CN201364447Y - 双面电子纸 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出双面电子纸，电子纸是包含第一不导电透明层；具有双稳态特性的电子材料第一层；不透明导电层；具有双稳态特性的电子材料第二层；第二不导电透明层；通过层压或粘贴工艺形成的。采用本实用新型的技术可以将现代高科技领域的电子纸应用于日常生活中的报纸、书本、广告牌等原先以传统纸张为材料的领域，特别是双面电子纸的实现使电子纸的电子化效率更高，电子纸的利用率也提高，而且极大降低了电子纸成本。显然对电子纸可以多次重复电子化，因此可以对于电子纸进行重复使用。另一方面，采用电子纸技术，极大降低油墨、碳粉等材料的污染。

Description

双面电子纸

技术领域

本实用新型涉及电子纸，特别是涉及双面电子纸。

背景技术

中国发明的活字印刷是中国古代的重大发明。它的发明、发展及向世界的传播，对人类文明做出了巨大的贡献。现代的激光印刷、电子排版印刷使人们在纸上印刷文字和图案变得更容易。但由于这些印刷方法得到的文件或资料信息是不可更改的，因此需要生产大量的纸张。而且印刷所用的碳粉或油墨对于环境污染仍然较大。

随着现代电子技术的发展，人们提出了各种电子纸张的概念，即可以更新内容的纸张，如E-ink公司的电子墨水和微胶囊电泳薄膜、Sipix公司的微杯(MicroCup)电泳薄膜等，在显示器、广告牌等领域已经有小批量产品提供。但由于这些公司发明的电子纸主要面向显示领域，因此制造的电泳薄膜都贴附在电极基板上，或制造薄膜时已经粘结了导电电极，造成这种电泳薄膜价格昂贵，特别是其所采用的透明电极材料价格十分昂贵，因此将它们用于报纸或书本领域十分困难。虽然有用于电子书和电子报纸的产品应用，但每本书或每张报纸都要带有电子化连接接口，比如用电子纸做的广告牌，由于包含了电极材料和电子化连接接口，售价较高。

在公开号为CN101201526A，公开日2008年6月18日，名称为“电子印刷设备和电子纸印刷方法”的中国专利申请中，通过发明无电极电子纸来降低电子纸的价格，同时发明了对于无电极电子纸的电子印刷设备并就该电子印刷设备如何完成电子纸的电子化做了详细描述。但该公开内容不能对于双面电子纸进行电子化，而且对于如何构造双面电子纸、如何对于电子纸的双面进行电子化没有给出描述和说明。而电子纸能够进行双面电子化有利于提高电子纸的利用率和电子纸的电子化的速度。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是如何制造廉价的双面电子纸以及如何对于电子纸进行双面电子化(印刷)，以将电子纸应用于日常的报纸和书本。

为解决上述问题，提出的技术解决方案是：

1、在电子纸制造中采用纸或其它柔性材料作为基板，同时去掉所有透明电极，增加一层不透明公共电极以使电子纸的双面之间的信息不会交叠实现电子纸双面之间独立，同时可以降低双面电子纸的制造成本。

一种双面电子纸的实现是包含如下层结构：

第一不导电透明层，采用纸或其它柔性不导电材料；

具有双稳态特性的电子材料第一层，是具有电泳效应的微胶囊电子墨水层、具有电泳效应的微杯结构封装薄膜层、旋转球(Gyricon)层、具有电润湿效应的电子纸材料层、双稳态的胆甾醇型液晶材料层之一；

不透明导电层；

具有双稳态特性的电子材料第二层，是具有电泳效应的微胶囊电子墨水层、具有电泳效应的微杯结构封装薄膜层、旋转球(Gyricon)层、具有电润湿效应的电子纸材料层、双稳态的胆甾醇型液晶材料层之一；

第二不导电透明层，采用纸或其它柔性不导电材料；

所述第一不导电透明层、电子材料第一层、不透明导电层、电子材料第二层、第二不导电透明层通过层压或粘贴工艺形成一种新型的电子纸；

2、设计一种专门电子设备对上述双面电子纸进行电子化。

3、提出采用上述专门电子设备对双面电子纸进行电子化(印刷)的方法。

术语说明：在本实用新型中对于电子纸的印刷与对于电子纸的电子化是相同的概念，借用“印刷”的概念以与人们熟知的在普通纸上印刷出文字或图案的效果是一致的。都是在纸张上生成我们所需要的信息。

具体说明如下：

1、第一种将信息写入电子纸的电子纸双面印刷设备，包括：

网格阵列第一电极；

网格阵列第二电极；

网格阵列第一驱动电路；

网格阵列第二驱动电路；

公共电极；

网格信息存储单元；

电子纸的放置部件，是可选择部件；

信息控制单元；

机械运动驱动电路；

机械运动执行机构；

所述网格阵列第一驱动电路连接网格阵列第一电极；

所述网格阵列第二驱动电路连接网格阵列第二电极；

所述网格阵列第一电极和网格阵列第二电极互相对面放置；

所述机械运动执行机构与网格阵列第一电极和/或网格阵列第二电极连接；

所述机械运动驱动电路与所述机械运动执行机构连接；

所述信息控制单元与所述网格信息存储单元连接；

所述信息控制单元与所述网格阵列驱动电路连接；

所述信息控制单元与所述机械运动驱动电路连接；

所述电子纸，一种方案是包含如下层结构：

具有双稳态特性的电子材料第一层；

不透明导电层；

具有双稳态特性的电子材料第二层；

所述电子材料第一层、不透明导电层、电子材料第二层通过层压或粘贴工艺形成一种新型的电子纸；

所述不透明导电层位于电子材料第一层、电子材料第二层之间。

所述电子纸，另一种方案是包含如下层结构：

第一不导电透明层，采用纸或其它柔性不导电材料；

具有双稳态特性的电子材料第一层；

不透明导电层；

具有双稳态特性的电子材料第二层；

第二不导电透明层，采用纸或其它柔性不导电材料；

所述第一不导电透明层、电子材料第一层、不透明导电层、电子材料第二层、第二不导电透明层通过层压或粘贴工艺形成一种新型的电子纸；

所述不透明导电层位于电子材料第一层、电子材料第二层之间。

所述电子纸，第三种方案是包含如下层结构：

不导电透明层，采用纸或其它柔性不导电材料；

具有双稳态特性的电子材料第一层；

不透明导电层；

具有双稳态特性的电子材料第二层；

所述第一不导电透明层、电子材料第一层、不透明导电层、电子材料第二层通过层压或粘贴工艺形成一种新型的电子纸；

所述不透明导电层位于电子材料第一层、电子材料第二层之间。

上述公共电极与电子纸的不透明导电层电连接后，作为电子纸电子化时的公共参考电极。这样在电子纸一面的电子化不会影响电子纸另一面的电子化。

所述不透明导电层第一种方案包含单层不透明导电薄膜。

所述不透明导电层第二种方案是包含双层不透明导电薄膜。

所述不透明导电层第三种方案是包含单层不透明导电薄膜和单层不导电薄膜。

所述不透明导电层第四种方案是包含单层导电薄膜和单层不透明不导电薄膜。

所述具有双稳态特性的电子材料第一层，是具有电泳效应的微胶囊电子墨水层、具有电泳效应的微杯结构封装薄膜层、旋转球(Gyricon)层、具有电润湿效应的电子纸材料层、双稳态的胆甾醇型液晶材料层之一或其他具有双稳态特性的电子材料层；

所述具有双稳态特性的电子材料第二层，是具有电泳效应的微胶囊电子墨水层、具有电泳效应的微杯结构封装薄膜层、旋转球(Gyricon)层、具有电润湿效应的电子纸材料层、双稳态的胆甾醇型液晶材料层之一或其他具有双稳态特性的电子材料层。

2、上述网格阵列第一电极的每个网格上有一个独立的电极和电极引线，所述电极引线与网格阵列第一驱动电路连接；所述网格阵列第二电极的每个网格上有一个独立的电极和电极引线，所述电极引线与网格阵列第二驱动电路连接；所述网格阵列第一电极的每个网格上的电极与公共电极形成正电压差或负电压差；所述网格阵列第二电极的每个网格上的对应电极与公共电极形成正电压差或负电压差。

上述第一种实现中，也可以进行电子纸的单面印刷，在对于电子纸的一面进行印刷时，只需要对于与另一面接触的网格阵列电极上每个网格上的电极与公共电极之间没有电压差，如公共电极作为信号地时，在与另一面接触的网格阵列电极上每个网格上的电极也施加信号地电平。

3、电子纸双面印刷设备第二种实现是，在上述结构的基础上还包含第一开关部件和第二开关部件，所述第一开关部件和第二开关部件分别与所述信息控制单元连接；在所述信息控制单元控制下，所述第一开关部件是用于切换选择网格阵列第一驱动电路与网格阵列第一电极连接或者公共电极与网格阵列第一电极连接，所述第二开关部件是用于切换选择网格阵列第二驱动电路与网格阵列第二电极连接或者公共电极与网格阵列第二电极连接。该种结构的实现使电子纸的单面电子化的过程中对于另一面的影响更小，因为通过开关部件直接将不需要电子化的一面上的电极通过开关直接接到公共电极上，从而可以保证零电压差使电子纸一面的电子化不会影响另一面的信息。

4、上述电子纸双面印刷设备第二种实现中，进行单面印刷时，所述网格阵列第一电极的每个网格上有一个独立的电极和电极引线，所述电极引线与网格阵列第一驱动电路连接，所述网格阵列第二电极的所有网格电极通过第二开关部件连接到公共电极上形成单一电极。或者所述网格阵列第二电极的每个网格上有一个独立的电极和电极引线，所述电极引线与网格阵列第二驱动电路连接；所述网格阵列第一电极的所有网格电极通过第一开关部件连接到公共电极上形成单一电极。

5、上述信息控制单元包含中央处理器(CPU)和存储电路；所述机械运动执行机构是高精度步进电动机。

6、上述信息控制单元可选地包含各种文字不同字体的字库、字符与字模映射处理单元、和/或电子文件与输出点阵映射处理单元。

7、上述电子纸的放置部件的一种实现是非导电支架，支架上固定一非导电薄片平面，薄塑料；另一种实现是形成印刷生产流水线的非导电传输带；再一种实现是网格阵列第二电极直接作为固定平面和电子纸的支架。

8、一种对于电子纸进行电子印刷的方法如下步骤：

1)去除待印刷电子纸的局部区域的第一不导电透明层与电子材料第一层和/或第二不导电透明层与电子材料第二层，露出电子纸的不透明导电层；

2)启动运行上述任一项所述的电子纸双面印刷设备；

3)使所述电子纸双面印刷设备的公共电极与所述电子纸的不透明导电层电接触；

4)将准备印刷的电子文档传递给所述电子纸双面印刷设备；

5)所述电子纸双面印刷设备的信息控制单元发出机械运动控制指令给机械运动驱动电路；

6)所述电子纸双面印刷设备的机械运动驱动电路将控制指令转换为机械运动控制信号发送给机械运动执行机构；

7)所述机械运动执行机构根据控制信号带动网格阵列第一电极和/或网格阵列第二电极移动，使网格阵列第一电极和网格阵列第二电极紧密接触电子纸；

8)所述信息控制单元将电子文档信息转化为电子纸网格图像信息，并存入所述网格信息存储单元；

9)所述信息控制单元控制将所述网格信息存储单元的信息传送到所述网格阵列第一驱动电路和/或网格阵列第二驱动电路；

10)在所述电子纸双面印刷设备的网格阵列第一电极的每个网格上的电极与公共电极之间施加相应的电压信号和/或在所述电子纸双面印刷设备的网格阵列第二电极的每个网格上的电极与公共电极之间施加相应的电压信号；

11)在所述网格阵列第一电极的每个网格上的电极与公共电极上的电压作用下，在所述电子纸的一面上完成电子文档的印刷和/或在所述网格阵列第二电极的每个网格上的电极与公共电极上的电压作用下，在所述电子纸的另一面上完成电子文档的印刷。

9、另一种电子纸双面印刷方法，按如下步骤：

1)去除待印刷电子纸的局部区域的第一不导电透明层与电子材料第一层和/或第二不导电透明层与电子材料第二层，露出电子纸的不透明导电层；

2)启动运行所述的电子纸双面印刷设备；

3)使所述电子纸双面印刷设备的公共电极与所述电子纸的不透明导电层电接触；

4)将准备印刷的电子文档传递给所述电子纸双面印刷设备；

5)所述电子纸双面印刷设备的信息控制单元发出机械运动控制指令给机械运动驱动电路；

6)所述电子纸双面印刷设备的机械运动驱动电路将控制指令转换为机械运动控制信号发送给机械运动执行机构；

7)所述机械运动执行机构根据控制信号带动网格阵列第一电极和/或网格阵列第二电极移动，使网格阵列第一电极和网格阵列第二电极紧密接触电子纸；

8)所述信息控制单元将电子文档信息转化为电子纸网格图像信息，并存入所述网格信息存储单元；

9)所述信息控制单元控制所述第二开关部件使所述网格阵列第二电极与公共电极连接；控制所述第一开关部件使网格阵列第一电极与所述网格阵列第一驱动电路连接；

10)所述信息控制单元控制将所述网格信息存储单元的信息传送到所述网格阵列第一驱动电路；

11)在所述电子纸双面印刷设备的网格阵列第一电极的每个网格上的电极与公共电极之间施加相应的电压信号；

12)在所述网格阵列第一电极的每个网格上的电极与公共电极上的电压作用下，在所述电子纸的一面上完成电子文档的印刷；

13)所述信息控制单元控制所述第一开关部件使所述网格阵列第一电极与公共电极连接；控制所述第二开关部件使网格阵列第二电极与所述网格阵列第二驱动电路连接；

14)所述信息控制单元控制将所述网格信息存储单元的信息传送到所述网格阵列第二驱动电路；

15)在所述电子纸双面印刷设备的网格阵列第二电极的每个网格上的电极与公共电极之间施加相应的电压信号；

16)在所述网格阵列第二电极的每个网格上的电极与公共电极上的电压作用下，在所述电子纸的另一面上完成电子文档的印刷。

基于微型杯技术制造单面单色电子纸的步骤如下：

1、如申请号为01801449.6的中国专利申请“制造电泳显示器的方法”、申请号为200580014903.4的中国专利申请“电泳显示器的制造工艺”所述制造微型杯。简而言之，在非导电膜上使用紫外光固化树脂制造微型杯，基于连续的辊对辊工艺，将紫外光固化组合物转移至凸模，固化该组合物，并且使用转移片将形成的部分脱模，从而制成微型杯，此工艺可以是分批的或辊对辊连续制作。

2、从固化的树脂层脱模，最好在树脂以适当方式硬化期间或之后进行。

3、用一种带电荷颜料分散体填充上述方法制成的微型杯阵列，分散体在着色介电溶剂，该介电溶剂包含至少一种与该溶剂不相容的热固性前体物，并且该前体物较溶剂与颜料微粒比重低。

4、在该热固性前体物分离并于该液相上面形成一表面浮层期间或之后，通过将该热固性前体物固化密封微型杯，优选采用如紫外光辐射或加热或湿气，因而形成包含有在彩色介电溶剂中的颜料分散体的密封电泳盒。

5、将预涂布有胶层的非导电膜覆盖于经密封的电泳盒阵列，其中该胶层可为压敏粘合剂、热熔粘合剂或一种热、湿气或辐射固化粘合剂。

可采用如紫外光等的辐射，透过该上层非导电膜对胶层进行后固化(如果该上层非导电膜对这类辐射是透明的)。在该层叠步骤完成后，成品可被切割和组装。

上述微型杯的制备可以方便地以另一种分批制造的工序取代。可通过在电泳流体表面直接涂布并固化热固性前体物的组合物层，完成对微型杯的密封。

多色电泳电子纸的制备

1、如上文所述，在非导电膜上使用紫外光固化树脂制造微型杯。

2、最好在树脂固化期间或之后，从该固化的树脂层脱模。

3、将一正性干膜光致抗蚀剂覆盖于所制成的微型杯阵列，其中至少包含一胶层，一正性光致抗蚀剂以及一可去除的塑料保护片。

4、用紫外光、可见光或其他辐射将该正性光致抗蚀剂进行图形曝光，除去保护片，在曝光区域显影、开杯。步骤3和步骤4的目的，是在预定区域选择性地开启微型杯。

5、用带电荷白色颜料分散体填充开启的微型杯，分散体所在介电溶剂包含至少一种第一原色的染料或颜料，以及与该溶剂不相容的热固性前体物，并且该前体物较溶剂与颜料微粒比重低。

6、在该热固性前体物分离并于该液相上面形成一表面浮层期间或之后，采用如紫外光辐射或热、湿气来固化热固性前体物，密封微型杯，以形成包含第一原色的电泳流体的封闭电泳盒。密封步骤优选采用紫外光固化。

7、可重复上述步骤5、步骤6，以在不同区域产生包含不同颜色电泳流体的有明确定义的盒。

8、将预涂布有胶层的一个预制图形化的第二透明非导电膜，套准层叠于密封的电泳盒阵列，其中所述胶层可为压敏粘合剂、热熔粘合剂或一种热、湿气或辐射固化粘合剂。

9、粘合剂硬化。

上述微型杯的制备可以方便地以另一种分批制造的工序取代。可通过在电泳流体表面直接涂布并固化热固性前体物的组合物层，完成对微型杯的密封。

用本方法制备的电子纸可以达到仅一张纸的厚度，该纸的宽度可为涂布片的宽度，该纸的长度取决卷的长度。

根据上述基于微型杯技术制造单面单色电子纸的制造过程可以方便地生产本申请的双面电子纸。有四种方式：

方式1，增加一层不透明电极层，将上述制造的单面电子纸分别置于不透明电极层的两面，然后进行粘贴或层压工艺制成双面电子纸。

方式2，在上述制造单面电子纸时，将非导电膜替换为不透明导电膜，然后将两层单面电子纸背对背粘贴或层压在一起，即将两层单面电子纸的不透明导电膜粘贴或层压在一起制成双面电子纸。

方式3，在上述制造单面电子纸时，生产两种单面电子纸，一种是上述的具有非导电膜的单面电子纸，另一种将非导电膜替换为不透明导电膜制成具有不透明导电膜的单面电子纸，然后将具有非导电膜的单面电子纸与具有不透明导电膜的单面电子纸背对背粘贴或层压在一起，即将具有非导电膜的单面电子纸的非导电膜与具有不透明导电膜的单面电子的不透明导电膜粘贴或层压在一起制成双面电子纸。

方式4，在上述制造单面电子纸时，将非导电膜替换为不透明导电膜制成具有不透明导电膜的单面电子纸，然后将单面电子纸底面翻过来朝上，在不透明导电膜的另一面上按上述工艺再制造电子纸的另一面。

基于微胶囊技术制造单色电子纸或多色电子纸涉及两个方面：微胶囊电泳介质的制造，微胶囊电泳介质印制在纸介质制成电子纸的方法。

关于微胶囊电泳介质的制造，在专利申请号为200480036461.9的中国专利申请“电泳介质”中描述和引用了微胶囊的制造方法和采用的材料，在本实用新型中引用作为技术参考。

关于微胶囊电泳介质印制在纸介质制成电子纸的方法，可以借鉴专利申请号为200480031366.X的中国专利申请“电泳显示器”和专利申请号为200480018383.X的中国专利申请“电光显示器”中采用微胶囊制造电泳显示器的方法，主要差异是制造电子纸时不需要电极层，具体可以描述为：

微胶囊电泳介质印制在纸介质制成电子纸的方法之一：

1、提供电泳介质，其包括多个聚合物粘合剂中的离散小滴，每个小滴包括多个带电粒子，所述带电粒子分散在悬浮液中，并且当电场施加于悬浮液时，所述带电粒子能够通过悬浮液移动。

2、提供纸质背平面或其他柔性材料背平面。

3、将电泳介质层压至上述背平面。

该方法是在一定温度条件下进行的，在该温度时聚合物粘合剂将流动并且电泳介质与背平面直接接触，从而引起聚合物粘合剂流动并且将电泳介质固定至背平面以形成电子纸或柔性材料电子纸。

微胶囊电泳介质印制在纸介质制成电子纸的方法之二是先制造电泳介质形成的薄膜然后粘贴在纸介质或柔性材料介质上形成电子纸，具体为：

1、透光的薄膜非导电层。

2、提供电泳介质，其包括多个聚合物粘合剂中的离散小滴，每个小滴包括多个带电粒子，所述带电粒子分散在悬浮液中，并且当电场施加于悬浮液时，所述带电粒子能够通过悬浮液移动。

3、释放片层，其与聚合物粘合剂接触。

4、将上述三层层压在一起形成薄膜。

5、去掉所形成薄膜上的释放片层，粘贴在纸介质或柔性材料介质上形成电子纸。

根据上述基于微胶囊电泳介质技术制造单面单色电子纸的制造过程可以方便地生产本申请的双面电子纸。有四种方式：

方式1，增加一层不透明电极层，将上述制造的单面电子纸分别置于不透明电极层的两面，然后进行粘贴或层压工艺制成双面电子纸。

方式2，在上述制造单面电子纸时，将非导电膜替换为不透明导电膜，然后将两层单面电子纸背对背粘贴或层压在一起，即将两层单面电子纸的不透明导电膜粘贴或层压在一起制成双面电子纸。

方式3，在上述制造单面电子纸时，生产两种单面电子纸，一种是上述的具有非导电膜的单面电子纸，另一种将非导电膜替换为不透明导电膜制成具有不透明导电膜的单面电子纸，然后将具有非导电膜的单面电子纸与具有不透明导电膜的单面电子纸背对背粘贴或层压在一起，即将具有非导电膜的单面电子纸的非导电膜与具有不透明导电膜的单面电子的不透明导电膜粘贴或层压在一起制成双面电子纸。

方式4，在上述制造单面电子纸时，将非导电膜替换为不透明导电膜制成具有不透明导电膜的单面电子纸，然后将单面电子纸底面翻过来朝上，在不透明导电膜的另一面上按上述工艺再制造电子纸的另一面。

本发明中的网格阵列第一电极和网格阵列第二电极用于构成驱动电子纸上每个像素点的光学状态。设计网格电极实现方案是。

网格阵列第一电极和网格阵列第二电极都是由一个一个的小电极构成的电极阵列，可以定义网格阵列第一电极双面电子纸正面电极，网格阵列第二电极为双面电子纸反面电极。每个小电极都引出导线，从双面电子纸正面电极引出的导线为双面电子纸正面电极信号线，从双面电子纸反面电极引出的导线为双面电子纸反面电极信号线，通过这些引出导线与网格阵列驱动电路连接。优选的是，网格阵列第一电极和网格阵列第二电极分别具有相同的小电极数量，且网格阵列第一电极的每个小电极与网格阵列第二电极的对应小电极空间上一一对应。所谓一一对应是指两个网格阵列电极的网格点大小相同，间隔相同，数量相同，通过移动任一个网格阵列电极可以实现每个小电极位置的对应。

用该方案中的网格阵列电极对于电子纸进行印刷或信息化或图像化时，优选的是网格阵列电极的每个小电极对应电子纸上的一个像素点并使网格阵列电极的每个小电极与电子纸的每个像素点一一对应，以产生最好的印刷效果或电子化效果。一种替代方式是设计网格阵列电极中的每个小电极时，增加小电极的尺寸和减小小电极之间的间距，这样可以保证，即使网格阵列电极的每个小电极对应电子纸上的一个像素点并使网格阵列电极的每个小电极与电子纸的每个像素点没有一一对应，也可以实现印刷和电子化。

在将文字信息印刷在电子纸上时，首先确定文字信息内容是在双面电子纸的单面印刷还是双面印刷，然后需要信息控制单元进行字符到字模点阵的转换处理，一种设计信息控制单元包含中央处理器、字库存储体、字符字模映射单元、程序存储体和数据存储体等构成，需要印刷在电子纸上的文字信息存储到数据存储体中，中央处理器运行程序存储体中的程序，利用字库存储体中的字库信息将文字信息转换为字模点阵信息，然后存储到字符字模映射单元中，以便在中央处理器的控制下，将字符字模映射单元的信息转换为网格电极阵列对应电极的电压信息传送到网格信息存储单元，然后用网格信息存储单元存储的信息传入网格阵列第一驱动电路或网格阵列第一驱动电路，从而实现双面电子纸的单面印刷或双面印刷。

对于图像信息进行印刷到电子纸上时，由于图像已经是像素点，不需要信息转化，可以直接将图像的像素点信息存储到字符字模映射单元中，以便在中央处理器的控制下，将字符字模映射单元的信息转换为网格电极阵列对应电极的电压信息传送到网格信息存储单元，然后用网格信息存储单元存储的信息传入网格阵列驱动电路，从而实现电子纸的印刷。

当对于双面电子纸进行单面印刷时，为了减少对于另一面的影响，增加开关切换部件，当对于电子纸的某一面进行电子化时，将与电子纸另一面接触的网格阵列电极与公共电极电连接，使与电子纸另一面接触的网格阵列电极和公共电极的电位相等，没有电位差，从而对于不需要进行电子化(印刷)的一面不会受到影响。

另一种对于单面电子纸进行单面印刷的方法是，将与电子纸另一面接触的网格阵列电极提供的电平与公共电极提供的电平相同，使与电子纸另一面接触的网格阵列电极和公共电极的电位相等，没有电位差，从而对于不需要进行电子化(印刷)的一面不会受到影响。即使与电子纸另一面接触的网格阵列电极和公共电极的电位因电路信号漂移等原因有一个小的电位差，但由于电子纸的电子化是需要超过一定的阀值电压才能进行，因而也不会受到影响。

本发明的有益效果：采用本发明的技术可以将现代高科技领域的电子纸应用于日常生活中的报纸、书本、广告牌等原先以传统纸张为材料的领域，特别是双面电子纸的实现使电子纸的电子化效率更高，电子纸的利用率也提高，而且极大降低了电子纸成本，同时所提出的电子纸印刷设备能够对于这种双面电子纸进行电子化。显然对电子纸可以多次重复电子化，因此可以对于电子纸进行重复使用。另一方面，采用电子纸技术，极大降低油墨、碳粉等材料的污染。

附图说明：

图1是电子纸印刷设备的工作原理示意图。

图2是信息控制单元的结构及其工作原理示意图。

图3用另一种电子纸印刷设备的工作原理示意图。

图4用多个小电极板构成的网格阵列第一电极的实现示意图。

图5用多个小电极板构成的网格阵列第二电极的实现示意图。

图6是电子纸包含多个可以电子化的像素点的示意图。

图7表示在用小电极构成网格阵列电极时，电极的尺寸及电极间的间隔与电子纸上的像素点尺寸及像素点间的间隔对应相同时印刷情况。图7a是小电极与像素点正好对准，可以实现最佳的印刷(电子化)效果。图7b是小电极与像素点对准偏差最大时，由于只能对像素点的部分区域印刷，影响印刷(电子化)效果。

图8表示在用小电极构成网格阵列电极时，电极的尺寸比电子纸上的像素点尺寸大同时电极间的间隔比电子纸上的像素点间的间隔小时印刷情况。图8a是小电极与像素点正好对准，可以实现最佳的印刷(电子化)效果。图8b是小电极与像素点对准偏差最大时，由于能对像素点的大部分区域印刷，改善了印刷(电子化)效果。

图9是第一种层结构的双面电子纸示意图。

图10是第二种层结构的双面电子纸示意图。

图11是第三种层结构的双面电子纸示意图。

图12是第四种层结构的双面电子纸示意图。

图13是第五种层结构的双面电子纸示意图。

具体实施方式：

电子纸是一种特殊纸张，其上涂敷有具有电泳特性或电润湿特性的微单元(也称为像素单元)，这些微单元具有在外部电场作用下改变光学状态的特性，而且光学状态改变后，即使去掉外加电场，仍然能够保持光学状态。因此，对于电子纸的印刷实际上是控制加在电子纸上每个微单元上的外部电场大小和方向，使电子纸上的每个微单元呈现我们需要的光学特性。

本发明中所述电子纸，其本身不具有进行印刷或电子化的金属电极以降低电子纸的成本，而是将进行印刷或电子化的金属电极全部作为电子纸印刷设备的部件。因此对于电子纸的印刷和电子化需要通过电子纸印刷设备进行印刷或电子化。

另外，由于所述电子纸可以是纸质材料或其他希望的柔性材料如薄塑料作为电子纸的基板。可以制成各种各样的电子纸。

另一方面，为了制作双面电子纸并使电子纸每一面的电子化不影响另一面的电子化或另一面已有的信息，需要在双面电子纸的中间增加一层导电薄膜作为电子纸每面电子化时的公共电极，即对于电子纸单面的电子化是依赖加在与该面接触的电极阵列与公共电极之间的电压差，而该电压差对于电子纸的另一面却没有影响。

下面结合附图进一步描述本发明的具体实施方案。

图1是电子纸印刷设备的工作原理示意图。电子纸印刷设备至少包括如下部件：机械运动驱动电路101、机械运动执行机构102、信息控制单元103、网格信息存储单元104、网格阵列第一驱动电路105、网格阵列第二驱动电路109、公共电极110、网格阵列第一电极106、网格阵列第二电极108。网格阵列第一电极106与网格阵列第二电极108互相对面放置，网格阵列第一电极106与网格阵列第二电极108之间放置需要进行印刷的双面电子纸107。各个部件之间的连接关系如图1所示。去除待印刷电子纸的局部区域的第一不导电透明层与电子材料第一层和/或第二不导电透明层与电子材料第二层，露出电子纸的不透明导电层，公共电极110与露出电子纸的不透明导电层电接触。

图2是信息控制单元的结构及其工作原理示意图。图2种进一步给出了信息控制单元的结构，包括中央处理器232、字库单元231、存储电路234、字符字模映射单元233。

印刷双面电子纸的工作过程是：

在将文字信息印刷在电子纸上时，需要信息控制单元进行字符到字模点阵的转换处理，首先将需要印刷在电子纸107上的文字信息存储到存储体电路234的数据存储体中，中央处理器232运行存储电路234的程序存储体中的程序，利用字库单元231中的字库信息将文字信息转换为字模点阵信息，然后存储到字符字模映射单元233中，以便在中央处理器232的控制下，将字符字模映射单元233的信息转换为网格电极阵列106、108对应电极的电压信息传送到网格信息存储单元104，根据需要电子化信息在电子纸的正面内容和反面内容，然后用网格信息存储单元104存储的正面内容信息传入网格阵列第一驱动电路105作为电子纸正面的驱动信息，并用网格信息存储单元104存储的反面内容信息传入网格阵列第二驱动电路109作为电子纸反面的驱动信息，从而实现电子纸的双面印刷。

印刷双面电子纸的另一工作过程是将分成两次过程，先电子化电子纸的一面，再电子化另一面。具体过程描述如下：

在将文字信息印刷在电子纸上时，需要信息控制单元进行字符到字模点阵的转换处理，首先将需要印刷在电子纸107上的文字信息存储到存储体电路234的数据存储体中，中央处理器232运行存储电路234的程序存储体中的程序，利用字库单元231中的字库信息将文字信息转换为字模点阵信息，然后存储到字符字模映射单元233中，以便在中央处理器232的控制下，将字符字模映射单元233的信息转换为网格电极阵列106、108对应电极的电压信息传送到网格信息存储单元104，根据需要电子化信息在电子纸的正面内容和反面内容，然后用网格信息存储单元104存储的正面内容信息传入网格阵列第一驱动电路105作为电子纸正面的驱动信息，并输出控制使网格阵列第二驱动电路109驱动的网格阵列第二电极108呈现的电位与公共电极相同，从而实现电子纸的正面印刷；然后用网格信息存储单元104存储的反面内容信息传入网格阵列第二驱动电路109作为电子纸反面的驱动信息，并输出控制使网格阵列第一驱动电路109驱动的网格阵列第一电极106呈现的电位与公共电极相同，从而实现电子纸的反面印刷。

显然根据上面的描述也可以实现只印刷双面电子纸的单面。

对于图像信息进行印刷到电子纸上时，由于图像已经是像素点，不需要信息转化，可以直接将图像的像素点信息存储到字符字模映射单元233中，以便在中央处理器232的控制下，将字符字模映射单元233的信息转换为网格电极阵列106、108对应电极的电压信息传送到网格信息存储单元104，然后用网格信息存储单元104存储的信息传入网格阵列第一驱动电路105和/或网格阵列第二驱动电路109，从而实现双面电子纸的印刷。

为了保证网格阵列第一电极106、网格阵列第二电极108与电子纸的对应网格点一一对应，需要调整网格阵列第一电极106、网格阵列第二电极108的位置，在图1中，一种实现方式是固定网格阵列第二电极108，电子纸107置于网格阵列第二电极108正确的位置，由信息控制单元103控制机械运动驱动电路101，机械运动执行机构102运动调整网格阵列第一电极106的位置至正确的位置。机械运动执行机构102通常采用高精度步进控制电机，而高精度步进控制电机在机器人控制领域经常使用。实际上机械运动驱动电路101控制机械运动执行机构102，从而控制与控制机械运动执行机构102通过连杆机构连接网格阵列第一电极106移动，可以设计为X、Y方向构成的平面上做二自由度控制运动，也可以设计为X、Y、Z方向构成的立体上做三自由度控制运动，以精确控制网格阵列第一电极106的位置。机械运动驱动电路101的设计与所采用的机械运动执行机构102相配合，对于上述步进电机的驱动信号的脉冲电压信号，相应机械运动驱动电路101需要根据网格阵列第一电极106当前所在位置，计算移动到合适位置所需要的在各个自由度上的电压脉冲个数、脉冲宽度等数据。在优选的设计中，在网格阵列第一电极106安装位置传感部件，并将位置信息反馈回机械运动驱动电路101实现闭环控制以提高位置精度。而机械运动驱动电路101的逻辑实现，可以采取由信息控制单元103进行计算后将结果送到机械运动驱动电路101或机械运动驱动电路101本身具有一定的计算处理能力或可编程逻辑能力，由机械运动驱动电路101完成脉冲参数计算。关于位置传感器有多种方式，如全球定位系统GPS或图像采集分析系统或超声波定位器等都可以完成相对位置或绝对位置的计算。

网格信息存储单元104的存储类型是可读写的存储体，它存储了当前进行印刷或电子化的电子纸需要呈现的信息，是对应电子纸107中每个电子单元需要呈现的光学状态，而要完成控制电子纸107中每个电子单元的光学状态，需要将该信息通过网格阵列第一驱动电路105和网格阵列第二驱动电路109变成施加在电子纸107中每个电子单元的外加电场的强度、方向和维持时间。

对于网格阵列第一电极106、网格阵列第二电极108都是由小电极构成的电极阵列时，实际上是实现电子纸的每个电子单元独立控制，网格阵列第一驱动电路105和/或网格阵列第二驱动电路109变成施加在电子纸107中每个电子单元的外加电场的强度和方向需要根据需要呈现的信息进行计算，由于每个电子单元独立控制，不需要扫描，所以外加电场的时间可以一直维持，或者外加电场维持足以改变光学状态并达到稳定时去除外加电场。

图3是另一种电子纸印刷设备的工作原理示意图。相比于图1，本实现方案中增加了第一开关部件112和第二开关部件111，各个部件之间的连接关系如图3所示。去除待印刷电子纸的局部区域的第一不导电透明层与电子材料第一层和/或第二不导电透明层与电子材料第二层，露出电子纸的不透明导电层，公共电极110与露出电子纸的不透明导电层电接触。本实现方案中增加的开关部件可以进一步降低对于双面电子纸进行印刷时正面与反面之间的相互影响。其中信息控制单元仍然可以采用图2所示的实现方式。

本方案印刷双面电子纸的工作过程是：

在将文字信息印刷在电子纸上时，需要信息控制单元进行字符到字模点阵的转换处理，首先将需要印刷在电子纸107上的文字信息存储到存储体电路234的数据存储体中，中央处理器232运行存储电路234的程序存储体中的程序，利用字库单元231中的字库信息将文字信息转换为字模点阵信息，然后存储到字符字模映射单元233中，以便在中央处理器232的控制下，将字符字模映射单元233的信息转换为网格电极阵列106、108对应电极的电压信息传送到网格信息存储单元104，根据需要电子化信息在电子纸的正面内容和反面内容，然后用网格信息存储单元104存储的正面内容信息传入网格阵列第一驱动电路105作为电子纸正面的驱动信息，并用网格信息存储单元104存储的反面内容信息传入网格阵列第二驱动电路109作为电子纸反面的驱动信息，同时控制第一开关部件112使网格阵列第一驱动电路105与网格阵列第一电极106连通，控制第二开关部件111使网格阵列第二驱动电路109与网格阵列第二电极108连通，从而实现电子纸的双面印刷。

印刷双面电子纸的另一工作过程是将分成两次过程，先电子化电子纸的一面，再电子化另一面。具体过程描述如下：

在将文字信息印刷在电子纸上时，需要信息控制单元进行字符到字模点阵的转换处理，首先将需要印刷在电子纸107上的文字信息存储到存储体电路234的数据存储体中，中央处理器232运行存储电路234的程序存储体中的程序，利用字库单元231中的字库信息将文字信息转换为字模点阵信息，然后存储到字符字模映射单元233中，以便在中央处理器232的控制下，将字符字模映射单元233的信息转换为网格电极阵列106、108对应电极的电压信息传送到网格信息存储单元104，根据需要电子化信息在电子纸的正面内容和反面内容，然后用网格信息存储单元104存储的正面内容信息传入网格阵列第一驱动电路105作为电子纸正面的驱动信息，并控制第一开关部件112使网格阵列第一驱动电路105与网格阵列第一电极106连通，控制第二开关部件111使网格阵列第二电极108与公共电极110连通，从而使网格阵列第二电极108呈现的电位与公共电极相同，从而实现电子纸的正面印刷；然后用网格信息存储单元104存储的反面内容信息传入网格阵列第二驱动电路109作为电子纸反面的驱动信息，并控制第二开关部件11 1使网格阵列第二驱动电路109与网格阵列第二电极108连通，控制第一开关部件112使网格阵列第一电极106与公共电极110连通，从而使网格阵列第一电极106呈现的电位与公共电极相同，从而实现电子纸的反面印刷。

显然根据上面的描述也可以实现只印刷双面电子纸的单面。

图4用多个小电极板构成的网格阵列第一电极的实现示意图。网格阵列第一电极是用一定间隔的多个小电极板构成，图中网格阵列第一电极506由多个小电极板561构成，小电极板之间的间隔562相同。从每个小电极上连接信号导线引出成为可以连接行电极信号的触点563。

图5用多个小电极板构成的网格阵列第二电极的实现示意图。网格阵列第二电极是用一定间隔的多个小电极板构成，图中网格阵列第二电极608由多个小电极板681构成，小电极板之间的间隔682相同。从每个小电极上连接信号导线引出成为可以连接行电极信号的触点683。

图6是电子纸包含多个可以电子化的像素点的示意图。在电子纸中，称这些像素点为可以改变光学特性的电子单元。图中，电子纸907包含多个电子单元971，电子单元之间的间隔972相同，形成电子单元阵列。

本发明的提出者也明白电子纸上的电子单元要与网格阵列中的小电极或网格阵列第一电极与网格阵列第二电极形成的交叉点对准，才能实现准确地印刷和电子化，如果没有对准，将影响印刷的效果，下面给出如何避免由于小电极与像素点未准确对准时如何改进印刷效果的方法。

图7表示在用小电极构成网格阵列电极时，电极的尺寸及电极间的间隔与电子纸上的像素点尺寸及像素点间的间隔对应相同时印刷情况。图7a是小电极与像素点正好对准，可以实现最佳的印刷(电子化)效果。图7b是小电极与像素点对准偏差最大时，由于只能对像素点的部分区域印刷，影响印刷(电子化)效果。如图7a，网格阵列第一电极的小电极1006、电子纸的每个电子单元1007、网格阵列第二电极的小电极1008在空间位置上一一对应，此时，可以对电子纸的每个电子单元准确印刷或电子化。在图7b中，电子纸的每个电子单元1007与网格阵列第一电极的小电极1006、网格阵列第二电极的小电极1008在空间位置上错开，错开的最大值是电子单元间隔的一半宽度。此时电极产生的电场在电子单元的作用范围较小，造成对电子单元电子化的效果降低。可以看出通过减小电子单元的间隔或加大小电极的尺寸，可以减小这种不利影响。在图8给出进一步说明。

图8表示在用小电极构成网格阵列电极时，电极的尺寸比电子纸上的像素点尺寸大同时电极间的间隔比电子纸上的像素点间的间隔小时印刷情况。图8a是小电极与像素点正好对准，可以实现最佳的印刷(电子化)效果。图8b是小电极与像素点对准偏差最大时，由于能对像素点的大部分区域印刷，改善了印刷(电子化)效果。在该实现示例中，网格阵列第一电极的小电极1106、网格阵列第二电极的小电极1108比电子纸的每个电子单元1107尺寸大，相应小电极间的间距减小，图8a给出网格阵列第一电极的小电极1106、电子纸的每个电子单元1107、网格阵列第二电极的小电极1108在空间位置上一一对应，此时，可以对电子纸的每个电子单元准确印刷或电子化。在图8b中，电子纸的每个电子单元1107与网格阵列第一电极的小电极1106、网格阵列第二电极的小电极1108在空间位置上错开，错开的最大值是电子单元间隔的一半宽度。此时由于小电极尺寸加大，电极产生的电场在电子单元的作用范围加大，改善了印刷(电子化)效果。

图9是第一种层结构的双面电子纸示意图。双面电子纸1300包含5层：第一透明不导电层1301、第一电子材料层1302、不透明导电层1303、第二电子材料层1304、第二透明不导电层1305，通过粘贴或层压方式叠在一起。制造该电子纸的方法是在不透明导电层1303上粘贴或层压第一电子材料层1302和第一透明不导电层1301制成具有不透明导电层的单面电子纸，然后将该单面电子纸底面翻过来朝上，在不透明导电层1303的另一面上粘贴或层压第二电子材料层1304和第二透明不导电层1305再制造电子纸的另一面。

图10是第二种层结构的双面电子纸示意图。双面电子纸1400包含6层：第一透明不导电层1401、第一电子材料层1402、第一不透明导电层1403、第二不透明导电层1406、第二电子材料层1404、第二透明不导电层1405，通过粘贴或层压方式叠在一起。制造该电子纸的方法是在第一不透明导电层1403上粘贴或层压第一电子材料层1402和第一透明不导电层1401制成具有不透明导电层的第一单面电子纸，然后在第二不透明导电层1406上粘贴或层压第二电子材料层1404和第二透明不导电层1405制成具有不透明导电层的第二单面电子纸，将第一单面电子纸与第二单面电子纸背对背粘贴或层压在一起，即第一单面电子纸的第一不透明导电层1403与第二单面电子纸的第二不透明导电层1406相接触粘贴或层压在一起。

图11是第三种层结构的双面电子纸示意图。双面电子纸1500包含7层：第一透明不导电层1501、第一电子材料层1502、第一不导电层1506、不透明导电层1503、第二不导电层1507、第二电子材料层1504、第二透明不导电层1505，通过粘贴或层压方式叠在一起。制造该电子纸的方法是在第一不导电层1506上粘贴或层压第一电子材料层1502和第一透明不导电层1501制成具有不导电层的第一单面电子纸，然后在第二不导电层1507上粘贴或层压第二电子材料层1504和第二透明不导电层1505制成具有不导电层的第二单面电子纸，将第一单面电子纸、不透明导电层1503与第二单面电子纸粘贴或层压在一起，即第一单面电子纸的第一不导电层1506与不透明导电层1503的一面接触，第二单面电子纸的第二不导电层1507与不透明导电层1503的另一面相接触粘贴或层压在一起。

图12是第四种层结构的双面电子纸示意图。双面电子纸1600包含6层：第一透明不导电层1601、第一电子材料层1602、不透明导电层1603、不导电层1606、第二电子材料层1604、第二透明不导电层1605，通过粘贴或层压方式叠在一起。制造该电子纸的方法是在不透明导电层1603上粘贴或层压第一电子材料层1602和第一透明不导电层1601制成具有不透明导电层的第一单面电子纸，然后在不导电层1606上粘贴或层压第二电子材料层1604和第二透明不导电层1605制成具有不导电层的第二单面电子纸，将第一单面电子纸与第二单面电子纸背对背粘贴或层压在一起，即第一单面电子纸的不透明导电层1603与第二单面电子纸的不导电层1606相接触粘贴或层压在一起。

图13是第五种层结构的双面电子纸示意图。双面电子纸1700包含3层：第一电子材料层1702、不透明导电层1703、第二电子材料层1704，通过粘贴或层压方式叠在一起。制造该电子纸的方法是在不透明导电层1703上粘贴或层压第一电子材料层1702制成具有不透明导电层的单面电子纸，然后将该单面电子纸底面翻过来朝上，在不透明导电层1703的另一面上粘贴或层压第二电子材料层1704制造电子纸的另一面。

Claims (9)

1、一种双面电子纸，其特征是：

包含如下层结构：

具有双稳态特性的电子材料第一层；

不透明导电层；

具有双稳态特性的电子材料第二层；

所述电子材料第一层、不透明导电层、电子材料第二层通过层压或粘贴工艺形成一种新型的电子纸；

所述不透明导电层位于电子材料第一层、电子材料第二层之间。

2、根据权利要求1所述的电子纸，其特征是所述不透明导电层是如下结构之一：

a)包含单层不透明导电薄膜或薄板；

b)包含双层不透明导电薄膜或薄板；

c)包含单层不透明导电薄膜或薄板和单层不导电薄膜或薄板；

d)包含单层导电薄膜或薄板和单层不透明不导电薄膜或薄板。

3、根据权利要求1或2所述的电子纸，其特征是所述具有双稳态特性的电子材料第一层，是具有电泳效应的微胶囊电子墨水层、具有电泳效应的微杯结构封装薄膜层、旋转球(Gyricon)层、具有电润湿效应的电子纸材料层、双稳态的胆甾醇型液晶材料层之一；所述具有双稳态特性的电子材料第二层，是具有电泳效应的微胶囊电子墨水层、具有电泳效应的微杯结构封装薄膜层、旋转球(Gyricon)层、具有电润湿效应的电子纸材料层、双稳态的胆甾醇型液晶材料层之一。

4、一种双面电子纸，其特征是：

包含如下层结构：

第一不导电透明层，采用纸或其它柔性不导电材料；

具有双稳态特性的电子材料第一层；

不透明导电层；

具有双稳态特性的电子材料第二层；

第二不导电透明层，采用纸或其它柔性不导电材料；

所述第一不导电透明层、电子材料第一层、不透明导电层、电子材料第二层、第二不导电透明层通过层压或粘贴工艺形成一种新型的电子纸；

所述不透明导电层位于电子材料第一层、电子材料第二层之间。

5、根据权利要求4所述的电子纸，其特征是所述不透明导电层是如下结构之一：

a)包含单层不透明导电薄膜或薄板；

b)包含双层不透明导电薄膜或薄板；

c)包含单层不透明导电薄膜或薄板和单层不导电薄膜或薄板；

d)包含单层导电薄膜或薄板和单层不透明不导电薄膜或薄板。

6、根据权利要求4或5所述的电子纸，其特征是所述具有双稳态特性的电子材料第一层，是具有电泳效应的微胶囊电子墨水层、具有电泳效应的微杯结构封装薄膜层、旋转球(Gyricon)层、具有电润湿效应的电子纸材料层、双稳态的胆甾醇型液晶材料层之一；所述具有双稳态特性的电子材料第二层，是具有电泳效应的微胶囊电子墨水层、具有电泳效应的微杯结构封装薄膜层、旋转球(Gyricon)层、具有电润湿效应的电子纸材料层、双稳态的胆甾醇型液晶材料层之一。

7、一种可双面印刷的电子纸，其特征是：

包含如下层结构：

不导电透明层，采用纸或其它柔性不导电材料；

具有双稳态特性的电子材料第一层；

不透明导电层；

具有双稳态特性的电子材料第二层；

所述不导电透明层、电子材料第一层、不透明导电层、电子材料第二层通过层压或粘贴工艺形成一种新型的电子纸；

所述不透明导电层位于电子材料第一层、电子材料第二层之间。

8、根据权利要求7所述的电子纸，其特征是所述不透明导电层是如下结构之一：

a)包含单层不透明导电薄膜或薄板；

b)包含双层不透明导电薄膜或薄板；

c)包含单层不透明导电薄膜或薄板和单层不导电薄膜或薄板；

d)包含单层导电薄膜或薄板和单层不透明不导电薄膜或薄板。

9、根据权利要求7或8所述的电子纸，其特征是所述具有双稳态特性的电子材料第一层，是具有电泳效应的微胶囊电子墨水层、具有电泳效应的微杯结构封装薄膜层、旋转球(Gyricon)层、具有电润湿效应的电子纸材料层、双稳态的胆甾醇型液晶材料层之一；所述具有双稳态特性的电子材料第二层，是具有电泳效应的微胶囊电子墨水层、具有电泳效应的微杯结构封装薄膜层、旋转球(Gyricon)层、具有电润湿效应的电子纸材料层、双稳态的胆甾醇型液晶材料层之一。

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