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2024年電子紙發展分水嶺 新正面勢力崛起

本文共4288字

經濟日報 翁永全

電子紙的發展即將走到關鍵分岔點,新正面的勢力即將崛起。現階段電子紙市場幾乎被EINK壟斷,觀察電子紙的發展,得站在EINK的角度來看,有以下三大類市場。

(一) 電子標籤ESL:由於技術門檻低,淪為紅海,降價競爭帶來需求量快速增加,毛利也大舉下滑,此為轉進成熟產業的必經路程。

(二) 大尺寸海報、廣告看板、電子白板、房卡、床卡、留言板:需求還在試探階段,銷售量有待時間推升;開發成本高且需求不明朗,售價明顯偏高,不利於產品推廣。

(三) 全彩電子紙閱讀器EPD:黑白轉彩色為趨勢,成為明日之星而備受期待。黑白與彩色電子書價差2~3倍,若成功降低成本並且帶動換機熱潮,估計在銷售與利潤增加的雙重有利條件下,獲利有數倍成長。全彩電子紙閱讀器的進入門檻高,不易紅海化。

電子書是電子紙的發展起點,現在會成為決戰的關鍵點,局勢會往哪移動,速博思認為,可由下列幾個重點來觀察。

1.專利佈局 : 元太經由併購合作夥伴,飛利浦電子紙部門、EINK、Hydis與主要的競爭對手達意(SiPix),手上握有電子紙相關90%以上專利,讓要跨入的對手心存顧忌。但這些電子紙核心專利,包括微膠囊,微杯,黑色與白色墨水,2024年幾乎屆期失效。其次,EINK專利核准件數與專利消滅件數,何時進入黃金交叉,也就是核准的專利少於失效的專利。此時EINK專利的保護力會因專利消滅逐年減弱,在沒有新創意與技術突破下,新專利申請會漸失活力而萎縮。

過去20年由EINK壟斷專利,如今速博思把電子紙的顯示原理做了根本性的大改變,開創專利布局的新起點,更多創意也應運而生。由於申請的專利不同於EINK的傳統方式,速博思新的創新專利,可能影響電子紙產業未來20年的發展。

2.全彩電子紙技術瓶頸 : 已困擾全彩電子書進展很久,彩色電子書2005年時起步,過了18年還無法達到實用,證明瓶頸障礙很難突破,例如畫面閃爍、殘影、色彩不鮮豔與不準確、亮度不足、畫面更新等待太久等,以上都是全彩電子書致命的缺點。

3.微隔間帶來的挑戰 : 無錫威峰與萊寶的組合來勢洶洶,預計投入400億台幣來挑戰電子紙的市場,推出微隔間產品也證明製程技術確實可行。只要再進一步達到經濟規模並證明產品耐用度,微隔間簡單的製程比較微膠囊與微杯所需要的複雜製程,具有成本優勢。只是製程改變,工作原理並無變動,至於是否侵犯到EINK的電子紙驅動專利還有待觀察。(關鍵在驅動黑白雙粒子的方法專利還有幾年效期)。估計非元太Array玻璃主要供應的LCD面板廠商,在考量最大利益下,在觀望無專利風險後,會採用微隔間方案加入生產電子紙,成為元太的競爭者。

4.重新定義電子紙的新正面:EINK電子紙的【正面定義在共同電極面】,電泳中的帶電粒子是依靠Array玻璃上電極的電荷,運用同電荷極性相斥的力量,把帶電粒子推往共同電極的表面形成圖案。這個力量推離越遠越弱,會造成在共同電極表面上,帶電粒子因彼此互斥的力量,堆積密度不足,且帶電粒子橫向擴散等不利因素,讓色彩飽和度及亮度降低,畫面有殘影。為解決殘影就需要初始化處理,畫面初始化造成閃爍,不能滿足使用者對使用情境最低的要求,如下圖。

速博思把電子紙的【正面定義在Array表面】,採用相異電荷極性相吸的原理,越靠近像素電極的表面,吸引力越大。粒子移動速度也會越快,所以畫面更新的速度估計可以加快一倍,由於吸引力會讓正確的帶電粒子堆積在像素電極的表面,強吸引力會讓粒子堆疊的密度提高,抵銷了彼此排斥的力量,不正確的帶電粒子被推離像素電極的表面,色彩飽和度與亮度就會增加,畫面不會有殘影,就不需要初始化畫面,畫面不會閃爍,一舉解決電子紙的關鍵痛點,速博思已申請多項專利。

速博思定義的新正面(如下圖),在像素電極的表面黑白兩色的粒子會排列緊密,可以提高反射率,對應正電荷的電極表面只有黑色粒子附著,對應負電荷的電極只有白色粒子附著,不同顏色的粒子不會混在一起,顯像就會很明確,自然不會有殘影的問題,且靠近控制電極的粒子數量與電極上的電荷成正比,所以可以運用對電極充電的多寡,來控制粒子的密度作為灰階的調整,驅動IC的設計上會簡單許多。

反觀由EINK的正面看過來的粒子,分布比較鬆散,反射率下降,黑白粒子會有互相擴散現象,造成殘影等多重問題,粒子混亂分布狀態也加深驅動IC控制的困難度。

5.內嵌式觸控與手寫板: 速博思方案可以整合內嵌式觸控與手寫板,不會增加成本,避免觸控面板造成的光損影響顯示品質,省下觸控與手寫板成本,再配合微隔間,省下電子墨水薄膜成本。運用在電子閱讀器與筆記本,有機會比目前產品降低60%成本。以12.5吋(A4大小)電子閱讀器或筆記本來看,觸控面板約可以省下美金15~30元,Wacom的手寫板約省下美金15~30元,電子墨水薄膜約省下美金20~30元,估計全部省下美金50~90元。每年若有千萬套黑白電子閱讀器轉換為彩色電子閱讀器,省下的金額高達美金5~9億元,相當於台幣158~285億元。若銷售數量成長到預期每年5000萬套,省下的金額台幣790~1425億元。巨幅成本降低等於大幅提高獲利,提高公司的市值與股價。

6.電子墨水廠商如雨後春筍般出現 :有需求就有供給,有鑑於黑白兩色相關的電子墨水專利在2024年屆期失效,中國官方大力推廣電子紙產業,加上微隔間技術的興起,需要電子墨水的客戶因而多元化,不再由元太一家壟斷。無錫威峰找到供應電子墨水的廠商即為第一個破口。生產電子墨水有了新的活力與生機,加上黑白兩色的電子墨水技術門檻低,相關從業與研發人員經過多年流動,研發與生產人才取得相對容易,在產業成熟且利潤高的緣由下,電子墨水廠商可預期如雨後春筍般地出現。

李祥宇表示,無錫威峰的【微隔間製程】與速博思的【新電子紙正面】為電子紙的未來發展投下了重大變數。微隔間已經有實際產品產出得到驗證,速博思的新正面理論雖然還沒驗證,在市場踴躍討論下得出一些結論,在解決色彩飽和度,亮度,殘影與閃爍問題上,沒有否定的論點出現,內嵌式(觸控+手寫)的原理也有理論支持。

在Array結構的開口率與灰階處理上,卻有諸多質疑,新正面是否可行的關鍵點,在於開口率是否達到85%以上。用微杯結構來比擬,開口率就相當於整個微杯內裝有墨水的面積占整個微杯總面積的比例,現有產品估計在85~95%。

業界對速博思方案的開口率有所質疑,原因在於設計Array玻璃的面板廠都依循自有的標準結構來設計Array玻璃,缺乏大膽的創新做後盾,尤其在A-Si的製程下,要降低TFT的導通電阻,就必須使用較大面積的TFT電晶體,讓開口率無法提高。

速博思申請許多專利來克服開口率的問題。例如採用無貫孔設計及TFT與閘極線與資料線重疊設計,輔以最細的線寬設計,就能達到開口率90%以上。下圖為實際設計範例。

李祥宇比較分析各勢力的競爭優勢指出,元太目前掌握絕大部分客戶與業務,產品開發多元化,供應鏈完整及達到經濟量產規模,為對手短時間很難突圍的障礙,也是元太最大的優勢。但微隔間的成功,讓電子紙的發展出現分岔口,成為電子紙發展的關鍵抉擇點。讓獲利倍增或是市場被分食,抉擇就在領導者的一念之間。

速博思以各種不同合縱連橫的情境,分析電子紙未來競爭與趨勢。浮出檯面的三股勢力, EINK的力量最大,其次是即將成形的無錫威峰與萊寶的組合,最後是起步中的速博思,彼此如何競合帶動電子紙產業趨勢。或許可以諸葛孔明的【隆中對】來看待。

1.天下三分或繼續一統 : EINK繼續固守微膠囊與微杯結構,因掌握絕業務與資源,產品開發完整,現階段優勢明顯,並挾掌握客戶的優勢來影響供應鏈,再用供應鏈的供需阻斷對手的發展,減緩對手的擴張能力。

威峰與萊寶的組合若成功,會帶動更多使用微隔間的LCD面板廠商加入,因成本優勢,且對LCD面板廠而言進入門檻低,大陸大力推廣無紙化教育,帶動電子閱讀器的需求,讓大陸的廠商有主場優勢,後勢看好。

速博思也是微隔間的推廣者,強大創新能力帶動全彩電子紙升級,最有可能做出跨過全彩電子書門檻的產品,只要比前兩股勢力先跨過全彩電子書的門檻,就有機會後來居上。速博思積極籌組新聯盟,需一段時間才能追上。三股勢力都各有所長,市場將三分天下或繼續一統,很難定論,確定的是,EINK的業務與獲利會雙雙受到挑戰。

2.EINK自我改變 : EINK放下對微膠囊與微杯結構的執著,電子書與大型海報等採用微隔間方案,市場會在成本優勢做比較。EINK會在客戶與供應鏈的優勢勝出,現有的微杯方案繼續用在電子標籤的領域。也會因為威峰與萊寶的價格競爭而獲利衰退。無錫威峰與萊寶的組合也會因為EINK的現有優勢陷入苦戰。速博思憑藉創新優勢,歷經磨練並因全彩的品質跨過全彩電子書的門檻而脫穎而出。

3.EINK與速博思結盟 : EINK快速移轉到微隔間結構,速博思的創新有效率的移植到EINK現有產品內,EINK龐大的資源結合速博思的創新能力,在最短時間跨過全彩電子書需求的門檻,搶攻黑白轉換彩色電子書的換機熱潮。速博思的內嵌式觸控與微隔間結構,讓現有產品大幅降低成本,在銷量大增與成本大減的雙重優勢下,獲利倍增可期。一旦全彩電子閱讀器鞏固地盤,可以擊退來自使用微隔間技術的對手進逼,包括無錫威峰與萊寶的組合。速博思在電子紙的創新發明專利,可以作為EINK強而有力的後盾。

4.速博思聯合無錫威峰與萊寶組合 : 藉由無錫威峰多年來的研發基礎,速博思創新的全彩新產品可以快速完成,加上內嵌式觸控的成本優勢,一旦跨過全彩電子書需求的門檻,就有機會蠶食EINK的電子書市場。打入亞馬遜的電子書,就算大功告成了;EINK若失去亞馬遜大客戶會很傷,爭奪亞馬遜的關鍵點就在於誰拿得出跨過門檻的全彩產品與生產成本的優勢。速博思在電子紙的創新發明專利,也可以作為三家聯盟強而有力的後盾。。

可以預見,【微隔間結構】崛起對電子紙產業將產生重大變化,主場優勢由電子紙薄膜的生產移轉到面板廠一條龍式生產。面板廠只要改裝液晶裝填設備,成為可以填充電子墨水的設備,整個模組就可在面板廠獨立完成。活化面板廠閒置的設備來生產電子紙,在產能上游刃有餘,對於面板廠而言是雙重利益,提升設備稼動率及獲利,跨入障礙最少,一旦環境與條件雙雙成熟,就會如百花盛開般的綻放。

速博思定義的【電子紙新正面】,一舉突破多年來電子紙在全彩上的技術障礙,讓彩色取代黑白電子書得以順利進行。此後,電子書不再是黑白,使用者也不必再忍受現有彩色電子書畫面閃爍、殘影、等待及色彩不鮮豔的折磨,以及不親民的價格,速博思為全彩電子書開啟了全新的康莊大道。

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