近年來，由於PC及Internet爆炸式普及，數位資訊量隨之急劇增大。儘管如此，資訊可以通過電子處理，本來預期紙張用量會大幅減少，出現所謂無紙社會。事實上，紙張用量非但沒有減少，反而有增多的傾向。主要原因在於，以Internet及電子郵件?首的各種資訊大多並非用顯示器來看，而是列印在紙上後閱讀。在PC監視器或PDA及行動電話的顯示器上長時間閱讀文件或閱讀長長的電子郵件，眼睛是很不舒服的。

因此，下一代顯示器數位紙（Digital Paper）受到了人們的極大關注，許多廠商已經開始投入相關技術的開發。數位紙有電子紙（Electronic Paper）和紙樣顯示器（Paper-like Display）兩種概念。前者指一般報紙和書籍可改用顯示器來進行電和物理的書寫；後者則指顯示器具有近似紙的特性。統而言之，數位紙是一種兼有紙張的方便性與電子顯示器優越性的顯示器。

新力開發的電子紙

新力（Sony）2002年5月在波士頓召開的資訊顯示學會（SID）上展示了一種4英寸的紙樣顯示器，如(圖一)所示。因是首次發表，所以廣受矚目。它是在簡單矩陣驅動的反射型4英寸螢幕上，可顯示解析度達100dpi的文字，其驅動原理及電化學反應，如(圖二)所示。

《圖一　新力發表的紙樣顯示器》

《圖二　新力紙樣顯示器驅動原理與電化學反應》

該顯示器利用的是由電化學反應引起的Ag（銀）的析出與溶解作用，並在0.1mm間隙的透明電極與Ag電極之間封入凝膠狀的電解質。凝膠電解質中混有TiO2、聚合物、Ag、鹵化物等。電化學反應使受凝膠電解質溶解的Ag離子在透明電極上析出Ag，顯示出類似紙上所見的黑色。該公司為使析出的Ag呈黑色，在材料上下了一番功夫，但具體情況未透露。

在消色時，通過與著色同樣的電化學反應，Ag溶解於電解質而返回白色狀態。Ag溶入電解質是無色透明的，白色顯示是看到了TiO2。這一過程實現了73％的反射率及20：1的對比度。

寫入或消色時同樣需要1.5V電壓，從耗電考慮到切換頻率，如果通常1分鐘左右閱讀一頁書，那A6尺寸下平均功耗低於10mw，與普通液晶幾乎一樣。反應速度?每畫素100ms。此外，該驅動方式還具有儲存性，儲存持續時間約30分鐘。技術上來說可以保持更長的時間，但鑑於圖像消色操作，因而設計的電壓值與保持時間相同。

至於彩色化則研究了與通常反射型液晶一樣使用的彩色濾光片。如上所述，顯示器反射率已達到70％以上，這對彩色化極?有利。因?即便使用彩色濾光片使反射率下降1/3，還可保持25％以上的反射率，已是夠高的了。

目前，材料的反覆著色與消色都很穩定，壽命超過100萬次。今後的課題是改善低溫環境下的反應速度以及密封引起的特性變化問題等。

模組化成本與普通LCD相比，因不需要偏光板、彩色濾光片等，故價格上反而會便宜些。此外，電極寬0.3mm，佈置間隔0.2mm，間隙約50～100mm左右，由於具有無間隙依賴性，因此製程更簡化。

廠商開發的紙樣顯示器的目標是實現讀一本書眼睛也不感疲勞的電子顯示器，首要任務是再現拷貝的品質，柔軟性則在下一階段考慮。廠商今後的計劃是同時開發黑白與彩色的數位紙顯示器，並積極開拓應用。

富士施樂電子紙

光寫入型電子紙

光寫入型電子紙是一種結合了電子顯示器的暫態改寫性與紙張易用性的產品。紙張易用性是指其輕、薄、耐久、廉價、柔軟性等。這種電子紙本身沒有寫入功能，它是攝取投射光影像，並具有存儲性和改寫可能性的媒介。擷取圖像與視角無關，解析度可達600dpi，改寫次數1萬次以上。

此種電子紙的基本體系及工作原理如(圖三)。結構非常簡單，把具有儲存性的膽甾醇液晶與光導電層疊在一起即可。基本的寫入方式是按有無光的照射，使光導電層的電阻隨之改變，從而控制加在液晶上的電壓以顯示影像。電子紙厚度為0.3mm，重量很輕，並具有可撓性。

《圖三　光寫入型電子紙基本結構與工作原理》

由於電子紙不需要佈線電極，因而價格低廉且易於做大面積的顯示。此外，顯示器與寫入裝置很容易分開，除了在寫入後可拿走外，一般只要上緊或鬆開2個端子，根本無需對位。

顯示材料膽甾醇液晶在不加電場的狀態下呈平面取向，相應於液晶的螺距選擇來反射色光。如加弱電場，則呈聚焦圓錐曲線的取向來透光。在這一狀態下去除電場，仍維持聚焦園錐曲線的取向。如加上強電場，則呈垂直扭曲向列取向，增高透明度，而由這一狀態去掉電場，便回到平面取向。

通過電場控制，可以選擇平面取向或聚焦圓錐曲線取向，通過內側設置的遮擋層，就能實現顯示或非顯示的無電源保持。此外，控制液晶的螺距，便可反射任一色彩。把RGB3層疊在一起，還可望實現彩色化。這種疊層結構因不限定生色的位置，無需寫入光的對位元，可說是彩色化的一大優點。目前，該公司正對該產品的彩色化進行研究開發。

(圖四)為實際見到的寫入設備，是該公司開發的一種公用終端設備樣品，預定設置在機場、市政機關、露天遊藝場及購物城等處。所用的電子紙?A6規格。該設備的操作非常簡單，按一下電子紙上帶有的接頭開關，便可寫入畫面上的資訊。電子紙的寫入速度與紙的規格無關，約為0.2ms。為開拓應用，該公司還計劃推出針對家庭/辦公室的印表機型。它具有一般印表機的感覺，由寫入裝置把顯示器上的資訊進行暫態傳送，並列印在電子紙上。

《圖四　公用光寫入型裝置樣品》

著色微粒顯示

該公司還同時開發了一種摩擦帶電型的微粒顯示器。這比上述光寫入型更近於數位式，而且因看得見著色粒子，達到了像紙那樣的高視認性和廣視角。

基本結構是一對電極基板及絕緣層所夾的200mm間隙間，密封有直徑?20mm的白色（Tid2）和黑色微粒，如(圖五)所示。白黑微粒分別具有不同的帶電特性，在(圖六a)的狀態下從上面看時，下面的白色微粒被上面的黑色微粒遮擋，顯示黑色。這時在上方加上正電，下方加上負電，帶正電的微粒（黑色）向下面白色微粒上移動，如(圖六b)，上下翻轉，便成了白色顯示，如(圖六c)。而附著於基板的粒子由於與絕緣層之間?生的影響力及Vander Waals力，微粒被保持，所以具有儲存性。該方法的白色顯示反射率可達40％，對比度20。同時，該產品具有閾值特性，驅動簡單。

《圖五　微粒顯示器結構》

《圖六　微粒顯示器驅動原理》

富士施樂認為，廠商開發新顯示器的目的不是用於簡單地取代紙或原有顯示器，紙有紙的優點，電子顯示器有數位化的優點，廠商是專注於具有雙方特性的電子紙的開發。應該說，顯示器與紙張兩種顯示介質都不合適的地方，便是電子紙的市場。（本文轉載自《電子產品世界》發行於中國大陸）