電気泳動方式(EPD)とアイリスのコレステリック液晶(ChLCD)電子ペーパーの違い

2023 年 11 月 11 日
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市場で主に使用されている電子ペーパー技術は、電気泳動方式(EPD)とコレステリック液晶(ChLCD)に分類されます。これらの技術は、周辺の光を反射して画像を表示するため、長時間のバックライト使用が不要であり、ブルーライトによる目への刺激を軽減します。また、両者は双安定性を持ち、画面更新時のみ電力を消費するため、画面を維持するためのエネルギーを必要としません。そのため、EPDとChLCDの電子ペーパーは、エネルギー効率が高く、日光の下での読み取りに適した技術として選ばれています。

二種類の技術的な違いとそれぞれの利点をお伝えし、ディスプレイの応用において最適な選択を行うための参考にしていただければと思います。電子ペーパー技術

電気泳動方式(EPD)の電子ペーパーとは?

電気泳動式(EPD)電子紙は、帯電した粒子が混合して色を形成する技術であり、一般的に見られる黒白の電子書籍リーダーやインクスクリーン技術に利用されています。このスクリーンは黒と白の二色のインクの粒子で構成されており、特定のピクセルが黒色を表示する際には、そのピクセルの電場が変化し、黒色の粒子が上部に、白色の粒子が下部に移動します。逆に白色を表示する場合は、電場が反転し、白色の粒子が上部に、黒色の粒子が下部に移動します。

彩色電子紙的成色原理圖
電気泳動式電子ペーパーは帯電したインクカプセルを用いてピクセルを表示します。

電気泳動方式(EPD)のカラー電子ペーパーはより多くの異なる色のカプセルまたは、カラーフィルターを用いて画像を生成し、異なる電場によって色の移動を制御することが求められています。したがって、異なる色やグレースケールを表示するための精密な電場制御の開発が今後の重要な課題となります。

コレステリック液晶電子ペーパーとは?

コレステリック液晶(ChLCD)電子ペーパーは、三層のコレステリック液晶を重ねて構成されています。各層は赤色(R)、緑色(G)、青色(B)を反射し、異なる電場によって液晶分子の回転を制御します。電場がオフになると二つの安定した状態になります。

  • 平面状態(プレーナー)において、液晶分子は規則的に配列され、特定の波長の光を反射して色を形成することができます。
  • フォーカルコニック状態は液晶粒子の配列により光が透過し、その層の下にある色を表示します。
人眼所能看到的 ChLCD 波長段
ChLCDの各層の分子配列を調整し、全反射(白色)、半反射(灰色)、透過(黒色)を形成します。

RGB三層のコレステリック液晶は1,678万色以上の鮮やかな色を表示することが可能です。これはLCDやLEDなどのカラーディスプレイを電子ペーパーで代替するために必要な技術です。

二種類の電子ペーパー技術が共通して持つ特徴。

EPDおよびChLCDの電子ペーパーには以下のような特長があります。

  • 双安定性という特徴は画面の書き換え時にのみ電力を消費し、静止画像を表示している間は電力を使用しない。
  • バックライトがないため、ブルーライト自ら発することはありません。
  • 明るい日差しの中でもディスプレイの画面がはっきりと見える。

電気泳動(EPD)方式の電子ペーパーの特徴

電気泳動式電子ペーパーに使用されるインクカプセルには、以下の特性があります。

  • インクカプセルは優れたコントラストを持ち、黒はより濃く、白はより明るく表示されます。これはテキストの表示に適しています。
  • インクカプセルは、より広い視野角を持っています。180°に近い角度から見ても、紙のように見えるのが特徴です。

コレステリック液晶電子ペーパーの特徴

ChLCD電子ペーパーには以下の特性があります。

  • 三つの液晶層(RGB)によりLCDやLEDと同様の1600万色以上を表現することが可能です。これは色の表現が重要な絵本デジタルサイネージの用途に適しています。
  • ChLCDの動作温度範囲は-20°Cから70°Cであり、EPDの約二倍に相当します。そのため、ChLCDは現在、屋外用途電子ペーパーに最も適した技術とされています。
  • ChLCDの画面更新はEPDのように色の増加によってカプセルの移動時間が延びることはありません。そのためコレステリック液晶はより迅速な更新速度を持っています。
  • ChLCDは様々な色を反射する際約10%から30%の光が透過するため、この特性を利用して、ディスプレイの最下層に太陽光発電パネルを組み込むことで、再生可能エネルギーを生成し、ディスプレイに供給することができ、結果としてゼロカーボンのInfinityディスプレイを実現します。
Infinity display 三原色光波長原理
コレステリック液晶の基盤に太陽光パネルに置くことで電子ペーパーは周囲の光を活用して電力を生成することができます。

電気泳動方式(EPD)とコレステリック液晶(ChLCD)電子ペーパーの色彩の違いについて。

EPDディスプレイにおけるインクカプセルの種類が多様であるほど、それらを制御することはより複雑になります。そのため、最新のカラーディスプレイは表示することができるのは4,096色のみです

ChLCDの液晶層はRGB層で生成された色を混合することで、1600万色以上の色を表現することができます。そのため、コレステリック液晶の優れた色再現性は、EPDよりも商業および小売用のディスプレイにより適しています。

EPD vs ChLCD
左)ChLCDのディスプレイは1,600万色以上を表示でき、右)EPDディスプレイは4,096色を表示します。

EPDとChLCDの画面書き換え速度の違いについて。

除了色彩表現以外,另一個彩色電子紙的關鍵指標是更新速度,當EPD彩色電子紙需要控制多種不同顏色的墨水膠囊時,越複雜的顏色需要越久的更新時間,以下6色的EPD墨水屏需要大約15秒才能完成畫面更新。

ChLCD電子ペーパーは、同時に三層のRGB液晶を駆動することができ、フルカラー画像の更新にはわずか1〜2秒しかかかりません。

二つの電子ペーパー技術を比べると、EPDは白黒の電子書籍リーダーや色数が少ない店舗のラベルにより適しています。一方、ChLCDはカラー電子書籍リーダーや鮮やかなデジタルサイネージにより適していると言えます

カラー電子ペーパーの応用についてさらに詳しく知りたい場合は、ぜひご連絡ください。