近年来，由于PC及Internet爆炸式普及，数位资讯量随之急剧增大。尽管如此，资讯可以通过电子处理，本来预期纸张用量会大幅减少，出现所谓无纸社会。事实上，纸张用量非但没有减少，反而有增多的倾向。主要原因在于，以Internet及电子邮件?首的各种资讯大多并非用显示器来看，而是列印在纸上后阅读。在PC监视器或PDA及行动电话的显示器上长时间阅读文件或阅读长长的电子邮件，眼睛是很不舒服的。

因此，下一代显示器数位纸（Digital Paper）受到了人们的极大关注，许多厂商已经开始投入相关技术的开发。数位纸有电子纸（Electronic Paper）和纸样显示器（Paper-like Display）两种概念。前者指一般报纸和书籍可改用显示器来进行电和物理的书写；后者则指显示器具有近似纸的特性。统而言之，数位纸是一种兼有纸张的方便性与电子显示器优越性的显示器。

新力开发的电子纸

新力（Sony）2002年5月在波士顿召开的资讯显示学会（SID）上展示了一种4英寸的纸样显示器，如(图一)所示。因是首次发表，所以广受瞩目。它是在简单矩阵驱动的反射型4英寸萤幕上，可显示解析度达100dpi的文字，其驱动原理及电化学反应，如(图二)所示。

《图一 新力发表的纸样显示器》

《图二 新力纸样显示器驱动原理与电化学反应》

该显示器利用的是由电化学反应引起的Ag（银）的析出与溶解作用，并在0.1mm间隙的透明电极与Ag电极之间封入凝胶状的电解质。凝胶电解质中混有TiO2、聚合物、Ag、卤化物等。电化学反应使受凝胶电解质溶解的Ag离子在透明电极上析出Ag，显示出类似纸上所见的黑色。该公司为使析出的Ag呈黑色，在材料上下了一番功夫，但具体情况未透露。

在消色时，通过与著色同样的电化学反应，Ag溶解于电解质而返回白色状态。 Ag溶入电解质是无色透明的，白色显示是看到了TiO2。这一过程实现了73％的反射率及20：1的对比度。

写入或消色时同样需要1.5V电压，从耗电考虑到切换频率，如果通常1分钟左右阅读一页​​书，那A6尺寸下平均功耗低于10mw，与普通液晶几乎一样。反应速度?每画素100ms。此外，该驱动方式还具有储存性，储存持续时间约30分钟。技术上来说可以保持更长的时间，但鉴于图像消色操作，因而设计的电压值与保持时间相同。

至于彩色化则研究了与通常反射型液晶一样使用的彩色滤光片。如上所述，显示器反射率已达到70％以上，这对彩色化极?有利。因?即便使用彩色滤光片使反射率下降1/3，还可保持25％以上的反射率，已是够高的了。

目前，材料的反覆着色与消色都很稳定，寿命超过100万次。今后的课题是改善低温环境下的反应速度以及密封引起的特性变化问题等。

模组化成本与普通LCD相比，因不需要偏光板、彩色滤光片等，故价格上反而会便宜些。此外，电极宽0.3mm，布置间隔0.2mm，间隙约50～100mm左右，由于具有无间隙依赖性，因此制程更简化。

厂商开发的纸样显示器的目标是实现读一本书眼睛也不感疲劳的电子显示器，首要任务是再现拷贝的品质，柔软性则在下一阶段考虑。厂商今后的计划是同时开发黑白与彩色的数位纸显示器，并积极开拓应用。

富士施乐电子纸

光写入型电子纸

光写入型电子纸是一种结合了电子显示器的暂态改写性与纸张易用性的产品。纸张易用性是指其轻、薄、耐久、廉价、柔软性等。这种电子纸本身没有写入功能，它是摄取投射光影像，并具有存储性和改写可能性的媒介。撷取图像与视角无关，解析度可达600dpi，改写次数1万次以上。

此种电子纸的基本体系及工作原理如(图三)。结构非常简单，把具有储存性的胆甾醇液晶与光导电层叠在一起即可。基本的写入方式是按有无光的照射，使光导电层的电阻随之改变，从而控制加在液晶上的电压以显示影像。电子纸厚度为0.3mm，重量很轻，并具有可挠性。

《图三 光写入型电子纸基本结构与工作原理》

由于电子纸不需要布线电极，因而价格低廉且易于做大面积的显示。此外，显示器与写入装置很容易分开，除了在写入后可拿走外，一般只要上紧或松开2个端子，根本无需对位。

显示材料胆甾醇液晶在不加电场的状态下呈平面取向，相应于液晶的螺距选择来反射色光。如加弱电场，则呈聚焦圆锥曲线的取向来透光。在这一状态下去除电场，仍维持聚焦园锥曲线的取向。如加上强电场，则呈垂直扭曲向列取向，增高透明度，而由这一状态去掉电场，便回到平面取向。

通过电场控制，可以选择平面取向或聚焦圆锥曲线取向，通过内侧设置的遮挡层，就能实现显示或非显示的无电源保持。此外，控制液晶的螺距，便可反射任一色彩。把RGB3层叠在一起，还可望实现彩色化。这种叠层结构因不限定生色的位置，无需写入光的对位元，可说是彩色化的一大优点。目前，该公司正对该产品的彩色化进行研究开发。

(图四)为实际见到的写入设备，是该公司开发的一种公用终端设备样品，预定设置在机场、市政机关、露天游艺场及购物城等处。所用的电子纸?A6规格。该设备的操作非常简单，按一下电子纸上带有的接头开关，便可写入画面上的资讯。电子纸的写入速度与纸的规格无关，约为0.2ms。为开拓应用，该公司还计划推出针对家庭/办公室的印表机型。它具有一般印表机的感觉，由写入装置把显示器上的资讯进行暂态传送，并列印在电子纸上。

《图四 公用光写入型装置样品》

着色微粒显示

该公司还同时开发了一种摩擦带电型的微粒显示器。这比上述光写入型更近于数位式，而且因看得见着色粒子，达到了像纸那样的高视认性和广视角。

基本结构是一对电极基板及绝缘层所夹的200mm间隙间，密封有直径?20mm的白色（Tid2）和黑色微粒，如(图五)所示。白黑微粒分别具有不同的带电特性，在(图六a)的状态下从上面看时，下面的白色微粒被上面的黑色微粒遮挡，显示黑色。这时在上方加上正电，下方加上负电，带正电的微粒（黑色）向下面白色微粒上移动，如(图六b)，上下翻转，便成了白色显示，如(图六c) 。而附着于基板的粒子由于与绝缘层之间?生的影响力及Vander Waals力，微粒被保持，所以具有储存性。该方法的白色显示反射率可达40％，对比度20。同时，该产品具有阈值特性，驱动简单。

《图五 微粒显示器结构》

《图六 微粒显示器驱动原理》

富士施乐认为，厂商开发新显示器的目的不是用于简单地取代纸或原有显示器，纸有纸的优点，电子显示器有数位化的优点，厂商是专注于具有双方特性的电子纸的开发。应该说，显示器与纸张两种显示介质都不合适的地方，便是电子纸的市场。 （本文转载自《电子产品世界》发行于中国大陆）