科學視界

電子紙的科學原理與應用

比起筆記型電腦或平板電腦，使用電子紙的閱讀器，可以提供更舒適的閱讀體驗。圖／達志影像

　在這個資訊爆炸的時代，人們需要廣泛閱讀書籍、文件、即時訊息，但傳統的液晶螢幕不適合長時間觀看，因而促成電子紙的發明。

電子紙螢幕不傷眼

　電子紙是一種顯示器技術。它不像液晶螢幕以光點發光來顯示影像，而是像紙本印刷一般以染料來呈現影像。

　理想的電子紙有許多優點，它輕薄、易攜帶、低耗能，相較於液晶螢幕更不傷眼睛。因此電子紙會成為下個世代最重要的顯示器之一。

帶電白色粒子會依據電場條件向上或向下移動，使該像素顯示白色粒子或黑色溶液的顯色。

電子紙的科學原理

　目前市面上販售的電子紙產品，大多是以可通電控制的軟性基板為載體，把基板像是方格紙般分格成數百萬個小方格，每個小方格是一個微杯，微杯內放置黑色溶液及黏滯係數較高的膠體，以及白色帶正電的二氧化鈦粒子，最後再蓋上透明的導電薄膜。

　在微杯中的白色帶電粒子，會依被施加的電場方向及強度差異，移動到靠近或遠離薄膜的位置。當環境中的光源照射到電子紙時，染色粒子會反射環境光源，在不同深度的粒子反射的光線強弱不一樣。一整個基板有數百萬個微杯，就能以黑底白字的方式，顯示出一篇文章。

彩色圖片也能呈現

　至於彩色電子紙，則需要在微杯內加入兩種以上帶色粒子。以下圖為例，在每個微杯中放入白色、青色、洋紅色、黃色，四種粒子。接著利用通電控制，移動不同顏色的粒子。

利用電場方向及強度差異，改變微杯內各色粒子的分布，就能呈現彩色文字或圖片。

　首先，白色粒子層是反光層，環境光線無法穿透白色粒子層。要顯示藍色時，將青色及洋紅色推到上層，環境光線經過青色及洋紅色粒子層後，遇到白色粒子層反射回環境中，我們看到的顏色就是藍色。若要顯示紅色，則調整四色粒子的位置，依序為洋紅色、黃色、白色、青色。透過多種有色粒子的堆疊，以及有色粒子間的加色與減色特性，可反射出數千種顏色。

　當染色粒子停留在微杯中的位置時，會在膠體中成為穩定狀態。這時就算關閉電源，染色粒子也不會移動，所以可以維持原有圖像。這表示，使用電子紙閱讀器時，只有翻頁的時候會消耗電力；就算關閉電源，電子紙海報的畫面也不會消失。

電子紙可以應用在賣場裡，標示即時價格及庫存量。

電子紙的未來發展

　電子紙的技術日漸成熟，省電的特性更優於高耗能的顯示設備。也許有一天，除了電子書閱讀器、各種行動穿戴裝置，還有提供各式資訊的布告欄，甚至原來依靠紙本印製的賣場售價標籤、行李箱登機條碼、信用卡的即時密碼，都能以電子紙取而代之，省電減廢又節能。像這樣的生活方式，或許不久就會實現呢！