电子纸结合传统纸张轻巧、携带方便，以及电子屏幕可重复删写、储存大量信息的优点，成为媒体的明日之星。
撰文╱狄特利（Steve Ditlea），自由记者，常驻美国纽约州斯卜坦杜维尔，自1978年以来一直从事科技报导。
翻译／翁秉仁，美国加州大学圣地亚哥分校数学博士，现任教于台湾大学数学系，亦负责「数学知识网站」。
电子纸的发展，在过去30年来断断续续的，一直到最近才盘势翻红。2010年之前，《科学人》很可能就可以用这种新载体来发行。这得感谢两家先驱公司的贡献，它们都系出主要研究机构：全录帕洛亚托研究中心（PARC）与麻省理工学院的媒体实验室（MIT Media Lab）。微小电珠、电子控制的显像能力，是他们的核心技术。目前这两家公司不但在成果商品化上相互竞争，同时也参与了另一种新技术的竞赛，那就是刚从实验室发展出来的「有机发光二极管」（organic light-emitting diode）。
转出电子纸
早在1970年代初已出现「电子纸」的想法，这是当时计算机屏幕质量太差所激起的浪花。「当时的阴极射线管太过模糊，」薛立登回忆说，「我只是希望能找到尽量与纸类似的显示材料，并没有寻找纸张替代品的意思。」三年前，我们访问薛立登时，他还是PARC的资深研究员。那时候他就向我们展示过电子纸的原型（全录当时给它取名为「电子可再用纸」）。20年前，在PARC的薛立登就已经具有这种显示媒材的基本构想：将一些与人类头发差不多宽度的塑料珠嵌入一张有弹性的的透片中。每颗珠子都是双色调，半白半黑，各带着相反的电荷。若施加适当的电场到透片表面，珠子就会翻转、定位，将黑或白面呈现在观视面上，达到「油墨」写在正确位置的效果。
薛立登为他的发明取名为「盖瑞冈」（Gyricon），希腊文是「旋转图像」的意思。不过，这个构想很快就被全录的管理阶层束之高阁，因为他们对于发展新印刷技术的兴趣远大于研发新型的显示器。「可再用纸」的概念等了15年才重见天日，也就是薛立登展示那几个页面的时候。
不过，要将技术转化成商品，还得再等上一段时间。首先他得成立一家子公司：2000年12月，盖瑞冈媒体公司成立（全录仍持有绝大多数股份），总部设在加州帕洛亚托。2001年3月，这家新公司就在芝加哥全球商店商展中，推出他们为零售商店所做的第一项产品。麦考米克广场会议中心里，盖瑞冈媒体公司研究主任薛立登大力颂扬立在铝制底座上、28×36公分大小的灰绿色面版──就像百货公司柜台上常见的标示牌。它会轮流显示一些销售讯息，以及售价「89.99美元」的亮斑状字幕，而且光靠着三枚二号电池就可以连续使用两年。薛立登灵光闪现至今已近30年，虽然数量有限，但他的电子纸总算面世了，这个原型的产品目前在市场上就称为「智慧纸」（Smart Paper），2001年下半年已在新泽西州桥水市的梅西百货公司，以15面告示板做实地测试。它的分辨率是普通的100dpi（每吋的像点数）。薛立登预计，同样大小、能以无线网络更新的告示板，可望在2002年上市。（图说︰盖瑞冈媒体公司的薛立登，30年前便想制作一种尽量与纸张相仿的电子显示器；现在，他用「智慧纸」证明这个构想确实行得通。这种显示器目前以MaestroSign的商标进入市场，将可为个别商家省下数千美元的告示板成本。）
这种柔软、可重复使用的电子报纸或电子杂志，「可能不出几年就面世了」，薛立登已在多个场合表示过这样的预测。从一个狭长的铝制圆筒中抽出一张智慧纸，就像卷起的纸草书卷一样──这是薛立登心想的电子纸，但是实际上则要用到一列排在圆筒边缘的电极数组，实时新闻、专题报导就印在这柔软的胶制电子纸上。纸外层套上的塑料夹，能保护它免于受损。要提高分辨率就必须有更小的电珠，这正在研发中。另外，薛立登在全彩显示上也已取得一项专利，可以在透明的盖瑞冈电珠中取色；这些电珠嵌入薄盘状的蓝、红、黄三色滤材，由不同的电压来控制电珠的位置，以呈现彩色的效果。
虽然电子纸很像纸张，但它的触感可能永远无法和真纸一模一样。薛立登承认：「电子纸不可能与纸张一样轻薄。普通纸张的厚度大约是0.10公厘，而电子纸则总在0.30~0.38公厘之间。不过话说回来，它并不需要跟真的纸一模一样才有用！」
「电子墨」的印记
盖瑞冈媒体公司在电子纸市场上的主要竞争对手，以让纸张能自行完成「印刷」为研发方向。雅各布布森的研究与薛立登无关，他独立发展了另一套想法。1995年，当他还是美国史丹佛大学物理系的博士后研究员时，提出了一种书的构想──书的每一页都可以运用电子技术重新印制，以显示《李尔王》、《广义相对论》或其它巨著，数百套这样的大部头著作都储存在书背的硅制内存中。
为了实现这个成像技术，雅各布布森得用上电泳（electrophoresis）──悬浮在液体中的带电粒子，在电场推动下的运动。他用的并不是带色小珠，而是含有蓝色染液与白色粒子的透明「高分子微囊」（polymer microcapsule）。当带正电的白色二氧化钛停留在微囊的观视面时，呈现的就是白色的页面；而当某个微囊下方的电极带负电时，就会将这些粒子拉到另一侧，结果在该点便产生一个油墨似的影像，直到相反的电流脉冲再将这些白色粒子送回去。若将整个程序反过来，就可以产生暗底白字的效果。由于悬浮在水中，这些胶囊被印在纸上或荷电材料上时，看起来就像墨。因此雅各布布森称它「电泳墨」或是电子墨。
1995年，雅各布布森受聘为MIT媒体实验室的助理教授，他与两位大学部学生艾伯特与柯米斯基，继续研究电子墨。1997年，他们三个人再加上哈佛商学院的研究生威尔科克斯，合力在麻州剑桥开设了电子墨公司（E Ink）。这家公司随即吸引了创投公司、企业投资者等各路资金，其中包括摩托罗拉、赫斯特股份有限公司以及美国国防部高等研究计划署（DARPA）的研发补助金。（图说︰MIT媒体实验室助理教授、同时也是E Ink公司董事的雅各布布森，正在研发一种以电子墨自行印刷的纸。他的最终目标是一本称为「最终之书」的网际圣书，由数百页以电子墨印刷的纸装订而成，其内存容量之大足以储存整座美国国会图书馆的所有藏书。）
1999年，E Ink技术有了第一批产品，它是个以Immedia为商标的硬式告示板，大概有1.2×1.8公尺大小，在蓝色背景上呈现大型的白色斜体字（分辨率约2dpi）。目前E Ink已经暂时退出市场，准备第二代产品的面世。
●科学小常识●电子纸的原理
目前两种电子纸技术都朝商品化的方向走，它们在技术上皆有赖于微珠，颜色的变换则由邻近电极的电荷来控制。
盖瑞冈媒体公司的智能纸
使用双色调的固体电珠到处旋转游走，发明人薛立登在制造微小对称圆珠上取得突破，他将白色与黑色树脂倒入快速旋转的圆盘。
电子墨公司的电子墨
使用内含色粒的透明微囊，微囊在液态介质中浮动而达到色彩变化的效果，其制造过程使用了商业上微囊封包的标准技术。
雅各布布森是董事会的成员，大部分时间用在履行媒体实验室分子机器研究组主任的职务，因而并不参与E Ink的日常营运，代替他承担公司管理的是研发副总裁麦克瑞里。麦克瑞里说：「我们的下一步，就是为手提式设备发展出高分辨率的显示器。」他给我们看一个掌上型硬式屏幕的试验机种（有更高的对比，分辨率则达80dpi），视角比手提式计算机的标准黑白液晶屏幕（LCD）要来得更宽广。
2001年2月，荷兰皇家飞利浦电子的子公司「飞利浦组件」（Philips Component），向E Ink注资了750万美元，换取一段时间内使用该公司技术，生产与销售用于PDA与电子书显示器模块的全球独家专利权。由于这种电子纸的耗电率只有LCD的1%，飞利浦预估即将在两年内推出的新型掌上机种，将因显著的省电优势而大幅提升竞争力。
朗讯科技是E Ink的另一家合伙公司，不但加入投资，而且将其贝尔实验室的塑料晶体管专利许可授与E Ink。2000年11月，这组联盟展示了第一个软式电子墨显示器：一个12.7×12.7公分大的屏幕，硬度与厚度大约与鼠标垫相同，上面是256个玉米片大小的像素，轮流以棋盘样式显示两家公司的名字与E Ink公司的商标。这个展示在于概念证明，说明E Ink用来使微囊寻址的主动式驱动电路，可以用塑料材质制作并印制到软式胶板上。
2001年4月，E Ink与另一家伙伴IBM研究部门，共同发表了他们第一种高分辨率主动式驱动的电子墨显示器；它的对角线长30.1公分、分辨率约83dpi，大概跟膝上型计算机屏幕差不多清晰。为了达到IBM的要求，E Ink研究人员将微囊换色的速度，比原先的设计调快了10倍；为了加强对比，微囊中的染料也由蓝色换成了黑色。
2001年5月，E Ink与日本凸版印刷株式会社推出一款彩色电子墨的原型显示器。凸版印刷株式会社的滤色器数组技术已广泛应用在标准的LCD中，运用这种技术，上述电子墨显示器就能表现八种颜色。E Ink希望运用这项技术，来生产4096色的显示器，这相当于一般掌上型计算机或游戏机的屏幕。
这些最近完成的原型产品，已经让E Ink更加接近他们的最终目标。麦克瑞里谈到E Ink的第三阶段计划时说：「我们称它为『无线纸』（radio paper）。」那是一种高分辨率、全彩的软式数字纸，能够使用无线网络来更新数据。他预期无线纸能够在2005年以前上市，当然届时类似的技术，也很可能已经由盖瑞冈或其它公司发展出来。
有机发光二极管也将是E Ink在技术上的竞争者，它所用的碳基化合物，十分近似于E Ink与朗讯科技的软式显示器中的塑料，可以用来制造发光半导体，也同样具备柔软又节省能源的特性。这是电子纸以外的另一选择，在柯达、IBM和其它资金充裕公司的发展下，它很快就会成为够格的挑战者。
今天电子纸的研究已日益加速，也许不久以后，《科学人》的读者就能够选择不同的发行版，看是要电子活页夹、电子大书，还是要电子纸卷了。【本文摘自2002年5月号「电子纸争雄记」一文。】
【延伸阅读】
电子纸技术纵论，对于熟悉电子纸技术发展有好处。（谢）
电子纸商机争霸战
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