電子紙技術(shù)實(shí)際上是一類技術(shù)的的統(tǒng)稱。一般把可以實(shí)現(xiàn)象紙一樣超薄輕便、閱讀舒適、可彎曲、超低耗電的顯示技術(shù)叫做電子紙技術(shù)；而電子紙即是這樣一種類似紙張的電子顯示器，其兼有紙的優(yōu)點(diǎn)，又可以象我們常見的液晶顯示器一樣不斷轉(zhuǎn)換刷新顯示內(nèi)容，并且比液晶顯示器省電得多。電子紙顯示長期以來一直是停留在人們頭腦中的幻想，但是隨著上個(gè)世紀(jì)末以來顯示技術(shù)方面一系列突破性進(jìn)展，革命性的電子紙顯示技術(shù)終于開始走向大眾走向?qū)嵱谩?/FONT>
電子紙的用途相當(dāng)廣泛。
代產(chǎn)品用于代替常規(guī)顯示設(shè)備。
第二代產(chǎn)品包括移動(dòng)通訊和PDA等手持設(shè)備顯示屏，計(jì)劃開發(fā)的下一代產(chǎn)品定位在超薄型顯示器，形成與印刷業(yè)有關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域，例如便攜式電子書、電子報(bào)紙和IC卡等，能提供與傳統(tǒng)書刊類似的閱讀功能和使用屬性。長期以來，紙張一直用作信息交換的主要媒介，但圖文內(nèi)容一旦印在紙張上后就不能改變，成為油墨/紙張復(fù)制工藝的缺點(diǎn)，不能滿足現(xiàn)代社會(huì)信息快速更新對(duì)復(fù)制工藝的要求。因此，開發(fā)能動(dòng)態(tài)改變的高分辨率顯示技術(shù)成為人們追逐的目標(biāo)，要求顯示材料很薄，可彎曲，表面結(jié)構(gòu)與紙張類似，從而有條件成為新一代紙張。
電子紙的載體是一張?zhí)厥獾谋∧z片，通過在膠片上"涂"上的一層帶電的物質(zhì)（電子墨），根據(jù)內(nèi)容的不同進(jìn)行后臺(tái)控制，通過相應(yīng)的顯示組合以達(dá)到內(nèi)容顯示的目的。電子紙的內(nèi)核就是一個(gè)廣義上的IC，整個(gè)閱讀器則可看作是一個(gè)薄薄的內(nèi)嵌式遙控顯示板。電子墨水就是將帶正、負(fù)電的諸多黑白粒子，密封于微膠囊內(nèi)，因施加電場的不同，在監(jiān)視器表面產(chǎn)生不同的聚集，呈現(xiàn)出黑或白的效果。商業(yè)化程度的非液晶電子紙技術(shù)是E-Ink的電子墨水技術(shù)（電泳式電子紙）。
E-Ink的電子紙由電子墨水及兩片基板所組成：部分是電子墨水，有時(shí)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(shè)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(shù)微小的透明顆粒組成的電子墨水，顆粒直徑只有人的頭發(fā)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(shè)備結(jié)合在一起使用，是化學(xué)、物理學(xué)和電子技術(shù)的綜合應(yīng)用。電子墨水由數(shù)百萬個(gè)尺寸極小的微膠囊構(gòu)成，直徑與頭發(fā)絲相當(dāng)。每一個(gè)微膠囊中含有帶正電荷的白色粒子和帶負(fù)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(gè)電極，微膠囊夾在這兩個(gè)電極間。微膠囊受負(fù)電場作用時(shí)，白色顆粒帶正電荷而移動(dòng)到微膠囊頂部，相應(yīng)位置顯示為白色；黑色顆粒由于帶負(fù)電荷而在電場力作用下到達(dá)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(duì)應(yīng)于紙張的未著墨部分，而黑色則對(duì)應(yīng)著紙張上的印刷圖文部分。
當(dāng)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(dāng)?shù)貙?duì)它予以電擊，就能使數(shù)以億計(jì)的顆粒變幻顏色，從而根據(jù)人們的設(shè)定不斷地改變所顯現(xiàn)的圖案和文字。只要調(diào)整顆粒內(nèi)的染料和微型粒子的顏色，便能夠使電子墨水展現(xiàn)色彩和圖案來。該方式是利用在電壓下能夠改變黑白狀態(tài)的微膠囊來實(shí)現(xiàn)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(dòng)，從而繪制出黑白圖像。其特點(diǎn)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(chǎn)品是利用帶電色粉的電泳現(xiàn)象，通過加大色粉的密集度來提高黑白反差的。
日常生活中我們使用各種各樣的電子卡，從每天上班用的公交卡到各種銀行卡再到各種娛樂場所如高爾夫球場、各種俱樂部、商務(wù)會(huì)館等等的會(huì)員卡。相信很多朋友都會(huì)有這種煩惱：每次匆匆忙刷卡之后，只知道是刷卡了，扣錢了，至于扣了多少，余額多少，只能“猜”個(gè)大概，直到有一天再次刷卡時(shí)，刷卡機(jī)發(fā)出一種特別的“吱吱”聲才知道卡上沒錢了，要充值了。
把電子紙應(yīng)用到各種消費(fèi)電子卡正是要解決這個(gè)問題。其實(shí)道理很簡單：利用像紙一樣薄的電子紙做成一個(gè)條形的顯示屏，實(shí)時(shí)的把電子卡內(nèi)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)顯示出來，就像電腦的顯示屏把主機(jī)里面的內(nèi)容顯示出來一樣，這樣，用戶每次刷卡之后，如果用戶想知道卡上還剩多少費(fèi)用，就可以直接按一下卡上的控制按鈕，這樣顯示屏上就可以自動(dòng)顯示出目前卡上剩余費(fèi)用（如圖所示）。用戶使用這種電子卡之后就不用刷卡之后再“猜”一下卡上還剩多少余額了！使得目前市場上的各種電子卡更加人性化、智能化。
不要小看這個(gè)小小的電子紙顯示屏，它的作用可不容忽視。首先，他為用戶帶來的方便快捷不言而喻。有了它，用戶可以隨時(shí)知道自己的卡上目前的剩余金額，便于用戶及時(shí)安排什么時(shí)候充值充多少，這樣，用戶就再也不用會(huì)因?yàn)椤昂谙蛔印笔降母鞣N電子卡而發(fā)愁，因?yàn)橛脩艨梢酝ㄟ^顯示屏隨時(shí)知道“黑匣子”的內(nèi)部信息。
其次，在這個(gè)各種消費(fèi)卡泛濫的時(shí)代，卡與卡之間的區(qū)別在樣式上已很難進(jìn)行創(chuàng)新。各種會(huì)所的VIP會(huì)員卡，也只是在卡的制作用材以及圖案設(shè)計(jì)上做一些略微的改動(dòng)，很難體現(xiàn)作為“”會(huì)員的身份。把電子紙技術(shù)應(yīng)用于各種會(huì)員卡上之后，不僅使這些會(huì)員卡在使用上更加方便，而且成為會(huì)員卡與普通卡的一個(gè)區(qū)分標(biāo)志。
另外，在一些消費(fèi)電子卡領(lǐng)域甚至一些普通的消費(fèi)電子卡，比如公交卡領(lǐng)域等等一股“限量版”潮流正在悄悄興起，“限量版”電子卡除了它本身的使用價(jià)值之外，又多了一種作為禮品贈(zèng)送的價(jià)值，并日益成為親朋友好友見面時(shí)贈(zèng)送的一種時(shí)尚小禮品，因而受到市場的青睞。而商家為了體現(xiàn) “限量版”的與眾不同，在“限量版”的版面設(shè)計(jì)上可以說是絞盡腦汁。其實(shí)，與其在電子卡的版面設(shè)計(jì)上苦思冥想還不如在其上多加一種功能，而增加這種可視功能就是一種的選擇。這樣可使得這種“限量版”消費(fèi)卡更體現(xiàn)其“限量”的價(jià)值，將大大增加這種電子卡作為時(shí)尚禮品的可贈(zèng)送性，當(dāng)然，也可以把這種功能作為貴賓卡、VIP會(huì)員卡的一種標(biāo)志。
時(shí)代在發(fā)展，科技在進(jìn)步。目前各種電子卡本身的缺憾，未來電子紙具有的巨大優(yōu)勢，這一切讓筆者相信，在不久的將來，各種電子卡必將實(shí)現(xiàn)“可視化”，電子紙技術(shù)在消費(fèi)電子卡領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景！
雖然目前電子紙商品化多以黑白或單色、簡單圖像或文字應(yīng)用為主，但未來的研發(fā)必是朝著高速應(yīng)答、全彩化、可撓式以及低成本的趨勢發(fā)展。然而技術(shù)發(fā)展藍(lán)圖卻因各廠商的顯示技術(shù)與策略而異，如E-ink先天受限于包覆于微膠囊內(nèi)黑白粒子成色原理，需使用彩色濾光片達(dá)精細(xì)全彩化難度較高，故技術(shù)開發(fā)次序?yàn)?.低成本化與畫質(zhì)特性（對(duì)比度、反射率、高速應(yīng)答）提升、2.全彩化、3.可撓化；Bridgestone則很早就致力于大型化、全彩化及可撓式，接著是高輝度、高耐久性等公用顯示器需求，然后進(jìn)行超低耗電訴求、主動(dòng)式驅(qū)動(dòng)、部份動(dòng)畫顯示以及R2R生產(chǎn)。 （一）提升應(yīng)答速度 電子紙反應(yīng)速度約為數(shù)百毫秒，比不上LCD 4～8毫秒的反應(yīng)時(shí)間，更遠(yuǎn)不及OLED以μm為計(jì)的速度，因此并不能完全取代顯示器。一般認(rèn)為重視動(dòng)畫、鮮麗色彩呈現(xiàn)的應(yīng)用多半還是交給顯示器，而電子紙初期適用于各種靜止畫面顯示裝置，或切換頻率不快的場合。 QR-LPD屬于干式電子粉流體，透過控制粉末表面特性至奈米級(jí)的變化，加上干式帶電粒子在空氣中具高流動(dòng)性，原理上各畫素具備0.2ms的高速應(yīng)答特性，如圖1所示，然而高達(dá)70～80V的驅(qū)動(dòng)電壓也造成耗電量提升。QR-LPD的灰階階調(diào)表現(xiàn)是采用時(shí)間分割驅(qū)動(dòng)，故為了不斷滿足多灰階的發(fā)展趨勢，必須減少粒子的移動(dòng)時(shí)間，也就是必須提高驅(qū)動(dòng)組件的載子移動(dòng)率。
圖1：電子粉流體之應(yīng)答速度
E-ink第二代Vizplex的黑白反轉(zhuǎn)速度從500ms提升至260ms，完整的灰階顯示應(yīng)答時(shí)間約仍要740ms，此外，第二代Vizplex灰階顯示從4灰階提升至8灰階，但仍不敷使用。因此E-ink與Seiko-Epson共同合作開發(fā)出「Broadsheet」主動(dòng)驅(qū)動(dòng)控制芯片，不但提升至32灰階狀態(tài)，更增加區(qū)段改寫畫面功能。E-ink在Finetech Japan 2008上便做出黑白動(dòng)畫顯示以及實(shí)時(shí)涂寫板展示，如此快的應(yīng)答速度一改傳統(tǒng)電子紙的遲緩印象。
SiPix的技術(shù)開發(fā)顯示到2008年底，其反應(yīng)速度約為500ms，預(yù)計(jì)2009年底將可提升至300ms，屆時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓將從30V增加至40V，反射率約達(dá)45[%]。Fujutsu的FlePia彩色膽固醇液晶顯示器可在8～4,096色轉(zhuǎn)換，室溫25℃下，顯示8色時(shí)反應(yīng)速度為2.3秒，顯示4,096色的畫面轉(zhuǎn)換速度則需10秒，由于等待時(shí)間較長，主要用于靜態(tài)的訊息顯示。
（二）全彩化
單色電子紙商品目前已能進(jìn)入量產(chǎn)，然而真正「殺手級(jí)應(yīng)用」仍需仰賴全彩化技術(shù)，做法大致分為使用或非使用彩色濾光片兩大類。采用彩色濾光片之技術(shù)與LCD較為類似，如E-ink即把Toppan開發(fā)的彩色濾光片放置于充填黑白微膠囊的前面板之上，每組畫素由16灰階、RGBW的sub-pixel所組成，而得到4,096色的彩色電子紙；但透過彩色濾光片后將被吸收7成光源，反射率大幅降低，使得顯示器十分不明亮，E-ink嘗試使用對(duì)比度高的電子墨水，然而也造成成本增加。而Bridgestone結(jié)合了電子粉流體與彩色濾光片也實(shí)現(xiàn)了4,096色、75ppi的A3尺寸彩色電子紙，2007年更發(fā)展出亮度增至2倍的A4彩色電子紙；目前Bridgestone為提高亮度與色再現(xiàn)性，正持續(xù)研究電子粉流體材料，以及改良該公司自主開發(fā)的電子紙專用彩色濾光片特性。
SiPix與傳統(tǒng)膽固醇液晶型電子紙則無需彩色濾光片亦能達(dá)到彩色化。SiPix的原理是藉由在微杯中放置R、G、B三色液體達(dá)到全彩化，不會(huì)影響對(duì)比與色再現(xiàn)性，不過現(xiàn)仍在研發(fā)階段。富士Frontech則采用光寫入法與RGB3層膽固醇液晶反射外來光源，以達(dá)到全彩顯示，并在2007年發(fā)表8寸和12寸可在8～4096色間轉(zhuǎn)換、可撓的「FlePia」彩色電子紙顯示器，以及由12寸拼裝的大型彩色公用顯示器；臺(tái)灣工研院則發(fā)表片單層彩色膽固醇液晶型電子書，具備全彩、廣視角、輕薄之特性，于傳統(tǒng)全彩膽固醇堆棧RGB三色面板的方式。
�。ㄈ┙逵绍浶曰鍖�(shí)現(xiàn)可撓曲功能
電子紙若欲達(dá)到可撓訴求，必須選擇塑料或金屬基板，采用塑料基板的電子紙重量較玻璃材質(zhì)減輕80[%]左右，厚度也僅0.3mm，十分符合輕薄、耐沖擊等需求，用途也因此更加廣泛。然而塑料基板欲克服的難題則在于材料耐熱、耐化性較差，需持續(xù)改良基板材料或開發(fā)低溫制程。
直接采用塑料基板的例子有2006年Bridgestone開發(fā)出當(dāng)時(shí)尺寸的8寸彩色電子紙，使用單純矩陣驅(qū)動(dòng)，厚僅0.29mm；2007年Fujitsu亦宣布制作出A5可撓彩色電子紙，該產(chǎn)品反射率達(dá)30[%]，對(duì)比度為4：1。E-ink的第二代Vizplex也使用了可撓塑料基板，不同于代建制于主動(dòng)矩陣TFT基板上，光玻璃基板厚度就有0.7mm，如圖2所示，第二代產(chǎn)品則僅約0.3mm，但相對(duì)用于分辨率要求較低的市場。
圖2：LCD與EPD顯示器橫剖面示意圖
選擇金屬薄膜基板的廠商則以韓國LGD為主，LGD搭配E-ink電子墨水在2007年展示14.1寸、4,096色可撓彩色電子紙后，2008年進(jìn)而發(fā)表了WXGA、16灰階的A4電子紙，厚度約0.3mm，皆是將TFT制作于不銹鋼板上的產(chǎn)品。但盡管金屬薄膜可耐高溫制程，抗水氧、抗化性也佳，但由于重量較重，撓曲性較塑料基板差，無論在R2R制程或商品化上都有缺憾。
除了直接將TFT制作于塑料或金屬基板外，從玻璃基板轉(zhuǎn)印技術(shù)也是常見的。臺(tái)灣元太公司從飛利浦取得的EPLaR技術(shù)，是將在玻璃基板上形成的a-Si TFT電路黏貼到微膠囊型電泳前板上后，再通過雷射分離玻璃基板；另一種由Seiko Epson開發(fā)的SUFTLA轉(zhuǎn)印技術(shù)，則是將制造在玻璃基板的LTPS TFT轉(zhuǎn)印到塑料板上，配合E-ink的電泳技術(shù)在2006年已開發(fā)出7.1寸高精細(xì)度電子紙，厚0.43mm、397ppi、對(duì)比10：1。此類轉(zhuǎn)印技術(shù)的好處是可使用原來Array制程，缺點(diǎn)則是大型化時(shí)容易在分離過程造成TFT電路毀損。
（四）Roll-to-Roll低成本技術(shù)
使用R2R滾動(dòng)條式連續(xù)生產(chǎn)制程將會(huì)使生產(chǎn)周期拉長、產(chǎn)量提升，由于生產(chǎn)率會(huì)相對(duì)增加，因此成為降低成本的重要發(fā)展趨勢。最早實(shí)現(xiàn)R2R制程的是SiPix前面板制造；而后臺(tái)灣工研院與Bridgestone也陸續(xù)開發(fā)出電子紙基板使用R2R的生產(chǎn)方式。此外，與E-ink合作的荷蘭Polymer Vision也于2007年底確定R2R量產(chǎn)制程。然而與E-ink有合作關(guān)系的飛利浦也表示：”當(dāng)制造主動(dòng)矩陣顯示器時(shí)，傳統(tǒng)制程比R2R更合適”；原因在于雖然R2R在產(chǎn)量有規(guī)模優(yōu)勢，但在工藝性能、制程缺陷反饋、成熟度等方面技術(shù)相對(duì)也提高，尤其R2R帶來的在制品高存貨、制程多樣性之彈性降低，說明了R2R不適合主動(dòng)矩陣背板制造的理由。
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