JP4853540B2 - 書込装置 - Google Patents
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Description
本発明の請求項2に記載の発明によれば、光を照射し続けることにより前記表示媒体において発生する不具合を抑えることができる。
図1は、本発明の一実施形態に係るシステムの書込装置1、表示装置2及び筆記具3の外観の模式図である。
表示装置2は、導電層に電圧が印加されている状態で書込装置1から光が照射されると、光が照射された位置にあるコレステリック液晶の配向状態が変化する。すると、光の照射に応じて表示層が外光を透過する部分と外光を反射する部分とに分かれ、画像を表示する。
図2は、表示装置2の表示媒体21の断面を模式的に示した図である。表示媒体21は、基板層、導電層、表示層、着色層、感光層及びラミネート層を積層した構成となっており、各層の形状は矩形となっている。また、表示媒体21の表面にはタッチパネル200が配置されている。なお、図2においては、タッチパネル200が配置されている側が、使用者が画像を視認する側(表示面側)となっており、基板層201Cが配置されている側が、書込装置1から出力された光が照射される側(書き込み面側)となっている。
導電層202Aは、基板層201Aの書き込み面側に接しており、導電層202Bは基板層201Bの表示面側に接している。また、導電層202Cは、基板層201Bの書き込み面側に接しており、導電層202Dは基板層201Cの表示面側に接している。
また、導電層202Aには端子203Aが接続され、導電層202Bには端子203Bが接続されており、導電層202Cには端子203Cが接続され、導電層202Dには端子203Dが接続されている。端子203A〜203Dは、電圧が印加される端子であり、表示装置2の外部へ露出するように配置されている。
コレステリック液晶は、液晶分子がらせん状に捩れて配向しており、電場によって配向が変化し、入射する光のうち特定の波長の光を反射する状態又は光を透過する状態に変化する。なお、本実施形態においては、表示層204BGのコレステリック液晶は青緑の光を反射し、表示層204Rのコレステリック液晶は赤の光を反射するように調整されている。
また、各表示層に用いられている樹脂は、コレステリック液晶を保持し、液晶の流動(画像の変化)を抑制する機能を有するものであり、液晶材料に溶解せず、また液晶と相溶しない液体を溶剤とする高分子材料が用いられている。また、各表示層に用いられている樹脂は、外力に耐える強度をもち、光に対して透過性を示す。
感光層は、光が照射されると、光が照射された部分の抵抗値が低下する。表示層と感光層を挟む導電層に印加される電圧は、表示層と感光層とに分圧されるが、感光層の抵抗値が低下すると、分圧比が変化して表示層に掛かる電圧が増加する。
電荷輸送層2052は、各電荷発生層で発生した光キャリアが注入され、導電層に印加される電圧により生じる電場の方向にドリフトする機能を有する層である。
なお、本実施形態においては、感光層205Rの電荷発生層には、赤色の電荷発生物質としてジブロモアントアントロンを用い、感光層205BGの電荷発生層には、青緑色の電荷発生物質としてチタニルフタロシアニンを用いているが、電荷発生物質は、これらの物質に限定されず、他の物質であってもよい。
また、感光層205BGの表示面側に接して位置する着色層206BGは、感光層205BGの電荷発生層が吸収する光の波長と同じ波長の光を吸収する層であり、無機顔料、または有機染料や有機顔料により、表示層204Rが反射する光の補色に着色されている。
ラミネート層207に用いられる材料としては、粘着性の高分子材料(例えばウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂)を挙げることができる。
そして、フォーカルコニック相の状態で電圧が除去されると、コレステリック液晶はフォーカルコニック相の状態を保持し、ホメオトロピック相の状態で電圧が除去されると、コレステリック液晶はホメオトロピック相からプレーナ相に変化し、プレーナ相の状態を保持する。
一方、電圧除去前に導電層と感光層とを介して印加されている電圧がVbg1とVbg2の間の電圧である場合には、電圧除去後にコレステリック液晶はフォーカルコニック相となって外光が透過する。
一方、電圧除去前に導電層と感光層とを介して印加されている電圧がVr1とVr2の間の電圧である場合には、電圧除去後にコレステリック液晶はフォーカルコニック相となって外光が透過する。
一例として図4に示すように、本実施形態に係るコレステリック液晶は、表示層204BGのコレステリック液晶がプレーナ相にある時にVbg1からVbg2の間の電圧を印加すると、数msecでプレーナ相による反射状態から過渡的なフォーカルコニック相による透過状態へ高速に配向状態が変化する。しかしながら、電圧の印加時間が数msecの期間だと、電圧を除去した後にフォーカルコニック相が安定せず、配向状態がプレーナ相に戻ってしまうため、電圧除去後に書き込み画像は消えてしまう。
また、図5に示すように、プレーナ相からフォーカルコニック相へ配向状態を変化させて且つ安定させるのに必要な電圧の印加時間は、数十msec以上のが必要であるため、本実施形態においては、配向状態を変化させる部分については数十msec以上の間、電圧が印加される。
なお、配向状態を変化させて且つ配向状態を安定させるのに必要な電圧の印加時間は、数十msに限定されるものではなく、使用するコレステリック液晶の種類によって適宜調整される。
図6は、書込装置1の内部の模式図、図7は、書込装置1のハードウェア構成を示したブロック図である。
制御部101は、CPU、ROM、RAM、入力ポートおよび出力ポートなどを備えた、所謂マイクロコンピュータを有している。ROMには、各部を制御するための制御プログラムが記憶されており、CPUにより制御プログラムが実行されると、書込装置1の各部が制御される。また、制御プログラムが実行されると、筆記具3の位置に応じて表示媒体21を制御し、表示装置2に画像を表示させる機能が実現する。
操作部106は、画像を表示する表示デバイス106A(例えば、液晶ディスプレイや有機EL(electro luminescence)ディスプレイなど)と、透明で表示デバイス106Aの表面に配置されたタッチパネル106Bを備えている。表示デバイス106Aは、制御部101の制御の下、書込装置1を操作するための画面を表示する。また、タッチパネル106Bは、使用者が触れた位置を示す信号を制御部101へ出力する。
一定時間だけ画素から光を出力した後で画素からの光の出力を停止する理由は、以下のとおりである。
導電層202Aと導電層202Bの間に一定の電圧が印加されている状態において感光層205Rに光が照射されると(図中の0.1[s]の時点)、感光層205Rで光キャリアが発生して感光層205Rの抵抗値が低下し、表示層204BGに印加される電圧が増加し、この電圧がVr1を超えると表示層204BGのコレステリック液晶の配向状態が変化する。しかし、光の照射が続くと、空間電荷の蓄積により光キャリアが減少し始め(例えば、光の出力が50[μW]の場合、0.15[s]の時点)、図8に示したように表示層204BGに掛かる電圧の低下が始まる。
空間電荷として蓄積した光キャリアは、次にコレステリック液晶の配向状態を変化させる際に悪影響を与えるため、空間電荷として光キャリアの蓄積が始まらないうちに画素からの光の出力を停止するのである。なお、画素から光を出力する時間は、コレステリック液晶の種類や画素が出力する光の強度により適宜調整される。
次に、本実施形態の動作について説明する。なお、以下の説明においては、筆記具3を用いて表示媒体21に画像を表示させる際の動作について説明する。
また、電圧印加部103が、パルス信号を端子203Cと端子203Dへ印加する。ここで、表示層203Rに印加される電圧がVr2以上になるようにパルス電圧が設定され、表示層204Rの配向状態は、ホメオトロピック相になる。配向状態がホメオトロピック相になった後、パルス信号の印加が停止され、表示層204Rの配向状態はプレーナ相になり、表示層204Rは、外光中の赤の波長の光を反射する状態となる。
ここで、表示層204Rが全面で赤の光を反射し、表示層204BGが全面で青緑の光を反射するため、表示媒体21を表示面側から見ると表示媒体21は、加法混色により淡黄として観察される。
なお、端子203A,203Bから印加されるパルス電圧は、表示層204BGに印加される電圧がプレーナ相が維持されるVbg3(図3参照)に設定され、端子203C,203Dから加されるパルス電圧は、表示層204Rに印加される電圧がプレーナ相が維持されるVr3(図3参照)に設定される。
ここで、図13(a)〜図13(c)は、光を出力している画素を例示した図であり、図中の黒丸が光を出力している画素を表している。図13(a)に示したように、この時点では画素G1のみが光を出力する。
また、画素から出力された光のうち、青緑の光は感光層205Rにおいて光電効果を生じさせる。すると、表示層204BGにおいて感光層205Rで光電効果が生じた領域の上方に位置する部分では、印加される電圧が増加してVbg1とVbg2の間の電圧になり、コレステリック液晶の配向状態がフォーカルコニック相に移行して青緑の光を透過する状態となる。
画素G2から出力された光が表示媒体21に到達すると、画素G1から光が出力された時と同様に、表示媒体21において画素G2の上方に位置する部分は、黒として使用者に視認される。
画素G3から出力された光が表示媒体21に到達すると、画素G1から光が出力された時と同様に、表示媒体21において画素G3の上方に位置する部分は、黒として使用者に視認される。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。なお、上述した実施形態及び以下の変形例は、各々を組み合わせてもよい。
なお、使用者が画像の書き込みを開始してから終了するまでの間においては、位置信号が示す位置ではなく、一度光を出力した画素の位置を記憶し、記憶された位置の画素については再び光を出力しないようにしてもよい。
また、同じ位置に再度光を照射しない制御は、位置信号を制御部101が受け付ける期間、つまり、位置信号を受け付けて制御部101が光出力部102を制御する期間において行われるようにしてもよい。
また、三つの表示層を備える構成にあっては、一つの表示層が導電層202Cと導電層202Dとの間に位置し、残りの2つの表示層は、導電層202Aと導電層202Bの間に位置するようにしてもよい。
また、表示層が反射する光は、上述した実施形態や変形例に記載した光に限定されず、他の波長の光(他の色の光)であってもよい。
タッチパネルを書込装置1に配置する場合、書込装置1の表面に液晶ディスプレイ102Aと距離をおいてタッチパネルを配置し、タッチパネルと液晶ディスプレイ102Aとの間に表示装置2を挿入する構成とすれば、表示装置2の書き込み面側へ液晶ディスプレイ102Aの光を照射し、表示面側で筆記具3を動かして表示装置2に表示させることができる。
また、所謂タブレットを書込装置1に設け、表示装置2の表面ではなく、このタブレット上で筆記具3を移動させ、この位置に応じて液晶ディスプレイ102Aを制御してもよい。
つまり本明細書においては、操作子は筆記具3に限定されるものではなく、表示を変化させる部分を指定するものを含む広い概念である。
また、筆記具3を用いて画像の追記が行われている際には、筆記具3がタッチパネル200から離れてタッチパネル200からの信号が制御部101に供給されなくなると、液晶ディスプレイ102Aのバックライトを消灯し、筆記具3がタッチパネル200に接触してタッチパネル200からの信号が制御部101に供給されると液晶ディスプレイ102Aのバックライトを点灯させるようにしてもよい。
Claims (2)
- 印加される電圧に応じて第1配向状態から第2配向状態に変化する液晶層および照射される光に応じて電気抵抗が変化する感光層とを有する表示媒体に対して電圧を印加する電圧印加部と、
2次元配置された複数の画素を有し、前記複数の画素の各々に応じた光を前記表示媒体に照射する光出力部と、
前記複数の画素のうち、操作子の位置を示す位置信号に基づいて特定された画素から、前記第1配向状態から前記第2配向状態に配向状態を変化させ、かつ配向状態を安定させる時間であって、前記感光層において前記光の照射による光キャリアの蓄積が始まらない時間、光が照射されるように前記光出力部を制御する制御部と
を有する書込装置。 - 前記制御部は、前記位置信号が継続して同じ位置を示し続けている期間においては、前記光が再度照射されないように前記光出力部を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の書込装置。
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