省電性大勝LCD 電子紙顯示技術進軍IoT應用

電子紙顯示器具省電優勢，這使其與液晶（LCD）顯示器產生頗大的差異。 即便電子書閱讀器目前仍是電子紙技術的主力應用產品，不過近年來以該技術為基礎的電子貨架卷標、行李箱電子卷標、電子紙廣告牌等，也逐漸成為電子紙顯示器的成長動能來源。 而電子紙的省電特性，是其進軍物聯網應用的最大本錢。

以技術來看，電子紙技術可分成兩種，一種是微膠囊電子墨水技術，目前其已廣泛使用在電子閱讀器上。 該技術的微膠囊中混合了含有帶正電荷的白色粒子和帶負電荷的黑色粒子，它們懸浮在清潔的液體中，再根據用戶需要的內容，並使正電或負電電場接通，相對應的粒子會移動至微膠囊頂端，用戶就可以在表面看見白色或黑色的影像。

如果電場的作用方向相反，則顯示效果也相反，即黑色顯示，白色隱藏。 改變電場作用方向就能在顯示黑色和白色間切換。 白色部位對應於紙張的未印刷部分，而黑色則對應著紙張上的印刷圖文部分，運用這樣的原理，便能直接以外部光源達到反射式發光（Reflective Display）。 但LCD則不同，其主要是運用背光模塊投射出光源，光源最後通過表面的彩色濾光膜與偏光片，直射觀看者的眼睛來產生影像。

另一種技術則是微杯技術，運作原理類似微膠囊技術，只是結構不同於微膠囊，該技術已大量使用於電子貨架卷標，目前除了黑色與白色外，更添加了紅色或黃色。

圖1 微杯技術十分適用於電子卷標領域的應用

其主要是由數百萬個微杯所組成，每個微杯內含帶正電的白色粒子、帶負電的黑色以及紅色或黃色粒子，懸浮於透明液體中，當施加以正負電壓時，相斥的粒子便會移動至微杯的頂端，形成所看到的多色組合影像。

由於電子紙在製作時，是用一整張薄膜去做滾壓，產出後是成卷的，再做切割，因此其產出的量可以非常大。 也因電子紙的薄膜沒有辦法做任何驅動，必須再貼上一層薄膜晶體管（Thin Film Transistor， TFT）給予電壓，並驅動薄膜中的小粒子，以產生影像。 而TFT背板，可以是軟的，也可以是硬的，如玻璃，不過軟的背板目前還有技術上的難度，尚待克服。

全采電子紙顏色更飽合預計2019年將上市

雖然目前電子紙的技術，還只能做到紅色與黃色，不過目前元太已持續在這部分做努力，以進一步實現全彩化。 預計在2019年，將會上市全彩的電子墨水技術。 其將會在數字廣告牌上，有更好的畫質展現，並在顏色呈現上會更加飽和，與直接印出來的海報有極高的相似性。 針對全彩電子墨水技術，元太產品營銷部資深經理梁予表示，由於電子紙是運用電壓去控制粒子，若只有黑色與白色，僅須一個推一個，一個上一個下即可，但若採用不同顏色，便必須分辨不同的電壓來去做驅動，其調色與配色並不容易，也因電壓是有限的，要如何細微地去做區分Micro等級的粒子，會讓這樣的工藝變得十分複雜。

由於元太主要供應的是電子紙面板與材料，因而針對不同領域的應用，會有不同系統廠商的合作夥伴與合作模式。 從2011年開始，元太開始投入電子書領域，目前Amazon是元太最大的電子閱讀器客戶。 此外，目前也有日本廠商開始運用該公司電子紙技術，將琴譜放到電子書中，讓用戶可自由在該琴譜中做標記，而相對應的電子琴譜也已經能由相關廠商來做提供。

目前元太的電子紙市場主要有65～70％是在電子閱讀器，其次則是在電子卷標（圖2），現已在該公司佔了10％的市場，目前元太電子卷標的累計出貨量亦已突破1億片，該商機主要會是在歐美市場，像是歐洲的3C連鎖賣場Media Markt，而台灣市場雖然也已經可以看到，不過數量還不是很多，梁予表示，即便有些業者仍處於試點階段， 但由於有感受到電子貨架卷標所帶來的好處，因此也已開始逐步在為未來的大量導入，做系統上的更改。

圖2 歐美市場對電子貨架卷標的需求有明顯成長

市場調查機構Markets＆ Markets指出，全球電子貨架卷標（ESL）市場，預計從2014年的1億8，650萬美元，到2020年擴大到3億9，960萬美元規模，從2015年到2020年，以14．1％的年複合成長率成長。

價格戰自古以來都是業者與同業競爭最直接的方式。 貨架卷標若能透過中央統一控制做實時更換，便會發揮很大的幫助，此時電子貨架卷標便扮演重要角色。 除此之外，電子貨架卷標也能免去過去店員換錯價格，讓店面產生的不必要人為損失。

相較於台灣，價格有誤的消費糾紛在歐美政府的法規管制下，須賠償更多的金額，因此電子貨架卷標的需求，近年在歐美有十分大幅的成長。

即便設置電子貨架卷標，確實需要花費額外成本。 梁予表示，不過目前投資成本的回收已是相當明確的，因而受到業者的廣泛採納。 且以往電子貨架卷標的投資回收，大約要24～30個月，現今已明顯提升到18～20個月內就可以回收。

實現聯網新商業模式行李箱電子卷標夯

此外，行李箱知名品牌RIMOWA也將電子紙技術，以電子卷標（Electronic Tag）的方式嵌在其行李箱當中（圖3），進而實現了全新的物聯網商業模式。 用戶透過航空公司開發的APP，將可直接以手機進行航班報到，報到完成後，手機便可透過藍牙，將個人的航班信息傳送到行李箱的電子卷標上，如此一來，用戶抵達機場後，只須將行李交付至網路報到櫃檯，便可快速完成出國的報到手續，省去過往大排長龍等待報到手續的時間。

圖3 嵌入了電子卷標的行李箱，提高了機場航班報到的效率

對此，梁予表示，航空業在條形碼（Bar－code）等電子卷標規定上相當嚴格，而元太是目前唯一符合相關規定的廠商，RIMOWA嵌有電子卷標的行李箱自2015年在德國發表。 由於這樣的產品與航空公司搭配是相當重要的，RIMOWA於2016年12月在台灣攜手長榮航空共同發表。 而RIMOWA今年起所有的新款行李箱產品亦都將會內嵌電子卷標。

元太目前也與其他廠商合作外掛式的行李箱電子卷標，雖然現今於市面上還看不到相關產品，不過梁予表示，這類型的產品在不久後將會正式推出。

梁予進一步表示，元太從來不打算用電子紙來取代LCD顯示器，因為電子紙有許多特性與LCD截然不同，很難彼此取代。 舉例來說，電子紙先天上的反應速度就比LCD慢，因此相當不適合用來播放影片等動態內容。 不過，電子紙是反射式顯示技術，本身毋須背光點亮，因此在融入室內環境這一部分，就能達到很好的效果，而且可以省下背光所消耗的電力。

省電／畫面美感兼具 電子紙把電用在刀口上

不僅如此，電子紙具雙穩態特性（Bi－stable），其不刷新畫面時，完全是不耗電的。 這讓電子紙顯示器處於靜止狀態時，畫面仍是有內容的，而非黑屏。 這使業者在空間設計、氣氛營造上，具備高度價值，目前已有全球部分地區的大賣場、餐廳、美術館、候車亭、加油站等營運業者，將電子紙技術使用在他們的環境當中，該顯示器的特性，促使業者僅會在有必要做訊息調整時做畫面刷新，而不會使用過多的數字資源，造成不必要的成本損失。

梁予進一步分析，目前智能家庭的顯示器大多是採用LCD，如平板、手機等，為了省電，屏幕必須要在使用的時刻，才會亮起來，不使用的時候，屏幕是黑屏的，當客人進到家中時，往往無法直接辨識該設備的用途。 但在元太開發的智能家庭參考設計中（圖4），電子紙的省電與顯示特性，使其在靜止的狀態下，就可輕易辨識出設備的用途，且美觀度更勝於LCD顯示器。

圖4 以電子紙技術為基礎的智能家庭參考設計

此外，LCD的發光特性，使其在大太陽底下是看不到的，但電子紙是依靠外界光源來發光，因此太陽越大影像反而呈現得更漂亮。 在手寫的部分，也是電子紙的一大優勢，因LCD有一層較厚的玻璃，電子紙在手寫時的觸感會比LCD好很多，不會有一種落差感，因此在字體的成像上，也可以更接近傳統紙。 即便電子紙在寫字時會耗電，但其還是會比LCD來得省電，其運用區塊更新（Partial－update）技術，讓用戶在某一區塊手寫時，盡會消耗該區塊的電力，而非整塊屏幕的電力。

根據元太統計，32吋的電子紙顯示器，在長期的使用後，在室內可以省下30倍的電量，在室外則可以省下100倍的電量。

梁予指出，目前在公交車站牌中，有越來越多電子公交車廣告牌，其厚度便相當得厚，主要即是因為其中加裝了冷氣機來去散熱。 但電子紙的結構設計，使其不會熱堆積，因而完全不須要再加裝冷氣機來散熱，更不須要擔負裝置設置後產生的電費，因此在整體使用成本上，可以比LCD來得低很多。 因其裝置的省電性相當高，目前在美國波士頓更有客戶案例，是僅靠太陽能就能讓電子紙裝置來做驅動（圖5）。

圖5 電子紙的省電特性，使其僅須搭配太陽能板即可實現數字廣告牌應用

電子紙將是以面板角色配合物聯網的重要一環。 最基本的物聯網是由許多感測器、SoC等組成，其中業界十分重視的部分是低功耗，最終目標即是為了節能省電，而電子紙能發揮的功效，便是在面板上達到省電。

看好電子紙應用潛能 元太／Sony成立合資公司

看好電子紙未來在物聯網具備龐大的發展潛能，元太與Sony子公司－－Sony半導體解決方案公司近日更共同宣布，雙方將合作成立一家合資公司，投入設計、製造與授權電子紙顯示器相關產品及應用，並為系統夥伴提供整合平台服務。

除了提供電子紙產品及應用之外，合資公司還將與合作夥伴公司為各類型的業務領域開發電子紙相關的服務和解決方案。 合資公司期望能重新定義傳統的文件作業流程，從而創建新的電子紙市場。

這家合資公司將於4月份在台灣進行登記，並在日本設立分公司，在通過法規申請程序後，將隨即展開營運。 元太科技透過子公司與Sony半導體解決方案公司，共同持有合資公司約七成股權，為合資公司的主要股東，其餘約三成股份則由專門投資新創公司的創投公司所持有。

梁予指出，電子紙將是未來讓各行各業實現無紙化的重要關鍵。 目前很多產業做的是半套的無紙化，像是在醫院中，會運用ipad來輸入數據，輸入完後，再將其影印出來，做簽名、掃描、存檔，存檔時往往可能再分成電子檔與紙本檔。 透過電子紙技術，可以直接簽名、存檔，因而能大幅提升作業效率。

針對電子紙未來的發展，梁予分析，電子紙的發展與其生態鏈有相當大的關係，即便電子紙技術並不是近年才出現的，但合作廠商所能實現的應用，著實決定了電子紙的走向。 近年來隨著社會環境的轉變，促使業界越來越重視節能省電、眼睛健康等議題，是這些要素促成了電子紙的發展應用越來越蓬勃。

以電子閱讀器來講，其市場發展主要是從北美、歐洲、日本，再慢慢擴展到中國大陸、以及印度等新興國家，這是一個很典型的模式，因歐美的閱讀習慣與文化環境，確實對此類型的特殊應用有較多的需求。

梁予也表示，規模較小的廠商若有意願導入電子紙技術，可直接運用標準品來做開發，因標準品的成本、產量、良率都是穩定的，往往會比自行開發的產品成本還要來得低。

元太於2016年下半所推出的標準模塊開發工具包（圖6），主要即是希望能打破過去開發電子紙應用的高門坎，讓不同類型的中小型廠商，也有機會能直接開發新的電子紙應用，並導入量產，進一步促使電子紙市場大量普及。 然而，對於元太來講，這樣的套件也同時省去了與客戶初期溝通的成本，對雙方都有很大的好處。

圖6 電子紙標準模塊開發工具包

談到產業還要多久才可能實現100％可撓式的閱讀型電子紙，梁予表示，元太目前還沒有具體時程可以透露，但十分努力在朝這個方向發展，且預計會在這幾年能看到一些成果，目前元太的軟性電子紙顯示器，只能呈現一種顏色，其是採用段碼顯示，而非主動矩陣，主動矩陣若要做到可撓式電子紙，必須跨越相當大的門坎。 即便電子紙本身的薄膜已經是軟的，其仍必須仰賴TFT做驅動，而TFT要做到軟性，以現階段的技術來看，還有很長的路要走，不過元太仍不斷與合作廠商共同研究這項議題。

梁予也表示，沒有什麼事情是不可能的，若將最早的電子閱讀器，對照到現今的閱讀器，從單色、三色到全彩，會感覺到電子紙的發展，著實是有一股趨勢在使其往前邁進。 因此，對於有朝一日能實現100％可撓式的閱讀型電子紙，元太自己也十分期待。（新電子）

點擊展開全文

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！