電子紙的概念由來已久，早在1970年代，全錄的研究人員便已經發展出全球最早的電子紙顯示器原型。歷經數10年慘澹經營，電子紙技術一直很難在市場上獲得認同，但隨著技術日趨成熟，以及成功的商業模式典範出現，電子紙應用市場終於久旱逢甘霖。
嚴格說來，電子紙概念的誕生由來已久，最早可追溯到1970年代末期。從全錄(Xerox)、飛利浦(Philips)等電子紙產業的研發先鋒，到E Ink、鑼(SiPix)、普利司通(Bridgestone)等電子紙產業的新秀陸續躍上檯面，至今已發展30多個年頭。
此一概念之所以能吸引無數廠商前仆後繼地投入研發，最主要的關鍵有二：第一，電子紙本身無背光的設計架構，適合長時間閱讀應用，而其雙穩態(Bi-stable)特性，亦使得顯示裝置毋須消耗電力來維持顯示內容，因此可實現極長的閱讀時間，兩者形成絕佳的搭配；其次，電子紙顯示技術和大容量儲存裝置結合，可以輕鬆儲存數千本紙本出版品，進而大幅減少樹木的砍伐，符合環保潮流。
雖然電子紙是一項可以改變人類文明發展並有助環境永續經營的革命性技術，但電子紙的顯示效果畢竟與傳統閱讀經驗有所差距，再加上缺乏合適營運模式的支撐，這兩項關鍵因素均導致電子紙的應用產品在上市初期的市場接受度並不顯著。直至亞馬遜網路書店(Amazon.com)於2007年推出Kindle電子書閱讀器，在獨特營運模式及相關技術的配合與加持下，銷售量一飛沖天，也帶動電子書市場的整體規模 (圖1)。
 |
資料來源：IDG
圖1 2002～2008年美國電子書市場規模 |
電泳顯示技術後來居上 E Ink拔得量產頭籌
電子紙之所以較一般平面顯示器更適合用來取代傳統紙張，除了其具有輕薄且不易破裂的優勢外，不需背光支援的自體發光特質，也讓電子紙比其他平面顯示器更不受到光線及視角的限制，因此閱讀起來更加舒適，也更接近紙本的閱讀經驗。
著眼於電子紙的種種優勢，許多廠商紛紛投入電子紙顯示技術的研究，希望搶得市場先機，但目前市場上最主流的電子紙技術，並非全錄和飛利浦等電子紙顯示技術始祖所研發的Gyricon或膽固醇顯示器，而是E Ink所發展出來的電泳式顯示(Electrophoresis Display, EPD)技術。據統計，目前全球90%以上的電子紙均採用電泳式顯示技術，也因此電泳顯示器幾乎就是電子紙的同義詞。
由於E Ink在電泳顯示技術上擁有先進優勢，產品技術較為成熟，因此在各種電子紙顯示技術中，至今仍是唯一已進入量產者。E Ink在過去10年來，已為客戶提供各種客製化的電子紙解決方案。近來，索尼(Sony)、Lexar、摩托羅拉(Motorola)等知名大廠，更將該技術應用在其最新推出的裝置中。事實上，目前市面上最知名的兩項電子書產品--Amazon的Kindle及Sony的LIBRIe電子閱讀器，便是採用E Ink的高解析度電子紙顯示器技術。
模擬傳統閱讀體驗 控制IC扮演要角
Kindle之所以受到普遍肯定，除了使用E Ink的電子紙技術和提供有吸引力的服務模式外，更在於它提供許多近似傳統紙本閱讀的功能，是其他同類型競爭產品所不具備的。例如，由於傳統紙張可輕易書寫，因此消費者理所當然也期待電子書能隨心所欲的註記，且書寫反應速度必須符合手寫速度。此外，由於可攜式電子裝置觸控功能的普及化，且反應速度越來越即時，消費者也期待電子書也擁有相同的使用經驗。
要讓電子紙用起來越來越像真正的實體紙張，除了電子紙顯示面板本身的突破外，也必須仰賴電子紙顯示控制晶片加以實現。有鑑於此，E Ink與愛普生(Epson)兩家公司已針對電子紙顯示先後共同開發兩代顯示控制晶片，致力讓電子紙使用起來更接近傳統紙張。同時，為了讓更多客戶實際體驗電子書的優異表現，並能快速開發新一代電子紙產品，雙方更推出參考設計(圖2)，共同推廣電子紙技術。Amazon第二代的Kindle2電子書便採用該款控制晶片。
 |
| 圖2 愛普生與E-ink聯手提供的開發套件 |
電子紙為一項新興的面板技術，與傳統液晶面板在材質上有極大的出入，因此在控制晶片的設計開發上，能否取得面板材料並徹底研究其特性，調校出完全符合電子紙特性的控制晶片，就成為成功的關鍵。由於E Ink為目前市場上唯一量產出貨的電子紙供應商，而愛普生為E Ink在主流規格的電子紙顯示控制晶片上唯一配合廠商，因此現階段電子紙控制晶片市場仍由愛普生寡占。
控制器晶片走向整合之路
事實上，電子紙應用市場的主流隨著Kindle等眾多電子書閱讀器陸續出現，已經越來越明朗化。對晶片供應商而言，終端應用可能產生的規格需求亦日益明朗。比較愛普生前後兩代EPD控制晶片的規格變化，便可看出此一趨勢。
就控制器所支援的顯示尺寸而言，愛普生的第二代控制器晶片鎖定的是小尺寸的電子紙顯示應用。相較之下，第一代控制器在開發時，由於終端應用需求尚未明朗化，因此其支援的解析度可達4,096×4,096，可滿足戶外廣告等大尺寸顯示設計的需求。但隨著電子紙應用的主流已很明顯地落5～7吋區間，因此鎖定市場主流區間的控制器晶片已無必要再支援如此高的解析度，因此第二代顯示控制晶片的支援解析度為1,027×768。
為了因應市場的變化，愛普生在第二代EPD控制晶片中，利用記憶體堆疊技術將2MB動態隨機存取記憶體(DRAM)整合在單一封裝中，且電路設計上也略做調整，因此讓控制器晶片比前一代更具成本競爭力，同時整個系統的實現成本也由於不再需要外部記憶體的緣故而得以降低。但若系統製造商想實現客製化的開機畫面等設計，仍須外掛快閃記憶體(圖3)。
 |
| 圖3 新一代控制器晶片讓電子書閱讀器系統設計更簡潔 |
除了整合度更高，系統成本更低外。愛普生認為，未來電子紙顯示的應用發展會與液晶顯示(LCD)技術越來越接近，因此在新一代EPD控制晶片中，也將以往實現在LCD控制器晶片上的功能移植到EPD控制器上，例如畫中畫(Picture in Picture)、透明圖層(Alpha Layer)等。這些新的功能將使電子書閱讀器的製造商有更多揮灑創意的空間。
至於其他第一代控制器便已實作的功能，如管線化的顯示架構、觸控支援等，在第二代控制器中仍然被保留下來。愛普生認為，即使目前市場上支援手寫/筆式輸入和觸控介面的電子書閱讀器仍局限於高階機種，但電子紙為了模仿實體紙張的使用特性，導入觸控介面以支援手寫/輸入，將是未來的趨勢。
全彩化/可撓式電子紙指日可待
電子紙雖然已具備許多令人驚豔的功能，若要能夠真正大量普及，仍有許多有待強化的空間，其中最重要的便是全彩化及可撓式(Flexible)技術。根據Display Search指出，電子紙將在2013年達到超過30億美元的市場規模。尤其在彩色電子紙與可撓式電子紙陸續推出後，將因未來電子教科書、電子報紙、電子雜誌等多元化的應用，進一步快速成長。
全彩化及可撓式電子紙目前的技術瓶頸，主要在於顯示面板技術，而非控制晶片。以全彩化技術來說，目前E Ink及元太科技已推出全彩化電子紙樣本，技術上雖已齊備，但色彩能否符合消費者期待，市場接受度仍有待考驗。全彩化電子紙問世後，仍需新的控制晶片配合，因此愛普生已展開第三代控制器晶片的研發專案，預計在2010年發表，屆時新一代控制器就會支援全彩電子紙。
內容服務為持續普及關鍵
隨著電子書市場逐漸成長，各家業者紛紛投入，以台灣為例，除最早投入的元太歡慶豐收外，鴻海及振曜等電子書組裝代工廠亦已自去年起開始出貨。此外，佳世達也積極切入電子書市場，並計畫於2009下半年量產電子書與電子標籤。據統計，不包括電子標籤及其他應用，2009年全球電子紙市場規模便有三倍成長，許多機構更預估該產業至2011年更將雙倍成長，並持續維持50～80%的成長率。
然而，電子書若要真正能夠普及，豐富的內容將是成功的關鍵，而這已不是元件供應商所能控制的範圍。Kindle的成功已為電子書的商業模式提供了一個絕佳的樣板，未來無論是出版商或電信業者，只要掌握了大量內容與消費者名單，都占有切入該市場的最佳戰略位置。
事實上，自從亞馬遜自2007年底以網路書店身分推出電子書閱讀器後，全球網路及出版通路也積極搶進此領域，甚至行動和固網電信業者也有興趣加入電子書產業，市場熱絡的程度，讓全球業者將2008年視為全球電子書元年。可想而知，電子書閱讀器的關鍵零組件--電子紙顯示器的需求量自是水漲船高，而其顯示控制晶片的需求量亦估計在2009年，尤其是下半年將大幅成長。
輸入/輸出二合一 EPD控制晶片角色吃重
展望未來，隨著文字內容產業電子化的發展趨勢，未來到處都將需要顯示文字的終端產品，而電子紙將會被大量應用在閱讀器(e-reader)、電子式報紙(e-newspaper)，甚至是電子教科書(e-textbook)等終端顯示產品上。為加速普及，上述電子產品除了提供更多功能外，勢必更要著重於提供更舒適及順暢的閱讀經驗。因此，控制晶片未來除了肩負控制顯示器的責任外，更將扮演電子書閱讀器使用者介面演進的核心，如此方能將電子紙使用體驗提升至新的境界。
(本文作者任職於台灣愛普生)