什麼是電子紙？
電子紙其實是一種輕薄的顯示器技術，具可彎曲、雙穩態（畫面持續顯示不消失）和低耗電特性，類似在紙上印刷、書寫的視覺觀感。目前在市面上販售的電子紙產品，基本上大多是以電泳材料（electrophoretic display, EPD）為顯示介質，搭配薄膜電晶體（thin-film transistor,TFT）基板形成顯示矩陣式面板。
電子紙如何顯色？
EPD 的電子紙材料是由帶電染色粒子懸浮在有色或透明的溶液上所構成，它的基本原理是依據被施加的電場方向及強度，將帶電粒子移動到電泳顯示薄膜的上方或是下方。在穩定狀態（steady state）時電泳顯示無須耗電，並擁有使染色粒子停滯以維持圖像的省電功能。為了讓電泳材料中的粒子能夠平均分布，有兩項主要技術已被開發：微膠囊（microcap）與微杯（microcup），這兩種技術也有各自的特色與對應且適合的應用。
以黑白的微杯電泳式顯示器為例，每個微杯中裝入帶正電的白色二氧化鈦（titanium dioxide, TiO2）顆粒及黑色的流體溶液。其中微杯的上方為透明軟性基板、下方為電極，當電極改變時，帶電顆粒便會根據電極的正負而向上或向下移動，使得像素顯示出白色粒子或黑色溶液。接著，再搭配黏滯係數較高的膠體（colloid），使染料粒子在介質中不易移動，便能達到斷電時仍能保持原顯示畫面的特性。
至於彩色電子紙，則是將微杯內置入含有兩種以上的帶色粒子。以微杯彩色電泳顯示器為例，在微杯內放入白色（W）、青色（C）、洋紅色（M）、黃色（Y）四種組成粒子，以白色粒子形成上層反光面，當顯示藍色時便將C 和M 推至面板上方，使白色粒子形成反光面，經過C 和M 兩種粒子反射回去的光線成為藍色；而排序為M、Y、W、C，便能顯示出紅色。透過多種有色粒子的堆疊，利用有色粒子間的加色與減色特性，便能反射出不同的顏色。
以上顯示器搭配TFT 主動式矩陣驅動的電子紙系統架構，則是將EPD 薄膜貼合在具有可撓性（flexibility）或是剛體的TFT 背板上，背板能夠提供電極所需的電路。由於典型驅動電泳顯示器的電壓為±15 伏特（V），而新一代的多粒子彩色電子紙需要更多不同的電壓，因此彩色電子紙會再透過電源電路（power circuits）來轉換出其他不同的電壓。此外，系統中的快閃記憶體（flash memory）用於儲存驅動波形對照表與影像，當系統開機時對照表與影像會被載入到隨機記憶體（random access memory, RAM）中，並透過顯示控制器（display controller）同時存取對照表與影像產生驅動晶片的控制信號，並將訊號送至驅動晶片（driver chip）顯示出影像。
電子紙優點
- 耗電量極小，電子紙顯示時，靜態圖像並不會耗電，只有在更新畫面時才會用電，因此耗電量低。
- 取下電池螢幕還是會繼續顯示，因為電子墨水具有雙穩態磁滯效應，所以即便電池沒電，也不會回復原狀或者進入隨機的混沌狀態，而是保持最後畫面的狀態，而此時裝置的電量消耗為 0 。
- 電子紙是運用反射原理，光源打到電子紙上再反射到閱讀者的眼睛，與一般紙張無異，加上廣角高達 180 度，各個角度都可以觀看。
- 電子紙本身為軟性，可彎曲，不易破碎，且重量輕，攜帶方便，製造成本低。
電子紙缺點
- 彩色電子紙目前使用濾光片技術，透過帶色的粒子，實現了包含八種原色的全色域顯示效果，但螢幕亮度比黑白電子紙低，對比度也較差，顏色還不能完全符合人們需求，因此黑白電子紙需求量較高。
- 轉換速度較慢，會有延遲現象。
- 成本較高
- 不足以顯示動態影片，由於電子墨水屏的工作原理導致其刷新率極低。
- 無光條件下無法閱讀，因為螢幕本身不發光，需要外來光源打進光線讓眼睛辨識。
電子紙與 LCD 的比較
電子紙未來應用發展
1. 彩色電子紙的人機介面控制晶片設計：一般使用者在閱讀紙本文件時，也常在文件上使用筆來加註閱讀心得與重點，因此電子紙目前也已開發出適用於黑白電子紙的手寫預測演算法。經由改進演算法架構，使人機介面控制晶片能套用於下世代的彩色電子紙系統，之後也能再修正機率統計模型，精準預測出未來筆跡可能出現的位置，並讓電子紙面板預先進行驅動，進一步降低手寫延遲的情況，並開發加速設計晶片。
2. 搭配近場通訊的無電源式電子紙：近場通訊（near field communication, NFC）能允許電子設備之間執行非接觸式點對點資料傳輸，若以驅動能量來源區別，又可以分為主動式及被動式兩種⸺主動式的電子紙系統內置有電池，可以主動傳送訊號供感應器讀取；被動式本身則沒有電池的裝置，所需電流全靠感應器的無線電波電磁感應產生，所以只有在接收到感應器發出的訊號才會被動的回應感應器。整合本技術與利用電子紙改變顯示內容時需要電源的基本特性，便可發展無電源式電子紙系統。
3. 新型態的電子紙應用：除了應用於閱讀器、手機、其他穿戴式裝置之外，電子紙也已經大量應用於大賣場中的貨架標籤中。這些貨價標籤所顯示的即時訊息與價格可以透過無線通訊的技術，達到即時更新的目標、減低人力需求負擔。另一方面，電子紙非常適合應用於公車站的即時訊息看板中，尤其在許多偏遠地區布設電線的工程十分不易，若能藉由電子紙極度省電的特性，再搭配太陽能儲電系統與無線通訊系統，就可以直接安裝、直接使用。此外，電子紙早已成功應用於行李箱的登機條碼、信用卡的即時密碼等應用。未來可將應用層面再次擴展於各類廣告招牌，使得顯示於招牌的內容更加多元豐富也不至於浪費能源。甚至還可以結合人工智慧（artificial intelligence, AI）系統，將電子紙應用於智慧家庭與智慧城市等領域，讓即時訊息的顯示可以無所不在，更兼顧節能目標。
參考來源