CN100410793C - 电子纸显示系统与电子纸写入装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的电子纸显示系统具备：电子纸写入装置(2)，发送包含给定的图像信息的电磁波；和电子纸显示装置(1)，接收发送来的电磁波，在非易失性显示部(14)上显示与图像信息相应的图像。电子纸显示装置(1)构成为可通过将从接收的电磁波中获取的电能存储到蓄电部来工作。电子纸显示装置(1)由于构成为用从电磁波获取的电能、来供非易失性显示部(14)显示图像时消耗，因此无需电源装置。从而，能够提供一种便携性突出的电子纸显示系统。

Description

电子纸显示系统与电子纸写入装置
技术领域
本发明，涉及一种所谓电子纸，特别涉及一种耗电量小、便携性能突出的电子纸显示系统。
背景技术
作为兼具可通过数字数据方便地进行改写的电子显示介质的特征，和易观看、便携带、易保存的这种纸介质的特征的新的显示介质，电子纸越来越受到人们的关注。这种电子纸提出有几种形式。例如公知有电泳型显示(Electro-Phoretic Display)、电铬型显示(ECD：Electro-Chromic Display)、扭球型显示(Twist-Ball Display)。
以往，要在这种电子纸上显示图像，例如特开2002-350906号公报所述，将写入装置连接在形成电子纸的显示体上，并提供数字数据的图像信息来实施电子纸的改写(专利文献1)。同样的技术，在特开2002-169190号公报(专利文献2)、特开2001-312250号公报(专利文献3)等中有记载。
再有，在特开2002-281423号公报中，记载有在图像显示薄片上设有数据广播等的天线、接收装置、通信模块，可以根据来自数字广播的信息进行改写的显示装置(专利文献4)。
然而，使用现有的专利文献1～3所述的电子纸的显示装置中，要往电子纸显示体写入图像信息必须连接写入装置，因此就改写而言有损于方便性。
另外，由于电子纸显示体的显示电路要想动作必须具备电源，而电源装置都具有一定的重量和体积，因此便携性也不是特别好。
再者，在上述专利文献4中，虽然由于在电子纸显示体上装备接收装置而没有与图像信息源进行电连接，但是为了接收数据广播必须较大的电能，因此，要在电子纸显示体中设置电源这点并未改变。
专利文献1：特开2002-350906号公报(图8、段落0094等)；
专利文献2：特开2002-169190号公报(图10、段落0041～0045等)；
专利文献3：特开2001-312250号公报(图10、11、20等)；
专利文献4：特开2002-281423号公报(图4、8、段落0031～0035)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不用设置电源的、可改写的、便携性良好的电子纸显示系统。
为了实现上述目的，本发明的电子纸显示系统，其特征在于，具备：电子纸写入装置，其发送包含给定图像信息的电磁波；和电子纸显示装置，其接收从电子纸写入装置发送的电磁波，在非易失性显示部上显示与图像信息相应的图像。电子纸显示装置通过将从接收的电磁波中获取的电能存储到蓄电部中可以工作。电子纸写入装置包括等效负载接收部，其被构成为可接收电磁波，具备与电子纸显示装置中的负载相对应的负载，根据由该等效负载接收部接收的电磁波的强度来调整电磁波的输出。
通过上述结构，电子纸写入装置，虽然将图像信息包含在电磁波中发送，但此时以足以令电子纸显示系统工作的电能来发送。电子纸显示装置中，接收此电磁波后，将电磁波中包含的图像信息显示在作为电子纸主体的非易失性显示部上。此时，电子纸显示装置，由于构成为从电磁波中获取电能，并用此电能供非易失性显示部显示图像时消耗，电子纸显示装置，可以将从电磁波中获得的电能存储在蓄电部中，并从此蓄电部中提供电源，因此无需电源装置。从而，能够提供便携性出色的电子纸显示系统。
这里，本发明中，由于“电磁波”是将给定的数据信号以给定的基带调制频率调制·编码后得到的，包括所谓电波，但特别优选电子纸写入装置和电子纸显示装置之间的电磁波的收发，通过由电磁耦合产生的互感来进行。由于电磁耦合产生的互感，通过靠近感应元件(所谓线圈)产生，因此用简单的天线装置即可进行通信，较为简单。再者，并未对电磁波的调制方式进行限定。另外，“蓄电部”，泛指可将电能用任何结构保持一定时间的全部装置，例如可以将用作平滑部的电容器自身作为蓄电器、或单独设置超级电容器、或将充电电池当作蓄电池。
进一步，通过该结构，由于电子纸写入装置中，具备将自己发送的电磁波以与电子纸显示装置相同的负载条件接收的、即以与电子纸显示装置相同的调节接收的等效负载接收部，并通过由等效负载接收部接收的电磁波的强度调整电磁波输出，因此所提供的电磁波感应产生的电能，能够根据需要适用于电子纸显示装置的正常工作，足够而不过大。
再者，所谓“相对应的负载”，包含基本相等的负载，只要是与电子纸显示装置的负载之间的对应关系明确的负载即可。相对电子纸显示装置的负载预先判定的关系，例如负载量可为2∶1的关系。
再有，本发明的电子纸写入装置，其特征在于，具备：编码部，其将包含与给定图像相对应的信息的图像信息进行编码后，以给定强度生成编码信号；和天线部，其将编码信号作为电磁波发送，天线部与电子纸显示装置的天线部电磁耦合，电磁波通过互感来传递。电子纸写入装置还具备：监视用天线部，其接收从天线部发送的电磁波；等效负载部，其与监视用天线部连接，具备与要接收电磁波的电子纸显示装置的接收部中的负载相对应的负载；检测部，其检测出由等效负载部消耗的电能的相对值；调整部，根据由检测部检测出的电能的相对值，调整编码部中的编码信号的强度。
通过上述结构，通过电磁耦合产生互感，此互感由于通过靠近感应元件(所谓线圈)来产生，因此可用简单的天线装置进行通信，十分简便。
进一步，通过上述结构，用监视用天线部接收自己发送的电磁波。连接在此监视用天线部上的负载，等同于电子纸显示装置的接收部中的负载，被供有以与电子纸显示装置相同的负载接收的信号。检测部可以输出用此等效负载接收部消耗的电能的相对值，调整部根据此相对值调整电磁波输出。因此，能够在电子纸写入装置内，模仿与电子纸显示装置内相同的接收环境，并根据需要，将电波调整得能感应出对电子纸显示装置的正常工作来说、充分却不过大的电能，并提供电波。
在此，编码部构成为：可对从外部发送来的图像信息、或从输入装置输入的操作信号相对应的图像信息中的任一个进行编码。通过该结构，能够使用来自外部的图像信息、例如通过有线·无线连接在电子纸写入装置上的计算机装置提供的图像信息，来进行显示。另外，能够根据与从此电子纸写入装置上连接的输入装置敲入的文字等对应的操作信号来显示图像，扩大应用范围。
本发明的电子纸显示装置，其特征在于，具备：天线部，其接收包含有将给定图像信息进行编码后得到的编码信号的电磁波；解码部，其将与天线部接收的电磁波相对应的编码信号解码；显示控制部，其控制为可显示由解码部解码后的图像信息；非易失性显示部，其通过显示控制部的控制，将与图像信息相对应的图像显示成视觉可视；电能抽取部，其从电磁波中抽取电能；和蓄电部，其将由电能抽取部抽取的电能存储为可提供给各部。解码部或显示控制部的至少一部分由异步电路构成。
通过上述结构，电能抽取部从用天线部接收的电磁波中抽取电能存储在蓄电部中，用此电能，解码部将编码信号解码，显示控制部控制对解码后的图像信息进行显示，非易失性显示部将与图像信息对应的图像显示为可视觉识别，因此无需用于电子纸显示装置工作的电源装置，能够提供便携性出色的电子纸显示装置。
进一步，通过该结构，由于用异步电路构成解码部和显示控制部，因此无需全局时钟或工作时钟，只在改变动作时流有电路电流。因此，能够提供耗电极低的电子纸显示装置，即使从接收的电磁波抽取的电能较少，也能令电子纸显示装置正常工作。另外，由于耗电量较少，将蓄电部大幅缩小，无需时钟从而减少用于振荡电路的零件个数，能够将电子纸显示装置的厚度进一步缩小。此外，由于耗电较小可以省略用于应对散热的结构，因此能将电子纸显示装置的这部分厚度也省去。由于可以缩小或者不要蓄电部或零件，因此还能降低成本。再有，异步电路应对元件特性差异的能力较强，因此还能提高制造时的成品率。另外，作为异步电路的特征，还无需应对时钟的二次谐波，并且理论上不存在时钟相位差，即使使用薄膜元件等动作速度较慢的元件或存在较大的布线延迟，仍能最大限度地高速化。由于能用薄膜半导体装置构成，因此能够使用多晶硅薄膜半导体制造技术，在具有柔性的柔性基板上制造稳定的电路。
在此，包含异步电路的至少一部分电路优选由薄膜半导体装置构成。异步电路，即使半导体装置的动作速度较慢，也能将其性能发挥至最大限度，并尽可能快速工作，因此即使用工作速度较慢的薄膜半导体装置来构成，也能正常工作。
另外，本发明涉及一种适用于制造上述电子纸显示装置的制造方法，其特征在于，具备：在基板上形成非易失性显示部的一个电极的工序；将包含其他基板上形成的薄膜半导体装置的电路部复刻到基板上的工序；形成复刻的电路部的输出电极和非易失性显示部的一个电极的工序；在基板上形成分隔部以使一个电极露出的工序；在基板上形成的分隔部之间填充电泳分散液的工序；和形成公共电极来覆盖充填了电泳分散液的分隔部的工序。
通过上述结构，由于将在其他基板上制造的薄膜半导体装置复刻来作为非易失性显示部的驱动部使用，因此即使最终基板不能承受半导体制造中的过程温度，也能形成使用了具备该薄膜半导体装置的电子纸显示装置。因此，能够在例如柔性较好的塑料基板等上形成电子纸显示装置。由于使用异步电路等情况下，能够只用薄膜半导体装置来构成电路，因此能够利用此复刻技术来制造。另外，由于在使用异步电路等情况下，耗电量较小无需设置散热结构，因此能够用此复刻技术来制造。
附图说明
图1为实施方式1的电子纸显示系统的概念立体图。
图2为实施方式1中的电子纸写入装置的框图。
图3为实施方式1中的电子纸显示装置的框图。
图4A为实施方式中的非易失性显示部中使用的半导体装置的放大剖面图。
图4B为实施方式中的非易失性显示部的放大部分剖面图。
图5A为实施方式中的非易失性显示部的无电压施加时的工作说明图。
图5B为实施方式中的非易失性显示部的独立电极上不施加正电压时的工作说明图。
图5C为实施方式中的非易失性显示部的独立电极上不施加负电压时的工作说明图。
图6为实施方式2的电子纸显示系统的概念立体图。
图7为实施方式2中的电子纸写入装置的框图。
图8为实施方式2中的电子纸写入装置的动作流程图。
图9为实施方式3中的电子纸写入装置的框图。
图10为表示实施方式4中的电子纸显示装置的制造方法的工序剖面图。
图中：10-控制部，11-天线部，12-驱动电路，13-驱动电路，14-非易失性显示部，20、20b、20c-控制部，21-(发送用)天线部，22-主体，23-等效负载接收部，24-监视用天线部，100-基板，101-电能抽取部，102-整流电路，103-平滑电路，104-电源电路，105-电源监视电路，110-显示控制部，111-滤波电路，112-解码电路，113-缓存，117-内部总线，118-接口电路，120-扫描线，130-接地电位线，140-数据线，200-内部总线，204-缓存，205-编码电路，206-接口电路，207-显示驱动器，208-显示器，209-输入装置，210-变换电路，220-接口电路，221-缓存电路，222-通信电路，223-连接器，231-整流电路，232-平滑电路，233-电源电路，234-等效负载电路，235-检测部，300-基板，301-电路部，303-树脂层，304-电泳分散液层，305-公共电极，306-保护膜，310-半导体膜，311-通道区域，312-源·漏区域，313-栅绝缘膜，315-栅电极，316-层间绝缘膜，317-过孔，318-电极层，319-电泳粒子，320-独立电极，321-布线层，Sd-等效电路信号电平，Sr-复位信号，T-薄膜半导体装置。
具体实施方式
下面，参照附图对用于实施本发明的优选实施方式进行说明。以下的实施方式涉及具备电子纸写入装置和电子纸显示装置的电子纸显示系统，电子纸写入装置发送包含给定的图像信息的电磁波，电子纸显示装置接收发送来的电磁波后在非易失性显示部上显示与图像信息对应的图像。以下说明的本发明的实施方式，不过是本发明的示例，本发明并不限定于以下的实施方式，可以进行各种变形来应用。
[实施方式1]
图1表示本实施方式1中的电子纸显示系统的概略立体图。本实施方式1的电子纸显示装置的特征在于：构成为可以用从接收的电磁波获得的电能进行动作。
如图1所示，该电子纸显示系统具备：电子纸写入装置2，发送包含图像信息的电磁波；电子纸显示装置1，接收从此电子纸写入装置2发送来的电磁波后，在非易失性显示部14上显示与图像信息对应的图像。电子纸显示装置1构成为在基板100上形成有：用于接收上述电磁波的天线部11；对用天线部11接收的信号进行处理的控制部10；对基于从该控制部10输出的图像信息的图像进行显示的上述非易失性显示部14；驱动此非易失性显示部14的行(扫描)方向的驱动电路12；以及驱动列(数据)方向的驱动电路13。电子纸写入装置2构成为在主体22的一部分表面上设置天线部21，并内置有控制部20。
图2表示电子纸写入装置2的概略框图。图2所示的电子纸写入装置2，作为必要的要素具备天线部21和编码电路205。此电子纸写入装置2，在控制部20内，作为给编码电路205提供图像信息的控制装置，还具备连接在内部总线200上的CPU201、RAM202、ROM203、缓存204、接口电路206、显示驱动器207、显示器208、输入装置209。
CPU201为中央处理装置，通过运行存放于ROM203中的软件程序，可令该装置作为本发明的电子纸写入装置工作。RAM202，除了作为CPU201的暂时工作区域来使用，还可存放来自输入装置209的操作信号或从外部输入的数据。缓存204，缓和以CPU201为中心的控制装置、和由编码电路205及天线部201构成的发送部的发送速度的差异，并使其以一定的速度来进行编码·发送，实现可以在电子纸显示装置1中进行接收·解码。例如，若缓存204为FIFO(先入先出)存储器，无关于存放数据的时刻、以输出侧的控制决定的时刻读出数据。因此，由于能在计算机装置一侧准备图像信息，因此无需考虑编码的速度或时刻而在缓存204中存放即可。因此，作为速度或时刻不同的动作模块的接口，优选这种FIFO型的缓存204。
接口电路206，将通过用户对作为输入装置209的键盘进行操作生成的操作信号转送给内部总线200。可通过对应CPU201的中断控制，将输入装置209的操作信号读取。显示驱动器207，通过CPU201的控制，将要显示的数据显示在显示器208上。通过此显示驱动器207，显示器208中，或显示此电子纸写入装置2的动作状态，或显示从输入装置209输入的操作信号的内容。
编码电路205，从缓存204中，依次读出包含图像信息的数据，并用给定的算法进行编码。例如，在本实施方式中，作为当数据的一部分为连续的“1”或“0”时能够传送一定值以上的电能或信号的编码方法，实施曼彻斯特(Manchester)编码法。另外，编码电路205，在电子纸显示装置1靠近到预定的距离时，调整其输出，以向该装置的天线部11发送电场强度足够的电磁波。
再者，所谓曼彻斯特编码，是Ethernet(以太网)和IEEE802.3中采用的串行传送时的编码方法。曼彻斯特编码，是以占空比50％的时钟信号为基础，编码前半部为H电平后半部为L电平的情况作为数据“0”(CD0)、编码前半部为L电平后半部为H电平的情况作为数据“1”(CD1)，并可以根据数据列再生时钟的编码。例如，信号列[0，1，1，0，0，0，1，0]，被编码为[01 10 10 01 01 01 10 01]，无需载波(carrier wave)调制而可以进行基带传送。针对使用曼彻斯特编码，编码电路205，在信号列的前部添加前同步码(例如，重复信号列[0，1]，即重复编码信号[0110])来发送。若如此添加前同步码，在电子纸显示装置1一侧，由于能将电能抽取和电源供给先于信号解码实施，因此能够稳定电能的收发，并且稳定输出电压。另外，曼彻斯特编码，由于在信号脉冲中心处的0→1以及1→0的逻辑变化，分别对应于数据0以及1，因此通过添加前同步码，能先于数据解码，掌握从电子纸写入装置2发送的编码信号的同步(信号脉冲的中心位置)。再者，用于曼彻斯特编码的编码电路205，具体来说是将对应于图像信息的数字数据同步于时钟来编码。
基带调制频率，作为用于无线标签的电波方式识别(RFID：RadioFrequency-Identification)，虽然处于标准IEC14443规定的13.56MHz附近，但根据需要，还可利用更低的基带调制频率(例如，125KHz至134KHz)。当利用较低的调制频带时，能够带来不易受噪声和水等外部因素的影响并能能在较长的通信距离下使用的优点。当使用这种较低的基带调制频率时，将天线部21形成为多次绕成的环状。通过这种结构，天线部21，可与电子纸显示装置1的天线部11电磁耦合，并且电磁波通过互感来传递。
图3表示电子纸显示装置1的概略框图。图3所示的电子纸显示装置1具备控制部10、天线部11、驱动电路12、驱动电路13、非易失性显示部14。控制部10还具备电能抽取部101、滤波电路111、解码电路112、显示控制部110。电能抽取部101内具备本发明的蓄电部。
天线部11，如图1所示，在电子纸显示装置1的周围设为环状，并设置成便于和上述电子纸写入装置2的天线部21电磁耦合的形态。具体的形态，在与电子纸写入装置2的天线部21的相关关系中确定，当天线部21绕成多圈的环状时，优选该天线部11也同样多次绕成。
本实施方式的电子纸显示装置1，其特征点在于：在对接收电磁波后获得的编码信号进行处理的系统之外，单独具备从该接收的编码信号中抽取电能并提供给各个部的电能抽取部101。具体来说，电能抽取部101具备整流电路102、平滑电路103、电源电路104、电源监视电路105。整流电路102为将交流成分半波或全波整流的电路，可使用公知的半波或全波整流电路。平滑电路103，是从由整流电路102整流后的信号中除去高频成分或脉动成分实施直流化的电路，根据要除去的频率成分，包含平滑电容器Cr、电阻或线圈。这里平滑电容器Cr，相当于本发明的蓄电部。由于本实施方式的电子纸显示装置1耗电量极小，因此可将该平滑电路103中的平滑用电容器Cr兼作蓄电部。但是，为了去除脉动，也可将此电容器Cr的容量，设定得大于所必须的容量。电源电路104为将来自平滑电路103的输出电压降压或升压为可被显示控制部110使用的电压的变换器，若无需调整电压也可将其省略。电源电路104的输出电压，被作为此电子纸显示装置1的动作电源Vdd提供给显示控制部110等。电源监视电路105，将从电源电路104输出的电源Vdd电压(或电流)检测出来，并在输出的电源电压(电流)处于一定的允许范围内为止，向包含CPU114的显示控制部110中持续输出复位信号Sr。然后，若电源电压(电流)进入允许范围，解除复位信号Sr。解除复位信号Sr后，CPU114，令从ROM116的给定地址起读出程序数据的地址计数器工作。通过这个结构，由于计算机装置只在没有发生误动作的电源状态下实施显示控制，因此能够防止计算机装置跑飞、误动作，作出不期望的显示。
然后，用天线部11接收的电磁波作为编码信号，被信号处理系统处理。连接在天线部11上的滤波电路111，设计成可将接收的编码信号(接收信号)中包含的不需要的频率成分去除。当编码信号中不包含这种频率成分时、或虽然包含这种频率成分但对解码电路112的动作不产生影响，无需设置滤波电路。解码电路112，将编码信号解码后生成包含图像信息的数据。再有，解码电路112，具体来说具有PLL电路部和解码器电路部。PLL电路部，通过编码信号中包含的前同步码，生成同步于信号中心的时钟；解码器电路部，同步于此时钟来将作为原本的信息部的编码信号的逻辑转移状态检测出来，解码为相应的信号。
显示控制部110还具备缓存113、CPU114、RAM115、ROM116、内部总线117以及接口电路118。缓存113将从解码电路112连续送来的解码后的数据依次存储，并缓和与以CPU114为中心的控制装置的处理速度的差异。作为这种存储器，优选例如FIFO存储器。若为FIFO存储器，由于能与存储数据的时刻无关地、在由输出侧的控制决定的时刻读出数据，因此可在计算机装置侧能够读取时随时读取，能够防止存储器的溢出。CPU114为中央处理装置，通过运行存储于ROM116中的软件程序，能够令该装置作为本发明的电子纸显示装置来工作。RAM115，作为CPU114的暂时工作区域来使用。
这些以CPU114为中心的显示控制部110，还可包含对接收的编码信号中是否存在数据错误进行判定的判定功能、还可进一步包含对其错误进行纠正的功能。为了实施这种错误判定·纠正功能(ECC：Error Check andCorrection)，在电子纸写入装置2中的编码电路205或以CPU201为中心的控制装置中，附加给定规格的汉明码(Hamming Code)作为冗余位，包含数据整体和冗余位来编码发送。接收侧的显示控制部110中，检测出解码的数据中产生的位错误，并在检测出位错误时进行纠错。通过使用的汉明码，能够确定可以检测或可以纠正的位数。例如，可具备不大于2位的位错误检测功能和1位的位错误纠正功能。这种错误检测·纠正功能，可由解码电路具备、也可为显示控制部110通过软件处理来实施。接口电路118将用这种功能纠错后的图像信息，分为扫描(行)信号和数据(列)信号，并分别输出给驱动电路12和驱动电路13。
非易失性显示部14，由多个像素排列为矩阵状构成。各个像素具备：电泳元件CE；驱动电泳元件的薄膜半导体装置(TFT：Thin Film Transistor)；以及用于保持电泳元件中的分散液的电极化状态的电容元件Cs。图3中，电容CE表示电泳元件的等效电容。薄膜半导体装置T，其源极连接在数据线140上、栅极连接在扫描线120上。另外，漏极连接在电泳元件的一个电极(独立电极320侧)和电容元件Cs的一个电极上。电泳元件的另一个电极，作为公共电极施与给定的电位(独立电极320的电压变化范围的中间值等)。电容元件Cs的另一个电极连接在提供接地电位的接地电位线130上。
在这种像素的电路结构中，通过改变扫描线120和数据线140的选择状态，来让电泳元件在2个极化状态中变化，从而在视觉上总呈现不同的亮度或色彩(后文说明)。
图4A表示各个薄膜半导体装置T的剖面结构。薄膜半导体装置T形成或复刻在基板300(相当于图1中的基板100)上。薄膜半导体装置T具备：由通道区域311、源·漏区域312构成的半导体膜310；栅绝缘膜313；栅电极315；层间绝缘膜316；以及电极层318。薄膜半导体装置T还通过经由穿透层间绝缘膜316及栅绝缘膜313设置的过孔317、将电极层318连接在源·漏区域312上，形成源电极或漏电极。此薄膜半导体装置T，是在本实施方式中、在形成于玻璃基板等具有耐高温性的基板上后，复刻在该基板300上得到的。
图4B表示非易失性显示部14的一个像素附近的放大剖面图。如图4B所示，各个像素，在基板300上，设有由薄膜半导体装置T及ITO等透明电极材料构成的独立电极320，并用布线层321电连接薄膜半导体装置T的输出端子、和起到分隔部作用的独立电极320。设置树脂层303包围独立电极320，并在用树脂层303包围的独立电极320上填充电泳分散液层304。覆盖电泳分散液层304和树脂层303设置由ITO等构成的公共电极305，并在其上形成由PET膜等构成的保护膜306。电泳分散液层304，是电泳粒子319在分散剂中分散的层。对电泳粒子319和分散剂着以不同颜色。电泳粒子319，例如使用二氧化钛等微粒子。分散剂，为了与此微粒子形成对比，使用添加有染料、界面活性剂、甚至电荷供给剂等的异链烷烃类的溶剂。
参照图5A至图5C对电泳元件的动作进行说明。设该电子纸显示装置1的观察者，从画面上方(保护膜306)一侧来观察。电泳分散液层304，根据施加在独立电极320和公共电极305之间的电场方向，产生两种极化状态。
图5A中，由于没有给独立电极320供给任何电位，因此独立电极320和公共电极305之间没有产生电场、电泳粒子319没有移动。然后如图5B所示，控制由薄膜半导体装置T形成的开关SW、来对独立电极320一侧施加从公共电极305看去为给定的正电位+V的电位后，电泳粒子319在公共电极305一侧集结，从保护膜306一侧进行观察的观察者，便看到电泳粒子319的颜色(例如白色)。接着如图5C所示，反相由薄膜半导体装置T形成的开关SW的极性、来对独立电极320一侧施加从公共电极305看去为负电位-V的电位后，电泳粒子319在对面的独立电极320一侧集结，处于远离观察者的位置，观察者便看到以分散剂的颜色(例如黑色)为主的颜色。若将公共电极305的电位，设定为根据位逻辑状态提供给独立电极320的两种电压值(+V和-V)的中间值，则只需根据位逻辑值改变提供给独立电极320的电压值，就能改变各个电泳元件的极化状态、即该像素所表示的颜色。
这样，通过用薄膜半导体装置T将电泳分散液层304的极化方向颠倒，就能将该像素中显示的颜色任意设定为白或黑。若令这各个像素的颜色控制对应于图像信息的位逻辑状态，来对配置成矩阵状的非易失性显示部14的像素整体实施控制，便能将图像信息对应的给定图像显示为视觉上可以辨认的状态。
这种去往各个像素的决定极化状态的数据，是被从驱动电路12和驱动电路13提供、决定扫描线120和数据线140的逻辑状态、并来自显示控制部110的串行数据。
驱动电路12，内置有可输出满足扫描线120条数的移位寄存器，并可以将从显示控制部110串行输出的数据的位逻辑状态反映作为扫描线120的选择状态。另外驱动电路13，也内置有可输出满足数据线140条数的移位寄存器，并可以将串行输出的数据的位逻辑状态反映作为数据线140的选择状态。
再者，显示控制部110，也可具备将非易失性显示部14的各个电泳元件所具有的残像现象消除的补偿电路。此补偿电路，例如在以给定的浓度显示之前，在写入令电泳元件处于完全的任一极化状态的数据(完全显示“白”或“黑”的数据)后，实施以给定浓度显示的数据写入。
另外，在上述电路中，优选编码电路112及/或显示控制部110、驱动电路12和13，由异步电路构成。异步型电路为事件驱动型，设计为对应来自外部的信号的变化异步地进行工作。作为心脏部分的异步CPU，模块结构基本上与同步型计算机相同，例如，具备：程序计数器；存放接下来要运行的指令的地址的存储器地址寄存器；保存从要读写的存储器内读出的数据的存储器数据寄存器；保存当前运行中的指令的指令寄存器；以及，作为运算·处理所必须的工作区域的通用寄存器、运算电路、整体的控制电路等。而异步CPU，由于各个模块并非用基本时钟来进行工作，因此无需对其进行调整的电路。会合(rendezvous)电路和仲裁电路承担这个作用，作为规定相互的动作顺序的特殊电路进行局部协调，以令若一个模块中的处理结束、数据全部齐备，则开始下个模块的处理。具体来说，会合电路，是以流水线形式进行控制以协调异步CPU的动作并且即使没有中央控制的时钟、数据也能顺序流动的电路，例如使用Muller-C元件。仲裁电路，是在两个模块几乎同时要对某个模块进行读写时、实施令哪一方的处理优先的调节处理的电路。对异步CPU而言，可以使用一直以来研究着的各种公知技术。例如，“用异步芯片突破界限”，I.E.Sutherland等；日经科学2002 11月号、p68～76中，公开了其概要。不仅CPU114，优选RAM115、ROM116、缓存113、接口电路118、甚至解码电路112、驱动电路12及13，都构成为以异步方式工作。
由于若使用异步方式，只在需要动作的瞬间流有电流、消耗电能，因此能够提供一种耗电极少的系统，优选以电磁波为电源的本发明这种电子纸显示装置的电路结构。另外，由于异步电路中不使用全局时钟(基准时钟)，因此不会发生在时钟方式中会成为问题的时钟相位差，从而避免在电子纸这种大面积组装电路的装置中电路整体性能恶化。再有，同步电路的设计中会出现的关键路径的问题也不会发生，无需实施在最差条件下工作的这种复杂的设计。例如，以往的同步电路中，考虑额定工作温度范围、额定工作电压范围、元件间零散、芯片间零散等，来决定额定工作频率，而若如本实施方式这样实施异步电路则原则上无需考虑这些。另外，由于耗电量少，能够显著缩小蓄电部；由于无需时钟，能够减少用于振荡电路的零件个数，从而进一步减少电子纸显示装置1的厚度。再有，由于耗电较小，无需用来应付散热的结构，因此能够将电子纸显示装置的这部分厚度也减去。由于缩小蓄电部和零件或干脆省略，因此还能降低成本。再有，由于异步电路能很好地应对元件特性的零散，因此能够提高制造时的成品率。另外，作为异步电路的特征，还无需应对时钟的二次谐波，因此即使使用薄膜元件等动作速度较慢的元件或存在较大的布线延迟，仍能最大限度地高速化。由于能用薄膜半导体装置构成，因此能够使用采用LTPS或HTPS的多晶硅薄膜半导体制造技术，在具有柔性的柔性基板上制造稳定的电路。
另外，本实施方式中，虽然非易失性显示部14应用了电泳元件，但可适用于本发明的并不仅限于此。例如，还可利用扭球型显示装置(TBD)，或者将导电性色剂及颜色与其不同的绝缘性粒子，夹在2张电极和电荷输送层的叠层基板之间，并控制施加于2张基板上的电场方向来移动导电性色剂来进行显示。另外，还可利用使用近晶液晶(smectic liquid crystal)和2色性色素的宾主(guest/host)型的液晶·高分子复合膜的非易失性显示部。此显示部，通过加热令2色性色素与液晶一起取向、并形成垂直螺旋(focal conic)状态，从而增加光吸收来显现颜色，另外，当消除颜色时，对显现颜色的显示部施加电场，来从焦点圆锥曲线状态转移至垂直(homeotropic)状态。
另外，电子纸写入装置2和电子纸显示装置1的通信，除了RFID等标准之外，还可利用近距离通信标准、例如蓝牙。
在上述这种本实施方式的结构中，操作电子纸写入装置2的输入装置209后，与该操作内容对应的操作信号经由接口电路206输入到控制部20中。控制部20中，生成显示例如与该操作信号相对应的文字代码的图像信息，再生成用于实施查错·纠正的冗余位，并存储于缓存204中。编码电路205，在用于编码的恰当时刻，依次从缓存204中读出存储的包含图像信息的数据，进行曼彻斯特编码，并用基带调制频率调制、作为电磁波从天线部21输出。此电磁波的发送，可在一定时间内不间断地反复持续，也可隔开一定的间隔、重复发送同一数据。另外，可在连续从输入装置209输入操作信号的这种情况下，每次仅发送一次(或给定次数)相同的数据。
用户要在电子纸上显示图像时，将电子纸显示装置1靠近电子纸写入装置2。近至天线部21和天线部11能够发生电磁耦合的范围，电子纸显示装置1中便可对编码信号实施解码。电磁波的强度足够强、并能从电能抽取部101获取充足的电能、即电源Vdd后，监视其电源状态的电源监视电路105解除复位信号Sr。显示控制部110中，由于CPU114开始以初始状态为首的动作、并完成准备，因此可以从缓存113中读出包含解码的图像信息的数据。
用天线部21接收的编码信号经滤波电路111输入到解码电路112并被解码，还原成包含冗余位的图像信息。此数据通过缓存113，被CPU114依次传唤。CPU114，对包含冗余位的汉明码进行运算，检测出错误并纠正。即使在收发的过程中，发送的数据中产生位错误，也可用显示控制部110将其检测出并纠正。
错误检测·纠正完毕后的图像信息，被根据其像素位置、经由接口电路118分配给驱动电路12或驱动电路13，反映作为扫描线120或数据线140的选择状态。非易失性显示部14内的各个像素中，薄膜半导体装置T将与各个扫描线120或数据线140的选择状态相应的电压，提供给各个电泳元件CE的独立电极320。各个像素中，由于其电泳元件的独立电极上施加的数据对应位逻辑状态变化，因此能对应像素信息的“1”或“0”的位逻辑状态显示白或黑。各个像素的白黑状态的集结，从用户看来就是文字或图形。
以上，通过本实施方式1，由于在电子纸显示装置1中设置电能抽取部101，构成为从电磁波中抽取电能、并蓄积于作为蓄电部的平滑电容器Cr中，因此无需单独设置电源装置来让电子纸显示装置工作，并且能够提供便携性能出众的电子纸显示装置。
另外，通过本实施方式1，由于设置监视抽出的电能的电源状态的电源监视电路，并仅在处于给定的允许范围内时令显示控制部110动作，从而能够防止误动作或误显示。
另外，通过本实施方式1，由于采用异步电路，能够提供耗电量极小的电子纸显示装置，因此即使接收的电磁波很弱、抽取的电能很少，也能令电子纸显示装置正常工作。
[实施方式2]
本发明的实施方式2，涉及一种接收自己发送的电磁波并进行发送输出的调整的、电子纸写入装置。
图6表示本实施方式2中的电子纸写入装置2b的概略立体图。本实施方式2的电子纸写入装置2b，在主体22上具备控制部20和天线部21这点与实施方式1相同，而其特征在于，还具备等效负载接收部23和监视用天线部24。
图7表示本实施方式2中的电子纸写入装置2b的概略框图。等效负载接收部23具备监视用天线部24、整流电路231、平滑电路232、电源电路233、等效负载电路234、检测部235。
如图6所示，监视用天线部24，设在发送用天线部21的附近。此监视用天线部24和发送用天线部21的距离(位置关系)设置成：能用监视用天线部24，获得与靠近到适当位置的电子纸显示装置1的天线部11中获得的电场强度相等的电场强度。此监视用天线部24设置成能接收从发送用天线部21发送的电磁波。整流电路231、平滑电路232、电源电路233，用基本等效于电子纸显示装置1中的整流电路102、平滑电路103、电源电路104的电路来进行同样的工作。等效负载电路234，具备与电子纸显示装置1中、从电源电路104看去的装置负载状态基本相等的负载，并消耗与电子纸显示装置1相同的电能。此等效负载电路234，可通过组合例如电阻、电容、电感等，设定成与电子纸显示装置1相同的负载条件。而且，即使不是相等的负载条件，只要能掌握住预先给定的关系(比例关系等)即可。检测部235，检测出此等效负载电路234消耗的电量(电流)的相对值(有效值等)，作为等效电路信号电平Sd输出。
此电子纸写入装置2b中的控制部20b中，设有A/D转换电路210，并将由检测部235检测出的等效电路信号电平Sd作为数字数据输入。控制部20b中的其他结构，与实施方式1中说明的结构相同。只是ROM203中存储的软件程序，是能够用CPU201实施图8的发送电能调整处理的程序，进行本发明的发送电能调整。
根据图8的流程图，对本发明的发送电能调整处理进行说明。控制部20b工作、用编码电路205生成编码信号，并用给定的基带调制频率调制后作为电磁波从天线部21输出。此电磁波被电子纸显示装置1的天线部11接收的同时，在监视用天线部24中也以相同的电场强度接收。接收的编码信号，被整流电路231整流，用平滑电路232直流化，蓄积于作为蓄电部的电容器Cr中，并被电源电路233电压变换、由等效负载电路234消耗。即等效负载电路234消耗的电能，与靠近到合适距离的电子纸显示装置1中消耗的电能、即该装置的电能抽取部101抽取提供的电能相对应。
CPU201，检测出表示此电能的相对值的等效电路信号电平Sd(S1)，之后检测电子纸显示装置1中的电场强度是否处于适当的范围。当此信号电平小于保证电子纸显示装置中的正常工作的下限值RL时(S2：否)，判定发送电能过小。因此CPU201，向编码电路205中输出令发送电能的振幅增加给定量Δg的增益控制信号Cg(S3)。重复增加增益，直到通过此处理检测到的信号电平Sd进入合适范围(S1～S2：否～S3)。
另一方面，当等效电路信号电平Sd大于保证正常工作的上限值RH时(S4：否)，判定发送电能过大。此时，CPU201，向编码电路205中输出令发送电能的振幅减少给定量Δg的增益控制信号Cg(S5)。重复减小增益，直到通过此处理检测到的信号电平Sd进入合适范围(S1～S4：否～S5)。
通过以上的处理，由于发送电能的增益进入合适范围，因此CPU201继续图像发送处理(S6)。
以上，通过本实施方式2的结构，除了能产生与实施方式1相同的技术效果之外，由于电子纸写入装置2b，还能用与电子纸显示装置1中的条件相同的条件监视自己发送的电磁波，并根据其信号电平调整电磁波输出，因此能够根据需要，将电磁波调整为可以感应产生能令电子纸显示装置1正常工作的、足够却又不过大这种合适的电能。
[实施方式3]
本发明的实施方式3，涉及的是图像信息的信息源的变形例。
图9表示本实施方式3中的电子纸写入装置2c的概略框图。如图9所示，此电子纸写入装置2c具备：将外部的计算机装置通过电缆连接的连接器223；经由电缆、用给定标准下的通信，收发来自计算机装置的图像信息的通信电路222；用于缓和外部计算机装置和此控制部20c之间的通信速度的差异的缓存电路221；将缓存221中蓄积的图像信息依次转送给内部总线200的接口电路220。其他的结构，与实施方式1相同。来自外部计算机装置的数据通信，可使用公知的通信标准、RS-232C或RS-442、标准并口(Centronics)、USB。另外，也可通过在连接器223上连接无线通信适配器，用无线的无线LAN或蓝牙标准进行连接。
通过上述结构，图像信息被从外部的计算机装置随时发送，该图像信息被转送给电子纸显示装置1，并作为图像显示。置于从计算机装置的角度来看用打印机在纸介质上进行打印的这种位置，可以在电子纸显示装置1上绘图。CPU201，如实施方式1所示，根据来自输入装置209的操作信号，通过例如输入装置209的操作、或来自外部计算机装置的打印控制，任意切换显示、以及基于来自外部计算机装置的图像信息的显示来工作。
以上，通过本实施方式3，由于能描绘从外部发送的图像信息或从输入装置输入的操作信号所对应的图像信息的其中之一，因此可将从外部计算机装置提供的图像信息直接编码转送来显示，还可将从输入装置209敲入的文字实施图像显示，能够扩展应用范围。
[实施方式4]
本发明的实施方式4，涉及电子纸显示装置的制造方法。
图10A～图10F表示了本实施方式中的电子纸显示装置的制造工序剖面图。这些附图的制造工序剖面图，为放大2个像素部分的剖面的示意图。
如图10A所示，在基板300上形成作为非易失性显示部14的一个电极的独立电极320。作为基板300(100)，使用有利于电子纸的便携性的材料。例如优选使用PET(polyethylene terephthalate：聚乙烯对苯二甲酸酯)这种具有柔性、质量轻的材料。若使用PET基板，优选在真空中或低压中暴露在OST蒸汽中。另外，也可使用玻璃基板。使用玻璃基板的情况下，使用硼硅玻璃。
然后，如图10B所示，将包含在其他基板上形成的薄膜半导体装置的电路301，复刻到基板300上。首先，在另外的基板上形成电路部301。以给定的条件、用例如非晶硅等，在基板上形成产生剥离或消融的剥离层，并在其上形成半导体膜310。半导体膜310，通过将例如并五苯(pentacene)以给定的基板温度和沉积速率进行真空热蒸镀来获得。通过降低基板温度并降低沉积速率来蒸镀，能够形成迁移度较高的半导体膜。用上述公知的方法(例如蒸镀法、光刻法)形成氧化硅膜构成栅绝缘膜313。然后，用粒子束溅射法或光刻法等，将镍等成膜形成栅电极315。接着，将TEOS等氧化硅膜成膜后形成层间绝缘膜316。然后形成过孔，并通过形成电极层318后图案成形，形成薄膜半导体装置T与其电连接构成的电路部301。
形成电路部301后，例如用树脂等将电路部301固接在该基板300上的相应位置后，激光照射剥离层，并在剥离层上产生剥离，将电路部301复刻到基板300上。
如图10C所示，完成电路部301的复刻后，将各个薄膜半导体装置T的输出电极和非易失性显示部的一个电极连接。例如，通过布线层321将薄膜半导体装置T的漏电极和独立电极320连接。
然后，如图10D所示，在基板上形成分隔部，以露出一个电极。具体来说，露出独立电极320地形成树脂层303。此树脂层303，通过在独立电极的周围像框状地涂敷树脂来形成。
然后，如图10E所示，在基板上形成的分隔部(树脂层303)之间充填电泳分散液。具体来说，在树脂层303的开口部上，充填分散剂中包含电泳粒子319的电泳分散液来形成电泳分散液层304。
然后，如图10F所示，形成公共电极来将充填了电泳分散液的分隔部覆盖。具体来说，通过溅射法等，将透明电极材料ITO均匀蒸镀，形成公共电极305。最后，叠层PET膜等作为保护膜306。
用上述工序形成的电子纸显示装置，在例如形成的电泳分散液层的厚度约为30～50μm的情况下，电子纸整体的厚度约为0.1～0.2mm左右。因此，基本与纸的厚度相等，能够以纸的感觉来使用。并且，由于本发明的电子纸显示装置无需电源装置，能够制造得极轻，因此携带性也很出色。
通过上述本实施方式4的制造工序，由于将在其他基板上制造的薄膜半导体装置复刻来作为非易失性显示部的驱动部使用，因此即使最终基板不能承受半导体制造中的过程温度，也能形成使用了具备较高迁移度的薄膜半导体装置T的电子纸显示装置1。因此，能够在例如柔性较好的塑料基板等上形成电子纸显示装置。

Claims (4)

1. 一种电子纸显示系统，其特征在于，具备：
电子纸写入装置，其发送包含给定图像信息的电磁波；和
电子纸显示装置，其接收从所述电子纸写入装置发送的所述电磁波，在非易失性显示部上显示与所述图像信息相应的图像，
所述电子纸显示装置通过将从接收的所述电磁波中获取的电能存储到蓄电部中而工作；
所述电子纸写入装置包括等效负载接收部，其被构成为接收所述电磁波，具备与所述电子纸显示装置中的负载相对应的负载，根据由该等效负载接收部接收的所述电磁波的强度来调整所述电磁波的输出。
2. 根据权利要求1所述的电子纸显示系统，其特征在于，在所述电子纸写入装置和所述电子纸显示装置之间的所述电磁波的收发，通过由电磁耦合产生的互感来进行。
3. 一种电子纸写入装置，其特征在于，具备：
编码部，其将包含与给定图像相对应的信息的图像信息进行编码后，以给定强度生成编码信号；和
天线部，其将所述编码信号作为电磁波发送，
所述天线部与电子纸显示装置的天线部电磁耦合，所述电磁波通过互感来传递；
所述电子纸写入装置还具备：
监视用天线部，其接收从所述天线部发送的电磁波；
等效负载部，其与所述监视用天线部连接，具备与要接收所述电磁波的电子纸显示装置的接收部中的负载相对应的负载；
检测部，其检测出由所述等效负载部消耗的电能的相对值；
调整部，根据由所述检测部检测出的所述电能的相对值，调整所述编码部中的所述编码信号的强度。
4. 根据权利要求3所述的电子纸写入装置，其特征在于，所述编码部构成为：对从外部发送来的图像信息、或从输入装置输入的操作信号相对应的图像信息中的任一个进行编码。
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