第一章第三节电子墨水
手机、掌上电脑等手持装置让我们可以随时随地接收最新信息和进行通讯联络。尽管这些手
持装置的性能越来越强大、功能越来越丰富，但在这些装置上作为信息交流的最重要部件—
—显示屏，这些年却很少有令人耳目一新的变化。事实上，目前用于手持装置的显示屏已经
大大地限制和影响了相关应用装置性能的发挥。例如，很多人拒绝接受手机互联网信息访问
功能的最重要理由就是因为手机窄小的显示屏幕。但新显示技术的出现，无疑将会对手机、
掌上电脑等相关产品的发展产生难以估量的推动力。
本文分析和介绍了两种全新的显示技术，“电子浸渍显示技术”和“电子墨水显示技术”。
其中，电子墨水显示屏目前已经进入产品制造的阶段，不远的将来，我们将在手机和掌上电
脑等手持装置上率先体验到相关技术给我们带来的全新感受。
电子浸渍显示技术
在2003年9月25日出版的科学杂志《自然》上，飞利浦的科学家介绍了一种应用效果类
似纸张的反射式显示新技术——电子浸渍显示技术。此项显示技术的显示速度很快，能够满
足视频文件播放的要求，此技术可应用于反射式彩色显示装置。此外，由该显示技术制造的
显示屏的亮度高，其亮度值可达目前由其他技术所制造的显示屏亮度的两倍。该项显示技术
的核心是对微米大小的液体颗粒的流动实行快速控制，而这种控制是通过一种“电子浸渍”
的技术实现的。
“电子浸渍”是指通过电压对由水和油生成的狭小界面的形状进行控制，当电压没有加在像
素单元上时，带有颜色的油在水和疏水性的基底之间形成一层薄膜，此时电极被绝缘，生成
一个有颜色像素点。当在电极和水两端加上电压后，水和有色油层之间的界面张力产生了变
化。此时原来平铺的有色油薄膜的状态不再稳定，水将有色油层排挤到一边，这样就生产了
一个部分透明的像素点。如果像素点基底是一个具有反光性能的白色基底，就构成了一个白
色像素显示点。由于像素点很小，用户感受到的是由众多像素点所构成的总体反射效果，这
样就有了一个高亮度和高对比度的反射式显示屏。
突出的特点
基于电子浸渍技术的显示屏有几项非常诱人的特性。此类显示屏的显示单元在白色和有色之
间的显示变换速度足够快，能够满足视频文件播放的要求。另外，相比现有的显示装置，基
于此技术的显示屏还有几项非常明显的优点，如低功耗、低电压、外形更薄和重量更轻等。
在显示效果上，电子浸渍显示屏的反射性和对比度不小于目前其他任何反射式显示装置，反
射性和对比度接近纸张。
电子浸渍为新型高亮度彩色显示装置的研发开辟了一条全新的途径，电子浸渍技术能够制造
出比目前反射式LCD亮度高2倍的显示装置。目前的应用红、绿和蓝过滤器或其他三原色技术
的反射式显示装置，显示出来的各色的反射光的强度只有原入射光的1/3。而电子浸渍显示
技术让一个像素点可以在两种不同的颜色间进行变换。这就让2/3的显示区域可以被用于反
射想要显示的颜色的光。一个像素点在两种不同颜色间的变化实现的原理为：在一个像素点
上堆叠着两个可以分别被控制的有色油膜和一个颜色过滤器。这类显示器所使用的基色不是
红、绿和蓝，而是青色、品红色和黄色。此外，由于不需要使用偏振器，电子浸渍显示装置
还不会有类似LCD由于使用偏振片而造成的亮度损失。
电子浸渍作为一种全新的技术被应用在反射式显示装置上。通过电压让彩色油层收缩，生成
了一个具有高反射性（> 40%）和高对比度（> 15∶1）的光学显示开关。除了具有诱人的光
学性能，该显示技术还拥有满足视频文件播放的响应时间（< 10 ms），为高亮度显示装置
的应用开辟了一条新路。
电子墨水显示技术
电子墨水是一种可以被整合进电子显示屏幕的材料，它是一种能够为信息显示带来巨大冲击
的技术。尽管从概念上电子墨水具有全新的创意，但实际上它只是直接应用了化学、物理和
电子原理而制造出来的一种新的化合物。电子墨水由数百万个微小的胶囊颗粒构成，每个微
胶囊颗粒的直径大约为人的头发直径的大小。在每个微胶囊内包含有带有正电荷的白色颗粒
和带有负电荷的黑色颗粒，这两种颗粒同时悬浮在微胶囊内的液体中。当加上负电场的时
候，微胶囊内的白色颗粒移动到我们眼睛可以看得到的微胶囊的顶部，这时该部位显示出白
色。与此同时，微胶囊中的黑色颗粒被电场拉向微胶囊的底部，我们的眼睛看不到黑色的颗
粒。如果将上述过程颠倒过来，加上一个正电场，黑色颗粒就被拉向微胶囊的顶部，而白色
颗粒被拉向微胶囊的底部，此时胶囊顶部显示为黑色，我们的眼睛看到的就是黑色。
电子墨水可以被印刷到一张压制有电子线路的塑料薄膜上，然后通过显示驱动对电子线路的
控制完成显示过程。电子墨水的制造原料为悬浮于液态载体中的微胶囊，这让我们可以应用
现有的屏幕印制技术将电子墨水印制在任何表面上，这包括玻璃、塑料、纺织物，甚至报纸
上。电子墨水最终将让大部分表面具有显示功能，打破目前传统显示装置传达信息的限制。
电子墨水的优势
随着宽带和无线通讯技术的迅速发展，人们通过各种信息更多地联系起来。但是，显示
尺寸和显示清晰度的限制大大影响了随时随地阅读应用的推广。为了增加易用性，用户需要
具有纸张一样显示清晰度的、更大的、能耗更低的、外形更小和重量更轻的显示屏。而高分
辨电子墨水显示技术为这种需求提供了一种很好的解决方案。
对反射式显示技术来说，我们可以用能否达到接近纸印刷品一样的清晰度，来衡量一种显示
技术水平的高低。纸印刷品上的信息在各种光线条件和阅读角度下都有很高的清晰度。电子
墨水技术应用了类似于白色和黑色在纸印刷品上的表现原理，实现了在显示性能上接近纸印
刷品的清晰度的水准。
1超低功耗
相比透射式LCD和其他正在出现的新显示技术产品如OLED、FED、PDP，电子墨水的功耗低得
多。低的功耗让用户可以有更长的电池使用时间，更重要的是应用了电子墨水显示屏的装置
可以使用更小的电池，这样就减少了相关产品的重量，而且还可以降低产品的价格。
电子墨水显示技术能大大减少功耗主要有两方面的原因：第一，电子墨水显示技术是一种全
反射的显示技术，不需使用诸如目前高性能透射式LCD所必需的背光灯。第二，电子墨水显
示的图像在一定的时间内具有“记忆效应”，而LCD和其他新出现的显示技术却需要持续的
供电来保持图像信息。当一个图像显示在电子墨水显示装置上时，在新的显示画面出现之前
就不需要再耗费电能来保持原有的图像。电子墨水显示屏所消耗的电能，最终由其所显示内
容的更新频率所决定，而不是由图像显示时间的长短所决定。
2便携性极高
相比常规LCD显示装置，应用了电子墨水技术的显示屏更轻、更薄，稳定性更好。
典型的LCD显示单元由夹在两层玻璃基底之间的液晶层构成，每层玻璃基底的厚度在0.7mm
左右。此外，还有两张极化薄膜被压制在LCD单元的玻璃基底之外，每张薄膜的厚度大约为
0.25mm。LCD单元的厚度大约为2mm。通常LCD单元外还需要增加其他薄膜组件来增强其
光学性能，这就会使LCD显示单元更厚更重。
2003年，第一个商业化的电子墨水显示装置面市。这个显示装置具有前面板压制型架构。在
这一电子墨水显示装置的制备过程中，一层电子墨水薄膜层被涂刷到由ITO（铟锡氧化物）
修饰的塑料基底上，而后再将塑料基底压制到常规的玻璃TFT背板上。这个选用聚合物薄膜
作为前面板的简单结构，省去了一层玻璃和所有极化膜层，这种电子墨水显示单元的厚度大
约为常规LCD显示单元厚度的一半。