電子紙技術應用與未來市場發展趨勢

 

刊登日期:2011/6/14
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相關電子紙技術若以驅動方式區分,則可分為主動驅動顯示技術(Active Matrix Driven Display)與被動式驅動顯示技術(Passive Matrix Driven Display), 如圖一所示,國際上有許多公司與研發單位相繼投入研發,主動驅動技術有不同下板技術,例如a-Si TFT 、LTPS-TFT 、Organic TFT等技術搭配,以達到高解析度、軟性可捲曲、輕薄化等功能需求。

電泳顯示器(EPD)技術主要由兩家美國公司E-Ink 與SiPix 所開發,現在則分別由台灣元太公司與友達公司所購買,延續其研發與量產產品製造。E-Ink 公司最早於1997年自MIT Media Lab Spin-off成立公司,其技術主要在於微膠囊化黑色與白色粒子,其中黑色粒子帶有負電荷,主要材料為碳黑粒子,白色粒子帶有正電荷,主要材料為TiOx ,將兩種粒子均勻分散於懸浮溶劑中並微膠囊化(圖二(a)),再以塗佈製程將含有該微膠囊的塗料塗佈於塑膠基板上,製作成FPL (Front Panel Laminate)薄膜材料。

顯示功能主要是利用上下電極間的電荷差異,各自吸引不同顏色粒子而達到顯示黑色、白色、灰色畫面。此技術具有雙穩態特性,可以維持顯示畫面達數年而不需要提供外加電壓,僅在更換畫面時才會耗電,其驅動電壓小於20 V ,再加上反射式顯示不需要背光模組,因此可以非常省電,並且達到近似紙張的顯示效果。EPD的顯示並無視角依存性,對比可大於23:1 ,目前的反射率可超過55%(相對於標準白),非常接近目前使用影印紙張的反射率(60~70%)。而其最新發展高反射率產品“Pearl” 也已於2010 年在美國舉辦的SID (Society for Information Display)顯示器研討會中發表並規劃量產。


圖二、E-Ink 開發之EPD 技術剖面示意圖及EPD 之彩色化

另一家開發EPD 技術的公司為1999 年成立之美國公司SiPix ,獨家研發以微杯狀 (Microcup)結構填充白色帶正電粒子與黑色溶液,如圖三所示,當白色粒子吸附於顯示面時則表示白色畫面,當不同比例粒子吸附於顯示面則可以表示不同灰階程度畫面。


圖三、SiPix所開發微杯狀(Microcup)結構之EPD電子紙技術

Bridgestone 公司所開發的QRLPD 是利用低阻力粉體粒子,有別於傳統粒子具有類似流體之特性,將帶有不同電荷之黑色、白色粒子填入微結構中,並以空氣為介質,控制黑色、白色粒子位置來顯示黑色、白色畫面,如圖五所示。

國內在膽固醇型液晶應用的相關研發也有多年經驗,工研院顯示中心近年所投入的研發,主要為單層彩色化結構,如圖十一所示,該結構使用目前平面顯示器製程的真空注入方法,分別將紅色、綠色、藍色液晶注入不同的畫素區內,如此便可以分別控制各畫素的液晶狀態,以達到顯示彩色的效果。使用該技術所製作的高解析度、高亮度膽固醇電子紙面板樣品,如圖十二所示。工研院於2007 年開始導入美國Kodak公司使用塑膠基板的電子紙技術,該技術是利用類似報紙印刷方式,以連續式捲對捲塗佈的方式製作電子紙,如圖十三所示。

產品應用
目前電子紙技術的應用產品以電子閱讀器為主,尤其是在Amazon Kindle 的產品商業模式成功後,更帶動國際各公司相繼投入電子閱讀器之產品開發與量產,掀起新一波電子閱讀器的新浪潮。

工研院顯示中心所開發的膽固醇液晶顯示技術已成功展示在電子賀卡、識別證、電子書畫、遊戲、時鐘等不同的創新應用,如圖廿三所示。其中識別證可應用於公司訪客之臨時識別證,以顯示相關資訊或應用於大型展覽會場之可重複使用識別證。而在特殊之電子書畫應用上,則可以市售的熱寫入列印模組改裝後,直接進行電子紙熱寫入文字或圖案,所完成的樣品是全世界最長(超過三公尺長度)的電子紙雛形,其16 灰階效果與解析度可達200 dpi 以上的顯示能力,可清晰呈現中國國畫的細膩與畫軸之意境……以上內容為重點摘錄,如欲詳全文請見原文

作者:黃介一  / 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=9406


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