電子紙顯示技術觀察

前言：
在大、中、小尺寸螢幕，均已趨向成熟、穩定市場後，電子書這類全新的應用產品，似乎已成為顯示器下一波發展的重要應用與市場成長動力，且亞馬遜(Amazon.com)所推出的Kindle已經證明，電子書仍有相當大的潛在市場等待被開發，隨著各式內容數位化趨勢、與更方便的網路、通訊技術與架構推出，都將加速電子書的市場需求。

本文：
目前電子書應用所使用的電子紙技術，以電泳技術的電子紙顯示器(Electro-Phoretic Display；EPD)應用最多，此領域以E-Ink所掌握的相關專利技術最為豐富。

EPD的結構是由眾多Pocket構成，每個Pocket中存在不透明液體的懸浮帶電粒子，顯示原理是透過電場改變驅使Pocket內的顏料粒子改變方向，而電場強弱則可控制粒子的轉動角度，讓黑白顯示面板呈現灰階差異。由於電泳技術具備低功耗(畫面更新時才會耗用電力)、輕便、類似紙狀外觀…等優勢。

EPD技術應用最成熟

採用電泳技術的顯示器有Sony Reader、iRex iLiad，這類電子書多數是採E-Ink的EPD解決方案進行產品應用整合。比較有趣的是，也有嘗試利用EPD進行交通號誌的設計方案，而Neolux和Midori Mark…等零售業者，則利用EPD解決零售標籤印製需求，改用電子標籤取代，算是幾種較有趣的應用方式。

雖然EPD在各方面的特性表現，在電子書應用具備相當大的優勢，但EPD較慢的刷新速度仍有待改善，目前產品的100~500ms刷新速率，已會影響其應用體驗。此問題在LCD技術方面，其畫面刷新速率可達5~50ms，甚至OLED的畫面刷新更可達到100us左右。

類似目前電子紙的主流電泳顯示技術，Imaging Systems Technology嘗試以新方法來實現其技術目的，該公司最新顯示技術為利用氣體，微球體壓縮成像素(pixel element)，把原有電泳顯示技術的Pocket內的液體改換成氣體實現，製程可以將之沉積在多種顯示尺寸基板，不管是不可撓或可撓基板均可應用，Imaging Systems Technology號稱新設計在畫面刷新速度與功耗表現，都將優於現有的電泳技術。

膽固醇液晶技術與OLED技術

膽固醇液晶(Cholesteric Liquid Crystal)，也是近來討論相當多的可撓式顯示技術，除了中研院進行相關原型開發外，三星(Samsung)已製造出採非晶矽TFT技術面板，富士通(Fujitsu)亦推出了黑白與彩色兩種膽固醇液晶可撓式面板。膽固醇液晶雖具有大面積、低成本與耐衝擊優勢，但事實上仍存在色差與視角問題，實際應用仍必須更近一步提升材質表現特性。

OLED則是另一大競爭的顯示技術，OLED是一種基於有機化合物自發光顯示技術，材質特性具備更大的可視角度和更短的刷新時間，加上OLED 採自發光呈現，不需要背光源，因此OLED可比LCD構型更薄、也具備更高的亮度表現。而OLED最大的特點就是低功耗特性，此也是電子書應用的一大要求。

採雙穩態(bistable)設計的OLED，可在僅處於開啟狀態時才會消耗驅動電流，而OLED會比一般LCD更耐用，因其材質結構相對單純，抗衝擊能力會比採玻璃基板LCD優異100倍，對於採塑料基板的LCD而言，其耐衝擊能力也能達到10倍左右的差異。雖說OLED在技術與材質特性，看似是電子書的最佳選擇，但OLED也有不少致命缺點，OLED面板需設置防潮隔離層防止濕氣侵入，且OLED目前使用壽命相對較其他面板技術遜色，在電子書需長時間開啟應用條件下，可能會加速其壽命縮短。

可撓式顯示器發展漸受重視

在電子書應用中，目前多數量產的電子書閱讀器，仍是採顯示器的構型設計，即使用者手持的裝置為一行動顯示器，仍無法達到「紙」可撓曲、折收的目的。而電子紙的市場漸起，也讓人們開始重視可撓性顯示器的開發必要。

可撓式顯示器為發展可撓特性，多數會採柔軟的塑料材質作為基礎，其實塑料材質本身特性並不適合用於製作可撓性顯示器，因為塑料材質受限於原料限制，生產過程無法採取高溫製程加工，對於製品研製難度也因此大幅提升。在轉換應用的過程，多數材質仍會面臨無法忍受製程中的高溫製法問題。

目前發展可撓性顯示器的廠商，多數選擇取材自不可撓的LCD顯示技術，找出已現有技術產製低成本可撓式顯示器的可能性，常見的關鍵材質有塑料、金屬箔、聚合物、玻璃…等，現階段較可行的元件形式，則以EPD、LCD、OLED、PLED…等顯示技術。