環(huán)保顯示器“柔性電子紙”

　　1. 前言

　　本文要介紹的是可稱(chēng)作環(huán)保顯示器的“電子紙”。將以其中率先實(shí)現(xiàn)實(shí)用化的電泳顯示（EPD：ElectroPhoretic Display）方式為中心，介紹形狀可靈活改變的柔性電子紙的開(kāi)發(fā)和實(shí)用化現(xiàn)狀以及展望等。

　　旨在取代紙的電子紙因其用途多樣性，需要輕量、柔性、掉落后不會(huì)摔壞的堅(jiān)固性等性能。本文將介紹具備這些性能的電子紙的特點(diǎn)，以及電子紙對(duì)于“綠色工藝”的支持情況。

　　2. 電子紙的特點(diǎn)和對(duì)綠色工藝的支持

　　2.1 電子紙的特點(diǎn)

　　電子紙是通過(guò)電氣方式改變像素狀態(tài)，使顯示內(nèi)容可擦寫(xiě)的顯示器件。率先實(shí)現(xiàn)實(shí)用化的電子紙是美國(guó)E Ink公司（現(xiàn)在是***E Ink Holding旗下公司）開(kāi)發(fā)的微膠囊型EPD。其原理和構(gòu)造如圖1所示。在裝滿(mǎn)透明流體的微型膠囊內(nèi)加入白色顏料和黑色顏料的顆粒，通過(guò)電場(chǎng)的變化和靜電的作用使這些顆粒移動(dòng)，從而使顯示器顯示面的像素顏色在黑白之間變化。

　　圖1：微膠囊型電泳方式的顯示原理

　　由于是不使用背照燈的反射型等原因，這種顯示器件僅在像素單位的狀態(tài)發(fā)生變化（擦寫(xiě)）時(shí)才會(huì)在一定程度上消耗較大電力。維持畫(huà)面顯示狀態(tài)幾乎或完全不消耗電力。

　　如果是完全不消耗電力的類(lèi)型，擦寫(xiě)一次后，只要不再擦寫(xiě)，電子紙就會(huì)永遠(yuǎn)保留顯示內(nèi)容。與號(hào)稱(chēng)是“自發(fā)光元件，耗電量低”，但依然會(huì)消耗相應(yīng)電力的有機(jī)EL（OLED），以及作為遮光快門(mén)工作的液晶等普通的顯示器件不同，電子紙無(wú)需以一定的周期反復(fù)對(duì)畫(huà)面整體進(jìn)行擦寫(xiě)，耗電量非常低。這就是可以稱(chēng)之為終極環(huán)保顯示器的理由。

　　目前，在展示貨架等安裝的商品介紹標(biāo)簽方面，一些超市等采用組合了小型液晶顯示器和MCU的器件。不過(guò)，這種液晶顯示器即使是沒(méi)有背照燈的反射型，也會(huì)消耗一定電力，顯示部分需要定期更換電池等維護(hù)作業(yè)。另外，還需要保持顯示器上顯示的內(nèi)容。如果換成EPD，就可以完全或者基本省去更換電池的麻煩。而且，向顯示器輸入顯示內(nèi)容的計(jì)算機(jī)也無(wú)需始終運(yùn)行。

　　2.2 對(duì)綠色工藝的支持情況

　　接下來(lái)看一下電子紙對(duì)節(jié)能型及環(huán)保型制造技術(shù)，也就是“綠色工藝”的支持情況。

　　在多種類(lèi)型的柔性顯示器中，電子紙對(duì)于TFT特性和阻氣性的要求最低。因此，可以說(shuō)實(shí)用化門(mén)檻是最低的。而且，電子紙的前板已經(jīng)開(kāi)始利用卷對(duì)卷（R2R）方式生產(chǎn)。但背板還存在問(wèn)題。前板與背板的貼合方面，枚葉方式已經(jīng)實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。

　　2.2 Plastic Logic的彎曲電子紙

　　英國(guó)Plastic Logic公司開(kāi)發(fā)并制造了表1中多種畫(huà)面尺寸的柔性塑料顯示器。這些顯示器在陽(yáng)光下也比較容易閱讀，實(shí)現(xiàn)了超輕量、超薄型而且極結(jié)實(shí)的特性，電池消耗也非常慢。這是融合Plastic Logic的有機(jī)薄膜晶體管（OTFT）技術(shù)和E Ink Holdings的EPD技術(shù)獲得的成果。另外，該產(chǎn)品還具備5年以上的產(chǎn)品壽命、1000萬(wàn)頁(yè)以上的更新及非常高的靈活性等傳統(tǒng)顯示器所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)。具體特點(diǎn)如下。

　　·基于有機(jī)TFT（OTFT）的有源矩陣驅(qū)動(dòng)

　　·采用雙穩(wěn)態(tài)EPD技術(shù)

　　·超低功耗（無(wú)需持續(xù)循環(huán)刷新）

　　·高彎曲性

　　·超廣視角

　　·備有1英寸至15英寸的大范圍畫(huà)面尺寸的產(chǎn)品線

　　·低至200μm的超薄型化（可選）

　　·最大16色階的灰階顯示

　　·實(shí)現(xiàn)薄型、輕量、結(jié)實(shí)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)

　　制造方式目前采用片式，R2R方式尚未實(shí)現(xiàn)。

　　
表1：Plastic Logic的不同畫(huà)面尺寸的柔性顯示器一覽

　　以上介紹了 環(huán)保顯示器的“柔性電子紙”的現(xiàn)狀和展望。這種顯示器具備液晶屏和有機(jī)EL屏所沒(méi)有的存儲(chǔ)性（雙穩(wěn)態(tài)性），另外，由于采用無(wú)需偏光板的構(gòu)造，因此可實(shí)現(xiàn)明亮的反射型產(chǎn)品。而且，有機(jī)半導(dǎo)體TFT驅(qū)動(dòng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。估計(jì)柔性電子紙的生產(chǎn)采用卷對(duì)卷方式也指日可待。