電子ペーパー
電子ペーパー（でんしペーパー）とは、紙の長所とされる視認性や携帯性を保った表示媒体のうち、表示内容を電気的に書き換えることができるものをいう。
1970年代に米国ゼロックス社のパロアルト研究所に所属していたニック・シェリドンがGyriconと呼ばれる最初の電子ペーパーを開発した[1]。Gyriconの構造は、半球を白、別の半球を黒に塗り分けた微小な球をディスプレイに多数埋め込んだものである。球の一部は静電気を帯びており、電界によって球を回転させることで白地に黒い文字を浮かび上がらせることができ、数千回の書き換えにも耐えた。
現在では電子ペーパーを利用した製品が一般的に販売されるまでに至り、今後は低価格化が普及の鍵とされる。
特徴
- 低消費電力
- 表示中に電力を消費しないか、又は極小で済む。書き換え時の消費電力も非常に少ない。
- 応答速度
- 電気泳動方式では非常に遅く動画用途には向かなかったが、電子粉流体では液晶よりも高速になっている。
- 高い視認性
- 紙と同じように反射光を利用して表示を行うため、視野角が広く直射日光に当たっても見易く、目に対する負担が少ない。暗所では別に照明が必要になる。
- 薄くフレキシブル
- 紙のように薄く作ることができる。表示基板にプラスチック・フィルムを使えば曲げても品質を損なわずに表示できるが、製品としては未発売。
種類
- マイクロカプセル方式 - Gyriconと同じ方式
- 電子粉流体方式
- 液晶方式 - 異なる波長の光を選択的に反射するコレステリック液晶層を使用して多色カラー表示を行う。2008年末現在、富士通、旭ガラス、富士ゼロックスが開発中
- エレクトロウェッティング方式 - Electrowetting
- 電気泳動方式
- 化学変化方式 - 有機物や無機物の酸化還元反応を利用したもの。2008年末現在、船井電機が開発中[出典 1]
電気泳動方式
1.表面層 2.透明電極(ITO) 3.マイクロカプセル 4.正に帯電した白色顔料 5.負に帯電した黒色顔料 6.透明分散媒(オイル) 7.下部電極 8.支持層 9.外光 10.白色 11.黒色
電子ペーパーの代表的な表示技術に電気泳動方式がある。この方式は米E Ink社が開発したもので、白色と黒色の粒子を流体を収めたマイクロカプセル中で電界によって移動させることで白と黒の表示を行なうものである。粒子移動型などとも呼ばれる。同様の技術は米SiPix Imaging社テンプレート:Enも開発しており、類似の技術では、流体ではなく空中で白色と黒色の粒子を電界によって移動させるブリヂストン社の方式もある[出典 1]。
構造
直径40μm程度の透明なマイクロカプセル中に正と負に帯電した白色と黒色の顔料粒子がオイルと共に収められ、カプセルは1層のみ薄く2枚の狭い電極板の間に隙間なく並べられる。表示面となる電極の片側はITOのような透明電極で作られ、反対側の電極は必要な表示解像度の大きさの微小な矩形電極で構成される。
外部の制御回路からの電圧印加によって2枚の電極間に電界が生じ、正と負に帯電した白色と黒色の顔料粒子がオイル中を泳動して、いずれか電圧によって選ばれた色の顔料粒子がカプセルの表示面側に集まることで、白黒の表示を行い、微小な電極によって作られる各画素ごとに白黒の表示が選ばれる。電圧を切っても顔料粒子は簡単には動かないため、印刷物のように読み取ることが出来る[出典 1]。
特性
他の多くの電子ペーパー同様に、画像保持の為の電気は全く必要とせず、画像の書き換え時にも少しの消費電力で済む。
2013年現在の技術でも、電気泳動方式では、新聞紙やレーザープリンターによって印刷出力されたコピー紙と比べても遜色ない表示品質が得られる。
表示特性の比較 表示媒体 反射率 コントラスト比 電子ペーパー
(電気泳動方式)44% 15対1 新聞紙 40～65% 7対1 コピー用紙 80% 20対1
2008年末で単純な白黒画像の更新時間は0.3-0.7秒である。2008年春にセイコーエプソンが電気泳動方式専用の駆動ICを開発し、最大では16個の領域に対して同時に書き換え動作が行なえるので、応答性の良い電子ペーパーが実現出来る。
広い視野角を持ち、白黒の活字印刷のようなコントラストの強いモノクローム表示には最適であるが、白黒の中間調では一度白黒を反転させて以前の残像を消す必要から画像更新時間は単純な白黒画像に比べて2倍以上の時間が掛かりスクロール表示には向かない。中間調はパルス幅変調などで実現される。
カラー化は液晶パネルと同様に、画素ごとに色の異なるカラーフィルタを重ねることで実現されるが、白黒では反射光を利用しているために40%だった白色の反射率が、赤・緑・青の3つのカラーフィルタからの反射光の合成によって白色を作るために13%程度にまで落ちて、暗い画面になるのが欠点である。
電子ペーパーは液晶ディスプレイや有機ELほど水蒸気の侵入に対して敏感ではないことや、反射型なので背面は不透明で良い点、元々視野角が広い事、バックライトが必要無い事、などの理由により、こういった薄型表示パネルの中では最も早い時期に、実用的な曲げても使えるディスプレイを実現出来ると考えられている。ただ、2009年1月現在、どの方式のものも商品化までには至っていない。
また、将来量産されれば、同じ大きさの液晶ディスプレイと比べても、偏光板がいらない分だけ低コストで製造できると考えられる[出典 1]。
実用例
- 各種携帯電話
- 電子書籍リーダー
- Amazon Kindle （Amazon.com社、携帯無線端末型、6型画面、800×600画素、4階調）
- LIBRIe （Sony、6型画面、800×600画素、4階調 ※現在は生産終了）
- Sony Reader （Sony、6型画面（PRS-350のみ5型画面）、600×800画素、16階調 ※PRS-T1はWi-Fi対応、PRS-G1は3G＆Wi-Fi対応）
- biblio leaf SP02 （au（KDDI／沖縄セルラー電話）、6型画面、600×800画素）
- iLiad （8.1型画面、768×1024画素、16階調）[出典 2]
- 楽天 kobo Touch （Kobo社、6型画面、600×800画素、16階調）[出典 3]
- デジタルサイネージ
- ICカード
- POP
- PROJECT VIVIT・POPや遠隔コントロール （VIVIT社、太陽セルで動作するPOPや無線モジュール搭載の遠隔表示コントロール）
開発組織
- E Ink社（テンプレート:仮リンク社）
- 凸版印刷
- ゼロックス社 - パロアルト研究所
- 富士通 - 富士通研究所
- ブリヂストン社(2012年撤退)[出典 8]
- ポリマービジョン社
- セイコーエプソン社
- 日立製作所
- ブラザー工業
- テンプレート:仮リンク
- リコー
- SiPix Imaging 社テンプレート:En
- PROJECT VIVIT
注記
- ↑ 日本で最初に電子ペーパーが開発されたのは1969年である。（nikki electronics 2008.12.29）
出典
- ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 檀上英利著 『書き換え可能な紙として進化する電子ペーパー』 日経エレクトロニクス2008年12月29日号 66-71頁
- ↑ [1] - EAST社Webページ
- ↑ [2] - 【PC Watch】 楽天「kobo Touch」試用レポート(前編)
- ↑ [3] - 凸版印刷Webページ
- ↑ [4] - 仙台市交通局 地下鉄駅に「電子ペーパー」広告を設置しています
- ↑ [5] - トッパンフォームズWebページ
- ↑ [6] - IBテックWebページ
- ↑ [7] - ブリヂストン社ニュースリリース
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