新南向政策資訊平臺

 

自從西元105年，「紙」被發明以來，紙成為文字的載體，作為文明傳承、資訊溝通的介質未曾改變，紙的材料，數千年來也未曾有大變革。直至20世紀末，電子紙的發明，才讓這古老文明翻新了一頁。

電子紙被看好，是具潛力的顯示科技技術，其兼顧傳統紙張的易讀、輕巧，還能減省砍樹、環保減碳；與液晶顯示器相較，電子紙更有護眼及省電兩大利基。也因此在產業的競技場上，群雄四起，競逐爭霸。但你可知，電子紙產業發展一路都有台灣廠商的參與，台灣在全球電子紙產業，居舉足輕重的地位。

電子紙的技術歷程

要談電子紙，得先科普一下電子紙的技術。

電子紙是最像「紙」的新科技。其為眾人所知的兩大優勢是「護眼」和「省電」，其實是依賴電子紙的「反射式技術」和「雙穩態」（bistable）。「反射式」是指電子紙與一般紙張相同，是藉由外在光源反射到讀者的眼睛裡而成像，即使長時間閱讀眼睛也不易疲勞，而且不需背光模組，使其結構與體積上都輕巧，易於攜帶。而「雙穩態」則是顯示面板在更換影像資訊時才需耗電，也是電子閱讀器能有很長待機時間的原因。

傳統的紙張透過印刷來顯像，電子紙的顯像技術，當前的主流則有電泳式顯示器 （Electrophoretic display）與膽固醇式液晶（cholesteric liquid crystal display，ChLCD）兩種。

電泳式顯示器的原理是以帶正電或負電的有色小球，當外加電場改變時，小球會根據其電性與外加電場上下移動，以此顯現出不同的圖樣，就像是帶電的小球在液體裡游泳一般，而被稱為電泳。臺灣師範大學電機工程學系講座教授高文忠以淺顯易懂的方式解釋電泳式顯示器的原理，還說明反應速度及顯示的均勻性等問題，一直是技術上的瓶頸。直到1996年美國麻省理工學院的媒體實驗室（Media Lab）成功製造出新一代電泳式顯示器，並將之命名為電子紙（Electronic paper），隔年成立了E Ink公司，E Ink的解決方案是將小球以大小約等同於人類頭髮直徑的微膠囊（Microcapsules）包覆。這創新的發想還登上國際權威的科學期刊《Nature》，「這是電子紙技術一個非常大的突破。」他說。

同樣以電泳顯示原理實踐電子紙的還有SiPix公司，提出微杯型結構（Microcup），也就是用形狀方正的杯子圈住粒子，使帶電粒子只能在微杯內移動。「技術上大家是殊途同歸，但是，微杯的陣列比較耐壓，不像膠囊易破，因此需要較強的保護層保護。而且在彩色的應用上，微杯的技術較具優勢，可以均勻地置放多種彩色粒子於微杯內，實現電子紙彩色化的目標。」高文忠說明了兩者的差異。

另一個技術取徑是膽固醇式液晶技術。這名號聽來有趣，是因液晶排列類似人體膽固醇結構的片狀而得名。你可以想像膽固醇液晶的分子像百葉窗一樣，透過電場驅動液晶開闔的角度，反射光線，達成顯示圖像的效果。再加上膽固醇液晶可以反射出不同顏色，不須再設置彩色濾片，即可呈現多彩的影像；而且在所有液晶結構中，只有膽固醇液晶有雙穩態的特性，適合運用於電子紙產品。
 

攜手夥伴，成立產業聯盟

然，何以台灣在全球電子紙產業，居舉足輕重的地位呢？我們敲了高文忠研究室的門，想了解故事的來龍去脈。

他是全台首位進行電子紙系統設計的知名學者，並以電子紙系統設計獲選為IEEE的Fellow（會士）。高文忠說起當年受神腦集團創辦人侯清雄邀請投入電子紙產業，「他覺得，這個新技術是可以改變人類的東西，他當時也是這樣說服我。」侯清雄看好電子紙的未來潛能，在美國成立SiPix公司，由美國方面負責材料研發，高文忠擔任SiPix台灣分公司的研發主管負責系統設計，「SiPix一直是由台灣主導，侯清雄當初就希望把公司的重心移回台灣。」SiPix後來獲國內面板大廠友達光電投資，成為友達集團旗下的子公司達意科技。

SiPix當年的競爭者是研發微膠囊技術的美國E Ink，E Ink又峰迴路轉的被台灣面板廠元太科技買下。

成立於1992年的元太科技，其母公司是台灣造紙業龍頭永豐餘集團，從製造薄膜電晶體液晶顯示器（TFT LCD）中小尺寸面板起家。2005年，元太跨足電子紙領域，2008年，與台灣專精系統整合的廠商振曜科技策略聯盟，由其負責閱讀器的軟硬體整合組裝代工。元太科技因獨家代工亞馬遜Kindle閱讀器的電子紙模組，身價水漲船高。2009年，元太科技併購專事電子墨水技術、及電子紙研發與量產的美國E Ink公司，更名為E Ink元太科技。2012年，再購併達意科技，使其同時掌握了微膠囊型及微杯的電泳技術，也一統了EPD（Electrophoretic Display）電子紙的市場。

2021年4月，E Ink元太科技出面籌組電子紙產業聯盟，從電子紙模組、驅動IC、控制面板、組裝整機、TFT下基板，結合上中下游產業鏈的布局整合，並逐步朝向多彩邁進，自此在全球電子紙市佔率達九成，可說稱霸電泳式電子紙王國了。

膽固醇液晶，潛力可期

另一方面，台灣是顯示器大國，友達、群創等產能亮眼，都是國際間喊得出名號的面板廠，但隨著全球景氣、需求端萎縮等問題，面臨產能過剩的問題。虹彩光電董事長廖奇璋是出身工研院的研發人，他解釋說，工研院一路輔導台灣產業從半導體進入LCD產業，當產業日漸成熟後，「我們也開始在思考下一個技術是什麼，就想從軟性電子（Flexible Electronics）著手，因為它的應用會更廣泛。」

早十多年前，工研院就將膽固醇式液晶列為重點發展項目，尋求電子紙技術的另一種可能；廖奇璋是該領域重要的專利發明者，在國際獲獎無數。當時日本富士通也投入膽固醇液晶的研發，雙方在國際場合結識，廖奇璋邀請富士通來台灣一起合資（Joint Venture），設廠生產，可惜因諸多因素未果。廖奇璋繼之成立虹彩光電，除了自身在工研院一路累積的研發專利外，並買下了日本多項膽固醇液晶專利。日方願意讓手專利，廖奇璋笑說：「這是我喝了十多年sake（さけ，日本清酒）得來的。」其實廖奇璋與富士通老一輩的情感深厚，而日方因為企業轉型而無法接續研發生產，他算是接下這群研發人的願望，允諾一定把技術商品化。

順應局勢，虹彩光電轉變商業模式，轉為design house，不持有工廠，專做專利授權及材料銷售，廖奇璋手滑著剪報，展現產品線的專利布局，一邊解釋：「任何生活情境中使用到的紙都可以被電子紙取代」。從大型曲面的廣告看板，到電子樂譜、告示板、捷運卡，還可以跟傳統紙一樣送進印表機裡複印，「電子紙不只是閱讀器而已，我們一直在找新的應用，這樣才有助於面板產業活化，讓業者用既有的液晶機台也能生產電子紙。」

2022年初，智慧顯示展（Touch Taiwan）的會場上，友達光電展示重返電子紙市場的膽固醇液晶技術反射式顯示器，內藏的即是虹彩光電的Infinity Display專利，突破了色彩度與耗電的限制，色彩可達1,600萬色，而且膽固醇面板具透光性，顯示器下方設置太陽能板，可以做電力來源，解決液晶顯示器耗電的問題，「而且在戶外，我們家的產品在太陽下，光線越強越漂亮。」廖奇璋說。
 

不只是閱讀器，還能節能永續

2007年11月亞馬遜第一代 Kindle問世，為世界帶來不同的閱讀體驗。至今市場上對電子紙的認識，仍以閱讀器為最大宗，但是電子紙的應用不限於此。

想看新奇的，2022年在美國消費性電子展（CES），德國汽車品牌BMW秀出的概念車BMW iX Flow，車體可以變色的技術，即是來自E Ink元太科技研發的可變色電子紙技術。

運用在航空運輸領域，振曜科技與E Ink元太科技和國際行李箱公司RIMOWA和航空公司的異業合作，開發智慧行李箱，將行李貼條資訊數位化，減省時間與人力，也便利資訊追蹤。振曜科技集團執行長林志茂解釋，疫情前的2019年，全球旅客飛行人次約45億，如此多的人次所需的行李貼條數量用想的就很驚人。接續，他們還開發電子行李標籤，加入減碳永續的行列。

百貨零售業，小小一張價位標籤，置換起來耗時費工，電子貨架標籤的優勢，可結合無線網路、RFID等技術，即時切換更新，國外許多大型零售賣場都已更換電子貨架標籤，國內的有機食品零售商棉花田全台的門市也導入電子貨架標籤。

在智慧醫療的運用，振曜科技也看到住院病床卡以人工抄寫的勞時費力，而與國內榮總、台大、國泰等醫院合作，採用電子紙病床卡，除了能從後台隨時更新照護的資訊，更擁有節能、免佈線的優點。

還有在智慧城市的運用，林志茂強調，無需背光特性的電子紙智慧公車站牌，在各種天候條件下都可以清晰顯示公車動態班次及路線資訊。而且電子紙的雙穩態特性，移除電力後畫面仍會留存，在天然災害時，更能顯現電子紙作為公共資訊佈告的優勢。

看節能，在E Ink元太科技發表的2021企業永續報告書提到，以數位閱讀器替代紙本，以過去五年全球1.5億多台搭載電子紙模組的電子書閱讀器，若每台裝載50本電子書來計算，相當有65億本書，約可減少一億棵樹木被砍伐，這些樹木可為地球貢獻5,720萬公噸的二氧化碳吸收量。林志茂則搬出數學算式，如果全球的賣場汰換價錢標籤為電子貨架標籤的話，「電子標籤每天更新一次，全球就可以減少三萬噸的二氧化碳排放量。三萬噸又是什麼意思呢？」他再折算，「一棵樹一年可以吸收12公斤的二氧化碳，以三萬噸去計算，大概要種250萬棵樹才有辦法平衡碳排。」

這也是高文忠回想當初願意投入電子紙研發的另一原因，曾經人們以為資訊科技的發展，可減省紙張的用量，但是顯示器的閱覽模式不利於爆量的資訊閱讀，更助長對紙的需求，反而電子紙是可行的替代方案。

看見願景，立足台灣

儘管各界都看好電子紙的未來，但趨勢並非順利的直線上揚，還在等著市場崛起。全球許多公司都加入了電子紙開發的行列，卻又中途退場，看到產業的願景並且堅持下來的，成了勝者。

放眼全球電子紙市場，電子紙產業從源頭到下游都由台灣廠商掌握，為什麼台灣有這樣的機會呢？高文忠回答：「台灣在電子產業、面板生產有很好的基底。當年侯清雄的眼光投資了電子紙，讓台灣很早就跨足電子紙領域。又剛好元太跟E Ink合作，把它買下來了。前兩名都在台灣，當然我們就主導全部的產業。」他說得義正辭嚴。

「紙」的發明，為世界帶來知識的傳播與文明的革命，也讓不同群體間的對話成為可能。21世紀，「紙」這項古文明的「再創新」發生在台灣，關於永續未來，台灣「正在」發揮影響。

更多照片請至《紙文明再創新 電子紙的風起雲湧》