柔性电子纸技术

在电子领域中，刚性和平直是人们的普遍印象，但柔性电子（Flexible Electronics）的出现则颠覆了这一传统概念。

柔性电子是将有机/无机材料电子器件制作在柔性/可延性塑料或薄金属基板上的新兴电子技术，以其独特的柔性和延展性以及高效、低成本制造工艺，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛应用前景。如今，其应用范围涵盖了柔性电子显示器、有机发光二极管（OLED）、印刷RFID、薄膜太阳能电池板、电子用表面粘贴(Skin Patches)等。与传统IC技术一样，制造工艺和装备也是柔性电子技术发展的主要驱动力。柔性电子制造技术水平指标包括芯片特征尺寸和基板面积大小，其关键是如何在更大幅面的基板上以更低的成本制造出特征尺寸更小的柔性电子器件。

柔性电子纸产业的蓬勃发展正是得益于柔性电子技术的进步。电子“纸”非“纸”，其载体是一张特殊的薄胶片。在胶片上涂上一层带电的物质(电子墨)，根据不同内容进行后台控制，通过相应的显示组合以达到内容显示的目的。电子纸的内核就是一个广义上的IC，整个阅读器则可看作是一个薄薄的内嵌式遥控显示板。电子墨水就是将带正、负电的诸多黑白粒子密封于微胶囊内，因施加电场的不同，在监视器表面产生不同的聚集，呈现出黑或白的效果。

目前，世界上主流的电子墨水技术有5种，它们分别是微胶囊电泳、双色拧转球（bichromal）、胆甾型液晶(ChLCD)、电湿技术和电致变色技术。其中，E-Ink公司的电泳技术比较成熟，应用相对广泛。

E-Ink的电子纸由电子墨水及两片基板所组成。电子墨水是一种加工成薄膜状的专用材料，与电子显示设备结合在一起使用。

电子墨水薄膜的顶部是一层透明材料，作为电极端使用；底部是电子墨水的另一个电极，微胶囊夹在这两个电极间（图1）。微胶囊受负电场作用时，白色颗粒带正电荷而移动到微胶囊顶部，相应位置显示为白色；黑色颗粒由于带负电荷而在电场力作用下到达微胶囊底部，使用者不能看到黑色。如果电场的作用方向相反，则显示效果也相反，即黑色显示，白色隐藏。可见，只要改变电场作用方向就能在显示黑色和白色间切换。当这种电子墨水被涂到纸、布或其它平面物体上后，人们只要适当地对它予以电击，就能使数以亿计的颗粒变幻颜色，从而根据人们的设定不断地改变所显现的图案和文字。只要调整颗粒内的染料和微型粒子的颜色，便能够使电子墨水展现色彩和图案来。

柔性电子纸的优点很多，较主要的是内容可重写，可以随意对文字或图像进行更新，从而实现大量内容的统一平台浏览。同时，非常适合肉眼阅读。省电也是电子纸的一大特性，文字刷新以后，会长期停留在屏幕上，阅读的时候电池可以取掉。换句话说，阅读的时候不耗电，只有在翻页刷新的时候才耗电，所以电池寿命会很长。因薄膜重量轻，电子纸还可以适度折叠、卷曲，重量轻，携带方便（图2）。

电子纸较初是为了取代传统纸张的大量消耗而发明的，时至今日，电子纸对传统纸出版行业的冲击正在逐渐体现出来。在其轻薄柔软特性背后，涌现的是对传统平板显示产业更为彻底的冲击，它将为产业结构和人类生活带来革命性的变化。

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