标题：电子墨
电子墨的概念
电子技术对印刷发生的重大作用,说明着科学技术的飞速发展会带来我们意想不到结果。但在这些材料中,电子墨和电子油墨时常给人一些混淆的概念,一些文章中也常将电子墨称之为电子油墨,其实这两者是不同的东西。
电子墨与电子纸是互为依存的东西,它看似两个东西,其实是合二为一的东西,所以叙述时总是将二者相提并论的。简单地说,电子纸是一张薄胶片,而在胶片上涂上的一层带电的物质,这便是电子墨。反过来,电子墨需要载体,这张用来盛载电子墨的,便是电子纸。它也可看作是一个薄薄的内嵌式遥控显示板。因此,电子纸和电子墨的概念和传统印刷上的纸和墨是不同的。在电子纸和电子墨中,有了电子墨,才有所谓的电子纸。关于电子墨的概念,可追溯到20 世纪70 年代,当时还是Xerox 的Palo Alto Research Cent re ( PARC) 研究员的Nick Sheridon ,就提出了这个概念。但是,真正把电子墨发扬光大的,却是美国麻省理工学院(MIT) 的贝尔实验室,以后Xerox 急起直追,如今两家研究都处于世界前列。虽然还有其他一些公司也在研究电子墨,但从技术成熟及成果产品来说,仍应以MIT 及Xerox 为尊。
电子墨的基本原理
电子墨的基本原理[1],就是利用电的正负极互相吸引的原理而衍生出来的。原理虽然相同,但MIT 和Xerox 制冷出来的电子墨,却有一些差异。MIT 所开发的电子墨,是利用了电泳运动原理,这种墨其实是一些微小的硅树脂胶囊,在每一个微胶囊中,填满了透明的液体,带有负极电的黑色微粒,以及带有正极电的白色微粒等东西。然后再利用电流的改变,运动分别带正负极的黑白粒子, 而形成图文。由MIT 的贝尔实验室的工作人员所组建的E -Ink 公司生产的电子墨,其实是一些很细小的树脂胶囊,这些胶囊是透明的。在胶囊中有带负电极的碳(黑色微粒) ,及带有正电极的氧化钛(白色微粒) 。胶囊被涂上胶片,这块透明胶片称为前板,而在胶囊下另设有一层电极。假如把电流通过电极,碳和氧化钛便会因电泳原理,作上下运动,进而形成图文。这些由黑色的碳和白色的氧化钛组成的图文,看上去跟印刷的文字十分相似。而且电子纸不像一般显示器那样会有视角的差误,在不同角度下,都可阅读到图案和文字。
至于Xerox 公司却不是用悬浮在液体当中的带电微粒,他们所用的是一粒粒直径小于100 微米的小胶珠。这些小胶珠是由两个颜色不同的半球体组成,每个半球体分别带正电或负电。小胶珠被放入胶片中的微小洞孔,而洞孔里头,则满布透明液体,让胶珠可以自由转动。每当电流通过电子纸时,电场作用令胶珠转动,控制该部分出现什么文字或图像。
电子墨的类型
目前电子纸和电子墨一般有如下几种类型微胶囊电泳这是由美国麻省理工学院和E - Ink 公司研究开发的技术。其基本原理是在细胞大小的透明微胶囊内,放入蓝色等深色染料液体和浅色带电微粒子,将此微胶囊用粘接剂连接到带有透明电极的胶片上。
调整电场使浅色粒子电泳,以显示由白色和青色形成的图像。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。将单一色调的带电粒换成不同色光的材料,就可以形成彩色图象。全部厚度已经可以达到0. 2 毫米。这种方式存在的主要问题是应答速度还只能在100 毫秒左右,因此还不能很好地适应视频图象的连续播映。拧转球(旋转球)美国Xerox 公司和3M 公司共同研究开发拧转球(旋转球) 方式的电子纸。
基本原理是,制造一种两个半球分别为白与黑色的球形微粒子,以每半个球分别涂成白与黑的球形微粒子,用硅树脂作粘合剂将2 色粒子涂在带有电极的胶片等支持体上,在粒子的周围以特定的液体填充形成空穴。由电场来控制其方向,用白与黑来显示图像的方式。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。这样,就可以通过电场变化控制其旋转方向,形成黑白图像或文字。但它的缺点是不能彩色化。双色性染料液晶这项技术的研制者主要有大日本印刷公司和东海大学。其基本原理是:对具有记录性的蝶状液晶分子A 中掺合双色性染料形成包晶状,在外加电压作用下,液晶分子的排列发生变化,同时亦使色素的吸收产生变化。具体构成是,在ITO 透明电极上,将液晶、双色性染料以及树脂的混合物涂布成约6 微米厚的支持体上,开始时色素构成不规则方向,呈灰色,但随着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,就会退回原先的灰色状态,从而可以消去图像。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。液晶有机感光复合膜液晶有机感光复合膜的基本原理是:在无电场时,胆甾醇液晶为平行取向,适应液晶的螺旋间距选择性反射光来进行反射。在弱电场时,成为焦圆锥取向,且透光,以维持其状态。如果进一步外加强电场,又会返回平行取向。所以,通过电场的变化,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贴合。在实际操作中,需要将有机光导电膜层合,以控制液体层的分压。这种方式可显现600dpi的图案或8 点大小的文字,并可进一步可制成A6 规格的按需媒体。据悉,只要将RGB 三层重叠,就可以用来显示彩色图案。色粉显示板这种方法,其实也属于电泳显示。其基本原理是: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的粘着层,外加电压后,则黑色粉在电极之间移动,显示黑色与白色图案,常用的黑色粉是碳黑等导电性色粉,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。现时电子纸以显示单色图文为主,彩色的电子纸还处在深入研究的阶段。
目前电子纸和电子墨的性能还在不断地成熟和完善,其开发利用也正处于初始阶段,应用领域还有待于不断开拓和发展。
电子墨的应用范围
目前开发出的电子纸和电子墨的应用范围来看,主要有如下几个方面显示器这种显示器的外形就像印刷品一样,与一般的电子显示器相比,它有能耗少、重量轻等诸多优点。当电源关掉以后它仍保留着图像。此外,它还可以用于电视机上。据报道,英国剑桥显示科技(CDT) 实验室经过改良,已制造出一种发光塑胶化合物,利用这种材料,可以制造出和纸一样薄,并且可以卷曲的电视机。这种化合物材料可印制在很薄的塑胶上,可以推测,未来的电视机将是“印刷”出来的。由于这种材料可以卷曲,因此,这种电视机在不用时就可以和投影机屏幕一样卷起来存放。据专家预测,今后5 年之内人们就可以在市场上看到这种高新技术的电视机。此外,该材料还可用于各种便携式显示设备,如制造手表型电视机及显示器等。无线电接收器由于电子纸仅需微量的能源来控制电子墨颗粒,因此有一枚太阳能电池就够了。如果在这种纸上印刷更多的晶体管,便能集成一部无线电接收器了。用这种电子纸制印的报纸,则可以利用房内的灯光作为它的能源,接收多种新闻、信息等无线电信号,并且可以随时随地更新这些内容,真正做到新闻常新,信息常富,且可根据各人的需要随时查阅、更新所需的内容。因此,可以说,这将是一份永远不会过时的报纸。万能书如今电子书已开始占据书刊市场,但还存在诸如显示阅读等方面的一些不足之处,与传统的普通书还有差异。而用电子纸构成的万能书,这本书的每一页纸上都覆有“微囊包封”颗粒,电极可安装在书中,无论外观还是手感,都与普通书籍无异。区别主要是当阅读完以后,人们可以下载新的内容到页面上,甚至在你阅读过程中也能这样做。若与电脑相连,则成为快速传输信息的工具。有朝一日,一本电子书将能储存下35000 本普通书的内容,几乎超过一个人一辈子能读的书。此外,目前国外有将诸如电子书等用于教育领域,研究开发学生的电子书包,以便大力减轻学生的书包重量,使学生上学时只要带一个轻巧的电子书包,就可以不仅包含了学习的全部课本、课外练习之类的书本内容,还含有许多教学参考书之类的东西,而且图文并茂、生动活泼。不仅内容丰富,而且可大大激发学生的学习兴趣。书写使用“电笔”,就可以在电子纸上书写,这在今后的教学上将有极大的用处。可以想象,当用电子纸做成教室内的“黑板”,再配上这种书写的“电笔”,则这块“黑板”就不仅是可以随意书写的对象了,而且包含着诸如辞典、网络上的许多资料、信息等,并且显示的并非不动的粉笔字符,而是色彩艳丽、生动活泼并且活灵活现的动画图像。因此,可以预料,电子纸在将来的教育领域也有着广阔的应用前景。
在当前的网络时代,人们都期盼着一种具有与纸张一样柔和性的可再写入纸和稿纸,并且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,在打印机上可以重覆多次打印。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,电子纸集合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等。