柔性屏幕技術—電子紙技術與其知識產權分析

劉婧

摘 要：目前柔性屏幕技術的研究方向主要集中在電子紙技術和柔性OLED 技術，他們代表著未來柔性顯示的發展方向。本文從知識產權分析的角度，探討電子紙技術的發展現狀。

關鍵詞：柔性顯示， 電子紙技術，知識產權，屏幕

電子紙（Electronic paper 或 E-paper）是一種類紙的、具備記憶功能并采用反射式、可重復變更內容的顯示器。它的外觀好像一種較薄的片狀物，重量輕，可適度卷曲或折疊，用來展示電子形態的文字和圖畫，成為實用性強、新型的閱讀工具或載體。

由于電子紙的高對比度、反射光特性，在任何強烈的光線下都清晰可見，彌補了 LCD等傳統發光器件的不足。由于電泳顯示技術的雙穩態特性，并且無需背光源，在各種移動設備中大大增加了的商機。

從顯示原理分類，電子紙有電泳粒子運動型、粒子轉動型、光學異向型、電氣化學型、微機電型。電泳粒子運動型分為E-ink公司的微膠囊型（Microcapsule）、Sipix公司的微杯型（Microcup）、普利司通公司的電子粉流體型（QR-LPD）；粒子轉動型分為 Xerox/千葉大學的碳粉（toner）顯示型、Xerox Gyricon公司的旋轉球型（Twist Ball）；光學異向型分為KDI、富士通、三菱公司的膽固醇液晶（Cholesteric LCD）、Nemoptic、精工愛普生的雙穩態液晶（Bistable TN LCD）；電氣化學型分為Ntera、Chib大學的電致變色型（Electro Chromic）、Philip-Liquavista的電潤濕型（Electro Wetting）；微機電型采用高通公司的微機電技術（MEMS）。

電子紙將朝全彩化、可卷曲的方向發展，可應用于電子新聞、公用顯示器、廣告牌、手機、PDA、數字相框、Kiosks、可卷式及可穿戴式的顯示器，尤其是在電子標簽上具有廣闊的應用前景。

具有雙穩態特征的電子紙顯示技術主要分為LCD型、粒子型、電化學型、機械型4類。其中粒子型中的電泳型顯示（EPD）為目前量產最成功的電子紙顯示技術，電泳型技術又分為微膠囊電子墨水和微杯電子墨水兩種，代表公司分別是E-Ink公司和Sipix公司。

柔性顯示是電子紙顯示技術中的亮點。采用柔性基板，是柔性顯示的關鍵技術。目前主要以塑料基板和經絕緣處理的不銹鋼帶為主。塑料基板的重量輕，成本低，柔軟性好，可以適應卷對卷的工藝處理；但耐熱性差，一般小于120℃，耐強酸堿能力差，對工藝的限制大。不銹鋼帶基板是在不銹鋼基體上經過絕緣處理后用作電子紙基板，重量要比塑料基板重，柔軟性差，成本較高，較難適應卷對卷的工藝處理。但它耐熱性好，可以適應高溫工藝，水和氧不易穿透，器件的穩定性好。低成本制作技術主要是開發和采用卷對卷的工藝技術，這種工藝和傳統的平板顯示工藝完全不同，工藝簡單、效率高，設備也偏移，可以大大降低生產成本。

在全球企業中，開發和生產柔性電子紙成為趨勢和熱點。2000年，E-Ink和朗訊科技公司正式宣布已成功開發第一張利用電子墨水和塑料晶體管制成的可卷曲的電子紙及其所用的電子墨水； 2007年E-Ink與Seiko合作推出了可彎曲的手表；2009年，LG Display公司展示了一種基于超薄不銹鋼制作的單色和彩色電泳顯示器，支持彎曲和卷曲；2010年，LG公司采用金屬箔基板制作了可彎曲電子紙，基于E-Ink的電子紙技術，依賴基板上的非晶硅薄膜晶體管進行驅動；2010年，友達光電公司展示了6英寸柔性電子紙，使用在樹脂基板上形成的非結晶氧化物半導體TFT驅動SipiX的微杯型電子紙；2013年，日本零售技術展上，一種42英寸柔性黑白電子紙亮相，相比限制在平面上的普通電子顯示屏，這種柔性電子紙可適應不同表面；2016年，廣州奧翼電子研發出全球首款石墨烯電子紙，這款石墨烯電子紙可與柔性驅動底板結合，制作出超柔性電子紙顯示屏。

隨著柔性電子紙的技術進步以及生產工藝的改進，柔性電子紙顯示技術日趨成熟，該技術的壟斷現象也會很快被打破，柔性電子紙的市場必將高速增長。

三星是柔性顯示技術領域的龍頭企業，近年來三星通過不斷增加研發費用，加強合作研發、企業并購、專利轉讓等手段來提高企業競爭力；三星已經推出了多款柔性顯示產品，在市場競爭中取得了先機。然而，盡管電子紙技術領域是柔性顯示的重要組成部分，但該領域并非三星的重點關注對象。橫向比較三星在其他柔性顯示領域如柔性OLED領域的投入，其在電子紙領域的布局力度要弱許多。

整體上來看，三星對韓國市場的關注度最高，其次注重在美國的專利布局，中國緊隨其后，之后還有日本、臺灣和歐洲也是三星專利布局不可或缺的地區。從全球申請量趨勢分析，申請量從2005年開始逐步發展起來，經多年振蕩式發展在2011年開始高速發展，并與2013年達到了申請量的峰值。從中國申請量數據分析，申請量在2005-2008年間年曾一度高于其他技術輸出目標國的申請量，但是在2009年進入了一個漫長的低谷，雖然此后一直穩中有升并在2013達到峰值，但申請量仍然低于歷史高位的2006、2008年。

在全球企業中，開發和生產柔性電子紙成為趨勢和熱點，隨著電子紙技術以及生產工藝的改進，柔性電子紙技術日趨成熟，并將朝全彩化、可撓式等方向發展。國外的大企業如愛普生、三星、E-ink、LG、普利司通等對核心技術專利較早的做了全面的布局，而國內中國臺灣地區的元太科技和友達光電具有較強的勢力，尤其是元太科技先后收購了E-ink公司之后，元太科技在電子紙領域成為巨頭，中國大陸為數不多的幾家公司例如北京派瑞根科技開發有限公司、京東方科技集團股份有限公司、廣州奧翼（熠）電子科技有限公司、鴻海精密、天馬持有一定數量的專利，與國際一流公司還存在一定的差距。

根據電子紙部分的專利分析，針對國內柔性電子紙產業，提出以下建議：

1、柔性電子紙企業在中國專利布局數量需要進一步加大，以加強與國外龍頭企業的競爭力。在專利布局時不僅僅考慮在中國國內，還要考慮走出去，在其他國家和地區積極進行專利布局。對于柔性電子紙，除了中國外，美國、日本、韓國、歐洲、以及中國臺灣都是行業內熱點布局國家和地區。

2、三星在電子紙方面的專利布局相對于其在OLED領域要少很多，而且三星在電子紙核心技術顯示單元方面的技術與傳統的膠囊型電泳結構不同，因此國內企業可以避開三星的專利布局。

3、E-ink公司在電子紙方面專利布局非常全面，國內企業應該盡量回避其專利，避開E-ink布局較強的點，尋找技術突破口。

4、國內幾家企業相對于國外龍頭企業專利布局差距比較大，建議國內企業能夠形成專利聯盟，一致對外。

5、石墨烯國內專利申請數量較多，但申請人基本以高校和研究機構為主，企業參與較少，建議國內企業采取與高?；蜓芯繖C構合作的方式，將研究成果和技術不斷產業化，增強國內企業的競爭力。

6、從封裝專利申請數量來看，國內企業相比國外公司，還有一定的差距，對于一些高精技術或技術空白區域，國內企業可進行聯合研發。在專利申請方面，一些重點和熱點技術國外大公司已經進行了專利布局，國內企業在規避風險的同時，可在一些小的技術改進點進行研發申請。