回應與挑戰 速博思全彩電子紙答客問

速博思李祥宇總經理
李祥宇,現任速博思總經理,民國70年畢業於國立台北工專五專部電子科,創業40年。擅新技術、新產品研發未曾失敗。目前帶領菁英成立速博思,以10人規模同步跨越IC設計、面板設計、專利佈局三大領域;研究範圍橫跨觸控、指紋辨識、資安到最近的電子紙,累計取得專利超過300件以上。圖 / 策略風知識新聞網

過去連續7個星期,發表7篇有關全彩電子紙的技術文章,獲得業界夥伴廣泛迴響,也接收到許多前輩的提問,當中有許多寶貴問題,確實值得搬上抬面,討論一番,例如微隔間與圍堰的異同、為什麼現在彩色電子紙顯示水準明明比不上LCD,速博思方案為什麼覺得自己的方案在顯示成效可以比美LCD?

重新定義新正面會比現在用共同電極面更好,哪來的勇氣? 為什麼這麼有信心。又如果,技術學群最後果真接受新正面其實就該是反看當前電子紙,那麼典範轉移後,速博思這一小步,料想會對產業推進多大一步?

也有保守論者,投來懷疑與好奇,速博思為何要自我揭露技術發明,動機何在。在他們看來,自古至今各大門派都把自己的獨門絕招保密到家,甚至,只靠掌門人間代代相傳,搞不懂唯獨速博思與眾不同,切入目標為何? 如何能落實。

大家關心的問題其實不只這些,下期還會接續回答。如果看完今天的問答,有新的問題可以提出個人看法,寫信到速博思給我或者逕在文章下方的留言板留言,同樣以知無不言、言無不盡的態度,回應諸位的問題。以下我們就開始。

問題
速博思微隔間方案與大陸無錫威峰圍堰法有何差別?

微隔間源自三星 速博思集大成

其實在被問這個問題之前,我沒注意過無錫威峰這家公司,感謝業界前輩提點。不過仔細研究過這家公司的背景、專利與電子紙方案後,進一步查詢有關微隔間專利歷史後發現,2007年三星最早提出微隔間的想法,2018年無錫威峰、2021年元太都有申請一篇專利。最後,2023年速博思集大成,做出完整方案。

很難得大家在微隔間方案上有相同共識,不同之處是前3家的專利都只提出「想法」,卻沒有說明微隔間的實際做法,推論在當時製作微隔間,應存有一些技術上的瓶頸待克服。有些細節可以參考前幾期微隔間專題,此處不再贅述。

威峰成功量產 微隔間成新分枝

無錫威峰2018年申請專利到2022年產品正式推出,花了4年多才完成量產準備,說明那時所有的瓶頸已被突破,無錫威峰實際已經做出產品,電子紙彩色顯示品質也如預期有所進步。可惜微隔間範圍大了些,只要縮小到子像素範圍,色彩飽和度將有進一步提升的機會。

速博思提出的完整、可執行的方案,詳列如何製作整個產品的所有細節(包含微隔間的製作),依照速博思提出的方案,LCD面板廠可以很容易做出產品,不須額外再花4年的時間去研究製程開發。微隔間自此成為電子紙新分枝殆無庸議,將與微杯、微膠囊三案並行。

深圳萊寶 400億投入無紙化學習

深圳萊寶上月底(2023/10/20)公告與浙江政府合資,將投入人民幣90億(約新台幣400億)生產無錫威峰的產品,目標就放在中國「無紙化學習」的廣大市場。

根據市場調研機構CINNO Research預測,光中國電子紙作業本,潛在用量達到1.8億台。由此可以看出,微隔間方案成功降低生產成本、提升色彩飽和度,萊寶成功的量產,有機會在1.8億台的市場上,一舉搶佔份額。

拉浙江政府下來合作,等於確保整個浙江的學校市場與地盤,不失為好策略。在技術可行,市場有保障雙重有利條件下,難怪深圳萊寶有如此大的信心與氣魄做出這麼大的投資。

 問題二
為何速博思有信心把觀看面移到Array 的背板面,且認為結果會比現在的共同電極面,大幅提高反射係數?

庫倫定律給信心 新正面亮度更高

速博思在分析原理時習慣由物理的角度來看。解析這個問題,基本依據庫倫定律: 電荷間的作用力與距離平方成反比與電荷數量呈正比;距離越近、電荷數量越多,力量就越強大,這點無論吸力或是斥力都一樣。

我們知道聚集電荷最多的地方就在Array背板上的像素電極,這是所有作用力的來源與中心,所以,越靠近像素電極的力量越大;越遠離的力量越小。共同電極是離像素電極最遠的邊界,靠近像素電極由於吸引力最大,所以可以堆積更高密度的顏色粒子。

反觀,在靠近共同電極的粒子由於極性相同,彼此互相排斥會把距離拉開,密度自然比較低,由於光的反射係數與粒子的密度成正相關,所以靠近像素電極面的反射係數會高於靠近共同電極面,這就是反面看的亮度會高於現在的正面看。

LCD產線精度夠 高開口率沒問題

當正(觀看)面在像素電極面時,需要克服的問題就在於Array背板的開口率,20年前的LCD產線精度不夠,很難做出高開口率的Array背板,但現在新世代的LCD產線精度已經進步到可以做出高開口率的Array背板,這個方案自然就能水到渠成。細節同樣可以到前面7期的相關主題中看到。

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圖8-1 全彩電子紙方案比較

問題三
為什麼現在使用彩色濾光片的電子紙,在色彩對比度、飽和度,較LCD差很多,速博思又如何有信心做到與LCD相當的全彩表現?

彩色濾光 電子紙靠反射LCD用背光

電子紙使用彩色濾光片,LCD也採用彩色濾光片,兩者相同,差別僅在於電子紙為反射式的,LCD用的是背光,理論上差異應僅限於環境光的亮度,經過反射後與背光亮度的差異,例如在戶外電子紙應該要大勝LCD,在暗房LCD大勝電子紙。

然而,現實並非如此,就算在太陽光底下,電子紙色彩的飽和度與對比度還是不足,所以速博思認為原因還有待進一步推論。

 

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圖8-2 彩色濾光片排列方式與黑白顏色粒子的分佈推論圖

 圖8-2,左邊的圖案為彩色濾光片設計的排列方式,右邊的圖案為當電子紙顯示整區為紅色時,所看到的黑白顏色粒子的分佈推論圖。

對比飽和度低 紅色變暗他色變亮

由於大部分的白色粒子帶有負電荷,黑色粒子帶有正電荷,要把紅色濾光區域點亮,紅色濾光區域的像素電極必須帶負電荷,以吸引正電荷的黑色粒子靠近,並把帶負電荷的白色粒子往共同電極的方向推離。

在藍色與綠色區域的部分則相反,由於紅色四邊都會與藍色、綠色相鄰,而藍色、綠色都會有兩邊與紅色區塊相鄰,紅色與其他兩色的像素電極,其電荷的極性相反,會造成紅色濾光區域的白色粒子,橫移到藍色與綠色區域;藍色與綠色的黑色粒子也會橫移到紅色濾光的區塊。

如此,就造成原本紅色區塊的白色粒子面積縮小,其藍色與綠色的黑色粒子面積縮小,所以紅色會變暗而其他顏色會變亮,色彩對比就此減少;飽和度也跟著降低,這是主要原因。 

三原色橫移不一 色彩不均造成失真

以此類推只要顯示3原色的區塊都會發生這個現象,所以紅色,綠色與藍色區塊會特別地暗,不同顏色的橫移現象不一,差距不均造成會顏色失真,這也是全彩電子紙的顏色看起來怪怪的主要原因。

藍色與綠色的像素電極帶正電荷,所以儲存電容的相對電極會帶負電荷,這些多出來的負電荷會移往共同電極,堆積在共同電極的負電荷會把紅色區域的帶負電荷的白色粒子推離共同電極的表面,讓白色的反光再一次的衰減,紅色再度變暗,這也是影響對比度與飽和度的原因之一,尤其是這三原色有大片面積時影響最大。

其次彩色濾光片本身也會反光,反光呈現微弱白色,造成黑色不夠黑,LCD採用黑矩陣(BM)來補強黑色,而電子紙由於反射係數不足,如使用黑矩陣會讓影像更暗,所以都捨棄黑矩陣,這也是對比不足的原因之一。

速博思新正面反射係數高 根除痛點

速博思採用反面看的方式,使用強吸引力來堆疊黑色或是白色粒子,因此反射係數較高,此外在像素電極的面積範圍內不會有黑色粒子中混合到白色粒子,或是白色粒子中混合到黑色粒子的問題存在(沒有粒子橫移問題),就沒有上述白色區域縮小與黑色區域縮小的現象,徹底解決了飽和度不足的主要原因。

首創彩色濾光片色區挖孔  黑白分明

速博思的彩色濾光片首創顏色區域內挖孔的方式,挖孔之處可以呈現黑白分明的亮度,一次補足黑色與白色不足的缺點,因此在合適的環境光條件下(例如戶外),色彩的飽和度與亮度的對比不會輸給LCD。 

問題四
如大家接受速博思反面看理論,對電子紙產業會有甚麼改變?

新正面一確立 啟動供應鏈新賽局

速博思重新定義新正面,與當前相較如同反面看,這個理論基本上是順應LCD製程的進步,一旦獲得驗證色彩對比度與飽和度有大幅度的進步,相信成為全彩電子紙的主流,只是時間問題。

由於原理有別於現有方案,所以在Array背板與驅動IC的部分,都需要重新設計;供應鏈將重新洗牌,供應鏈新賽局重新啟動,原先處於落後的廠商獲得新的機會,不會再次錯過電子紙爆發的市場,相信可以吸引當初晚進入的大廠,取回市場應有市占,速博思現在提供設計服務給需要的夥伴,加速合作夥伴的進程,在重新洗牌的趨勢下取得領先的地位。

不只微隔間 微杯微膠囊助益更大

速博思主張的新正面,理論不只適用於微隔間結構,對微杯與微膠囊結構的電子紙薄膜助益更大,只要更換新的Array背板與驅動IC,就可改善使用彩色濾光片產品的色彩飽和度,進軍全彩電子標籤的龐大市場,取代現有的3色電子標籤或是4色電子標籤。

面板 驅動IC大廠 可望加入新戰局

新方案應該可以吸引到面板與驅動IC大廠的注意,畢竟大家都不希望在重新開賽的新一輪競爭中再度掉隊。

問題五
一般而言每家公司的獨門絕招都會保密,速博思在媒體上公開電子紙新技術的目的為何,似乎違背常理?

策略更新專注助攻 專利護身保權益

速博思一路走來開發出許多領先的新技術,但是受限於公司的規模與資源不足,很多好的新技術都無法發揚光大,所以速博思改變經營模式,努力創造新技術,幫助大家成長茁壯。

速博思持開放的態度不限模式與業界合作,技術與專利都可接受授權或是買斷。所以,採用媒體公開技術的方式來尋求合作對象,當然速博思繼續努力精進並申請新的專利,來保障自身權益,隨時提出讓大家耳目一新的新科技,也請大家拭目以待。

問題六
速博思切入目標為何,如何落實?

新構思啟動驗證 答客問下期繼續

速博思近期與許多業界夥伴交換意見,結果整理出最佳方案,將在最短時間內用電子墨水薄膜完成一版POC,以證明新構思的優異性,如此,可在最短時間內達到量產目標。

合作夥伴製作出來的新的透明 Array 背板,也可提供主流電子紙領導廠商測試,如順利達到預期目標,進一步取得供應合約,就是完美的結果。

本期答客問以統計相類似問題被提問最多次的,優先提出看法與大家分享,更多大家關注的問題,例如功耗等其他問題,下期會回答諸位。( 速博思全彩電子紙專利新知系列:15-8,每週刊出 )。

 

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