電子紙顯示器 (本文發表於 2004/09 化工技術)
我想讀者一定很納悶，為何本文標題會將類紙式顯示器(paper-like display, PLD)與列印輸出兩種看似不相關的技術相提並論呢？隨這資訊數位化的普及，幾乎所有的資訊都被數位化儲存。人們預期資訊數位化後，將迎接一個無紙時代的來臨。因而，達到降低使用紙張資源傳遞資訊的目的。加上許多產業研究機構紛紛預估在未來10-20年內，紙張列印用量將驟降至目前一半以下，導致許多列印輸出設備商及其周邊相關產業的緊張。為了因應此一趨勢，眾多列印輸出相關廠商如Xerox, IBM, Philip, Canon, Sony, Fuji Xerox, Dainippon Ink, Dainippon
Printing, Toppan Printing, 3M, Ricoh等，紛紛轉投資具數位化能力、與紙張相似顯示功能，且能重複使用的PLD技術。此項技術早在1960年代末期就由Matsushita及Xerox兩家公司獨立發展出相關製程專利。早期發展PLD的原因，是當時的CRT螢幕畫質太差所引發的。由於當時PLD的技術及材料都尚未成熟，加上CRT的顯像技術有顯著進步。因此，此項技術在1980年代後逐漸被淡忘。直至最近，由於紙資源耗用及數位資訊氾濫等問題，使得PLD技術重新浮出檯面。PLD之所以再度受到重視，除了上述紙資源耗用的原因外，還有一項極為重要且被忽略的因素
– 數
位資訊無遠弗屆。原本預期資訊數位化後可有效降低紙張用量，但卻忽略了數位資訊藉由網際網路快速傳播，使得每個人每日所接收到訊息與日劇增。面對如此龐大
的資訊，如果要使用人們不習慣的顯示方式進行資訊篩檢與閱讀，其效果勢必大打折扣。因此，新一代的顯示器必須具備人類最原始的閱讀習慣的顯示方式。而人們
最能適應的顯示方式，非紙張列印方式莫屬。因為紙張的顯示方式是採用反射光來顯示圖文，可以在較廣泛的照明條件下閱讀，以及具有較大可視角度範圍。此外，
紙張使用反射光源，可以得到較柔和的顯像使得眼睛在閱讀瀏覽時不易疲累。而且畫面輕薄可攜、可曲撓變形及圖文可永久顯示無需再消耗能源。而自發光式顯示器(CRT, LCD, PDP等)，需消耗電源發光，同時眼睛長時間受直射光源刺激易使其感到疲累。不過，紙張顯示方式亦有其缺點，例如顯示畫面無法修改(不具數位化能力)，只能顯示靜態資訊，需在有外部光源的場所方能使用等。因此，PLD其由來是要發展出一種與紙張顯示功能相類似的顯示器，但同時兼具數位資訊的能力，可以顯示動/靜態訊息。同時，在顯示靜態訊息時只需消耗一次轉寫能量便能長期顯示，並能在無外部光源下自發光顯像。換言之，PLD就像一種新式的紙張列印輸出技術，與傳統的列印輸出技術不同的地方在於顯像的材料不是油墨，而是數位資訊。但顯示的媒介都同樣具有紙張反射式顯像、可撓、輕薄、可攜及低耗能的特性(工研院光電所, 2003；沈義和, 2003)。
PLD亦被稱為電子紙(e-paper)或電子墨(e-ink)。他同時具有紙張與數位顯示器的功能。所謂的PLD具有下列幾項特點：
1.
反射式顯像
– 與現有閱讀習慣相同、不需內建光源耗電低。
2.
記憶功能
– 雙穩態顯像能力，圖文可長期顯像不需再消耗額外能量。
3.
資訊可再生
– 顯示的數位訊息可以更新及修改。
4.
超薄可撓
– 厚度低於 0.5mm近似紙張、可撓易於收藏與使用。
5.
可攜
– 輕薄可撓易於折疊捲曲，便於攜帶收藏。
6.
製程簡單低成本
– 可捲筒式連續塗佈或印刷，不需複雜且昂貴的設備。
雖然目前已有數家公司如Gyricon
Media(Xerox), E-Ink(Philip, Canon), SiPix Imaging, Fuji Xerox, 3M等，已有相關產品問市。但PLD的開發及量產技術上仍存在相當多的障礙，例如成本、記憶時間、驅動電壓、應答速度及可靠性等。已知的PLD技術不下數十種，大概可歸納為7類，其相關資訊如表1所示：
表1、不同顯示技術之類紙式顯示器。
公司/合作伙伴
|
技術特徵
|
技術規格
|
對比
|
輸入
方式
|
||
驅動力
|
記憶時間
|
應答速度
|
||||
電泳動技術(E-Ink美國專利
6017584, 6262833, 6473072)
|
||||||
E-Ink(MIT)/ Philip;
Nippon Toppan;
Lucent; IBM;
|
帶電有色微粒分散於介電流體中，並被包覆於微膠囊內受電場作用垂直向泳動顯像
|
15V
|
1year
|
100-200ms
|
10:1
|
數位
|
Canon
(美國專利 6524153)
|
微粒在介電流體夾層水平向電泳顯像
|
25-30V
|
5min
|
20ms
|
16:1
|
數位
|
Fuji Xerox
(美國專利 6657612)
|
微粒在空氣夾層中
|
100-300V
|
－
|
10-50ms
|
20:1
|
數位
|
SiPix Imaging
(美國專利 6672921)
|
微粒在微杯陣列中
|
10V
|
24hr
|
400ms
|
8:1
|
數位
|
旋轉球技術(美國專利
4126854, 5262098, 5604027, 6383619, 6699570)
|
||||||
Gyricon(Xerox)/3M
|
帶電雙色球受電場作用旋轉顯示
|
100V
|
6month
|
300-400ms
|
12:1
|
數位
|
電潤濕技術(Hayes
and Feenstra, 2003)
|
||||||
Philip
|
顯色油受電潤濕作用顯色
|
20-30V
|
－
|
10ms
|
15:1
|
數位
|
雙穩態液晶技術
|
||||||
Kent Display
(美國專利 6061107)
Dainippon Ink
(美國專利 5304323)
|
PSCT ＆ PDLC
|
12V
|
10min
|
70ms
|
16:1
|
數位
|
ZBD Display
(Jones et al., 2000)
|
Bistable Nematic
|
10-35V
|
－
|
30ms
|
20:1
|
數位
|
Fuji Xerox
(美國專利 6600473)
|
OPC/ChLC複合元件
|
300V
|
1Year
|
－
|
10:1
|
列印
|
電致變色技術
|
||||||
Ntera
(美國專利 6605239)
|
具半導體性質之無機奈米粉體與有機電致變色材料複合
|
2V
|
－
|
100ms
|
18:1
|
數位
|
電解/電鍍顯色技術
|
||||||
Sony
(美國專利 6219173)
|
電解析出銀而變色
|
1.5V
|
30min
|
100ms
|
30:1
|
數位
|
染料顯色技術
|
||||||
Ricoh
(美國專利 6410478)
|
熱致染料變色
|
180℃
|
－
|
－
|
－
|
列印
|
