电子纸显示技术发展及电子纸原理和行业展望

电子纸并非是一项新的技术，而有着长达20多年的发展历程，随着电子纸显示（EPD）因其具有双稳态，反射式，柔性三大技术特点，所以具备了超低耗电，类纸质感觉，阳光下可视，常亮零耗电，护眼无蓝光，轻薄，超广视角等诸多使用性能。伴随着物联网的发展，电子纸从厘米到米尺寸级别，广泛应用在多样化的各场景和领域中。

电子纸的研究方向主要从两个方面进行，一是把显示器做得像纸一样的东西即“液晶方式”或“电泳方式”的电子显示屏，另一种是把纸做得像显示器那样可改换内容的东西即“可重写纸” 。目前电子纸终端均是采用“液晶方式”或“电泳方式”的电子显示屏构成的。

电子纸的基本原理

电子纸技术是一种“微胶囊电泳显示”技术。其基本原理是悬浮在液体中的带电纳米粒子受到电场作用而产生迁移。电子墨水涂布在一层塑料薄膜上，再贴覆上薄膜晶体管(TFT)电路，经由驱动IC控制，形成像素图形，创造了电子纸显示屏.它里面包含了不同颜色的纳米粒子.

双色电子墨水原理

电子墨水由数百万个微胶囊所构成，微胶囊的大小约等同于人类头发的直径。每个微胶囊里含有电泳粒子──带负电荷的白色以及带正电荷的黑色粒子，悬浮于透明液体中。利用正负相吸的原理，当电场接通时，该区块对应的黑或白粒子会移动至微胶囊的顶端，使用者在该区块上，就能看见白色或黑色。

三色电子墨水原理

三色电子墨水系统，特别适用于电子货架标签(简称ESL)应用。

三色电子墨水系统运作原理与双色系统类似，施加不同的电压，使不同颜色的粒子移动至上层，看见不同的颜色。三色系统在微杯技术架构下开发而成。

电子纸基本结构

电子纸显示模组主要由以下材料组成及功能：

电子纸膜片

这是电子纸显示模组的核心材料，负责显示人眼实际看到的图案。

底板

作为电子纸显示屏的像素电极（下电极），用于控制电子纸每个像素的黑白变化。底板有多种类型可选，包括PCB、FPC、TFT玻璃、PET等，实际应用时可根据具体需求选择不同的底板。

电子纸膜片可通过层压的方式贴合在底板上。

驱动芯片

可根据控制指令和信号产生相应的逻辑电平和时序，用于控制底板每个像素（或段码）的工作时序和状态，并使电子纸能够显示所需图案。

透明保护膜

一种高分子塑料薄膜，具有很强的防水汽透过性。用层压机将其紧密贴合在电子纸膜片与底板上面，可有效防止水汽侵入电子纸膜片，避免电子纸因受潮而损坏。

封边胶

一种特殊的化学胶水，将其均匀涂在透明保护膜的四周边缘处，起到隔离水汽的作用。可避免水汽从透明保护膜四周渗入进去而对电子纸膜片造成损坏。

电子纸的显示系统案例：

电子纸的驱动板卡功能示意图如下：

实现示意：

电子纸的优势及实现案例分享

1.易于阅读

电子纸显示屏是靠反射环境光来显示图案的，它具有纸张印刷般的效果。与传统透射式液晶显示器相比，电子纸显示屏不需要背光，易于阅读，即使是在阳光底下，电子纸显示屏依然清晰可视。另外，电子纸显示屏显示柔和、不刺眼、无闪烁，且可视角度几乎达到了180°。因此，电子纸显示屏非常适合阅读。

2.轻薄灵活

与普通液晶显示器相比，电子纸不管是在厚度还是重量上都有明显的优势，究其原因，除了因为结构上比较简单外，还得益于电子纸本身是基于柔软的塑料薄膜的材料；同时，这也造就了它天生柔韧、可弯曲的特点;另外，它还可以根据需要任意裁切成各种形状。赛伦纸的这几个优点，使他在应用时基本不会受到产品形状、大小和结构的限制，它几乎可以灵活地“贴”在任何产品的表面。它满足了当今柔性显示技术发展的需要。

可靠性和耐久度？不用担心，电子纸的性能和寿命是经过长时间验证过，并证明是稳定可靠的。电子纸能够满足严苛的工业显示产品所要求的规格和性能。

3.省电节能

电子纸显示屏是省电节能方面的好手，主要是有两个方面的原因。首先，它不需要背光源这个耗电大户–这部分通常耗费了普通液晶显示器60%以上的电力；其次，电子纸有一个与众不同的特性–双稳态性。双稳态性意思是，当显示静态图像的时候，赛伦纸可以完全不耗电，换句话说，就是即使断开所有电源，电子纸显示器依然能够保留最后一幅画面。这意味着，我们不需要像传统液晶显示器那样需要持续不断地为电子纸显示器维持电源的供给，而是仅仅在切换显示画面的时候才需要提供一丁点的电力。不难理解，电子纸显示器要比传统液晶显示器省电得多。

就拿一台采用电子纸技术的电子阅读器来说吧，在正常使用的情况下，给它充电一次，可以持续阅读半个月以上。而如果是一台同样尺寸的液晶显示设备，同样的电池容量下，往往只能够支持几个小时的使用。

一款采用电子纸技术的动态广告牌，使用太阳能电池供电– 电子纸超低功耗的优点使其可以在微弱的太阳能电力供应下正常工作

电子纸显示技术展望未来：

电子纸市场全球预计规模2025年将超700亿美金以上。

据相关统计预估，电子纸应用仍聚焦在教育和货架签两大传统市场，细分市场内，电子纸产品将继续满足日益增长的市场需求。随着疫情的逐步受控、芯片等相关供应链的好转，经预测，2022年，全球电子纸模组出货量达到4.2亿台，同比增长超过100%。

从终端市场来看，随着电子纸应用场景的持续延伸，电子纸产业将迎来高速发展周期，预计2025年全球电子纸终端产品整体市场规模预计达到723亿美元，年复合增长率为59%。

小编粗略的统计了一下目前国内外相关企业，国际中拥有电子纸技术的公司主要有E-ink、东芝、摩托罗拉、IBM，索尼等企业，国内该垂直领域的厂商包括科大讯飞、华为、天马、掌阅、BOE，九洲，Bigme、文石、汉王，元太等企业，电子纸产品是全球范围“双碳”大目标下的优秀解决方案之一，深度符合环境友善和环境永续的设计理念。电子纸平板领域的从业者接下来需要在ID设计、软件适配、场景体验等多方面持续提升，才能将这一消费品类建设真正夯实。

应用的行业领域部分案例如下图：

那么电子纸是不是下一个产业科技革命风口我们拭目以待！

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