视觉革命电子纸走向成熟
特别策划
电子纸似乎离我们越来越近了，在过去的几年里，我们不停地听到电子纸研发取得突破，甚至准备商业化应用的消息。电子纸似乎又离我们很远，这几年众多大腕级厂商的巨额投入并未取得明显的市场进展，电子纸就像一个传说，有很多人听说过，却很少有人看到。而就在不久前，爱普生和E-Ink公司联合宣布，他们在电子纸上取得了重大进展，那么这次电子纸真的走向成熟了吗？
什么是电子纸呢？其实这个问题业界还没有严格的定义，从广义上来说，我们将轻薄的、具备记忆功能（即在失电后仍能保持原显示内容）、采用反射式显示方式的显示系统，都称为电子纸。电子纸与液晶显示器最大的区别是：液晶显示器采用背光透射显示方式，因而需要背光灯，而电子纸采用反射式显示方式，不需要背光灯。另外液晶显示器断电后没有记忆效应，而电子纸断电后有记忆效应。
EPD，最典型的实现方式
正因为电子纸没有一个精确的定义，因此其实现方式也是有极大差别的。如某些厂家是在液晶显示器的基础上，通过撤除液晶显示器上的背光灯、偏光板、配向膜等部件，从而达到降低液晶屏厚度和重量的目的，并通过一个独有的导向层将液晶分子固定在基材上，这样液晶屏在断电后，仍然能保持原有的图像，这称为双稳态向列液晶显示技术（Bi TNLCD）。采用双稳态向列液晶显示技术的电子纸可实现彩色显示，它继承了液晶显示器较好的色彩表现，现有最高分辨率为1280×800，但它在制造成本、耗电、轻薄性、抗冲击性和阅读性等方面，却和主流电子纸存在一定的差距。另外还有胆固醇液晶显示技术（Ch-LCD）、电子粉流体显示技术（QR-LPD）等等。在众多的电子纸实现方案中，影响力最大、支持厂商最多、市场化进程最快的还是E-Ink公司力推的电泳显示技术（EPD）。
采用EPD技术的电子纸在原理上与液晶显示器是有较大区别的。实际上，EPD电子纸的结构有点类似于三明治，其前部为透光薄膜，而后部则为电极结构，在上下薄膜之间，布满微胶囊，每个微胶囊的直径大约为40微米，这些胶囊也被称为“电子墨水”（图1）。在这些微胶囊中，还包含着为数众多的白色颗粒和黑色颗粒，分别带有正电荷和负电荷，这些细小的颗粒能够长期悬浮在胶囊内的液体中。这样当在像素电极上施加正电压时，带正电荷的白色颗粒将受到电荷排斥而向上移动，而带负电荷的黑色颗粒则由于电荷相吸向下移动，这样“纸张”的表面就呈现白色，反之，在像素电极上施加负电压时，“纸张”表面则呈现黑色。
同时，还可靠控制所加电压的高低，让电子纸具有一定的灰度表现能力。这样就可依靠控制像素电极的极性与电压高低，让电子纸显示出我们所需要的图像或文字。而在不施加外电压时，胶囊内部的细小颗粒失去了移动能力，继续保持原有的悬浮状态，这就使得电子纸上的图像保持不变（图2）。
新驱动芯片助力，电子纸从概念走向市场
从EPD电子纸的工作原理可以看出，要改变电子纸的一个像素点的状态，需要改变其驱动电极才能够实现。而以往的驱动方式是逐点扫描，逐个改变像素点的状态，这就使得电子纸的刷新速度较低，每一次改写内容，都要花费较长的时间，这既影响了工作效率，也限制了它在手机、笔记本等产品上的应用。但爱普生和E-Ink最近推出的S1D13521B驱动芯片较好地克服了这一缺点，这款芯片采用并行处理方式，可同时对16个像素点进行刷新，大大提高了EPD电子纸的刷新速度，让使用电子纸时菜单即点即得成为可能，拓展了电子纸的应用范围。更为难得的是，这款芯片的上市价格并不高，仅18美元，这大大降低了EPD电子纸的整体生产和制造成本，加快了其普及速度。
而在常规性能上，目前新的EPD电子纸也有了较大的进步。以爱普生新近推出的13.3英寸EPD电子纸为例（图3），其像素达到了3104×4128，分辨率接近400dpi，这个精度使EPD电子纸的显示效果超过了传统报刊杂志的显示效果。而其10:1的对比度和40%的反光率虽然看起来并不完美，但表现已接近传统的报刊，让人有较舒适的阅读感受。
另外，现阶段电子纸的彩色显示解决方案尚未完全成熟，虽然采用双稳态向列液晶显示技术的电子纸依靠滤光片技术实现了彩色显示，不过这是以大大降低电子纸的分辨率和反射能力为代价的。而EPD电子纸虽然能够依靠改变内部颗粒的颜色实现彩色显示，但其电子墨水的涂抹与均匀分布仍是目前难以解决的问题。因此，现在的电子纸仍处于以黑白显示为主的时代。但随着电子纸技术的进步，相信能够完美实现彩色显示的电子纸离我们不会太遥远，而且其成本也会降下来。
延伸阅读：形形色色的电子纸产品展示
Inventables公司推出了两款使用电子纸作为显示屏的产品，借助于电子纸的可折叠性，可以在手机和便携式DVD上实现大屏幕显示。虽然Inventables公司未提及这两款产品采用何种电子纸技术，但从其表现来看，采用双稳态向列液晶显示技术的几率更高一些。
这只老虎与“正龙”同志无关，不过长27cm、宽20cm、厚度仅6mm的电子纸在EPD电子纸发展史上也算是一大突破了，但与爱普生最近推出的13.3英寸电子纸相比还是有一些差距。
由E-Ink和Philips提供技术支持、由SONY生产的世界上第一款商用电子书问世。这款电子书被命名为LIBRIe，长19cm，宽12.6cm，最薄的地方只有9.5mm，重量为190g，防反射显示屏达到4级灰度和800×600的分辨率标准，有10MB的存储空间，两节AAA电池供电。随后《宁波日报》等媒体也发布了基于电子纸的阅读器。
电子纸在拓展人类的想象力，电子纸手镯、电子纸像框、电子纸笔记本，原来，电子纸还可以应用在这些产品上。
编辑点评：电子纸市场前景无限
凭借新驱动芯片和常规性能的提高，电子纸已顺利由“概念”阶段进入实用阶段，其应用范围将来会进一步拓展。由于电子纸采用反射式显示方式，用户阅读起来和阅读传统纸张类似，视觉舒适性比较好，即使长时间凝视眼睛也不易感觉疲劳，因此电子纸有望应用于新闻纸张、学生教材、教辅书以及办公文档等等领域，这样不但可以节约印刷、发行和运输等方面的成本，还可节约资源、减少环境污染。
理论上，如果电子纸的基材采用轻薄、柔性的材料，电子纸就可以做得像纸张一样轻薄，而且可以弯曲折叠。加上电子纸非常省电，它只须在改写显示内容时消耗一部分电能，在内容保持状态下是无须耗电的，因此对使用电子纸作为显示屏的便携式设备来说，能大大延长电池的使用时间。可以预见，只要很好地解决了彩色显示问题，在未来电子纸不但会冲击传统的书报市场，更会在便携设备领域向传统霸主——液晶屏发出挑战，凭借着省电的优点，电子纸甚至会进入到PDA、MP4、GPS、手机甚至是低端笔记本市场。
同时，电子纸的特殊性能，还使得它有望在特殊领域大放异彩，大至户外广告牌、墙面显示领域，小到衣物上的个性图案显示、个性化贺卡、礼品等等，都可能是电子纸的发展方向。未来，电子纸将为人们带来方便，人们的生活也将因电子纸而改变。