第九章其它顯示(xiǎnshì)技術

9.1無機電致發光顯示（ELD）電致發光元件的結構(jiégòu)原理電致發光元件的材料與制作1共八十七頁處于激發態的分子、晶體和非晶態物質(wùzhì)在退激過程中會產生輻射，即發光。根據其受激的方式，這種激發態發光可以分為三種形式：光致發光（photoluminescence，PL）電致發光（electroluminescence，EL）陰極(yīnjí)發光（cathodeluminescence，CL）一種是撞擊式電致發光：電壓直接或間接加在電極之間而引起的發光，如通常日光燈的發光。另一種是電荷注入電致發光：電壓加在直接固定于單晶半導體(如GaAs)PN結的電極上，由于載流子的注入而引起發光，如通常發光二極管(LED)的發光。電致發光的兩種類型:電致發光是電能轉化為光能的過程。2共八十七頁9.1.1電致發光元件的結構(jiégòu)原理電致發光(electroluminescent，EL)是指半導體，主要是熒光體，在外加電場作用下的自發光(fāɡuānɡ)現象。在EL中分注入型發光和本征發光兩大類。注入型EL的典型器件是發光二極管(LED)，在外加電場作用下使P－N結產生少數載流子注入，進而產生發光；本征型EL是不伴隨少數載流子注入而發光，即把ZnS等類型的熒光粉混入纖維素之類的電介質中，直接地或間接地夾在兩電極之間，施加電壓后使之發光。3共八十七頁1920年德國學者古登和波爾發現，某些物質加上電壓后會發光，人們把這種現像稱為電致發光或場至發光（EL）。1936年，德斯垂將ZnS熒光粉浸入蓖麻油中，并加上電場，熒光粉便能發出明亮的光。1947年美國學者麥克馬斯發明了導電玻璃，多人利用這種玻璃做電極制成了平面光源，但由于當時發光效率很低，還不適合作照明光源，只能勉強作顯示器件。1950年，Sylvania公司利用Sn02透明(tòumíng)導電膜電極，開發成功分散型EL元件，作為平面型發光源，稱為第一代EL。研究(yánjiū)歷史4共八十七頁1968年，Vecth和Kahng等人發表了兩篇文章，被認為是第二代EL開始的標志。在此基礎上，Inoguchi等人于1974年發表了關于高輝度、長壽命的二層絕緣膜結構的薄膜型EL元件的文章，并通過實驗驗證了EL用于電視(diànshì)畫面顯示的可能性。70年代后，由于薄膜技術帶來的革命，薄膜晶體管（TFT）技術的發展,EL在壽命、效率、亮度、存儲上的技術有了相當的提高,使得EL成為在顯示技術中最有前途的發展方向之一。1983年，日本開始了薄膜ELD的批量生產。近年，研究集中于全彩色顯示和更大容量的顯示方面。主要是從材料的角度進行研究。EL冷光片是一種簡單可靠的發光方式，因其具有輕、薄、抗震、耐沖擊、低耗電、冷光等特性，早期在軍事及航天有廣泛的應用。到目前為止，EL冷光片已在液晶背光、汽車工業、標示牌、建筑及室內設計、廣告、禮品玩具等領域有廣泛應用。5共八十七頁國內研究(yánjiū)我國于二十世紀60年代以中國科學院長春物理研究所為主體，正式確立研究及開發。1982年中科院長春物理所成功的研制了4X4米的矩陣式超大型塑料發光屏幕，并在北京人民大會堂大禮堂懸掛應用10年之久。九十年代中期我國EL器件逐步開始進入民用領域，同時與其相關配套電子驅動部分也迅猛發展，目前生產與市場均已十分成熟。粉末AC電致發光器件技術目前主體分為：EL玻璃屏（在玻璃上實施）、EL搪瓷屏（在金屬板上實施）、EL塑料屏、EL線性器件（在電線上實施。電致發光(EL)片又稱冷光片、霓虹晶片、彩虹片等。其主要優點為薄，輕，動態閃動，面發光均勻，生產(絲網印刷)及裝配(zhuāngpèi)使用工藝實施簡單。EL發光片主要應用于超薄廣告燈箱，儀器儀表照明、發光顯示指示等6共八十七頁EL冷光片電激發光是一種由電能轉為光能的現象，因其在工作的過程中不會產生熱量，所以(suǒyǐ)一般俗稱冷光。目前，行業內把EL冷光片叫為背光源、發光片等。冷光片簡稱EL,發光材料為硫化鋅粒子，通過夾在兩極的交流電壓驅動產生的交流電場，電子在發光層內高速運轉，激活發光原子，使其被加速而獲得足夠能量，被電場激發的電子碰撞發光中心及熒光物質，而引致電子能極的跳躍—變化—復合而導致發射出高效率冷光的一種物理現象，即電激發光現象，7共八十七頁EL塑料片的厚度一般在0.2-0.5mm左右，是由絕緣基底(jīdǐ)上噴涂了電致發光材料并夾在兩層電極之間組成。發光片可以通過使用不同的發光材料，比如硫化鋅等，再摻雜其他成份的激活劑、共激活劑或添加螢光染色劑等，來調整光的亮度和顏色。改變頻率同樣能引起光的顏色變化，當頻率增加時顏色向偏藍(短波)的方向移動，而當頻率減小時顏色會向偏綠(長波)的方向移動,EL片的原始顏色是指電壓115V/400HZ時發光片的發光顏色，一般為綠色或藍綠色。塑料電(場)致發光片具有很強的柔韌性，在不折損電極的前提下，可相對裁剪或彎曲而不影響發光性能；8共八十七頁圖像顯示質量高受溫度(wēndù)變化的影響小全固體顯示元件小功耗、薄型、質輕不足：驅動電壓高負載(fùzài)電容大藍光效率低實現大面積、無缺陷、均勻薄膜的工藝要求高9共八十七頁1分散型交流(jiāoliú)電致發光結構原理由Sylvania公司(ɡōnɡsī)最初開發，是第一代EL的代表結構形式，目前廣泛用于液晶顯示器的背照光源。基板為玻璃或柔性塑料板。透明電極采用ITO膜，發光層由熒光體粉末分散在有機粘結劑中做成。10共八十七頁熒光(yíngguāng)體粉末的母體材料是ZnS，其中添加了作為發光中心的活化劑和Cu，Cl，I及Mn原子等，由此可得到不同的發光顏色。粘結劑中采用介電常數較高的有機物如氰乙基纖維素等。發光層與背電極間設有介電體層以防止絕緣層被破壞。背電極用Al膜做成.交流電致發光ACEL是大量幾微米到幾十微米的發光粉狀晶體懸浮在絕緣介質中的發光現象，也稱德斯垂效應。ACEL所加的電壓通常為數百伏。ACEL是晶體內的發光線發光，不是體發光。線發光強度可達3.4×105cd/m2，總體發光亮度約40cd/m2功率轉換效率為1/%，壽命約1000小時。11共八十七頁發光顏色：通過激活劑和共激活劑的組合可以在藍色到黃色之間的范圍內變化。在ZnS:Cu,Cl系中，通過調節Cl的含量，可以獲得從藍色(460nm)到綠色(lǜsè)(510nm)的發光。此外，由ZnS：Cu,A1系可得到綠色。由ZnS:Cu,Cl,Mn系可得到黃色發光等。粉末(fěnmò)AC-EL板的特性：12共八十七頁2薄膜型交流(jiāoliú)電致發光1974年高輝度、長壽命的薄膜交流型EL元件被制成，該元件是將發光層薄膜夾于兩層絕緣膜之間組成三明治結構。目前已投入商品市場。結構：在玻璃基板上依次積成透明(tòumíng)電極、第一絕緣層、發光層、第二絕緣層、背面電極等。發光層厚0.5～1μm，絕緣層厚0.3～0.5μm。13共八十七頁高場薄膜電致發光（TFEL）目前的ACTFEL多采用雙絕緣層ZnS:Mn薄膜結構。器件(qìjiàn)由三層組成，發光層夾在兩絕緣層間，起消除漏電流與避免擊穿的作用。摻不同雜質則發不同的光，其中摻Mn的發光效率最高，加200V，5000Hz電壓時，亮度高達5000cd/m2。ACTFEL具有記憶效應，通常室內光照度下，記憶可維持幾分鐘，在黑暗中可保持十幾個小時。EL器件目前已被應用在背光源照明上，在汽車、飛機及其他設備儀器儀表、手機、手表、電子鐘、LCD模塊、筆記本電腦顯示器等方面獲得應用。也作為交通安全標志，公司標志，出口通道等發光指示牌上的發光顯示器件。14共八十七頁

TDEL（Thick-filmDialectricElectroluminescentTechnology厚膜電致發光技術）顯示器的原理是利用一整片的藍色磷光為基礎，激發其上的紅色和綠色顏料，混合成三色的RGB影像。由于不須要像等離子電視一樣復雜的組件，也不須要LCD的背光，37“的TDEL電視樣品厚僅2cm，重量則甚至不到一公斤。從技術性能以及性能價格比方面進行比較，TDEL顯示器要比PDP和LCD顯示器好，是一項比較有發展前途的平板顯示器。這項技術是一個加拿大籍中國(zhōnɡɡuó)人發明的，技術由加拿大iFire公司擁有，但由于沒有其他公司參與，一直普及不起來。TDEL顯示器15共八十七頁TDEL顯示器的構造(gòuzào)16共八十七頁9.1.2電致發光元件(yuánjiàn)的材料與制作電致發光元件的構成材料：發光層材料：一是添加合適(héshì)的發光中心以獲得可見光波長范圍內的發光；二是能承受激發所必需的106V／cm左右的強電場。一般采用添加有合適的發光中心的能隙比較寬的半導體材料。目前已經實用化的母體材料是ZnS。絕緣層材料：非晶態氧化物或氮化物，鐵電體（BaTiO3等）電極材料：ITO基板材料：玻璃17共八十七頁18共八十七頁EL元件(yuánjiàn)各功能層的形成1發光層：多采用電子束蒸發、金屬有機化學氣相沉積MOCVD等真空蒸鍍法。對于難以采用真空蒸發的材質，一般是采有濺射鍍膜法，沉積速率大，便于連續化生產。而且發光中心在膜層中分布均勻；對于均勻性要求更高、晶體結構有特殊要求的膜層，可以采用原子(yuánzǐ)層外延ALE(atomiclayerepitaxy)等技術。2絕緣膜：濺射鍍膜法19共八十七頁20共八十七頁9.2真空熒光(yíngguāng)顯示（VFD）概述工作原理及基本(jīběn)結構構成材料與制造工藝21共八十七頁22共八十七頁電子(diànzǐ)倒車后視鏡

（高亮度）簡易(jiǎnyì)導航

（多色）在儀表上行車電腦VFD

使用實例23共八十七頁真空熒光(yíngguāng)顯示(VacuumFluorescentDisplay,VFD)是利用真空熒光管進行顯示，簡稱VFD。這是一種低能電子發光顯示器件，它克服了CRT體積大、電壓高的缺點，雖然是真空器件，但工作電壓低、體積小和亮度高。在環境亮度變化大和對低功耗無要求的場合有著優越性，所以在低中檔顯示領域，如計算器、汽車、儀器儀表方面有廣泛的應用。9.2.1概述(ɡàishù)24共八十七頁熒光管顯示器是具代表性的自發光型電子顯示器件之一，用途很廣。不同廠家的熒光管顯示器可能有不同名稱，但國際學會(xuéhuì)及一般刊物中廣泛稱其為真空熒光管顯示器(vacuumfluorescentdisplay，VFD)。一種低能電子發光顯示器件，它的顯示特性與CRT、FED類似，但它克服了CRT體積大、電壓高的缺點，雖然是真空器件，但工作電壓低、體積小和亮度高。在環境亮度變化大和對低功耗無要求的場合有LCD無法比擬的優點，所以在低中檔顯示領域，如計算器、汽車、儀器儀表方面有廣泛的應用。最初的VFD采用球形玻璃管，它是為顯示一位數字而開發的，主要用于電子計算器中的數字顯示?；旧涎赜闷胀娮庸艿纳a工藝，外形如普通電子管中的拇指管，這種單管式熒光顯示管用作數字或字符顯示時，需將多個單管排列，體積大，安裝不方便。25共八十七頁此后，隨著厚膜、薄膜技術的發展，以及逐漸實現多色化等的技術進步，經過多年的變遷，逐漸達到目前的狀態。VFD是由陰極、柵極、陽極構成的，至少觀測側是密封于透明容器中的電子管。由陰極放出的電子(diànzǐ)在柵極控制下碰撞陽極，陽極上按一定圖形涂布的熒光體被低速電子(diànzǐ)束激發發光，并由此顯示出所需要信息的自發光型電子(diànzǐ)顯示器。與CRT類似，VFD是利用電子束激發熒光體使其發光的電子管。但與CRT所用的10～35kV高能電子束相比，VFD僅用50V以下的低能電子束。二者電子束的形態也不相同，CRT采用線狀電子束，進行光柵掃描或矢量掃描，VFD采用噴淋狀電子束，通過柵極與陽極電位的組合，選擇所需要顯示的信息。26共八十七頁特點(tèdiǎn)低工作電壓，陽極和柵極的電壓12～20V，每一路的驅動電流幾mA。可以用集成電路(jíchéng-diànlù)直接驅動；亮度高，藍綠色為l000～2000cd／m2，用于汽車上的平視顯示器亮度可達10000cd／m2以上；紅色和藍色為幾百cd／m2；基本上沒有視角的限制；顏色清晰,灰階控制；厚度為6～10mm，平板結構；一個DVD用的顯示屏只有75mm×14mm×6mm，而大型的長度可達550mm；顯示圖案靈活，可以做成筆段和符號的形狀，也可以點矩陣顯示和全矩陣顯示?？赏高^特定濾板任意更改顏色27共八十七頁問題(wèntí)陰極功耗大。VFD的總功耗主要有陰極加熱功率、柵極功率和陽極功率。不管發光點有多少是開通發光的，只要一開機，陰極的加熱始終常開。不考慮驅動電路的功率損耗，VFD屏本身的陰極加熱占全屏功耗的1／3以上；低陽極電壓的工作條件下，難以找到合適的高效率、長壽命發光粉。限制了全彩色顯示屏的開發；真空結構，難以制作大面積的電視顯示屏。VFD的應用范圍主要是用于家用電器(jiāyònɡdiànqì)的工作狀態顯示和儀器儀表的數碼和符號、圖表顯示。28共八十七頁VFDLCD視角(shìjiǎo)對比度EnvironmentDarkorNormal(DSTN/STN/TN)背景沒有露光(lùɡuānɡ)現象且看不到未點燈字劃背景有露光現象且可看到未點燈字劃沒有限制

(170度)＊會因構造而限制視野角有角度限制

(60-100度)＊顏色隨角度產生變化操作溫度-40～+85℃＊不影響反應速度-30～+85℃＊影響反應速度反應速度10μs＊溫度不影響反應速度65ms＊溫度影響反應速度灰階可利用驅動IC進行高灰階功能表示低灰階功能表示VFD與LCD比較29共八十七頁

VFD由于自發光不會產生(chǎnshēng)如LCD的背光漏光現象.VFDLCD30共八十七頁當陰極有電流通過時，燈絲便產生熱量(rèliàng)，釋放電子。這樣一些電子穿過柵格，均勻地打在陽極的字符段上。凡是由電子開關通電的字符段，受電子轟擊后發亮；否則，發暗。這樣通過控制字符段的通電狀態，控制不同的數字。9.2.2工作原理及基本(jīběn)結構

工作原理31共八十七頁發光(fāɡuānɡ)ONONON沒有(méiyǒu)發光ONOFFOFF燈絲/Filament柵極/Grid陽極/AnodeVFD發光原理32共八十七頁

VFD是利用氧化鋅(ZnO:Zn)等類似熒光粉在幾十電子伏能量轟擊下的發光現象。在VFD中，陰極發射電子，而陰極發射的電子能否通過柵極兒到達陽極，取決于柵極相對于陰極的電位。當柵極電位為正，陰極發射的部分電子被柵極截獲，變成柵流，這部分電流(diànliú)越小越好；部分電子穿過柵孔打到陽極，激發熒光粉發光，而成為陽極電流(diànliú)。當然這時陽極上必須是正電壓。也就是柵極和陽極同時為正電壓時，才能發光顯示。VFD工作(gōngzuò)原理

典型的真空三極管工作原理33共八十七頁VFD的結構(jiégòu)VFD基本結構由陽極(yángjí)、陰極、柵極和玻璃罩構成，典型的真空三極管結構。34共八十七頁VFD構造(gòuzào)圖35共八十七頁真空熒光顯示管是一個真空容器，其上下是兩塊內側鍍有導電膜的平板玻璃，四周用玻璃粉進行密封，并且留有一個排氣管。燈絲為陰極，與電源“－”極相接；陽極為涂有磷光物質的屏幕，與電源正極相接，每個字符段由電子開關單獨控制通電狀態；在燈絲與陽極之間有柵格，整個裝置密封在被抽真空的玻璃罩內。為了堆持器件內的真空度，還放上一個環狀消氣器，內裝消氣劑。排氣結束后，使用高頻加熱把消氣劑中金屬鋇蒸發到平板玻璃的內側面(cèmiàn)．以吸收使用過程中器件內釋放出來的氣體。36共八十七頁圈環端子(duānzǐ)熒光(yíngguāng)體連接板燈絲支架玻璃蓋框架基板燈絲柵極側板37共八十七頁單位(dānwèi)熒光數碼管的結構KGfaegdcbKCathodes(heaters)GridGlassbackPlates38共八十七頁9.2.3構成材料(cáiliào)與制造工藝VFD用的主要材料包括封裝用玻璃、陰極材料、電極及引線端子用金屬材料、陽極基板用的厚膜材料、熒光體等。為避免絲極妨礙畫面顯示，鎢絲線表面包覆Ba、Sr以及Ca等材料構成的氧化物。對絲極施加電壓使絲極加熱至620℃，接著再用柵極對絲極釋放的熱電子進行控制與加速，通過柵極網孔的電子撞擊至涂有熒光體的陽極，進而激發熒光體產生光。同樣為避免柵極妨礙畫面顯示，利用(lìyòng)蝕刻技術將厚50μm不銹鋼板制成線寬30μm的網孔，只要對柵極施加正電荷，便可使絲極射出的電子加速擴散，并將電子誘導至陽極。39共八十七頁陽極基板則利用厚膜印刷技術制作鋁質膜層導線(dǎoxiàn)，接著再用低融點玻璃在導線(dǎoxiàn)上鋪設絕緣層，顯示畫面的部位設有throughhole，該throughhole絕緣層上方以黑鉛形成電極，最后在電極表面涂布熒光體形成陽極發光顯示單元。顯示畫面時分別對柵極與陽極施加正電位，非顯示部位則對柵極與陽極其中一方，或是兩者同時施加負電位，藉此方式阻止電子進入熒光體產生撞擊發光。40共八十七頁熒光粉大多數情況(qíngkuàng)下，VFD的陽極電壓采用12-50V。在這樣低的電壓下，能產生足夠高輝度發光的熒光粉，必須滿足下列三個條件：基質材料的禁帶寬度必須足夠寬，使得對可見光是透明的。而雜質能級必須合適，使得載流子躍遷發出的光為所要求的顏色：必須有高的量子效率。因為轟擊的電子能量低，每個電子只能激發起幾個電子產生輻射躍遷。熒光粉本身必須具有足夠的導電率，以便將入射電子的負電荷引走。目前只有發綠色的ZnO：Zn能完全符合上述要求。41共八十七頁在低能電子激發中，電子的穿透深度很小。500eV的電子在Zn0：Zn和ZnS類的發光粉內的電子穿透深度也不超過8.1nm和6.0nm。對陽極電壓l2V就正常發光的ZnO：Zn來說，此時電子滲入到發光體內的深度很淺。發光粉的粒徑一般為幾個微米，因而(yīnér)發光只限于發光粉的表面，要求VFD中使用的發光粉，有較好的表面發光效率。對CRT中使用的大部分發光粉來說，表面電子的無輻射躍遷使其在小于2kV的陽極電壓下不發光或效率很低，這個電壓稱為“死電壓”。而ZnO:Zn的死電壓幾乎不存在或接近0V。42共八十七頁根據陰極射線發光理論可知，發光亮度(liàngdù)

L與陽極電壓Va、陽極電流密度ia、發光效率及激發占空比Df有如下關系：式中的L是人眼所感覺到的亮度。

VFD的電壓低,是CRT的1／100，即使在發光效率相當時，要得到相同的亮度也必須要有幾百倍的平均陽極激發電流密度。因而VFD是低壓大電流的發光器件，需要能提供較大電流的陰極和能夠耐電流轟擊的發光材料。43共八十七頁AM-VFDHUD(Headupdisplay)AMVFD+LEDAM-VFD在HUD上的應用(yìngyòng)44共八十七頁グリッド（金屬メッシュ）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【橫剖面】KEY1～9：TouchkeyKEY10～13：SliderkeySensorICCPUSPI-busUn-synchronismserial電容感應式

VFD(接觸(jiēchù)感應)45共八十七頁9.3電子(diànzǐ)紙顯示技術飛利浦－E-INK電子(diànzǐ)紙惠普新型電子書46共八十七頁可卷曲(juànqǔ)電子紙應用空間廣泛采用(cǎiyòng)柔性基板材料制造出來的柔性電子紙，能夠像紙張一樣輕薄、可卷繞或折疊以便于攜帶。目前柔性電子紙可采用(cǎiyòng)塑料、薄型金屬和超薄玻璃基板等。

47共八十七頁9.3.1電子(diànzǐ)紙電子紙ElectronicPaper(E-Paper)，也稱DigitalPaper、Paper-LikeDisplay，是一種視覺效果與紙張相似的電子顯示裝置，具有易于閱讀、便于攜帶和低功耗等特性。電子紙目前最主要的一種應用是電子書閱讀器(E-BookReader)，這是一種以電子紙為核心部件的便攜式電子設備，用于閱讀電子圖書報刊。電子紙還可廣泛用于廣告牌、信用卡、會員卡、鐘表、電子標簽、各種指示器、醫療器械以及數碼相框、手機(shǒujī)等便攜式消費產品；此外，電子紙目前的市場定位雖不是要取代液晶顯示器，但隨著高亮度、高分辨率和高響應速度全彩色電子紙技術的發展，其應用將很有可能會擴展到電腦顯示器、電視機等更龐大的應用領域48共八十七頁優點(yōudiǎn)屏幕較大、和真正的紙張相似無論在明亮的日光下還是昏暗的環境中，都可以利用反射方式來顯示出內容，感覺就和閱讀報紙一樣具有超薄、像印刷物一樣的可視性關閉電源后仍保持顯示狀態的記憶特性屬于不需背照燈的反射方式，因此不需要一直通電顯示效果看起來清清楚楚具有不會浪費地球森林資源及環保概念等優勢隨意(suíyì)存取，反復使用一種方式是手寫輸入，另一種方式是通過網絡下載刷新內容49共八十七頁缺點(quēdiǎn)離價位低、重量輕、容易看等紙張特性還有一段距離昂貴且復雜的原料(yuánliào)制作過程～～成本高50共八十七頁51共八十七頁52共八十七頁53共八十七頁1971:古登堡計劃(jìhuà)1974:Gyricon（NicholasSheridon）1993:AppleNewton(筆記本電腦)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電子紙的發展54共八十七頁第一代有影響(yǐngxiǎng)的eInk電子書：

SonyLIBRIé-2004

2004iRex電子書閱讀器-200555共八十七頁Kindle掀起(xiānqǐ)電子書閱讀器熱潮56AmazonKindle（亞馬遜）不僅打開電子書閱讀器市場，也奠定電子紙在電子書應用上的主流顯示技術地位。由于無需背光模塊構造，因此Kindle1次充電可使用90小時(xiǎoshí)，或翻頁10,000次。即使1天閱讀時間超過12小時，Kindle亦可連續使用超過1星期而不需充電。2007年11月發布,賣出50萬臺以上56共八十七頁9.3.2電子墨水顯示(xiǎnshì)技術

早在1970年代初已出現「電子紙」的想法，這是當時計算機屏幕質量太差所激起的浪花。

1980，在PARC的薛立登的基本構想：將一些與人類頭發差不多寬度的塑料珠嵌入一張有彈性的的透片中。每顆珠子都是雙色調，半白半黑，各帶著相反的電荷。若施加適當的電場到透片表面，珠子就會翻轉、定位，將黑或白面呈現(chéngxiàn)在觀視面上，達到「油墨」寫在正確位置的效果。

57共八十七頁電子紙的顯示技術(jìshù)之1:

Gyricon媒體公司的智能紙（SmartPaper)旋轉球柔板顯示器。由Nick

Sheridon在施樂公司開發的Gyricon電子墨水誕生于上世紀七十年代。使用雙色調(sèdiào)的微小對稱固體電珠到處旋轉游走。由白色與黑色樹脂制成。58共八十七頁Gyricon的核心部分是一片看上去與普通紙張類似的透明膠片，但是在膠片里面分布了高達百萬計的直徑在100微米左右大小的帶電小球。每個小球的一面涂上了帶負電黑色涂料，另一面涂上帶正電的白色涂料。這些小球被密封在透明的充滿潤滑油的硅膠片中。在硅膠片的表面構造了類似液晶TFT一樣的電路，能夠按照需要在不同的位置施加正電壓(diànyā)或者負電壓(diànyā)。這樣內部泡在潤滑油中的帶電小球就會在電場的作用下發生旋轉，選擇性的將黑色或者白色部分翻轉出來，在宏觀上形成需要顯示的文字或者圖案。而當Gyricon斷開電源，已經旋轉到位的小球便保持之前的旋轉排列方式，宏觀上就將顯示內容保存下來，像雜志一樣長時間穩定顯示。

59共八十七頁旋轉(xuánzhuǎn)球柔板顯示器的問題分辨率低Gyricon顯示會受帶電小球旋轉的約束——如果膠片中小球排列太疏，那么最終畫面連續性和對比度將會下降；而小球又不能排列太緊密，以免影響正常旋轉。與此同時，如果小球尺寸太大，顯示畫面難免有顆粒感；而縮小(suōxiǎo)小球尺寸又受到微細加工水平的限制，無法快速取得突破。

響應時間太長Gyricon變化顏色依靠加電使帶電雙色小球旋轉，而要轉動100微米固態小球耗費時間超過100毫秒

有源電路驅動復雜單色顯示制造工藝復雜60共八十七頁電子紙的顯示技術(jìshù)之2:

E-Ink電子墨公司的電子墨電子墨是一種加工成薄膜狀的專用材料(cáiliào)，與電子顯示設備結合在一起使用，是化學、物理學和電子技術的綜合應用。

雅各布布森利用電泳原理，懸浮在液體中的帶電粒子，在電場推動下的運動。由于懸浮在水中，這些膠囊被印在紙上或荷電材料上時，看起來就像墨。因此稱為電子墨。使用內含色粒的透明微囊，色粒在液態介質中浮動而達到色彩變化的效果，其制造過程使用了商業上微囊封包的標準技術。61共八十七頁電子(diànzǐ)墨水電子墨水顆粒中含有黑色和白色粒子，黑色染料能使透明顆粒呈現黑色，白色粒子則能依感應電荷之不同而移動改變色彩。只要把這種電子墨水涂到紙、布或其它平面物體上，并配合需要適當地施加電流來改變顆粒顏色，便可顯示所欲呈現的圖案和文字。電子墨水可調整顆粒內的染料顏色，來呈現多樣的色彩與圖案。電子紙張的優點是耗電量非常低，而其畫面即使斷電也能繼續維持不變。利用電泳顯示(ElectrophoreticDisplay，EPD)即利用電泳原理實現光反射式的雙穩態顯示成像。電泳是指在電場的作用下，帶正、負電的粒子分別(fēnbié)移向電場兩極的運動現象。62共八十七頁E-Ink還能實現(shíxiàn)單個膠囊的多級灰度顯示。63共八十七頁E-Ink電子(diànzǐ)紙的工作原理利用電泳原理形成(xíngchéng)畫面。電子墨由數百萬個尺寸極小的微膠囊構成，直徑與頭發絲相當。每一個微膠囊中含有白色和黑色顆粒，分別帶有正電荷和負電荷，它們懸浮在清潔的液體中。當帶正電的白色二氧化鈦停留在微囊的觀視面時，呈現的就是白色的頁面；而當某個微囊下方的電極帶負電時，就會將這些粒子拉到另一側，結果在該點便產生一個油墨似的影像，直到相反的電流脈沖再將這些白色粒子送回去。若將整個程序反過來，就可以產生暗底白字的效果。64共八十七頁電子墨薄膜的頂部是一層透明材料，作為電極端使用；底部是電子油墨的另一個電極，微膠囊夾在這兩個電極間。微膠囊受負電場作用時，白色顆粒帶正電荷而移動到微膠囊頂部，相應位置顯示為白色；黑色顆粒由于帶負電荷而在電場力作用下到達微膠囊底部，使用者不能看到黑色。如果電場的作用方向相反，則顯示效果也相反，即黑色顯示，白色隱藏。可見，只要改變電場作用方向就能在顯示黑色和白色間切換，白色部位對應于紙張(zhǐzhāng)的未著墨部分，而黑色則對應著紙張(zhǐzhāng)上的印刷圖文部分。65共八十七頁電子(diànzǐ)紙的顯示與閱讀原理66共八十七頁E-Ink電子紙基本原理67共八十七頁9.3.3其它電子(diànzǐ)紙顯示技術電泳顯示(xiǎnshì)技術元太的E-ink友達的SiPix普利司通bridgestone的電子粉流體技術電子紙QR-LPD富士通的膽固醇液晶電子紙OLED高通公司的mirasol電子紙68共八十七頁電泳顯示技術

電泳顯示技術：利用不同顏色帶電(dàidiàn)或不帶電(dàidiàn)粒子在電場的作用下移動，從而實現圖像顯示。電泳顯示技術有微膠囊、微杯、電子粉流體3種典型結構。

微膠囊電泳顯示技術：由透明微膠囊包裹分散于溶劑中的具有對比顏色兩種粒子，其中至少一種粒子帶電，與膠粘劑混合后涂布于ITO基材上制成電子紙薄膜。

微杯電泳顯示技術：在ITO基材上制作精密排列的微杯陣列，往微杯陣列中注入電子墨水，即白色帶電顆粒及黑色的染料，微杯表面進行固化后與膠粘劑層層壓制成電子紙薄膜。

電子粉流體電泳顯示技術：不使用液體為介質，其顯示介質是將樹脂經過納米級粉碎處理后所產生的黑色和白色不同電荷的粉體，再把粉體填充于空氣介質的微杯封閉結構中。69共八十七頁電泳(diànyǒnɡ)顯示技術70共八十七頁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采用膠囊(capsule)封裝，白色和黑色帶電粒子交互顯示(xiǎnshì)。而SiPix電子紙則是微杯(microcup)封裝，只有一種帶顏色的粒子(白色或其它顏色)。71共八十七頁72共八十七頁Mirasol顯示(xiǎnshì)技術由高通（Qualcomm）全資子公司高通光電（QualcommMEMSTechnology）開發的一種新型顯示技術。通過反射光線，使特定波長相互干涉而生成不同顏色，即‘干涉測量(cèliáng)調節’(IMOD)反射技術，這一展現色彩的過程與蝴蝶翅膀閃爍發光的原理相同。當陽光照在MEMS屏幕上時，反射板可以象蝴蝶翅膀那樣控制反射光波長來顯示顏色?？梢圆辉僖蕾嚤尘肮?，而是利用陽光、燈照等任何光源就可以讓人看清屏幕。因此“Mirasol”的功耗大大降低。73共八十七頁高通mirasol電子紙采用(cǎiyòng)MEMS技術7474共八十七頁膽甾型液晶(yèjīng)的雙穩態ChLCD具有(jùyǒu)獨特的光電特性，在外加電壓的作用下，其分子的螺旋狀態會發生變化，進而導致光反射率改變，且在外加電壓消失后仍能保持這種狀態，具有(jùyǒu)雙穩態特性，即加電前后液晶陣列保持穩定。當ChLCD分子呈平行排列時就擁有了反射光線的能力，并能夠按照此時的排列形式反射出不同顏色的光線。當液晶分子旋轉至非平行角度時，光線就能徑直通過，表現為此處顯示黑色。能夠最大限度地沿用目前已經相當成熟、應用廣泛、具有極大產能的液晶生產線。具有快速響應能力。實現彩色較容易。75共八十七頁Fujitsu富士通76共八十七頁ChLCD彩色顯示技術(jìshù)77共八十七頁膽甾型液晶具有獨特的光反射選擇特性，摻入適當添加劑后只能反射特定波長的色光，采用不同的添加劑配方可以配制成分別(fēnbié)反射紅、綠、藍三種基色光的膽液晶

。電子紙為多層結構，每個像素由分別能反射“藍-綠-紅”基色光的3層膽甾型液晶堆疊構成，最底層是光吸收層，每層CLC材料都處于兩個透明電極的夾層中。當驅動電壓分別加載到3個反射層的電極時，各反射層對環境光中3種基色光的反射率相應改變，所反射的3種適當強度的基色光按照加法混色規律就可以混合成所需的某種顏色，從而實現彩色顯示。可以顯示明亮鮮艷的彩色效果，無需偏光片和濾色片，前板厚度僅0.8毫米左右；具有雙穩態低功耗特性，其功耗只有普通液晶顯示器的1/50；具有可彎曲的柔韌性，生產成本也較低。

78共八十七頁79共八十七頁電濕式(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共八十七頁電子紙技術及應用的發展(fāzhǎn)藍圖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共八十七頁生產(shēngchǎn)企業20世紀末，美