JP3628011B2 - 電子ペーパー用入出力装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子ペーパーにデータを入力したり、コンピュータのデータを電子ペーパーに出力したりするための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図６に示すような電子ペーパーディスプレイＰがあった。これは、電界によって、色を変化させる電子インク層１を透明電極２とＴＦＴ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）層３とで挟んで構成されたものである。上記ＴＦＴ層３は、要素スイッチ４をマトリックス状に配置した層であり、上記透明電極２側がディスプレイの表面になる。
上記電子インク層１は、半球ごとに白と黒に着色された２色粒子を樹脂のバインダー中に分散した電子インクからなる層である。上記２色粒子は、電界をかけると電界の方向に応じて向きを変える性質を持っている。
そして、上記電極２とＴＦＴ層３との間にはコンピュータＣを接続して、電荷パターンを生成するようにしている。
【０００３】
上記２色粒子を、例えば、白側表面は負、黒側表面は正となるようにしておけば、ディスプレイの透明電極２に負の電荷パターンを与えたとき、この負電荷によって上記粒子の黒側が上に向くので、上記電荷パターンに対応した画像を表示することができる。
上記電荷パターンは、上記ＴＦＴ層３の要素スイッチ４のスイッチングによって制御されるが、このスイッチングは、コンピュータＣで作成したデジタルデータに応じて行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような電子ペーパーディスプレイＰは、コンピュータ用の超薄型ディスプレイとして利用されている。超薄型で、紙とほとんど変わらない外観をしているので、設置場所をとらず、携帯にも便利である。そのため、コンピュータで作成した回覧文書を表示させた状態で、電子ペーパーディスプレイＰだけを回覧することもできる。回覧が終了して、必要が無くなったときには、当然それを消去することもできる。
【０００５】
しかし、この電子ペーパーディスプレイＰにおいて、上記電子インクを利用して表示するものは、コンピュータから出力されたデータである。したがって、回覧された上記文書に対して、確認済みのサインを記入したり、加筆をしたりすることはできなかった。
また、何も表示されていない電子ペーパーディスプレイＰに対しても、手書き文字を電子インクによって表示させることはできなかった。
【０００６】
もちろん、電子ペーパーディスプレイＰ表面に、強引に、朱肉を使って押印したり、ボールペンなどで、加筆したりすることはできる。しかし、これらの印影や、サイン、文章等は、上記電子インクによって表示されたものではない。つまり、通常の紙に対しての記録と同じである。したがって、電子インクによる文章が消去された後でも、特別に薬品等で拭き取らない限り、上記手書き文章や印影だけが残ってしまうことになる。これでは、電子ペーパーディスプレイＰを繰り返し利用することができなくなってしまう。
また、上記電子ペーパーは、超薄型ディスプレイとして、様々な用途が考えられるが、インク層の上下に透明電極２とＴＦＴ層３とを設けなければならないために、制作コストが高価であるという問題があった。
【０００７】
この発明の目的は、電子ペーパーに対して、その表面から手書き文字などを入力することができるとともに、入力された文字を表示することができる、電子ペーパーの入出力装置を提供することである。
また、別の目的は、コンピュータからの出力を電子インクで表示させることを、より安価に可能にするデータ出力装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、電界によって色が変化する電子インク層を有する電子ペーパーを挟むための、マトリックススイッチシートおよび対向電極層と、上記対向電極側に設けた位置検出シートとを備え、上記位置検出シートは、筆記手段の接触位置を特定する多数の位置特定信号を有し、上記マトリックススイッチシートは、上記位置特定信号と対応する多数の要素スイッチを備え、これらの要素スイッチの配列に、そのマトリックススイッチシート固有の破壊パターンを作成し、上記位置検出シートとマトリックススイッチシートとをコンピュータを介して接続するとともに、このコンピュータは位置検出シートから入力した位置特定信号に対応した要素スイッチをオン・オフ制御し、この要素スイッチのオンまたはオフに応じた上記マトリックススイッチシートと上記対向電極間の電界に基づいて電子インク層の色を変化させる点に特徴を有する。
【０００９】
上記位置検出シートおよび、位置検出の仕組みは、どのようなものでもよい。例えば、筆記手段による圧力を検出して位置を特定するようなものでもよいし、電気的な信号を利用して位置を特定するようなものでもよい。
【００１０】
なお、上記破壊パターンは、個々の要素スイッチを破壊することによって作成することもできるし、マトリックス中の特定の位置に要素スイッチを配置しないことによっても作成できる。また、破壊された要素スイッチには、オフになりっぱなしのものと、オンになりっぱなしのものとが含まれる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜図３に、この発明の第１実施例を示す。
図１は、この発明の電子ペーパーの入出力装置に、電子ペーパーＰ１を挟んだ状態を示している。この電子ペーパーＰ１は、図６に示した従来例の電子ペーパーディスプレイＰと同様のものであり、電子インクからなる電子インク層１を透明電極２とＴＦＴ層３とで挟んだものである。この電子ペーパーＰ１を挟んでいるこの第１実施例の入出力装置は、透明な位置検出シート７とマトリックススイッチシート８と、両シートの間に接続した電源回路５、制御回路１０とからなる。
上記制御回路１０及び電源回路５は、この発明のコンピュータに当たるが、この第１実施例では、これらの回路５，１０もシート化して上記位置検出シート７面と同一面に設置している。ただし、電源回路５や制御回路１０は、この発明の入出力装置とは別体にしておいてもよい。
【００１３】
上記位置検出シート７は、筆記手段であるペン１１が表面に接触すると、その接触位置を特定する信号を制御回路１０へ出力するようにしている。なお、上記ペン１１は、位置検出シート７の種類によって異なる。
例えば、位置検出シート７が抵抗方式のタッチパネルの場合には、使用するペンは、上記位置検出シート７に圧力がかけられれば、どのようなものでもかまわない。なぜなら、上記の方式の原理は、位置検出シート７を構成する２層に、表面から圧力をかけて両者を接触させることによって流れる電流を利用するものだからである。ただし、上記位置検出シート７表面を傷つけないで、なめらかに移動できるような先端形状を備えたものが好ましい。
【００１４】
また、静電容量方式のタッチパネルの場合には、接触点から電流が流れることによって、その点を検出するのだから、ペンは、導電体でなければならない。
光方式のタッチパネルの場合、位置検出シート７上の光を遮ることにより、接触位置を検出するので、ペンは、光を通さないものなら何でもよい。
以上のように、位置検出シート７によって、利用できるペンは異なるが、この装置において、どのような方式のタッチパネルを位置検出シート７とするかは自由である。
また、上記位置検出シート７に対向するマトリックススイッチシート８は、電子ペーパーＰ１のＴＦＴ層３と同様に、要素スイッチ９のマトリックスを備え、そのスイッチングは、上記制御回路１０からの制御信号に基づいて行う。この制御信号は、上記位置検出シート７から入力された接触位置特定信号に応じて出力される。
なお、この第１実施例では、上記位置検出シート７が、この発明の対向電極層を兼ねている。したがって、上記電源回路５は、上記位置検出シート７とマトリックススイッチシート８の間に電圧を印加する。そして、上記対向電極層と、上記マトリックススイッチシート８とは、その間に電子ペーパーを挟むまでは同電位を保つことができるような仕組みにしている。
【００１５】
このような電子ペーパーの入出力装置の外観は、図２に示すように、２枚のシート７，８の２辺が接着された紙挟みのようなものである。
以下に、上記２枚のシート間に電子ペーパーＰ１を挟み込んで、ペン１１によって、電子ペーパーＰ１に手書き文字を記録する手順を説明する。なお、この第１実施例においては、位置検出シート７側が、マトリックススイッチシート８に対してマイナスの時、位置検出シート７側すなわち表側に電子インクの黒色が現れるものとする。
【００１６】
まず、電子ペーパーＰ１を同電位のシート７と８の間に挟み込む。そして、図示しないクリアスイッチを押すと、電子ペーパーＰ１上の表示が消される。すなわち、マトリックススイッチシート８側がマイナス電極になって、電子インクの向きをそろえる。表面が白紙状態になったら、上記制御回路１０が電源を切る。
【００１７】
次に、位置検出シート７表面にペン１１で、文字を書く。位置検出シート７は、ペン１１が接触した位置を検出し、その位置を特定する位置特定信号を制御回路１０へ出力する。制御回路１０は、入力された位置特定信号に基づいて、電源回路５および要素スイッチ９を制御する信号を出力する。そして、上記要素スイッチ９によって、マトリックススイッチシート８側に正の電圧を印加し、上記接触位置に対応する箇所の電界が、上記マトリックススイッチシート８から上記位置検出シート７側に向かうようにする。したがって、上記ペン１１の接触位置に対応した場所にある電子インクが黒くなり、手書き文字を表示することができる。
【００１８】
一端、文字が表示されたら、電源を切ってもその表示は保持される。つまり、電子ペーパーＰ１を上記入出力装置から取り出すことができる。また、電子ペーパーＰ１をこの入出力装置に挟んで、書いた文字などを消し、新たに書き込むこともできる。
このような装置を用いれば、ペン１１で書いた文字などを電子ペーパーＰ１に表示させることができるとともに、消せば何度でも繰り返し利用できる。したがって、数枚の電子ペーパーを、ノート代わりにして、繰り返し使うことができる。すぐに不要になるメモ用紙などに利用すれば、紙類の廃棄を減らすことができる。
【００１９】
さらに、文字などが表示された状態の電子ペーパーＰ１を、この第１実施例の入出力装置に入れて加筆することもできる。この場合には、電子ペーパーＰ１を挟んだあと、クリアスイッチを押さないで、位置検出シート７に新たに文字を記入する。制御回路１０は、入力された位置特定信号に対応する要素スイッチ９のみを制御するようにして、他の部分には、電界を作用させないようにする。このようにすれば、例えば、一枚の電子ペーパーＰ１を回覧して、見た者がそれぞれ自分の入出力装置を使用して、手書きでサインを書き込むこともできる。そして、回覧が終わった後には、表示を消去して、別の目的に利用することができる。
【００２０】
なお、この第１実施例の電子ペーパーの入出力装置に挟んで使用する電子ペーパーは、透明電極２やＴＦＴ層３を備えている必要はない。図３に示すように電子インク層１だけを備えた電子ペーパーＰ２でもよい。上記位置検出シート７が透明電極２の役割を果たし、マトリックススイッチシート８が、電子ペーパーのＴＦＴ層３の役割を果たすためである。このように、電子ペーパーＰ２は、電極を不要にした分、低価格で製造できる。
【００２１】
また、上記電子ペーパーの入出力装置は、外部のコンピュータと接続すれば、そのコンピュータのディスプレイとしても利用できる。この場合には、コンピュータが、作成したデータに基づいて、上記マトリックススイッチシート８の要素スイッチ９を制御するようにする。
以上のように、この第１実施例の電子ペーパーの入出力装置は、電子ペーパーに手書き文書を表示させることができるとともに、コンピュータのディスプレイ装置としても利用できる。
【００２２】
なお、上記第１実施例においては、この発明の対向電極層と位置検出シートとを一体に構成しているが、これらを別体に設けてもかまわない。
また、上記位置検出シート７とマトリックススイッチシート８とを２辺で接着している形状も一例であって、これに限らない。例えば、両シート７，８の１辺だけを接着しておいても良いし、どこも接着しておかなくても良い。ただし、両シート間に電子ペーパーを挟んだときに、マトリックススイッチシート８の要素スイッチの位置と位置検出シート７の位置の対応関係が保たれていなければならない。そのために、例えば、両シートの対応位置にマークを付けたり、電子ペーパーを挟んでから、対応関係を保って固定する機構を設けたりすることが考えられる。
【００２３】
次に、図４、図５を用いて、第２実施例であるコンピュータ用のデータ出力装置の説明をする。
この出力装置は、マトリックススイッチシート８の対向電極層である透明電極シート１２を備えていて、位置検出シート７を備えていない点が、上記第１実施例と異なる。そして、外部のコンピュータＣと接続するための、接続端子を設けているが、上記データ出力装置の外観は、図２に示す第１実施例のものと同じである。ここでは、このデータ出力装置も、電子ペーパーを挟む透明電極シート１２とマトリックススイッチシート８の２辺を接着した形状としているが、２辺を接着しないものでもかまわないことは、上記代実施例と同じである。
このようなデータ出力装置に、電子ペーパーＰ２を挟んで、コンピュータＣに接続すれば、コンピュータＣのデータを表示するディスプレイとして利用できる。
すなわち、コンピュータＣがデータに応じて、上記マトリックススイッチシート８の要素スイッチ９のオン・オフを制御すれば、それに応じた電荷パターンが、マトリックススイッチシート８に形成される。そして、この電荷パターンに基づいて、上記電子パーパーＰ２にデータが表示される。
このデータ出力装置を用いれば、図３，４に示した電子ペーパーＰ２のように、電子インク層１だけからなる低価格な電子ペーパーを用いることができる。ただし、透明電極２とＴＦＴ層３とを備えた従来の電子ペーパーも、もちろん、このデータ出力装置に挟んで使うことができる。
【００２４】
なお、現在市販されている電子ペーパーには、様々な電子インク層の種類があるが、上記第１、第２実施例の装置は、どのようなタイプの電子ペーパーにも対応できる。ただし、電子インクの種類に応じて、両シート間に印加する電圧や、波形をＡＭ変調する必要がある。例えば、電子インクの着色粒子の易動度に応じて印加電圧の大きさを変えたり、さらに、易動度をあげるために、図５に示す▲１▼のような波形の電圧を印加して、上記着色粒子を予め励振させたりする。このように、励振させることによって、上記着色粒子の移動をスムーズに行うことができる。
【００２５】
また、上記第１、第２実施例のマトリックススイッチシート８に配置されている要素スイッチ９を部分的に破壊して、要素スイッチ配列に破壊パターンを形成し、その破壊パターンを、各装置特有のパターンにしておけば、その破壊パターンが、透かしの役割を果たす。例えば、上記破壊によって、その要素スイッチ９がオンにならないようにした場合には、上記ペン１１で線を引いても、破壊されたスイッチ部分だけは表示されることがないはずである。黒色の中の白抜けになってしまう。
一方、破壊によって、その要素スイッチ９が常時オンになるようにした場合には、ペン１１で線を引かなくても、破壊パターンに対応して黒点が表示されることになる。
【００２６】
そして、これらの白抜けや黒点が、マトリックススイッチシート８固有のものである。つまり、マトリックススイッチシート８の破壊パターンによって、その装置を用いて文字などを入力した表示のなかや、背景に、上記破壊パターンに対応した透かしが含まれることになる。ただし、上記要素スイッチは、電子インクの着色粒子に比べて大きいが、黙視では気にならない大きさにしておけば、透かしをまねされることもないし、透かしによって表示された文字などが読めなくなるようなこともない。
【００２７】
そして、各装置のスイッチ破壊パターン、すなわち、予め、透かし情報を入出力装置と対応づけてコンピュータに記憶しておけば、記録済みの電子ペーパーに表示された透かしから、どの入出力装置を用いて記録したのかを判定することもできる。
例えば、データを表示した電子ペーパーに対し、そのデータを表示したときに利用した入出力装置とは異なる装置を用いてデータの改竄を行った場合には、その電子ペーパーには、最後に利用した入出力装置の透かしが表示されてしまうので、初期の装置の透かしと対比して、データが改竄されたことを発見することができる。
なお、上記実施例においては、白色の地に、黒色で文字などを記入する場合について説明したが、シート間に印可する電圧の極性を反対にすることによって、黒地に白文字などを記入することもできる。
さらに、上記マトリックススイッチシート８の各マトリックススイッチ９が、対向電極に対して、正・負両極の電圧を印加できるものであれば、上記電子ペーパーには、上記のように、白と黒だけでなく、白とグレイ、黒とグレイなど、白、黒、グレイの色によって、地色と文字または図柄のあらゆる組み合わせを表示させることができる。例えば、グレイ地に白文字や黒文字を表示させたり、白地にグレイの図柄を表示させたりできるのである。
【００２８】
【発明の効果】
この発明によれば、電子インクを利用した電子ペーパーに、手書文字などを表示させることができるようになる。例えば、１枚の電子ペーパーに記録した文書を、コンピュータに登録して蓄積していけば、１枚の電子ペーパーだけで、ノート何冊分もの記録を残すこともできる。これにより、１枚の電子ペーパーを繰り返し利用でき、紙資源の無駄をなくすことができる。
【００２９】
また、コンピュータのディスプレイ装置としても利用できるし、コンピュータから電子ペーパーに出力された文書に、手書き文書を合成することもできる。
さらに、上記発明の電子ペーパーの入出力装置を用いれば、従来の電子ペーパーから、電極部分を除いたものを新たな電子ペーパーとして用いることができ、電子ペーパーを低コスト化できる。
【００３０】
さらに、この発明では、電子ペーパーに、データを入力した入力装置を特定することができる。したがって、入力されたデータに対しての改竄が行われたときに、それを発見することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の電子ペーパーの入出力装置を表した図である。
【図２】第１実施例の入出力装置の外観図である。
【図３】第１実施例の入出力装置の、別の実施態様である。
【図４】第２実施例のコンピュータのデータ出力装置を表した図である。
【図５】ＡＭ変調電圧の波形を表した図である。
【図６】従来の電子ペーパーディスプレイを表した図である。
【符号の説明】
Ｐ１、Ｐ２ 電子ペーパー
１ 電子インク層
５ 電源回路
７ 位置検出シート
８ マトリックススイッチシート
９ 要素スイッチ
１０ 制御回路
１１ ペン
１２ 透明電極

Claims (1)

1. 電界によって色が変化する電子インク層を有する電子ペーパーを挟むための、マトリックススイッチシートおよび対向電極層と、上記対向電極側に設けた位置検出シートとを備え、上記位置検出シートは、筆記手段の接触位置を特定する多数の位置特定信号を有し、上記マトリックススイッチシートは、上記位置特定信号と対応する多数の要素スイッチを備え、これらの要素スイッチの配列に、そのマトリックススイッチシート固有の破壊パターンを作成し、上記位置検出シートとマトリックススイッチシートとをコンピュータを介して接続するとともに、このコンピュータは位置検出シートから入力した位置特定信号に対応した要素スイッチをオン・オフ制御し、この要素スイッチのオンまたはオフに応じた上記マトリックススイッチシートと上記対向電極間の電界に基づいて電子インク層の色を変化させる電子ペーパー用入出力装置。

Images