在生活中，各種電子設(shè)備隨處可見，大到電視機(jī)、筆記本，小到手機(jī)、平板等等，它們的存在和顯示屏息息相關(guān)，都離不開顯示技術(shù)的支持。顯示技術(shù)從最初的陰極射線管顯示技術(shù)(CRT)發(fā)展到平板顯示技術(shù)(FPD)，平板顯示更是延伸出等離子顯示(PDP)、液晶顯示(LCD)、有機(jī)發(fā)光二極管顯示(OLED)等技術(shù)路線，各種觸摸顯示屏、可彎曲顯示屏在數(shù)碼產(chǎn)品的應(yīng)用上大放光彩，在高速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)時代應(yīng)用前景極為廣闊。

其中，電子墨水屏(又稱“電子紙”)作為顯示材料的黑馬，不容忽略。電子墨水屏自1975年被概念化后，其技術(shù)和應(yīng)用在1996年突破，并于1999年實現(xiàn)商用，其勢頭就呈燎原之態(tài)——從經(jīng)典的亞馬遜Kindle電子書閱讀器，到大型商超中的電子貨架、會議場景的電子看板、會議桌牌以及墻面軟裝的裝飾中等等，都能看到正在逐漸豐富的電子墨水屏應(yīng)用場景。

打著替代傳統(tǒng)紙張旗號的電子墨水屏，出貨量頻頻上升，憑著其自身優(yōu)勢普遍應(yīng)用于生活，正在慢慢侵蝕顯示市場，對其它顯示材料來說，這會不會是一場顯示革命呢?

電子墨水屏能否掀起一場顯示革命還很難說，因為電子墨水屏與其它顯示材料相比，電子墨水屏雖然具備很多優(yōu)勢，但還有尚未逾越的鴻溝，如電子墨水屏的彩色屏量產(chǎn)、動態(tài)顯示以及成本問題等，能否跨越這些產(chǎn)品鴻溝，是電子墨水屏能否引起一場顯示革命的關(guān)鍵所在。

1.顯示技術(shù)的發(fā)展歷程

要說電子墨水屏能否引起顯示技術(shù)的更新迭代，不妨讓我們先來初步了解一下顯示技術(shù)的發(fā)展歷程。

顯示技術(shù)的發(fā)展可以追溯自1897年，世界上第一臺CRT誕生，實現(xiàn)了電信號向光輸出的轉(zhuǎn)換。20世紀(jì)50年代開始，隨著CRT技術(shù)大量產(chǎn)業(yè)化，黑白CRT電視和彩色CRT電視成為那個時代最重要的顯示設(shè)備。

20世紀(jì)70年代初，世界上第一臺液晶顯示設(shè)備出現(xiàn)，被稱之為TN-LCD(扭曲向列)液晶顯示器。隨著液晶技術(shù)應(yīng)用的不斷拓寬，液晶技術(shù)憑借更大的屏幕尺寸和更輕薄的機(jī)身厚度，逐漸取代了響應(yīng)時間，色彩表現(xiàn)都不遜色于液晶的CRT。

20世紀(jì)90年代，等離子技術(shù)、液晶技術(shù)發(fā)展達(dá)到技術(shù)并行階段。2000年后，隨著液晶技術(shù)的完善，液晶技術(shù)在顯示效果、成本等諸多方面均顯著超越等離子技術(shù)，等離子技術(shù)逐步退出市場，液晶技術(shù)成為全球主流的顯示技術(shù)。

同樣是在等離子技術(shù)、液晶技術(shù)并行的20世紀(jì)90年代，1996年，美國麻省理工學(xué)院的貝爾實驗室通過一項研究，利用電泳技術(shù)(EPD)實現(xiàn)顯示，成功制造出電子紙的原型。1997 年，麻省理工學(xué)院的教授 Joseph Jacobson 創(chuàng)立 E Ink 公司，開始推動電子紙技術(shù)走向商業(yè)化，并于1999年成功將電子紙商業(yè)應(yīng)用于戶外廣告。

隨著材料技術(shù)的發(fā)展，消費(fèi)者對于尺寸躍升和輕薄設(shè)計的需求并未減弱，且加入了對于色彩表現(xiàn)和形態(tài)多樣性的要求，由此引發(fā)了自發(fā)光、柔性屏的新趨勢，符合消費(fèi)者需求的有機(jī)發(fā)光二極管顯示(OLED)技術(shù)出現(xiàn)并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。2006年之前，OLED面板多為PMOLED面板，主要針對小尺寸顯示器件，自從2008年諾基亞推出了第一臺應(yīng)用AMOLED顯示屏的手機(jī)后，索尼、LG分別推出小尺寸OLED電視;2010年，三星大舉推進(jìn)AMOLED技術(shù)，并在其高端手機(jī)中廣泛使用AMOLED面板，OLED的商業(yè)化進(jìn)程得到了實質(zhì)性進(jìn)展。

目前，平板顯示(FPD)的主流產(chǎn)品為LCD面板與OLED面板，異軍突起的電子墨水屏出貨量頻頻上升值得關(guān)注。

平板顯示技術(shù)按照非自發(fā)光和自發(fā)光的分類(不包括電子紙)

LCD面板中，其中TFT-LCD平板依靠其具有的工作電壓低、功耗小、分辨率高、抗干擾性好、應(yīng)用范圍廣等一系列優(yōu)點，仍為顯示產(chǎn)業(yè)的主流產(chǎn)品，廣泛應(yīng)于筆記本電腦、桌面顯示器、電視、移動通信設(shè)備等領(lǐng)域。

AMOLED平板是OLED技術(shù)的主流產(chǎn)品，OLED面板在推出伊始價格較為昂貴，未進(jìn)入日常電子消費(fèi)品行列，2010年之后隨著其生產(chǎn)工藝的提升，OLED屏幕逐漸在手機(jī)、可穿戴設(shè)備應(yīng)用和推廣，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、平板電腦等小尺寸平板顯示中。

電子墨水屏算得上是平板顯示發(fā)展中半路殺出的“程咬金”，其憑借超低功耗、雙穩(wěn)態(tài)的物理特性在顯示市場逐漸站穩(wěn)腳跟，據(jù)了解，電子墨水屏的出貨量近幾年不斷上升，2018年出貨量突破一億片，在零售市場信息化方案改造的電子貨架標(biāo)簽中得到大量應(yīng)用。

顯示技術(shù)的發(fā)展離不開消費(fèi)者需求的原始驅(qū)動，和時代發(fā)展趨勢息息相關(guān)。多種顯示技術(shù)并存，且在不同的應(yīng)用環(huán)境中，各自發(fā)揮自己的獨(dú)特優(yōu)勢可能會是顯示技術(shù)未來的發(fā)展趨勢。

2.動態(tài)顯示領(lǐng)域，LCD與OLED屏仍是主流

顯示領(lǐng)域的分類中，可以分成動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示領(lǐng)域。靜態(tài)顯示就像是一幀照片，而動態(tài)顯示則是成百上千幀的照片在快速切換，當(dāng)照片切換的速度超過了人類能夠識別的速度，即照片切換頻率達(dá)到每秒15~30幀時，人類便察覺不到照片切換之間的時間間隔，這時人類看到的就是運(yùn)動的事物，這就是視頻播放的動態(tài)顯示原理。

那么，我們先來說動態(tài)顯示領(lǐng)域，生活中能看到的電視、電腦顯示器、手提電腦和手機(jī)等終端電子消費(fèi)品，都能進(jìn)行動態(tài)顯示，即播放視頻，它們的顯示材料選擇更多是TFT-LCD和OLED顯示材料，然而，電子墨水屏卻沒有應(yīng)用于視頻播放，這是為什么呢?

通過上圖的對比可以明顯的看到， TFT-LCD、OLED和電子墨水屏三者之間的信號響應(yīng)速度相差相對明顯，更深層次的原因在于三者之間的顯示原理各不相同。

說到顯示原理，不如先來了解一下屏幕的顯示成像原理。屏幕是由眾多像素點組成的，而每個像素點由紅綠藍(lán)三個子像素組成，只要有紅綠藍(lán)三原色，通過顏色配比就可以調(diào)制出成千上萬種顏色，當(dāng)然也包括我們想要的顏色。

LCD屏的主要顯示部件包括背光層板、液晶層和三原色薄膜(三部件由下往上排布，為了簡單解釋原理，其他部件不做列舉)，背光板主要是顯示白光，液晶層是白光的控制閥門，通過電壓控制，當(dāng)被控制的白光穿透三原色薄膜后，就能顯示相應(yīng)的顏色。通過電壓將每個固定好的獨(dú)立像素中的液晶分子進(jìn)行方位調(diào)整，可以達(dá)到顯示不同顏色與畫面的效果，由于是通過電壓對液晶進(jìn)行控制，信號的響應(yīng)時間最快只要1毫秒。

因此，液晶屏需要成像，無論顯示什么顏色，背光板都需要一直打開顯示白光，這個也成為液晶屏耗電的主要原因。

然而，相比于LCD，OLED并不需要背光板，也不需要液晶層，OLED屏由于構(gòu)造簡單，制造工序只需要86道，遠(yuǎn)低于TFT-LCD的200多道工序，在信號響應(yīng)速度方面也極具優(yōu)勢，最快只需20微秒。

OLED屏的發(fā)光方式屬于固態(tài)自發(fā)光，就像是由無數(shù)個彩色小燈泡組合而成的屏幕，每個小燈泡就是一個像素點。OLED每個像素點可以被獨(dú)立控制，顯示成像時不需要像LCD全部打開背光板，相比之下就會省電很多，但還是需要一直通電。

出于對功耗的追求，有人可能會突發(fā)奇想，世界上會不會有不通電也能顯示的顯示屏呢?

電子墨水屏就是一種不通電也能顯示的顯示屏，原因就在于電子墨水屏的顯示材料是電子墨水，而電子墨水具有雙穩(wěn)態(tài)特性，即磁滯效應(yīng)。在磁滯效應(yīng)帶來低功耗的同時，而這也是電子墨水屏不適用于播放視頻的主要原因。

因為電子墨水的刷新是不連續(xù)的，每一次刷新完成就可以保持現(xiàn)在的圖形，即使不通電，圖形也依舊可以保存，這就是電子墨水屏的磁滯效應(yīng)特征。但是需要連續(xù)顯示下一個圖像時，則需要先使墨水屏回歸原始狀態(tài)，這是為什么呢?

磁滯效應(yīng)圖例

通過上圖對電子墨水屏的磁滯效應(yīng)作解釋，橫軸是電壓值，表示設(shè)備提供的電壓大小，縱軸是灰度值，假定正為最白，負(fù)為最黑。當(dāng)設(shè)備給一個正電壓，即從電壓值0到B點過程，灰度值走下面上升的路線，顯示白色給讀者，然后斷電，電壓值從B減少到0，灰度值走上面那條回來的路線，白色得以保持(雙穩(wěn)態(tài)特征)。如果這個時候需要繼續(xù)顯示更高灰度值的白色，而此時灰度的初始值是C，電路所驅(qū)動的電壓對應(yīng)的灰度將會不準(zhǔn)確，黑色的墨水黑色程度不相同，白色的墨水有的沒有完全白下去，就會出現(xiàn)我們常說的殘影現(xiàn)象。

于是，為了避免殘影的出現(xiàn)，就需要全部加到最大或者最小電壓，把所有的墨水先清零，從初始狀態(tài)開始調(diào)整，動態(tài)顯示就像擦黑板一樣，照片一幀一幀換的時候，需要先擦黑板再寫上去，這會嚴(yán)重影響電子墨水屏的響應(yīng)速度。

所以，電子墨水屏想要在動態(tài)顯示領(lǐng)域掀起一場革命似乎還言之過早，目前主流產(chǎn)品還是液晶的TFT-LCD面板與OLED的AMOLED面板。

平板顯示的市場劃分情況

平板動態(tài)顯示的市場分布主要如上圖所示，主要呈現(xiàn)出以下特點：

(1)由液晶技術(shù)主導(dǎo)的傳統(tǒng)市場，由于TFT-LCD面板的成熟性及逐步改良的成本優(yōu)勢，大屏幕顯示市場仍由液晶主導(dǎo)，該市場仍是目前平板顯示最大的市場;

(2)液晶與OLED技術(shù)交叉存在的市場，該市場主要由手機(jī)及平板電腦的中小尺寸顯示屏幕構(gòu)成，由于液晶技術(shù)與OLED技術(shù)各有千秋，兩種顯示面板共同瓜分了這塊市場;

(3)新興市場，該市場是隨著消費(fèi)電子的發(fā)展而衍生的一塊市場。近年來隨著技術(shù)的發(fā)展及用戶需求的提升，一些新的電子消費(fèi)品因為AMOLED技術(shù)的特性得以實現(xiàn)商業(yè)化，如可穿戴設(shè)備、曲屏手機(jī)、VR設(shè)備等，這部分市場完全由AMOLED面板主導(dǎo)，是平板顯示新增的一塊市場。

3.電子墨水屏是靜態(tài)顯示領(lǐng)域的最佳選擇

超低功耗的電子墨水屏在動態(tài)顯示領(lǐng)域還不能有所作為，那么在靜態(tài)顯示領(lǐng)域呢?

根據(jù)顯示原理，顯示屏可分為發(fā)光式和反射式兩類。發(fā)光式顯示器需要搭配發(fā)光源(如LCD)或自發(fā)光材質(zhì)(如OLED)才能達(dá)到顯示效果，而反射式顯示器結(jié)合不會自行發(fā)光的顯示介質(zhì)(如電子墨水)通過反射率的變化達(dá)到顯示作用。

電子墨水屏是一種典型的反射式顯示器。目前，世界上主要的電子墨水屏的顯示技術(shù)包括電泳式、膽固醇液晶、電子粉流體和旋轉(zhuǎn)球等技術(shù)。其中，電泳式技術(shù)細(xì)分為微膠囊型和微杯型技術(shù)，目前技術(shù)比較成熟，應(yīng)用相對廣泛，而其他幾種技術(shù)應(yīng)用較少或者尚未被產(chǎn)業(yè)化。

微膠囊型電泳技術(shù)是制作電子墨水屏的一種常用技術(shù)，目前被元太科技收購的原Elnk公司在微膠囊型電泳技術(shù)處于全球領(lǐng)先地位。微膠囊型電泳技術(shù)是通過微膠囊中含正電荷的白色粒子和帶負(fù)電荷的黑色粒子在透明液體中的上下運(yùn)動來呈現(xiàn)圖像。微膠囊的頂部有一個電極，底部為另一個電極，微膠囊夾于兩個電極之間。當(dāng)負(fù)電場作用于微膠囊時，帶正電荷的白色顆粒移動到微膠囊頂部，相應(yīng)位置顯示為白色;如果正電場作用于微膠囊時，則顯示黑色。數(shù)百萬個微米級別尺寸的膠囊構(gòu)成了電子墨水，電子墨水連同頂部和底部的兩個電極可以加工做成薄膜狀的電子墨水膜。

微杯型電泳顯示技術(shù)則是微膠囊型的技術(shù)升華，微膠囊型技術(shù)是將不同的帶電粒子放在范圍較大的電介質(zhì)共同溶液中，而微杯型技術(shù)則是將帶電粒子與電介質(zhì)液體封裝在微杯中，從而將電泳液分割成細(xì)小的獨(dú)立單元，有效地預(yù)防了電泳液外漏和微粒的位移。

由于微杯式結(jié)構(gòu)使粒子上下運(yùn)動流暢，具備良好的機(jī)械性能和結(jié)構(gòu)完整性，使得顯示屏在彎曲、卷曲及受壓情況下仍能保持優(yōu)異性能，封裝后可被裁減切割為任意尺寸和形狀。微杯式結(jié)構(gòu)的電子墨水屏和成本更為高昂的OLED屏相比，在屏幕的柔性、彎曲性能上，OLED屏并不占據(jù)上風(fēng)。

電子紙的特性與優(yōu)勢

由電泳顯示技術(shù)制造出的電子墨水屏具備雙穩(wěn)態(tài)、反射式、柔性可彎曲等“類紙”特性及其陽光下可視、超廣視角、輕薄羽量等優(yōu)點，因此被稱之為“電子紙”。

在動態(tài)顯示中也有說到，電子墨水屏具備雙穩(wěn)態(tài)特性，即在不供電的情況下，顯示屏可以保持“正電荷粒子上浮、負(fù)電荷粒子下沉”或“負(fù)電荷粒子上浮、正電荷粒子下沉”兩種穩(wěn)定狀態(tài)。因此，電子墨水屏可以保持畫面常亮?xí)r處于零耗電狀態(tài)，從而擁有超低耗電的口碑，而這也是電子墨水屏能在靜態(tài)顯示領(lǐng)域獨(dú)樹一幟的重要原因。

從元太科技公司提供資料了解到，元太科技經(jīng)過實驗測算，在戶外的情況下，電子紙功耗僅為液晶顯示屏的0.8%，而室內(nèi)情況下，電子紙功耗則為液晶顯示屏的3.3%。由此可見，電子紙的超低功耗實至名歸。

電子墨水屏除了在功耗上與液晶顯示屏有鮮明對比外，反射式的電子墨水屏與發(fā)光式的液晶顯示屏相比也是優(yōu)勢盡顯。電子墨水屏具有超廣全視角，高達(dá)180度;其次，電子墨水屏陽光下可視，并沒有藍(lán)光傷害，對使用者可以達(dá)到舒適護(hù)眼的閱讀效果。

從電子墨水屏的典型應(yīng)用——亞馬遜Kindle電子書閱讀器，也能看出電子墨水屏不同于不斷追求高分辨率和色彩更豐富的手機(jī)電腦顯示屏，電子墨水屏的需求自誕生起就不一樣，亞馬遜Kindle電子書憑借電子墨水屏的省電、舒適護(hù)眼、類紙質(zhì)感等顯著優(yōu)點，使它在姿色各異的電子書閱讀器市場中殺出一片重圍。

在電子產(chǎn)品還未被大量應(yīng)用時，傳統(tǒng)紙張是生活中信息載體的主要顯示材料，具備很多原始的優(yōu)缺點，電子墨水屏的出現(xiàn)不僅吸納了傳統(tǒng)紙張的大部分優(yōu)點，同時還克服了它不環(huán)保、信息更新慢、無法顯示即時信息的硬性缺點。

如超市的電子貨架標(biāo)簽，通過帶電子墨水屏的電子價簽應(yīng)用，不僅可以即時變價，顯示最新信息，而且價簽還能重復(fù)利用，對店家來說，可以節(jié)省大量的人力和紙質(zhì)成本，環(huán)保意義重大。

由于電子墨水屏同時具備紙張和電子器件的優(yōu)良特性，和傳統(tǒng)紙張比，優(yōu)勢綽綽有余。然而，不管是LCD還是OLED屏，都具備全彩顏色可選的特點，對于電子墨水屏來說，這會是技術(shù)壁壘嗎?

其實，早在2002年3月召開的東京國際書展上，就出現(xiàn)了第一張彩色電子紙。時至今日，元太科技生產(chǎn)的電子墨水屏，也從一開始的黑白單色、三色，發(fā)展到如今的全彩色，由此可見，電子紙在彩色顯示技術(shù)上并無很大的技術(shù)壁壘。

那為何市面上，還沒有彩色電子紙應(yīng)用大量出現(xiàn)呢?成本問題可能是重要因素，據(jù)了解，有電子價簽廠商反映，三色的電子紙在價簽應(yīng)用中成本占比仍然較高。彩色電子紙的制作工藝比三色復(fù)雜，成本也較高，如果市場連三色的電子紙都不能合理消化，那彩色電子紙很難有經(jīng)濟(jì)性可言。

隨著市場教育的不斷推進(jìn)，市場對于電子墨水屏的接受程度也在不斷增加，電子墨水屏的出貨量逐年不斷上升，相信對于成本問題將會是一個利好影響。據(jù)了解，元太科技稱2019年為其彩色元年，彩色電子紙的量產(chǎn)化進(jìn)程同樣值得期待。

盡管，電子墨水屏在動態(tài)顯示的突破方面仍然道阻且長，但是電子墨水屏在彩色顯示、柔性顯示中均不落后于LCD和OLED屏，在靜態(tài)顯示性能和顯示效果上均占優(yōu)勢，這將會促使電子墨水屏慢慢成為靜態(tài)顯示領(lǐng)域的最佳選擇。

顯示革命尚未成功，電子墨水屏仍需努力!