JP2009186809A - ペン入力電気泳動表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子ペーパディスプレイ装置は、電子ペーパ表示層、アクティブマトリクス駆動電極、手書き入力用位置センサー、情報処理用コンピューター、メモリー、電源など構成する部材が多くなり、紙のように手軽に扱うには困難であり、また大画面化や薄型化などが容易ではない。
【解決手段】少なくとも、給電用コイル及び電源装置を具備し、電流を該給電用コイルに流すことで磁界を発生させるペン入力装置と、表示装置からなるペン入力電気泳動表示装置であって、前記ペン入力装置が発生させた磁界から電磁誘導によって電流を発生させ、整流器により正負どちらか一方の電流に整流して電気泳動表示体に電流を流すことにより、ペン入力装置側から非接触で電力を受電して表示を書き換えることが可能な電気泳動型表示体を有することを特徴とするペン入力電気泳動表示装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁誘導を利用し非接触で情報の書き換えを行うペン入力電気泳動表示装置に関する。

近年、画像保持性があり、反射型で目が疲れにくく、太陽光下でも視認可能などの、紙の長所を取り入れた電子表示媒体である電子ペーパディスプレイ装置の開発が進められており、商品化されている。これらの電子ペーパディスプレイ装置は、おもに電子書籍、電子新聞、PDA（Personal Digital Assistant）などとして商品開発が進められている。これらにおいては、表示情報はあらかじめ電子データとしてメモリーに記憶されており、ユーザーの指示もしくは自動的に電子ペーパ画面に表示される。また、これらにあっては、紙に鉛筆で文字を書くように、指や専用ペンを使用して画面に直接書き込めるよう画面表層にタッチパネルを備え、感圧方式で情報入力を可能とする機能、あるいは画面裏層に位置検出センサーを配し電磁誘導方式で情報入力を可能とする機能を備えた商品が例示されている（例えば、特許文献１）。

しかしながら、これらの電子ペーパディスプレイ装置は、電子化された情報をアクティブマトリクス駆動用の電極によって画像表示する構成となっているため、手書きによって情報入力をする場合には、画面上の専用ペンの位置情報を装置内のコンピューターで処理しながら、ペンが通った軌跡に相当する部分のアクティブマトリクス駆動用電極に電圧を印加して情報を表示させる。このため、電子ペーパ表示層、アクティブマトリクス駆動電極、手書き入力用位置センサー、情報処理用コンピューター、メモリー、電源など構成する部材が多くなり、紙のように手軽に扱うには困難であり、また大画面化や薄型化なども容易ではない。
特開平８−１６１１００号公報

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、アクティブマトリクス駆動用電極、手書き入力用センサー、情報処理用コンピューター、メモリーなどを不要とし、構成を単純にして大画面化や薄型化などが容易なペン入力型電気泳動表示装置を提供することを目的とした。

本発明の請求項1に係る発明は、
少なくとも、ペン入力装置と、電気泳動表示装置からなるペン入力電気泳動表示装置において、
ペン入力装置は、
少なくとも、給電用コイル及び電源を備え、電流を前記給電用コイルに流すことで磁界を発生させ、
電気泳動表示装置は、
電圧を印加することで表示状態の書き換えが可能な電子ペーパ表示部と、
前記電子ペーパ表示部の一方の側に被着する透明電極層を有する透明樹脂膜と、
前記電子ペーパ表示部の他方の側に、
複数の画素電極を有する画素電極基板と、
前記画素電極のそれぞれが、１：１に接続する複数の受電用コイルと、
前記受電用コイルの他方の端子のすべてと接続する受電用コイル共通電極基板と、
前記共通電極と前記透明電極層が、切り替え可能な極性の相反する二つの整流器及び
直流電源とを介して接続する回路とを、備え、
前記ペン入力装置が発生する前記磁界による電磁誘導によって前記受電用コイルに電流を発生させ、前記整流器により正負どちらか一方の電流に整流して前記電子ペーパ表示部に電流を流すことにより、非接触で表示を書き換えるか又は直流電圧により表示を書き換え可能としたことを特徴とするペン入力電気泳動表示装置である。

本発明によれば、手書き用ペン入力装置に給電機能を付与し、ペン先の直下にある電気泳動表示装置に受電機能を設け、その間を電磁的に結合することによって、電気泳動表示装置に、駆動電力を非接触で供給することができる。このため、電気泳動表示装置にはアクティブマトリクス駆動用電極、手書き入力用センサー、情報処理用コンピューター、メモリーなどを必要とせず、構成が単純になり大画面化や薄型化などが容易となる。

図1は、本発明になる電気泳動表示装置１０４とペン入力装置１０１からなるペン入力電気泳動表示装置の構成を示す斜視模式図である。電気泳動表示装置１０４の筐体１０３には電子ペーパ表示部１０２があり、ペン入力装置１０１のペン先でなぞった部分が変色し画像が表示される。

図2は、電気泳動表示装置１０４の分解斜視図である。電子ペーパ表示部１０２の観察側とは反対の面に、電子ペーパ表示部１０２を駆動するための画素電極２０１がマトリクス状に配列した画素電極基板２０３が配設されている。

画素電極基板２０３の裏面には、金属や金属含有物や炭素などの導電性物質で作られた受電用コイル２０４が、少なくとも画素電極２０１と同数形成された、受電用コイル共通電極基板２０５が同じく配設されている。

受電用コイル２０４の一方の端子はそれぞれ画素電極２０１と１：１に電気接続されており、他方の端部は全て、受電用コイル共通電極基板２０５と電気的に接続されている。

図3は、電子ペーパ表示部１０２となるマイクロカプセル型電気泳動表示パネル３００の一例を模式的に示す側断面図である。

図3に示すマイクロカプセル型電気泳動表示パネル３００は、ガラスや高分子樹脂フィルム、例えばポリエチレンテレフタレート、アクリル、ポリカーボネート、ポリプロピレンなどの透明な基板３０１の上に透明電極３０２を形成し、さらにその上にスクリーン印刷、スピンコート、ディップコートなどのコーティング方法により電子インク３０４を印刷したマイクロカプセル表示層３０６、及び導電性接着剤層３０５を、この順に積層したものである。

マイクロカプセル型電気泳動表示パネル３００において、マイクロカプセル表示層３０６に含まれるマイクロカプセルは、例えば、図4に示すように、メタクリル酸樹脂、ユリア樹脂、アラビアゴム等をカプセル殻４０１とし、その内部に酸化チタンからなる白の粒子４０３とカーボンブラックからなる黒の粒子４０４が、シリコーンオイル等の透明で粘度の高い分散媒４０２に分散された状態で封入されているものである。

白の粒子４０３である酸化チタンは正電荷を帯びており、一方、黒の粒子４０４であるカーボンブラックは負電荷を帯びている。これらの特徴により、図5に示すように画素電極２０１と透明電極３０２の間に印加された電圧によって、これらの電極間にあるマイク
ロカプセル内の白の粒子４０３または黒の粒子４０１が、透明電極３０２側または画素電極２０１側に電気泳動し、白または黒の画像を表示することが可能となる。

また、これらの粒子の周りは粘性の高い分散媒４０２で満たされているので、電圧の印加を止めても粒子はその位置に留まり、画像を保持することが可能である。

図6は、画素電極基板２０３と受電用コイル基板２０６の一例を模式的に示す側断面図である。画素電極２０１は、受電用コイル２０４の一方の端子と１：１に電気接続され、受電用コイルのもう一方の端子は受電用コイル共通電極基板２０５に電気的に接続されている。

図7は、ペン入力装置１０１の一例を模式的に示す側断面図である。ペン入力装置１０１の筐体７０２内には、電子ペーパ駆動用電源７０１と書き込みスイッチ１０７と給電コイ７０３があり、それぞれは導線７０４で接続されている。また、電気泳動表示装置の筐体内には、マイクロカプセル型電気泳動表示パネル１０２、画素電極基板２０３、及び受電用コイル基板２０６が搭載されており、マイクロカプセル型電気泳動表示パネル３００の透明電極３０２と、受電用コイル基板２０６の受電用コイル共通電極基板２０５が、導線７０４で消去用電源７０５と二つの極性の異なる整流器７０６に切り替え・消去スイッチ１０５を介して接続されている。

図8は前記、ペン入力装置１０１の入力ペン部分の一例を示す回路図である（以下、ペン入力装置を入力ペンとも記す）。

入力ペン１０１の電子ペーパ駆動用電源７０１は、交流電源８０１であって、電流の正負が時間ごとに入れ替わって回路に流れる。この回路に書き込みスイッチ１０７を設けることにより、スイッチ１０７がONの場合だけ、給電用コイル７０８に交流が流れるようにできる。

これにより、給電用コイル７０３にはペン先からN極が下向きとなる磁界またはS極が下向きとなる磁界が時間ごとに入れ替わって発生する。

図9は、ペン入力表示装置１０４における、電気泳動表示装置の電子ペーパ表示部分を含む全体回路の一例を模式的に示す図である。

透明電極３０２と受電用コイル共通基板２０５を接続する導線７０４の間に切り替え・消去スイッチ１０５がある。このスイッチにより回路Aまたは回路Bを選択した場合には、透明電極３０２と受電用コイル共通基板２０５は整流器９０１を介して結ぶ書き込みモードとなり、回路Cを選択した場合には、透明電極３０２と受電用コイル共通基板２０５を間に直流電源７０５を介して結ばれる消去モードとなる。

入力ペンを用いて黒い線で画像を書き込むときは、切り替え・消去スイッチ１０５で回路Aを選択した状態にする。入力ペン１０１のペン先より発生した磁界により、受電用コイル２０４に電磁誘導によって交流電流が発生し、整流器７０６により透明電極３０２側が正、画素電極２０１側が負となるようにペン先の真下にある画素電極２０１と透明電極３０２の間に電位差が発生する。

この電位差によってペン先の真下にある電子インク３０４内の負に帯電した黒の粒子４０４が透明電極３０２側に、正に帯電した白の粒子４０３が画素電極２０１側に電気泳動によって移動する。その結果、電子ペーパ表示部１０２側から観察するとペン先真下の色が黒に変化して見える。

一方、切り替え・消去スイッチ１０５で回路Bを選択した場合には入力ペン１０１のペン先より発生した磁界から、受電用コイル２０４に電磁誘導によって交流電流が発生し、整流器７０６により透明電極３０２側が負、画素電極２０１側が正となるようにペン先の真下にある画素電極２０１と透明電極３０２の間に電位差が発現する。

この電位差によってペン先の真下にある電子インク３０４内の負に帯電した黒の粒子４０４が画素電極２０１側に、正に帯電した白の粒子４０３が透明電極３０２側に電気泳動によって移動する。その結果、電子ペーパ表示部１０２側から観察するとペン先真下の色が白に変化して見える。

また、切り替え・消去スイッチ１０５で回路Cを選択した場合には、直流電源７０５によって透明電極３０２側が負、画素電極２０１側が正となるように全ての画素電極２０１と透明電極３０２の間に電位差が生まれる。

この電位差によって電子インク３０４内の負に帯電した黒の粒子４０４が画素電極２０１側に、正に帯電した白の粒子４０３が透明電極３０２側に電気泳動によって移動し、電子ペーパ表示部１０２全体が白に変化する。

以上、本発明になるペン入力型電気泳動表示装置の構成と動作原理を説明した。

本発明のペン入力表示装置の一例を示す斜視図。 本発明の電気泳動表示装置の一例を示す分解斜視図。 電気泳動表示装置に搭載するマイクロカプセル型電気泳動表示パネルの側断 面図。 マイクロカプセル型電気泳動表示パネルに分散されるマイクロカプセルを説 明する側断面図。 正負の電圧が印加された場合のマイクロカプセルの状態を模式的に説明する 斜視図。 電気泳動表示装置の画素電極基板と受電用コイル基板の接続を説明する側断 面図。 ペン入力表示装置の一例を示す側断面図。 ペン入力装置の回路の一例を示す概略的な回路図。 電気泳動表示装置の画像表示部分の回路の一例を示す概略的な回路図。

符号の説明

１０１・・・ペン入力装置（入力ペン）
１０２・・・電子ペーパ表示部
１０３・・・筐体
１０４・・・ペン入力表示装置
１０５・・・切り替え・消去スイッチ
１０６・・・消去用電源ボックス
１０７・・・書き込みスイッチ
２０１・・・画素電極
２０２・・・絶縁体
２０３・・・画素電極基板
２０４・・・受電用コイル
２０５・・・受電用コイル共通電極基板
２０６・・・受電用コイル基板
３００・・・マイクロカプセル型電気表示泳動パネル
３０１・・・透明樹脂膜
３０２・・・透明電極
３０３・・・バインダ樹脂
３０４・・・電子インク
３０５・・・導電性接着剤層
３０６・・・マイクロカプセル表示層
４０１・・・カプセル殻
４０２・・・分散媒
４０３・・・白の粒子
４０４・・・黒の粒子
７０１・・・電子ペーパ駆動用電源
７０２・・・入力ペン筐体
７０３・・・給電コイル
７０４・・・導線
７０５・・・消去用電源
７０６・・・整流器
８０１・・・交流電源

Claims (1)

1. 少なくとも、ペン入力装置と電気泳動表示装置からなるペン入力電気泳動表示装置において、
   ペン入力装置は、
   少なくとも、給電用コイル及び電源を備え、電流を前記給電用コイルに流すことで磁界を発生させ、
   電気泳動表示装置は、
   電圧を印加することで表示状態の書き換えが可能な電子ペーパ表示部と、
   前記電子ペーパ表示部の一方の側に被着する透明電極層を有する透明樹脂膜と、
   前記電子ペーパ表示部の他方の側に、
   複数の画素電極を有する画素電極基板と、
   前記画素電極のそれぞれが、１：１に接続する複数の受電用コイルと、
   前記受電用コイルの他方の端子のすべてと接続する受電用コイル共通電極基板と、
   前記共通電極と前記透明電極層が、切り替え可能な極性の相反する二つの整流器及び
   直流電源とを介して接続する回路とを、備え、
   前記ペン入力装置が発生する前記磁界による電磁誘導によって前記受電用コイルに電流を発生させ、前記整流器により正負どちらか一方の電流に整流して前記電子ペーパ表示部に電流を流すことにより、非接触で表示を書き換えるか又は直流電圧により表示を書き換え可能としたことを特徴とするペン入力電気泳動表示装置。