电子墨水：您需要了解的有关电子阅读器屏幕的一切

屏幕在我们与科技的日常互动中发挥着至关重要的作用，它们可能会损害视力或导致眼睛疲劳等问题。为了避免这种情况在您享受阅读喜爱的电子书时发生，您应该选择采用我们今天向您介绍的这项技术的屏幕。在可用的各种显示技术中， 电子墨水屏或电子墨水，因其独特的功能而广受欢迎，增强了读者的体验并使其尽可能接近纸质阅读。

但是……你真的知道它们是什么吗？

什么是电子墨水或电子纸？

它可以用各种名称来称呼，例如 电子纸或 ePaper，也称为电子墨水或 e-Ink。不管你怎么称呼它，它都是一种模仿普通纸上墨水外观的显示屏面板。与传统的发光平板显示器不同，电子纸显示器像纸张一样反射环境光。这可以使它们阅读起来更舒适，并提供比大多数发光显示器更宽的视角。现有电子显示器的对比度接近报纸的对比度，新开发的显示器稍好一些。理想的电子纸屏幕可以在阳光直射下阅读，而不会像平板电脑、智能手机、电脑等许多其他设备那样出现图像褪色的情况。

多种电子纸技术 无需电力即可无限期保留文本和静态图像。这也使它们成为依赖电池的移动设备的理想选择，因此您可以将自主权延长数天或数周，具体取决于设备硬件的总消耗。

电子墨水或电子纸的工作原理

不能一概而论 电子墨水屏或e-Ink的工作方式， 因为技术有很多种，而且每种技术的工作原理都不同，我们将在后面的类型部分中看到。但例如, 通过电泳，当向微胶囊施加电场时，带电粒子向带相反电荷的电极移动。例如，如果底部电极为正极，则黑色颗粒将向下移动，白色颗粒将向上移动。

• 微胶囊：它们由数百万个微胶囊组成，每个微胶囊的宽度与人类头发的宽度大致相同。每个微胶囊都含有悬浮在透明液体中的带电粒子。这些胶囊分布在整个面板或屏幕上。每个微胶囊内部都有带正电荷的白色颗粒和带负电荷的黑色颗粒。操作简单，它们根据电荷进行极化，以黑白方式显示文本和图像。通过这种方式，您可以看到黑色或白色的点或像素......

电子墨水显示器的主要特点之一是 双稳态。这意味着一旦图像形成，就不需要能量来维持它。即使电源被移除，图像仍会保留在屏幕上。因此，与传统屏幕相比，其功耗较低。

现在科技发达了，所以也有 彩色屏幕，更高级，可以显示多种颜色，显示书籍、漫画等中的图像。

小德历史

虽然看起来似乎很新，但事实是这些屏幕的历史可以追溯到几十年前，特别是 1970 世纪 XNUMX 年代，当时施乐帕洛阿尔托研究中心的尼克·谢里登 (Nick Sheridon) 开发了 第一张电子纸称为 Gyrcon。这种创新材料由聚乙烯球组成，可以自由旋转，根据所施加电压的极性显示白色或黑色的一面，从而产生电控黑色或白色像素的外观。

尽管取得了这一进步，但模仿纸张的低功耗屏幕的想法直到几十年后才成为现实。曾是 物理学家约瑟夫·雅各布森，斯坦福大学博士后，他想象了一本多页书，只需按一下按钮即可更改其内容，并且只需很少的电量即可操作。

雅各布森于 1995 年被尼尔·格申菲尔德 (Neil Gershenfeld) 招募到麻省理工学院媒体实验室。在那里，雅各布森招募了两名麻省理工学院的本科生 Barrett Comiskey 和 JD Albert，来创建必要的显示技术。 让您的愿景成为现实.

最初的重点是创建 半白半黑的小球体，就像施乐公司的吉利康一样。然而，事实证明这种方法是一个相当大的挑战。在他的实验中，阿尔伯特意外地创造了一些完全白色的球体。科米斯基尝试将这些白色颗粒装载并封装到与深色染料混合的微胶囊中。结果是一个微胶囊系统，可以应用于表面并独立充电以创建黑白图像。

En 1996年，麻省理工学院申请了第一个微封装电泳显示器专利。微封装电泳显示器的优势及其满足电子纸实际要求的潜力被视为一项重大突破，旨在将其用于阅读设备等。然而，当时的技术还很原始，这种类型的彩色显示器还不存在。

1997 年，Albert、Comiskey 和 Jacobson，以及 Russ Wilcox 和 Jerome Rubin， 创立E-Ink公司，距离阿尔伯特和科米斯基毕业还有两个月。从那时起，电子墨水技术不断发展，在各种设备中找到了应用，并改变了我们与数字技术的交互……

这家公司 制造和分销屏幕的台湾公司 电泳，受益于几次运动，成为该领域的主导地位。例如，2005年，飞利浦将电子纸业务出售给台湾新竹制造商Prime View International (PVI)。 2008年，元太科技宣布初步协议将被元太科技以215亿美元收购，经过谈判最终金额达到450亿美元。 24年2009月2012日，E-Ink正式被收购，元太科技此次收购扩大了E-Ink电子纸显示器的生产规模。收购后元太科技更名为E Ink Holdings Inc.。 XNUMX年XNUMX月，它收购了竞争对手电泳显示器公司SiPix，以加强其如今的领导地位。

电子墨水屏应用

随着这项技术的进步和成熟，许多公司已经开始开发或从供应商那里购买这种类型的屏幕，以便在多种应用中使用它们，尽管最知名的是电子阅读器，但事实是已经进行了尝试和 其他领域的应用:

• 灵活的屏幕：因为这项技术非常适合刚性面板以及可弯曲的面板。例如，它可以用于一些灵活的移动设备或可穿戴设备，例如低成本的摩托罗拉F3、三星Alias 2、YotaPhone、海信A5c，它们使用电子墨水屏幕而不是LCD，或者精工的Spectrum SVRD001、锋利卵石等
• 电子书阅读器：正如我们已经提到的，就像本页上的产品一样，来自不同品牌，Sony、Kindle、Kobo、Onyx 等。此外，已经有传统屏幕和触摸屏，还有彩屏或对电子笔敏感的屏幕。
• 笔记本电脑和 PC 显示器：虽然不常见，但也有一些特殊型号，例如带有电子纸屏幕的联想 ThinkBook Plus。我们还看到许多 Android 平板电脑使用这种类型的屏幕，以制作二合一设备或电子阅读器和平板电脑之间的混合设备。
• 电子报纸：佛兰德日报 De Tijd 还使用 iRex iLiad 的初步版本发行了限量版纸质报纸的电子版。其他一些例子稍后会出现。
• 智能卡和外围设备- 一些智能卡也可以使用这种类型的电子墨水显示屏以实现低功耗，例如 Nagra ID 制造的智能卡以及 Innovative Card Technologies 和 nCryptone 开发的智能卡。它们还用于其他一些外围设备，例如带屏幕的 USB 随身碟。
• 公共仪表板：它们还可用于减少机场、火车站、高速公路面板、标志等显示信息的电子面板或屏幕的消耗。
• 他人：我们还有其他可能的用途，例如带有电子墨水屏幕的电子标签、智能服装、德沃夏克键盘、游戏等。

电子纸显示技术

就现有技术而言，我们可以 区分几个，无论是在基础层面还是在 e-Ink Corporation 的版本中：

面板类型

其中 技术类型 随着时间的推移，为了实现电子墨水屏幕而开发出来的技术，我们必须强调：

• 吉利康：电子纸最初由施乐帕洛阿尔托研究中心的 Nick Sheridon 于 1970 世纪 75 年代开发。第一张电子纸名为 Gyricon，由 106 至 2007 微米的聚乙烯球体组成。每个球体都是由一面带负电的黑色塑料和另一侧带正电的白色塑料组成的双面神粒子。这些球体嵌入一片透明硅胶中，每个球体悬浮在油泡中，因此可以自由旋转。施加到每对电极的电压的极性决定了白色面还是黑色面朝上，从而使像素呈现白色或黑色外观。 XNUMX 年，爱沙尼亚公司 Visitret Displays 正在开发这种类型的显示器，使用聚偏二氟乙烯 (PVDF) 作为球体材料，显着提高视频速度并降低所需的控制电压。
• EPD（电子球显示）：电泳显示器通过在施加的电场下重新排列带电颜料颗粒来形成图像。在 EPD 的最简单实施中，直径约一微米的二氧化钛颗粒分散在烃油中。油中还添加了深色染料以及表面活性剂和充电剂，使颗粒获得电荷。将该混合物放置在两个平行的导电板之间，两个导电板之间的间隔为 10 至 100 微米。当在两个板之间施加电压时，颗粒通过电泳迁移到带有与颗粒相反电荷的板。当颗粒位于屏幕的前（观看）侧时，会出现白色，因为光被高折射率钛颗粒散射回观看者。当粒子位于屏幕背面时，屏幕看起来很暗，因为光线被色调吸收了。如果后电极被分成一系列小图像元素（像素），则可以通过向屏幕的每个区域施加适当的电压以创建反射和吸收区域的图案来形成图像。 EPD 通常使用基于 MOSFET 的薄膜晶体管 (TFT) 技术来解决。
• 微胶囊电泳：1990世纪XNUMX年代，麻省理工学院的本科生团队构思并制作了一种基于微封装电泳显示器的新型电子墨水原型，该墨水源自E-Ink公司，并被欧洲飞利浦公司使用。该技术使用微胶囊填充悬浮在有色油中的带电白色颗粒。底层电路控制白色颗粒是位于胶囊的顶部（因此观察者看起来是白色的）还是位于胶囊的底部（因此观察者看到油的颜色）。这项技术允许屏幕由柔性塑料片而不是玻璃制成。这一概念的最新实施仅需要微胶囊下方的一层电极。
• 电润湿显示器 (EWD)：是一种通过施加电压控制受限水/油界面形状的技术。在没有电压的情况下，（彩色）油在水和电极的疏水绝缘涂层之间形成平坦的薄膜，从而产生彩色像素。通过在电极和水之间施加电压，水和涂层之间的界面张力发生变化，导致水取代油，如果可切换元件下方有白色反射表面，则形成部分透明或白色像素。基于电润湿的显示器具有多种吸引人的特性。白色和彩色反射之间的切换速度足以显示视频内容。它是一种低功耗、低电压的技术，基于该技术的显示效果可以做到平面和薄型化。反射率和对比度优于或等于其他类型的反射式显示器，并接近纸张的视觉质量。此外，该技术还为高亮度、全彩显示器提供了独特的途径，使显示器的亮度比反射式 LCD 亮四倍，比其他新兴技术亮两倍。电润湿技术不是使用红、绿、蓝 (RGB) 滤光片或三基色的交替片段（这实际上会导致显示器中只有三分之一反射所需颜色的光），而是允许在系统中使用子像素可以独立改变两种不同的颜色。这使得三分之二的显示区域可用于反射任何所需颜色的光。这是通过用两个独立可控的彩色油膜和滤色器堆叠构建像素来实现的。颜色为青色、品红色和黄色（RGB），这是一种减色系统，与喷墨打印中使用的原理相当。与 LCD 相比，由于不需要偏光片，因此亮度更高。
• 电流体：是 EWD 显示器的一种变体，它将水性颜料分散体放置在一个小容器内。该沉积物占可见像素区域的不到 5-10%，因此颜料基本上隐藏在视野之外。使用电压以机电方式从储存器中提取颜料，并将其作为薄膜直接铺展在显示基板后面。因此，显示器获得与打印在纸上的传统颜料相似的颜色和亮度。当电压移除时，液体的表面张力导致颜料分散体迅速缩回到储液器中。该技术有望为电子纸提供超过 85% 的白色状态反射率。核心技术是辛辛那提大学新型设备实验室发明的，并且与 Sun Chemical、Polymer Vision 和 Gamma Dynamics 合作开发了工作原型。它在亮度、色彩饱和度和响应时间等关键方面具有很大的优势。由于光学活性层的厚度可以小于 15 微米，因此可卷曲显示器具有巨大的潜力。
• 干涉调制器 (Mirasol)：干涉调制器是一种用于电子视觉显示器的技术，可以通过反射光的干涉产生各种颜色。颜色是通过电开关光调制器来选择的，该调制器包括一个微观腔，该调制器使用类似于驱动 LCD 的控制 IC 来打开和关闭。
• 电子等离子体显示：是一种使用等离子体纳米结构和导电聚合物的技术。该技术具有色彩范围广、偏振无关反射率高（>50%）、对比度强（>30%）、响应时间快（数百毫秒）和长期稳定性等特点。此外，它还具有超低功耗 (<0.5 mW/cm2) 和高分辨率 (>10000 dpi) 的潜力。由于超薄超表面具有柔性且聚合物柔软，因此整个系统可以弯曲。该技术未来期望的改进包括双稳态、更便宜的材料以及 TFT 矩阵的实现。为此，它由两个关键元素或部分组成：
  • 第一个是由数十纳米厚的金属-绝缘体-金属薄膜制成的高反射超表面，其中包括纳米级的孔。这些超表面可以根据绝缘体的厚度反射不同的颜色。标准 RGB 配色方案可用作全彩显示器的像素。
  • 第二部分是具有可通过电化学势控制的光吸收的聚合物。在等离子超表面上生长聚合物后，可以通过施加的电压来调制超表面的反射。
• 反射式液晶显示器：与传统 LCD 类似的技术，但背光面板被反射面取代。

尽管以上是最重要的，但还有其他已开发或正在开发的技术。例如，研究人员正在努力使用嵌入柔性基板的有机晶体管、利用光学简化彩色显示器等。

电子墨水版本

我总是建议选择带有电子墨水屏幕而不是液晶屏幕的电子阅读器。原因是电子墨水不仅不会让眼睛疲劳，还能给你带来类似于真实纸张的阅读体验，而且比传统屏幕消耗的能量要少得多。选择电子墨水或电子纸屏幕时，您应该知道有 各种版本的技术 现已获得 e-Ink Holdings 的专利，例如：

• 维兹普莱斯： 这是第一代电子墨水显示屏，2007 年被一些非常受欢迎的品牌使用。
• 珍珠： 这项改进在三年后推出，并被亚马逊用于其 Kindle 以及 Kobo、Onyx 和 Pocketbook 等其他型号。
• 莫比乌斯：与之前的类似，但屏幕上有一层透明柔性塑料，可以更好地抗冲击。中国公司Onyx是使用该屏幕的公司之一。
• 海卫一： 它于 2010 年首次推出，第二个改进版本于 2013 年发布。该技术首次在电子墨水显示器中包含色彩，具有 16 种灰度和 4096 种颜色。 Pocketbook 是最早使用它的公司之一。
• 字母和字母高清：2013年发布，有两个不同的版本。 e-Ink Carta的分辨率为768×1024 px，尺寸为6英寸，像素密度为212 ppi。至于e-Ink Carta HD版本，分辨率提高到1080x1440 px，ppi提高到300，维持6英寸。这种格式非常流行，当前最好的电子阅读器型号都使用这种格式。
• 万花筒：该技术于 2019 年推出，2021 年推出 Plus 版本，3 年推出 Kaleido 2022 版本。它们是对彩色屏幕的改进，在灰度面板的基础上添加了带有彩色滤光片的层。 Plus版本改进了纹理和色彩，图像更清晰，Kaleido 3提供了更加鲜艳的色彩，色彩饱和度比上一代提高了30%，具有16级灰度和4096种颜色。
• 库3：这是最新型号，2023 年刚刚上市，基于 ACeP（高级彩色电子纸），可实现更完整的颜色，并采用与商用 TFT 背板兼容的电压控制的单层电泳液。它是一种彩色电子墨水技术，可以提高响应时间，即从一种颜色变为另一种颜色所需的时间。例如，从白色到黑色只需 350 毫秒，而在颜色之间，根据质量的不同，可以从 500 毫秒到 1500 毫秒。此外，它们还配备了 ComfortGaze 前灯，可以减少屏幕表面反射的蓝光量，让您可以更好地入睡，并且不会造成眼睛疲劳。

未来

Plastic Logic 德国是一家公司（开发商+工厂），最初是剑桥大学卡文迪什实验室的一个衍生项目。它由 Richard Friend、Henning Sirringhaus 和 Stuart Evans 于 2000 年创立。公司专业从事研发、生产 电泳屏（EPD），基于有机薄膜晶体管（OTFT）技术，位于德国德累斯顿。多亏了它们，信息可以像传统屏幕上一样显示在灵活的面板上。在当前的柔性屏领域做出了巨大的贡献，而且正如我们在很多情况下看到的那样，它们似乎将成为未来。将该技术与电子纸或电子墨水相结合，将产生在重量和灵活性方面与纸张非常相似的元件，以及它们的所有应用和优点......