根據DIGITIMES Research統計，2008年電子書閱讀器全球出貨約70萬台，為市場萌芽期；2009年出貨約382萬台，2010年則上看1,140萬台，自此可說邁入高速成長期，預期至2013年全球出貨量可達2,903萬台，以年複合成長率110.6%的速度成長。
亞馬遜(Amazon)自2007年10月發售電子書閱讀器Kindle後，因高度整合自家內容平台Kindle Store與3G通訊服務，加上電子書閱讀器採用非背光、低耗電的反射型顯示器，提供使用者宛如實體出版刊物、迥異於目前已普遍應用於平面電視、手機與電腦TFT-LCD之閱讀視覺感受。綜合上述條件，以創造過去未見的新興數位閱讀體驗，除引起市場關注外，更帶動相關市場商機。
在此快速成長市場商機下，許多產業或相關業者均因此受惠，而從硬體的角度來看，顯示器技術提供者尤最，原因在於其適用的顯示器技術與已經成熟的TFT-LCD技術不同，其進入障礙較高，故在整個產業價值扮演附加價值也最高，並具最關鍵角色。
電子書閱讀器的終極目標在於取代實體出版刊物，因此，適合電子書閱讀器的顯示技術必須具備能讓終端裝置輕薄、省電，且最好具備接近紙張的閱讀體驗。綜合這些要求，擁有雙穩態(即畫面變化時才耗電，平常不動時不會耗電)或低耗電，以及不採用背光(背光會使顯示器不適合長時間閱讀，因為宛如盯著電燈泡看)、反射環境光源的顯示器技術為佳。
再者，目前電子書閱讀器主流顯示為黑白畫面，且反應速度慢，因此，在觀察電子書閱讀器未來顯示技術時，也須注意彩色與反應時間2大議題。此外，為拓展更多元如報章雜誌等應用，對發展大尺寸有利的顯示器技術，在未來市場競爭也會有其優勢。
主要電子紙顯示技術分析
綜合來看，符合電子書閱讀器產品特色的技術，本研究認為包括目前已經、接近商業化，或正在發展中、未來2~3年內具備應用發展潛力的顯示器技術，共有電泳式顯示器、膽固醇液晶、Mirasol、Pixel Qi與電濕潤顯示器，以下將逐一重點介紹各技術原理、優缺點、現況、機會與挑戰。技術方面，則就雙穩態與否、驅動電壓、反應時間、對比、反射率、黑白灰階數或彩色發色數(或稱彩色顯色數)、可視角等進行說明。
電子紙技術發展趨勢分析(2)
n 電泳式顯示器 (Electro-Phoretic Powder Display；EPD)
就目前所有適合用於電子書閱讀器的顯示技術中，商業化進展最快的是電泳式顯示器。電泳式顯示器從英文原文顧名思義，可看出顯示原理乃與粒子(Powder)有關，所有的電泳式顯示器技術均透過正負電場的轉換，改變粒子的排列順序，以顯示所欲呈現的畫面。
電泳式顯示器技術進一步細分，包括E Ink、SiPix、QR-LPD與OED，以下將分別介紹。
(1) E Ink
在電泳式顯示器技術中，又以E Ink商業化成熟度最高。根據DIGITIMES Research統計，2009年全球電子書閱讀器出貨量中，E Ink擁有99%的市場佔有率，可說對此市場擁有壓倒性的支配影響力。在未來2年內於黑白顯示技術中，將難有其他技術可在顯示品質(主要是反射率與對比)與成本上與E Ink競爭。
資料來源：DIGITIMES整理，2010/6
展望未來，E Ink要克服的議題主要是縮短反應時間與彩色化的議題，此兩議題將影響E Ink可使用範疇。反應時間越短，可做更多元的應用，如動畫、遊戲、網頁瀏覽等；而彩色化則可開拓E Ink的顯示內容種類，讓電子書閱讀器不僅只顯示文字閱讀的書籍內容外，也可呈現重視圖片瀏覽的報章雜誌等內容。
在反應時間方面，E Ink受限於天生的技術限制，除非在結構上有大幅度更動，否則難有大幅度進步。另一個方法是加大電壓，以提升磁場吸引力進而更快速帶動粒子移動，但將會使裝置耗電量增加，且材料壽命也會受到影響，加上如驅動IC等周邊均需重新設計，可說面臨不少挑戰。不過，若是以黑白靜態閱讀的需求，目前E Ink的反應時間已可滿足。
彩色化方面，E Ink有2種實現方法，分別是覆蓋彩色濾光片與將黑白粒子換成RGB彩色粒子。前者的優點在於開發時間短、彩色濾光片技術成熟等，然挑戰在於將彩色濾光片覆蓋在E Ink材料上，最大問題在於會降低反射率(降低60~70%)，影響畫面可視性，對此最關鍵的解決方法，在於提升黑白材料的反射率，以降低彩色濾光片帶來的負面影響。不過，無論如何，覆蓋彩色濾光片的作法，在色彩表現上，將無法如TFT-LCD般的鮮豔明亮。
在發色數目上，目前元太所開發的E Ink彩色電子紙，可顯示4,096色，在技術上則可顯示至65,536色，但因若反射率不夠高，則發色數多也幫助不大，故目前實際商品化規格仍僅為4,096色。
若將黑白粒子換成RGB彩色粒子，則可解決上述問題，可顯示出更漂亮的彩色畫面，然開發時間長，主因牽涉到粒子材料的選擇，以及控制粒子運動的演算法較目前黑白顯示要複雜許多，預期此技術在2012年後才有機會面市且開始導入商品化。
目前E Ink仍採用玻璃基板，元太並已開始試產軟性基板，作法上即將塑膠取代玻璃，以EPLaR (Electronics on Plastic by Laser Release)製程生產。此種作法為先在玻璃上塗塑膠材料，再將E Ink材料黏合在塑膠上，最後再以雷射將玻璃的部份切除。目前因製程良率仍不夠高，故成本較高，短期內不易導入商業化應用，估計需至2011年後才會比較普及。
不過，此種作法的好處可大幅度提升電子紙顯示器的可用性，降低故障率，並減輕電子書閱讀器的重量，且更能積極將電子紙顯示器技術推廣至日常生活中，故軟性電子紙顯示器技術，始終被多方業者期待並持續投入資源研發。
在大尺寸方面，目前主流尺寸為6吋，元太與LG Display已可提供9.7吋的產品，但受限於良率故售價過高，影響市場推廣。
(2) SiPix
電泳式顯示器中，SiPix是目前商業化進展第2快的技術。
SiPix成立於1999年，但商業化速度明顯加快，是友達自2009年3月宣布投資3,000萬美元、入主成最大股東後，主因友達入主後，一方面導入更有系統的管理作法，同時在基板研發上提供有力支援所致。
資料來源：DIGITIMES整理，2010/6
SiPix雖然也是電泳式顯示器技術，但與E Ink的差別在於結構與粒子構成。結構上SiPix採名為微杯(Microcup)的結構，當中注滿黑色液體，並透過電場改變，控制白色粒子運動以顯示所欲呈現的畫面。
這種技術的好處，在於理論上因微杯結構較微膠囊堅固，且每個微杯的大小一致，故在生產上成本較低，且較有利於可撓式等應用。然前提在於製程良率需發展成熟，才能享有上述技術優點帶來的商業優勢。而目前SiPix在製程良率上仍不及E Ink，預計在2010年年底才會成熟並開始大量出貨。
SiPix的挑戰在於因先天技術限制，在顯示畫面品質(反射率、對比、白色顯示等)上不如E Ink；此外，因黑色液體會因為紫外線而逐漸變淡，故在抗紫外線的設計上需較E Ink花更多心思。最後，驅動電壓較高也是SiPix技術發展上的不利之處，不過因SiPix也是雙穩態，意即畫面變化時才會耗電，因此，要做到讓電子書閱讀器在一般使用狀況下，達到數天的使用時間問題不大。
SiPix與E Ink相同，未來面臨的挑戰在於反應時間與彩色化。反應時間受限於先天結構，故提升有限。彩色化方面，目前友達尚未明確提出覆蓋彩色濾光片之彩色SiPix研發時程，但因SiPix的反射率較差，故較不適合採用此方法。若以技術角度來看，預計2011年底此作法才會較成熟。
另一種彩色化的作法在於將黑色液體改為RGB彩色液體，意即在不同的微杯分別注滿RGB彩色液體，以構成彩色畫面。然在製程良率上是一大挑戰，且演算法也會與目前的黑白顯示有很大差異，預計最快要到2012年才會較成熟。
SiPix在軟性基板上的作法與E Ink相同，不過目前此非SiPix最關鍵需被解決的議題，故較大量出貨的時間，估計將在2011年後機會較大。
(3) QR-LPD (Quick Response Liquid Powder Display)
QR-LPD技術由日本普利司通(Bridgestone)所研發，與台達電合作推廣，前者生產材料技術，後者則負責模組組裝與系統設計。
資料來源：DIGITIMES整理，2010/6
QR-LPD特別之處，在於與其他電泳式顯示技術不同，封閉空間內為真空而非液體，故技術上的優勢減少粒子運動阻力，可快速移動，進而達到反應時間快的效果。就技術理論上而言，QR-LPD的反應速度甚至可比TFT-LCD還快，無論是顯示影片、遊戲等應用均無問題。此外，QR-LPD因採軟性基板生產，故在耐用與重量上，也較其他目前主流採用玻璃基板的電泳式顯示器有優勢。
技術上來看，QR-LPD的挑戰在於驅動電壓過高，除對使用時間不利外，就系統而言，因瞬間承載的電量較大，設計上也較複雜。
彩色化方面也有兩種作法，包括彩色濾光片與填充RGB彩色粒子。彩色濾光片方面，遇到的挑戰在於原本黑白材質的反射率較低，彩色化後的效果不如E Ink，預計2011年便可少量出貨。而若是填充RGB彩色粒子的方法，因粒子種類變多，故填充製程與控制粒子的演算法均較黑白顯示複雜許多，需要更長時間研發，估計2012年後才有機會成熟。
不過，目前QR-LPD最亟需克服之處在於製程良率的提升，估計2010年底可望有較大的突破與改善。
(4) OED
OED中文名稱為奧翼，乃位於廣州、由E Ink前員工創立，並採用類似於E Ink的微膠囊技術所生產的電子紙顯示器技術。目前全世界電子書閱讀器最大的組裝廠商鴻海，於2009年1月宣布增加對此公司200萬美元的投資，藉此掌握電子紙上游材料，提升終端產品設計與組裝的競爭力。市場傳言，鴻海將以低價策略進攻電子紙市場，價位將定在目前E Ink售價的50~60%以下，極可能與其投資OED有關。
資料來源：DIGITIMES整理，2010/6
OED目前已經向大陸的國家專利局申請7項專利，其中有5項已被批準，同時通過廣州市科技局「高新技術成果認定」，並成功申辦並與承辦大陸政府863計畫於顯示器方面的重點研究項目。不過，業界普遍認為OED僅能在大陸市場販售，在大陸市場以外的區域將會面臨被E Ink控訴侵權。
而從技術角度而言，根據DIGITIMES Researc了解，OED目前的顯示水準約略等同於E Ink 2年前的水準。OED未來的挑戰，在於是否有足夠的資金與人才，對粒子材質、溶液成分與演算法進行研發。
OED已在6月開始量產，不過產業界認為，實際量產並發揮市場影響力恐怕得等到2011年。
電子紙技術發展趨勢分析(3)
n 膽固醇液晶 (Cholesteric Liquid Crystal Display；Ch-LCD)
膽固醇液晶目前全球主要研發業者包括美國的Kent Display、日本的富士通(Fujitsu)、Fuji Xerox、夏普(Sharp)、韓國的三星(Samsung)與台灣的工研院(向Kodak技術轉移)。Kent Display因較早投入研發，故擁有較多的專利(特別在材料研發)，但目前在商業化生產上進展最快者為富士通。
膽固醇液晶的作法，乃透過光線於RGB 3種顏色的堆疊層中切換與反射，不像電泳式顯示器，需透過彩色濾光片，本身即可達成彩色顯示效果。結構上有2種作法，差別為堆疊成3層還是單層。前者為富士通的作法，好處在於反射率高，缺點在於成本也較高；後者為台灣工研院的作法，好處在於結構簡單，較具成本競爭力，但反射率較低(約20~25%)，且驅動電壓較大。
下圖結構與重點規格則以富士通的膽固醇液晶為例說明。
膽固醇液晶顯示原理與重點規格
資料來源：DIGITIMES整理，2010/6
與電泳式顯示器的QR-LPD相同，膽固醇液晶亦採軟性塑膠基板生產，故在耐用性與對產品減輕重量有所幫助。
膽固醇液晶的挑戰在成本。以3層堆疊而言，製程步驟較多，材料成本亦較高，且良率也較低。此外，目前反射率仍不足，就反射型顯示器來說，雖彩色是各種技術所追求的重點目標，但前提在於需有足夠的反射率，顯示出的色彩畫面才會好看。以技術發展時程而言，約需至2011年第1~2季，屆時的膽固醇液晶反射率將可上看35~40%，才能真正發揮彩色的優勢。
受限於先天技術限制，膽固醇液晶的反應速度難友大幅度提升空間，除非從根本性的結構上著手。膽固醇液晶目前是被動驅動(Passive Matrix)，若改為主動驅動(Active Matrix)，則可擁有與TFT-LCD同等級的反應速度，用於顯示影片、遊戲等均無問題，然此種作法的挑戰在於耗電量將大增，且製程溫度提升，不利於成本與良率。
n Mirasol
Mirasol技術由Qualcomm擁有與開發。Qualcomm於2004年9月併購Iridigm後取得此技術，並於2005年宣布與元太合作量產Mirasol顯示器，不過，此合作案於2010年將終止，目前由Qualcomm與正崴合資的高強光電負責量產開發。
Mirasol上方有RGB像素，下方的透明反射薄膜乃利用微機電(Micro Electro Mechanical Systems；MEMS)製程開發。其特色在於反應速度快，且可顯示至26萬色，從技術規格來看，為反射型顯示器中相當具有競爭力的技術。
Mirasol顯示原理與重點規格
資料來源：DIGITIMES整理，2010/6
不過，Mirasol的最大挑戰在於微機電的製程良率不易提升，從技術發展時程來看，2010年末應可開始少量生產，大量生產估計需至2011年第1~2季。而這也影響Mirasol可提供的尺寸，原因在於尺寸越大，良率越差。根據Qualcomm官方說法，Mirasol目前適用的尺寸為5.7吋。
在視覺效果上，Mirasol雖可顯示26萬色，但會給予人金屬色澤感，但對此種視覺表現是否受到喜愛見仁見智，但此乃因Mirasol的反射光方向過於均一，會給人金屬色澤感。
Mirasol目前採用的是玻璃基板，因下方的透明反射薄膜製程溫度約攝氏300~400度，提升採用軟性基板的製造難度。
n Pixel Qi
Pixel Qi為前OLPC (One Laptop per Child)技術長Mary Lou Jepsen，在OLPC基金會期間，設計適合新興市場使用的顯示器，基本技術結構與TFT-LCD類似，主要特色是低耗電量，且關掉背光可在強光下直接閱讀。之後，Jepsen於2008年1月創辦Pixel Qi，並將目標瞄準筆記型電腦、電子書閱讀器等產品。
Pixel Qi最大特色在於平常是TFT-LCD顯示器，但關掉背光後則可顯示如同E Ink般、反射環境光源的黑白畫面，以此宣稱同時具備TFT-LCD彩色、反應速度快，以及E Ink適合閱讀、宛如實體出版刊物視覺體驗的特色。2010年開始，已開始量產並提供品牌或系統廠商測試。
Pixel Qi顯示原理與重點規格
資料來源：DIGITIMES整理，2010/6
與上述許多新興顯示技術不同，Pixel Qi的製程因與TFT-LCD類似，故生產良率問題不大。然Pixel Qi的挑戰在於，將彩色濾光片的開口率增為2倍，雖有助於關閉背光時反射環境光源的視覺效果，然會讓開啟背光時的彩色顯示效果不如一般的TFT-LCD。此外，另一個關鍵問題在於，因開口率增為2倍，但反射層(Reflector)無特別處理，故在陽光下看Pixel Qi面板時，猶如在看鏡子般，對眼睛可能會產生傷害。不過，此問題也並非無法解決，僅需在反射層做特別處理，分散反射光源方向，應可獲得改善。
然在市場定位上，Pixel Qi會面臨電泳式顯示器與TFT-LCD的兩邊競爭，原因在於彩色比不上TFT-LCD，黑白比不上電泳式顯示器，除非在售價上能有競爭力，否則推廣應用時會面臨市場定位挑戰。
n 電濕潤顯示器 (Electrowetting Display；EWD)
電濕潤顯示器的基本原理，在於利用油墨與水不同表面張力的特質，以此控制所欲呈現的畫面。目前發展此技術的公司或學術單位包括荷蘭的Liquavista、Mirotech、德國的ADT、美國的辛辛那堤大學(University of Cincinnati)與台灣的工研院。以商業化進展而言，目前Liquavista的速度最快。
EWD顯示原理與重點規格
資料來源：DIGITIMES整理，2010/6
電濕潤顯示器的特性在於反應速度快，故可呈現動畫等效果。而在呈現畫面時，因需持續通電以確保表面張力維持，故沒有雙穩態的效果。而在對比與反射率上，此技術都有不錯的表現，可顯示不遜於紙本印刷的視覺閱讀效果。
不過，需要注意的是，電濕潤顯示器因隨溫度不同，油與水的密度會改變，除影響顯示品質外，有可能會因熱脹冷縮導致影響顯示器壽命，為此技術的限制或挑戰。
此技術目前也是以覆蓋彩色濾光片的方式彩色化，因會對反射率打折扣，故目前彩色畫質效果仍有待改善。而若不用彩色濾光片的方式，根據Liquavista的作法，乃利用青色(Cyan)、紅色(Magenta)、黃色(Yellow) 3種顏色的電濕潤結構堆疊而成，雖可呈現更漂亮的畫面，但結構複雜不利於生產。
目前Liquavista尚未量產，預計2011年第2季開始商品化。
總結
從上述可知，電子書閱讀器的顯示技術短期內仍由電泳式顯示技術所主導，當中E Ink仍處於領先地位，而2011年即便SiPix與OED開始發揮市場影響力，所影響的是顯示器成本(因競爭致使售價下滑)，對於能否進一步帶動顯示器規格(反應時間、彩色與尺寸等)提升幫助有限。
彩色方面，膽固醇液晶具備發展潛力，但受限於反應速度；Mirasol具備彩色與反應速度兩大優勢，但尺寸難做大；QR-LPD與電濕潤顯示器反應速度快，但因黑白反射品質有待提升，短期內以彩色濾光片進行彩色化的品質效果不佳。而以上技術，也均面臨尚未能大量生產、製程良率有待提升的挑戰。
而Pixel Qi雖無製程成本上的問題，然黑白與彩色顯示品質分別比不上電泳式顯示器與一般TFT-LCD，且有傷害眼睛的可能，故在推廣上也會有所限制。
綜合而言，電子書閱讀器在2010~2011上半年，預期仍將由E Ink所主導。至2011下半年後，則可望見到彩色、反應速度快與大尺寸的顯示規格逐漸應用於市場。然而，並沒有一個技術是完美的，如何發揮自身優勢，並找到適合應用的應用商機，為各顯示技術在技術發展上最關鍵的挑戰。
