什么是电子纸？
电子纸其实是一种轻薄的显示器技术，具可弯曲、双稳态（画面持续显示不消失）和低耗电特性，类似在纸上印刷、书写的视觉观感。目前在市面上贩售的电子纸产品，基本上大多是以电泳材料（electrophoretic display, EPD）为显示介质，搭配薄膜电晶体（thin-film transistor,TFT）基板形成显示矩阵式面板。
电子纸如何显色？
EPD 的电子纸材料是由带电染色粒子悬浮在有色或透明的溶液上所构成，它的基本原理是依据被施加的电场方向及强度，将带电粒子移动到电泳显示薄膜的上方或是下方。在稳定状态（steady state）时电泳显示无须耗电，并拥有使染色粒子停滞以维持图像的省电功能。为了让电泳材料中的粒子能够平均分布，有两项主要技术已被开发：微胶囊（microcap）与微杯（microcup），这两种技术也有各自的特色与对应且适合的应用。
以黑白的微杯电泳式显示器为例，每个微杯中装入带正电的白色二氧化钛（titanium dioxide, TiO2）颗粒及黑色的流体溶液。其中微杯的上方为透明软性基板、下方为电极，当电极改变时，带电颗粒便会根据电极的正负而向上或向下移动，使得像素显示出白色粒子或黑色溶液。接着，再搭配黏滞系數较高的胶体（colloid），使染料粒子在介质中不易移动，便能达到断电时仍能保持原显示画面的特性。
至于彩色电子纸，则是将微杯内置入含有两种以上的带色粒子。以微杯彩色电泳显示器为例，在微杯内放入白色（W）、青色（C）、洋红色（M）、黄色（Y）四种组成粒子，以白色粒子形成上层反光面，当显示蓝色时便将C 和M 推至面板上方，使白色粒子形成反光面，经过C 和M 两种粒子反射回去的光线成为蓝色；而排序为M、Y、W、C，便能显示出红色。透过多种有色粒子的堆叠，利用有色粒子间的加色与减色特性，便能反射出不同的颜色。
以上显示器搭配TFT 主动式矩阵驱动的电子纸系统架构，则是将EPD 薄膜贴合在具有可挠性（flexibility）或是刚体的TFT 背板上，背板能够提供电极所需的电路。由于典型驱动电泳显示器的电压为±15 伏特（V），而新一代的多粒子彩色电子纸需要更多不同的电压，因此彩色电子纸会再透过电源电路（power circuits）来转换出其他不同的电压。此外，系统中的快闪记忆体（flash memory）用于储存驱动波形对照表与影像，当系统开机时对照表与影像会被载入到随机记忆体（random access memory, RAM）中，并透过显示控制器（display controller）同时存取对照表与影像产生驱动芯片的控制信号，并将讯号送至驱动芯片（driver chip）显示出影像。
电子纸优点
- 耗电量极小，电子纸显示时，静态图像并不会耗电，只有在更新画面时才会用电，因此耗电量低。
- 取下电池萤幕还是会继续显示，因为电子墨水具有双稳态磁滞效应，所以即便电池没电，也不会回复原状或者进入随机的混沌状态，而是保持最后画面的状态，而此时装置的电量消耗为 0 。
- 电子纸是运用反射原理，光源打到电子纸上再反射到阅读者的眼睛，与一般纸张无异，加上广角高达 180 度，各个角度都可以观看。
- 电子纸本身为软性，可弯曲，不易破碎，且重量轻，携带方便，制造成本低。
电子纸缺点
- 彩色电子纸目前使用滤光片技术，透过带色的粒子，实现了包含八种原色的全色域显示效果，但萤幕亮度比黑白电子纸低，对比度也较差，颜色还不能完全符合人们需求，因此黑白电子纸需求量较高。
- 转换速度较慢，会有延迟现象。
- 成本较高
- 不足以显示动态影片，由于电子墨水屏的工作原理导致其刷新率极低。
- 无光条件下无法阅读，因为萤幕本身不发光，需要外来光源打进光线让眼睛辨识。
电子纸与 LCD 的比较
电子纸未来应用发展
1. 彩色电子纸的人机界面控制芯片设计：一般使用者在阅读纸本文件时，也常在文件上使用笔来加注阅读心得与重点，因此电子纸目前也已开发出适用于黑白电子纸的手写预测算法。经由改进算法架构，使人机界面控制芯片能套用于下世代的彩色电子纸系统，之后也能再修正机率统计模型，精准预测出未来笔迹可能出现的位置，并让电子纸面板预先进行驱动，进一步降低手写延迟的情况，并开发加速设计芯片。
2. 搭配近场通讯的无电源式电子纸：近场通讯（near field communication, NFC）能允许电子设备之间执行非接触式点对点资料传输，若以驱动能量来源区别，又可以分为主动式及被动式两种⸺主动式的电子纸系统内置有电池，可以主动传送讯号供感应器读取；被动式本身则没有电池的装置，所需电流全靠感应器的无线电波电磁感应产生，所以只有在接收到感应器发出的讯号才会被动的回应感应器。整合本技术与利用电子纸改变显示内容时需要电源的基本特性，便可发展无电源式电子纸系统。
3. 新型态的电子纸应用：除了应用于阅读器、手机、其他穿戴式装置之外，电子纸也已经大量应用于大卖场中的货架标签中。这些货价标签所显示的即时讯息与价格可以透过无线通讯的技术，达到即时更新的目标、减低人力需求负担。另一方面，电子纸非常适合应用于公车站的即时讯息看板中，尤其在许多偏远地区布设电线的工程十分不易，若能借由电子纸极度省电的特性，再搭配太阳能储电系统与无线通讯系统，就可以直接安装、直接使用。此外，电子纸早已成功应用于行李箱的登机条码、信用卡的即时密码等应用。未来可将应用层面再次扩展于各类广告招牌，使得显示于招牌的内容更加多元丰富也不至于浪费能源。甚至还可以结合人工智能（artificial intelligence, AI）系统，将电子纸应用于智慧家庭与智慧城市等领域，让即时讯息的显示可以无所不在，更兼顾节能目标。
参考来源