引自: 金鼎投顧  2006-10-18
壹、前言

隨著全球強烈環保概念題材,集低耗電、輕便薄型化以及減少紙張耗量等訴求的電子紙顯示器,已逐漸成為科技業寄望再創一波電腦風潮的新應用。電子紙顯 示器可以像紙張(HARD COPY)一般不受時空限制可攜帶與吸收資訊,也可像電子顯示器(SOFT COPY)一般可以自由手持及書寫,同時亦具有播放動畫的功能。如果能夠攜帶A5電子書,重量不超過0.5公斤,且可容納上千本雜誌或書籍內容,若再加上 信用卡、智慧卡等潛在市場,其是否將引爆另一電子產品商機,值得密切觀察與拭目以待。

貳、電子紙定義與技術介紹

所謂的電子紙,與我們常見一般纖維紙不同,其是一種包含許多”微小球體”(膠囊)的”導電””高分子”材料,其外表與特徵與一般的紙一樣, 具有柔軟度又可重複顯示資料。在電子紙技術之中,微小球體的大小代表顯示器像素(Pixel)大小,其中微小球體的特色是會受到外在電壓的驅動而改變其狀 態。電子紙導電的特色為可受到外界驅動電壓的改變,因此材料需要是電的導體,最後電子紙使用高分子材料是強調其可撓性(flexible)的特色,因此可 以像一般紙一樣的撓曲。

最早的電子紙技術是由Xerox的研究人員Nick Sheridon在1970年代所發展,其特色是包含帶電荷的小球,其中球的一面是白色,另一面是黑色,當電場改變時,球會上下轉動,而呈現度不同顏色。 第二代的電子紙技術事由Joseph Jacobson在1990年代所發展,其特色是以微膠囊代替傳統的小球,並且在膠囊內填充彩色的油(oil)與帶電荷的白色顆粒,並且經由外在電場的控 制將白色顆粒往上或是往下移動,其中當白色顆粒往上(接近閱讀者方向時)則顯色出白色的像素,當白色顆往下時(遠離讀者時)則顯色出油的顏色。

大致上電子紙顯示器技術發展可分為電子顯示器與紙媒體兩大類,電子顯示器方面主要是將LCD與OLED等等的顯示器進一步輕量化與可撓 性顯示器為主,主要特性為高彩度、高畫質與高亮度等動畫對應顯示器;另一為紙媒體,其主要採用電氣泳動方式與電子墨水(Electronic-INK)技 術的可撓性紙張,並以新聞與雜誌等的紙媒體之置換為目的,因此結合兩者技術的顯示器。目前市場已達實用化的電子顯示技術仍以電氣泳動方式微膠囊電子墨水 (E-INK)為主。

根據2005年日本横濱FPD International 展覽會上,美國E INK展示兩款電子紙顯示器,一為韓國LG.PHILIPS合作可饒性黑白電子紙顯示器、另一為與日本凸版印刷合作的彩色電子紙顯示器,06年電子紙顯示 器仍以黑白為主,到2007年彩色電子紙技術可望開始。


根據E-Ink網站所揭露的資訊,其電子紙技術內所使用的微膠囊包含兩種黑白兩種顏料(稱為電子墨水E-Ink),並且內部所承載的為透明的流體, 其中微膠囊的上面為透明玻璃,下方為電極,當電極改變時,顏料便會根據電極的正負而向上與向下移動,繼而造成黑與白的顯色。同時選用黑白塗料的好處是會增 加其解析度,例如同一個膠囊可以同時受到正與負的電極驅動,也就是說,一個膠囊可以顯示出兩種顏色。由於E-Ink電子紙的基本模組非常簡單,因此該公司 強調相關技術可以應用到不同表面材質的載體,包括塑膠、玻璃甚至是織布上。



由E Ink等公司開發之電子墨水式電子紙閱覽器,少了背光板、彩色濾光片和偏光片,所以重量較輕,其特色在於使用者可以擁有讀紙的感覺,因為報紙及雜誌的解析 度約為150及300dpi,但一般的PDA解析度只有70∼80dpi,而電子紙的解析度高達170dpi,即使顯示細小文字也能清晰如讀報。此外,電 子紙閱覽器不像TFT LCD需要外加背光源顯示,只需透過反射光線來顯示文字,因此在室外陽光下也可閱讀,而且長時間閱讀也不易感到疲倦。電子紙顯示原理具有雙穩態 (bistable)的特性,因此如同我們看書本翻頁般,更新一次畫面才需消耗電力,若不更新畫面則不需要再持續充電,故電子紙顯示器的耗電量很低。

日本SONY推出售價399美元的電子紙閱覽器LIBRI''E,即是代表性應用之一,其總重量約500公克,厚度約為1.3公分,可 與電腦之間以USB方式連線更新書庫,內建15萬條的辭典,可即時反白查詢。除具備聲音朗讀機,可使用耳機直接聽書中內容外,並具有像筆記本一樣可劃重點 的書籤功能,可以標定某些頁面或段落以供快速查詢或繼續閱讀,對眼力不佳的人士也提供將字放大2倍的功能。LIBRI''E翻頁時才會耗電,若一直閱讀同 頁則會維持在省電狀況,4顆AAA電池可用上數週,顯示超過萬頁以上的內容至少可維持在1個月以上。


國內第一家開發電子紙廠商為元太科技,其於05年5月9日併購PHILIPS電子紙顯示器事業,並成為目前唯一能夠以美國E-INK公司之電子紙技 術為基礎量產電子紙顯示器的公司,目前元太為國內唯一能夠供應SONY 電子書面板的製造商。此外元太尚有台灣網祿科技、中國翰林等其他客戶,且也開發出電子書加MP3功能等產品。

再以電子紙技術與LCD、OLED比較,電子紙顯示器為採用反射式光源並直接使用自然光反射,具備省電、薄型化的優勢,但因電子紙反應 速率較慢,轉換一個畫面仍需要數秒時間,因此較不適合需持續更新畫面顯示,除了當閱讀器外,另適用於廣告看板標示、價格標示、智慧卡訊息顯示等應用。


由2006年SID展覽會顯示出電子紙技術已能逐漸縮短與TFT-LCD技術與紙製品優勢上的差距,目前電子紙技術在全彩化、成本控制、量產技術等 方面已取得相當大的進展,包括富士通開發出採用薄膜機板的可撓性彩色電子紙、普利司通的採用電子粉流體的電子紙搭配彩色濾光片、美國SiPiX Imaging(鑼洤科技)搭配TFT基板的電子紙等等。未來電子紙顯示器應用除了電子書產品、電子標籤應用外,信用卡與智慧卡將是另一發展潛力的市場。

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