索尼開發的e-paper的特點是,白色反射率高達70%以上。順便提一下,手機常用的反射型顯示屏的反射率只有30%左右。e-paper的對比度高達30比1,文字的可視性非常好。現有產品的分辨率為150dpi以上,完全達到了清晰顯示漫畫對白和日本漢字注解假名的分辨率標準。e-paper的顯示功能,使用了銀離子附著到電極上變成金屬時顯示為黑色的特性。其結構為,分別位于顯示器上下側的透明電極和銀電極為正交配置,固體電解質夾在兩電極中間。
顯示原理是:首先施加1.5V的電壓,銀電極加正電壓,透明電極加負電壓。這樣,在銀電極上,失去了電子的銀變成銀離子(Ag+),發生溶解。銀離子附著到上側的透明電極上,即形成像鍍銀一樣的狀態。為了使這種狀態顯示為黑色,針對電解質成份進行了研究。需要擦除文字時,向透明電極施加正電壓,使金屬銀變為銀離子。關閉電源時文字顯示能夠維持30分鐘左右。索尼表示:“顯示時間并不一定越長越好。最佳顯示時間因e-paper用途而不同。比如,用于IC卡顯示部分時最好是很快消失”。該產品主要設想用于顯示靜態圖像,沒有考慮支持動態圖像。材料(電解質)本身能夠支持100萬次擦寫。由于反射率高,因此即便采用彩色濾色器,也能夠確保30%左右的反射率,實現彩色顯示沒有任何問題。目前投產方面所面臨的課題是如何提高可靠性。今后將提高用于封裝玻璃底板的封條的穩定性,以免水分進入而銹蝕電極。
大日本油墨開發的電子紙張在顯示材料中使用了液晶。由于電子紙張的顯示原理比較特殊,因此與液晶顯示器相比最初的成本要高一些。但是如果使用液晶,則能夠直接沿用現有生產設備,從而控制成本。主要設想用于電子圖書或取代報紙等。不過,使用液晶也有缺點。由于液晶特有的性質,這種電子紙張不能彎曲。因為液晶會聚集在手著力的部位,從而就會在這里產生灰階。
這種電子紙張的特點是,與現有液晶顯示器相比,可以做得更薄,對比度更高。這是因為使用了名為聚合物網絡的立體網狀樹脂。把聚合物網絡粘到玻璃底板中間以后,液晶分子就會隨機產生各種方向(定向)。這樣一來,通過散射外部光線,就能夠提高白色反射率。不僅如此,由于不需要用來調節光線振動方向的“偏光板”和控制液晶分子定向的“定向膜”,因此光線透過率得以提高。還能夠進行超薄設計。加壓后,液晶分子垂直直立,顯示為黑色。因為液晶直立后,光線就會通過,并被位于背面的黑色薄膜所吸收。在關閉電壓的情況下,光線受到隨機排列的液晶分子的反射,從而就顯示為白色。由于采用液晶,所以具有響應速度快的特點,僅為70ms。而其他公司的電子紙張響應速度為數百ms。該公司準備充分利用高響應速度,開發出以快速的滾屏和畫面切換為賣點的電子紙張。另一方面,在關閉電壓的狀態下,畫面顯示時間縮短到只能保持10分鐘左右。“如要延長顯示保持時間,就會犧牲響應速度”。
E Ink公司正在開發的電子紙張的目標也是低耗電、高對比度和超薄設計。這是按改進顯示器的思路進行開發的產品屬于利用外部光線的反射型產品。反射型產品由于不需背照燈,因此容易實現輕量超薄設計,并能夠降低耗電量。盡管在光線昏暗的場所與普通紙張一樣看不清楚紙上的文字,但由于不使用背照燈,因此在室外不會產生因畫面發白而看不清楚的現象。
佳能開發的水平電泳顯示器只在單面底板上設置電極,細小的第1電極配置于第2電極上。通過帶電黑色粒子的移動來顯示白色和黑色。其結構為:第2電極位于顯示器單面上,在第2電極上面以柵格狀鋪粘著細小的第1電極。柵格間隙的四方形單元形成像素。第一電極排列間隔為120μm。其原理是:通過帶正電的黑色粒子在電極之間移動來顯示文字和圖形。向第2電極施加負電壓后,黑色粒子就會在表面上擴散開來、顯示為黑色。反之,在第1電極上施加負電壓后,粒子就會聚集在5μm大小的第1電極上。此時從上面看顯示為白色。由于顏色飽和度決定于黑色粒子分別在單元底面和側面各自吸附的量,因此顯示中間色調的效果很好。隨著時間的流逝,黑色顯示部分會逐漸偏白。這是因為顯示時要在電極上通電,關閉電源后第1電極仍會殘留電荷,致使黑色粒子逐漸向第1電極聚集。一定時間之后,黑色粒子會擴散開來、畫面變黑。
佳能的電子紙張可以把元件設計得很薄。柵格單元厚度15~20μm,大約為E Ink的電子紙張所用的微膠囊的一半。分辨率為200dpi,可以很好地顯示細線。使用塑料底板,可以像墊子一樣彎曲。該產品的用途為,“主要考慮用于辦公室。取代用于輸出顯示內容的打印紙或發布會議資料等”。作為改進之處,為了使白色的飽和度更高,正在加緊改進電極和黑色粒子。電極方面,將進一步提高配置成柵格狀的細小的第1電極的高度。這樣一來,由于增加了吸附在柵格側面上的黑色粒子數量,因此能夠顯示出效果更好的白色。此外,還將進一步減小黑色粒子的體積。目前,驅動電壓較高。通過施加20~30V電壓,已經實現了約20ms的響應速度。同時還在開發使用開關元件的產品。使用TFT時,在10V電壓下響應速度為500ms。不過,采用低電壓時,關閉電源后顯示只能維持幾分鐘。佳能正在進行改進,以便在降低耗電量的同時,維持長時間顯示。