本期要為大家介紹各類全彩電子紙的顯示技術，同時將個別指出其在目前電子閱讀器與筆記本使用上的難處，實質揭露全彩電子紙進展卡關與瓶頸侷限所在。
為利更好的解讀今天介紹的技術，一開始先簡介領域內幾個專有名詞及其在顯示技術中所代表的意義，以利後續。
專有名詞解釋
消光粒子 : 當光線接觸消光粒子時，部分波長範圍內的光線會被吸收，其他波長的光線則會穿越繼續前進。
反光粒子 : 當光線接觸反光粒子時，特定波長範圍內的光線將被反射，其餘波長的光則會被吸收。
光反射 : 類似鏡面特性。當光進入如鏡面等平坦表面時，會遵循入射角等於反射角的公式前進。
例如：膽固醇液晶反射就多於漫射，反射對電子紙而言比較不利，不均勻的環境光會有不同光反射，結果會對顯示造成不良影響，也不利廣視角顯示。
光漫射 : 類似白板特性。當光被不規則顆粒表面反射時，方向混亂不規則，例如電泳式的顏色粒子會造成漫射，光漫射為有利於電子紙顯示的因子。
當光線穿過不同介質時，主要會發生反射與穿透兩種現象，例如:光進入玻璃時，會有部分光線反射，但絕大部分光線將穿透玻璃。
同樣的，不同疊層也都有反射與穿透兩種因素，其中，反射光不會成像，只讓影像偏白，這是因為黑色不足致使對比度不足的主因。故不同光線的行為組合將影響電子紙顯示品質。
接下來，本文將分別從採用彩色濾光片、YMCW 4色顏色粒子、採用BRYW 4色顏色粒子以及膽固醇液晶顯示器原理暨採用，解析採用以上各種主要彩色顯示技術，目前面臨的難題以及速博思方案脫穎而出的主因。
採用彩色濾光片
採用彩色慮光片的產品，如EINK Kaleido。這在前幾期已經介紹過很多，主要的關鍵點有三部分。首先，白色粒子的堆疊密度 : 此為影響光反射率的主要原因。其次是粒子擴散效應 : 這造成飽和度與對比度減少，促使顏色失真的主因。最後，第三是採用彩色濾光片的設計：其彩色濾光片與反射粒子的距離、彩色濾光片的厚度、圖案設計等，都攸關色彩表現品質。
圖12-1右半部為單點黑白交錯圖案，左半部整區為白色，圖上可明顯看到粒子擴散的影響嚴重。右邊圖案內的白色像素混合較多黑色成分，直接讓亮度變低，相比左邊整片白色，亮度差距很大。如果套用彩色濾光片時，會讓RGB三原色的亮度嚴重衰減、飽和度降低，這就是為什麼使用這種方式的全彩電子紙影像偏暗的主因。
當使用微杯結構時，粒子擴散問題更嚴重，如圖12-2，不但白色大幅擴散到黑色像素內；黑色部分也因為混融白色粒子使得顏色變淡。
採用速博思的配套解決方案 ( 反面看 + 高開口率Array玻璃設計 + 微隔間結構 + CF on Array + 內嵌式觸控 )，以上侷限一次解決並有突破性進展。
採用YMCW 4色顏色粒子
採用YMCW 4色 顏色粒子，如EINK Gallery產品。YMCW 4顏色粒子，由黃色(Y)、品紅色(M)、青色(C)三種消光粒子，搭配白色(W)反光粒子構成。此種顏色配對，理想上可以調配出人眼可辨識的所有顏色。
但是，實務上這個解決方案，首先受限於上述3種消光粒子，消掉的波長範圍是否準確；其次粒子堆疊的密度與厚度會直接影響所消掉的波長的比例，如果消除比例不是100%，那麼沒被消除的部分，會被白色粒子反射出白色光線。
如此，將造成黑色不足，這部分可由黑色或深色系，如綠色、藍色、紅色的表現來判斷品質優劣。因為YMC都是淺色系消光粒子，所以要表現淺色時，YMC其中一種會在最上層，白色必須移到第二層，當要表現較深色RGB的顏色時，YMC的其中兩層必須在最上兩層，而白色必須移到第三層，要表現白色時，白色要移到最上層，要表現黑色時，白色要移到最下層。
大家可以看到白色會出現在所有層次中，如何很準確地把這四色分離到不同層別技術上相當困難，實務上更是不可能做到完美分離，只要部分顏色粒子彼此混合在一起，就會造成顏色失真。
如果沒有準確分層致多色混融比例增加，就表示色彩飽和度會下降、對比度也會降低，可以顯示顏色的範圍也會變窄；愈想做到準確分層，所花時間就會越長，這正是造成畫面更新速度慢的主因。
在微杯內要裝入4種粒子，又要維持足夠堆疊密度來達到較高比例的消光與反光能力；又要讓粒子排列精準分層到位，這些都需要用較厚的微杯薄膜，微杯的深度也將較深，這也意味著顏色粒子要移動到定位的距離將更遠，也必須要有較高的驅動能力或更長的移動時間，以上這些都不利需要快速反應的電子閱讀器與筆記本所需。
由於需要較大體積的微杯，粒子擴散的問題就會變嚴重，粒子擴散會造成顏色失真與殘影的問題，並且增加驅動的困難度，以上這些都是相當難克服的問題，更別說如此也將增加影像顯示的不確定性，我們可以做一個簡單實驗，把多部採用此種解決方案的全彩電子紙，顯示同一個圖檔，就可從顏色的一致性比較出優劣。
採用BRYW 4色顏色粒子
採用BRYW 4色顏色粒子，如EINK Spectra 6 產品。BRYW為黃色(Y)消光粒子配合紅色(R)、藍色(B)與白色(W)三種反光粒子；剛好與Gallery 相反。
由於光線碰到反射粒子就不再前進而是反射回到人眼，所以，用這4種顏色粒子，不能調配出所有人眼可以識別的顏色。單點能顯示的基本色，只能調配出藍色、紅色、黃色、黑色、白色與橘色6種顏色，Spectra 6 的6應該即源出於此。
但是，透過多點調色，例如用2個以上的像素來調出新顏色，比如黃色與藍色兩像素搭配可以調出較深的綠色，由於淺色只有黃色，所以，要調出淺色只能用白色與其他顏色用像素多寡比例來調色。如此，會大幅減低色彩解析度，此外青色與品紅色系是調不出來的，這些都會限制使用的情景。
或曰，有紅、藍、綠，光的3原色，不是就可以調出所有顏色，就像彩色濾光片一樣？這個問題很犀利，但是問題關鍵在上述3原色並非真正的3原色，採用這個解決方案的是比較深色的3原色，基本可視為混合黑色的3原色，故無法調出所有顏色。
尤其，由藍色與黃色混出的綠色，並非3原色中真正的綠色。這樣3種不準確的3原色是混不出真實色彩的，因此，使用這種方式的全彩電子紙，就算耗盡心力調色，也只能調出類真實影像的色彩；何況複雜的調色程序，足以讓影像顯示速度變更慢，離可用在電子閱讀器或筆記本的距離更遙遠。
膽固醇液晶顯示器原理
膽固醇液晶顯示器是大家比較不易了解的技術。先簡單形容一下，傳統的液晶螢幕可以簡單的想像為一個光通過的開關，只有光關閉與光通過2種狀態。膽固醇液晶不一樣的地方在於，穩定的2種狀態為光通過或者光反射。
這裡要先強調一下，之前的反射粒子是通俗的說法，嚴格說法其實並不真確，因為粒子不純是反射光而是漫射光多於反射光；膽固醇液晶則是反射光多於漫射光，反射與漫射最大的差別，就像鏡子與白板的差別。鏡子會看到反射的影像；白板較不會，所以膽固醇液晶顯示器可以看到比電泳式較多的反射影像，如同鏡中的自己。
圖 12-3為膽固醇液晶顯示器的結構簡圖，可以把它視為由3個沒有背光的LCD模組貼合而成，其中，藍、綠與紅為不同旋距的膽固醇液晶。
當要顯示藍色時，最上層的膽固醇液晶會控制在光反射模式，藍色波長的入射光反射回到人的眼睛，其餘波長往下穿透，所以第2層與第3層的膽固醇液晶要控制在光通過模式，好讓其他波長的光被最下層黑色所吸收。
如要顯示綠色時，第1層與第3層的膽固醇液晶要控制在光通過模式，第2層的綠色膽固醇液晶控制在光反射模式。同理，顯示紅色時，第1層與第2層的膽固醇液晶控制在光通過模式，第3層的紅色膽固醇液晶控制在光反射模式。當要顯示白色時，3層的膽固醇液晶全部要控制在光反射模式；顯示黑色時，3層的膽固醇液晶則需控制在光通過模式。
採用膽固醇液晶顯示器
瞭解以上原理，就來看看採用膽固醇液晶顯示器在顯示時會發生哪些問題。首先由3個LCD Cell 構成的結構，需要6片玻璃加上2-3次光學膠膜貼合程序，每個LCD Cell 都有開口率的問題，每片玻璃也都有光反射與穿透比例問題，每一層膽固醇液晶也都有光穿透、光反射與光損的因素必須要考量，畢竟不是理想條件，所以每一道損失都要列入計算。
第二個要考慮的層面是視角問題。當在不同視角時，由於開口率造成每一層的膽固醇液晶的光損不同，最上層最少，最下層最多，所以當傾斜一個視角看膽固醇液晶時會有偏藍的現象，其次每一層的不透光網格也會造成MURA現象。
第三個要考量的地方在於膽固醇液晶在反射模式下，有多少波長範圍內的光線會被反射，例如：藍光波長介於500nm-381nm間，經膽固醇液晶旋距的調整，哪部分波長範圍可以反射出去，那些波長的範圍不能反射；不能反射的光就是光損，其他綠色與紅色也是一樣會有光損問題，除光損外，這些消失的波長光線會限制可視顏色的範圍，造成顏色失真與侷限。
光穿透每一層的膽固醇液晶時，都會有部分反射與穿透光損，由於3個疊層的光損不同，色彩會嚴重失真。開口率愈差，色彩失真的問題將越嚴重。所有經過玻璃反射回來的光線，都會成為白色基底，多少會造成黑色不足，所以看膽固醇液晶顯示器的優劣，可以先看黑色是否夠黑，然後傾斜一個角度，再看看顏色改變的狀況以及是否出現MURA的紋路變化，便可判斷出品質好壞。
結論與預告
經由上述4種方案剖析，明確可知如要獲得最佳全彩效果，速博思的解決方案是不二人選，各項顯示標準都可以達標，因此新聯盟自然而然會因運而生。那麼新聯盟對產業有何貢獻? 本專欄將在下一期探討新聯盟的誕生以及影響。( 速博思全彩電子紙專利新知系列：15-12，每週三刊出 )
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