電潤濕電子紙的結構簡介
在目前諸多已開發的反射式顯示技術中，皆無法達到一般使用彩色油墨印刷紙張的明亮度與對比度(R > 80%)。如電泳式/粉流體式電子紙技術，其白色層太薄，導致反射率不足；黑色層的光學吸收密度太低，因此造成對比不足。而干涉式電子紙技術雖可提供單一畫素高明亮度色彩，但很難提供大面積、寬頻譜、廣視角的白反射，必須依靠微機電精密加工才能達成。電潤濕式電子紙是現行具有最高白反射率的技術，其驅動速度又可以達到影像播放速率(Video Rate)。如圖一所示，反射電潤濕式顯示器只需簡單地將染色的油墨覆蓋在白色反射材質上，就可以達到很高的白反射率。
在反射電潤濕式顯示器的結構中，最主要的關鍵材料為顯色介質、親水性擋牆及疏水性高介電層材料。其中，顯色介質的體積主要影響白反射率，其組成為油與色料，油一般使用低黏度、高沸點、無毒性的疏水性液體；而色料如使用染料，有低日光牢度的缺點，但使用顏料雖然有優異的日光牢度，確有分散安定性的問題，且兩者目前皆無雙穩態的能力。親水性擋牆的需求特性是要讓水可以潤濕，而且其與油相的接觸角必須小於120°；此外，更必須對水、油、光具有長時間安定性；一般而言，擋牆是微影製程製作，解析度必須在10 µm 左右，高度可控制在4~12µm 。
顯色介質發展近況
1. 油溶性染料
顯色介質主要包括油溶性染料及水性顏料等材料。如BASF 公司的油溶型染料商品， Blue N 、Sudan Red 與Blue 673（圖二）等雖然可以溶在油相中（烷類溶劑），但其耐日光堅牢度不佳。
3. 染料褪色機制
一般油溶性染料褪色機制如圖四所示。主要為染料分子經過長時間照光後，氨基上的長鏈烷基斷鍵與氧化所形成的CHO 官能基會拉電子，因而使染料分子由藍色變成粉紅色。
5. 各色域高日光牢度染料
Liquavista 用於電潤濕式顯示器各色域的高日光牢度染料分子結構如圖六所示。為了提高其在油相中的溶解度，因此在主結構2- 和3- 位置接上 8~12 個碳的長鏈烷基、1-, 4- 位置上的非碳原子要再接一個長鏈烷基或環狀烷基；而保留的氫原子主要能夠與Carbonyl 官能基形成分子內氫鍵，以提高耐光堅牢度。
圖十、水性顏料Cyan 、Magenta 、Yellow 三色相重疊影像
工研院的電潤濕技術發展
1. 反射式電潤濕顯示技術
近年來，工研院顯示中心陸續與廠商合作開發主動矩陣式電潤濕顯示器，研發重點是將電潤濕顯示器製程導入傳統的2.5代面板廠，為了達到大面積量產的需求，採用噴墨製程(Ink Jet Printing)可快速將油滴置入畫素區內，表面處理可解決疏水介電層表面材料附著不易的問題，圖十一為工研院與廠商共同開發之6 吋主動矩陣式反射式電潤濕顯示器。未來顯示中心計畫發展彩色與可撓式的電潤濕顯示器，使用噴墨技術將不同顏色的墨滴滴入畫素內，形成單層彩色電潤濕顯示器，此方式可以有效提升面板的反射率，進一步提高目前採用搭配彩色濾光片的彩色電潤濕顯示器之反射率。
圖十一、工研院顯示中心與廠商共同開發之6 吋彩色主動式電潤濕顯示器（搭配彩色濾光片）
2. 節能智慧窗顯示技術
目前應用於節能智慧窗的技術主要以電致變色(Electrochromic; EC)與高分子分散型液晶(Polymer Disperse Liquid Crystal; PDLC)為主。電致變色技術雖然具有較多之色彩選擇性，但有低反應速度的缺點 （切換速度約1 分鐘），使其無法快速依據環境光源的變化來調控入光量；高分子分散型液晶雖具有較電致變色快之反應速度(1s)，但在需要快速切換之需求下，反應速度仍偏慢，此外該技術僅有霧白色可供選擇，故在色彩選擇性上亦為其缺點。
在產品應用開發上，工研院首創整合自己所發展的穿透性薄膜太陽電池與電潤濕顯示技術，成功開發出具備創新與前瞻性的綠色節能調變窗，如圖十二所示。其主要特點包括：(1)透明式太陽能發電；(2)隔熱節能功用；(3)具光調節功能；可彩色裝飾與動態顯示用途等優點。可應用於情境顯示玻璃、太陽能資訊顯示應用等，可自身供電顯示，不需外接電源，可隨意使用於窗戶、牆壁、隔板等區域，兼顧綠色建築節能與顯示創新應用。此產品主要利用太陽能發電基板結合建築所需窗戶應用，具有……以上內容為重點摘錄，如欲詳全文請見原文
作者：張德宜、吳明宗、陳文俊、張金華/工研院材化所；鄭惟元/工研院顯示中心
★本文節錄自「工業材料雜誌294期」，更多資料請見：https://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=9404