電子ペーパーディスプレイのメリット
電子インク表示技術 電子インクディスプレイは、主にインク分子を画面上に並べて映像を表示する技術です。 例えるなら、プリンターがインクを一行ずつ噴射して印刷するようなイメージですが、 電子インクディスプレイは一瞬でインク分子の配置を完了させるため、より印刷物に近い見え方になります。 しかも、この「印刷物」は繰り返し書き換え可能です。 一方、LCDディスプレイ（液晶ディスプレイ）は、私たちが普段よく使う蛍光スクリーンで、 バックライトの光を使って色や映像を表示する仕組みになっています。
電子インクディスプレイは、LCDディスプレイと比べて多くの利点があります。 これらを以下のポイントに分けて説明していきます。
目を保護する
電子ペーパー（E Ink）ディスプレイが目を保護できる理由は以下の通りです：
バックライトによる映像表示ではなく、反射光によって映像を表示しているためです。
人間の目は強すぎるエネルギーを受け入れることができません。そのため、太陽や電球を長時間直視すると失明につながります。これは、耳が常に騒音環境にさらされていると聴力が損なわれるのと同じです。 同じ光源で同じ距離を進む光でも、光が反射した場合は、直射よりもエネルギーが低くなります（ただし、反射面が鏡面のような磨かれた金属であれば、直射光に近いエネルギーになる可能性があります）。 可視光の中では、特に青色光（ブルーライト）が目へのダメージが大きいです。これは、青色光の単一光子が比較的高いエネルギーを持っているためです。したがって、光を反射させることでブルーライトのダメージを軽減することができます。
反射光より強い光を使用する必要はありません。
LCDスクリーンと電子ペーパースクリーンは、どちらも表面で光を反射します。しかし、LCDスクリーンはバックライトの光を偏光板を通して目に届けるため、そして高い映像品質を保つために、磨かれたガラス製のカバーガラスを使用する必要があります。 その結果、反射光が鏡面のように鮮明に映り込みます。この反射映像による干渉を防ぐため、LCDのバックライトは反射光よりも強い光を発する必要があり、そうしないと画面の内容がはっきり見えません。 一方、電子ペーパー（E Ink）ディスプレイは反射によって表示する仕組みなので、光を透過させるためのガラスカバーは不要です。その代わりにプラスチックカバーを使用することができ、画面表面は紙のような拡散反射（diffuse reflection）を行います。 そのため、鏡面反射による映像の映り込みがなく、目は反射光より強い光を受け取る必要がありません。 参考記事： 電子ペーパーのフロントライト照度比較 これを見ると、発光型スマートフォンと電子ペーパーが、通常使用時にどれほど光の強さが違うかが分かります。 （本記事は、初心者や電子ペーパー機器にまだ触れたことがない方に向けて書かれているため、内容はわかりやすく簡単にまとめています。もしお手元に電子ペーパー機器があり、より深く専門的な解説を知りたい場合は、こちらの記事を参考にしてください：） 『カラー電子ペーパーはフロントライトを点灯すると目を保護する意味がなくなるのか？』
フリッカーフリー (flicker)。
フリッカーとは、画面がちらつく現象のことです。 医学研究によると、低周波のちらつき光源は、目の疲れ、視力のぼやけ、頭痛、めまいなどの症状を引き起こしやすく、てんかん患者の場合は発作を誘発する可能性もあります。 現在の医学研究では、フリッカーが人間の健康や視力に明確な害があるかどうかについては、まだ最終的な結論が出ていません。 しかし、人間の網膜は200Hzのちらつきを感知できることが分かっています。最近の研究では、長期間接触する光源の場合、ちらつき周波数は800Hz以上が望ましいとされています。さらに、IEEE（電気電子技術者協会）では、1000Hz以上が理想的であると推奨しています。 LCD製品は、基本的には液晶分子で光を制御するため、必ずしもフリッカー問題が発生するとは限りません。しかし、一部のメーカーは低輝度時に特定の技術を使用するため、フリッカーが発生する場合があります。 PWM調光（パルス幅変調、Pulse Width Modulation） その結果、フリッカー問題が発生することになります。 最新世代のスマートフォン、例えば iPhone 12 やその他メーカーのハイエンド機種は、すべてOLED（有機EL）ディスプレイを採用しており、輝度調整を完全にPWM（パルス幅変調）で行っています。 このPWMの周波数は240Hzに達していますが、それでもIEEEが推奨する1000Hzには届いていません。 今後登場するMini LEDやMicro LEDディスプレイは言うまでもなく、すべてPWMによる輝度調整に依存します。メーカーがどこまで高い周波数を設定してくれるかは不透明です。 一方、電子ペーパー技術を使ったディスプレイでは、フリッカー問題は一切発生しません。 輝度は周囲の環境光によって決まり、 色の鮮やかさは電子インク粒子の濃度で調整されます。 そのため、発光型ディスプレイのように極めて鮮やかな色彩にはなりませんが、印刷物や絵画のような落ち着いた質感を楽しむことができ、これはこれで独自の魅力があります。 医学的には、フリッカーが視力に与える悪影響についてまだ明確な結論は出ていません。 しかし、私たちは自分自身を実験台にしたくはありませんよね。 特に近年は眼の疾患を抱える人が増加している傾向があるため、注意を払うに越したことはありません。 人類はインクが使われた紙を何千年もの間見てきました。 そのため、フリッカーのない製品を選ぶ方が、やはり安全で安心なのです。 [注1]
省電・省エネルギー
電子ペーパー技術は、インク粒子がパネル上に並ぶことで映像を表示する仕組みです。 そのため、画面が変化しない限り電力を消費しません。 一方、発光型ディスプレイは発光を止めた瞬間に画面が真っ黒になるため、 表示を維持するためには常に光を発し続ける必要があり、結果として電力を消費し続けます。 この特徴から、私は電子ペーパーディスプレイが特に適している用途があると考えます。 逆に、LCDディスプレイではまったく適さない、むしろ使用すべきではない用途も存在します：
- ノートを取る、文書作成を行う
- 電子書リーダー
- ラベル
- 大型ポスターや広告看板、バス停留所の案内板
- 家庭のインテリア用のフォトフレームや絵画
電子ペーパーディスプレイのバッテリー駆動時間は、最低でも「日単位」で計算されます。 背景処理が少なく、ネットワークを使用しない状況であれば、数日から一週間に一度の充電でも十分に使えるのが普通です。 現在、世界中で環境保護やカーボン削減が重視されています。 私は、電子ペーパーディスプレイこそがグリーンな地球の流れに最も適合した技術であり、人類が将来本当に依存すべきディスプレイ技術だと思います。
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| iiPhone 7 の画面を顕微鏡で100倍に拡大して見ると、 無数の微小な発光素子が絶えず光を発している様子が確認できます。 このため、電力消費が非常に大きくなるのです。 |
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| 電子ペーパースクリーンを顕微鏡で100倍に拡大して見ると、 上部にフィルム層（樹脂カバー）があるため、インク粒子がはっきりとは見えません。 |
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| 普通の紙に印刷されたインクを顕微鏡で100倍に拡大して見ると、 電子ペーパーと紙の構造が非常に近いことがわかります。 |
強い光の下でも視認可能
この点については、目を保護するための二つ目のポイントで触れました。 LCDスクリーンは、反射光の強さが内蔵バックライトが発する最大輝度を上回ると、まったく画面内容が見えなくなります。 そのため、真昼の直射日光下ではまったく使用できず（使用すべきでもありません）。 一方、電子ペーパーディスプレイは反射型光源なので、光が強ければ強いほど、むしろはっきりと見えるようになります。 （もちろん、真昼の強烈な日差しの下で読書するのはおすすめしませんが……） ここで、私の個人的な体験を一つ共有します。 2018年にボストンを旅行した際、ボストンのLongwood地区ではすでに電子ペーパーのバス停案内板が導入されていました。 しかし、一部はまだLCDタイプのままでした。 ちょうど夕日が西から差し込んでいたのですが、LCDパネルはまったく文字が見えなくなっていたのに対し、 電子ペーパーの案内板は非常にくっきりと情報が読めたのです。 その時の体験が非常に印象深く心に残っています。
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| 強い光源下では、LCDスクリーンは強い反射エリア（鏡面反射）において、画面内容をまったく見ることができません。 |
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| 強い光源下でも、電子ペーパースクリーンは強い反射エリア（主に拡散反射）において、画面内容をしっかり確認できます。 |
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| 入射角度を変えて試してみてください。 |
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| 入射角度を変えて試してみてください。 |
ディスプレイは衝撃や落下に強い
電子ペーパーディスプレイはガラス基板を使用する必要がなく、柔軟性のあるプラスチック基板を使用できます。そのため、画面はガラスのように割れやすくなく、地面に落としても破損しにくいです。さらに、尖った物で押されても破れず、耐圧性にも優れているという、より良い物理的特性を持っています。
軽量で薄く、曲げられる
電子ペーパーディスプレイの画面は非常に薄く、軽量であり、さらに柔軟なプラスチック基板を使用することができます。 そのため、ハードウェア設計を工夫すれば、曲げられる特性を持たせることも可能です。
結論
電子ペーパー技術（E Ink）は、LCDスクリーンにはない特長を持っており、 両者はそれぞれ得意とする分野が異なります。 そのため、使用シーンに応じて最適な表示技術を選ぶことが重要です。 近年、多くのOSが黒背景（ダークモード）を推奨し始めています。 これは主に、LCDの電力消費や目への負担を軽減するためです。 しかし、技術の本質が変わらない限り、その改善効果には限界があります。 電子ペーパーディスプレイは「ディスプレイ」と呼ばれていますが、 本質的には紙と同類であり、従来の発光型スクリーンとは異なる存在と考えるべきです。 西暦105年、後漢の蔡倫が紙を発明し、 人類の記録媒体は飛躍的に進化しました。 同様に、電子ペーパー技術の発展は、現代の紙に革命をもたらす存在であり、 さらには印刷技術そのものを変革する可能性すら秘めています。 将来的には、人類社会で広く普及する新たな「紙」の形態となるかもしれません。 この技術をより多くの人々が理解し、重視し、支持することによって進歩が加速し、 地球の森林伐採を減らし、次世代の健康な視力を守ることができるのです。
注釈
注一、 実は、環境光源がLED照明や蛍光灯の場合でも、フリッカー現象が発生する可能性があります。 これは、現代の電力が交流電（AC）で供給されているためであり、もしメーカーが特別な整流設計を行っていない場合、電流が不安定になり、その結果光がちらつくのです。 中には、 「環境光がちらつくなら、スマートフォンの画面がちらつくのも同じじゃないか？」 と疑問に思う人もいます。 しかし、一方は反射光、もう一方は直射光であり、 目への影響は異なる可能性があります。 目はちらつく信号に対して調整を行いますが、 信号の振幅（強弱）が大きいほど目の反応も大きくなります。 反射光はもともと直射光よりエネルギーが小さいため、 目の反応もそれほど強くなくて済むと考えられます。 とはいえ、両方の光源が実際には目に悪影響を及ぼす可能性も否定できません。 ただ、現時点では科学的に実証できていないだけなのです。
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