1. 前言
本文要介紹的是可稱作終極環保顯示器的「電子紙」。將以其中率先實現實用化的電泳顯示（EPD：ElectroPhoreticDisplay）方式為中心，介紹形狀可靈活改變的柔性電子紙的開發和實用化現狀以及展望等。
旨在取代紙的電子紙因其用途多樣性，需要輕量、柔性、掉落後不會摔壞的堅固性等性能。本文將介紹具備這些性能的電子紙的特點，以及電子紙對於「綠色工藝」的支持情況。
2. 電子紙的特點和對綠色工藝的支持
2.1 電子紙的特點
電子紙是通過電氣方式改變像素狀態，使顯示內容可擦寫的顯示器件。率先實現實用化的電子紙是美國E Ink公司（現在是臺灣EInk Holding旗下公司）開發的微膠囊型EPD。其原理和構造如圖1所示。在裝滿透明流體的微型膠囊內加入白色顏料和黑色顏料的顆粒，通過電場的變化和靜電的作用使這些顆粒移動，從而使顯示器顯示面的像素顏色在黑白之間變化。
圖1：微膠囊型電泳方式的顯示原理
此外，還有In-plane型EPD、普利司通推出的電子粉流體方式（現在已經退出）等其他幾種方式。由於是不使用背照燈的反射型等原因，這種顯示器件僅在像素單位的狀態發生變化（擦寫）時才會在一定程度上消耗較大電力。維持畫面顯示狀態幾乎或完全不消耗電力。
如果是完全不消耗電力的類型，擦寫一次後，只要不再擦寫，電子紙就會永遠保留顯示內容。與號稱是「自發光組件，耗電量低」，但依然會消耗相應電力的OLED，以及作為遮光快門工作的液晶等普通的顯示器件不同，電子紙無需以一定的周期反覆對畫面整體進行擦寫，耗電量非常低。這就是可以稱之為終極環保顯示器的理由。
目前，在展示貨架等安裝的商品介紹標籤方面，一些超市等採用組合了小型液晶顯示器和MCU的器件。不過，這種液晶顯示器即使是沒有背照燈的反射型，也會消耗一定電力，顯示部分需要定期更換電池等維護作業。另外，還需要保持顯示器上顯示的內容。如果換成EPD，就可以完全或者基本省去更換電池的麻煩。而且，向顯示器輸入顯示內容的計算機也無需始終運行。
2.2 對綠色工藝的支持情況
接下來看一下電子紙對節能型及環保型製造技術，也就是「綠色工藝」的支持情況。
在多種類型的柔性顯示器中，電子紙對於TFT特性和阻氣性的要求最低。因此，可以說實用化門檻是最低的。而且，電子紙的前板已經開始利用卷對卷（R2R）方式生產。但背板還存在問題。前板與背板的貼合方面，枚葉方式已經實現實用化。
3. 利用綠色工藝的電子紙的開發和實用化
3.1 凸版印刷的舉措
（1）有機薄膜電晶體驅動EPD
在日本新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）的項目中，凸版印刷公司確立了利用印刷電子技術實現柔性器件的印刷工藝技術，由此實現了薄型、輕量而且可以彎曲的柔性電子紙。這種柔性電子紙中，用來驅動EPD的柔性TFT，是採用環保性較高的印刷技術在塑料基板上形成有機薄膜電晶體（OTFT）陣列而實現的。
利用印刷工藝在塑料基板上形成TFT時，對於電極材料、絕緣材料和有機半導體材料等不同的材料，要分別使用適合的印刷方法。另外，高精度對準多個層之間的位置也非常重要。
柔性TFT製造技術的重點如下。
·可形成高精細電極的轉印印刷工藝技術
（實現高解析度、直線性和平坦性）
·線/間隔（L/S）=1μm/1μm的高精細銀布線（圖2）
·可形成有機半導體層的柔版印刷工藝技術
·印刷TFT陣列製造技術
（提高TFT組件的遷移率，降低偏差）
圖2：高精細銀布線圖案（攝影：NEDO）
今後將進一步推進印刷電子技術的研究，運用柔性電子紙薄型、輕量、不易破損的優勢和曲面顯示特性，在物流、製造、數字標牌和IC卡等多個領域開發新產品。
（2）利用柔性電子紙試製貨架標籤
凸版印刷公司利用彩色濾光片技術，實現了柔性電子紙的部分彩色化，並利用這種柔性電子紙，試製了圖3中的「橫條型電子貨架標籤（ESL：ElectronicShelf Label）」。
圖3：橫條型電子貨架標籤（攝影：凸版印刷）
這種軌條型電子貨架標籤可以將貨架前表面的整體作為顯示區域，因此，與紙制貨架標籤和獨立的電子貨架標籤相比顯示面積更大，可提高配置及表現自由度。這樣一來，不僅能發揮電子貨架標籤的優勢——可統一更改銷售信息等，還能向客戶顯示促銷信息、向工作人員顯示商品陳列指示信息等，可用於多種用途。另外，通過實現部分彩色化，還可以重點顯示促銷信息和商品介紹等，增強醒目效果，或者提醒工作人員注意，減少失誤。
凸版印刷的「橫條型電子貨架標籤」的主要性能參數如下。
·顯示組件：EPD方式的電子紙（E Ink Holdings生產）
·顯示驅動基板：柔性TFT電路板
·外形尺寸：約900mm（寬）×約30mm（高）
·顯示部形狀：凸型彎曲顯示（曲率半徑為50mm）
·部分彩色：綠線（上端），紅線（下端）
凸版印刷公司計劃今後繼續改良這種橫條型電子貨架標籤，在2017年度實現實用化。
2.2 Plastic Logic的彎曲電子紙
英國Plastic Logic公司開發並製造了表1中多種畫面尺寸的柔性塑料顯示器。這些顯示器在陽光下也比較容易閱讀，實現了超輕量、超薄型而且極結實的特性，電池消耗也非常慢。這是融合Plastic Logic的有機薄膜電晶體（OTFT）技術和E Ink Holdings的EPD技術獲得的成果。另外，該產品還具備5年以上的產品壽命、1000萬頁以上的更新及非常高的靈活性等傳統顯示器所沒有的優點。具體特點如下。
·基於有機TFT（OTFT）的有源矩陣驅動
·採用雙穩態EPD技術
·超低功耗（無需持續循環刷新）
·高彎曲性
·超廣視角
·備有1英寸至15英寸的大範圍畫面尺寸的產品線
·低至200μm的超薄型化（可選）
·最大16色階的灰階顯示
·實現薄型、輕量、結實的產品設計
製造方式目前採用片式，R2R方式尚未實現。
表1：Plastic Logic的不同畫面尺寸的柔性顯示器一覽（作者根據Plastic Logic的資料製作）（點擊放大）
2.3 Polyera的柔性智能手錶
開發柔性器件的美國Polyera公司經過10年的研發，終於推出了可靈活變形的智能手錶「Wove Band」（圖4）。該產品配備能隨意彎曲的觸控螢幕，可以纏繞在手腕上，也可以攤平使用，最大特點是使用靈活。該公司在全球率先實現了這種智能手錶的商品化。
圖4：智能手錶「Wave Band」（攝影：Polyera）
Wove Band的顯示屏採用的是以有機薄膜電晶體（OTFT）驅動的柔性電子紙。通過利用柔性TFT，與玻璃基板上的TFT相比，削減了產品整體的重量和厚度。電子紙採用EPD方式。
前面已經提到過，具備雙穩態性的EPD顯示靜止圖像時不消耗電力。因此，Wove Band的耗電量比其他畫面尺寸更小的智能手錶還要低。如果消耗相同的耗電量，則可以安裝更大尺寸的顯示屏。
那麼，為何彎曲不會破壞其內部構造呢？秘密在於WoveBand的顯示組件。該產品採用前板和背板雙層構造，前板用來顯示圖像，背板利用TFT，控制前板顯示的像素的開關切換。通過這樣的雙層構造，實現了可以彎曲的柔性顯示屏，而且不會影響內部構造。這種劃時代的顯示器將大大改變我們目前對配飾的概念。
2.4 Visionect的顯示可變型交通標誌
澳大利亞雪梨市已開始利用基於EPD式電子紙（E Ink Holdings生產）的可切換顯示的道路交通標誌牌。這種標誌牌由斯洛維尼亞的Visionect公司開發，可利用3G通信線路自由變更顯示內容。不過，由於電子紙的響應時間較慢，因此不適合顯示視頻。
長時間顯示相同內容的用途是電子紙最擅長的領域。因此，有些場所設定了某些時段禁止停車和禁止進入的區間，用於這些場所的交通標誌牌應該可以說是電子紙最合適的用途。Visionect在雪梨市導入的EPD標誌牌通過3G線路接收顯示內容。還可以根據設定，在不同時段切換顯示內容。電力利用標誌牌背面設置的太陽能電池板提供，無需接入外部電源。因此，即使突然停電也能正常運行。
由於電子紙是不會自行發光的反射型顯示器，在沒有陽光的夜間無法看到內容。因此，這種標誌牌採用了存儲太陽能電池板的電力，在夜間點亮前燈的機制。
4. 結束語
以上介紹了可稱作終極環保顯示器的「柔性電子紙」的現狀和展望。這種顯示器具備液晶屏和OLED屏所沒有的存儲性（雙穩態性），另外，由於採用無需偏光板的構造，因此可實現明亮的反射型產品。而且，有機半導體TFT驅動已經實現實用化。估計柔性電子紙的生產採用卷對卷方式也指日可待。（日經BP社，特約撰稿人：鵜飼育弘，UkaiDisplay Device Institute代表）
記者日前從中科院深圳先進技術研究院獲悉，該院醫工所微納中心與香港城市大學、香港中文大學合作，在以光子墨水顯示的彩色電子紙研究方面取得進展。該成果有望解決目前市面上普遍存在的因技術限制電子書只能顯示黑白色的難題，實現電子書的彩色顯示。研究論文發表於《傳感器與執行機構，B輯：化學傳感器》。
關於電子書彩色電子顯示的報導雖偶見報端，但由於技術難度大、設計成本高等因素，產品遠未獲得廣泛普及。光子墨水技術通過調節組成光子晶體顆粒單元的間距，獲得不同反射波長，從而使肉眼可分辨不同顏色。以單個光子晶體顆粒為像素單元，其不僅可控制單個光子晶體顆粒的顏色顯示，還能顯示出可見光波段內豐富且鮮明的任何一種顏色。
據了解，在光子墨水中，光子晶體顆粒由一個個表面包裹有水凝膠層的納米顆粒組裝而成，體系中還會加入可發生氧化還原反應的金屬離子，通過靜電作用吸附在水凝膠網絡內。將光子墨水填充在兩片銦錫氧化物電極中間，只須施加較小的電壓，即可控制金屬離子的形態，以此改變水凝膠層內部的滲透壓，從而調控水凝膠層的收縮與膨脹，改變光子晶體的間距，實現顏色的調控。與此同時，該項技術還可用於水溶液中貴金屬的檢測，有望應用於食品安全、水質評估等領域。
《中國科學報》 (2015-11-19 第4版 綜合)
元太（8069）近期策略合作一波接一波，10月26日宣布已與江西合力泰科技公司籤署策略合作協議，攜手運用彼此具有的技術、製造及市場優勢，主攻手機、貨架標籤、穿戴產品應用，擴大電子紙應用於中國市場的版圖。
今年前三季元太非電子書的佔比將近30％，第4季比重可望拉升。
元太今年在非電子書閱讀器的領域有了很大的成長，非電子書的佔比拉升到30％，進一步超越LCD面板相關營收，在電子紙新應用領域布局成效顯現。
與振曜的合資公司提供電子紙客戶一站式的組裝服務，在10月投產，第4季電子紙新興應用佔比可望進一步拉升。
江西合力泰科技是中國深交所上市公司的全資子公司，主要生產和銷售TN／STN-LCD及LCD模組、TFT顯示模組、電容觸控式屏幕全貼合顯示模組、電子紙顯示模組等。並具備產業上下遊產業鏈的關鍵零組件生產，如FPC、背光模組、玻璃蓋板、玻璃裁切剪薄等生產部門。
元太與合力泰科技的策略合作內容主要在於與合力泰科技利用各自的優勢共同開發及拓展電子紙產品應用。
元太將銷售旗下約定的電子紙膜片及電子紙模組產品給合力泰科技，合力泰則以其優質生產能力為客戶提供高性價比的電子紙模組產品。
元太也將積極協助合力泰電子紙產品的開發、生產技術，並提供相關技術支持。合力泰將運用其客戶開發能力，積極推動電子紙產品在智能雙螢幕手機、電子紙貨架標籤、智能型穿戴，及智能家居等智能終端產品方面的應用。
元太董事長暨執行長柯富仁表示，結合合力泰科技於中國市場的電子紙產品應用開發能力、產業鏈生產的整合優勢，以及對優質客戶群的掌握，雙方的策略合作將能積極擴大中國市場在電子紙各類產品應用的市場規模及佔有率。
江西合力泰科技副總裁兼董事會秘書金波指出，透過策略合作的開展，合力泰將大力推展手機、貨架標籤，及穿戴產品應用，掌握電子紙廣泛性應用所帶來的市場契機，致力提升雙方營運規模，擴大中國市場的電子紙產業應用發展版圖。
大概是一年前索尼公布FES手錶——表面和錶帶都用了低耗能的電子紙技術。如今，在索尼自家的眾籌網站FirstFlight上又有了一項活動，這款手錶終於發布了，不過僅在日本發售。這款手錶由索尼的子公司FashionEntertainments開發，第一次籌資並沒有用索尼的品牌，因為公司想了解如果沒有品牌聲譽，產品是否真的有市場需要。
FES Watch的首秀與今年早些時候的Apple Watch類似，跳過了所有傳統的電子產品商店，那些大家平時能買到最新索尼產品的商店。11月21日(周六)手錶會在東京涉谷Omotesando的 MoMA設計商店出售。
12月1日將在新宿伊勢丹百貨出售，就是出售Apple Watch的那一家。作為標準「非智能」手錶FES Watch售價為29700円，折合大概240美元。
FirstFlight上有這款手錶，通過日本MoMA網店也能買到。索尼補充道，計劃將來會在更多的商店出售FES Watch，但具體計劃還沒有公布。