电子墨水屏幕的电子墨水工作原理

电子墨水屏表面附着很多体积很小的“微胶囊”，封装了带有负电的黑色颗粒和带有正电的白色颗粒，通过改变电荷使不同颜色的颗粒有序排列，从而呈现出黑白分明的可视化效果。
省电是电子书的一大特性，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，电子书在阅读的时候不耗电，只有在翻页刷新的时候才耗电，所以电池寿命会很长。 近2000年来，墨水和纸是显示文字和图像的唯一方式，并且在便携性和价格方面，它仍然优于计算机显示器，纸张还不需要外部电源。但纸张的确有一些局限性：在纸上打印完文字后，您无法在更改这些文字的同时不留下一些标记，并且携带大量书籍也很麻烦。科学家现在已经快要开发出一种称为电子墨水的革命性技术，这项技术可能会取代纸。在本篇文章中，您将了解如何制作电子墨水、它如何让您将整个图书馆放入一本书内，以及它如何用作比较廉价的计算机显示器。
有两家公司正在同时开发类似的电子墨水——马萨诸塞州剑桥市(Cambridge, MA)的E Ink公司及加利福尼亚州帕洛阿尔托(Palo Alto, CA)的施乐公司。乍一看，一瓶电子墨水与普通墨水无异，但仔细观察后发现某些地方其实显著不同。这两家公司的产品略有不同，下面三种成份则是这两种电子墨水的都有的，它们让电子墨水可以在收到命令后重新排列：
1.数以百万计的微胶囊或微孔
2.填充微胶囊或微孔的墨水或油性物质
3.胶囊内漂浮着的带负电荷的有色颗粒或有色球
在使用普通墨水可以打印的材料上都可以应用电子墨水。对于电子书，书页将由某种超薄塑料制成。墨水可以覆盖整个书页，并由类似于方格纸上的方格的单元格分隔。可以将这些单元格看作计算机屏幕上的像素，每个单元格与嵌入该塑料板内的微电子元件连接。然后，可以使用这些微电子元件向微胶囊施加正电荷或负电荷，从而形成所需的文字或图像。施乐与E Ink使用不同的技术开发各自的电子墨水。为了帮助人们理解E Ink技术的工作原理，E Ink公司将墨水中数以百万计的微胶囊比作透明的沙滩球。每个沙滩球中都填充有数百个微小的白色乒乓球。这种沙滩球内填充的是蓝色染料而非空气。如果看一下这种沙滩球的顶部，您将看到漂浮在液体中的乒乓球，沙滩球看上去为白色。但是如果看一下沙滩球的底部，您会发现它的底部看上去为蓝色。
现在，如果您带着数千个这种沙滩球并将它们摆放在一个场地上，通过让乒乓球在沙滩球的顶部和底部之间移动，您可以使这个场地改变颜色。这就是E Ink产品的原理。实际上，这些微胶囊只有100微米宽，并且大约10万个微胶囊才能放满6.45平方厘米的纸。这些微胶囊中的每一个都包含数百个比较小的有色颗粒。E Ink目前在原型产品中使用白色颗粒和蓝色墨水，但该公司将继续开发可能带来多颜色显示的其他彩色墨水。
向微胶囊施加一个电荷时，颗粒将升高至微胶囊顶部或吸至底部。颗粒被推至顶部时可使胶囊呈现白色；当它们被吸至底部时，观看者只能看到黑色墨水。这样就可以构成黑白图案，从而形成字词和句子。 施乐一直在开发自己的电子墨水，这种被称为电子纸的技术在20世纪70年代首次开发出来。但该公司没有采用漂浮在黑色液体中的有色颗粒，而是生产出一侧为黑色、另一侧为白色的微型球。与E Ink的技术相似，这些微型球也对电荷做出响应，电荷转动微型球使其从黑色变为白色，从而在页面上产生图案。为了生产电子书的书页，施乐在开发一种橡胶板，在这些橡胶板中微型球悬浮在油性液体内。
用电子墨水开发电子书的障碍之一是为书页接线创建电荷的同时仍要使它像纸一样薄。在这一方面，E Ink在开发电子书的过程中走在前列，它与朗讯科技签署的协议使其有权使用朗讯开发的塑料晶体管。这些微型晶体管可以印刷在书页上，提供使E Ink的颗粒转变颜色所需的足够电荷。
在电子墨水技术中，电子书堪称难以实现，电子书可以自行排版并且读者可以在电子书中翻页，就好像它是用普通纸制作的一样。可以对电子书编程使其显示欧内斯特·海明威(Ernest Hemingway)的《老人与海》中的文字，并且在读完该故事后，您可以通过无线下载计算机数据库中最新的《哈利·波特》来替换它。2000年5月，E Ink的 CEO Jim Iuliano预测电子书可能在2003或2004年成为现实。施乐已经提出计划，准备在书的书脊中插入一个内存器件，通过该器件用户最多可以交替阅读存储在该器件中的10本书。就像电子墨水可以从根本上改变读书方式一样，它也可以改变您接收日报的方式。据我们所知，结束送报可能是一件好事。送报人员不再从他们的自行车或汽车车窗中投掷报纸，全新类型的高科技送报人员只需按其计算机上的一个按钮，就会在每天早晨同时更新数千份电子报纸。毫无疑问，电子报纸的感观会类似于老式报纸，但您不用担心新闻纸会在您的指间弄脏，并且电子报纸还消除了那些成堆的需要再回收的报纸。 开发电子书和电子报纸之前，E Ink将为手机、掌上型电脑、寻呼机和电子手表开发可销售的电子显示屏。而E Ink已经获得通信业巨子摩托罗拉公司的财务支持。与当前的显示技术相比，电子墨水显示屏具有下列
1999年，E Ink推出了其使用电子墨水的第一款产品——Immedia大尺寸显示装置。这些大型装置仅使用0.1瓦特功率，这意味着点亮一个100瓦特的灯泡所需的功率可为1000个Immedia装置提供电源。E Ink宣称在电子器件中，电子墨水的耗电量将比液晶显示屏低50到100倍，这是因为电子墨水仅在改变显示内容时需要用电。因此，电子书可以在数周内一直显示相同文字，而不需要施加任何额外的充电。