電子紙已成為驅動面板產業成長的重要推手，其中，電子書應用最為亮眼，各大電子紙技術陣營無不爭先搶奪此商機。目前電氣泳動、膽固醇、Mirasol及電子粉流體技術都陸續加強技術開發，業者也透過購併、入股等策略強化實力，期盼可在電子紙產業鏈占有一席之地。
電子紙具有輕、薄、可撓曲、省電、大型化、耐衝擊等優勢，將可應用於許多需要顯示訊息的產品中，並帶動面板產業開創下一波產業高峰，台灣在具有技術領先的面板產業之下，亦投入電子紙的研發，取得電子紙相關專利與技術並藉由適合企業之市場進入策略，進而建構完整自主的電子紙產業鏈。本文將探討電子紙可切入之應用情境及市場前景，同時也比較各電子紙顯示技術和解析台灣電子紙產業鏈結構，以了解各陣營布局電子紙技術之策略。
開創多元應用情境 電子紙扮要角
電子紙除了具紙張般的輕、薄、軟的特性外，還具有電子化特質，可隨意替換訊息。在應用面上，電子紙除了取代紙張或傳統顯示器外，還將開創出創新性的應用領域(圖1)。
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資料來源：各公司、工研院IEK(11/2009)
圖1 電子紙應用情境圖 |
在電子紙取代傳統紙張應用上，如廣告看板和大型海報上的應用，使得在單一電子紙上可顯示眾多廣告及海報的訊息，並且在顯示單一畫面時，不須消耗任何電力，充分發揮省電優勢。同樣，應用在電子標籤、布告欄和春聯上時讓原本長時間才更換訊息的環境，也因為有了電子紙產品，可更方便的替換所要顯示的訊息。
而在創新性的應用方面，市場已推出的電子書閱讀器減輕了書本的重量，更增加了搜尋、放大字體等紙本無法做到的優勢。電子紙除了取代手機次螢幕外，更利用大型化的優勢，讓手機的次螢幕可放大至整個手機範圍；同樣的，也可應用於筆記型電腦的次螢幕中，即使不開機，仍可在次螢幕上看到訊息。由於液晶面板太過厚重，不適用於智慧卡和隨身碟等狹小空間應用，但電子紙則非常適合，可讓智慧卡及隨身碟顯示訊息。目前，手機按鍵在一小小的按鈕內，布滿了數字、注音、英文等文字，每個字體都很渺小，不易閱讀，若採用電子紙產品，可依使用需求只顯示所要的文字，如此一來每個字體就更為放大，讓閱讀感更加舒服。
電子紙應用創造新一波市場高峰
根據工研院IEK針對電子紙面板的市場統計，2008年電子紙應用於廣告看板中，由於面板尺寸較大，使得市場產值為應用初期最大，高達5,700萬美元，其次則為電子書產品所採用的電子紙面板，產值達到3,600萬美元。隨著電子紙的技術精進與成本降低，提升了許多應用產品的電子紙產值，預計2018年整體電子紙產值將達到120億美元，較2008年成長89.5倍，其年複合成長率(CAGR)達57%，其中，電子紙尺寸大於10吋的e-Document，將以大尺寸及取代筆記本和講義等優勢，成為電子紙所有應用產品中最高產值，其電子紙將達到42億美元產值，其次為尺寸小於9.7吋的電子書產品，其產值為30億美元，再次之則是應用於可攜式數位產品上的e-Portable，其電子紙產值為25億美元(圖2)。
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資料來源：工研院IEK(11/2009)
圖2 2008～2018年電子紙市場產值預測 |
彩色化為電子紙技術趨勢
早在2004年，Polymer Vision、Plastic Logic與普利司通(Bridgestone)均各別發表自行研發的電子紙樣品，隨後，精工愛普生(Seiko Epson)、樂金顯示(LG Display)、富士通(Fujitsu)亦發表試製成功的電子紙，普利司通具全彩顯示的電子紙也問世(圖3)。2007年，三星電子(Samsung Electronic)和樂金顯示將電子紙推進至彩色化的世代。同時，Polymer Vision也發表試製搭配可彎折螢幕的電子書閱讀器。同年，工研院顯示中心也發表長條形的軟性膽固醇液晶顯示器，並在2008年發表彩色的軟性膽固醇液晶顯示器。
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資料來源：各公司、工研院IEK(11/2009)
圖3 2004～2009年國際大廠之電子紙研發歷程 |
2008年Plastic Logic則展出自家技術的電子書閱讀器，並在2009年發表面板尺寸為11吋，命名為QUE的電子書閱讀器，並與邦諾書店(Barnes & Noble)合作，將於2010年正式對外銷售。
2009年，友達在入股鑼(SiPix)(已更名為達意科技)後，取得其技術的支援，正式發表電子紙樣品。並且三星電子、樂金顯示、元太科技、普利司通也展出技術更精進的電子紙，其中亦有彩色電子紙樣品展出。日本富士通正式對外販售自家生產的彩色膽固醇液晶電子書，是目前全球唯一彩色顯示的電子書閱讀器。
工研院顯示中心採用的是軟性膽固醇液晶顯示技術，2008年展出全球長度最長(3米)的電子紙樣品，對外宣示工研院在捲對捲(Roll to Roll)技術上的發展，將其應用在春聯上時，可展現電子紙可替換訊息的優勢，隨時變更春聯上的顯示訊息。
在電子紙的國際競賽中，除了現有的顯示器面板廠商如友達、元太科技參與之外，亦有新成立的公司如Plastic Logic投入此新興的領域，顯示在現有近飽和的平面顯示器市場中，未來新的顯示器世代將是電子紙的世代。
雙穩態特性加持 電子紙輕鬆省電
為達到面板省電的需求，雙穩態特性是重要的電子紙研發重點，雙穩態特性是指只有在須變換螢幕訊息時才須要通電，因此使得電子紙具有省電的優勢。具備雙穩態特性的顯示技術有電氣泳動、膽固醇液晶(Ch-LCD)、Mirasol等顯示技術，以下將探究每一種顯示技術的基本原理。
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電氣泳動顯示技術的基本架構是利用正負相吸原理，使顯示介質可在上、下面板之間移動或旋轉，呈現出黑色、白色的畫面(表1)，此顯示技術是利用外界環境中的光源照射至黑、白色球後反射出黑、白的顏色，屬於反射式顯示類型。全球擁有電氣泳動顯示技術的上游材料廠商有美國的E Ink、達意科技和日本普利司通，E Ink之技術取名為電子微膠囊(Micro-capsule)；達意科技為電子微杯(Micro-cup)；普利司通為電子粉流體顯示器(QR-LPD)。 |
以上這些技術基本顯示架構是相同，但均擁有自家的專利技術，其中，E Ink採用微膠囊包覆的方式進行顏色區隔，具有高反射率的特點；達意科技則是先製作好微杯的方式，將各色區間隔離，再填入各色的粉末，目前已可呈現白、黑、紅、綠、藍、金等六種顏色；普利司通是在黑白色粉末之間填入空氣，讓黑、白色的上下移動更容易，所以其顏色反應速度最快，可小於0.2毫秒。
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膽固醇液晶材料與目前普遍採用之液晶種類不同，該技術藉由不同的成分調配與厚度控制，可產生出紅、綠、藍等顏色(表1)，即可呈現彩色的顯示效果。膽固醇液晶屬於反射式的液晶，同樣是利用外界環境的光源來顯示影像，不需要背光源。 |
工研院顯示中心為全球擁有最多膽固醇液晶專利技術的研發機構，並且利用膽固醇液晶可製作在軟性基板的優勢，採用捲對捲進行低成本生產，現已可做出長度達3米長的軟性膽固醇液晶電子紙。
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Mirasol是高通(Qualcomm)以微機電系統(MEMS)為基礎技術而製作的反射式顯示器(表1)，高通與正崴合資在台成立了高強光電，以進行Mirasol面板的研發與生產。該技術是藉由面板間不同間隙，使得外界光線進入面板後反射出不同顏色，藉由吸附面板下方的薄膜後，則呈現黑色的顏色，在吸、放該薄膜後，毋須持續通電，畫面仍可維持所要呈現的訊息，同樣也具有雙穩態的特性，由於Mirasol顯示技術不需要偏光板、彩色濾光片、薄膜電晶體(TFT)元件就可以呈現影像，但此技術目前只能呈現單一顏色的畫面，還正在提升其全彩、動畫的影像效果。 |
台灣建構電泳顯示技術自主產業鏈
平面液晶顯示器的市場成長曲線已進入成熟期，元太科技因無法供應大尺寸液晶面板，進而轉入利基型的電子書閱讀器，也順利帶領元太科技轉型至電子紙產業。為避免電子紙產業如同液晶產業受到國外廠商掌控上游材料，因此元太科技在2009年收購了全球電泳顯示技術市占率第一的E Ink(圖4)，除了確認上游材料供應無虞之外，也達到成本控制目的。同年為因應市場大量需求電子書面板，所以元太科技與奇美電簽署TFT驅動背板供應合約，即使奇美電與群創在2010年將合併成為Chimei Innolux Corporation，仍將持續供應電子書所需之驅動背板。元太科技所生產之電子書面板除了交付給轉投資的振曜科技進行系統設計、組裝之外，亦可依客戶需求，將電子書面板出貨給其他系統組裝廠商，如鴻海，最後交由品牌廠商進行銷售。
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資料來源：工研院IEK(11/2009)
圖4 台灣電氣泳動顯示技術產業鏈 |
友達也不遑多讓，為了加速切入電子紙產業，選擇以入股方式，快速取得達意科技的材料供應與技術，友達成為達意科技最大股東後，正式宣布友達進入電子紙產業並將電子書面板交予明基集團下之佳世達進行組裝，並由旗下BenQ進行電子書銷售，友達利用集團上、中、下游產業鏈整合的優勢，讓友達在電子紙產業中並不缺席。
台達電子集團則極力推動綠色環保工業，在切入顯示器產業時選擇具有省電優勢的電子紙技術，藉由選購日本普利司通的電氣泳動顯示面板，加上自家的電源供應器與組裝優勢，正式切入綠色環保的電子紙產業。
2009年國內面板業廠商在全球經濟不景氣之下，積極思索並布局面板下一步棋，從元太、奇美、友達及台達電跨入電子紙產業的動作來看，即是對全球宣示我國除了在液晶產業已是國際主要供應國之外，在電泳顯示技術之電子書閱讀器的供應上，更是國際上唯一的供應國，國內企業藉由掌握了上游電氣泳動顯示技術的專利及材料，使得電氣泳動顯示的關鍵技術掌握在台灣手中，並結合台灣健全與快速供應的系統組裝優勢，切入全球電子書閱讀器供應鏈，未來可望供應市場更多電子紙應用產品所需之面板。
除了國內電泳顯示產業供應現在全球電子書閱讀器產品之外，膽固醇液晶和Mirasol顯示技術具有彩色化的優勢，都可使得電子紙除了切入取代性的應用產品之外，更可發想出更多創新性的應用產品，讓電子紙普遍應用於日常生活中，相信在國內眾多企業與研發機構投入電子紙的研發，將可在2018年為電子紙創造出120億美元的市場產值，為台灣面板產業再創另一高峰。
(本文作者任職於工研院IEK)