索尼开发的e-paper的特点是,白色反射率高达70%以上。顺便提一下,手机常用的反射型显示屏的反射率只有30%左右。e-paper的对比度高达30比1,文字的可视性非常好。现有产品的分辨率为150dpi以上,完全达到了清晰显示漫画对白和日本汉字注解假名的分辨率标准。e-paper的显示功能,使用了银离子附着到电极上变成金属时显示为黑色的特性。其结构为,分别位于显示器上下侧的透明电极和银电极为正交配置,固体电解质夹在两电极中间。
显示原理是:首先施加1.5V的电压,银电极加正电压,透明电极加负电压。这样,在银电极上,失去了电子的银变成银离子(Ag+),发生溶解。银离子附着到上侧的透明电极上,即形成像镀银一样的状态。为了使这种状态显示为黑色,针对电解质成份进行了研究。需要擦除文字时,向透明电极施加正电压,使金属银变为银离子。关闭电源时文字显示能够维持30分钟左右。索尼表示:“显示时间并不一定越长越好。最佳显示时间因e-paper用途而不同。比如,用于IC卡显示部分时最好是很快消失”。该产品主要设想用于显示静态图像,没有考虑支持动态图像。材料(电解质)本身能够支持100万次擦写。由于反射率高,因此即便采用彩色滤色器,也能够确保30%左右的反射率,实现彩色显示没有任何问题。目前投产方面所面临的课题是如何提高可靠性。今后将提高用于封装玻璃底板的封条的稳定性,以免水分进入而锈蚀电极。
大日本油墨开发的电子纸张在显示材料中使用了液晶。由于电子纸张的显示原理比较特殊,因此与液晶显示器相比最初的成本要高一些。但是如果使用液晶,则能够直接沿用现有生产设备,从而控制成本。主要设想用于电子图书或取代报纸等。不过,使用液晶也有缺点。由于液晶特有的性质,这种电子纸张不能弯曲。因为液晶会聚集在手着力的部位,从而就会在这里产生灰阶。
这种电子纸张的特点是,与现有液晶显示器相比,可以做得更薄,对比度更高。这是因为使用了名为聚合物网络的立体网状树脂。把聚合物网络粘到玻璃底板中间以后,液晶分子就会随机产生各种方向(定向)。这样一来,通过散射外部光线,就能够提高白色反射率。不仅如此,由于不需要用来调节光线振动方向的“偏光板”和控制液晶分子定向的“定向膜”,因此光线透过率得以提高。还能够进行超薄设计。加压后,液晶分子垂直直立,显示为黑色。因为液晶直立后,光线就会通过,并被位于背面的黑色薄膜所吸收。在关闭电压的情况下,光线受到随机排列的液晶分子的反射,从而就显示为白色。由于采用液晶,所以具有响应速度快的特点,仅为70ms。而其他公司的电子纸张响应速度为数百ms。该公司准备充分利用高响应速度,开发出以快速的滚屏和画面切换为卖点的电子纸张。另一方面,在关闭电压的状态下,画面显示时间缩短到只能保持10分钟左右。“如要延长显示保持时间,就会牺牲响应速度”。
E Ink公司正在开发的电子纸张的目标也是低耗电、高对比度和超薄设计。这是按改进显示器的思路进行开发的产品属于利用外部光线的反射型产品。反射型产品由于不需背照灯,因此容易实现轻量超薄设计,并能够降低耗电量。尽管在光线昏暗的场所与普通纸张一样看不清楚纸上的文字,但由于不使用背照灯,因此在室外不会产生因画面发白而看不清楚的现象。
佳能开发的水平电泳显示器只在单面底板上设置电极,细小的第1电极配置于第2电极上。通过带电黑色粒子的移动来显示白色和黑色。其结构为:第2电极位于显示器单面上,在第2电极上面以栅格状铺粘着细小的第1电极。栅格间隙的四方形单元形成像素。第一电极排列间隔为120μm。其原理是:通过带正电的黑色粒子在电极之间移动来显示文字和图形。向第2电极施加负电压后,黑色粒子就会在表面上扩散开来、显示为黑色。反之,在第1电极上施加负电压后,粒子就会聚集在5μm大小的第1电极上。此时从上面看显示为白色。由于颜色饱和度决定于黑色粒子分别在单元底面和侧面各自吸附的量,因此显示中间色调的效果很好。随着时间的流逝,黑色显示部分会逐渐偏白。这是因为显示时要在电极上通电,关闭电源后第1电极仍会残留电荷,致使黑色粒子逐渐向第1电极聚集。一定时间之后,黑色粒子会扩散开来、画面变黑。
佳能的电子纸张可以把元件设计得很薄。栅格单元厚度15~20μm,大约为E Ink的电子纸张所用的微胶囊的一半。分辨率为200dpi,可以很好地显示细线。使用塑料底板,可以像垫子一样弯曲。该产品的用途为,“主要考虑用于办公室。取代用于输出显示内容的打印纸或发布会议资料等”。作为改进之处,为了使白色的饱和度更高,正在加紧改进电极和黑色粒子。电极方面,将进一步提高配置成栅格状的细小的第1电极的高度。这样一来,由于增加了吸附在栅格侧面上的黑色粒子数量,因此能够显示出效果更好的白色。此外,还将进一步减小黑色粒子的体积。目前,驱动电压较高。通过施加20~30V电压,已经实现了约20ms的响应速度。同时还在开发使用开关元件的产品。使用TFT时,在10V电压下响应速度为500ms。不过,采用低电压时,关闭电源后显示只能维持几分钟。佳能正在进行改进,以便在降低耗电量的同时,维持长时间显示。