顯示特性各有千秋 電子紙技術群雄並起

2009-11-16
電子紙只是一個泛稱性名詞,其中包含了各種兼具反射式和雙穩態顯示特型的顯示技術。由於技術發展時間長短有別,所採用的架構亦大異其趣,因此不管在商品化時程、技術特性與發展前景,均存在許多顯著差異,也因而導致各種不同技術的有不同的應用利基。
歷經數10年的發展歷程,電子紙產業終於多年媳婦熬成婆。特別是對最早投入電泳式架構的供應商E Ink與元太科技而言,由於在量產時程上拔得頭籌,而享受到近乎獨占所有電子書閱讀器市場的優勢。然而,如富士通(Fujitsu)所支持的膽固醇液晶、友達/鑼(SiPix)的微杯式電泳顯示,及台達電/普利司通(Bridgestone)的快速反應流體粉末式顯示(QR-LPD),均各自在全彩化與軟性化等關鍵處有其獨特性,電子紙技術之爭的第二回合,才正要開始。

元太大打產能牌擴大成熟優勢

繼順利敲定與電子紙顯示材料合作夥伴E Ink的購併案後,在短短數天內,元太科技又宣布與奇美簽定備忘錄,未來奇美的五代線產能將全力支援元太進行電子紙顯示器量產。  

元太科技董事長劉思誠表示,雖然該公司自2008年購併韓國Hydis後,市場一度懷疑元太科技是否將有產能過剩之虞,但隨著亞馬遜網路書店(Amazon.com)和索尼(Sony)等客戶的電子書閱讀器熱銷,元太和E Ink的營收表現也受惠於先前的產能投資,而有足夠的動力創下新高。  

與E Ink和元太科技均有密切合作關係的愛普生(Epson)也認為,就現階段而言,量產能力才是公司獲利的根基,否則即便技術再有優勢,若無法轉換成實質收入,也是沒有意義的。  

資策會產業情報研究所資深產業分析師陳賜賢則表示,E Ink陣營在量產化的技術至少領先友達/鑼陣營1年以上,此一先進優勢是不容小看的。

友達/鑼陣營彩色化潛力可觀

但陳賜賢也認為,E Ink陣營還不到高枕無憂的時刻。因為就彩色化和軟性化兩大電子紙技術的普及關鍵來看,鑼的技術架構在彩色化方面較為有利。因為鑼洤的彩色化發展途徑不是依靠彩色濾光片,而是透過微粒的升降來控制溶液顏色的顯示狀況,藉此實現全彩顯示(圖1)。他認為,這種方式比E Ink必須犧牲反射度的作法,可實現更漂亮的全彩顯示效果。

圖1 鑼洤的全彩化電子紙顯示原理

鑼科技總經理總經理曾旭平指出,對於電子紙這類反射式顯示技術而言,要在顯示器上增加任何薄膜材料,都會對顯示器的色彩表現和對比度產生負面影響,即便是透明度較高的觸控感應薄膜也一樣。而對比度的高低,對電子紙的顯示效果而言是一項極重要的指標。因此,不管是彩色化或是觸控支援,鑼均是以不在表面添加薄膜為原則來進行開發。所以在全彩顯示效果方面,曾旭平相當有自信可以位居領先地位。至於在產品上市時程方面,預計於2010年將全彩電子紙導入量產。  

事實上,即便是其他兩家競爭陣營,也認同友達/鑼所採用的微杯式(Microcup)架構在全彩化的潛力。因為彩色濾光片運用在有背光的液晶顯示(LCD)技術上,對顯示效果的衝擊較低,但若是運用在本身不發光的電子紙上,其影響就相當明顯,勢必透過其他的補償機制來彌補損失的亮度和對比。至於在量產時程方面,友達預計將在2009年第三季開始量產鑼的灰階電子紙顯示器,而第一款以此為基礎的電子書閱讀器可望緊接問世。  

台達電/普利司通具備軟性化發展優勢  

不過,在軟性化發展上,不管是E Ink或鑼,都將因為必須採用薄膜電晶體(TFT)驅動電路的緣故,而面臨較高的技術挑戰。相較之下,目前只能用被動矩陣驅動的QR-LPD反而較具先天優勢。  

台達電事業開發處處長李忠蕙表示,相較於其他兩種以溶液為介質的電子紙技術,QR-LPD的優勢在於更快的反應速度,因此QR-LPD無須仰賴驅動速度較快的TFT玻璃基板來補償反應速度過慢的缺陷。根據普利司通目前在實驗室裡的紀錄顯示,QR-LPD由於使用空氣為介質,其反應時間已可壓縮到0.2毫秒,比起其他以溶液為基礎的方案快一百倍以上。  

李忠蕙進一步指出,用空氣作為介質可以帶來很多優勢,除了反應速度夠快,技術上具備支援動畫顯示的發展潛力外,毋須使用TFT玻璃基板,也意味著開發軟性顯示模組的門檻較低,較有機會滿足市場對顯示模組耐摔性的需求。此外,以空氣為介質的顯示技術,也具備寬廣操作溫度的特性。如台達電已經實測證實QR-LPD即使在-20℃也能正常運作,其他以溶液為介質的顯示技術,在這種溫度環境下多半都已經因為溶液凍結而失靈了。  

至於談到QR-LPD的缺陷,李忠蕙也不諱言,業界經常質疑的驅動電壓偏高確實是有待改進的重點。但其實台達電當初評估投入QR-LPD,看上的也是其驅動電壓較高,與台達電的核心業務--電力電子比較接近,因此很多在電力電子領域長年累積的知識,也可以適用在QR-LPD上。  

目前台達電已經與聯合線上達成合作協議,預計在今年底前發表電子書閱讀器,屆時便可打破業界認為QR-LPD驅動電壓過高,過於耗電的刻板印象。事實上,除了電子書閱讀器外,台達電利用電子紙技術所開發的第一項量產產品,就是應用在醫院病床上的電子紙病歷表等小型標籤(圖2),目前已小量交貨給日本。

圖2 以QR-LPD技術實現的電子紙標籤

日本電子紙走向多元應用

除了台灣電子紙三雄與其背後所代表的技術陣營外,其實日商在電子紙技術上的投入也頗有可觀之處,只是日商目前感興趣的領域,似有從電子書閱讀器轉移到其他應用市場的趨勢。例如在本屆CEATEC展中,膽固醇液晶陣營的主導廠商富士通便展示了一款同樣與醫療應用結合的電子紙掛號看診系統。  

事實上,富士通的展出內容,已經從技術層次轉向整個應用系統層次(圖3),這也是目前台灣電子紙產業鏈最缺乏的系統層級思維。例如在該掛號看診系統中,病患一進到醫院,便可在櫃檯領取如一般識別證吊牌般的讀卡器,將識別身分的IC智慧卡插到吊牌後方的讀卡器後,該讀卡器便可透過IEEE 802.15.4無線技術向醫院的資訊後台系統報到。

圖3 富士通已開始從系統層面思考電子紙的應用可能。

而病患在等候看診期間,也不須在診療室外枯坐,讀卡器前方的電子紙顯示器會自動顯示還有多少人正在等候看診,甚至還支援語音通知功能,可提醒病患該前往診間了。這種針對特定應用情境開發出對應系統解決方案的能力,無疑是電子紙應用走向多元化不可或缺的關鍵。  

電子紙技術各有優劣 技術評估考驗艱鉅

從各家電子紙供應商的說法與評論,可以發現目前市場上並不存在一種可在各方面均壓倒其他競爭對手的技術。因此,面對群雄並起的電子紙應用市場,有心投入的業者宜審慎評估自身計畫耕耘的市場有何特性,再選定欲採用的電子紙技術。

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