成功整合工研院影像顯示科技中心、材化所與南分院雷射中心的研究專才與資源，工研院影像顯示科技中心的i2R ePaper計畫以創新的熱感式寫入技術，帶動並產出工業量產所需的結構、製程、材料、設備及系統應用的智慧財產。此舉不但有利於臺灣建立電子紙產業價值鏈，透過回收零組件和節約耗材等特性，也對綠能環保做出實質貢獻。

創新軟式顯示技術 滾動電子紙新紀元

年度創新突破獎－工業技術研究院影像顯示科技中心《i2R可重複寫入及重複使用的電子紙技術》

文/ 鄭洵錚

2011年，臺灣工研院以一款軟式電子紙技術勇奪全球重量級的百大科技研發獎（R&D 100 Awards）。

同年11月，在美國加州灣區紅木市舉行的年度「全球科技創新獎」頒獎典禮，這項作品又勇奪華爾街日報科技創新獎的「環境」類首獎。頒獎單位肯定獲獎的科技兼顧環保與節能的全球趨勢，回應了社會需求、也顧及社會責任，具有改變人類未來生活的潛力，是市場上「改變遊戲規則的人」。

這款接連有桂冠加身的技術作品，雖然有個略嫌拗口的名稱「可重複書寫電子紙（i2R e-paper）」，但提起技術特點、應用廣度可是好處說不完。

i2R的命名解析，i表示智慧（也代表ITRI－工研院），2R分別代表重複寫入、重複使用。例如，只需用熱感方式就能寫入影像、重複寫入多達300次，使用的液晶、電極及塑膠基板等零件皆可回收。至於用途更是多樣吸引人，小自停車電子票券、大至情境電子壁紙，任何創意構想都派得上場。

要探究這項研究成果之前，我們先走訪它的孕育搖籃―工研院影像顯示科技中心。因為選題策略得宜、技術有所突破及差異化，加上發揮整合跨單位的研發綜效，i2R ePaper擁抱多項創新，風光問世。

回到2006年，工研院實施重大的組織重整，整併某些研究性質相近或重疊的單位，同時創立5個新興的焦點中心，影像顯示中心正是其中一個。當時，材化所所長劉仲明博士越洋力邀，說動在柯達任職達24年的資深技術主管程章林博士點頭，回台主持影像顯示中心新職。

突破解析度障礙　可複寫500次

當時，環保與節能是很夯的課題，取得資料的方式也因為無線資通訊、行動網路和雲端服務的發達，有了更便利的媒介與工具。市場追求各種輕巧連網設備的需求，讓軟式顯示科技有了發揮的舞台。程章林與其團隊於是選定這個主題，他本人還提了一對聯：「開啟軟性顯示新世代，再創顯示產業新契機」，這兩句話也成為這個計畫的最高指導目標。

電子紙的研製在各國都有發展，但眼下看得到的電子紙應用，大多以電子書閱讀器為大宗。於是，專案團隊受命要找出「差異化」，目標鎖定具單基板結構的軟性膽固醇液晶電子紙及應用。

i2R ePaper研發的過程是一場接力賽，靠得是一點一滴的累積。大幅改良從柯達而來的原始授權，這項技術計畫有所突破要歸功「對的人」―蔡鎮竹博士。愛好賞鳥培養出的耐性，讓蔡鎮竹在反覆實驗、多達六十多次失敗的過程中，得以堅持下去，而且趕在時效之前有了突破。

蔡鎮竹分析當時主要的瓶頸，是要如何在大面積（300x3,000公厘）的電子紙上，把影像印製的解析度從6dpi提高到300dpi。幾經試驗，蔡鎮竹找到了適合的驅動方式，應用既有的熱印表機，排除了原需精準對位的困擾，而能呈現精細的影像。現在，i2R ePaper可以在24x300公分的紙幅長寬下，印製出300dpi解析度的影像。i2R的技術實用性，展現在可塗佈式的軟性連續式製程技術，以及可大面積量產。

參與專案計畫的面板整合技術二組組長應台發表示：「i2R ePaper目前可生產的面積達300（寬）× 3,000（長）公厘，是全球最長的電子紙。」因為採取新型的單基板面板結構，i2R ePaper比一般顯示器成本可降低20%以上。而開發熱寫入技術把原需圖案化的電極簡化為片狀，不僅有利於塗佈技術的實施，也大幅降低電極製作的難度，提高量產良率。相較於現有電子紙的特點，i2R ePaper有三大技術創新，能明顯創造出市場差異化。熱感應寫入法固然是最主要的突破點，但領先業界提出可灰階化熱寫入技術，更是i2R得以因應高解析圖影印刷的需求。

這套技術把原來可寫入的溫度區間，從無法呈現灰階的2.5℃擴大到可以完整呈現灰階的32℃，突破膽固醇液晶真實灰階熱寫入的技術瓶頸。這麼一來，以傳統半色調（Half tone）列印會犧牲觀賞品質的嚴重問題，就不復存在。

其次，i2R ePaper可重複使用次數從低於10次提高到260次，每次A4尺寸電子紙列印的成本則降至0.015美元。一旦順利量產，每張電子紙預估使用次數將超過500次，而使用成本則進一步降低至0.008美元。

第三點、也是成本得以降低的主因，便是相容於現有列印技術。i2R ePaper把膽固醇液晶驅動技術結合至市售的熱感式印表機，不需重新開發列印系統，因此能大幅降低列印裝置的成本。而且此技術不需使用碳粉或墨水匣，就可達到重複寫入功能，因此也大幅縮小列印裝置的體積，同時把耗材使用降到最少，堪稱一項節能環保的創新顯示器技術。

跨單位合作　打造明星團隊

整個i2R ePaper計畫源自於工研院「新世代捲軸軟性顯示關鍵技術發展計畫」當中的「大面積節能顯示技術」分項，4年執行期（2008年～2011年），由工研院影像顯示中心領軍，整合材化所與南分院雷射中心組成專案團隊。

做這個計畫時，製程、材料的創新部分，都得靠其他研究單位的資源，才能竟其功。程章林採取「協同合作」策略，帶著說帖去想要合作的目標研究所借將。他表示：「工研院每個研究單位都有自己的績效要考量。我們向別人借將時，就不能只看到影像顯示中心要什麼，還要顧及對方能產生什麼成效。」

程章林抱持「不要明星球員，只要明星團隊」的領導風範，帶領中心研究成員前進，另一方面以「眼界要高、姿態要低、氣度要大」的態度，敏銳拿捏跨單位的合作關係。只要有合適的機會，程章林不吝於在借將單位的主管面前，公開表彰研究人員的表現績效，進而獲得借將方的肯定。

當「i2R ePaper」得獎後，程章林還做了一次前所未有的「獎金分配」，十足反映他重視合作單位的主張。「我當時把首獎的獎金一分為二，院內合作單位與影像顯示中心各得一份，而不是我們先分走大部分，其餘再分配給其他合作單位。中心專案成員不足的部分，我自掏腰包補上。」這麼做，建立了一個好印象，要再借將合作，就水到渠成。從2006年以來的6年間，工研院5個焦點中心中，研究成果最豐收、也是碩果僅存的，就是影像顯示中心。

擴展新世代　專利佈局最大化

由於工研院的研究計畫旨在開創與推動新產業鏈，計畫的技轉或授權收入是衡量績效的指標之一。累計自2008年計畫執行迄今（2011前半年），i2R ePaper的技轉及智財授權收入經費達新臺幣7,900萬元，促成廠商投資規模達新臺幣3.35億元，成績斐然。

此外，i2R ePaper的專利佈局策略也尋求最大化，內容完整涵括未來量產所需的結構、製程、材料、設備及系統應用的智慧財產，目前擁有的獲證及申請中專利共計180件。為了達到最大保障的效度，專案小組在美國、歐洲、日本與中國，都申請最大範圍的專利佈局，以期保障國內發展特定產業的自主性，避免受制於其他專利威脅。

背負著「要開創一個新產業價值鏈、而非僅一個新產品」的任務目標，i2R ePaper迄今的成果堪稱使命達成。為了開創新的產業價值鏈，專案小組採用「業界科專」模式。有材料聯盟，完成軟性記憶型顯示器材料驗證的開發計畫，掌握自主生產電子紙材料的能力；有設備聯盟，完成軟性電子關鍵設備技術整合計畫開發，建置電子紙自主生產設備能力。另外，專案小組也與國內公司合作，開發膽固醇卷對卷（R2R）製程及面板開發，目標是成立臺灣第一座生產這種電子紙的供應廠。

綜觀整個電子紙價值鏈，在材料、設備、面板甚至創意應用等各層面，像是大型展會的通行證、單次票券或是臨時快照，i2R ePaper多次複寫與使用的特點都能派上用場。也因為輕量、捲軸、符合實際的印刷製作，加上成本經濟的諸多好處，i2R ePaper的應用前景無可限量。

感言：工業技術研究院影像顯示科技中心主任　程章林

本計畫為工研院跨單位合作計畫，其研發團隊包括材化所、南分院雷射中心及顯示中心，而為求能落實產品化及產業化，更積極推動結合材料、設備及電子紙製作等10家廠商共同投入，並完成i2R電子紙全新產業鏈的建構。

在眾多單位及廠商參與歷程中，所有嘗試都不是一蹴而成，過程中幸賴所有參與成員都能稟持著成功的目標，即使發生意見相左各有為難的情形， 也都能在協調討論中獲得理解並繼續向前。

臺灣面臨產業轉型，這轉型意味不能再有抄襲，必須要能突破既有，創造新價值。i2R電子紙技術正是代表例之一，在發展過程中，所有一切都需自行探索，不再有例可循。但也因此才得以走出領先機會，創造今日之所以獲獎的價值。再者，一路有著技術處主管單位堅強且持續支持，才能讓計畫在穩定資源中得到進展。因此，這榮耀是屬於全體參與計畫的成員、單位、廠商及所有曾給予協助的人員及機構。

相信，此一合作過程，已成為本計畫於技術之外的另一項最為寶貴的體會及經驗， 同時也為彼此下一個更大型的整合計畫奠定了成功的基礎。

• 發布日期：2022/01/22
• 最後更新時間： 2024/05/03
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