电子纸的概要和色粉显示版

序言

进入21世纪的高度情报化社会，人类为了不受到外来压力的情况下，打算实现舒适而又宽裕的社会生活，能够做到人和情报获得顺畅的接口，并兼有纸张的长处和电子显示板长处的新的表示媒体，这就是数码纸或叫做电子纸，数码纸已被定义为热敏再写入媒体和含有电子纸的词义。这种数码纸所具备的特征如下：
数码纸是在任何时候，在任何地方都能阅读或写入的。

‧情报的重写：可以任意对文字或图像进行重写。

‧适合肉眼阅读：很少从显示平面给肉眼带来刺激。

‧便携性：因薄膜轻量，可随意携带，有适应性。

‧对图像的保持：在没有电的情况下，可以长时间地保持显示。

一.显示原理

是将物理的和化学的现象组合一起进行的显示。

物理方面：

分子

光学各向异性－分层型胆甾醇液晶

染料分子取向－双色性染料液晶树脂

粒子

粒子移动－微胶囊型电泳，色粉显示板

粒子旋转－拧转球

相变化－透明白浊型再写入

化学方面：

发消色－无色染料再写入

光致变色

二.电子纸的形态

可以考虑电子纸有2种形态，其中之一的形态，正如与现在用的纸一样来使用，是一种可将文字和图像反复多次重写的再写入纸。像用目前的非击打式打印机印制硬拷贝一样的用法来使用再写入纸。只要对打印机供给再写入纸，它会先抹去全部，然后将情报写入。使用者根本感觉不出图像已被抹掉，而像往常的纸一样地使用。其中之二的形态，是携带方便的薄膜显示板，希望做到即使长时间盯着也不使眼睛感觉疲劳的反射型显示，内装着CPU和半导体存储器，只需按下按钮便可读取若干的电子文书和电子图书。而且期望与网络挂 ，做到随意存取。

(1)显示，记录装置分离型

由重写可能的显示层和基纸构成的再入纸，跟抹去记录用的打印机相组合。为抹去记录，备有热敏头、离子流、针电极、液晶板等。

(2)显示，记录部分一体型

显示层和控制薄膜搞成一体化的薄膜显示板。

三.再写入标识(rewritable marking)

作为当前已发布的再写入技术，乃是透明白浊型再写入标识和使用了无色染料的发消色类再写入标识，均为热记录方式，故用热敏头来记录。透明白浊型乃是在高分子薄膜中分散着脂肪酸的微粒子，加热至110℃以上，因脂肪酸熔化而使树脂膨胀。此后，冷却下来，脂肪酸变成过冷却状态，处于液体的状态存在，而膨胀的树脂便固化。此后，脂肪酸固化收缩变成多晶的微粒子，树脂与微粒子之间形成空隙，根据此空隙，光被散射，看上去呈白色。接着，在从80℃到110℃的消去温度范围内进行加热，则脂肪酸的一部分溶化，树脂便热致膨胀而填埋掉空隙。在此状态下致冷，变成为透明状态，实现图像的消除。使用无色染料的再写入标识是利用了无色的白色型染料和带有长链烷基的显消色剂之间呈现的可逆性成色及消色反应。借助热敏头进行加热，无色染料便与显消色剂反应后成色，原封不动地骤冷，就能维持成色状态。然后在加热后缓冷，则由于显消色剂的长链烷基的自凝聚作用导致相分离，无色染料和显消色剂，便依物理作用分离而消色。

四.电子纸

(1)微胶囊电泳

这项技术原由美国MIT和E-Ink公司研究开发的。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，在蓝色的绝缘性液体中，带有电荷并稳定地分散着。将此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，图像即被消掉。

(2)拧转球

美国Xerox公司和3M公司共同研究开发拧转球方式的电子纸。这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，从而可以显示图像。

(3)2色性染料液晶

对具有记录性的堞状液晶分子A中掺合2色性染料形成包晶状，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的方式。在ITO透明电极上，将液晶、2色性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℃以上，退回原先的灰色状态，从而可以消去图像。又如果与此方式相反，根据电晕放电先搞成白色状态，亦可用热敏头进行热致写入来形成图像。这项技术已由大日本印刷公司和东海大学研究。

(4)液晶有机感光复合膜

胆甾醇液晶在无电场时，成为平行取向，适应液晶的螺旋间距来选择色光进行反射。在弱电场时，成为焦圆锥取向，透光以维持其状态。如果进而外加强电场，又返回平行取向。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。

(5)色粉显示板

在带有ITO透明电极的二块玻璃板之间，填入黑色粉和白色粒子外加电压，则黑色粉在电极之间移动，显示黑与白，黑色粉用的是导电性色粉，白色粒子用的是容易滑动的氟化碳微粒子。在ITO电极上涂布有电荷输送层，它起到将正电荷从电极注入色粉的作用。接触下部电极的黑色粉由于来自电荷输送层的电荷注入而带有电荷，根据与上部电极的负电荷之间的库仑引力，朝向上部电极移动。此时，是在白色粒子层中钻来钻去地移动，抵达上部电极的黑色粉，将电荷输送层当作绝缘层，借助库仑力贴合。

此时，从上面看，是黑色，接着转换外加电压的极性，则黑色粉便朝向下部电极移动，附着于下部电极上的电荷输送层，这时从上面看，看到的是白色粒子，故呈白色。如此般地变换外加电压的极性，就可以显示黑或白。

结束语

正值21世纪的网络时代，人们期待着具有与纸张一样柔和性的可再写入纸和稿纸大小便于携带的电子纸做成的电子笔记本诞生，可再写入纸与纸张几乎有同等的质感，在打印机上可以重复多次。由于与现在的硬拷贝以同样形式来使用，所以容易被使用者接受。而且，电子纸集束而成的电子笔记本又能供数码数据的存取，并可以借助记录来存储情报。因为有如此般的诸多利用，人们热心地期盼电子纸的出现。