JP2013117600A - 端末型描画装置と、これを用いた電子ペーパーへの描画方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】その場で手軽に電子ペーパーに描画する。
【解決手段】端末装置1のTFT回路電界発生部111を電子ペーパー2の描画面22aへTFT回路電界発生部111を押しつけ、圧表示ランプ116aが点灯したことを確認した上で、スイッチ117をONとし、電界制御手段を機能させて、まずTFT回路電界発生部111に一様に電界を発生させ、電子ペーパー2に無地パターンを描画し、続いて、集積制御部113によってTET駆動回路部112を通じて制御し、TFT回路電界発生部111で特定の電極に電界を発生させて、電子ペーパー2に目的パターンAを描画する。
【選択図】図4

Description

本発明は、例えば、小売り店舗の値札、品札、倉庫の品番札等の電子ペーパーで作成された媒体を、その場で簡単に書き換えることができる端末型描画装置と、これを用いた電子ペーパーへの描画方法に関する。
従来から、粒子の回転、電気泳動、サーマルリライタブル、液晶及びエレクトロクロミーなどの仕組みを用い、表示部の全部又は一部の色を変えて表示する電子ペーパーが知られている。これらのうち、電気泳動を利用した技術として下記非特許文献1に示すようなものが提案されている。
電子ペーパーは一般に、表面に配置された透明電極と、この透明電極の直下に配置され、異なる色及び帯電特性を有する粒子が複数封入されたマイクロカプセルからなる電子インク層と、この電子インク層の下層として配置される共通電極及び制御回路と、共通電極及び制御回路を支持する裏面の支持層とから構成されている。電子ペーパーに画像等が上述したような仕組みにより表示されるのは、電圧が印加されることで電極間に電場が形成され、電子インク層のマイクロカプセル中の粒子がその帯電特性に基づいて移動し、透明電極側にその粒子の色が現れることに基づく。すなわち、描画しようとする文字、数字、図案のデータ等に応じて、マイクロカプセル中の特定の粒子が透明電極側に移動するように電極に電圧を印加することで、透明電極側にコントラストを形成し、そのコントラストを文字、数字、図案の画像として表示するのである。
しかし、このような電子ペーパーは、自身の構成に電極等を含むため製造コストが嵩み、適用することができる分野が限られているという問題がある。
特開2000−127478号公報 特開2001−92387号公報
Electrophoretic Ink: A Printable Display Material、SID '97 DIGEST、1997年、B.Comiskey、J.D.Albert、J.Jacobson、Society for Information Display
ここで、電子ペーパー自体に電界を印加する電極、制御回路等の構成を備えさせず、外部から電界を印加して文字、数字、図案等の画像を描画する技術が、上記特許文献1,2で提案されている。これらの技術が活用されることで、電子ペーパー自身の製造コストが下がることが見込まれる。
しかしながら、上記特許文献1,2で提案された技術では、電子ペーパーへ画像を描画するのに相当高価な描画装置(電子ペーパー用プリンター、画像表示装置[コピヤー])を必要としている。そうすると、これらの描画装置の導入コストによって、電子ペーパーの製造コストが下がった効果が相殺されてしまう問題がある。したがって、電子ペーパーのコスト減の恩恵を直接受けられるような安価で手軽に導入できる描画装置が求められている。特に、小売り店舗の値札、品札、倉庫の品番札等の電子ペーパーで作成された媒体の表示を書き換えるといった、その場での手軽に実施することができて安価なモバイル端末型の描画装置の需要は、潜在的に大きいものと期待される。
本発明は、上記実情に鑑み提案され、その場での手軽に実施することができるようなモバイル性能を備え、安価な構成であっても安定して良好な電子ペーパーの表示書き換えができる端末型描画装置と、これを用いた電子ペーパーへの描画方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、正負どちらかに帯電していて特定の色を有する粒子が封入されている電子インク層から構成される電子ペーパーへ外部から電界を印加し、描画パターンを描画する電界発生手段と、この電界発生手段が印加する前記電界を制御する電界制御手段と、を備え、前記描画パターンは、前記電子インク層をリフレッシュさせる消去パターンと、目的とする画像が描画される目的パターンとを含み、前記電界制御手段は、前記電界発生手段と前記電子ペーパーとが圧接されて所定圧以上となった後に前記消去パターン、前記目的パターンの順に描画するように前記電界を制御することを特徴とする。
特に、上記端末型描画装置は、目的パターンを表示する表示手段と、電界発生手段が所定圧以上となることをモニタする圧センシング手段と、電界制御手段が電界を制御することを許可するスイッチング手段とを備えることが好ましい。
さらに、上記電子ペーパーは、電子インク層へ電界を印加する電極部及びこの電極部が印加する電界を制御する制御部を備えることなく構成されていることが好ましい。
また、本発明に係る電子ペーパーへの描画方法は、上記端末型描画装置を用い、前記目的パターンを前記表示手段に表示させてから前記電界発生手段と前記電子ペーパーとを圧接し、前記電界発生手段と前記電子ペーパーとが圧接されたことを前記圧センシング手段によって確認し、その後、前記電界制御手段が前記電界を制御することを前記スイッチング手段によって許可して、前記電子ペーパーの同じ位置で前記消去パターン、前記目的パターンの順に描画することを特徴とする。
本発明は、正負どちらかに帯電していて特定の色を有する粒子が封入されている電子インク層から構成される電子ペーパーへ外部から電界を印加し、描画パターンを描画する電界発生手段と、この電界発生手段が印加する電界を制御する電界制御手段とを備えて構成される。したがって、電極、制御回路等の構成を備えることなく製造コストが抑えられた電子ペーパーへ描画することができる。特に、描画パターンは、電子インク層をリフレッシュさせる消去パターン、目的とする文字、数字、図案等の画像が描画される目的パターンの順に描画されるので、1つの電界発生手段によって電子ペーパーの画像のリフレッシュ(消去)と共に書き換えをすることができる。また、電子ペーパーと圧接されて所定圧以上となった後に描画されるので、接触している電子インク層へ確実に電界が印加されて良好な表示書き換えをすることができる。少なくとも1つの電界発生手段及び1つの電界制御手段から構成することができるので、非常に安価で、かつ、持ち運び可能であるので、小売り店舗の値札、品札、倉庫の品番札等の電子ペーパーで作成された媒体の表示を書き換えるといった、その場での手軽な使用に最適である。
また、目的パターンを表示する表示手段を備えることにより、書き換えようとする画像を確認しながら実施することができる。電界発生手段が所定圧以上となることをモニタする圧センシング手段を備えることにより、実施するに際し、さらに確実に表示書き換えを行うことができる。電界制御手段が電界を制御することを許可するスイッチング手段を備えることにより、電子ペーパーの目的の場所以外に描画することを避けることができる。
また、本発明に係る電子ペーパーへの描画方法は、まず、端末型描画装置を用い、目的パターンを表示手段に表示させてから電界発生手段と電子ペーパーとを圧接する。次に、電界発生手段と電子ペーパーとが圧接されたことを圧センシング手段によって確認する。その後、電界制御手段が電界を制御することをスイッチング手段によって許可し、電子ペーパーの同じ位置で消去パターン、目的パターンの順に描画する構成である。したがって、特別な操作を特段必要とすることなく、手軽に電子ペーパーに目的の文字、図柄等を描画することができる。また、このような方法によって、安価な構成であっても安定して良好な電子ペーパーの表示書き換えを実現することができる。
本発明に係る端末型描画装置の概略全体を示す斜視図である。 本発明に係る端末型描画装置の基本構成を説明する構成図である。 本発明に係る端末型描画装置に付加され得るその他の構成を説明する構成図である。 本発明に係る端末型描画装置を用いた電子ペーパーへの描画方法を説明する説明図である。
以下、本発明に係る一実施形態を、図面を参照しながら例示して説明する。なお、この実施形態は、本発明の構成を具現化した例示に過ぎず、特許請求の範囲に記載した事項を逸脱することがなければ種々の設計変更を行うことができる。
図1にその概略を示すように、本発明に係る端末型描画装置(愛称:転写用ハンディ端末(eスタンプ装置)、以下、単に「端末」という。)1は、持ち運び可能なサイズの筐体に、機能部11が内蔵されるとともに、片手で握ることができるグリップ部12及び、端末1が機能するための電源部が設けられて構成されている。
機能部11は、電子ペーパーへ外部から電界を印加し、電子ペーパーに描画パターンを描画する電界発生手段と、この電界発生手段が印加する電界を制御する電界制御手段とから構成されている。電子ペーパーに描画される描画パターンには、描画しようとする電子ペーパーにすでに描画されていた画像を消去する等、電子ペーパーの電子インク層の状態をリフレッシュする消去パターンと、目的とする画像が描画される目的パターンAとが含まれる。また、機能部11は、目的パターンAを表示する表示手段と、電界発生手段と電子ペーパーとが圧接され、所定圧以上となることをモニタする圧センシング手段と、電界制御手段が電界を制御することを許可するスイッチング手段とが備えられている。なお、目的パターンAとして描画される画像は、絵姿に限られず、文字、数字、図柄、模様や、これらを組み合わせたもの等、視覚を通じて認識できる任意の態様が含まれる。また、電子インク層の状態をリフレッシュする消去パターンには、電子ペーパーの描画面を一様な無地として表すパターンほか、目的パターンのリバースイメージとして表すパターン等が例示される。
電界発生手段は、図2に示すように、電界発生部分としての複数の電極からなるTFT回路電界発生部111と、これらの各電極へ、電極ごとに導通、非導通を切り替えながら電圧を印加する薄膜トランジスタ(TFT)を含んで形成された回路基板からなるTET駆動回路部112とから構成されている。なお、本実施形態では、TFT回路電界発生部111としての複数の電極が、TET駆動回路部112における回路基板の1つの構成要素として備えられている。
電界発生手段のうちTFT回路電界発生部111は、端末1において筐体の表面に設けられる(図1参照)。この表面において、電子ペーパー2に対して圧接されることにより、後述する仕組みによって電界が発生することになる。
電界制御手段は、図2に示すように、ロジック回路とメモリー回路とで形成された集積回路からなる集積制御部113の1つの機能であり、TFT回路電界発生部111で発生させる電界を、TET駆動回路部112と電気的に接続されることにより制御している。また、集積制御部113は、後述する表示手段の表示回路部115、圧センシング手段の圧センサー部116及びスイッチング手段のスイッチ117とも電気的に接続されている。さらに、各種の描画パターンを記憶している内部又は外部のメモリー114と電気的に接続可能である。このメモリー114と接続されることで、集積制御部113は、描画しようとする描画パターンを取り込み、取り込んだ描画パターンに基づいて電界発生手段を制御し、TET駆動回路部112における回路基板での各種の電圧の印加を実行させることが可能になる。このほか、集積制御部113は、図3に示すように、外部の通信回路3から描画パターンを無線又は有線で取り込み可能とする受信部118を備えて電気的に接続可能としたり、バーコードから取り込み可能とするためにバーコードリーダー119と電気的に接続可能としたりすることも好ましい実施形態であるといえる。
表示手段は、端末1の筐体表面で目的パターンAが表示されるディスプレイ部115a(図1参照)と、このディスプレイ部115aに表示される目的パターンAを電気的に制御している表示回路部115とからなる。ディスプレイ部115aは、例えば、複数のLEDにより構成され、このLEDごとに表示回路部115が発光色を制御することで、目的パターンAが表示される。なお、表示回路部115における発光色の制御は、集積制御部113が取り込んだ描画パターンに基づいて表示回路部115を制御することでなされる。
圧センシング手段は、TFT回路電界発生部111の圧力をセンシングする圧センサー部116と、この圧センサー部116がセンシングしたTFT回路電界発生部111の圧力が所定値以上となったことを表示する圧表示ランプ116aとからなる。圧センサー部116は複数の圧センサーから構成され、TFT回路電界発生部111に一様に電子ぺーパー2が接したことをセンシングするように配置されている。また、圧センサー部115は、TFT回路電界発生部111が一様に電子ペーパー2へ押圧されることで初めて接触し、この接触を認識する所謂接触センサーであってもよい。これにより電気的接続を通じて圧センサー部116から集積制御部113へ、TFT回路電界発生部111の圧力が所定値以上となったことかどうかの電圧(信号)が印加され、この印加に基づいて集積制御部113が圧表示ランプ116aを点灯させる。圧表示ランプ116aは、図1に示すように、端末1の筐体表面に設けられている。
スイッチング手段は、図1に示すように、集積制御部113が電界制御手段を機能させることを許可するかどうか決めるスイッチ117であり、端末1の筐体表面に設けられている。このスイッチ117がオンとなることにより、集積制御部113を通じて電界制御手段が機能し、TFT回路電界発生部111での電界発生を許可するようになる。
ここで、TET駆動回路部112における回路基板は、可撓性(柔軟性)を有する樹脂製の基板上に、行列状に配置(配列)されたTFT回路電界発生部111としての複数の電極と、各電極の導通、非導通をそれぞれ切り替える切替素子としての複数の薄膜トランジスタ(TFT)と、各薄膜トランジスタのゲートに電圧(信号)を印加するゲートドライバと、各薄膜トランジスタのソースに電圧(信号)を印加するソースドライバと、複数のゲートラインと、複数のソースラインと、がそれぞれ形成されて構成されている。
電極は、描画しようとする画像の精細さに対応する画素ごとに設けられている。すなわち、1つの電極が1画素(ドット)に相当する。各電極のピッチは、特に限定されないが、500〜5000dpi(ドット/インチ)程度が好ましい。各電極の形状も特に限定されず、例えば、四角形状とすることができる。電極の配列も、行列状に限定されることなく、例えば、デルタ状に配置することもできる。
また、ゲートドライバにはゲートラインが接続され、ソースドライバにはソースラインが接続されている。薄膜トランジスタのゲートは、それぞれ対応するゲートラインに接続され、各薄膜トランジスタのソースは、それぞれ対応するソースラインに接続されている。各薄膜トランジスタのドレインは、TFT回路電界発生部111を構成する各電極のうち対応するものにそれぞれ接続されている。
ゲートドライバは、ゲートラインを1行(ライン)ごとに順次走査する。例えば、「N行目のゲートラインを走査する」とは、行列状に配置され、そのうちN行目のすべての薄膜トランジスタのゲートに走査時間(時間)tの間だけ電圧(走査電圧)を印加し、N行目のすべての薄膜トランジスタ(薄膜トランジスタのゲート)を走査時間tの間だけオンにすることをいう。ゲートドライバは、N行目の次はN+1行目、N+1行目の次はN+2行目と順次走査する。ソースドライバは、所定のゲートラインに走査電圧が印加されたとき、ソースライン及び薄膜トランジスタを介して描画しようとする目的パターンAに応じた電圧を印加する。したがって、所定のゲートラインに走査電圧が印加されるとともに、所定のソースラインに電圧が印加されることにより、対応する電極が導通する。これにより、例えば対応する電極に所定の大きさの負の電圧が印加される。電極はこれにより負に帯電させられ、この電極に向かう電界が形成される。
なお、このような回路基板は、公知の手段により達成することができる。
次に電子ペーパー2の構成について説明する。
本実施形態における電子ペーパー2は、電気泳動(Electrophoresis )を利用して構成される描画パターンの書き換えや消去が可能な表示媒体である。図4に示すように、紙等の可撓性を有するシート状の支持層21と、この支持層21上に形成された電子インク層22とで構成されている。電子インク層22の支持層21に接する側と反対側が、端末1によって描画パターンが描画される描画面22aである。なお、電子ペーパー2には、それ自体に電界を印加する電極、制御回路等の構成が備えられていない。
電子インク層22は、光透過性を有する、例えば、ポリビニルアルコール等により構成されるバインダと、このバインダ中に均一に分散して固定されている複数のマイクロカプセルとで構成されている。電子インク層22の厚さは、マイクロカプセルの外径の1.5〜2倍程度が好ましい。
マイクロカプセルは光透過性を有し、内部が液体24で満たされていて、その液体24中に負に帯電した複数の帯電粒子23が分散している。帯電粒子23と液体24の色は、互いに異なるように設定される。例えば、帯電粒子23の色が白色とされると、液体24の色は、青色、赤色、緑色又は黒色とされる(本実施形態では、帯電粒子23の色が白色、液体24の色が黒色である。)。なお、液体24の比重と帯電粒子23の比重とは、等しくすることが好ましい。
マイクロカプセルに電界が印加されると、帯電粒子23はマイクロカプセル内で電界の方向と逆方向に移動する。例えば、描画面22aに負に帯電した電極が近づくと、電子インク層22に描画面22aへ向けた上向きの電界が形成され、帯電粒子23は、マイクロカプセル内で沈下するようになる。この場合、マイクロカプセルの描画面22a側に液体24が位置するので、描画面22aには液体24の色(黒色)が現れる。帯電粒子23は、電界が消失しても、一定の位置に長期間位置するため、描画面22aに現れた色は、長期間保持される。すなわち、電子ペーパー2の表示が、長期間保持されることになる。これにより、電子ペーパー2自体に電界を印加する電極、制御回路等の構成を備えていなくても、描画面22aに描画パターンを描画することができる。
なお、帯電粒子の核に、例えば、ルチル構造の酸化チタン等を用いることができ、被覆層にポリエチレン等を用いることができる。また、液体は、例えば、四塩化エチレン、イソパラフィン等にアントラキン系染料を溶解したもの等を用いることができる。
電子ペーパー2の電子インク層22に封入される帯電粒子23は、マイクロカプセルに、特定の色を有して正に帯電する第1粒子と、第1粒子と異なる色を有して負に帯電する第2粒子との2種類の構成であってもよい。さらに、電子ペーパー2の電子インク層22を、2色2種類の粒子により構成し、うち一方の粒子を導電性の粒子として構成し、直接電子インク層22中に分散させても、電気泳動(Electrophoresis )を利用して描画パターンの書き換えや消去が可能となる。
次に、端末1の動作について、図4に基づいて説明する。なお、この端末1には、描画しようとする目的パターンAがすでに集積制御部113に取り込まれているものとする。
実施者は、表示手段のディスプレイ部115aに、集積制御部113、表示回路部115を通じて目的パターンAを表示させる。表示された目的パターンAが正しいものであることを確認した上で、電子ペーパー2の描画面22aへTFT回路電界発生部111を押しつける(以上、図4(a)参照)。
電子ペーパー2の描画面22aへTFT回路電界発生部111が一様に押しつけられると、端末1では、その圧力が圧センサー部116によってセンシングされる。このセンシングした圧力が所定値以上となれば、圧センサー部116から集積制御部113へ電圧(信号)が印加され、この印加に基づいて集積制御部113が圧表示ランプ116aを点灯させる。実施者は、圧表示ランプ116aが点灯したことを確認した上で、スイッチ117をオンとする。
スイッチ117がオンとなれば、端末1では電界制御手段が機能し、まず、集積制御部113によってTET駆動回路部112を通じてTFT回路電界発生部111が一様に負に帯電して電界が発生するようになり、電子ペーパー2の描画面22aのうちTFT回路電界発生部111が押しつけられている該当部分を、液体の色(黒色)で一様に現された消去パターンとして描画する。すなわち、電子ペーパー2にあらかじめ何らかの画像が描画されていた場合等に、その画像をリフレッシュ(消去)することになる(以上、図4(b)参照)。なお、消去パターンは、TFT回路電界発生部111に発生させる電界を制御することで、目的パターンAのリバースイメージが表れるように描画することも可能である。
続いて、集積制御部113によって目的パターンAに基づいてTET駆動回路部112が制御され、TFT回路電界発生部111の特定の電極のみを負に帯電させて、これに対応した電界が発生する。これにより、描画しようとする目的パターンAが電子ペーパー2の上記該当分へ描画される。本実施形態では、図3に示すように、目的パターンAである『PATENT』と描画されている。なお、電子ペーパー2上に『PATENT』と描画された目的パターンAは、端末1のTFT回路電界発生部111による電界の影響が消失しても、一定の位置に長期間位置して長期間保持される(以上、図4(c)参照)。
このように本発明に係る端末1は、電極、制御回路等の構成を備えることなく製造コストが抑えられた電子ペーパー2へ描画することができる。描画パターンは、電子ペーパー2にすでに描画されている画像を消去する等、電子ペーパー2の電子インク層22の状態をリフレッシュする消去パターン、目的とする文字、数字、図案等の画像が描画される目的パターンAの順に電子ペーパー2へ描画されるので、1つの電界発生手段のみにより電子ペーパーの画像の消去と共に書き換えをすることができる。電子ペーパー2と圧接されて所定圧以上となった後に描画されるので、電子インク層22へ確実に電界が印加されて、良好な表示書き換えをすることができる。少なくとも1つの電界発生手段及び1つの電界制御手段から構成することができるので、非常に安価である。持ち運び可能であるので、小売り店舗の値札、品札、倉庫の品番札等の電子ペーパーで作成された媒体の表示を書き換えるといった、その場での手軽な使用に最適である。
また、端末1は、目的パターンAを表示する表示手段を備えることにより、書き換えようとする画像を確認しながら実施することができる。電界発生手段が所定圧以上となることをモニタする圧センシング手段を備えることにより、実施するに際し、さらに確実に表示書き換えを行うことができる。電界制御手段が電界を制御することを許可するスイッチング手段を備えることにより、電子ペーパー2の目的の場所以外に描画することを避けることができる。特に、特別な操作を必要とすることなく、手軽に電子ペーパー2に目的の文字、図柄等を描画することができる。また、このような方法によって、安価な構成であっても安定して良好な電子ペーパー2の表示書き換えを実現することができる。
以上、本発明の一実施形態を例示して詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。そして本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。
例えば、端末の形状は、持ち運びに適した形状である限り、任意の形状にすることができる。特に、小売り店舗の値札、品札、倉庫の品番札等の付されたバーコードを読み取る従来のバーコードリーダー装置のように、その場での手軽な使用に最適な形状であることが好ましい。また、端末を例えば、小売り店舗、倉庫等の壁、机上等の所定の位置に据え付けて固定し、電子ペーパーの描画面を端末へ押しつけて描画するといった使用も可能である。
1・・・・端末(本発明)
11・・・機能部
111・・TFT回路電界発生部
112・・TET駆動回路部
113・・集積制御部
114・・メモリー
115・・表示回路部
115a・ディスプレイ部
116・・圧センサー部
116a・圧表示ランプ
117・・スイッチ(スイッチング手段)
118・・受信部
119・・バーコードリーダー
12・・・グリップ部
2・・・・電子ペーパー
21・・・支持層
22・・・電子インク層
22a・・描画面
23・・・帯電粒子
24・・・液体
3・・・・通信回路
A・・・・目的パターン

Claims (4)

  1. 正負どちらかに帯電していて特定の色を有する粒子が封入されている電子インク層から構成される電子ペーパーへ外部から電界を印加し、描画パターンを描画する電界発生手段と、
    この電界発生手段が印加する前記電界を制御する電界制御手段と、を備え、
    前記描画パターンは、前記電子インク層をリフレッシュさせる消去パターンと、目的とする画像が描画される目的パターンとを含み、
    前記電界制御手段は、前記電界発生手段と前記電子ペーパーとが圧接されて所定圧以上となった後に前記消去パターン、前記目的パターンの順に描画するように前記電界を制御する、
    ことを特徴とする端末型描画装置。
  2. 前記目的パターンを表示する表示手段と、
    前記電界発生手段が前記所定圧以上となることをモニタする圧センシング手段と、
    前記電界制御手段が前記電界を制御することを許可するスイッチング手段と、
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の端末型描画装置。
  3. 前記電子ペーパーは、前記電子インク層へ前記電界を印加する電極部及びこの電極部が印加する前記電界を制御する制御部を備えることなく構成されている、
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の端末型描画装置。
  4. 請求項2に記載の端末型描画装置を用い、
    前記目的パターンを前記表示手段に表示させてから前記電界発生手段と前記電子ペーパーとを圧接し、前記電界発生手段と前記電子ペーパーとが圧接されたことを前記圧センシング手段によって確認し、その後、前記電界制御手段が前記電界を制御することを前記スイッチング手段によって許可し、前記電子ペーパーの同じ位置で前記消去パターン、前記目的パターンの順に描画する、
    ことを特徴とする電子ペーパーへの描画方法。
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