電子墨水：您需要了解的有關電子閱讀器螢幕的一切

螢幕在我們與科技的日常互動中發揮著至關重要的作用，它們可能會損害視力或導致眼睛疲勞等問題。為了避免這種情況在您享受閱讀喜愛的電子書時發生，您應該選擇採用我們今天向您介紹的這項技術的螢幕。在可用的各種顯示技術中， 電子墨水屏或電子墨水，因其獨特的功能而廣受歡迎，增強了讀者的體驗並使其盡可能接近紙質閱讀。

但是……你真的知道它們是什麼嗎？

什麼是電子墨水或電子紙？

它可以用各種名稱來稱呼，例如 電子紙或 ePaper，也稱為電子墨水或 e-Ink。不管你怎麼稱呼它，它都是一種模仿普通紙上墨水外觀的顯示器面板。與傳統的發光平板顯示器不同，電子紙顯示器像紙張一樣反射環境光。這可以使它們閱讀起來更舒適，並提供比大多數發光顯示器更寬的視角。現有電子顯示器的對比度接近報紙的對比度，新開發的顯示器稍微好一點。理想的電子紙螢幕可以在陽光直射下閱讀，而不會像平板電腦、智慧型手機、電腦等許多其他裝置那樣出現影像褪色的情況。

多種電子紙技術 無需電力即可無限期保留文字和靜態圖像。這也使它們成為依賴電池的行動裝置的理想選擇，因此您可以將自主權延長數天或數週，具體取決於裝置硬體的總消耗量。

電子墨水或電子紙的工作原理

不能一概而論 電子墨水螢幕或e-Ink的工作方式， 因為技術有很多種，而且每種技術的工作原理都不同，我們將在後面的類型部分中看到。但例如, 透過電泳，當向微膠囊施加電場時，帶電粒子會向帶相反電荷的電極移動。例如，如果底部電極為正極，則黑色顆粒將向下移動，白色顆粒將向上移動。

• 微膠囊：它們由數百萬個微膠囊組成，每個微膠囊的寬度與人類頭髮的寬度大致相同。每個微膠囊都含有懸浮在透明液體中的帶電粒子。這些膠囊分佈在整個面板或螢幕上。每個微膠囊內部都有帶正電荷的白色顆粒和帶負電荷的黑色顆粒。操作簡單，它們根據電荷進行極化，以黑白方式顯示文字和圖像。透過這種方式，您可以看到黑色或白色的點或像素...

電子墨水顯示器的主要特點之一是 雙穩態。這意味著一旦影像形成，就不需要能量來維持它。即使電源移除，影像仍會保留在螢幕上。因此，與傳統螢幕相比，其功耗較低。

現在科技發達了，所以也有 彩色螢幕，更高級，可以顯示多種顏色，顯示書籍、漫畫等中的圖像。

一個小歷史

雖然看起來似乎很新，但事實是這些螢幕的歷史可以追溯到幾十年前，特別是 1970 世紀 XNUMX 年代，當時施樂帕洛阿爾托研究中心的尼克·謝裡登 (Nick Sheridon) 開發了 第一張電子紙稱為 Gyrcon。這種創新材料由聚乙烯球組成，可以自由旋轉，根據施加電壓的極性顯示白色或黑色的一面，從而產生電控黑色或白色像素的外觀。

儘管取得了這一進步，但模仿紙張的低功耗螢幕的想法直到幾十年後才成為現實。曾是 物理學家約瑟夫‧雅各布森，史丹佛大學博士後，他想像了一本多頁書，只需按一下按鈕即可更改其內容，並且只需很少的電量即可操作。

雅各布森於1995 年被尼爾·格申菲爾德(Neil Gershenfeld) 招募到麻省理工學院媒體實驗室。在那裡，雅各布森招募了兩名麻省理工學院的本科生Barrett Comiskey 和JD Albert，來創造必要的顯示技術。 讓您的願景成為現實.

最初的重點是創建 半白半黑的小球體，就像施樂公司的吉利康一樣。然而，事實證明這種方法是一個相當大的挑戰。在他的實驗中，阿爾伯特意外地創造了一些完全白色的球體。科米斯基嘗試將這些白色顆粒裝載並封裝到與深色染料混合的微膠囊中。結果是一個微膠囊系統，可以應用於表面並獨立充電以創建黑白影像。

En 1996年，麻省理工學院申請了第一個微封裝電泳顯示器專利。微封裝電泳顯示器的優勢及其滿足電子紙實際要求的潛力被視為一項重大突破，旨在將其用於閱讀設備等。然而，當時的技術還很原始，這種類型的彩色顯示器還不存在。

1997 年，Albert、Comiskey 和 Jacobson，以及 Russ Wilcox 和 Jerome Rubin， 創立E-Ink公司，距離阿爾伯特和科米斯基畢業還有兩個月。從那時起，電子墨水技術不斷發展，在各種設備中找到了應用，並改變了我們與數位技術的互動…

這家公司 製造和分銷螢幕的台灣公司 電泳，受益於幾次運動，成為該領域的主導地位。例如，2005年，飛利浦將電子紙業務出售給台灣新竹製造商Prime View International (PVI)。 2008年，元太科技宣布初步協議將由元太科技以215億美元收購，經過談判最終金額達450億美元。 24年2009月2012日，E-Ink正式被收購，元太科技此次收購擴大了E-Ink電子紙顯示器的生產規模。收購後元太科技更名為E Ink Holdings Inc.。 XNUMX年XNUMX月，它收購了競爭對手電泳顯示器公司SiPix，以加強其如今的領導地位。

電子墨水螢幕應用

隨著這項技術的進步和成熟，許多公司已經開始開發或從供應商那裡購買這種類型的螢幕，以便在多種應用中使用它們，儘管最知名的是電子閱讀器，但事實是已經進行了嘗試和 其他領域的應用:

• 靈活的屏幕：因為這項技術非常適合剛性面板以及可彎曲的面板。例如，它可以用於一些靈活的行動裝置或穿戴式設備，例如低成本的摩托羅拉F3、三星Alias 2、YotaPhone、海信A5c，它們使用電子墨水螢幕而不是LCD，或精工的Spectrum SVRD001、鋒利卵石等
• 電子書閱讀器：正如我們已經提到的，就像本頁上的產品一樣，來自不同品牌，Sony、Kindle、Kobo、Onyx 等。此外，已經有傳統螢幕和觸控屏，還有彩色螢幕或對電子筆敏感的螢幕。
• 筆記型電腦和 PC 顯示器：雖然不常見，但也有一些特殊型號，例如帶有電子紙螢幕的聯想 ThinkBook Plus。我們也看到許多 Android 平板電腦使用這種類型的螢幕，以製作二合一裝置或電子閱讀器和平板電腦之間的混合裝置。
• 電子報紙：佛蘭德日報 De Tijd 也使用 iRex iLiad 的初步版本發行了限量版紙質報紙的電子版。其他一些例子稍後會出現。
• 智慧卡和周邊設備- 一些智慧卡也可以使用這種類型的電子墨水顯示器以實現低功耗，例如 Nagra ID 製造的智慧卡以及 Innovative Card Technologies 和 nCryptone 開發的智慧卡。它們也用於其他一些週邊設備，例如帶有螢幕的 USB 隨身碟。
• 公共儀表板：它們還可用於減少機場、火車站、高速公路面板、標誌等顯示資訊的電子麵板或螢幕的消耗。
• 他人：我們還有其他可能的用途，例如帶有電子墨水螢幕的電子標籤、智慧服裝、德沃夏克鍵盤、遊戲等。

電子紙顯示技術

就現有技術而言，我們可以 區分幾個，無論是在基礎層面還是在 e-Ink Corporation 的版本：

面板類型

之間 技術類型 隨著時間的推移，為了實現電子墨水螢幕而開發出來的技術，我們必須強調：

• 吉利康：電子紙最初由施樂帕洛阿爾托研究中心的 Nick Sheridon 於 1970 世紀 75 年代開發。第一張電子紙名為 Gyricon，由 106 至 2007 微米的聚乙烯球體組成。每個球體都是由一面帶負電的黑色塑膠和另一側帶正電的白色塑膠組成的雙面神粒子。這些球體嵌入一片透明矽膠中，每個球體懸浮在油泡中，因此可以自由旋轉。施加到每對電極的電壓的極性決定了白色面還是黑色面朝上，從而使像素呈現白色或黑色外觀。 XNUMX 年，愛沙尼亞公司 Visitret Displays 正在開發這種類型的顯示器，使用聚偏二氟乙烯 (PVDF) 作為球體材料，顯著提高視訊速度並降低所需的控制電壓。
• EPD（電子球顯示）：電泳顯示器透過在施加的電場下重新排列帶電顏料顆粒來形成影像。在 EPD 最簡單的實施中，直徑約一微米的二氧化鈦顆粒分散在烴油中。油中還添加了深色染料以及表面活性劑和充電劑，使顆粒獲得電荷。將此混合物放置在兩個平行的導電板之間，兩個導電板之間的間隔為 10 至 100 微米。當在兩個板之間施加電壓時，顆粒通過電泳遷移到具有與顆粒相反電荷的板。當顆粒位於螢幕的前方（觀看）側時，會出現白色，因為光線被高折射率鈦顆粒散射回觀看者。當粒子位於螢幕背面時，螢幕看起來很暗，因為光線被色調吸收了。如果後電極被分成一系列小影像元素（像素），則可以透過向螢幕的每個區域施加適當的電壓以創建反射和吸收區域的圖案來形成影像。 EPD 通常使用基於 MOSFET 的薄膜電晶體 (TFT) 技術來解決。
• 微膠囊電泳：1990年代，麻省理工學院的本科生團隊構思並製作了一種基於微封裝電泳顯示器的新型電子墨水原型，該墨水源自E-Ink公司，並被歐洲飛利浦公司使用。此技術使用微膠囊填充懸浮在有色油中的帶電白色顆粒。底層電路控制白色顆粒是位於膠囊的頂部（因此觀察者看起來是白色的）還是位於膠囊的底部（因此觀察者看到油的顏色）。這項技術允許螢幕由柔性塑膠片而不是玻璃製成。這一概念的最新實施僅需要微膠囊下方的一層電極。
• 電潤濕顯示器 (EWD)：是一種透過施加電壓控制受限水/油界面形狀的技術。在沒有電壓的情況下，（彩色）油在水和電極的疏水絕緣塗層之間形成平坦的薄膜，從而產生彩色像素。透過在電極和水之間施加電壓，水和塗層之間的界面張力發生變化，導致水取代油，如果可切換元件下方有白色反射表面，則形成部分透明或白色像素。基於電潤濕的顯示器具有多種吸引人的特性。白色和彩色反射之間的切換速度足以顯示影片內容。它是一種低功耗、低電壓的技術，基於此技術的顯示效果可以做到平面和薄型化。反射率和對比度優於或等於其他類型的反射式顯示器，並接近紙張的視覺品質。此外，該技術還為高亮度、全彩顯示器提供了獨特的途徑，使顯示器的亮度比反射式 LCD 亮四倍，比其他新興技術亮兩倍。電潤濕技術不是使用紅、綠、藍(RGB) 濾光片或三基色的交替片段（這實際上會導致顯示器中只有三分之一反射所需顏色的光），而是允許在系統中使用子像素可以獨立改變兩種不同的顏色。這使得三分之二的顯示區域可用於反射任何所需顏色的光。這是透過用兩個獨立可控的彩色油膜和濾色器堆疊來建立像素來實現的。顏色為青色、洋紅色和黃色（RGB），這是一種減色系統，與噴墨列印中使用的原理相當。與 LCD 相比，由於不需要偏光片，因此亮度更高。
• 電流體：是 EWD 顯示器的變體，它將水性顏料分散體放置在一個小容器內。該沉積物佔可見像素區域的不到 5-10%，因此顏料基本上隱藏在視野之外。使用電壓以機電方式從儲存器中提取顏料，並將其直接作為薄膜鋪展在顯示基板後面。因此，顯示器獲得與列印在紙上的傳統顏料相似的顏色和亮度。當電壓移除時，液體的表面張力導致顏料分散體迅速縮回到儲液器中。該技術預計將為電子紙提供超過 85% 的白色狀態反射率。核心技術是辛辛那提大學新型設備實驗室發明的，並與 Sun Chemical、Polymer Vision 和 Gamma Dynamics 合作開發了工作原型。它在亮度、色彩飽和度和響應時間等關鍵方面具有很大的優勢。由於光學活性層的厚度可以小於 15 微米，因此可捲曲顯示器具有巨大的潛力。
• 干涉調製器 (Mirasol)：干涉調製器是一種用於電子視覺顯示器的技術，可以透過反射光的干涉產生各種顏色。顏色是透過電開關光調製器來選擇的，該調製器包括一個微觀腔，該調製器使用類似於驅動 LCD 的控制 IC 來打開和關閉。
• 電子等離子體顯示：是一種使用等離子體奈米結構和導電聚合物的技術。此技術具有色彩範圍廣、偏振無關反射率高（>50%）、對比度強（>30%）、響應時間快（數百毫秒）和長期穩定性等特點。此外，它還具有超低功耗 (<0.5 mW/cm2) 和高解析度 (>10000 dpi) 的潛力。由於超薄超表面具有柔性且聚合物柔軟，因此整個系統可以彎曲。該技術未來期望的改進包括雙穩態、更便宜的材料以及 TFT 矩陣的實現。為此，它由兩個關鍵元素或部分組成：
  • 第一個是由數十奈米厚的金屬-絕緣體-金屬薄膜製成的高反射超表面，其中包括奈米級的孔。這些超表面可以根據絕緣體的厚度反射不同的顏色。標準 RGB 配色方案可用作全彩顯示器的像素。
  • 第二部分是具有可透過電化學勢控制的光吸收的聚合物。在等離子超表面上生長聚合物後，可以透過施加的電壓來調製超表面的反射。
• 反射式液晶顯示器：與傳統 LCD 類似的技術，但背光面板被反射面取代。

儘管以上是最重要的，但還有其他已開發或正在開發的技術。例如，研究人員正在努力使用嵌入柔性基板的有機晶體管、利用光學簡化彩色顯示器等。

電子墨水版本

我總是建議選擇帶有電子墨水螢幕而不是液晶螢幕的電子閱讀器。原因是電子墨水不僅不會讓眼睛疲勞，還能帶給你類似真實紙張的閱讀體驗，而且比傳統螢幕消耗的能量少很多。選擇電子墨水或電子紙螢幕時，您應該知道有 各種版本的技術 現已獲得 e-Ink Holdings 的專利，例如：

• 維茲普萊斯： 這是第一代電子墨水顯示屏，2007 年被一些非常受歡迎的品牌使用。
• 珍珠： 這項改進在三年後推出，並被亞馬遜用於其 Kindle 以及 Kobo、Onyx 和 Pocketbook 等其他型號。
• 莫比烏斯：與之前的類似，但螢幕上有一層透明柔性塑料，可以更好地抗衝擊。中國公司Onyx是使用該螢幕的公司之一。
• 海衛一： 它於 2010 年首次推出，第二個改進版本於 2013 年發布。該技術首次在電子墨水顯示器中包含色彩，具有 16 種灰度和 4096 種顏色。 Pocketbook 是最早使用它的公司之一。
• 字母和字母高清：2013年發布，有兩個不同的版本。 e-Ink Carta的分辨率為768×1024 px，尺寸為6英寸，像素密度為212 ppi。至於e-Ink Carta HD版本，解析度提高到1080x1440 px，ppi提高到300，維持6吋。這種格式非常流行，目前最好的電子閱讀器型號都使用這種格式。
• 萬花筒：該技術於 2019 年推出，2021 年推出 Plus 版本，3 年推出 Kaleido 2022 版本。它們是對彩色螢幕的改進，在灰階面板的基礎上添加了帶有彩色濾光片的層。 Plus版本改進了紋理和色彩，影像更清晰，Kaleido 3提供了更鮮豔的色彩，色彩飽和度比上一代提高了30%，具有16級灰度和4096種顏色。
• 庫3：這是最新型號，2023 年剛上市，基於 ACeP（高級彩色電子紙），可實現更完整的顏色，並採用與商用 TFT 背板相容的電壓控制的單層電泳液。它是一種彩色電子墨水技術，可以提高反應時間，即從一種顏色變為另一種顏色所需的時間。例如，從白色到黑色只需 350 毫秒，而在顏色之間，根據品質的不同，可以從 500 毫秒到 1500 毫秒。此外，它們還配備了 ComfortGaze 前燈，可減少螢幕表面反射的藍光量，讓您可以更好地入睡，並且不會造成眼睛疲勞。

未來

Plastic Logic 德國是一家公司（開發商+工廠），最初是劍橋大學卡文迪什實驗室的衍生項目。它由 Richard Friend、Henning Sirringhaus 和 Stuart Evans 於 2000 年創立。本公司專營研發、生產 電泳屏（EPD），基於有機薄膜電晶體（OTFT）技術，位於德國德勒斯登。多虧了它們，資訊可以像傳統螢幕上一樣顯示在靈活的面板上。在當前的柔性螢幕領域做出了巨大的貢獻，而且正如我們在許多情況下看到的那樣，它們似乎將成為未來。將該技術與電子紙或電子墨水相結合，將產生在重量和靈活性方面與紙張非常相似的元件，以及它們的所有應用和優點...