中心論題：
- 電子紙簡介。
- 電子紙的工作原理。
- 電子紙的廣闊的應用空間。
- 電子墨水技術實現大量內容的統一平臺瀏覽。
- 調整顆粒內的染料和微型粒子的顏色使電子墨水展現色彩和圖案。
- 膽甾液晶實現快速顯示。
電子紙技術概述
電子紙技術誕生于20世紀70年代，但真正的繁榮卻是35年后的今天。電子紙最初是為了取代傳統紙張的大量消耗而發明出來，時至今日，電子紙的出現對于傳統紙出版行業的沖擊正在逐漸體現出來，目前全世界已經出現超過20種電子紙載體出現，僅2007年就有8種新的電子紙載體誕生，預計2008年這一數字將接近40種。表1是電子紙市場近年來的發展狀況統計。但是，不要忘記，電子紙的本質首先是一種柔性顯示器，在其輕薄柔軟特性背后，涌現的是對傳統平板顯示產業更為徹底的沖擊。
表1 2004-2010年電子紙市場規模（資料來源：富士chimera總研）
電子紙簡介
電子紙的載體是一張特殊的薄膠片，通過在膠片上"涂"上的一層帶電的物質（電子墨），根據內容的不同進行后臺控制，通過相應的顯示組合以達到內容顯示的目的。電子紙的內核就是一個廣義上的IC，整個閱讀器則可看作是一個薄薄的內嵌式遙控顯示板。電子墨水就是將帶正、負電的諸多黑白粒子，密封于微膠囊內，因施加電場的不同，在監視器表面產生不同的聚集，呈現出黑或白的效果。商業化程度最好的非液晶電子紙技術是E-Ink的電子墨水技術（電泳式電子紙）。它的優點很多，最主要的是內容可重寫，可以隨意對文字或圖像進行更新，從而實現大量內容的統一平臺瀏覽。同時，非常適合肉眼閱讀，由于對比度較高，所以文字、圖像清晰，并且無論從哪個方向看都沒有變化，閱讀舒適輕松。省電也是電子紙的一大特性，文字刷新以后，會長期停留在屏幕上，閱讀的時候電池可以取掉。換句話說，閱讀的時候不耗電，只有在翻頁刷新的時候才耗電，所以電池壽命會很長。因薄膜重量輕，電子紙還可以適度折疊、卷曲，重量輕，攜帶方便。
還有一種形態的電子紙是攜帶方便的薄膜顯示板，即“紙型”柔性液晶顯示器，該方式是利用施加電壓后分子排列被改變的液晶的性質，通過調整透光率及改變光線的方向來表達反差。電子紙液晶顯示器的制作思路是，將液晶板與寫入圖像的裝置部分相分離以實現薄型化和輕量化，并能卷曲，做成像紙一樣的東西。寫入可利用施加光、熱、表面電荷等各種方法來實現。相對其他以非液晶技術實現的電子紙，這類產品在成本上略顯劣勢。它的主要特征是視讀狀況比較好，即使長時間凝視也不會使眼睛感覺疲勞，可以在表面上進行光感的調整、加工。內裝有CPU和半導體存儲器，裝置便于攜帶，使用簡單，只需按鈕便可讀取電子文書或電子圖書。而且期望與網絡掛鉤，做到隨意存取。 電子紙集束而制成的電子筆記本能供數字數據的存取，并可以借助記錄來存儲信息，因為電子紙具有諸如上述的作用和利用價值，所以容易被使用者接受。
電子紙工作原理
目前，世界上主流的電子墨水技術有5種，它們分別是微膠囊電泳、雙色擰轉球（bichromal）、膽甾型液晶(ChLCD)、電濕技術和電致變色技術。其中，E-Ink公司的電泳技術比較成熟，應用相對廣泛。
E-Ink的電子紙由電子墨水及兩片基板所組成：第一部分是電子墨水，有時被稱為“前基板（front plane）”；二是使電子墨水生成文本和圖像所需要的電子設備組合，包括控制部分和顯示部分，被稱為“背基板（backplane）”。背基板上面涂有由無數微小的透明顆粒組成的電子墨水，顆粒直徑只有人的頭發絲的一半大小。電子墨水是一種加工成薄膜狀的專用材料，與電子顯示設備結合在一起使用，是化學、物理學和電子技術的綜合應用。電子墨水由數百萬個尺寸極小的微膠囊構成，直徑與頭發絲相當。每一個微膠囊中含有帶正電荷的白色粒子和帶負電荷的黑色粒子，它們懸浮在清潔的液體中。 如圖1所示，電子墨水薄膜的頂部是一層透明材料，作為電極端使用；底部是電子墨水的另一個電極，微膠囊夾在這兩個電極間。微膠囊受負電場作用時，白色顆粒帶正電荷而移動到微膠囊頂部，相應位置顯示為白色；黑色顆粒由于帶負電荷而在電場力作用下到達微膠囊底部，使用者不能看到黑色。如果電場的作用方向相反，則顯示效果也相反，即黑色顯示，白色隱藏。可見，只要改變電場作用方向就能在顯示黑色和白色間切換，白色部位對應于紙張的未著墨部分，而黑色則對應著紙張上的印刷圖文部分。
圖1 電泳電子墨水工作原理
當這種電子墨水被涂到紙、布或其他平面物體上后，人們只要適當地對它予以電擊，就能使數以億計的顆粒變幻顏色，從而根據人們的設定不斷地改變所顯現的圖案和文字。只要調整顆粒內的染料和微型粒子的顏色，便能夠使電子墨水展現色彩和圖案來。該方式是利用在電壓下能夠改變黑白狀態的微膠囊來實現圖像顯示的。微膠囊中帶電的白色氧化鈦顆粒和黑色碳粉粒子在電壓下上下移動，從而繪制出黑白圖像。其特點是在反差、明亮度視覺等方面較理想，耗電低，重量輕而容易使其薄型化，形狀自由等。此外，有的產品是利用帶電色粉的電泳現象，通過加大色粉的密集度來提高黑白反差的。
以電泳為基礎的電子墨水在亮度和分辨率方面優于雙色擰轉球為基礎的電子墨水，但兩種技術都是單色性的。為了創造顏色電子墨水，E-Ink公司攜手日本凸版印刷公司，生產彩色濾光片。電泳電子墨水另一個缺點是它的低刷新率，不適合展示動畫或視頻。因為在繪制一個新的文本或圖像時，它需要一定的時間將粒子從一個微囊向對方移動，這就會創造了一個閃爍的畫面，從而影響連續的顯示效果。一個徹底解決這些問題的方案稱為膽甾液晶（ChLCD），即“紙型”柔性液晶顯示器。該技術基于液晶顯示器（LCD）技術，工作時電流以螺旋形液晶分子方式可以快速從垂直到水平位置，從而實現快速顯示。目前，包括IBM、飛利浦以及惠普和富士通在內的多家公司共同致力于基于此技術的設備開發。雖然其他潛在的技術也在開發先進的彩色電子紙，如光子晶體（P-ink），但許多分析家認為，ChLCD技術可能成為占主導地位的電子紙技術的下一個十年。一方面，有相當成熟的LCD產業作為技術支撐，另一方面，ChLCD技術滿足電子紙最理想的功能需求，如彈性甚至可折疊性、大約0.8mm的超薄厚度、出色的顯示亮度和對比度、雙穩定性，維持圖像不需要電源，只需很少能量就可以改變顯示內容以及生動的色彩和體面的刷新率能顯示動畫和甚至可能是視頻，如圖2所示。
廣闊的應用空間
E-Ink公司開發了RadioPaper技術，含義為無須導線就能使用，在任何時候、任何地點均能在各種通訊技術的支持下方便地實現信息交換和顯示。其目前有兩種電子油墨顯示器結構，第一種稱為復合結構，總厚度在0.9mm左右，部分地借用了液晶顯示單元的結構形式，為第一代電子油墨顯示屏所采用；第二種結構是形成可彎曲顯示器或電子紙的基礎，放棄了用玻璃作為后面板，厚度小于0.5mm。基于電子油墨成像技術的顯示產品分成兩個主要平臺，其中高分辨率、主動型矩陣顯示器適合于電子書等應用領域，對顯示質量要求高；低、中等分辨率產品使用分組顯示技術。初期電子油墨顯示產品僅提供2位灰色顯示能力，緊接著出現4位灰度顯示設備。目前，E-Ink及其合作伙伴正致力于開發下一代電子油墨顯示器產品，目標應用領域是電子紙產品，主導方向為可彎曲的彩色顯示器和IC卡，并計劃開發顯示速度更快的視頻顯示器。
2007年，已經有超過20種電子報紙、電子書和電子播放器產品面世。不僅如此，電子紙作為一種新興顯示屏技術，還在其他領域獲得意想不到的應用。日本精工鐘表推出表盤使用電子紙的手表“精工SPECTRUM”。沿著手鐲狀的曲線，彎曲配置尺寸為25.6mm×78.5mm的電子紙。摩托羅拉則在其最新Razer系列的手機上實現了用電子紙代替顯示屏，從而將手機的超薄特性發揮到了極致。在機場和其他公眾場所，電子紙將很有可能取代傳統的顯示設備，成為公眾信息和戶外廣告新的搭載平臺。
由電子紙顯示器近年來的商品化發展歷程，可發現其已由個人應用產品(如電子書籍)擴展到商業應用產品(如電子紙廣告廣告牌)，再加上電子紙顯示器相關廠商亦積極地朝向彩色化、大型化、可撓式基板等方向進行技術開發，并且也已獲致突破性的進展。電子紙顯示技術在商品化技術趨成熟以及廠商更多樣化應用產品開發的推展下，電子紙顯示器將可望由產品生命周期的導入期朝向成長期階段邁進。
預計到2012年，就將出現具有即時通信功能、高存儲容量、可隨時更新的彩色動態“報紙”，其成本將控制在100美元左右，并且很有可能采用購買內容贈送播放器的方式。那時候，電子紙不僅給傳統的出版業帶來革命性沖擊，更對傳統的新聞內容服務產生根本改變！
