繼最無聊的機器人主題後，又來一篇更無聊的軟性電子，
只是不放上來，最近也沒什麼新文章好post了。
這次真的很感謝成大微奈米中心的林主任和謝博士、吳博士，
又親切又熱心。
也要感謝素未謀面的Qualcomm劉純娟小姐，上班下班都一直被我煩插畫的事，真的太謝謝你了，記得找我請你喝咖啡:)
也謝謝我表姊阿君姊姊，邊抱著小孩餵奶還要邊跟我分析軟性基本的優缺點之類的，後來小娃娃還尿在她身上…
謝謝哲榮、邱哥、插畫家超級辛苦的把我自己都搞不懂得插畫弄出來了。
每次都在想，我們花了幾個月上山下海做出來的東西，
大家花了幾秒就翻完了呢？
剩最後一篇就結束實驗傳奇系列了，讀者有記得什麼嗎？
我又留下了什麼呢？
好多人都說這系列很難、很無趣，叫我blog上多寫一點對生活的碎碎念。
我其實一直在努力把科學寫的跟那些風花雪月的事一樣有趣，
希望大家也能給點機會去讀讀看我的努力，
說不定科學沒有想的那麼恐怖。
這次是採訪、寫稿都最痛苦的一期。訪了快二十個人，結果一個故事都沒有。想到這期就好累…連心得都懶得打了。還是去睡覺好了…
欄目：實驗傳奇
大標：柔軟勝剛強
小標：生活中的軟性電子
撰文/林韋萱(經典雜誌特約撰述)
攝影/劉子正(經典雜誌攝影)
我把自己包成卡通「南方公園」裡「阿尼」的模樣，跟著成功大學助理研究教授謝伯宗來參觀微奈米科技研究中心的無塵室。
機台上放著綠色包裝的椰香口味「乖乖」，綠色是機器正常運作的燈號，而乖乖就是要機器乖乖的別鬧彆扭。每年中元普渡，這些研究人員就會拿拜過的乖乖鎮住機器。謝伯宗說，有一年，一個嘴饞的傢伙把乖乖吃了，後來機台壞了兩個月。
謝伯宗研究的是「軟性能源材料」，屬於這次主題──軟性電子(Flexible electronics)的一環。軟性能源材料有不少研發、製作的部分就是在無塵室中進行的。
軟性電子嚴格說來不能算是一個科技領域，而是一種創新概念。如果看到了電子元件號稱「軟性」、「可撓」、「薄膜」，大概都與軟性電子相關。
軟性電子簡單來說，就是把過去硬的電子元件變成軟的。如果應用於顯示器上，未來你的電腦螢幕就可以捲起來帶著走；用在電燈上，就可以把燈當成壁紙貼在家裡當裝潢；如果衣服上有軟性電子的概念，也許在寒冷的冬天就會自動加熱；電子皮膚則可以附著在機器人手上，讓代勞取物的機器人東西拿的更穩。 軟性電子的應用，已漸漸在生活中見到蹤跡。
●軟性電子現身花博
如果有機會去台北國際花卉博覽會的夢想館，可以試著找找看音樂從哪發出來的。這是工研院電光所的研發技術之一──「紙喇叭」，因為如紙一般輕薄、可裁切。所以做成像是花、葉的形狀，藏身在夢想館裡。不過，你可能要把頭抬高一點才找得到，因為工研院擔心遊客會將這些美麗的機械花葉帶回家作紀念，所以裝設的時候位置放得比較高。
工研院電光所奈米電子技術組經理劉昌和說，原本想把軟性電子的概念拿來製作卡片，但考慮到軟性電子的最大特色就是大面積，所以改為研發這款以紙和金屬電極為材質的紙喇叭。原理是把兩張紙上鍍上金屬當作電極，中間夾了層帶電薄膜。當金屬電極一通電，薄膜就會開始前後震動發出聲音。
軟性顯示器、紙喇叭、電子皮膚、軟性照明、軟性能源……上述每一種軟性電子的應用都是完全不同的學問。其中，只有一件事情共通，那就是不管要做成什麼，都需要軟性的「基板」。
基板就像是三明治外層的吐司片，你可以裡面夾生菜、夾蛋或放上任何你愛的食物，做成不同口味的三明治。但是，不論什麼口味都需要吐司片來承載這些配料。工程師所說的「基板」，就是承載內容的吐司片。上面可以放電路成為電路板，或是形成三色濾光膜應用在彩色螢幕上。
過去的基板十之八九都是玻璃或是矽基板。以矽為基板生產半導體晶片的矽谷
也因此得名。玻璃和矽基板性質堅硬、穩定，但是一摔一撞就碎了，而且又重又硬不好攜帶和應用。於是，使用金屬以及塑膠做成的軟性基板就應運而生。
工研院電光所軟性電子系統組的蔡金津博士說，軟性電子的出現，除了代表更人性更便利的應用；也因為它的軟薄特性，得以讓它像印報紙一樣，可以一卷一卷(roll to roll)用滾輪把想要的材料印製上去。如果是傳統的玻璃基板，因為材質堅硬、面積固定，不可能把它捲起來印製，所以必須在真空環境中把材料鍍上去。
抽真空的成本高、速度慢，而且容器的大小固定，沒辦法讓你想放多大的基板進去都隨心所欲。軟性基板克服了這點，但接下來還有更多的挑戰要面對，以材料的特質來說，塑膠耐不了高溫，水和氧氣的滲入也會造成破壞，必須塗布阻氧阻水的阻隔層。以成品來說，可彎曲的程度、次數是不是足以符合消費者的標準，而不是多捲幾次軟螢幕就變得皺巴巴的。
以製程來說，軟性基板的問題更複雜，因為印製的過程類似噴墨印表機。先把我們要的材料(溶質)溶在有機溶液中(溶劑)，精準地噴到我們要的位置，然後再把不要的溶劑讓它揮發掉，留下我們要的溶質附著在基板上。但是，就像蓋章一樣，你要抓多少印泥壓到紙上，希望紙上能殘留多少，而且還要印到數十奈米的精準度，這都牽扯到複雜的表面化學。「光講這個就一篇博士論文了。」台灣大學電機工程學系助理教授陳奕君說。
●電子紙在台灣
在台灣，軟性電子發展最火紅的領域，就屬軟性顯示器和軟性能源了。軟性能源大多是指軟性電池以及軟性太陽能板。為什麼要研發軟性電池呢？如果，研究人員花了九牛二虎之力，終於研發出軟的電腦螢幕或軟的手機，卻獨缺軟性電池，使得軟性螢幕還得背負硬梆梆的電池，那也是白搭。軟性電池的挑戰在於將傳統的電解液改成柔軟固態的材質，才不會有電解液外漏的問題。而軟性太陽能板則可以作為帳棚的外罩，讓露營的人在戶外也可以充電。
另一個熱門領域則為軟性顯示器，像是手機、電腦、電視螢幕，如果能做成軟性的，那將來在家打棒球都不怕電器壞掉了。其中的「電子書閱讀器」更是台灣目前發展火紅的領域。
嚴格來說，「電子書閱讀器」其實與「電子書」是兩回事。「電子書」泛指可在
電腦螢幕、手機、閱讀器上閱讀的電子檔書本內容。而閱讀器指的則是承
載「電子書」的機器，比方說Amazon的Kindle、美國最大書店Barnes & Noble出的nook，或是華碩和慈濟合作研發的「靜思電子書閱讀器」。
這些閱讀器的螢幕，看起來就跟紙一樣，不像電腦螢幕會自己發光，而是靠著自然光的反射。所以也像一般紙張一樣，關燈就看不到了。最大的好處是可以重複使用、輕薄、省電、不傷眼，比會自己發光的液晶螢幕更適於長時間閱讀。
一本電子書閱讀器是由很多元件拼裝在一起的，前蓋、背蓋、以及使用玻璃基板
製作的電路板因為沒用上軟性電子的概念，我們就暫且不管。只要把顯示板中薄薄的「電子紙」抽出來看就好。
台灣師範大學應用電子科技學系高文忠主任說明，電子紙技術可以分成：最上面負責顯示圖像的電泳顯示器(EPD)、負責控制電流的電晶體(TFT)和負責提供驅動電壓、軟硬體溝通、告訴顯示器要顯示什麼字樣的驅動電路系統(Driving System)。
電子紙技術中後兩者原本就是台灣的強項，獨缺電泳顯示器技術還掌握在美國手上。這幾年，台灣的元太、友達，分別併購了美國最知名的電泳顯示器公司E Ink和SiPix，等於把電子紙產業整個兒移到台灣了。
●電子怎麼排出字型
電泳顯示器中的「電泳」，顧名思義就是帶電的顯示顆粒因為附近電場的影響而游泳。比方說在帶負電的顯示顆粒附近施加正電電場，顯示顆粒就會往正電方向跑去；如果附近有負電，就會同性相斥而跑得遠遠的。所以研發電子紙的人就利用同性相斥、異性相吸的原理驅動電子移動。
以電子紙大廠之一的E Ink技術來說明，它是由兩層薄膜電極中間夾著上百萬個細小透明的樹脂膠囊。膠囊中裝著透明的液態介質，裡頭有帶正電的二氧化鈦白色顆粒和帶負電的黑色碳顆粒。
當底部的電極給了正電，帶正電的白色顆粒就會同性相斥跑到膠囊上方，同時間帶負電的黑色顆粒就異性相吸到膠囊底部。因此，從上方看起來，這個膠囊就白色的；反之，看起來就會是黑色的。因此可以藉著控制電極給予正電或負電，來控制膠囊中黑白粒子的移動，而排出我們想要的字或影像。
因為膠囊中的介質濃稠，所以給予電壓後讓顆粒移動到定點，顆粒會停滯在原處不會亂跑，如此一來就算斷電後畫面還是固定的，稱之為「雙穩態」。等到要切換畫面時再施加電壓讓黑白顆粒大風吹即可。電泳顯示器因為雙穩態的特性，只有切換畫面的時候需要用到電，所以這樣的閱讀器就算不充電也可以連續使用兩個禮拜以上。
相對於E Ink的微膠囊技術，最大對手SiPix使用「微杯」技術。原理差不了多少，只是膠囊換成了一堆極小的杯子，稱作微杯。微杯裡面裝著黑色的液體，液體中懸浮著白色的二氧化鈦顆粒。只要控制電壓，讓白色顆粒往上，看起來就是白色；如果白色顆粒往下沈，看到的就是黑色液體所呈現出的黑色。
近年來黑白兩色的電泳顯示器技術已逐漸成熟，但高文忠回憶，幾年前剛進入這領域時，拿到的
電泳顯示材料，需要很高的電壓才能驅動、顯示的顏色也綠綠髒髒的。甚至畫面不是雙穩態，畫面顯示結束後，上面的字體圖案沒多久慢慢就會消失不見了(對閱讀速度慢的人來說壓力會很大)。另外，如果不用很高的電壓，很難驅動該顯示器，外加成本高、技術也複雜。
●全彩、快速是電子紙的下一步
時至今日，電泳顯示器還有缺點。第一，無法顯示全彩。曾經有人試著加裝三色濾光片，但顏色汙濁並不美觀。另一個缺點就是電子紙反應很慢，一秒鐘只能換一、兩頁，當然沒辦法看影片、動畫。而且如果氣溫一低，介質變得濃稠，帶電顯示顆粒游動速度更慢，畫面切換速度也更慢。
為了克服氣溫帶來的影響，華碩電腦易平板事業處資深經理戴佩勇說明，電子閱讀器中的溫度感測裝置可以讓閱讀器調整電壓。當溫度低，施加的電壓大一點，就可以讓顯示顆粒跑得快一點，以維持固定的切換速度。
然而，因為電泳顯示器先天的限制，電子泡在濃稠介質中要游來游去當然會花點時間。就像過去幾年的國慶日活動，有用人體排出「國運昌隆」等字樣。如果要這些人泡在水裡排字，肯定反應會慢很多。
因此，台達電及輪胎公司普利司通就想到了，何必要把啦啦隊泡在水裡排字，把他們撈出來在空氣中排字，速度應該會快很多！
於是，他們研發了快速反應液態粉狀顯示器(QR –LPD)，就是把微杯中間的介質是換成空氣來取代原本的液體，如此將可以大大提高顯示器的反應速率。以空氣當介質還有一個好處，傳統電泳式顯示器的反應速度會因為氣溫改變，溫度一低，介質會變得濃稠，一變濃稠，顯示顆粒要跑到位就更吃力了。但是QR –LPD以空氣為介質，空氣對溫度變化的敏感度比液體來得低，所以QR-LPD的面版在攝氏零下二十度還是可以工作的。
如果誰還有閒情逸致在零下七十度的地方看電子書，可以考慮高通科技即將上市的Mirasol電子書閱讀器。
Mirasol雖然一樣是反射式電子紙，但最好的是，它是全彩而且適合播放動畫的。它已經不是用過去黑白顯示顆粒跑來跑去的傳統，而使用「干涉測量調節」來反射出各種顏色。
首先，每個像素可以區分為九個(依製程不同而有不同的數目)小像素(sub-pixel)，小像素的底部是反射膜，上面是玻璃基板，中間夾著固定距離的空間(空氣層)。當加上電壓開始控制驅動電路，玻璃基板和反射膜就會緊貼，而無法反射任何光線。當沒有電壓的時候，玻璃基板和反射膜是分開的；光線進入後，會根據空氣層的高度，反射出不同的顏色。
空氣層的高度有三種，分別負責紅、綠、藍三種原色的反射。間距最大的，反射波長最長的紅光；其次為綠光；間距最小的，反射波長最短的藍光。不同的光線反射到我們的眼睛後共同作用，就會給我們全彩的感受。舉例來說，如果對負責反射藍光的小像素施加電壓，該小像素就會不反射藍光。整個大像素由紅光和綠光組成，而我們看到的就是黃色。
由於這樣的反射科技，類似孔雀閃閃發亮的羽毛，也像是蝴蝶翅膀在陽光下隱隱發光，加上Mirasol每秒可以跑十五張以上的影像，所以得以播訪影片。這樣的產品令人期待萬分。只可惜Mirasol從幾年前說要上市，到今天還不見影子，而且大家最關心的價格也還沒公布，就像是看著一個大正妹在面前晃來晃去，卻不知道是否單身一樣令人難耐。
電子紙的科技不斷在突破。但是，技術歸技術，市場歸市場。選擇電子書的時候，很少人會在乎電子紙究竟是使用微杯還是膠囊技術。影響消費者購買意願的因素，還牽涉到附加功能是否實用(能否上網、有無觸控手寫功能等等)、數位內容充不充足(頁面切換速度飛快，卻沒幾本書可看的話，應該也沒人要買)、價格等等。另外，現在人閱讀習慣改變，尤其年輕人大多只有在應徵工作和相親時會號稱自己愛讀書，大部分的人僅在網路上瀏覽資料，坐下來靜靜看書的時間其實很有限。
即使閱讀習慣改變會影響電子書閱讀器被接受的程度，但軟性電子的其他應用卻仍然是眾所矚目的焦點。從顯示科技、居家照護、軍事航空等，軟性電子的概念，已經柔軟綿長地滲透到生活中了。
