电子纸（Electronic Paper，简称 e-Paper），作为一项融合材料科学、电子工程、光学设计与系统控制的前沿显示技术，凭借“类纸化”的阅读体验、超低功耗的持续显示能力以及在护眼、绿色环保等方面的独特优势，正在加速走进大众视野。从最初的小众阅读器，发展到今天智慧零售、交通导视、医疗设备、教育终端等诸多领域的核心显示方案，电子纸正从“边缘应用”逐渐跃升为“主流显示技术”的重要成员。根据 ePaper Insight 的统计数据，2024 年全球电子纸产业的整体出货量已突破 3.8 亿片，市场潜力愈发显著。
本文将从行业标杆企业元太科技的发展历程入手，结合最新的电子纸技术分类与原理、彩色电子纸的优化策略，以及未来可能爆发的应用趋势，全景式呈现电子纸产业的技术演进与生态扩张。
一 从造纸工艺到电子纸梦想：元太科技的蜕变史
“很多人笑说我们的电子阅读器是‘泡面盖’，其实我想做的是一个能折叠、能彩色、能放进口袋的终极阅读器。”——元太科技董事长李政昊，这句带着幽默的话，诠释了他19年来对电子纸事业的执着与理想。
2006年，李政昊正式加入元太科技，开启了他与电子纸长达近20年的技术与产业探索之旅。彼时，电子纸阅读器的形象在大众眼中仍较为单一甚至略显“鸡肋”，人们将其戏称为“泡面盖”，形容其轻薄易折且功能局限。然而，李政昊并未因此退缩，反而以此为动力，立志将电子纸打造为下一代显示革命的核心力量。他认为：“电子纸不该只是阅读器的代名词，它可以是城市的导航，是教室的黑板，是医院的看板，是零售的标签，是未来一切无需发光的显示媒介。”为此，他带领元太经历了从 LCD 面板向电子纸技术的全方位转型。早期通过并购飞利浦的电子纸业务团队，整合欧洲的核心电泳技术资源，随后吸收韩国 Hydis 面板制造能力，同时加大对彩色与柔性电子纸的自主研发投入。虽然在转型过程中一度陷入营收下滑、客户流失、制造困境等巨大挑战，但最终元太在 2016 年正式关闭 LCD 产线，宣布“All in 电子纸”，成为全球首家专注电子纸的上市公司。
2024年，元太推出全球首款8英寸折叠彩色阅读器mooInk V。这款产品采用 E Ink Gallery 3 面板技术，重量仅为255克，采用书本式折叠结构，既轻便又兼具便携性。其不仅可显示彩色图像，更支持低帧率视频播放，护眼效果显著，极具消费市场吸引力。这一产品的问世，是李政昊多年愿景的具象化体现，也标志着电子纸从“辅助显示”向“主力交互载体”的跨越。
电子纸之所以独树一帜，不仅在于其“零功耗持显”“反射式护眼”的特性，更在于其技术路线的多样性与不断演化。不同的成像机制、材料结构与驱动方式，让电子纸形成了多种细分类型，每一种都有其特定的性能特点与应用场景。
当前行业主流的八种电子纸技术路线如下：
这是一种广泛应用的成熟技术，其基本结构为夹层状的“微胶囊薄膜 + TFT 背板 + 驱动芯片”。每个微胶囊如同一个微型显示单元，内含白色与黑色的纳米级带电粒子，悬浮在透明液体中。该技术最早实现大规模商业化应用，是整个电子纸产业的基石。当电场作用于微胶囊时，不同带电粒子上下移动，决定了显示区域的明暗变化。该结构支持灰阶呈现，在加装彩色滤光片后亦可实现有限的彩色显示。已广泛应用于Kindle、Remarkable等电子阅读器产品。
电泳式微胶囊电子纸显示模组示意图
优点：低功耗、柔性基材可卷曲、可靠性高、适用于阅读器与书写本等长时间静态阅读场景。
缺点：彩色显示色域受限，动态刷新速率一般（1Hz15Hz）。
应用场景：Kindle 电子书、BOOX 手写本、B2B 商用设备。
与微胶囊结构类似，微杯电子纸将显示单元“模具化”，每个微杯尺寸一致，粒子封装稳定，内可混合 3～4 种不同颜色的带电粒子（常见如红、黄、蓝、白）。
通过电压梯度精细控制某一颜色粒子移动至显示面，可精准还原预设色彩，也支持粒子混合的渐变色彩。
微杯电泳电子纸颠色显示示意团
优点：色彩饱和度高、色域宽、可支持四色及 CYMK 混色方案。
缺点：刷新时间较慢（一般需 10～30 秒），不适合频繁切换内容。
应用场景：电子货架标签（ESL）、广告展板、电子相框。
该技术不同于前两者的“粒子包膜式”结构，而是采用围堰工艺在 TFT 背板上构建微腔，通过高精度浆料填充黑白电泳粒子，利用电压在每个像素级别控制粒子位置。
没有额外囊膜，粒子运动更加接近显示面，使其在对比度、精度方面表现优异。
微腔电子纸显示模组剖面图和模组平面图
优点：灰阶过渡自然、清晰度高、结构紧凑、面向高清应用场景。
缺点：目前仅支持黑白显示，彩色化依赖滤光片，有待进一步突破。
应用场景：智能标识、工业标签、图纸类文档显示器。
这是目前电子纸中最接近“动态图像播放”的一类。其结构中不含白色粒子，仅用黑色粒子控制吸光或反射状态，借助外部环境光构建画面明暗。成像结构靠近表面，刷新速度远快于其他电泳类产品。
优点：响应速度快，可播放动画/视频内容；显示清晰，无需背光。
缺点：不具备双稳态，需持续供电维持显示；色彩需滤光片叠加，亮度偏低。
应用场景：交通信息屏、会议牌、动态图像广告。
该技术采用极性与非极性液体（如彩色油墨）构建像素单元，通过电压控制油墨在像素单元中铺展或收缩，从而实现开关状态与颜色变换。
采用垂直混色（油墨层层叠加）方式，理论可获得更高的分辨率和更高反射率，是彩色电子纸技术中最具“动态响应潜力”的方向之一。
电润湿电子纸显示模组结构示意图
优点：刷新速度快（可达 10ms），彩色表现强，动态显示能力优。
缺点：材料稳定性仍在提升中，量产化尚处于中试阶段。
应用场景：广告展示牌、彩色公告栏、互动式信息终端。
基于液晶分子的螺旋排列特性，这种技术通过控制偏振方向与光反射，实现彩色显示。具有双稳态能力，即图像可在无电力情况下维持显示状态。
该技术色彩通过旋光剂调控，不依赖粒子组合，实现“结构色”视觉呈现，类似蝴蝶翅膀或光栅片的色彩原理。
胆甾相液晶显示原理及垂直 RGB 结构
优点：零功耗维持图像、色域广、支持水平与垂直 RGB 结构。
缺点：抗压性较差，视角存在色偏；目前尚未完全量产。
应用场景：教育卡片、日历、儿童电子读物、广告画板。
为解决双稳态液晶存在的抗压弱与角度偏色问题，部分企业提出超稳态液晶方案，其基础原理不变，但通过改进材料体系与制程技术，优化液晶畴结构。
电致变色电子纸的结构图和模组
优点：压缩响应快、抗物理变形能力强，视觉一致性高。
缺点：仍处于实验室验证或样品开发阶段。
应用场景：大型电子展示墙、户外公告牌、抗压耐久场景。
电致变色基于电场驱动材料反射率或吸收率变化，是唯一可支持“卷对卷”柔性印刷的技术路线。其结构层次简单，生产成本低，适合标签类需求。
虽然传统电致变色产品颜色单一，但目前已有企业突破双色甚至多色变化的技术瓶颈。
优点：柔性化好、低成本、温度适应性强（-20℃~60℃）。
缺点：颜色层次有限、响应速度中等。
应用场景：产品包装标签、温湿度感应卡、电子价签补充类方案。
已量产：电泳式微胶囊电子纸、电泳式微杯电子纸、电致变色电子纸。
中试阶段：电润湿、微腔电子纸。
实验室样品期：全内反射、胆甾相超稳态液晶。
由于电子纸涉及多学科交叉（电子、化学、材料、光学等），且产业链需从上游驱动芯片、背板制造，到下游封装与内容系统全面协同，因此新技术从提出到实现量产，往往需要数年乃至十年以上的投入周期。
微胶囊电泳电子纸黑白及灰阶显示示意图
尽管全彩电子纸已经实现商用，但其色彩表现仍与 LCD 和 OLED 存在显著差距。原因在于电子墨水粒子种类有限、响应速度慢、色域覆盖率低等技术限制。为此，研究人员引入了图像处理中常用的抖动算法（Dithering），以优化亮度、色彩还原与画面均匀性，提升视觉体验。
抖动算法的核心原理是利用人眼“视觉混色”原理，通过在画面中布置有序或随机的“像素噪点”，模拟更多中间色阶。例如：
在仅有黑白显示的条件下，通过分布黑白像素点，可模拟灰色；
抖点实现彩色电子纸色阶显示效果
在彩色电子纸中，根据不同色彩粒子的电荷灵敏度差异，通过算法控制其混合程度，从而实现更多色彩组合；
通过 LAB、HSV 色彩模型分别处理亮度与色调，避免整体偏移，同时减少图像色块与突变带；
实测中通过低曝光数据源配合抖动算法处理，比直接亮度增益更能保留图像细节，避免过曝或亮度溢出。
抖动后亮度调整效果图
这一算法在彩色电子价签、广告牌、医学图像展示等场景中具有极高实用价值，有望成为“算法+硬件”结合的优化典范。
电子纸的成功不仅是技术突破的结果，更离不开上下游协同构建的完整生态系统。电子纸已在全球零售（ESL）、交通导视、教育终端、工业看板等场景快速渗透。例如：
零售：沃尔玛超市每年使用超5亿片电子价签，已覆盖北美主要门店；
公共交通：台北、新加坡等地公交站、医院病房普遍采用电子纸导视系统；
教育办公：智能会议牌、考勤看板、无纸化阅卷终端等场景逐步普及；
医疗健康：病床卡、药品标签等低碳医疗显示方案初具规模。
电子纸的价值，不仅在于低功耗与护眼，更在于其能为未来数字社会提供一种“绿色显示”的解决方案。从折叠式阅读器的梦想出发，到多样技术路线的推进，再到算法优化和应用拓展，电子纸技术正走在一条由理想到现实的产业化快速道上。
在 ESG、碳中和、新型显示趋势等多重利好推动下，电子纸将在未来三到五年迎来更加广阔的市场与资本空间，成为显示行业真正意义上的“新蓝海”。愿我们看到的，不再只是发光的屏幕，而是一种真正“有温度”的视觉体验。
