z人們所習慣的紙張介面，與現有的電子螢幕顯示技術比較，主要 …web.nchu.edu.tw/pweb/users/fansen_wang/lesson/7178.pdf · 昏暗的環境中皆能輕鬆閱讀；現在已經不是高技術

98(上) NCHU/EE/F.H.Wang 1

第15章電子紙NCHU / EEF. H. Wang

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15-0 傳統紙的優缺點

人們所習慣的紙張介面，與現有的電子螢幕顯示技術比較，主要有下列幾點特性：

高反射率 (~65%)好的對比值

使用環境光源

幾乎無視角限制

輕薄攜帶方便且可捲曲

不需消耗電源

缺點


15-1 Why E-paper -電子紙符合環保及節能概念

全球用紙量在近十年來激增，背後因素當然是資訊數量產出的急速爆炸，除報紙、雜誌、宣傳海報以及電腦印出數量均大幅增加。而需求數量龐大的傳統紙張對森林的威脅使環保人士憤怒。此一背景對於電子紙技術的應用十分有利，因為有助於節約用紙量。

Book

NB E-Book


Why E-paper -電子紙符合環保及節能概念

可攜式電子產品已經成為現代人不可或缺的基本配備，其中電子閱讀器也不斷努力提升顯示品質，使其在各種條件上比擬真正的紙張。而與傳統紙張相比，電子閱讀器最大特點就是可以輕鬆攜帶和瀏覽大量內容，且可隨意存取反覆使用。

電子紙顯示器為反射式，無論在明亮的日光下還是昏暗的環境中皆能輕鬆閱讀；現在已經不是高技術的黑白印刷外觀與每英吋170畫素解析度，較大多數可攜式設備更高，與真正的報紙十分類似。

電子紙顯示器亦具有畫面記憶特性，一旦畫面顯示後即不再耗電，省電的特性尤其對可攜式閱讀器具備應用優勢。


15-1 何謂電子紙

所謂電子紙，是指像紙一樣薄、可擦寫的顯示器，是專門用於閱讀的電子科技裝置。由於對比度較高、文字清晰、支援螢幕手寫、耗電量是液晶顯示器的1／10至1／100左右，並且能夠輕輕彎曲，也可作為電子紙手寫平板電腦。電子紙是一種包含許多「微小球體」(膠囊)的導電高分子材料，其外表與特徵與一般的紙一樣，具有柔軟度又可重複顯示資料。在電子紙技術之中，微小球體的大小代表顯示器畫素(Pixel)大小，其中微小球體的特色是會受到外在電壓的驅動而改變其狀態。電子紙導電的特色為可受到外界驅動電壓的改變，因此材料需要是電的導體。電子紙使用高分子材料是強調其可撓性(flexible)的特色，因此可以像一般紙一樣的撓曲。


15-1 何謂電子紙


15-1 何謂電子紙 - 電子紙的優缺點


15-1 何謂電子紙 - 電子紙的進展(1/5)

電子紙和電子油墨的研究開發，至今已走過了20多個年頭。在20世紀70年代，日本松下公司首先發表了電泳顯示技術，施樂公司當時也已開始研究，然而最初

研究出的普通電泳由於存在顯示壽命短、不穩定、彩

色化困難等諸多缺點，實驗曾一度中斷。20世紀末，美國E-Ink公司（它是由朗訊公司，摩托羅拉公司以及數家風險投資公司為了開發電子紙於1997年成立的企業）利用電泳技術發明了電子油墨，極大地促進了該

技術的發展。目前，施樂、柯達、3M、東芝、摩托羅拉、佳能、愛普生、理光、IBM等國際著名公司都在涉足電子紙。


電子紙的進展(2/5)

電子紙和電子墨的研究與發展，基本上可分為：◎ 1975年，施樂的PARC研究員Nick Sheridon率先提出電子紙和電子

油墨的概念。

◎ 1996年4月，MIT的貝爾實驗室成功製造出電子紙的原型。◎ 1997年4月，E-Ink成立，並全力研究把電子紙商品化。1999年5月，

E-Ink推出名為Immedia的用於戶外廣告的電子紙。◎ 2000年11月，美國E-Ink和朗訊科技公司(Lucent Technologies)正式

宣佈已開發成功第一張可捲曲的電子紙和電子油墨。

◎ 2001年5月，E-Ink與ToppanPrinting合作，宣佈利用Toppan的濾鏡技術，生產彩色電子紙。

◎ 2001年6月，E-Ink再宣佈推出「Ink-h-Motion」技術，電子紙上可顯示活動影像。同時，美國的大型百貨公司Macy宣佈，店內的看板採用SmartPaper。

◎ 2002年3月召開的東京的國際書展上，出現了第一張彩色電子紙。



（1）IBM推出「電子報紙」1999年左右，IBM在美國最大的報紙展覽會中展出了一個「電子報紙」模型。技術上，它就是一個「電子矩陣」，與液晶的顯示原理差別不大。在IBM的這個模型中，閱讀夾板中間被嵌入了一個電子顯示層，憑藉預先輸入的內容，用戶可以通過這個電子顯示層閱讀各種文字和圖片資訊。在節約印刷成本、可迴圈使用、縮短新聞發佈時間方面，電子報紙具有革命性的改進。

（2）第一本電子書問世雖然「電子報紙」具有諸多好處，但遺憾的是，由於受到當時網路條件的限制，IBM的這個「電子報紙」模型最終並沒有真正進入商業操作。但是，這個設計思想被保留了下來。在這以後，以IBM、Eink、Philips、SiPix、Fujitsu、Siemens和Ntera為代表的公司都在專注於這個領域，希望待時機成熟，自己的產品能夠在第一時間獲得最多客戶的認可，而搶得市場先機。



日本可說是把電子書的應用發揮最好的國家，在許

多專家孜孜不倦的努力終於結出了豐碩的成果。

Panasonic在2003年就推出ΣBook電子書。2004年，由E-ink和Philips提供技術支援、由Sony生產實際商用的電子書問世。Sony的這本電子書被命名為LIBRIe，售價4萬日元。其長190毫米、寬126毫米，最薄的地方只有9.5毫米厚，重量為190克，防反射顯示螢幕達到4級灰度和800×600的解析度標準，有10MB的存儲空間（大約能顯示最多1萬頁），2節AAA電池供電，同時支持Sony的記憶棒。



LIBRIe使科學家意識到，電子紙產品的應用環境已經趨於成熟。於是在這之後，Sharp、Toshiba、Panasonic、Hitachi和Fujitsu等日本電子公司紛紛效仿。短短的一年裡，電子書產品突然遍地開花。

富士通推出的「全球首張」、具有圖像記憶功能、可彎曲彩色電子紙是個典型的代表。這張紙的厚度只有0.8毫米，可以用於巨幅海報、火車站或建築物上廣告資訊的發佈以及小型數碼（例如：手機螢幕等）。接著，Hitachi又緊接著發佈了世界上最大的電子紙，其尺寸為27×20釐米，與15英寸CRT顯示器的可視面積比較相當。

2007年4月17日，Intel於北京IDF大會上，結合電子紙展出全新概念的行動電腦「Metro」，它擁有一個皮革外套，表面擁有一個7吋的 E-Ink電子紙，系統可直接更新電子紙的記憶體，就算是系統電源已關，電子紙張內容仍保持顯示。


15-1 何謂電子紙 -電子書籍

2005年以降，電子紙市場開始活躍


15-1 何謂電子紙 - Examples


15-2 電子紙的種類

對電子紙的特性要求

在具有電子紙特性的顯示技術研究上，以各種具有雙

穩態(Bistable)特性的反射式顯示(Reflective Displays)技術為主。

電子紙的種類(構造及顯示原理)紙型電子紙

液晶型電子紙

有機EL型電子紙實現電子紙的兩條技術途徑比較


15-2-1 雙穩態(bistable)

傳統顯示器CRT或是現在主流顯示器LCD，不論背光源的使用與否，都需要電源來更新畫面以及畫面的穩定保持，因此所消耗的電源依然過大。而新型的電子紙技術將使用一種有的影像穩定“記憶效應”的雙穩態(bistable)技術。

當一個影像被寫入電子紙顯示器時，不必輸入額外的電源，此影像會一直被保留，只有在影像做切換時才需輸入額外電源，因此電源可以節省很多。


反射式顯示技術

電子紙顯示器減少功率損耗的另一個原因是它們

是完全的反射式，不需要背光源。

藉由反射能力佳的白色染料粒子來顯示亮態，吸

收能力佳的黑色染料粒子來顯示暗態。


15-2-2 電子紙的種類

紙型電子紙微膠囊電泳型(美國E-Ink公司)微形杯電泳型(美國SiPix Imaging公司)電子粉流體型

光寫入方式的彩色可再寫入型電子紙

液晶型電子紙

有機EL型電子紙


15-2-3 實現電子紙的兩條技術途徑


15-3 電子紙技術(紙型電子紙)(1/7)

微膠囊電泳型(美國E-Ink公司)1970 年就有人提出，如美國專利US3,668,106所闡述，但實際上存在粒子沉降、側向擴散凝集及反應時間等問題，應用上並不被看好。

1995年，J. Jacobson將含有藍色染液與白色二氧化鈦粒子組成懸浮液，包裹在透明高分子構成的「高分子微膠囊」(PolymerMicrocapsule)中顯示時，當帶正電荷的白色粒子停留在微膠囊的觀視面時，呈現的就是白色的頁面；而當微膠囊下方的電極帶負電荷時，就會將這些粒子拉到另一側，在該點便產生一個油墨似的黑影，直到正電壓脈衝再將這些白色粒子送回去。由於懸浮在水中，這些膠囊被印在紙上或荷電材料上時，看起來就像墨。因此稱「電泳墨」或是電子墨。


E-Ink電子紙的工作原理

1996年，劍橋與MIT所衍生的公司E-Ink Corp.，做改進成為含有微米(μm)尺寸的微膠囊，而這些微膠囊內有帶電荷的染料粒子。分別為帶正電的白色染料粒子和帶負電的黑色染料粒子。電子墨由數百萬個尺寸極小的微膠囊構成，直徑與頭髮絲相當。它們懸浮在清潔的液體中，其製造過程使用了商業上微囊封包的標準技術。


E-Ink電子紙的工作原理

電子墨薄膜的頂部是一層透明材料，作為

電極端使用；底部是電子油墨的另一個電

極，微膠囊夾在這兩個電極間。

微膠囊受負電場作用時，白色顆粒帶正電

荷而移動到微膠囊頂部，顯示為白色；黑

色顆粒由於帶負電荷而在電場力作用下到

達微膠囊底部，使用者不能看到黑色。如

果電場的作用方向相反，則顯示效果也相

反。

只要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著

墨部分，而黑色則對應著紙張上的印刷圖

文部分。


微膠囊電泳型(美國E-Ink公司)


E-Ink電子紙顯示圖象解構


TFT製程--Microcontact Printing (μcp)

使用 Mylar塑膠基板，上面鍍有ITO來作為gate電極用，然後使用μcp的技術來製作其他電極 (source和drain)和電路部份。Microcontact Printing 類似一種圖章壓印(rubber stamp)。

Mylar is often used to generically refer to polyester film or plastic sheet. However, it is a registered trademark owned by Dupont Tejjin Films for a specific family of plastic sheet products made from the resin Polyethylene Terephthalate (PET).

HDT :hexadecanethiol


TFT製程-- Organic TFT

搭配用聚亞醯胺(polyimide)絕緣塗層技術，在其上製作出電路迴路及使用有機材料來作有機薄膜電晶體(Organic TFT)結構。


E-Ink Array 製程

E-Ink公司所製作的主動陣列式電子紙擁有256 pixels，由OTFT驅動。使用黃光微影製程加micro contact printing (μCP)製作在可撓式的塑膠基板上。


灰階的顯示

顯示灰階主要跟驅動電壓和脈衝週期有關係，電壓的正負來控制其灰階的變亮變暗，脈衝(pulse)週期的長短則控制其亮度變化的大小。而灰階亮暗的程度是由帶電粒子的相對位置來決定。


灰階的切換

驅動方式是採用Rail-stabilized的方式，能精準的切換灰階。首先切換到兩個參考亮度極端值White state和Black state，然後再切換到想要的灰階位置，減少灰階亮暗的不匹配。為了提高灰階的精準性，還可加入一個的reset impulse訊號，來確保有相同亮度的初始狀態。



微形杯電泳型(美國SiPix Imaging公司)卷軋式(roll to roll)製造可撓式的電子紙是Sipix Microcup的特色，它主要的優點有：1.易讀性：因其有高的對比和高的反射率2.廣視角：接近180度3.低耗電：影像雙穩態，即使在沒有電力，影像依然能保存4.可彎曲：可彎曲兩公分半徑的電子紙




Microcup 結構

SiPix 利用獨特的 Microcup® 結構和頂部入液封裝的技術，通過連續性整卷高速塗布的制程成功的製造出高性能，雙穩性的電泳顯示(EPD)電子紙。SiPix 將提供下列兩種規格的EPD 卷成品給下游模組廠商或系統廠商:(A)可用於製造直接驅動 (Direct Drive/Segment)和主動式矩陣(AM) 驅動產品的三明治卷成品，其結構為:Common ITO/ Microcup® EPD/剝離膜(保護膜);及

(B)可用於製造被動式舉陣(PM)驅動的三明治卷成品，其結構包含橫向ITO 電極/Microcup® EPD /縱向 ITO 電極。這兩種卷成品只需再經過簡單的後段加工便可製成不同的顯示器半成品或成品。


卷式(roll-to-roll)製程

圖 1A 所示是一個典型的主動式矩陣EPD的概要結構。從上至下的結構依次為﹕透明的第一電極層；充滿有色電泳液的Microcup®陣列；封液層/ 粘合層；以及TFT 底板。

Microcup® 陣列可用光蝕刻技術或精密微型壓花技術在整卷的ITO 電極膜上製成。


卷式(roll-to-roll)製程

Microcup® 結構將電泳液分隔成細小的獨立單元，有效地預防了電泳液的外漏以及不當的微粒的位移。Microcup® 結構還具有造形上的任意性，結構完整性和機械穩定性的優點。

Microcup® 的形狀和尺寸可以根據不同的應用需求來作有效的調整。圖1B 所顯示的是兩種典型的Microcup® 結構圖。



電子粉流體型(ブリヂスナン)電子粉流體：將有機化合物加工得到得高分子

聚合物粒子，並具如液體之有高流動性

QR-LPD: Quick Response Liquid Powder Display

被動式矩陣驅動


日本Bridgestone公司QR-LPD(quick response-liquid powder display)

日本Bridgestone公司2004年在橫濱(Yokohama) 展出薄紙狀顯示器，快速響應液態粉顯示器QR-LPD(quick response-liquid powder display)採用該公司開發的「液態粉末」作為顯示元件，液態粉末是一種聚合物，其特

色介於微粒和液體之間，液態粉夾在兩片底板之間，對電場具靈敏性。

這種顯示器具有輕薄簡單的結構，其「儲存」功能可以在掉電後繼續顯

示，功耗低。Bridgestone目前已經研製出帶8種灰度的顯示器。單色顯示器採用兩種類型的液態粉：陽

性電荷的黑粉和帶陰性電荷的白色粉末。

粉末在透明的前後兩片底板間。當在前部

底板加上正電壓時，白色粉末移動到前部

底板，反射並顯示白光。加負壓時，黑粉移動到前端面板顯示出黑色。由於液體能

反射光，顯示器不需要背光或前光。該公

司將於2005年首先瞄準電子價格標籤應用。價格預計與單色LCD顯示器相當。 2.5mm 厚


Operation Principle


電子紙技術(紙型電子紙)(5/7)蓋瑞岡媒體公司Gyricon Media Corp.的智慧紙（Smart Paper)

1980年發明的技術，所謂「蓋瑞岡」，就是旋轉的意思。又稱為擰轉球或Gyricon Bead。基本原理是利用外加電場來轉動一粒直徑小100μm的塑膠球。該塑膠球是由兩個顏色不同的半球體所組成，每個半球體分別帶正電荷與負電荷。將這些雙色球填入存在二片透明電極間充滿透明液體的微小凹槽中，施加電壓於兩側電極時，所形成的電場會使雙色球轉動，來達成黑白或不同顏色的顯示功能。


Smart Paper的商業及教育應用

蓋瑞岡(Gyricon)公司的智慧紙其實是可稱多次重複使用的電子紙。

這種像紙那樣薄價格又不貴的電子紙與電子技術結合後，能像電腦螢幕那樣顯示變化的文字和圖像並能使用數千次。用於網路和可重複使用的零售顯示牌等領域，通過點擊滑鼠就能更新顯示內容。可用在超市、百貨商場及其它零售場所的顯示牌上。與普通紙不同，它以電子方式擦寫。

雖然預計這種電子紙要比普通紙貴一些，但可以使用數千次。這種材料在資訊顯示應用方面有很大潛力，包括數位化書刊、低功耗便攜顯示器、掛壁式顯示器及可折疊的顯示器等。



採用光寫入方式的彩色可再寫入型電子紙(リュー)

感熱紙

光致變色(Photochromic)化合物




15-4 電子紙技術(液晶、有機EL型電子紙)(1/5)

電子紙用液晶需要具備哪些性質

膽固醇型液晶的性質

採用膽固醇型液晶的電子紙構造

採用膽固醇型液晶的彩色化電子紙(富士通)光寫入型液晶(富士施樂)

有機光半導體材料



膽固醇 (Cholesteric)液晶有兩個介穩狀態分別為 Planar Texture和Focal Conic Texture ，其特點為不需使用偏光片，具有較高的反射率與不錯的對比值。顯示器在沒有外加電壓場時具有雙穩態，因此在驅動之後不需要維持電壓即可維持影像的顯示，只有在兩種介穩狀態的轉換需要驅動電壓和較長的反應時間，但是整體上耗電量還是非常的低。


膽固醇 (Cholesteric)液晶

原理：Planar Texture State(亮態入射光滿足 Bragg 反射條件，光波長會形成建設性干涉，而將該波長的入射光反射回來為亮態。改變 Planar Texture 的螺旋，間距 (Helical Pitch)來控制反射光的波長。目前只能單色光。

Focal Conic State暗態：液晶分子會散射入射光或吸收光，此時為暗態。

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Products

Philips 公司於2002年SID展出可撓式膽固醇Cholesteric顯示器，其總厚度為250μm。2004 年2月松下電器(Panasonic)利用膽固醇(Cholesteric)液晶，推出藍色雙液晶螢幕的電子書「ΣBook」。


彩色‧撓性有機EL凹版印刷(gravure)技術阻擋膜層(barrier film)







15-5 正在商用化的電子書籍(電子book)(1/2)

電子書籍(電子book)電子書籍用終端設備應具備的性能

電子書籍目錄(內容)可寬帶受信eBook Japan

松下電器產業的「Σbook」ΣBook Jp

Sony的「リブリエ」Timebook Town


15-5 正在商用化的電子書籍(電子book)(2/2)


電子紙具有輕薄短小、強固、可撓性


電子紙結構應用---印刷電視顯示器

可以捲曲的電視機顯示幕。未來的電視機將是“印刷＂出來的。據專家預測，今後5年之內人們就可以在市場上看到這種高新技術的電視機。

該材料還可用於各種可擕式顯示設備，如製造手錶型電視機顯示器等。


顯示、行銷的功能

軟性顯示器具有輕薄、耐衝擊之特性，適用於行動電話、個人數位助理(PDA)、筆記型電腦、展示電子海報、汽車儀板、具有弧型顯示螢幕的PDA產品、RF辨識系統、感測器、LCD技術和軍用級頭盔式顯示器(HMD) 等應用。用於網路和可重複使用的零售顯示牌等領域，通過點擊滑鼠就能更新顯示內容。可用在超市、百貨商場及其它零售場所的顯示牌上。與普通紙不同，它以電子方式擦寫。雖然預計這種電子紙要比普通紙貴一些，但可以使用數千次。


靜態的電子看板


商品型錄展示用


萬能書及電子書（包）的遠景

電子紙“魔杖＂版本--麻省理工學院的媒體實驗室和加州的施樂公司正在開發電子紙“魔杖＂版本。其外形如同一枝鉛筆，內部裝有記憶晶片和電子接觸器，當“魔杖＂在電子紙表面滑動時，其記憶晶片就將獲取的資訊轉化成圖元。若與電腦相連，則成為快速傳輸資訊的工具。專家們估計，記憶晶片將越做越小，資訊儲存量將更加龐大，有朝一日，一本電子書將能儲存下35000本普通書的內容。據專家預測，20年後在我們常見的書架上也許就沒有現在這樣琳琅滿目的圖書，而只需放幾本、幾十本電子書就已足矣。

電子書---應用於教育領域，大大減輕了學生的書包重量，他們只需帶一兩本電子書，它不僅包含了全部的課本、課外練習之類的書本內容，還含有許多教學參考書之類的東西，圖文並茂、生動活潑，可大大激發學生的學習興趣。


電子白板、電子壁紙、數位相框

書寫—電子白板使用“電筆”，就可以在電子紙上書寫，也許有朝一日，教學上都要使用它。可以想像，當用電子紙做成教室內的“黑板”，再配上這種書寫的“電筆”，則這塊“黑板”就不僅是可以隨意書寫的物件了，而且包含著諸如辭典、網路上的許多資料、資訊等，並且顯示的並非不動的字元，而是圖文並茂、生動活潑的動畫圖像。電子紙將來在教育領域必將有著廣闊的應用前景。

其他方面的應用---電子壁紙、數位相框。這種壁紙可以根據人們的各種喜好、不同季節、不同時間、不同溫度及各種活動內容，隨時挑選設定並改變畫面，使壁紙面貌常新。


閱讀習慣改變及適應

書籍和雜誌報紙等各種各樣的印刷品正在實現數位

化，同時作為數位閱覽用的終端的開發也正在進行

中。這方面存在的問題是，如何使閱覽和讀書時的感

覺與使用紙時的感覺相接近。僅僅是“電子紙＂並不

能構成顯示器，作為必要條件，還包括保證圖像部和

非圖像部的反差即易讀性，能夠消除或者改寫原有圖

文，圖像寫入以及保存的低能耗等。


IBM的電子報紙

IBM公司對電子報紙的最新研究成果。這種電子報紙把16個版面的內容集成在一本書中，這本書實際上是一些具有雙面、能捲曲的、有提示資訊的螢幕，這種電子報紙可以從網際網路上下載文字、圖形和圖片。

用這種電子紙製成的報紙，可以利用房內的燈光作為它的能源，接收多種新聞、資訊等，並且可以隨時隨地更新這些內容，這將是一份永遠不會過時的報紙。


富士通的彩色電子紙電子書

2005年公佈http://pr.fujitsu.com/jp/news/2005/07/13-1.html富士通發展的電子紙螢幕技術，為反射型技術，

不僅支援彩色，不需彩色濾光片與背光，可以做

到超薄且具有橈曲性。

且螢幕具有記憶特性，故低耗電，預計2006年正式實用化。

主要用途還是以靜態的電子看板、電子佈告欄為

主。因為可以定時更新畫面資訊。例如公車站

牌、捷運廣告就很適用。


富士通彩色電子紙的特性

優異的顯示性能

耗電低：不需電源即可半永久性維持顯示（完全記憶性）

羽量、輕薄：採用薄膜基盤


富士通彩色電子紙


富士通彩色電子紙--市場應用


富士通的電子書閱讀器(E-Book Reader)---4096色的顯示器相當於一般掌上型電腦或遊戲機的螢幕

輕巧、177克、類手機介面

具擴充性


富士通電子書的規格

顯示螢幕為A5的大小，7.8吋，範圍12*18公分，解析度僅為640*480。可支援到4096色，反射率25％，對比4：1。具有BMP圖片的Viewer（需要轉換）可由PC或手機傳送資料，並予以排列。

操作介面為四個鈕+五向鍵內部記憶體為32MB，支援miniSD記憶卡。

外部介面為USB與紅外線電源為鋰電池與USB供電。


Fujitsu—FFLEPiaLEPia 介紹Flexible Electronic Paper for Flexible forInternet AccessInternet Access

搭載８吋軟性彩色電子紙畫面尺寸4.9 x 6.5吋,768x 1024像素(XGA)掃描模式64色-掃描1次(1.2sec)4094色-掃描2次(3.5sec)26萬色-掃描3次(5.0sec)反射率27%(26萬色)亮度對比4:1(26萬色)

電源單次充電可連續使用40小時(鋰聚合物電池) ：充電時間3小時

輸出入無線LAN (IEEE802.11b/g )Bluetooth Ver 2.0 USB2.0 (480Mbps)SD & SDHC記憶卡(最大支援4GB)立體聲揚聲器/耳機插槽

搭載OSWindows CE 5.0提供開發用SDK


Operation Principle


Key for vivid color capability


Roll to Roll manufacturing equipment


Patterning precision (Film substrate)


Key bending capability


Circuit Block Diagram


松下ΣBook電子書

日本松下電器研製出了一種電子圖書

“Σbook”，該產品非常有趣，可以像書一樣折疊，左右兩邊的頁面上分別

配置一枚液晶面板，折疊的軸部設有

安裝電池的空間。

該產品打開後的尺寸為29cm×20cm，大概相當於“A4”尺寸。厚度1.3cm，重量約550g。具有SD卡插槽，可用於發佈和保存內容。支援面

向可讀寫光碟的版權保護技術

“CPRM (可刻錄介質內容保護)”。


松下ΣBook電子書spec.


電子書閱讀器比較表


英國公司Plastic Logic的電子紙

英國公司Plastic Logic在2007年1月初發佈已募得1億美元的經費，將在德國興建全球第一座軟性顯示器量產工廠，預計該工廠在2008年可以達到每年量產1百萬片軟性顯示器的規模。

該公司為採用inkjet printing(噴墨印刷)的技術來製作軟性顯示器，此技術具有低生產成本的優勢，且容易大型化生產軟性顯示器，並已經發表製作出解析度達到150 ppi的軟性顯示器，此解析度的等級已經可以讓讀者清楚地看到所顯示的文字，所以Plastic Logic公司將研發的產品定位為e-paper(電子紙)。


荷蘭Polymer Vision 的Rollable Display(捲軸式顯示器)

在Plastic Logic公司發佈預期量產的訊息之後，在2007年1月底，荷蘭的公司Polymer Vision亦發佈將在英國興建量產rollable display(捲軸式顯示器)的工廠，並且預期在2007年底正式量產rollable display，將比Plastic Logic公司更早量產軟性顯示器。該產品如同保鮮膜一般，不使用時可以「收捲」起來，當要觀看大量訊息時，再把螢幕「拉開」成為大螢幕的顯示器，使得該產品具有方便攜帶又

可同時間閱讀大量資訊的優點。


軟式顯示器的市場可行性

在軟性顯示器的研發技術上，Plastic Logic、Polymer Vision兩家公司目前是屬於此領域的佼佼者，並且亦是最早要進入量產階段的公司。

在現在市場應用尚未出現的時候，Plastic Logic公司以及Polymer Vision公司除了在研發技術上較勁之外，在量產時程的宣告上亦彼此在搶奪世界第一。在這兩家公司宣佈興建量產工廠的指標性意義之下，顯示軟性顯示技術已被確定可行，現已進入提高良率、增快產量的階段，亦代表商品化的時程已近。

除了這兩間公司，目前還有其他公司仍處在開發或觀望的階段。


我國的電子紙產業---永豐餘集團投資的元太科技

元太科技（Prime View International, PVI）於1992年在於新竹科學園區成立，亦是一個專注於中小尺寸製造的公司。

由永豐餘集團投資的元太科技，是國內極少數堅持自主研

發、不依賴外國公司技術轉移的TFT-LCD製造公司。元太科技具備多樣化與彈性的技術能力，專精於中小尺寸面板的設

計製造，展現利基型的市場競爭優勢。

2005年5月元太科技(PVI)宣佈併購飛利浦電子(Philips)電子紙顯示器事業，雙方並已完成合約簽署。元太表示，在此合

併生效之後，該公司將成為能使用美國E INK公司技術量產電子紙顯示器的業者，同時也是Sony電子閱讀器面板的供應商。


國際間技術競爭

在日本，新力、富士通、佳能、松下、日立均非常

積極開發電子紙，國際大廠已經陸續推出應用此電

子紙顯示器製成的可攜式閱讀器及相關產品，未來

不但可以看到隨身攜帶的電子報紙、電子書、電子

速記本，電子紙也能成為平面廣告載具。

2007年2月英國的Plastic Logic公司以及荷蘭的Polymer Vision公司均發佈新聞表示，將於今年或明年開始正式量產軟性顯示器產品，似乎意味著此

技術的商品化時代已經來臨。


軟性電子潛力大，工研院積極推動技術研發2006年11月16日

工研院與軟性電子產業推動聯盟於日前舉辦了一場「2006國際軟性電子與顯示技術研討會」，會議以「軟性電子與軟性顯示器」為主題。

友達、飛利浦、PolyIC及Xerox等著名公司的代表，德國Wolfgang Clemens，美國Robert Sprague與Gang Yu等軟性電子領域的知名學者，也在該會中分享相關技術的最新進展。

現階段國際軟性電子的研發狀況，主要集中於軟性顯示器及有機電子元件的

研究與開發應用。工研院電光所副所長詹益仁表示，軟性電子的核心技術目

前皆屬萌芽期，但從各種分析顯示，未來5~10年，軟電產業將會達到相當的規模與成熟度。

工研院目前積極進行軟性電子元件與電路在塑膠基版之整合印製平台技術及

衍生載具的開發，包含軟性電子元件(如軟性電晶體、軟性記憶體、印製天線)的整合式印製平台技術、連續式光電薄膜組裝製程，以及印製在塑膠基版之

電子系統整合技術等關鍵元件設計與製程技術平台、關鍵材料開發等。企圖

結合台灣在半導體與平面顯示器兩大產業所奠定的基礎與人才，協助產業界

迅速掌握關鍵IP，將相關技術迅速商品化，搶得全球軟電市場先機。


軟性電子的應用商機前景及問題

發展前景工研院電光所軟性電子技術組侯維新組長指出，軟性電子的應用

商機，諸如可撓式商品展示海報、智慧型電子標籤、捲軸式顯示

螢幕、超薄型醫學診斷系統、RFID辨識系統、可攜式太陽能電池等，都可以作為切入性商品。從簡單的功能整合電路設計、元

件、製程、封裝測試，進而系統組裝等，再配合連續式、低成本，甚至大面積的製作平台，期望突破現有矽晶圓及玻璃面板的

技術瓶頸，創造另一波的新興產業。

問題ITIS計畫工研院IEK電子組分析師江柏風表示，在目前低成本、低毛利的年代中，新的軟性顯示器在將來是否會造就出低成本、高毛利的市場，還需要持續觀察量產後的良率是否夠高及應用市場

的範圍是否夠大，才能真正宣告此新時代的來臨。


E-Ink的技術競爭者--有機發光二極體（OLED）

有機發光二極體（organic light-emitting diode, OLED）也將是E Ink在技術上的競爭者，它所用的碳基化合物，十分近似於E Ink與朗訊科技的軟式顯示器中的塑膠，可以用來製造發光

半導體，也同樣具備柔軟又節省能源的特性。

OLED是電子紙以外的另一選擇，在柯達、IBM和其他資金充裕公司的發展下，它很快就會成為夠格的挑戰者。


1. 2007.11 推出Kindle，2009.03 推出第二版Kindle 2，造成市場搶購風潮

2. 2008年Kindle在美銷售量達約50萬台; 目前Amazon新版書6%為電子書

3. 2009年推出Kindle 2、Kindle DX，及跨平台iPhone閱讀服務4. 2009年秋季開始在校園內測試 Kindle DX 設備(美國普林斯

頓等六所大學)5.英美日等業者積極搶進：

• 電信(美國:Verizon ,AT&T)• 軟體(英國: Publishing Technology)• 硬體+網路(美國: Google+Sony)

一、一、Amazon.comAmazon.com的的KindleKindle造成的英美風潮造成的英美風潮

15-5 Kindle引爆數位閱讀風潮－全球產業積極投入

Kindle建立的內容+硬體+服務之營運模式，成為全球數位出版新典範!


Kindle引爆數位閱讀風潮－全球產業積極投入

二、二、20092009台灣數位出版曙光年，產業佈局台灣數位出版曙光年，產業佈局積極積極

資訊硬體及零組件業者，躍躍欲試

☉ 元太(E ink)、友達(取得SiPix股權)、台達電(與Bridgestone合作)

☉ 英華達、華碩、佳士達、廣達、鴻海、 …電信業者欲利用數位閱讀擴大行動資訊服務市場

☉ 中華電信(Hami書城)、遠傳電信(誠品、三立)、台灣大哥大

出版業者結盟尋求政府資源

☉ 數位出版聯盟訴求「點火計畫」

☉ 數位出版聯盟協會訴求「補助電子書製作、建立電子書共同規範」


一、一、數位內容、電信服務、電子商務、資訊硬體的結合數位內容、電信服務、電子商務、資訊硬體的結合1. 數位內容: 電子書、電子雜誌、電子報紙2. 電信服務: Sprint, Verizon ,AT&T3. 電子商務: Amazon.com, Coolerbooks.com4. 資訊硬體: Kindle, iRex, Plastic Logic, Cool-ER…

二、數位內容的跨平台服務二、數位內容的跨平台服務1. 專門閱讀器：Kindle, Kindle DX, iRex, Plastic Logic, Cool-ER2. 智慧手機：iPhone, HTC…3. 液晶電視：上網功能液晶電視4. PC、PSP、NETBOOK

15-5 Kindle引爆數位閱讀風潮－多元的營運模式


一、便宜簡單的一、便宜簡單的CoolCool--ERER閱讀器閱讀器• 單價$249• 重量128g• 製造商: 元太科技• 充電1次讀8,000頁• OS: Linux• 可讀格式: JPEG, PDF, EPUB, TXT• DRM: PDF, EPUB• 使用介面: USB• 語言: 8種(英, 德, 法, 西, 萄, 俄, 繁

中, 簡中)

二、二、支援跨支援跨ReaderReader的的CoolerBooksCoolerBooks1. 750,000種書籍2. 支援Cool-ER, Sony, BeBook,

Bookeen, iLiad, PC(adobe digital) 等不同的閱讀器

1515--5 Kindle5 Kindle引爆數位閱讀風潮引爆數位閱讀風潮－電子書閱讀器1

Source: Coolreaders.com

Source: Coolerbooks.com


KindleKindle引爆數位閱讀風潮引爆數位閱讀風潮－電子書閱讀器2

2008年, Amazon 發表Kindle 電子書閱讀器，六英寸屏幕只能顯示單色文本和灰色圖像，一個要價 399 美元

2009年5月, Kindle DX, 9.7吋,內建記憶體3.3GB，約可存3500本電子書。價格489美元

2009年2月 , Amazon 發表Kindle 2電子書閱讀器，一個 359 美元



SONY推出電子書閱讀器PRS-300和PRS-600，5吋和6吋尺寸方便攜帶，價格更以199和299美元成為目前最便宜的閱讀器之一

PRS-300和PRS-600規格表

虛擬鍵盤、內建牛津英語字典

其他特色

299美元199美元售價

286公克220公克重量

內建電池，單次充電可用兩週

內建電池，單次充電可用兩週

電池

XX無線網路

MS Duo、SDX記憶卡插槽

5種3種字體大小

Adobe PDF、Microsoft Word、 BBeB、EPUB

Adobe PDF、Microsoft Word、 BBeB、EPUB

支援電子書格式

350本350本可裝電子書容量

440MB440MB記憶體

○X螢幕觸控功能

解析度800 x 600, 8色灰階

解析度800 x 600, 8色灰階

螢幕解析度

6吋5吋螢幕尺寸

PRS-600PRS-300型號



台灣，最少就有兩家業者嘗試電子書閱讀器（宜銳科技、歌林），但都沒有引起太多的關注。BenQ倒是第一家台灣科技品牌發表電子書閱讀器的（另一家有宣示的是華碩），這也是繼中華電信的Hami書城之後，第二個行動電子書的服務。

Benq nReader：6吋電子紙螢幕，厚度大約1.1公分，重量220克。nReader大約只有實體書的三分之二大小，厚度跟重量都只有實體書的一半，而且可以容納4000本書的內容。電子書在體積與重量的優勢倒是非常明顯。


15-6 利用電子紙的新型開發商品(1/14)

數字式的設備用計時器(西鐵城時計)大視角(約180°)，在較暗的室內及直射日光下都能保持高對比度的白色／黑色顯示，識認性好。

輕、薄、能自由彎曲，即使在過去不能設置的場所，也有可能根據設置場所環境特性，最佳設計計時器。

耗能低。與同尺寸的液晶數字式計時器相比，耗能可降低到1/20，可節省更換電池的手續和費用。




手錶(セイコーウオツチ(精工手錶))精工鐘錶所推出的“精工Spectrum”，利用電子紙可彎曲的特色，錶盤使用電子紙，其電子紙錶黑白對比度高，視角也更大，可視性也比現今的LCD面板好得多。




廣告牌(凸版印刷和日本電氣系統建設)電子磚(tile)


愛知萬國博覽會用的電子壁報紙(凸版印刷)



新型廣告素材(日立和JR東日本企畫)的驗證實驗



其他的電子紙應用製品













Comparison


E-paper patents - USA


E-paper patents – ROC 1


E-paper patents – ROC 2


推動數位出版產業的理由推動數位出版產業的理由

悅讀生活

數位國力擁抱數位匯流趨勢

利基台灣強化中文出版地位

軟硬結合深化硬體全球優勢

產業創新內容+硬體+服務

優質文明健康智財營運環境

創作活化多重加值應用創作

知識流通低成本簡便閱讀

節能減碳減少浪費及無效率

產業的產業的

國家的國家的

文化的文化的

社會的社會的

Source: MIC, 2009.5


數位出版產業營運分析數位出版產業營運分析——台灣產業生態與分工台灣產業生態與分工

電子書閱讀器(硬體+軟體)

電子書內容交易中心

電子書製作

•電子書閱讀器: eBook Reader, 如Kindle, iPhone•電子書: eBook內容, 如金庸小說電子版•電子書內容交易中心: eBook Content Aggregator

數位出版產業鏈

•英華達•佳世達•無敵•…

•博客來•金石堂•誠品•遠流博識網

•凱立國際•遠流(Koobe)•宏碁(Zinio)•…

•遠流•城邦•天下•中時•聯經•皇冠•格林

•尖端•東立•壹傳媒•康軒•數位典蔵•…

電子書內容格式

電子書DRM

•ePub•Pdf(Adobe)•…

電子書內容

關鍵零組件(電子紙模組)

•元太•友達•台達電•…

•鴻海•振曜•華碩•仁寶

•PC Home•Yahoo!奇摩•中華電信•遠傳•…

•Adobe•Oma•Microsoft•…

關鍵材料(電子紙)

•E Ink•SiPix•Bridgestone•…

電子書傳遞

•中華電信•遠傳•台灣大哥大•…

Source: MIC, 2009.5

關鍵零件(IC &其他)

•Samsung•Freescale•Espon•…

•Adobe•Foxit•遠流(Koobe)•宏碁(Zinio)•…

•2008年數位出版與典藏產值60億元，電子書閱讀器產值63億元98(上) NCHU/EE/F.H.Wang 110

台灣台灣數位出版數位出版產業產業現況現況--電子書閱讀器產業價值鏈電子書閱讀器產業價值鏈

電子紙模組電子書閱讀器電子紙前板聚脂薄膜(Polyester Film)

電子墨水(Electronic ink)

•E-Ink•SiPix•Bridgestone•…

•帝人杜邦薄膜•3M•…

•凸版印刷•…

•元太•友達•台達電• LG Display•…

多媒體處理器

電池、觸控…

•鴻海•振曜•華碩•英華達•佳世達•…

音效/電源IC

顯示器控制IC

•Samsung•Freescale•…

•Epson•…

•Freescale•Realtek•… Wireless

Module•Multek•…

Source: MIC, 2009.5

電子書閱讀器產業價值鏈


平面顯示面板之市場發展平面顯示面板之市場發展

Source: PIDA, 2008/1


SiPix：電子紙新廠5年產能擴充逾7倍

2009/09/01 18:01 中央社 (中央社記者潘智義台北2009年9月1日電)友達光電 (2409) 轉投資電子紙公司鑼洤(SiPix) 總經理曾旭平今天在拓墣產業研究所研討會後表示，電子紙市場成長快速，新廠5年產能可望擴充7倍以上。

曾旭平說，SiPix廠區原本在中壢，但友達董事長李焜耀問他，工廠產能可否跟上電子紙市場5年的成長速度，當得到否定答案時，立刻做了遷廠的決定，因此在林口建置新廠。他指出，林口新廠的產能可望在5年成長7倍以上，目前電子紙產品以6吋為主流，明年底6吋電子紙月產能可達30萬張(300萬片)。雖然目前電子紙市場以黑白為主，他並預估，5年內彩色電子紙佔比逾半；目前彩色電子紙無法成為主流，主因加上彩色濾光片後，白度會減少一半，低於30%已不適合眼睛閱讀。友達經理梁美慧表示，友達目前已開發觸控功能電子紙，彩色化、可撓性都是產品特色。SiPix生產電子紙，交給友達製成模組，再售予佳世達、宏碁、廣達這些系統廠商。梁美慧指出，除電子書市場，電子紙標籤、電子紙智慧卡均頗具商機，全球智慧卡今年的54億張市場量，若全數轉成電子紙智慧卡，創造商機即不可小看。


電子紙、可撓性顯示器指日可待[2009年12月21日]

隨著用電子紙製作的可捲曲顯示器及數位告示板的問世，2006年可能會被稱為‘可撓性技術年’。在不久前舉行的美國顯示器工程及其應用會議上，超薄顯示器和電子紙成為眾人矚目的焦點。

亞利桑那州立大學可撓性顯示中心副總監Nick Colaneri概要介紹了這個由軍方資助的研究中心在可撓性背板及顯示器的製程開發與試產方面的進展。他表示：目標技術是有機並五苯電晶體，研究小組利用內部開發的電泳前平面(front-plane)層壓技術可以在90℃及其它低溫條件下製作出該電晶體。該研究中心已經在這種薄膜電晶體(TFT)試產線上執行了38次，對385片晶圓進行了測試，並建立了一個包含11,521個電晶體的自動資料庫。

Colaneri稱，僅僅一年時間，電晶體的性能就從極低的性能提高到一般的5倍以上。他透露：“剛開始時我們並沒有關注電晶體的性能有多高，因為尚有其它的問題待解決。但現在，我們把焦點放在提高電晶體性能上，我們的電子遷移率達每伏特0.1 cm2/Vs ，而一般值在0.5 cm2/Vs。該中心在2006年將審核第二代TFT試產線，並將於2007年開始設立原型。第二代試產線將捨棄圓形的晶圓而改用14.5×18.5英吋的矩形平板，因而可以製作23英吋(對角線)顯示器，研究人員計畫將它劃分為四個10英吋顯示器。


可撓性顯示中心的會員公司還為研究提供設備工具，如E-Ink公司的電泳墨水，Kent Displays公司的膽固醇型(cholesteric)液晶。不同於單色的電泳墨水，膽固醇型液晶可以製作無濾波器的全彩反射式顯示器。

SiPix Imaging公司的業務發展經理Amy Chen也描述了該公司的全彩色電視子紙在商業生產上的進展。SiPix公司的微杯(Microcup)電子紙具有可捲曲性和高對比度，並能提供將近180度的視角，而且功率超低。由於它僅僅在改變畫素的顏色需要功率，故其待機功率為零。Chen聲稱：“我們擁有全球第一個捲軸式電泳顯示器(EPD)。目前我們每分鐘可生產6英吋這樣的顯示器。”微杯被製作在一個150微米的可撓性塑料基板上。該基板包括一個80～150平方微米大小的氧化銦錫(ITO)透明導電膜，顏色染料可沈積在薄膜上，隨後微杯被密封並層壓在一個佈滿電極的顯示器驅動背板上。製造採用一種捲軸式壓印製程，先是利用透明導電膜，然後是專用樹脂，對連續PET塑料薄片進行塗敷。這樣，微壓印機在樹脂上鑄出微杯，這些微杯被染料填滿、密封，再黏接到背板上。

Chen表示：“目前我們在與BASF、飛利浦及其它公司合作開發應用。2006年起，你就可以開始看到我們的微杯EPD用於電子告示應用，比如作為商品價格標籤、可捲曲顯示器與智慧卡。”


Philips Polymer Vision宣稱計畫在2006年推出可捲曲顯示器，這種顯示器對比度為1:10，厚度為100微米，5英吋大小，解析度為320×240，它是利用E-Ink公司的單色電子墨水開發的。Chen表示，飛利浦也在與SiPix公司進行合作，開發一種彩色可捲曲顯示器。而E-Ink這邊則於最近發佈了一種利用濾波器來使其產品獲得彩色的12位元技術。Primordial公司展示軍用頭盔式顯示器。它的Primordial Soldier頭戴式視覺系統應用了戰術覆蓋系統，包括士兵HMD上用以區分敵友的標誌，實現自動威脅評估，以及提供對方弱點統計資訊。以往的頭戴顯示器僅限於坦克駕駛者和戰鬥機飛行員使用，但針對步兵的Primordial Soldier系統將進入喬治亞州班寧堡，接受美國陸軍未來作戰部隊先期使用評估。

Clairvoyante公司則公佈了LCD利用人類視覺系統而取得的革命性進步。該公司創始人兼CEO Candice Brown Elliott展示了增加了白色條紋的RGB條紋演算法如何使人類眼睛在相同功率下感覺螢幕亮度大一倍(或在一半功率時感覺到相同亮度)。她宣稱，對某一特定解析度，該公司的PenTileRGBW子畫素渲染技術能減少三分之一的畫素數目。作者：羅克鈴


參考網站及網址

軟性顯示器 (Flexible OLED)技術與電子紙(e-ink)（http://cdnet.stpi.org.tw/techroom/topics/oled_flexible/twj_oled_flex.htm）軟式顯示器的較勁http://www.itis.org.tw/rptDetailFree.screen?rptidno=5DB20BF12F9F827C4825727900318CF0全錄帕洛亞托研究中心（PARC）介紹電子紙（http://www.parc.xerox.com/dhl/projects/gyricon/）E-Ink網站（http://www.eink.com/）E Ink網站有電子墨技術（http://www.eink.com/technology/index.htm）E-Ink電子紙技術與專利布局初探（http://cdnet.stpi.org.tw/techroom/pclass/pclass_A006.htm）電子紙的說明（簡体）（http://www.keyin.cn/subject/eink/Eink01.htm）OLED 顯示器產業概況（http://www.challentech.com.tw/Files/DocumentFile/doc-1.pdf）軟性顯示器的技術趨勢與產業分析(盧建旭老師/明道管理學院管理研究所)廖奇璋，軟性顯示器製程技術發展趨勢，工業材料雜誌，93年6月，p.165-173。吳耀庭、溫俊祥，電子紙技術發展現況，電子與材料雜誌，26期，p.68-77。富士通www.fujitsu.com/cn/news/archives/2005/0719.html科印網 www.keyin.cn/subject/eink/Eink06.htmhttp://china.nikkeibp.co.jp/china/news/news/flat200607270130.html

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z人們所習慣的紙張介面，與現有的電子螢 幕顯示技術比較，主要 …web.nchu.edu.tw/pweb/users/fansen_wang/lesson/7178.pdf · 昏暗的環境中皆能輕鬆閱讀；現在已經不是高技術

z人們所習慣的紙張介面，與現有的電子螢幕顯示技術比較，主要 …web.nchu.edu.tw/pweb/users/fansen_wang/lesson/7178.pdf · 昏暗的環境中皆能輕鬆閱讀；現在已經不是高技術