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 详解友达光电的电子纸技术与未来战略
2009-12-25

   说起电子纸,人们就会想到美国E Ink公司。该公司的电子纸占有绝对的市场份额。在电子纸市场即将快速增长的今天,知名液晶面板厂商台湾友达光电(AUO)开始挑战E Ink的阵地。友达光电于2009年3月收购了美国SiPix Imaging公司。并准备向市场推出在美国SiPix Imaging的电子纸上配备友达光电TFT底板的电子纸模块

  我们收购了电子纸厂商SiPix Imaging,与其共同推进电子纸业务。其实,双方开始合作是在2008年10月。2009年6月开始供应首批产品。这就是面向货架标签等电子标签的电子纸。2009年8月开始供应电子标签用电子纸,9月开始面向电子书终端供应6英寸和9英寸电子纸。我们还计划于2009年12月开始面向电子书终端供应4.3英寸电子纸。本公司在非常短的时间内推出了多种产品。

  电子纸是“创造市场的”技术

  我们是以液晶面板为主的显示器厂商,为什么会关注电子纸呢?这是因为我们认为在多个新一代显示器技术中,电子纸是“创造市场”的技术。我们认为这是新的商机。

  作为新一代显示器技术,有机EL面板也是其中之一。有机EL面板在提高对比度、实现薄型化等方面,无疑是“改善”原有液晶面板性能的技术。但我们不认为它是创造新市场的技术。预计手机和平板电视的部分显示屏今后将换成有机EL面板,但这并不是创造出手机和平板电视的新需求和新市场的技术。

  而电子纸今后将创造出多种应用和新的市场。不仅有电子书终端,还有数字标牌、电子广告板、智能卡等。而且电子书终端及电子教科书等的问世有可能改变消费者的生活方式。不用携带很多纸这一优点从环境角度来看也值得瞩目。

  我们预测配备电子纸的产品今后的市场规模将快速扩大。从金额来看,2009年不过10亿多美元的市场到2015年将达到近200亿美元,到2018年将达到400亿美元以上。

  备受期待的电子书籍市场

  在市场快速扩大的配备电子纸的产品中,电子书终端尤其值得关注。

  自进入2009年以来,大约10个月里,很多企业都进入到电子书籍市场中来。其中出版社等内容供应商、服务供应商、通信运营商、DRM业者、甚至IC厂商等很多企业都在注视这一市场。涉足该市场的企业数量比2009年初增加了几倍甚至几十倍。2010年更将是市场产生激烈变化的一年。

  我们预计用于电子书终端的显示器市场也将随之迅猛增长。比如,预计2010年总供货量将达到700万块,这可能还是一个保守的数字。从市场动向来看,有望超过这个数字。

  电子书终端用显示器市场将达到何等规模呢?这个问题与车载显示器市场做一比较就很清楚了。车载显示器也是实现了大幅增长的领域。但是,这两个市场从金额上相比,最近2年内电子书终端用显示器将反超车载显示器。

  我们对能够涉足这么有活力的市场感到非常兴奋。对电子书籍市场而言,从元件到内容的供应链至关重要。我们希望与众多的日本企业一起参与其中。

  “比E Ink便宜”

  为了涉足商机如此巨大的电子纸市场,我们决定采用SiPix Imaging的技术。首先,简要介绍一下SiPix Imaging。

  SiPix Imaging成立于10年前的1999年。与(1997年成立的)E Ink几乎在同一时期启动。电子纸生产线位于美国加利福尼亚州弗里蒙特。这里还具有基础研发功能。比如,材料研究、光学设计、驱动方法的开发及尖端工艺的开发等。

  2010年第一季度SiPix Imaging将启动该公司的第二条生产线。这条生产线位于台湾中坜(华亚科技园内)。

  我们认为SiPix Imaging的电子纸比E Ink的电子纸具有几个优势。除了白色度(反射率)高、对比度高等显示性能方面的优势外,成本竞争力也很高。这源于本文后半部分将会介绍的生产工艺。

  采用SiPix Imaging电子纸制成的电子纸模块的价格由于涉及与每个客户的关系不便公布。不过,与采用EInk电子纸的台湾元太科技(PVI)的电子纸模块的媒体公开价格(6英寸约60美元)相比可以说更便宜。这是适合提供给众多用户、制定便于用户购买价格的最佳技术。

  另外,关于彩色化,SiPix Imaging的技术也能够实现显示性能更高的产品。下面就介绍SiPix Imaging的电子纸技术。

采用微杯(Micro-cup)构造

SiPix Imaging电子纸的核心技术是该公司名为“微杯”的独自技术。

SiPix Imaging电子纸的大致构造是在微杯中填充白色颗粒和着色液体。原理是通过上下移动颗粒,使颗粒颜色(白色)和液体颜色交替显现。如果采用黑色液体,便可实现普通的单色显示。如果改变填充液体的颜色,还能够实现多种组合的双色显示。

颗粒的移动由贴在微杯上的驱动电极来实现。颗粒事先带电,因此通过切换电荷的正负,就可以使颗粒移动。至于驱动电极使用分段电极还是TFT底板则根据用途决定。

所有微杯的高度和宽度都做成相同的尺寸。这意味着能够极其均匀地制造出薄膜。由于形状并不复杂,因此成品率方面也具有优势。

卷对卷制造

SiPix Imaging电子纸的最大特点是微杯制作及颗粒/液体的密封等一系列工序能够采用卷对卷工艺。因此具有成本竞争力。从照片也可以看出,可以利用非常简单的设备制造。

  卷对卷生产工序大致可分为四个阶段。第一阶段,涂布塑料薄膜底板。第二阶段,在涂布过的位置进行模压加工,制成微杯。模压加工技术也是SiPix Imaging自主开发的专利技术。

第三阶段,在微杯中滴入颗粒和液体,然后密封。这种密封技术也非常独特。采用了名为“liquid on liquid”的技术。在填充到微杯的颗粒和液体上,再流入其他液体。两种液体不混合而呈现相分离状态。然后,使后来流入的液体硬化。这将变成密封层。可以说这是非常独特的工艺。这也是SiPix Imaging的专利技术。

第四阶段,在已密封的微杯上层压阻隔薄膜。这层薄膜起到防潮等作用。这层薄膜根据电子纸的用途可以改变性能。比如,面向在室外使用的数字标牌等的电子纸用途,可以采用更高性能的阻隔薄膜。层压阻隔薄膜之后,就可切成6英寸或9英寸等所需要的画面尺寸。

至此,电子纸制成。在电子纸薄膜上安装TFT底板及驱动IC等之后,便制成了电子纸模块。

  正在开发自主的彩色化技术

我们还在进一步推进未来技术的开发。尤其关注的是彩色化。彩色显示方面,今后市场需求将日益扩大。我们计划2010年以后开始量产彩色电子纸。

现在,正在开发的彩色化技术是“Dual Mode Switching”方式。这是不使用彩色滤光片而实现彩色化的技术。

E Ink等其他公司正在开发的彩色化方式大多使用彩色滤光片。这些方式目前在白色度/对比度及色彩表现性方面还存在问题。比如,显示白色时,被RGBW型彩色滤光片分割开的像素的1/4显示白色。其余3/4与RGB配合显示白色。因此,在白色度/对比度方面不得不做出某种程度上的妥协。彩色显示时,通过彩色滤光片后亮度也会变暗。

而我们的技术则是向微杯中填充分别着色为RGB的液体。显示白色时,微杯的所有白色颗粒向上移动,所有像素便显示白色。因此,白色度/对比度出色。具体而言,彩色电子纸能够实现反射率40%、对比度9:1的效果。

彩色显示时,白色颗粒向下移动,起到反射板的作用。不通过彩色滤光片,而是直接显示液体的颜色,这种做法在色彩表现性方面也具有优势。

  另一方面,黑色显示则通过使白色颗粒移动到微杯的侧面,不再反射光线而实现。由于颗粒不仅在上下方面还能在左右方向移动,因此我们为用于驱动电路的TFT底板准备了特殊产品。


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