyricon电子纸

Gyricon和E-Ink目前几乎统治了电子纸张的实际应用市场。Gyricon虽然在精细化显示方面存在明显不足，但是相对简单的结构使其在大面积显示和内容简单无需频繁变化的场合颇有作为，如体育场的比分牌和广告牌、超级市场的价格标签等。

不过目前的E-Ink电子纸技术还在两大缺陷，即响应时间过慢和色彩单一：

◇虽然E-Ink电泳的显示方式大幅提高了响应速度，先进的Vizplex技术已经将响应时间降低到20ms等级。不过熟悉液晶显示响应速度的读者肯定明白这还远远不够。使用者仍然会明显感觉到内容切换时的迟滞。

◇无论是Gyricon还是E-Ink，其基础显示原理只支持双色显示。对于彩色显示完全力不从心。

黑白E-Ink技术的竞争对手——改良液晶屏

别看电子纸张技术问世时间不长，其核心技术持有公司已经申请了数千专利，可谓进步神速。这众多专利一方面保护了这些公司早期的风险投入，另一方面也不可避免地形成了专利壁垒。因此细心的读者会发现在目前火热的电子纸张浪潮中居然缺少了我们熟悉的平板显示大鳄——三星、
LG、友达光电等公司。但事实情况并非如此，目前电子纸张的市场前景还不明朗，传统的平板显示大厂并不想在一旁作壁上观。于是乎一项基于传统液晶技术，且也能达到电子纸张效果的“胆甾型液晶”电子纸张问世了。

胆甾型液晶(改变液晶排列组合的方向便可达到不同的光学显示效果)

胆甾型液晶（Cholesteric Liquid Crystal Display,ChLCD）原是液晶显示技术的一种。在对液晶分子作深入分析时，科学家发现ChLCD在不同的电场排列下会表现出不同的光特性，而且同样具有双稳态的特点——即加电前后液晶阵列保持稳定。如图所示，左边当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。因此在反射式电子设备发展得如火如荼的今天，ChLCD被老牌的液晶厂家当做抗衡E-Ink的武器拿了出来。

ChLCD大的优势在于能够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，这为ChLCD带来了区别于前两者的两大特点：

◇具有快速响应能力。无论是Gyricon还是E-Ink，受显示原理限制，其小响应时间（黑白切换）都在20ms以上，如果是灰度变化就更慢，只能适应文字和图片等静态内容的显示。而源于主流液晶技术的ChLCD也承袭了液晶的响应速度，目前样品阶段的灰度响应时间就已经达到20ms，基本具备了动态视频的播放功能。

◇实现彩色对源于液晶显示的ChLCD来说并不困难，实现起来更是多种多样。一种方式是多层叠加。像前面提到的ChLCD在不同的排列形式下能发出不同颜色的光线，目前ChLCD技术已经能够产生蓝黑，红黑，橙黄等颜色搭配。那么将红绿蓝三层ChLCD叠加在一起就能实现多色显示。(详见后文介绍)