e书斋 2008-4-30 13:30
让书画“活”过来，谈电子纸的原理和发展
中国神话中传说，神笔马良能够将死的画成活的，假的画成真的。但是五千年来，现于纸上的书画作品从来没能真正地“活”过来。不过，这一切很可能会随着科技的进步而被打破，因为电子纸张出现了。
随着科技的进一步发展，一种更加轻薄的新型显示材料逐渐走进了人们的视野，那就是广被业界推崇的电子纸。乍看起来，电子纸与普通纸张十分相似，可以向报纸一样被随意折叠卷起，但两者却有着天壤之别。
[b]书画也能“活”[/b]
电子纸是一种超轻、超薄的显示材料，表面涂布由无数微小透明颗粒组成的电子墨水，颗粒直径只有人类毛发的1/2大小。这种电子墨水颗粒包含了黑色染料和一些更加细小的白色粒子。后者能够对不同的电荷产生感应，并朝不同的方向运动，当它们集中向某一个方向运动时，就能让原本看起来呈黑色颗粒的另一面变成白色。
人们根据这一物理特性把这种电子墨水涂布到纸张、布匹、或者其它平面物体上，只要对它予以适当的电击，即可使数以亿计的颗粒变幻出不同的颜色，从而能够根据人们的设定不断改变显示的图案和文字。随着技术的进一步成熟和完善，人们完全可以在这个透明颗粒中加入除黑白两色的其它颜色，最终使电子墨水也能像标准显示器一样显示出绚丽的色彩和图形。
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电子纸的问世对于资源日益匮乏的地球来说无异于一个重大福音，人们将籍此节省下大量宝贵的木材，日常生活也会由此被彻底改变。但是，它的研发现状目前如何呢？
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[b]正在转向实用阶段[/b]
鉴于电子纸的发展前景，世界各国都已投入了大量的人力物力对其进行研究。比如美国朗讯科技公司于2002年开发出了塑料晶体管，为电子纸的诞生提供了良好介质。数字墨水的研究相对滞后，最终还是由美国EInk公司开发出了电子油墨技术。该电子油墨由几百万个含有浓染料和淡颜料微型密封容器构成，能够通过电场的改变显示出不同的颜色。1999年10月，两家公司正式签署了共同开发电子纸的协议，预计将于2005年利用与印刷相同的工艺来制作塑料电子纸，这类显示材料非常适合应用于电子报刊领域。杂志社或媒体只需通过无线链路定期发送新闻信息，即可让消费者手中的电子报刊获得及时更新。
除了这两家公司之外，美国施乐和众多日本研究机构也在大力研发电子纸技术。前者开发出了Gyricon电子纸，实现原理跟朗讯的塑料电子纸基本相同，也是利用涂布几百万个墨粉颗粒的塑料薄膜作为显示基础，墨粉颗粒根据电压的改变来显示出黑白两色。2002年3月，日本千叶大学开发出了只有0.1毫米厚度的电子纸，利用两层氧化铟锡聚酯做透明涂层的薄膜，薄膜之间夹有无数黑色、白色微粒，白色部分为氟化碳，黑色部分类似复印机用的墨粉。在加上不同电压的情况下，两层薄膜中带负电的部分将吸附带正电的黑粒，从而显示出黑色效果；带正电的部分则吸附带负电的氟化碳而变成白色。
[b]电子纸的主要种类[/b]
[color=#0000ff]电泳显示类[/color]
通过电泳方式实现颜色变幻的电子纸，比如EInk塑料电子纸以及索尼公司开发的e-paper。
微胶囊电泳是最常见的一种电子纸技术，最初由美国MIT和EInk公司研究开发。在透明的微胶囊内放入蓝色液体和白色微粒子，根据外加电压使白色粒子电泳，以显示由白和青形成的图像。在白色粒子中使用了氧化钛的微粒子，它们在蓝色的绝缘性液体中带有电荷并稳定地分散着。将这些微胶囊用硅树脂作粘合剂涂布到带ITO电极的胶片上，再以离子流方式将负电荷图案施予表面，则白色粒子便移动到微胶囊的下部，于是从表面绘出蓝色图像，然后，全面施予正电荷，则白色粒子便移动到微胶囊的上部，于是表面便变成白色，图像即被抹除。
[color=#0000ff]拧转球电子纸[/color]
由美国Xerox和3M两家公司共同开发，是一种以每半个球分别涂成白与黑的球形微粒子，由电场来控制其方向，由白与黑来显示图像的方式。
用硅树脂作粘合剂将２色粒子涂在胶片上，在粒子的周围形成空穴，以特定的液体填充，粒子表面的白侧为负，黑侧为正，在两色之间呈现不同的电荷而形成偶极子。若以负电荷图案施予这张纸板的表面，粒子便旋转，使黑半球朝上，如果以正电荷施予纸板表面，白半球便朝上，从而显示清晰的图像。
[color=#0000ff]双色染料液晶/复合膜[/color]
在具有记录性的碟状液晶分子中掺合双色染料形成包晶状，继而将电压外加于液晶，使液晶分子的排列发生变化，同时亦使色素的吸收产生变化，这种电子纸通常被称之为双色染料液晶。在ITO透明电极上，将液晶、双色染料以及树脂的混合物涂布成6微米厚，开始时色素构成不规则方向，呈灰色，但根据离子流记录写入图像，染料便取向生成白色图像的记录。接着对这个媒体加热到60度以上，退回原先的灰色状态，从而可以消去图像。
[color=#0000ff]胆甾液晶显示器[/color]
胆甾醇液晶在无电场时呈现平行取向，适应液晶的螺旋间距来选择色光进行反射。在弱电场时，呈现焦圆锥取向，透光以维持其状态。如果从外部加强电压，胆甾醇液晶将会又返回到平行取向。利用这个电场的变化，就可以控制显示和非显示。欲对媒体写入，只需将有机光导电膜层合，以控制液体层的分压。可显现６００ｄｐｉ的图案或８点大小的文字，进一步可制成Ａ６规格的按需媒体。据悉，亦可将ＲＧＢ三层重迭来显示彩色。
[b]小 结[/b]
随着电子纸技术的进一步成熟，新一代电子纸必将逐渐走进人们的生活，在它掀起的狂飙之下，将会有更多类型的电子纸技术与公众见面。这里面包含了聚合物胶体温控显示材料、隐色燃料型电子纸（TDED）、电致显示电子纸（ECD）等先进技术，相信它们的推出必将大大加快传统纸张灭亡的速度。