断电了,电子书为什么还留着字?
- 2026-10-10 09:20:59
1995年,约瑟夫·雅各布森来到麻省理工学院,向本科生巴雷特·科米斯基提出了一个难题:能不能做出一本按下按钮,书页内容就会改变的书?
把很多本书存进计算机,已经不是最难的部分
难的是,读者眼前的那一页,能不能仍然像纸上的墨水?
纸上的字不需要通电,阳光照上去,它就在那里
电子显示器可以换内容,但要把可改写的显示材料做得像纸一样,又是另一回事
科米斯基开始钻研化学、物理和电子学,把课余时间投入实验
他们要找的,是一种可以被电改写、又能留下清晰字迹的材料
今天电子书阅读器没电后,屏幕上竟然还能留下最后一幅画面,线索就藏在这个问题里
这个研究起点,记录在美国国家发明家名人堂的科米斯基档案中

电子墨水共同开发者同台:阿尔伯特、科米斯基与雅各布森 |National Inventors Hall of Fame/ Official media, no CC license stated
原型出现了,但发明者不止一个
1997年1月,MIT团队做出了可工作的电子墨水原型
雅各布森提出电子书的愿景,并组织研究
科米斯基探索微胶囊与电泳材料,把可能的显示路线推进到实验
机械工程专业的J. D. 阿尔伯特与他一起完成原型,后来又发展出批量制造电子墨水显示器的方法
一个人提出问题,两名学生把材料做出来,随后还要有人把实验变成可制造的产品
这几步不能合并成“雅各布森独自发明了电子墨水”
1998年发表的关键《自然》论文,署名还有吉泽秀和
1997年成立的E Ink公司,则由雅各布森、阿尔伯特、科米斯基,以及拉斯·威尔科克斯、杰罗姆·鲁宾共同创办,继续推动商业化
原型时间和阿尔伯特的制造贡献,可见MIT的回顾报道与阿尔伯特的发明档案

雅各布森在工作环境中展示器件 |EG Conference/ Official media, no CC license stated
真正的突破,是给颗粒安排“小房间”
让带电颗粒随电场移动,并不是MIT团队才发现的现象
此前已经有人尝试用这种电泳运动做显示器,但颗粒聚集、沉降等问题,让稳定、实用的显示变得困难
团队的一项关键工作,是把颜料颗粒和液体装进微小胶囊,让显示材料拥有许多独立的小空间
微胶囊分散在材料中,可以形成可涂布的“墨水”,把电泳显示向更容易制造的薄膜推进
早期体系与今天常见的黑白屏也有区别
早期研究使用过白色颗粒搭配深色液体,不能直接把现代黑白双颗粒结构倒写进第一次实验
在如今常见的黑白电子墨水中,微胶囊里有透明液体,以及带相反电荷的黑、白颜料颗粒
电场方向改变,两种颗粒朝不同方向移动
白色颗粒来到靠近读者的一面,这里看起来就白
黑色颗粒来到前面,这里就黑
许多位置一起受控,字和图像便出现了
这些颗粒不是小灯泡,它们靠反射或吸收光呈现黑白
早期结构见1998年原始论文,现代双颗粒结构见E Ink技术说明

Kindle 3屏幕中的微胶囊实拍 |Gijs.noorlander / Wikimedia Commons/CC BY 3.0
电撤走了,画面为什么不撤走?
颗粒移到位置之后,经过设计的材料体系能够把显示状态稳定保留下来
移除电源,已经形成的图像仍然可以存在,这就是电子墨水常说的“双稳态”
这里的重点是:改变画面需要电,保持已经写好的画面,不需要持续供电
所以,阅读器彻底断电后,屏幕上留着字,并不意味着电池还有隐藏电量
留下来的,是显示材料已经形成的状态
有些设备关机时会显示标志,有些会变成空白,那通常是关机前先改写了屏幕
断电之后,它停在那次改写的结果上
这也不代表没电还能继续翻页处理器要读取下一页,驱动电路要重新搬动颗粒,都需要能源
而且,“保持画面不耗电”说的是显示层
前光、无线连接、处理器等仍会耗电,整台阅读器不能因此被称为零耗电设备
在完全黑暗的地方,留着画面也不等于看得见
阅读器的前光像照向纸面的灯,给反射显示提供照明,开启它仍需要电
E Ink对双稳态的说明,明确说的是移除电源后仍能保留图像
翻页闪一下,是在处理上一页的痕迹
电子纸很擅长把画面留下来,这种特性也带来另一个问题:旧画面的影响,有时没那么容易清干净
快速更新后,上一页的字可能还留着淡淡的影子,也就是“残影”
要让下一页更干净,控制器会用一连串电压变化重新调整颗粒状态
某些完整刷新过程中,屏幕会短暂经过大面积的黑或白
你看到的那一下闪烁,就是更新过程中的中间画面
闪烁通常是刷新方式带来的现象,不等于屏幕坏了
为了更快、更少打断阅读,设备也会使用局部更新或更快的驱动方式
它们与完整刷新之间,往往要在速度、闪烁和残影之间取舍,具体表现取决于屏幕与软件
所以电子纸并非完全不能播放动态内容
但频繁搬动颗粒,就会频繁用电,也削弱它在静态阅读时的省电优势
屏幕厂商的刷新说明记录了完整刷新、闪烁与清除残影的关系
变成彩色,为什么没有手机那么艳?
有了黑白颗粒,下一步很自然:能不能再让它显示彩色?
Kaleido这条路线,是在黑白电子纸上叠加彩色滤光片阵列
底下的黑白显示层控制反射光的明暗,上面的红、绿、蓝滤光区域筛选颜色,组合成彩色图像
它仍然在利用反射光,彩色滤光片本身不会发光
光经过滤光片会有损失,显示不同颜色也要利用相邻的细小区域
因此,颜色通常更接近印刷品,背景也可能比纯黑白电子纸更暗
OLED则靠像素主动发光,鲜亮感来自另一套结构
不能只看都是“彩色屏”,就期待它们有相同的视觉效果
Kaleido 3可显示4096种颜色,常见阅读器上黑白内容为300 PPI、彩色内容为150 PPI
PPI就是每英寸的像素数,这也解释了为什么同一块屏幕上,黑字可以细,而彩色插图的细节显得更柔和
彩色电子纸还有直接使用多种彩色颜料的路线,例如Gallery
不能把所有彩色电子纸都解释成“黑白屏加滤光片”

Kobo Libra Colour上的彩色标注 |Rakuten Kobo, via T3/ Official media, no CC license stated
从阅读器,走到货架上的小价签
这套显示材料已经在日常生活里工作
黑白电子纸被用于Kindle、Kobo、BOOX等品牌的阅读设备
翻到一页后,画面可以安静地停在那里,不需要像不断变化的视频一样持续更新
彩色应用也已经落地
截至2026年10月核查,Kobo Libra Colour采用Kaleido 3,BOOX的部分彩色阅读器也采用这一技术路线
它们可以显示彩色封面、插图或标注,保留电子纸的反射显示特点
具体采用情况可见Kobo官方产品页与BOOX官方介绍
再看超市货架,一些电子价签也是电泳电子纸
价格更新时改写画面,其余时间保持显示,很适合内容长时间不变的场景
不过,电子价签也有其他显示技术,不能看见电子价签就认定它一定使用电子墨水
采用电子纸的价签,也仍需要为通信和更新供电
E Ink的零售应用页面展示了这种实际用途

超市货架上的电子墨水价签 |Maksym Kozlenko / Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0
那本按键换内容的书,终于有了自己的“墨水”
雅各布森最初提出的,是一本内容可以改变的书
科米斯基、阿尔伯特和团队接着要回答:这样的书,究竟该用什么来显示?
今天,一台阅读器没电后,最后一页还留在屏幕上
那不是它继续运行,而是颗粒已经把画面留了下来
当年实验里被搬动的微小颜料,终于承担起了书页的工作
电负责改写,光负责让人看见,而停下来之后,字仍然在那里