黑白及彩色电子纸技术发展浅析

正在跨越彩色显示的电泳电子纸技术

电泳显示(Electrophoretic Display，EPD)即利用电泳原理实现光反射式的双稳态显示成像。电泳(也称“电泳动”)是指在电场的作用下，带正、负电的粒子分别移向电场两极的运动现象。目前开发出来的EPD主要有下面几种。

•E-Ink的微胶囊(Microcapsule)电泳技术／商用名为“电子墨水”(Electronic Ink，E-Ink)
•SiPix的微杯(MicroCup)电泳技术• Xerox的扭转球(Gyricon)电泳技术
•Bridgestone的快速响应流体粉(Quick-Response Liquid Powder Display，QR-LPD)技术
•Philips的横向电泳(In-Plane Electrophoretic Display，IP-EPD)技术
•Zikon的逆乳液电泳(Reverse Emulsion Electrophoretic Display，REED)技术

下面介绍其中的Philips横向电泳技术和Zikon的逆乳液电泳技术，这两种EPD可利用其像素自身反射色光的机制实现彩色显示。

◆Philips横向电泳显示技术

滤色片彩色EPD的显示亮度和分辨率会受到滤色片的制约，而Philips的“横向电泳显示”(IP-
EPD)技术为彩色EPD的发展带来了新的希望；另外，Canon公司也在开发类似的技术。常规EPD像素中带电颜料粒子的电泳都是与显示面作垂直的“纵向”移动，而IP-EPD像素中带电颜料粒子的电泳则是与显示面作平行的“横向”移动，故命名为“横向电泳显示”技术。

遮蔽区内设有两个电极，分别是集电极C、门电极G，可视区内有两个视电极V1、V2。当G电极上不加电压时，带正电的颜料粒子可以按照C电极与V1、V2电极之间电压的方向，在可视区与遮蔽区之间自由移动。当C-V1、V2加正向电压时，颜料粒子移入V1、V2极所在的可视区并反射环境光，像素即可显示一个色点。当C-V1、V2加反向电压时，颜料粒子移入C极所在的遮蔽区不再反射环境光，像素不显示色点。简单地说，IP-EPD通过控制颜料粒子处于像素的可视区或遮蔽区，使其在“可见”与“隐藏”两种状态之间切换来显示图像。

像素中有大量的呈悬浮态的带正电颜料粒子，每个像素都由从显像面上
可以看到的“可视区”和不能看到的“遮蔽区”两部分组成。

当G电极加载电压时，其作用就像一个闸门，使颜料粒子不能自由移动而只能停留在原来位置，此时显示的图像就能稳定地保持。虽然这种稳态需要在G电极上保持一定的电压而不能实现零功耗，但所需的功耗非常小，IP-EPD的这种超低功耗稳态显示特性被称作“仿双稳态”。

IP-EPD像素采用两个视电极的目的，是在可视区形成一定的电压梯度，从而可以控制颜料粒子在可视区内更均匀的分布，有利于增强反射显示的效果；此外，两个视电极的尺寸很小，减小了对像素的覆盖面积，从而进一步提高了像素的透明度和亮度。

双层堆叠结构的彩色IP-EPD像素

高亮度和高透明度等特性使IP-EPD可采用多种方式实现彩色显示，目前主要是采用2层堆叠的像素结构来实现彩色显示的。第1层为“蓝绿-黄”基色显示层，其像素中悬浮有带正电的蓝绿色粒子与带负电的黄色粒子；第2层为“紫红-黑”基色显示层，像素中有带正电的黑色粒子与带负电的紫红色粒子，底部为白色反射层。白色反射层与黑色粒子可显示高对比度的黑白图像，而蓝绿、黄、紫红粒子反射的基色光可混合出鲜明的彩色图像。

◆Zikon的逆乳液电泳显示技术

与其它EPD技术采用固态颜料粒子不同，Zikon公司开发的“逆乳液电泳显示”(REED)技术，是将大量带电的微小有色液滴与一种清澈的不带电液体均匀混合后，形成一种悬浮状的乳状液体，带电有色微液滴是将颜料与活化剂按适当配比制成的一种纳米材料。

当在REED像素电极加载正向电压时，有色微液滴向像素正面的透明大电极靠拢，而使像素显示一个色点；当加载反向电压时，微液滴则向像素背面的细小电极靠拢，并聚集到其附近的一个狭小区域内，显示面上的色点消失而呈清澈透明状态。

REED像素的基本结构是将上述乳液注入两层玻璃之间的密封空隙中，
正面有覆盖整个像素的较大透明电极，背面则是一个细小的电极。

REED技术的优点是具有非常高的响应速度，能够显示动态或视频图像，并且可采用常规的液晶显示器的加工工艺进行制造。另外，REED像素所具有的高透明性，使其可以利用3基色显示层堆叠并通过减法混色实现彩色显示。REED的工作电流和功耗虽然比较小，但不具备零功耗的双稳态特性，在实现器件柔性化方面也有待于进一步的改进。