产业的发展离不开CMF（色彩、材料、工艺）

电子墨水又称电子纸，是一种微胶囊电泳显示技术，通过控制电场变化，使电子墨水微胶囊中黑白颜色的带电粒子发生迁移，从而呈现出不同的颜色。当前，电子墨水技术在消费电子领域已有较广泛的应用，但在汽车内外饰领域的应用较少。作为一种契合无纸化低碳时代的新型界面微胶囊显示技术，如能与汽车内、外饰结合，将为汽车内、外饰零件的开发拓展新的思路。

本文从电子墨水模组原理及结构出发，通过将电子墨水工艺与内、外饰装饰件集成，探索其在内饰产品上的集成方式和设计要求、能否满足车规级要求、如何利用电子墨水技术进行场景交互以及对其在内饰领域的用户体验进行展望，同时总结电子墨水技术车规级应用的瓶颈。

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原理及其在内饰中的应用

电子墨水原理

基本原理是液体介质中不同颜色的悬浮带电纳米粒子在电场作用下发生迁移，实现与传统纸张非常接近的反射光谱显示效果，可集成到曲面塑料、聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene Glycol Terephthalate，PET）膜、纸张等表面，可显示颜色及图案变化。电子墨水的原理如图1、图2所示。其特点与汽车内饰件多曲面、多材质的特性存在极大的契合可能性。

电子墨水具有低功耗、轻薄、对比度高、柔性可变且无闪烁广视角的优点。例如：仅刷新界面耗电，关闭电源后画面可保持；最小厚度可达到1.2 mm；对比度非常高，强光下清晰可见，无液晶反光现象；无闪频且反射光谱与传统纸非常接近，没有蓝光辐射，不会导致用眼疲劳。同时，电子墨水也存在一些缺点，例如：刷新率慢（1~10 次/s） ，动态展示效果较差，适用于静态展示；其本身不发光，需要增加外界光源增强显示。

电子墨水在内饰上的应用

汽车内、外饰零件的色彩和纹理通常难以改变，汽车内饰颜色将伴随车辆的全生命周期。电子墨水作为一种可变色、轻薄、柔性可变的技术载体，若与汽车内饰零件相结合，利用电子墨水的变色性能即可实现零件外观的变色，由此延伸出不同应用场景和交互需求，在未来智能座舱的变革时代具有较大应用潜能。表1 所示为本文基于电子墨水的特性和车身内、外饰的交互需求拓展获得的场景示列。

技术方案与效果定义

电子墨水技术方案选择

目前电子墨水的技术载体有矩阵式和段码式[6-8]。2 种形式的技术方案以及层级结构对比如表2、图3所示。矩阵式是以平面电子墨水显示屏的形式存在，作为信息表现和交互的终端，与多维曲面内饰件集成的限制性较强。内饰零件外观造型自由度高，利用柔性基材的段码式能够满足内饰多维自由的造型要求，因此，本文以段码式方案为基础进行拓展。

电子墨水装饰条的制备方式及变色效果定义

电子墨水模组的制备方式

图4所示为电子墨水膜片的制备工艺流程及电子墨水集成后装饰条的层级结构，不同制造商的制备工艺存在细微的差异。考虑到电子墨水制品的防水要求，本文方案在层级结构中引入了上、下2层热熔膜进行封装，同时为防止拼接线外漏和更好地适应大曲面内饰型面的拼接贴合，将层级结构中的PET+氧化铟锡（Indium Tin Oxide，ITO）层替换为柔性电路板（Flexible Printed Circuit，FPC）。将装饰条型面的膜片或模组设计为一个整体，保证内饰型面的完整性。本结构中光学粘胶剂（Optically ClearAdhesive，OCA）用于胶结透明光学元件，具有无色透明、光透过率达95% 以上、胶结强度良好，可在室温或中温下固化，且固化收缩小等特点。

电子墨水装饰条的变色效果定义

本文选择某车型的装饰条作为基材骨架（骨架采用注塑成型，其型面较平整，弧度纵深较小，适合进行电子墨水膜片贴合），根据骨架型面，裁切制备相应形状的电子墨水膜片，段码式柔性基材的电子墨水膜片能在二维曲面内实现一定角度的折弯，单张完整的膜片能够与装饰条进行贴合，装饰条后端存在三面交互的拱面，膜片无法完全贴合，存在微小褶皱，但不影响整体效果。

电子墨水膜片与装饰条骨架进行定位贴合，将膜片作为装饰条的外观面。整个装饰条型面区分为A、B、C 3 个区域，每个区域均可单独控制黑白变色，可实现流水渐变效果，如图5所示，实际变色装饰条样件及变色效果如图6所示。

试验验证与结果分析

原料与设备

试验所用试样原料为：某车型门饰板装饰条（PC+ABS 材质，不做表面处理）、电子墨水膜片或模组（广州某电子墨水模组厂）、模组驱动芯片（广州某电子墨水模组厂）。

试验仪器设备为：SG-1高低温环境试验箱（东莞环仪仪器科技有限公司）。

高低温环境类试验按照某企业标准QJ/GAC1250.020-2022《门内饰板技术要求及试验方法》进行测试。

样品试验结果及解析

电子墨水装饰条集成样件的关键性能要求为：电子墨水膜片自身变色驱动及显示是否正常，膜片与装饰条骨架型面贴合是否可靠。本文共完成10 项环境耐久类试验，试验过程及结果如表3所示。其中，冷热冲击和热老化试验中电子墨水膜片、模组结构损坏，但显示变色功能无异常，其他试验项目均合格。

热老化试验分析

热老化试验表明，电子墨水膜片或模组能够在不超过70 ℃的环境下保持良好的性能，超过70 ℃后，膜片将发生不可逆的损坏，如气泡、发灰或者裂纹等，如图7、图8所示。

针对热老化后的失效现象进行分析，如表4所示。

冷热冲击试验分析

冷热冲击试验结果表明，电子墨水膜片或模组能够在-40～70 ℃的高低温区间内保持良好的性能，而-30～85 ℃的高低温区间内的交变试验易导致模组多层结构褶皱或分层，如图9所示。

针对冷热冲击后的失效现象进行分析，如表5所示。

结束语

本文从电子墨水膜片或模组的特性出发，将柔性段码式电子墨水膜片与某车型的装饰条进行集成，探讨了电子墨水与内饰零件集成的可行性，并进行车规级试验，环境类试验结果表明：电子墨水膜片或模组耐受温度为-40～70 ℃，超过70 ℃会损坏模组；-30～85 ℃温度区间内的交变试验易导致模组多层结构褶皱或分层。因此，当前电子墨水自身结构和材料不能完全满足车规级的试验要求。为此，后续可考虑提高电子墨水层级结构中的微胶囊、粘接层胶水的耐高温性能和模组各层级材料的热膨胀系数的一致性等。

电子墨水在内外饰零件的适用范围包括嵌片注塑（Insert Thermoforming-film to Molding，INS）、模内装饰技术（In Mold Decoration，IMD）、三维表面真空覆膜工艺（Three-dimension Overlay Method，TOM）等覆膜装饰零件、需要集成显示界面的外观件等。柔性段码式电子墨水膜片与型面相对平整的骨架面贴覆较好，但与三维曲面的贴合存在困难。若能实现电子墨水膜片与多维曲面的骨架材质一体成型（类似于INS模内注射成型），电子墨水在汽车内、外饰领域的应用限制问题有望得到解决。

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作者：滕永泉 任晓康 彭宏 杨平 彭云

广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广州 511434