电子纸技术发展趋势

虽然目前电子纸商品化多以黑白或单色、简单图像或文字应用为主，但未来的研发必是朝着高速应答、全彩化、可挠式以及低成本的趋势发展。然而技术发展蓝图却因各厂商的显示技术与策略而异，如E-ink先天受限于包覆于微胶囊内黑白粒子成色原理，需使用彩色滤光片达精细全彩化难度较高，故技术开发次序为1.低成本化与画质特性（对比度、反射率、高速应答）提升、2.全彩化、3.可挠化；Bridgestone则很早就致力于大型化、全彩化及可挠式，接着是高辉度、高耐久性等公用显示器需求，然后进行超低耗电诉求、主动式驱动、部份动画显示以及R2R生产。

（一）提升应答速度
电子纸反应速度约为数百毫秒，比不上LCD 4～8毫秒的反应时间，更远不及OLED以μm为计的速度，因此并不能完全取代显示器。一般认为重视动画、鲜丽色彩呈现的应用多半还是交给显示器，而电子纸初期适用于各种静止画面显示装置，或切换频率不快的场合。
QR-LPD属于干式电子粉流体，透过控制粉末表面特性至奈米级的变化，加上干式带电粒子在空气中具高流动性，原理上各画素具备0.2ms的极佳高速应答特性，如图5所示，然而高达70～80V的驱动电压也造成耗电量提升。QR-LPD的灰阶阶调表现是采用时间分割驱动，故为了不断满足多灰阶的发展趋势，必须减少粒子的移动时间，也就是必须提高驱动组件的载子移动率。

图5：电子粉流体之应答速度

 
资料来源：Bridgestone，2008／8

E-ink第二代Vizplex的黑白反转速度从500ms提升至260ms，完整的灰阶显示应答时间约仍要740ms，此外，第二代Vizplex灰阶显示从4灰阶提升至8灰阶，但仍不敷使用。因此E-ink与Seiko-Epson共同合作开发出「Broadsheet」主动驱动控制芯片，不但提升至32灰阶状态，更增加区段改写画面功能。E-ink在Finetech Japan 2008上便做出黑白动画显示以及实时涂写板展示，如此快的应答速度一改传统电子纸的迟缓印象。

SiPix的技术开发显示到2008年底，其反应速度约为500ms，预计2009年底将可提升至300ms，届时驱动电压将从30V增加至40V，反射率约达45%。Fujutsu的FlePia彩色胆固醇液晶显示器可在8～4,096色转换，室温25℃下，显示8色时反应速度为2.3秒，显示4,096色的画面转换速度则需10秒，由于等待时间较长，主要用于静态的讯息显示。

（二）全彩化
单色电子纸商品目前已能进入量产，然而真正「杀手级应用」仍需仰赖全彩化技术，做法大致分为使用或非使用彩色滤光片两大类。采用彩色滤光片之技术与LCD较为类似，如E-ink即把Toppan开发的彩色滤光片放置于充填黑白微胶囊的前面板之上，每组画素由16灰阶、RGBW的sub-pixel所组成，而得到4,096色的彩色电子纸；但透过彩色滤光片后将被吸收7成光源，反射率大幅降低，使得显示器十分不明亮，E-ink尝试使用对比度高的电子墨水，然而也造成成本增加。而Bridgestone结合了电子粉流体与彩色滤光片也实现了4,096色、75ppi的A3尺寸彩色电子纸，2007年更发展出亮度增至2倍的A4彩色电子纸；目前Bridgestone为提高亮度与色再现性，正持续研究电子粉流体材料，以及改良该公司自主开发的电子纸专用彩色滤光片特性。

SiPix与传统胆固醇液晶型电子纸则无需彩色滤光片亦能达到彩色化。SiPix的原理是藉由在微杯中放置R、G、B三色液体达到全彩化，不会影响对比与色再现性，不过现仍在研发阶段。富士Frontech则采用光写入法与RGB3层胆固醇液晶反射外来光源，以达到全彩显示，并在2007年发表8吋和12吋可在8～4096色间转换、可挠的「FlePia」彩色电子纸显示器，以及由12吋拼装的大型彩色公用显示器；台湾工研院则发表全球第一片单层彩色胆固醇液晶型电子书，具备全彩、广视角、轻薄之特性，领先于传统全彩胆固醇堆栈RGB三色面板的方式。

（三）藉由软性基板实现可挠曲功能
电子纸若欲达到可挠诉求，必须选择塑料或金属基板，采用塑料基板的电子纸重量较玻璃材质减轻80%左右，厚度也仅0.3mm，十分符合轻薄、耐冲击等需求，用途也因此更加广泛。然而塑料基板欲克服的最大难题则在于材料耐热、耐化性较差，需持续改良基板材料或开发低温制程。

直接采用塑料基板的例子有2006年Bridgestone开发出当时最大尺寸的8吋彩色电子纸，使用单纯矩阵驱动，厚仅0.29mm；2007年Fujitsu亦宣布制作出A5可挠彩色电子纸，该产品反射率达30%，对比度为4：1。E-ink的第二代Vizplex也使用了可挠塑料基板，不同于第一代建制于主动矩阵TFT基板上，光玻璃基板厚度就有0.7mm，如图6所示，第二代产品则仅约0.3mm，但相对用于分辨率要求较低的市场。

图6：LCD与EPD显示器横剖面示意图

 
资料来源：E-ink，PIDA，2008／8

选择金属薄膜基板的厂商则以韩国LGD为主，LGD搭配E-ink电子墨水在2007年展示14.1吋、4,096色可挠彩色电子纸后，2008年进而发表了WXGA、16灰阶的A4电子纸，厚度约0.3mm，皆是将TFT制作于不锈钢板上的产品。但尽管金属薄膜可耐高温制程，抗水氧、抗化性也佳，但由于重量较重，挠曲性较塑料基板差，无论在R2R制程或商品化上都有缺憾。
除了直接将TFT制作于塑料或金属基板外，从玻璃基板转印技术也是常见的。台湾元太公司从飞利浦独家取得的EPLaR技术，是将在玻璃基板上形成的a-Si TFT电路黏贴到微胶囊型电泳前板上后，再通过雷射分离玻璃基板；另一种由Seiko Epson开发的SUFTLA转印技术，则是将制造在玻璃基板的LTPS TFT转印到塑料板上，配合E-ink的电泳技术在2006年已开发出7.1吋高精细度电子纸，厚0.43mm、397ppi、对比10：1。此类转印技术的好处是可使用原来Array制程，缺点则是大型化时容易在分离过程造成TFT电路毁损。

（四）Roll-to-Roll低成本技术
使用R2R滚动条式连续生产制程将会使生产周期拉长、产量提升，由于生产率会相对增加，因此成为降低成本的重要发展趋势。最早实现R2R制程的是SiPix前面板制造；而后台湾工研院与Bridgestone也陆续开发出电子纸基板使用R2R的生产方式。此外，与E-ink合作的荷兰Polymer Vision也于2007年底确定R2R量产制程。然而与E-ink有合作关系的飞利浦也表示：”当制造主动矩阵显示器时，传统制程比R2R更合适”；原因在于虽然R2R在产量有规模优势，但在工艺性能、制程缺陷反馈、成熟度等方面技术相对也提高，尤其R2R带来的在制品高存货、制程多样性之弹性降低，说明了R2R不适合主动矩阵背板制造的理由。