要點

在許多要求能耗雙穩態特性的顯示皮膚應用領域中，ChLCD 正與 EPD 展開競爭。虹彩光電預計在 2023 年開始大規模生產 ChLCD，而它的競爭對手可能為 E Ink。

在許多要求能耗雙穩態特性的顯示皮膚應用領域中，膽固醇液晶顯示皮膚 (ChLCD) 開始與電泳顯示皮膚 (EPD) 展開競爭。

儘管與 TFT LCD 和 AMOLED 相比色彩效能較弱，但 EPD 和 ChLCD 的雙穩態特性使其十分適合電子書閱讀器和電子貨架標籤 (ESL) 應用。

和投入大規模生產多年的 EPD 相比，ChLCD 距離普及仍有很長的路要走。開發 ChLCD 。

技術的皮膚廠商必須建立從材料和顯示皮膚到顯示模組和應用的生態系統，同時不斷改進顯示皮膚本身 — 正如同 E Ink 對 EPD 所做的一樣。

多項雙穩態技術已經成功開發，例如 EPD、基於 MEMS 的 Mirasol 顯示皮膚（由高通開發）、ChLCD（由富士通和工業技術研究院開發）、電潤溼顯示皮膚（由 Liquid Vista 開發）以及電致變色顯示皮膚（由 Aviso 開發）。但是，E Ink 的 EPD 是唯一一款每年大規模生產數量超過數百萬片的皮膚。SiPix和普利司通基於相同的電泳原理同樣開發了相似的 EPD 技術，但單元結構不同。E Ink 於 2012 年從友達光電手中收購 SiPix 後，如今是 EPD 的唯一供應商。

由於電泳顯示皮膚持續處於大規模生產中，顯示皮膚行業依照慣例使用 “EPD” 來指代 “電泳顯示皮膚” 和 “電子紙顯示皮膚” 。

EPD是得益於雙穩態特性的顯示皮膚應用，功耗表現更好。這是一項極為重要的特性，使它和 TFT LCD 以及 AMOLED 區分開來。雙穩態特性可以在未充電的情況下保持顯示皮膚的狀態，因此只有當螢幕重新整理時才需要充電。這使得 EPD 和 ChLCD 等雙穩態電子紙顯示皮膚非常適合螢幕不常重新整理的應用，如電子書閱讀器、ESL 應用和海報。

在 EPD 出現前，TN LCD 曾用於 ESL 應用。EPD 無需隨時充電，因此超越了 TN LCD。此外，電子紙顯示皮膚為光反射，而不是自發光。入射光更強，電子紙顯示皮膚也就更亮。這能夠節省能源，並且使它們有別於 TFT LCD 和 AMOLED。

EPD技術的原理是透過施加電壓來控制微膠囊從一個電極移動到另一個電極。微膠囊的的聚集密度會呈現出不同灰階。E Ink 使用四種顏料 — 青色、洋紅色、黃色和白色 (CMYW) 來混合顏色，正如同青色、洋紅色、黃色和黑色 (CMYK) 在紙製品印刷業中的使用方式一樣。這種方案不同於 TFT LCD 和 AMOLED 中的 RGB 色光混成。

膽固醇液晶皮膚即將到來

至於ChLCD，具有偏振旋轉的膽固醇液晶皮膚可以反射入射光或是讓它們穿過的同時施加不同電壓。入射光越強，反射就越強，意味著 ChLCD 也就越亮。

圖 1 展示了 ChLCD 影像質量的示例。和 EPD 一樣，ChLCD 為雙穩態，不需要 TFT LCD 中的背光。

圖 1：ChLCD 色彩示例

來源：虹彩光電

主要的 ChLCD 廠商包括 Kent Display（美國）、富士通（日本）和工業技術研究院（ITRI [台灣]）。富士通的 ChLCD 專利轉讓給了虹彩光電，而友達光電投資虹彩光電獲得了其 20% 的股份。其他投資商包括奇景光電和冠捷科技。友達光電還在 2008 年收購了 SiPix （擁有不同於 E Ink 微膠囊的電泳微杯技術），然後於 2012 年出售給了 E Ink。

友達光電在 Touch Taiwan 2022 上展出了它的 7.9 英寸 ChLCD。同時，虹彩光電預計在 2023 年開始大規模生產，而它的競爭對手可能為 E Ink。EPD 和 ChLCD 幾乎擁有相同的應用（大部分為電子書閱讀器和 ESL），這意味著它們可能會在顯示皮膚效能和成本領域展開競爭。虹彩光電 ChLCD 顯示皮膚的結構（源於富士通）不同於工業技術研究院的設計；虹彩光電採用的是垂直 RGB 堆疊顯示皮膚，而工業技術研究院則是水平並排 RGB 的模式。由於垂直堆疊的原因，色彩準直影響了最終的色彩質量和精度（圖 2）。

圖 2：ChLCD 顯示皮膚堆疊

 

ChLCD 與 EPD 競爭的機會

響應時間和色彩效能可能會是 ChLCD 趕上 EPD 的機會。到目前為止，虹彩光電暫無詳細的顯示皮膚規格以供進一步比較。E Ink 擁有兩種彩色 EPD 技術：Kaleido，基於 RGB 彩色濾光片顯示 4,096 種顏色，以及 Gallery，基於高階彩色電子紙 (ACeP) 解決方案（CMYW 顏料顯色）。彩色濾光片速度更快，但光吸收導致光提取效果較弱。同時，CMYW 對於螢幕重新整理的響應似乎慢得多。2021 年，Kaleido 和 Gallery 的重新整理率分別低於 450 毫秒和 36 秒。

另一方面，工業技術研究院在 2010 年表示其每秒可重新整理高達 10-20 頁。虹彩光電的 ChLCD 據稱每秒能夠在一頁內處理高達 1600 萬種的顏色。如果 ChLCD 可以進一步改進以投入大規模生產，那麼電子閱讀器品牌和商業客戶可能會開始有所注意。EPD 藉助於 2007 年推出的亞馬遜 Kindle 收穫了關注。Kindle 具有雙穩態節電和光反射特性，因此可以使用數週時間並且對人眼來說更加舒適。

電子閱讀器市場限制在了一年 1000 萬臺左右，因為自蘋果於 2010 年推出首款 iPad 以來，基於液晶皮膚的平板電腦一直就是基於 EPD 的電子閱讀器所面臨的挑戰。但是，ESL 的應用正在大幅增長，並在 E Ink 2022 年的營收中佔比超過了 50%。E Ink 的毛利率為 60%，高於任何一家 TFT LCD 或 AMOLED 皮膚廠商。此外，隨著氣候變化、綠色能源以及環境、社會和公司治理 (ESG) 得到的關注越來越多，EPD 的市場將繼續擴大。

E Ink 的成功不僅在於時機。E Ink 投入了大量精力發展從材料（EPD 薄膜和技術）到整體解決方案（電子閱讀器顯示皮膚和 ESL 模組）的生態系統。ChLCD 同樣受益於出色的時機，但其生態系統仍然處於起步階段，有待進一步開發。