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電子ペーパーとフレキシブルFPD
−ハードコピーの表示性能に近づく電子ペーパー表示技術と新材料開発−

 電子ペーパー(デジタルペーパー)はハードコピーのもつ「見やすさ、持ち運びやすさ」に加え、ソフトコピーのもつ「デジタル情報との結合・書き換え性」や省紙資源を実現するものと期待されている反射型表示媒体である。
 一方、フレキシブルFPDはLCDやPDPのような動画表示が可能で、軽量かつ可撓性のある大型表示媒体として期待されている次世代型ディスプレイである。

電子ペーパー(デジタルペーパー)表示技術の激しい開発競争のなか、はたして本命技術は?
   電子ペーパーの表示形態には、ディスプレイ型、プリンター型、コピー型などがあり、駆動エネルギーとしては、電気、磁気、熱が使われ、電気泳動方式、液晶方式、電界析出方式、感熱方式、MEMS方式など多くの方式が提案されている。
 最近では、白黒反射率がグラビア印刷を上回るような表示性能をもった表示技術も開発されつつある。はたして、デジタルペーパー(電子ペーパー)の製造技術に本命はあるのだろうか?
 国内外の開発各社の表示技術について、表示原理、構造、材料や表示性能などについて、セミナーなどにおいて発表された最新情報を盛り込んで紹介。

パブリックからプライベートまでの多様な用途分野に対して、電子ペーパーの開発各社はどんな戦略で対応しようとしているか?
   電子新聞、電子本、公共施設情報・事業者情報の表示媒体から個人や業務用パソコン文書作成・編集の下書きなどの多様な用途への対応と作業者の人間工学的視点からの表示媒体性能を満足させるために、電子ペーパー開発各社はどのように対応しようとしているか?
 電子ペーパー開発関係者の技術開発の方向性や市場戦略および新聞社、出版者など情報配信者のシステム開発の事例を紹介。

フレキシブルFPDに求められる性能と開発動向や実用化の課題
   フレキシブルFPDにはリジット型FPDの性能に加えて、軽量性と可撓性が求められる。NHK放送技術研究所の反射型ポリマーネットワーク強誘電性液晶ディスプレイ、大日本印刷やパイオニアグループにおける自発光型有機ELディスプレイなどフレキシブルFPDの開発動向とその実用化の課題をさぐる。


   □体裁 A4判 325ページ
   □価格 本体68,000円+消費税
   □送料 弊社負担
   □発行 2003年9月


章 目 次

第1章 序論
第2章 デジタルペーパー(電子ペーパー)及びフレキシブルFPD開発の現状
第3章 デジタルペーパー(電子ペーパー)及びフレキシブルFPDの表示要素技術
第4章 デジタルペーパー(電子ペーパー)材料
第5章 各社デジタルペーパー(電子ペーパー)やフレキシブルディスプレイの開発状況
第6章 デジタルペーパーの将来展望
第7章 フレキシブルフラットパネルディスプレイ(FPD)の将来展望

 

第1章 序論
 
1.1 電子ペーパー(デジタルペーパー)とは …1
1.2 フレキシブルフラットパネルディスプレ(FPD)とは …2
1.3 電子ペーパー(デジタルペーパー)の主な用途と要求される性能 …2
1.4 フレキシブルFPDの主な用途と要求される性能  …4
1.5 代表的なデジタルペーパーと表示技術 …5
   

第2章 デジタルペーパー(電子ペーパー)及びフレキシブルFPD開発の現状
 
2.1 デジタルペーパー(電子ペーパー)製品とその表示技術 …6
2.2 デジタルペーパーディスプレイの実用化状況  …10
 2.2.1 E-Inkのデジタルペーパー“Electronic Paper” …10
 2.2.2 富士ゼロックスの光書き込み型液晶ディスプレイタイプの電子ペーパー …12
 2.2.3 キャノンの水平電気泳動式ディスプレイタイプの電子ペーパー …13
 2.2.4 大日本インキ化学工業のポリマーネットワーク型液晶ディスプレイ …14
 2.2.5 リコーのリライタブルペーパー …14
 2.2.6 内田洋行の電子掲示板 …14
 2.2.7 松下電器産業の電子ブック …16
2.3 デジタルペーパーの用途 …16
2.4 開発・実用化デジタルペーパーの表示性能 …18
2.5 フレキシブルFPDの開発品とその表示技術 …19
 2.5.1 強誘電性液晶ディスプレイ …20
 2.5.2 フレキシブル有機ELディスプレイ …21

第3章 デジタルペーパー(電子ペーパー)及びフレキシブルFPDの表示要素技術
 
3.1 デジタルペーパーの表示メカニズム …26
3.2 デジタルペーパーの表示・駆動技術 …26
 3.2.1 電気泳動表示方式 …27
  (1) 電気泳動方式の原理 …27
  (2) 垂直型電気泳動方式 …27
  (3) マイクロカプセル型電気泳動方式 …29
  (4) 水平型電気泳動型方式 …29
  (5) イオン流照射による電荷生成型電気泳動方式 …31
 3.2.2 ツイストボール表示方式(電界、磁界) …32
  (1) 球状ツイストボール方式 …32
  (2) 円柱型ツイストカプセル方式 …33
  (3) 磁気ツイストボール方式 …33
 3.2.3 コレステリック液晶表示方式 …34
  (1) コレステリック液晶表示の原理 …34
  (2) 光アドレス型コレステリック液晶表示方式 …35
 3.2.4 高分子分散型液晶(PDLCD)表示方式 …36
  (1) PDLCの表示原理 …37
  (2) ゲスト−ホスト型液晶方式 …37
 3.2.5 ポリマーネットワーク液晶(PNLCD)表示方式 …38
 3.2.6 帯電トナー型表示方式 …39
 3.2.7 エレクトロデポジション(電界析出)型表示方式 …40
 3.2.8 サーマル表示方式 …41
  (1) 物理変化タイプ …41
  (2) 化学変化タイプ …42
 3.2.9 可動フィルム型表示(Actuated Film Display) …46
 3.2.10 Interferometric Modulation(i-Mod)表示方式 …48
 3.2.11 エレクトロクロミック表示方式 …50
 3.2.12 有機EL型自発光表示方式 …51
 3.2.13 カラー化技術 …51
  (1) 選択発色方式 …52
  (2) カラーフィルター方式 …54
  (3) 液晶や分散媒体着色方式 …56
  (4) AFD方式 …57
  (5) 干渉色(i-Mod)方式 …59
3.3 デジタルペーパー及びフレキシブルFPDの駆動制御技術 …59
 3.3.1 セグメント表示駆動 …60
 3.3.2 単純マトリックス駆動 …61
 3.3.3 アクティブマトリックス駆動 …62
 3.3.4 階調制御 …64

第4章 デジタルペーパー(電子ペーパー)材料
 
4.1 共通材料 …66
 4.1.1 フレキシブル透明基材 …66
 4.1.2 電極用導電材料 …66
  (1) ITO及びITO電極 …66
  (2) PEDOT・PSS …67
 4.1.3 スペーサー材料 …67
 4.1.4 有機TFT(ポリマーTFT)材料 …68
  (1) ポリマーTFTの構造と作製方法 …70
  (2) ポリマーTFTの性能 …71
 4.1.5 プラスチックフィルムを用いた低温ポリシリコンTFT …71
  (1) セイコーエプソンのSUFTLAプロセス …72
  (2) ソニーの転写法プロセス …74
  (3) NHK放送技術研究所のプラスチック基板を用いた有機半導体TFT …76
4.2 電気泳動式電子ペーパー材料 …78
 4.2.1 マイクロカプセル材料 …78
  (1) 電子インク(e-Ink) …78
  (2) ツイストボール …80
 4.2.2 帯電微粒子・トナー材料、電子粉流体 …81
  (1) 帯電微粒子とトナー …81
  (2) 電子粉流体 …81
 4.2.3 絶縁性流体 …82
4.3 液晶方式電子ペーパー材料 …83
 4.3.1 液晶及びその特性 …83
  (1) スメクチック液晶 …83
  (2) ネマチック液晶 …84
  (3) コレステリック液晶 …85
  (4) 強誘電性液晶 …87
  (5) 二色性色素 …87
  (6) 液晶分子の配列と組織(テクスチャー) …89
  (7) 電子ペーパー用の液晶材料 …90
 4.3.2 光吸収板(反射板) …90
 4.3.3 配向膜・偏光膜 …90
 4.3.4 ポリマーネットワーク型液晶におけるモノマー材料と表示性能 …94
  (1) 大日本インキ化学のポリマーネットワーク液晶素子のポリマー材料 …94
  (2) NHK放送技術研究所のポリマーネットワーク液晶素子のポリマー材料 …97
4.4 感熱式電子ペーパー材料 …99
 4.4.1 発色剤と顕色剤 …99
 4.4.2 微小光散乱層を形成する透明樹脂と低分子材料 …102
4.5 有機ELフレキシブルディスプレイ材料 …102
  (1) 陽極材料 …102
  (2) 陰極材料 …103
  (3) キャリア注入・輸送材料 …104
  (4) 発光材料 …106

第5章 各社デジタルペーパー(電子ペーパー)やフレキシブルディスプレイの開発状況
…110
5.1 E-Inkのデジタルペーパー“Radio Paper”と電子インク …110
 5.1.1 電子インク(e-Ink)とマイクロカプセル電気泳動素子 …110
 5.1.2 アクティブマトリックス型マイクロカプセル電気泳動式素子(AM-MEPD) …112
  (1) ガラス背面板のAM-MEPD …112
  (2) ステンレス背面板のAM-MEPD …113
   (A) 素子の作製方法 …113
   (B) 素子の表示特性 …114
  (3) 有機半導体背面板のAM-MEPD …116
 5.1.3 カラーMEPD …117
  (1) カラーMEPDの構造 …117
  (2) カラーMEPDの光学特性 …119
5.2 富士ゼロックスのデジタルペーパー …120
 5.2.1 光アドレス型デジタルペーパー …120
  (1) 光アドレス型コレステリック液晶表示素子の原理 …120
  (2) 光書き込み型コレステリック液晶デジタルペーパー …122
 5.2.2 摩擦帯電型トナーディスプレイ …124
5.3 Xerox/Gyricn Media Incのデジタルペーパー“Smart Paper” …126
5.4 キャノンのデジタルペーパー(ペーパーライクディスプレイ) …130
 5.4.1 In-Plane型電気泳動方式の構造と原理 …130
 5.4.2 In-Plane型電気泳動素子試作品とその表示特性 …131
 5.4.3 制御電極方式によるパッシブマトリックス駆動素子とその特性 …132
 5.4.4 アクティブマトリックス駆動による高精細化 …136
5.5 (株)リコーのリライタブルペーパー …137
 5.5.1 表示の原理 …137
 5.5.2 新規開発顕色剤とその機能 …137
 5.5.3 書き込み・消去方法と画像の保存性及び耐久性 …140
 5.5.4 リライタブルペーパーの応用例 …141
5.6 ソニーの電界析出型ペーパーライク表示素子 …141
 5.6.1 電界析出表示方式の原理 …141
 5.6.2 電界析出型デジタルペーパーの性能 …143
  (1) 反射率 …143
  (2) 黒さとOptical Density(OD) …143
  (3) 応答時間 …144
  (4) 視野角 …144
  (5) パッシブマトリックス駆動素子 …146
5.7 NOK(株)・東海大学の電気泳動方式ディスプレイ …147
 5.7.1 MC-EPDの構造と表示原理 …147
 5.7.2 MC-EPSと書き込み・消去法 …149
  (1) レーザープリンター方式 …149
  (2) イオンプリンター方式 …150
5.8 スタンレー電気(株)・工学院大学の異方性流体/微粒子型ディスプレイ …151
 5.8.1 MFPD素子の構造 …151
 5.8.2 MFPDの表示原理 …152
 5.8.3 MFPDの電極パターンと微粒子移動 …154
  (1) 扇型パターン電極 …154
  (2) 同心円型パターン電極 …154
  (3) 格子型パターン電極 …156
 5.8.4 MFPDの表示性能 …156
5.9 NHK放送技術研究所の強誘電性ポリマーネットワーク  
液晶フィルムディスプレイ …158
 5.9.1 強誘電性液晶表示素子の構造と表示原理 …158
 5.9.2 ポリマーネットワーク表示素子の作製方法 …159
 5.9.3 素子の特性 …161
  (1) 機械的強度・安定性 …161
  (2) 階調特性 …162
  (3) 視野角 …165
5.10 大日本印刷の高分子分散G-H型デジタルペーパー …167
 5.10.1 G-H型液晶の表示原理 …167
 5.10.2 G-H型PDLC素子の構成と表示原理 …168
 5.10.3 PDLC素子の特長 …169
 5.10.4 PDLC素子の作製法 …169
  (1) 液晶 …170
  (2) 樹脂 …171
   A.液晶との相溶性 …171
   B.二色性色素との相溶性 …171
   C.溶媒への溶解性 …171
 5.10.5 液晶ドロップレットサイズの最適化 …171
 5.10.6 液晶/樹脂などの成分混合比と製膜方法 …172
 5.10.7 PDLC素子の表示書き込みと消去方法 …173
  (1) サーマルヘッドによる接触印字方式 …173
  (2) イオン流照射による非接触印字方式 …174
5.11 大日本インキ化学工業(株)のポリマーネットワーク液晶表示素子 …175
 5.11.1 PNLCDの構造と表示原理 …175
 5.11.2 PNLCとPDLCの違いとPNLCDの特徴 …176
 5.11.3 PNLCD及びPNLC層の作製方法 …177
 5.11.4 液晶・ポリマーネットワーク構造と電気光学的特性 …179
  (1) 反射率(白さ) …179
  (2) 駆動電圧 …182
  (3) コントラスト …183
 5.11.5 PNLCDの用途 …184
5.12 ミノルタ(株)のコレステリック液晶(CN液晶)素子 …185
 5.12.1 CN液晶素子とその特性 …185
 5.12.2 ポリマー/コレステリック液晶素子 …187
5.13 エプソングループのポリマーTFTアクティブマトリクス型電気泳動表示素子 …193
 5.13.1 ポリマーTFT電気泳動式表示素子の構造 …193
 5.13.2 ポリマーTFTの構造と作製法 …193
 5.13.3 ポリマーTFTの性能 …195
 5.13.4 TFTの要求性能と大型表示素子への展開 …196
5.14 王子製紙(株)の電気泳動式デジタルペーパー …197
5.15 九州大学のマイクロレンズアレイ電気泳動ディスプレイ(MLA-EPD) …198
5.16 東芝の可動フィルム電子ペーパーと低温ポリシリコンTFT-LCD電子ブック …202
 5.16.1 可動フィルムディスプレイ …203
 5.16.2 低温ポリシリコンTFT-LCDの電子ブック …205
5.17 Iridigm Display Corp.の“i-Mod” …206
 5.17.1 i-Modの構造と表示原理 …207
 5.17.2 i-Modの光学特性 …209
 5.17.3 i-Modの機械的特性 …212
5.18 Philips Research Laboratoryのフレキシブル液晶ディスプレイ …216
 5.18.1 フレキシブルコレステリック液晶マトリックスディスプレイ …216
  (1) ディスプレイの構造と外観 …216
  (2) 表示性能 …217
  (3) 機械的性質 …219
 5.18.2 PES法によるポリマーネットワーク単層基板液晶ディスプレイ …219
 5.18.3 ポリマーネットワークの材料組成とネットワーク形成法 …220
 5.18.4 素子の構造と特性 …221
5.19 ZBD Display Ltdの高解像度ポータブルZBDディスプレイ …224
 5.19.1 ZBDモジュール構成と作製方法 …224
 5.19.2 ZBDの駆動方法と消費電力 …225
 5.19.3 ZBDの光学特性 …227
5.20 パリ大学の低電力反射型ディスプレイ …229
 5.20.1 “BiNem”LCDの構造と表示原理 …230
 5.20.2 消費電力 …231
 5.20.3 プロトタイプの表示特性 …232
 5.21 Brown大学のポリマー分散液晶型コンフォーマブルディスプレイ …233
 5.21.1 素子の構造と作製法およびコンフォーム加工 …233
 5.21.2 電気光学特性 …236
 5.21.3 機械的特性 …236
5.22 Uppsale Universityのナノ結晶電極によるエレクトロクロミックディスプレイ …238
 5.22.1 素子の構造と作製法 …238
 5.22.2 表示電極及び対向電極とその作製法 …240
 5.22.3 電気光学特性 …240
 5.22.4 耐久性ほか …241
5.23 Displaytech Inc.のDefect freeの双安定性C1 SSFLC型ディスプレイ …242
 5.23.1 素子の構造と作製法 …242
 5.23.2 表示素子の欠陥と解消法 …242
 5.23.3 電気光学特性 …244
5.24 Kent Displaysの8色のカラー反射型コレステリック液晶ディスプレイ …246
 5.24.1 積層型のカラーディスプレイの構造 …246
 5.24.2 表示性能 …247
5.25 Universal Display Corp.のフレキシブル有機ELディスプレイ …249
 5.25.1 FOLEDsの構造と作製法 …250
5.26 パイオニアグループのフレキシブル有機ELディスプレイ …253
5.27 US Naval Research Laboratoryの導電性ポリマー陽極を  
使ったフレキシブル有機ELディスプレイ …257
5.28 大日本印刷(株)のカラーフレキシブル有機ELディスプレイ …257
5.29 Visible Tech-knowledgyとPrinceton大学のa-Si:H TFTを配置したフレキシブルなポリイミド背面板 …258
 5.29.1 ポリイミド背面板の作製方法 …259
 5.29.2 トランジスタ特性 …261
5.30 Allien Technology Corp.のNanoBlockTM-ICを使ったポリマーOLEDディスプレイ …264
 5.30.1 NanoBlock-IC(NBIC)とは …264
 5.30.2 ディスプレイ作製プロセス …264
  (1) レセプター形成 …265
  (2) FSA及び平面化工程 …266
  (3) バリア層 …267
 5.30.3 素子性能 …269
5.31 東海大学のイオン流書き込み・消去方式 …270
5.32 出光興産の3Dシャッター用強誘電性液晶プラスチックフィルム …273
5.33 (株)ブリジストンの電子粉粒体 …276
5.34 英国St. Andrews大学とOxford大学の  
高効率デンドリマー有機EL材料 …277
 5.34.1 デンドリマーの分子構造と発光特性 …278
 5.34.2 単層型デンドリマー有機EL素子 …280
 5.34.3 二層型デンドリマー有機EL素子 …282
5.35 SiPix Imaging Incのカラー電子ペーパー …283
5.36 東京大学のフォトクロミックカラー材料 …284
5.37 綜研化学の染料着色電子ペーパー用ポリマー超微粒子 …284
5.38 (株)内田洋行の電子掲示板 …285
5.39 千葉大学のトナーディスプレイ …286
5.40 Copytech Inc.の電気泳動式ディスプレイ …286
5.41 三菱製紙(株)のリライタブルマーキング“サーモリライト” …288
5.42 ソニー(株)のプラスチック基板低温ポリシリコンTFT液晶ディスプレイ …291
5.43 ソニープレシジョンテクノロジー(株)の微小球体の回転を利用した表示素子 …292
 5.43.1 ETBPパネルの構造 …293
 5.43.2 微小球体及びパネルの作製方法 …293
  (1) 白色微小球体の作製法 …293
  (2) 黒色半球面の作製法 …294
  (3) 表示パネルの作製法 …294
 5.43.3 ETBDパネルの特性 …295
5.44 松下電器産業の電子ブック …296

第6章 デジタルペーパーの将来展望
…300
6.1 デジタルペーパーが必要とされる背景 …300
 6.1.1 ヒューマンインターフェースとしてのデジタルペーパー …300
 6.1.2 紙資源利用における環境負荷の削減 …301
6.2 デジタルペーパー開発の方向性と求められる条件 …302
 6.2.1 デジタルペーパーの技術開発の方向性 …302
 6.2.2 デジタルペーパーに求められる条件 …302
  (1) ハードコピーとソフトコピーの比較とデジタルペーパーの要求性能 …303
  (2) デジタルペーパーに要求される形態的特性 …303
6.3 現状の表示媒体の特性に対する評価 …304
 6.3.1 既存表示媒体による読解作業評価試験 …304
  (1) 使用されたディスプレイ …304
  (2) 表示文書内容 …304
  (3) 被験者 …304
  (4) 作業動作の評価結果 …305
 6.3.2 電子ペーパーの形態に対する受容度評価 …305
  (1) 表示文書 …305
  (2) 評価用表示媒体の形態仕様 …305
  (3) 被験者 …306
  (4) 評価結果 …306
 6.3.3 ディスプレイ上の作業とハードコピー作業の作業効率と主観的評価 …308
6.4 デジタルペーパーの将来展望 …310
 6.4.1 デジタルペーパーに求められるもの …310
 6.4.2 紙の印刷物に対する優位性を高めるために …310
  (1) 表示性能の向上 …310
  (2) システム開発(情報と媒体の分離と再統合)の重要性 …311
   A.産経新聞社の電子新聞(電子配達版“NEWS VUE”)の概要 …312
   B.NTTドコモの電子書籍配信サービス …312
   C.ボイジャー社の電子出版 …319
 6.4.3 将来展望 …319

第7章 フレキシブルフラットパネルディスプレイ(FPD)の将来展望
…323
7.1 フレキシブルFPDが必要とされる背景 …323
7.2 フレキシブルFPDの開発の方向性と求められる条件 …324
7.3 将来展望 …325

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