電子紙：四種顯示技術(shù)競爭 輕薄省電耐沖擊是優(yōu)勢

　　電子紙顯示技術(shù)目前仍處于萌芽期，呈百家爭鳴態(tài)勢。如何在技術(shù)開(kāi)發(fā)的同時(shí)找到對應的產(chǎn)品應用，創(chuàng )造現有平面顯示技術(shù)無(wú)法取代的市場(chǎng)，是技術(shù)存活的根本所在。

　　美國電影《關(guān)鍵報告》(Minority Report)通過(guò)公元2054年的背景設定，預言出未來(lái)世界的各種最新科技，其中令人印象最深的，莫過(guò)于可以隨時(shí)與互聯(lián)網(wǎng)相連更新內容，以讀取最新新聞的電子報紙。其實(shí)，這種電子紙技術(shù)已在各國先進(jìn)實(shí)驗室中發(fā)展了一段時(shí)間，研發(fā)人員希望能夠做到對現有紙張與書(shū)本的取代。據統計，英國作家J.K.羅琳所著(zhù)的《哈利波特》全球累積銷(xiāo)售量已達3.7億本，光是這一本暢銷(xiāo)書(shū)便相當于29萬(wàn)噸紙張的用量，需要砍伐580萬(wàn)棵樹(shù)。美國《紐約時(shí)報》每日的發(fā)行量約為104萬(wàn)份，一年累積下來(lái)也相當于140萬(wàn)噸紙張的用量，需要砍伐2800萬(wàn)棵樹(shù)木。由此我們可以想象，如果以電子紙（E-paper）取代實(shí)體書(shū)本，將可節省可觀(guān)用量的紙張。

四種顯示技術(shù)賽跑

　　電子紙雖被稱(chēng)為“紙”，實(shí)際上是一種類(lèi)似紙張的軟性顯示器，要使顯示器具備普通紙的柔軟、可卷、可折的特性，關(guān)鍵在于以塑料、薄化玻璃或金屬薄板等軟性基板取代現有顯示器的玻璃基板。此外，電子紙顯示器尚有一重要特性，一般稱(chēng)之為雙穩態(tài)(bistability)，就是顯示介質(zhì)具有記憶特性，因此電子紙平常顯示畫(huà)面時(shí)不耗電，只有在畫(huà)面更新時(shí)才需要耗電。和傳統液晶顯示器相比，電子紙的耗電量大為降低。目前各國開(kāi)發(fā)中的電子紙顯示技術(shù)主要有以下四種：

　　首先是電泳顯示技術(shù)(EPD)。電泳顯示技術(shù)系將黑、白兩色的帶電顆粒封裝于微胞化液滴結構中，由外加電場(chǎng)控制不同電荷黑白顆粒的升降移動(dòng)，以呈現出黑白單色的顯示效果，代表廠(chǎng)商是美國E-Ink公司與SiPix公司。由于EPD技術(shù)可呈現出高反射率、高對比的黑白顯示效果，因此十分適合做電子紙。目前韓國三星、LG Display，日本精工愛(ài)普生、凸版印刷以及中國臺灣元太科技等公司均與E-Ink合作，采用其EPD面板“Vizplex”開(kāi)發(fā)各種電子紙顯示器。

　　其次是電子粉流體顯示技術(shù)(QR-LPD)。電子粉流體顯示技術(shù)為日本普利司通(Bridgestone)公司所發(fā)布，顯示介質(zhì)是將樹(shù)脂經(jīng)過(guò)納米級粉碎處理后所產(chǎn)生的黑色與白色不同電荷的粉體。將粉體填充于空氣介質(zhì)的微杯結構中，利用上下電極電場(chǎng)使黑白粉體在空氣中發(fā)生電泳動(dòng)現象，其中控制粉體的操作電壓為實(shí)際應用時(shí)重要的課題。由于使用空氣作為電泳粉體的介質(zhì)，所以QR-LPD具有高反應速度。不過(guò)，其缺點(diǎn)是需要高電壓來(lái)驅動(dòng)電子粉流體，這使得在耐高電壓的TFT（薄膜場(chǎng)效應晶體管）組件尚未成功開(kāi)發(fā)的情況下，目前只能以被動(dòng)式的方式來(lái)驅動(dòng)電子粉流體。目前普利司通公司正與日立公司共同合作，投入QR-LPD電子紙“Albirey”產(chǎn)品的研發(fā)。

　　再次是膽固醇液晶顯示技術(shù)(Ch-LCD)。該技術(shù)的研發(fā)機構包括美國Kent Display、日本富士通、日本富士施樂(lè )等公司以及中國臺灣的工業(yè)技術(shù)研究院。膽固醇液晶為一種呈螺旋狀排列的特殊液晶模式，是通過(guò)在向列型液晶中加入旋光劑來(lái)達到特殊排列結構，并利用膽固醇液晶分子在不同電位下呈現的“反射”與“透過(guò)”兩種不同偏極光旋轉狀態(tài)來(lái)達到顯示效果。膽固醇液晶屬于反射式顯示器，利用外界環(huán)境光源來(lái)顯示影像，無(wú)需背光源，同時(shí)具有雙穩態(tài)特性，所以膽固醇液晶顯示技術(shù)同樣非常省電。同時(shí)，該技術(shù)可以通過(guò)添加不同旋轉螺距的旋光劑，調配出紅、綠、藍等顏色，以滿(mǎn)足彩色化顯示的需求。

　　最后是雙穩態(tài)向列液晶顯示技術(shù)（Bi TNLCD）。該技術(shù)由法國Nemoptic公司開(kāi)發(fā)。該技術(shù)使用向列型液晶，顯示面板是兩種底板，其液晶分子保持力不一致，當長(cháng)時(shí)間施加某一額定電壓時(shí)，液晶分子會(huì )相對于底板呈垂直豎立狀態(tài)，此時(shí)，若將電壓值急速降至零，強保持力底板周?chē)囊壕Х肿颖銜?huì )拉向倒下的方向，而弱保持力底板周?chē)囊壕Х肿觿t呈反方向倒下，而處于底板中間位置上的液晶分子則會(huì )產(chǎn)生扭曲角度。如果分兩步進(jìn)行緩慢解除加電狀態(tài)操作，液晶分子便會(huì )因彈性能力減弱而倒向同一個(gè)方向，不會(huì )產(chǎn)生扭曲角度。在這兩種狀態(tài)下，一種顯示為黑，另一種則顯示為白，基本上形成了雙穩態(tài)顯示。通過(guò)在第二步改變解除電壓時(shí)的電壓幅度，黑色區域和白色區域的比率就會(huì )發(fā)生變化，即可調制出中間色調。

彩色化高亮度是方向

　　在眾多的電子紙技術(shù)中，目前仍以美國E-Ink所開(kāi)發(fā)的EPD技術(shù)最受關(guān)注。韓國三星、LG Display，日本精工愛(ài)普生、凸版印刷，歐洲Polymer Vision、Plastic Logic以及中國臺灣元太科技等公司均曾展示出利用EPD技術(shù)的電子紙。且自2005年起，開(kāi)始出現以主動(dòng)式的TFT背板驅動(dòng)EPD為技術(shù)的產(chǎn)品，目前顯示面積可達到A4紙的大小，分辨率滿(mǎn)足電子書(shū)顯示文字的需求。其他電子紙技術(shù)如QR-LPD、Ch-LCD、Bi TNLCD則多使用被動(dòng)式驅動(dòng)，顯示面積也可達到A4大小，日本普利司通公司甚至于2007年底發(fā)布了A3大小的QR-LPD面板。

　　開(kāi)發(fā)彩色電子紙顯示器是電子紙重要的課題之一。目前EPD、Bi TNLCD、QR-LPD技術(shù)均以外貼彩色濾光片方式達到彩色化效果，但普遍存在反射率過(guò)低的問(wèn)題，且黑色顆粒亦會(huì )導致色純度降低。Ch-LCD技術(shù)雖不需外貼彩色濾光片即可達成彩色化，但因反射率過(guò)低而使亮度、對比無(wú)法提升，解決方法包括以R、G、B三層膽固醇液晶層堆棧，或同時(shí)添加左旋、右旋的旋光劑來(lái)提高反射率。

　　此外，開(kāi)發(fā)卷對卷(roll to roll)制作工藝也是挑戰之一。有別于現行平面顯示器采批式生產(chǎn)，卷對卷工藝與軟性基板搭配，有助于以低廉成本進(jìn)行大面積生產(chǎn)。目前EPD、Ch-LCD、QR-LPD等技術(shù)開(kāi)發(fā)商均有朝卷對卷連續式生產(chǎn)的規劃。

　　隨著(zhù)移動(dòng)數字生活的來(lái)臨，平板顯示器將成為各式消費產(chǎn)品與電子裝置最重要的溝通接口。如何達到更為便利、人性化的操作也成為未來(lái)顯示器的重要發(fā)展課題。因此，新興顯示技術(shù)的發(fā)展必需滿(mǎn)足戶(hù)外與情境顯示、輕薄可攜、互動(dòng)與節能等多樣化需求。電子紙顯示器的技術(shù)發(fā)展，目前仍處于萌芽期，呈現百家爭鳴態(tài)勢。對這些為數眾多的電子紙技術(shù)而言，如何在技術(shù)開(kāi)發(fā)的同時(shí)找到對應的產(chǎn)品應用，創(chuàng )造現有平面顯示技術(shù)所無(wú)法取代的市場(chǎng)，是技術(shù)存活的根本所在。電子紙顯示器的技術(shù)優(yōu)勢在于輕薄、省電、耐沖擊，在技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，應發(fā)揮這些特性，創(chuàng )造全新的使用形態(tài)，以豐富未來(lái)生活的內涵。

三大應用領(lǐng)域需求強勁

　　根據市調機構DisplaySearch預測，電子紙顯示器在技術(shù)發(fā)展初期將以電子書(shū)閱讀器(E-Reader)、戶(hù)外廣告牌及便攜式顯示產(chǎn)品三大應用領(lǐng)域進(jìn)入市場(chǎng)，直到2015年，這三項產(chǎn)品仍占市場(chǎng)產(chǎn)值的大部分，并伴隨著(zhù)少部分包括玩具、貨架標簽及智能卡等產(chǎn)品應用。預估電子紙市場(chǎng)未來(lái)七年內可維持20%以上的高年成長(cháng)率，2015年則可達到40億美元之總產(chǎn)值，約占平面顯示器年總產(chǎn)值的3%。

　　電子紙顯示器(E-Reader)具有可變更內容以及易閱讀、不需背光源特性，最直接的應用就是作為取代實(shí)體書(shū)本的電子書(shū)閱讀器，其實(shí)早在2004年日本索尼及松下便推出過(guò)第一代電子書(shū)閱讀器，但由于顯示器畫(huà)面不佳、下載環(huán)境未臻完善等因素，影響其接受度而未能普及。目前索尼、iRex、亞馬孫等廠(chǎng)商均推出畫(huà)面更易閱讀的第二代電子書(shū)閱讀器，而臺灣的元太科技則是主要的EPD電子紙顯示器供貨商。全球最大網(wǎng)絡(luò )零售商亞馬孫書(shū)店亦于2007年11月推出自有品牌“Kindle”6英寸電子書(shū)產(chǎn)品，從實(shí)體書(shū)店涉足提供數字內容顯示器的產(chǎn)業(yè)，使電子書(shū)的普及更具誘因。

　　在數碼廣告牌或標牌領(lǐng)域應用也很廣泛。從商店的廣告牌到公共場(chǎng)所的指示標牌等均涵蓋在內，而電子紙顯示器具有省電、可隨時(shí)更換內容、可客制化規格等優(yōu)點(diǎn)，在成本及耐沖擊性上有很好的競爭力。電子紙廣告牌與標牌可初步應用于商場(chǎng)、餐廳、旅館、展覽會(huì )場(chǎng)、車(chē)站等室內環(huán)境，呈現內容從簡(jiǎn)單的文字指示、信息告示，到較為復雜的圖像裝飾或靜態(tài)廣告，均可以電子紙顯示器呈現，不但可節省傳統大圖輸出頻繁更換的材料成本，更可省下張貼與維護之人工成本。若使用于室外環(huán)境，則需考慮太陽(yáng)長(cháng)期照射，還有高溫多濕的環(huán)境，對塑料基板材質(zhì)的電子紙而言仍是極大考驗。

　　在手機領(lǐng)域中的應用也產(chǎn)生出良好的效果。電子紙顯示器的雙穩態(tài)特性能夠滿(mǎn)足移動(dòng)通信產(chǎn)品對省電低耗能的要求，同時(shí)反射型的顯示形態(tài)還可支持強光環(huán)境下的可視性。摩托羅拉公司就曾發(fā)布一款低價(jià)手機“Motophone F3”，采用以EPD技術(shù)為主的電子紙作為顯示屏。此外，荷蘭Polymer Vision于2007年發(fā)布了配備5英寸可彎曲的單色EPD屏幕的概念手機“Readius”，并與電信系統商TIM合作量產(chǎn)，于2007年年底正式推出。盡管現階段手機面板仍是具有全彩、動(dòng)態(tài)顯示等特性的玻璃基板顯示器的天下，輕薄耐摔的軟性顯示器仍可以提升手機的附加值。

　　此外，在智能卡和電子貨架標簽領(lǐng)域均有一定的應用。搭配有電子紙制的簡(jiǎn)易型數字顯示器的智能卡片，可以顯示各種不同的文字信息。目前已有將EPD技術(shù)應用于電子標簽的產(chǎn)品出現，但因顯示信息簡(jiǎn)單，需面對傳統TN-LCD的價(jià)格競爭。