KR100842051B1 - 표시 장치, 회로 및 전원 감시 회로 - Google Patents

표시 장치, 회로 및 전원 감시 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전원을 설치하지 않고 기입이 가능한 휴대성이 뛰어난 전자 종이 시스템을 제공하는 것을 과제로 한다.
소정의 화상 정보를 포함한 전자파를 송신하는 전자 종이 기입 장치(2), 송신된 전자파를 수신해서 화상 정보에 대응하는 화상을 불휘발성 표시부(14)에 표시하는 전자 종이 표시 장치(1)를 구비한다. 전자 종이 표시 장치(1)는 수신한 전자파로부터 얻을 수 있는 전력을 축전부에 저장함으로써 동작 가능하게 구성되어 있다. 전자 종이 표시 장치(1)는 전자파로부터 전력을 얻어서 이 전력에 의해 불휘발성 표시부(14)에 화상을 표시하기 위해서 소비 전력을 조달하도록 구성되어 있으므로 전원 장치를 필요로 하지 않는다. 따라서 휴대성이 뛰어난 전자 종이 시스템을 제공할 수 있다.
제어부, 안테나부, 드라이버 회로, 기판, 불휘발성 표시부, 변환 회로, 주사부, 데이터선, 통신 회로, 검출부, 배선층, 보호막, 반도체막, 층간 절연막

Description

표시 장치, 회로 및 전원 감시 회로{DISPLAY DEVICE, CIRCUIT AND POWER SUPPLY MONITORING CIRCUIT}
본 발명은 소위 전자 종이에 관한 것으로, 특히 저소비 전력이며 휴대성이 뛰어난 전자 종이 표시 시스템에 관한 것이다.
디지털 데이터에 의해 용이하게 개서(改書) 가능한 전자 표시 매체로서의 특징과, 종이 매체와 같은 보기 쉬움, 휴대성, 보존하기 쉬운 것을 겸비하는 새로운 표시 매체로서 전자 종이가 주목받고 있다. 이러한 전자 종이에는 몇가지 방식이 제안되고 있다. 예를 들면 전기 영동형 표시(Electro-Phoretic Display)나 일렉트로 크로믹 표시(ECD: Electro-Chromic Display), 트위스트볼형 표시(Twist-Ball Display)가 알려져 있다.
종래에 이러한 전자 종이에 화상을 표시시키기 위해서는, 예를 들면 일본국 특개2002-350906호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 전자 종이가 형성되어 있는 표시체에 기입 장치를 접속하고, 디지털 데이터인 화상 정보를 공급해서 전자 종이의 개서를 행하고 있었다(특허문헌 1). 동일한 기술이 일본국 특개2002-169190호 공보(특허문헌 2), 일본국 특개2001-312250호 공보(특허문헌 3) 등에 기재되어 있 다.
또한 일본국 특개2002-281423호 공보에는 화상 표시 시트에 데이터 방송 등의 안테나와 수신 장치와 통신 수단을 설치하여 디지털 방송으로부터의 정보에 기초하여 개서 가능하게 구성한 표시 장치가 기재되어 있다(특허문헌 4).
[특허문헌 1] 일본국 특개2002-350906호 공보(도 8, 단락 0094 등)
[특허문헌 2] 일본국 특개2002-169190호 공보(도 10, 단락 0041 내지 0045 등)
[특허문헌 3] 일본국 특개2001-312250호 공보(도 10, 11, 20 등)
[특허문헌 4] 일본국 특개2002-281423호 공보(도 4, 8, 단락 0031 내지 0035)
그러나, 종래의 특허문헌 1 내지 3에 기재되어 있는 바와 같은 전자 종이를 사용한 표시 장치에서는 전자 종이 표시체로의 화상 정보의 기입에는 기입 장치와 접속해야 하기 때문에 개서에 관해서 간편성이 손상되어 있었다.
또한, 전자 종이 표시체의 표시 회로를 동작시키기 위해서 전원을 구비해야 하고, 전원 장치에는 일정한 중량과 용적을 갖는 것이기 때문에 반드시 휴대성이 좋은 것은 아니었다.
또한, 상기 특허문헌 4에서는 수신 장치를 전자 종이 표시체에 구비하기 위해서 화상 정보원과의 전기적인 접속은 하지 않아도 좋지만, 데이터 방송을 수신하기 위한 큰 전력이 필요하며, 전자 종이 표시체에 전원을 구비해야 하는 것에 변화는 없었다.
그래서, 본 발명은 전원을 설치하지 않고 기입이 가능한 휴대성이 뛰어난 전자 종이 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 전자 종이 표시 시스템은 소정의 화상 정보를 포함한 전자파를 송신하는 전자 종이 기입 장치와, 송신된 전자파를 수신해서 화상 정보에 대응하는 화상을 불휘발성 표시부에 표시하는 전자 종이 표시 장치를 구비한다. 그리고 전자 종이 표시 장치는 수신한 전자파로부터 얻을 수 있는 전력을 축전부에 축적함으로써 동작 가능하게 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 전자 종이 기입 장치는 화상 정보를 전자파에 포함시켜서 송신하지만, 이 때 송신 전력은 전자 종이 표시 시스템을 동작시키는데 충분한 만큼의 전력으로 송신된다. 전자 종이 표시 장치에서는 이 전자파를 수신해서 전자파에 포함되어 있었던 화상 정보를 전자 종이 본체인 불휘발성 표시부에 표시한다. 이 때, 전자 종이 표시 장치는 전자파로부터 전력을 얻어서 이 전력에 의해 불휘발성 표시부에 화상을 표시하기 위해서 소비 전력을 조달하도록 구성되어 있으므로 전자 종이 표시 장치는 전자파로부터 전력을 얻어서 축전부에 축적하는 것이 가능하고, 이 축전부에서 전원 공급하는 것이 가능하며, 전원 장치를 필요로 하지 않는다. 따라서 휴대성이 뛰어난 전자 종이 시스템이 제공 가능하다.
여기서, 본 발명에서 「전자파」는 소정의 데이터 신호를 소정의 전용선 접속 시스템 변조 주파수에서 변조·부호화한 것으로, 소위 전파를 포함하지만, 특히 전자 종이 기입 장치와 전자 종이 표시 장치 사이에서의 전자파의 송수신이 전자 결합에 의한 상호 유도에 의해 행해지도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 전자 결합에 의한 상호 유도는 유도 소자(소위 코일)를 근접시킴으로써 발생하기 때문에 간단한 안테나 장치로 통신이 가능하며 간편하다. 또한, 전자파의 변조 방식에 한정은 없다. 또한 「축전부」는 대략 전력을 어떠한 구조로 일정 시간 유지해 두는 것이 가능한 것 모두를 포함하고, 예를 들면 평활부에서 사용되는 콘덴서 자체를 축전기로 하거나, 수퍼 커패시터를 별도로 설치하거나, 2차 전지를 축전지로 할 수 있다.
바람직하게는 본 발명의 전자 종이 기입 장치는 전자파를 수신 가능하게 구 성되고, 전자 종이 표시 장치에서의 부하에 대응한 부하를 구비한 등부하 수신부를 구비하며, 상기 등부하 수신부에 의해 수신된 전자파의 강도에 기초하여 전자파의 출력을 조정 가능하게 구성되어 있다. 상기 구성에 의하면, 전자 종이 기입 장치에는 스스로 송신하는 전자파를 전자 종이 표시 장치와 같은 부하 조건에서 수신한다, 즉, 전자 종이 표시 장치와 동일한 조건에서 수신하는 등부하 수신부를 구비하고, 등부하 수신부에서 수신되는 전자파의 강도에 의해 전자파 출력을 조정하므로 전자 종이 표시 장치에 정상적인 동작을 시키기 위해서 적당한, 필요 충분한, 또한 과대하지 않은 강도의 전력을 유도시키는 전자파를 공급할 수 있다.
또한, 「대응한 부하」는 대략 동일한 부하를 포함하지만, 전자 종이 표시 장치의 부하와의 대응 관계는 명확하게 되어 있는 부하이면 된다. 전자 종이 표시 장치의 부하에 대하여 미리 판명되어 있는 관계, 예를 들면 부하량이 2:1인 관계이면 된다.
또한, 본 발명의 전자 종이 기입 장치는 소정의 화상에 대응하는 정보를 포함하는 화상 정보를 부호화해서 부호화 신호를 소정의 강도로 생성하는 부호화부와, 부호화 신호를 전자파로서 송신하는 안테나부를 구비하고, 안테나부는 전자 종이 표시 장치의 안테나부와 전자 결합되어 전자파가 상호 유도에 의해 전달되는 것이 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 구성에 의하면, 전자 결합에 의한 상호 유도가 되어 상기 상호 유도는 유도 소자(소위 코일)를 근접시킴으로써 발생하기 때문에 간단한 안테나 장치로 통신이 가능하여 간편하다.
또한, 본 발명의 전자 종이 기입 장치는 안테나부로부터 송신된 전자파를 수 신하는 모니터용 안테나부와, 전자파를 수신해야 할 전자 종이 표시 장치의 수신부에서의 부하에 대응한 부하를 구비하는 등부하부와, 등부하부에 의해 소비되는 전력의 상대값을 검출하는 검출부와, 검출부에 의해 검출된 전력의 상대값에 기초하여 부호화부에서의 부호화 신호의 강도를 조정하는 조정부를 구비한다.
상기 구성에 의하면, 스스로 송신하는 전자파를 모니터용 안테나부에서 수신한다. 이 모니터용 안테나부에 접속된 부하는 전자 종이 표시 장치의 수신부에서의 부하와 동등하므로 전자 종이 표시 장치에서 수신되는 것과 동일한 부하로 수신되어 신호가 공급된다. 검출부는 이 등부하 수신부에 의해 소비되는 전력의 상대값를 출력 가능하며, 조정부가 이 상대값에 기초하여 전자파 출력을 조정한다. 이 때문에 전자 종이 기입 장치 내에, 전자 종이 표시 장치 내와 동일한 수신 환경을 설치할 수 있고, 전자 종이 표시 장치에 정상적인 동작을 시키기 위해서 적당한, 필요 충분한, 또한 과대하지 않은 강도의 전력을 유도시키는 전자파를 조정해서 공급할 수 있다.
여기서, 부호화부는 외부로부터 송신된 화상 정보 또는 입력 장치로부터 입력된 조작 신호에 대응하는 화상 정보 중 어느 하나를 부호화 가능하게 구성되어 있다. 상기 구성에 의하면, 외부로부터의 화상 정보, 예를 들면 전자 종이 기입 장치에 유선·무선으로 접속되는 컴퓨터 장치로부터 공급된 화상 정보를 이용해서 표시시킬 수도 있다. 또한 이 전자 종이 기입 장치에 접속된 입력 장치로부터 주입된 문자 등에 대응하는 조작 신호에 기초하여 화상을 표시시키는 것도 가능하며, 응용 범위를 크게 할 수 있다.
본 발명의 전자 종이 표시 장치는 소정의 화상 정보가 부호화된 부호화 신호를 포함하는 전자파를 수신하는 안테나부와, 안테나부가 수신한 전자파에 대응하는 부호화 신호를 복호하는 복호화부와, 복호화부에 의해 복호된 화상 정보를 표시 가능하게 제어하는 표시 제어부와, 표시 제어부의 제어에 의해 화상 정보에 대응하는 화상이 시각 인식 가능하게 표시되는 불휘발성 표시부와, 전자파로부터 전력을 취출(取出)하는 전력 추출부와, 전력 추출부에 의해 추출된 전력을 각 부에 공급 가능하게 축적하는 축전부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 전력 추출부가 안테나부에서 수신한 전자파로부터 전력을 취출하여 축전부에 축적하고, 그 전력에 의해 복호화부가 부호화 신호를 복호하고, 표시 제어부가 복호된 화상 정보를 표시하도록 제어하고, 불휘발성 표시부가 화상 정보에 대응하는 화상을 시인 가능하게 표시하므로 전자 종이 표시 장치를 동작시키기 위한 전원 장치가 불필요하며, 휴대성이 뛰어난 전자 종이 표시 장치를 제공 가능하다.
여기서, 복호화부 또는 표시 제어부의 적어도 일부는 비동기 회로로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 구성에 의하면, 비동기 회로에 의해 복호화부나 표시 제어부가 구성되어 있으므로 글로벌(Global) 클록, 또는 동작 클록이 불필요하며, 동작이 변화될 때에만 회로 전류가 흐르게 된다. 이 때문에, 지극히 소비 전력이 낮은 전자 종이 표시 장치를 제공할 수 있고, 수신하는 전자파가 약해서 추출하는 전력이 적어도 전자 종이 표시 장치를 충분히 동작시킬 수 있다. 또한 전력 소비가 적으므로 축전부를 대폭 작게 할 수 있고, 클록이 불필요하므로 발진회 로를 위한 부품수를 줄여서 전자 종이 표시 장치를 더욱 얇게 할 수 있다. 또한 소비 전력이 적어서 방열 대책을 위한 구조가 불필요하므로 그 만큼 전자 종이 표시 장치를 얇게 할 수 있다. 축전부나 부품을 작게 하거나 불필요하게 할 수 있으므로 비용 저감도 된다. 또한 비동기 회로에서는 소자 특성의 편차에 대하여 강인(强靭)하며, 제조시의 수율을 향상할 수 있다. 또한 비동기 회로가 특징으로서 클록의 제 2차 고조파 대책이 불필요하며, 클록 스큐가 이론적으로 존재하지 않고, 박막 소자 등의 비교적 동작 속도가 느린 소자를 이용하거나 큰 배선 지연이 존재해도, 최대 한도까지 고속화 가능하다. 박막 반도체 장치에서 구성할 수 있도록 되므로 폴리실리콘 제조 기술을 이용하여 가요(可撓)성이 있는 플렉시블 기판에, 안정적인 회로를 제조할 수 있다.
여기서, 비동기 회로를 포함하는 적어도 일부의 회로부는 박막 반도체 장치 에 의해 구성되어 있는 것은 바람직하다. 비동기 회로이면 반도체 장치의 동작 속도가 느려도 그 퍼모먼스를 최대한으로 활용하여 한계적인 고속 동작이 가능해지므로 비교적 동작 속도가 느린 박막 반도체 장치로 구성해도, 충분한 동작이 가능하기 때문이다.
또한, 본 발명은 상기 전자 종이 표시 장치의 제조에 적합한 제조 방법에 관한 것으로서, 기판 위에 불휘발성 표시부의 한쪽 전극을 형성하는 공정과, 다른 기판 위에서 형성한 박막 반도체 장치를 포함하는 회로부를 기판 위에 전사하는 공정과, 전사된 회로부의 출력 전극과 불휘발성 표시부의 한쪽 전극을 접속하는 공정과, 한쪽 전극이 노출하도록 하여 기판 위에 분리부를 형성하는 공정과, 기판 위에 형성된 분리부 사이에 전기 영동 분산액을 충전하는 공정과, 전기 영동 분산액이 충전된 분리부를 덮도록 공통 전극을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 다른 기판 위에서 제조된 박막 반도체 장치를 전사해서 불휘발성 표시부의 구동부로서 이용하므로 최종 기판이 반도체 제조중의 프로세스 온도에 견딜 수 없는 것이라도 상기 박막 반도체 장치를 이용한 전자 종이 표시 장치를 설치할 수 있다. 이 때문에, 예를 들면 가요성이 풍부한 플라스틱 기판 등에 전자 종이 표시 장치를 형성할 수 있다. 비동기 회로를 사용한 경우 등에는 박막 반도체 장치만으로 회로를 구성할 수 있으므로 이 전사 기술을 이용해서 제조할 수 있다. 또한 비동기 회로를 사용한 경우 등에는 소비 전력이 적고 방열 구조를 설치하지 않아도 좋으므로 이 전사 기술을 이용해서 제조할 수 있다.
본 발명에서는 전원을 설치하지 않고 기입이 가능한 휴대성이 뛰어난 전자 종이 시스템이 제공된다.
이어서, 본 발명을 실시하기 위한 적합한 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다. 이하의 실시예는 소정의 화상 정보를 포함한 전자파를 송신하는 전자 종이 기입 장치와, 송신된 전자파를 수신해서 화상 정보에 대응하는 화상을 불휘발성 표시부에 표시하는 전자 종이 표시 장치를 구비하는 전자 종이 시스템에 관한 것이다. 이하에 설명하는 본 발명의 실시예는 본 발명의 단순한 예시에 지나지 않으며, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않고 다양하게 변형하여 적용하는 것이 가능하다.
<실시예 1>
도 1에 본 실시예 1에서의 전자 종이 시스템의 개략적인 사시도를 나타낸다. 본 실시예 1의 전자 종이 표시 장치는 수신한 전자파로부터 얻어지는 전력에 의해 동작 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 전자 종이 시스템은 화상 정보를 포함한 전자파를 송신하는 전자 종이 기입 장치(2)와, 이 전자 종이 기입 장치(2)로부터 송신된 전자파를 수신해서 화상 정보에 대응하는 화상을 불휘발성 표시부(14)에 표시하는 전자 종이 표시 장치(1)를 구비한다. 전자 종이 표시 장치(1)는 기판(100) 위에, 상기 전자파를 수신하기 위한 안테나부(11), 안테나부(11)에서 수신된 신호를 처리하는 제어부(10), 상기 제어부(10)로부터 출력되는 화상 정보에 근거한 화상을 표시하는 상기 불휘발성 표시부(14), 이 불휘발성 표시부(14)를 구동하는 행(行)(주사) 방향의 드라이버 회로(12) 및 열(列)(데이터) 방향의 드라이버 회로(13)가 형성되어 구성되어 있다. 전자 종이 기입 장치(2)는 본체(22)의 일부 표면에 안테나부(21)가 설치되어 있으며, 제어부(20)가 내장되어 구성되어 있다.
도 2에 전자 종이 기입 장치(2)의 개략적인 블록도를 나타낸다. 도 2에 나타내는 전자 종이 기입 장치(2)는 안테나부(21)와 부호화 회로(205)를 필수적인 요소로서 구비한다. 또한 이 전자 종이 기입 장치(2)는 제어부(20) 내에, 부호화 회로(205)에 화상 정보를 공급하는 제어 장치로서, 내부 버스(200)에 접속된 CPU(201), RAM(202), ROM(203), 버퍼 메모리(204), 인터페이스 회로(206), 표시 드 라이버(207), 디스플레이(208), 입력 장치(209)를 구비하고 있다.
CPU(201)는 중앙 처리 장치이며, ROM(203)에 저장되는 소프트웨어 프로그램을 실행함으로써, 상기 장치를 본 발명의 전자 종이 기입 장치로서 동작시키는 것이 가능하게 되어 있다. RAM(202)은 CPU(201)의 일시적인 작업 영역으로서 이용되는 것 외에, 입력 장치(209)로부터의 조작 신호나 외부로부터 입력된 데이터를 저장 가능하게 되어 있다. 버퍼 메모리(204)는 CPU(201)를 중심으로 하는 제어 장치와 부호화 회로(205) 및 안테나부(21)로 이루어지는 송신부의 송신 속도의 차이를 완화하고, 전자 종이 표시 장치(1)에서 수신·복호 가능하도록 일정한 속도로 부호화·송신을 행할 수 있도록 작용한다. 예를 들면, 버퍼 메모리(204)가 FIFO(First-in First-out) 메모리이면, 데이터가 저장된 타이밍과는 무관하게 출력측의 제어에 의해 정해지는 타이밍으로 데이터가 판독되어 간다. 이 때문에, 컴퓨터 장치측은 화상 정보를 준비할 수 있는 대로, 부호화의 속도나 타이밍을 고려하지 않고 버퍼 메모리(204)에 저장하면 좋다. 이 때문에 이러한 FIFO 타입의 버퍼 메모리(204)는 속도나 타이밍이 다른 동작 블록의 인터페이스로서 바람직하다.
인터페이스 회로(206)는 키보드인 입력 장치(209)를 유저가 조작함으로써 생성된 조작 신호를 내부 버스(200)에 전송하도록 되어 있다. CPU(201)에 대한 인터럽트(interrupt) 제어에 의해 입력 장치(209)의 조작 신호를 판독하게 해도 좋다. 표시 드라이버(207)는 CPU(201)의 제어에 의해 표시해야 할 데이터를 디스플레이(208)에 표시시킨다. 이 표시 드라이버(207)에 의해, 디스플레이(208)에는 이 전자 종이 기입 장치(2)의 동작 상태가 표시되거나, 입력 장치(209)로부터 입력된 조작 신호의 내용이 표시된다.
부호화 회로(205)는 버퍼 메모리(204)로부터 차례로 화상 정보를 포함하는 데이터를 판독하여 소정의 알고리즘으로 부호화해 간다. 예를 들면, 본 실시예에서는 데이터의 일부가 연속된 “1”이거나 “0”이라도 일정량 이상의 전력과 신호를 전송할 수 있는 부호화 방법으로서, 맨체스터 부호화(manchester encoding)을 행하도록 구성되어 있다. 또한 부호화 회로(205)는 미리 상정한 거리에 전자 종이 표시 장치(1)가 근접한 경우에 이 장치의 안테나부(11)에 충분한 전계 강도의 전자파가 도달하도록 그 출력이 조정되어 있다.
또한, 맨체스터 부호화은 Ethernet(등록상표)나 IEEE 802.3에서 채용되어 있는 시리얼 전송시의 부호화 수법이다. 맨체스터 부호화은 듀티비 50%의 클록 신호를 기본으로 하고, 전반이 H레벨이며 후반이 L레벨의 경우를 데이터 “0”(CD0), 전반이 L레벨에서 후반이 H레벨인 경우를 데이터 “1”(CD1)로서 부호화하는 것으로, 데이터 열로부터 클록을 재생하는 것이 가능한 부호이다. 예를 들면 신호열 [0, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 0]은 [01 10 10 01 01 01 10 01]로 부호화되고, 캐리어(반송파)에 의해 변조를 받지 않고 전용선 접속 시스템 전송이 가능한 것이 된다. 맨체스터 부호화을 이용할 때에, 부호화 회로(205)는 신호열 앞에 프리앰블(preamble)(예를 들면 신호열 [0, 1]의 반복, 즉 부호화 신호 [01 10]의 반복)을 부가해서 송신한다. 이와 같이 프리앰블을 부가해 두면, 전자 종이 표시 장치(1)측에서, 전력 추출과 전원 공급을 신호 복호에 앞서서 행할 수 있으므로 전력의 송수신을 안정시켜서, 출력 전압을 안정시킬 수 있다. 또한 맨체스터 부호화은 신호 펄스 중심에서의 0→1 및 1→0의 논리 변화를 데이터 0 및 1에 각각 대응시키는 것이므로 프리앰블을 부가함으로써, 데이터 복호에 앞서서 전자 종이 기입 장치(2)로부터 송신된 부호화 신호의 동기(同期)(신호 펄스의 중심 위치)를 파악할 수 있다. 또한, 맨체스터 부호화을 위한 부호화 회로(205)는 구체적으로는 화상 정보에 대응하는 디지털 데이터가 클록에 동기해서 부호화되어 가는 것이다.
전용선 접속 시스템 변조 주파수는 무선 태그를 위한 전파 방식 인식(RFID: Radio Frequency-Identification)으로서, 표준 IEC14443으로 규정되어 있는 13.56MHz 부근이지만, 필요에 따라 더욱 낮은 전용선 접속 시스템 변조 주파수(예를 들면 125KHz로부터 134kHz)를 이용하는 것도 가능하다. 낮은 변조 주파수대를 이용할 경우에는 노이즈나 물 등의 외적 요인의 영향을 받기 어렵고 비교적 긴 통신 거리에서 이용할 수 있는 이점을 향수(享受)할 수 있다. 이러한 비교적 낮은 전용선 접속 시스템 변조 주파수를 이용할 경우에는 안테나부(21)를 여러번 감은 루프 형상으로 형성한다. 이러한 구성에 의해, 안테나부(21)는 전자 종이 표시 장치(1)의 안테나부(11)와 전자 결합되고, 전자파가 상호 유도에 의해 전달되는 것이 가능해진다.
도 3에, 전자 종이 표시 장치(1)의 개략적인 블록도를 나타낸다. 도 3에 나타내는 전자 종이 표시 장치(1)는 제어부(10), 안테나부(11), 드라이버 회로(12), 드라이버 회로(13), 불휘발성 표시부(14)를 구비한다. 제어부(10)는 또한 전력 추출부(101), 필터 회로(111), 복호화 회로(112), 표시 제어부(110)를 구비한다. 전력 추출부(101) 내에는 본 발명의 축전부를 구비한다.
안테나부(11)는 도 1에도 나타낸 바와 같이, 전자 종이 표시 장치(1)의 주위에 루프 형상으로 설치되고, 상기 전자 종이 기입 장치(2)의 안테나부(21)와 전자 결합하기 쉬운 형태로 설치된다. 구체적인 형태는 전자 종이 기입 장치(2)의 안테나부(21)와의 상관 관계에서 정해지고, 안테나부(21)가 여러번의 루프 형상으로 감겨 있을 경우에는 상기 안테나부(11)도 마찬가지로 여러번 감겨 있는 것이 바람직하다.
본 실시예의 전자 종이 표시 장치(1)는 전자파를 수신해서 얻어지는 부호화 신호를 처리하는 계통과는 별도로, 상기 수신된 부호화 신호로부터 전력을 취출하여 각 부에 공급하는 전력 추출부(101)를 구비한 점에 특징이 있다. 구체적으로, 전력 추출부(101)는 정류 회로(102), 평활 회로(103), 전원 회로(104), 전원 감시 회로(105)를 구비한다. 정류 회로(102)는 교류 성분을 반파(半波) 또는 전파(全波) 정류하는 것이며 공지의 반파 또는 전파용 정류 회로를 적용 가능하다. 평활 회로(103)는 정류 회로(102)에 의해 정류된 신호로부터 고주파 성분이나 리플(ripple) 성분을 제거해서 직류화하는 것으로, 제거하고자 하는 주파수 성분에 따라 평활 콘덴서(Cr), 저항, 또는 코일을 포함한다. 여기서 평활 콘덴서(Cr)는 본 발명의 축전부에 상당한다. 본 실시예의 전자 종이 표시 장치(1)는 극히 소비 전력이 적기 때문에, 상기 평활 회로(103)에서의 평활용 콘덴서(Cr)를 축전부로서 겸용시키는 것이 가능하다. 단, 이 콘덴서(Cr)의 용량을 리플 제거를 위해 필요한 용량보다 약간 큰 것으로 해도 좋다. 전원 회로(104)는 평활 회로(103)로부터의 출력 전압을 표시 제어부(110)에서 이용 가능한 전압으로 강압 또는 승압하는 컨버 터에서 전압 조정이 불필요하면 생략 가능한 구성이다. 전원 회로(104)의 출력 전압은 이 전자 종이 표시 장치(1)의 동작 전원(Vdd)로서 표시 제어부(110) 등에 공급된다. 전원 감시 회로(105)는 전원 회로(104)로부터 출력되는 전원(Vdd)의 전압(또는 전류)을 검출하고, 출력되는 전원 전압(전류)이 일정한 허용 범위 내에 들어갈 때까지, CPU(114)를 포함하는 표시 제어부(110)에 리셋 신호(Sr)를 계속해서 출력하게 되어 있다. 그리고 전원 전압(전류)이 허용 범위에 들어가면 리셋 신호(Sr)를 해제한다. 리셋 신호(Sr)가 해제되면, CPU(114)는 ROM(116)의 규정 어드레스로부터 프로그램 데이터를 판독하는 어드레스 카운터를 동작시키게 된다. 이러한 구성에 의하면, 컴퓨터 장치가 오동작하지 않는 전원 상태에서만 표시 제어가 실시되므로 컴퓨터 장치가 폭주하거나 오동작해서 예기하지 않는 표시가 행해지는 것을 방지할 수 있다.
그런데, 안테나부(11)에서 수신된 전자파는 부호화 신호로서 신호 처리 계통 에서 처리된다. 안테나부(11)에 접속되는 필터 회로(111)는 수신된 부호화 신호(수신 신호)에 포함되어 있는 불필요한 주파수 성분을 제거 가능하게 설치되어 있다. 부호화 신호에 그러한 주파수 성분이 포함되어 있지 않은 경우나, 그러한 주파수 성분이 포함되어 있어도 복호화 회로(112)의 동작에 지장이 없다면, 필터 회로를 설치할 필요는 없다. 복호화 회로(112)는 부호화 신호를 복호해서 화상 정보를 포함하는 데이터를 생성하도록 되어 있다. 또한, 복호화 회로(112)는 구체적으로는 PLL 회로부와 디코더 회로부를 갖는다. PLL 회로부는 부호화 신호에 포함되는 프리앰블에 의해 신호 중심에 동기한 클록을 생성하고, 디코더 회로부가 이 클 록에 동기시켜서 본래의 정보부인 부호화 신호의 논리의 천이(遷移) 상태를 검출해서 대응하는 신호로 복호해 나가는 것이다.
표시 제어부(110)는 또한 버퍼 메모리(113), CPU(114), RAM(115), ROM(116), 내부 버스(117), 인터페이스 회로(118)를 구비하고 있다. 버퍼 메모리(113)는 복호화 회로(112)로부터 차례차례 보내지는 복호된 데이터를 차례로 축적하고, CPU(114)를 중심으로 하는 제어 장치의 처리 속도의 차이를 완화한다. 이러한 메모리로서는 예를 들면 FIFO 메모리인 것이 바람직하다. FIFO 메모리이면 데이터가 저장된 타이밍과는 무관하게 출력측의 제어에 의해 정해지는 타이밍으로 데이터가 판독되기 때문에, 컴퓨터 장치측에서 데이터를 판독 가능하게 되면 수시 판독으로 하면 되고, 메모리의 오버 플로우(overflow)를 방지할 수 있다. CPU(114)는 중앙 처리 장치이며, ROM(116)에 저장된 소프트웨어 프로그램을 실행함으로써, 상기 장치를 본 발명의 전자 종이 표시 장치로서 동작시키는 것이 가능하게 되어 있다. RAM(115)은 CPU(114)의 일시적인 작업 영역으로서 이용된다.
이들 CPU(114)를 중심으로 하는 표시 제어부(110)는 수신된 부호화 신호에 데이터 오류가 발생하고 있는지의 여부의 판정 기능, 또한 그 오류를 정정하는 기능을 또한 포함시켜도 좋다. 이러한 오류 판정·정정 기능(ECC: Error Check and Correction)을 실시하기 위해서는 전자 종이 기입 장치(2)에서의 부호화 회로(205) 또는 CPU(201)를 중심으로 하는 제어 장치에서 소정 규격의 허밍 부호를 용장(冗長) 비트로서 부가하고, 데이터 본체와 용장 비트를 포함해서 부호화하여 송신한다. 수신측의 표시 제어부(110)에서는 복호화된 데이터 중에 발생한 비트 오류를 검출하고, 비트 오류가 검출된 경우에 오류 정정을 한다. 사용하는 허밍 부호에 의해 검출 가능한 또는 정정 가능한 비트수가 정해진다. 예를 들면, 2비트까지의 비트 오류 검출 기능과 1비트의 비트 오류 정정 기능을 갖게 하는 것이 가능하다. 이러한 오류 검출·정정 기능은 복호화 회로에 그 기능을 갖게 해도 좋고 표시 제어부(110)가 소프트웨어 처리에 의해 실시하도록 할 수도 있다. 인터페이스 회로(118)는 이러한 기능에 의해 오류가 정정된 화상 정보를 주사(행) 신호와 데이터(열) 신호로 나눠서 각각 드라이버 회로(12)와 드라이버 회로(13)로 분리하여 출력한다.
불휘발성 표시부(14)는 복수의 화소가 매트릭스 형상으로 배열되어 구성되어 있다. 각 화소는 전기 영동 소자(CE)와 전기 영동 소자를 구동하는 박막 반도체 장치(TFT: Thin Film Transistor)(T)와 전기 영동 소자 중의 분산액의 전기 분극 상태를 유지하기 위한 용량 소자(Cs)를 구비하고 있다. 도 3에서 용량(CE)은 전기 영동 소자의 등가적인 용량을 나타내고 있다. 박막 반도체 장치(T)는 소스가 데이터선(140)에 접속되고, 게이트가 주사선(120)에 접속되어 있다. 또한 드레인이 전기 영동 소자의 한쪽 전극(개별 전극(320)측)과 용량 소자(Cs)의 한쪽 전극에 접속되어 있다. 전기 영동 소자의 다른쪽 전극은 공통 전극으로서 소정의 전위(개별 전극(320)의 전압 변화 레인지의 중간값 등)가 주어져 있다. 용량 소자(Cs)의 다른쪽 전극은 접지 전위를 공급하는 접지 전위선(130)에 접속되어 있다.
이러한 화소의 회로 구성에서, 주사선(120)과 데이터선(140)의 선택 상태를 변화시킴으로써 전기 영동 소자에서의 분극 상태를 2가지로 변화시켜서 시각적으로 다른 휘도 또는 색채를 항상시킨다(후술).
도 4의 (a)에 각각의 박막 반도체 장치(T)의 단면 구조를 나타낸다. 박막 반도체 장치(T)는 기판(300)(도 1에서의 기판(100)에 상당) 위에 형성, 또는 전사되어 있다. 박막 반도체 장치(T)는 채널 영역(311) 및 소스·드레인 영역(312)으로 이루어지는 반도체막(310), 게이트 절연막(313), 게이트 전극(315), 층간 절연막(316), 전극층(318)을 구비한다. 또한, 박막 반도체 장치(T)는 층간 절연막(316) 및 게이트 절연막(313)을 통해서 설치된 관통 구멍(317)에 의해 전극층(318)을 소스·드레인 영역(312)에 접속시킴으로써, 소스 전극이나 드레인 전극을 형성하고 있다. 이 박막 반도체 장치(T)는 본 실시예에서는 유리 기판 등의 고온 내성이 있는 기판 위에 형성되고나서 상기 기판(300) 위에 전사되는 것이다.
도 4의 (b)에 불휘발성 표시부(14)의 한 화소 부근의 확대 단면도를 나타낸다. 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 각 화소는 기판(300) 위에 박막 반도체 장치(T) 및 ITO 등의 투명 전극 재료에 의해 구성되는 개별 전극(320)이 설치되고, 박막 반도체 장치(T)의 출력 단자와 분리부로서 기능하는 개별 전극(320)이 배선층(321)에 전기적으로 접속되어 있다. 개별 전극(320)을 둘러싸도록 수지층(303)이 설치되어 있으며, 수지층(303)에 의해 둘러싸여진 개별 전극(320) 위에는 전기 영동 분산액층(304)이 충전되어 있다. 전기 영동 분산액층(304)과 수지층(303)을 덮어서 ITO 등으로 구성된 공통 전극(305)이 설치되고, 그 위에 PET 필름 등으로 이루어지는 보호막(306)이 형성되어 있다. 전기 영동 분산액층(304)은 분산매 중 에 전기 영동 입자(319)가 분산된 것이다. 전기 영동 입자(319)와 분산매는 다른 착색이 실시되어 있다. 전기 영동 입자(319)에는 예를 들면 이산화티탄 등의 미립자가 사용된다. 분산매에는 이 미립자와 콘트라스트를 주기 위해서, 이소파라핀계의 용매에 염료나 계면활성제, 또한 하전(荷電) 부여제 등의 첨가제를 첨가한 것이 사용된다.
도 5의 (a) 내지 도 5의 (c)를 참조해서 전기 영동 소자의 동작을 설명한다. 상기 전자 종이 표시 장치(1)의 관찰자는 도면 상방(보호막(306))측으로부터 관찰하고 있는 것으로 한다. 전기 영동 분산액층(304)은 개별 전극(320)과 공통 전극(305) 사이에 인가되는 전계 방향에 따라 2종류의 분극 상태가 발생한다.
도 5의 (a)에서는 개별 전극(320)에는 아무런 전위도 공급되어 있지 않기 때문에 개별 전극(320)과 공통 전극(305) 사이에는 전계가 발생하지 않고 전기 영동 입자(319)의 이동은 없다. 이어서, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 박막 반도체 장치(T)에 의한 스위치(TSW)를 제어해서 개별 전극(320)측이 공통 전극(305)으로부터 보아서 소정의 정전위(+V)가 인가되도록 제어하면, 전기 영동 입자(319)가 공통 전극(305)측에 집적하고, 보호막(306)측으로부터 관찰하는 관찰자에게는 전기 영동 입자(319)의 색(예를 들면 백색)이 관찰되게 된다. 이어서, 도 5의 (c)에 나타낸 바와 같이, 박막 반도체 장치(T)에 의한 스위치(TSW)의 극성을 반전시켜서 개별 전극(320)측이 공통 전극(305)으로부터 보아서 부전위(-V)가 인가되도록 제어하면, 전기 영동 입자(319)가 반대측의 개별 전극(320)측에 집적하고, 관찰자로부터는 멀리 위치하게 되어 관찰자에게는 주로 분산매의 색(예를 들면 흑색)이 관찰되게 된 다. 공통 전극(305)의 전위를 개별 전극(320)에 비트 논리 상태에 따라 공급되는 2종류의 전압값(+V와 -V)의 중간값으로 설정해 두면, 개별 전극(320)에 공급하는 전압값만을 비트 논리에 따라 변화시키는 것만으로, 각 전기 영동 소자의 분극 상태, 즉 그 화소에서 표시시키는 색을 변화시킬 수 있다.
이와 같이, 전기 영동 분산액층(304)의 분극 방향을 박막 반도체 장치(T)에 의해 반전시킴으로써 그 화소에 표시시키는 색을 백색이나 흑색 중 어느 하나로 설정할 수 있다. 이 화소마다의 색 제어를 화상 정보의 비트 논리 상태에 대응시켜서 매트릭스 형상으로 배치된 불휘발성 표시부(14)의 화소 전체를 제어하면, 화상 정보에 따른 소정의 화상을 시각 인식 가능하게 표시할 수 있게 되는 것이다.
이러한 각 화소에의 분극 상태를 결정하는 데이터는 드라이버 회로(12)나 드라이버 회로(13)로부터 공급되는 주사선(120)이나 데이터선(140)의 논리 상태를 결정하는 표시 제어부(110)로부터의 시리얼 데이터이다.
드라이버 회로(12)는 주사선(120)의 수만큼 출력 가능한 시프트 레지스터를 내장하고 있으며, 표시 제어부(110)로부터 시리얼 출력된 데이터의 비트 논리 상태를 주사선(120)의 선택 상태로서 반영시키는 것이 가능하게 되어 있다. 또한 드라이버 회로(13)도 데이터선(140)의 수만큼 출력 가능한 시프트 레지스터를 내장하고 있으며, 시리얼 출력된 데이터의 비트 논리 상태를 데이터선(140)의 선택 상태로서 반영시키는 것이 가능하게 되어 있다.
또한, 표시 제어부(110)는 불휘발성 표시부(14)의 각 전기 영동 소자가 갖는 잔상 현상을 부정하는 보상 회로를 구비하고 있어도 좋다. 이 보상 회로는 예를 들면 소정의 농도로 표시시키기 전에, 전기 영동 소자가 완전한 어느 한쪽의 분극 상태가 되는 데이터(완전하게 「백색」 또는 「흑색」을 표시시키는 데이터)를 기입하고나서 소정의 농도로 표시시키는 데이터 기입을 행하는 것이다.
또한, 상기 회로에서 복호화 회로(112) 및/또는 표시 제어부(110), 드라이버 회로(12나 13)가 비동기 회로에 의해 구성되어 있는 것은 바람직하다. 비동기형 회로는 이벤트 구동형이며, 외부로부터의 신호의 변화에 대응해서 비동기로 동작하도록 설계되어 있는 것이다. 심장부가 되는 비동기 CPU는 기본적으로는 동기형 컴퓨터와 동일한 블록 구조, 예를 들면 프로그램 카운터, 이어서 실행해야 할 명령의 어드레스를 저장하는 메모리 어드레스 레지스터, 억세스하고자 하는 메모리 내에서 판독한 데이터를 유지하는 메모리 데이터 레지스터, 현재 실행 중인 명령을 유지하는 명령 레지스터, 연산·처리에 필요로 하는 워크 에어리어인 범용 레지스터, 연산 회로, 전체의 제어 회로 등을 구비하고 있다. 단, 비동기 CPU는 기본 클록에 의해 각 블록이 동작하는 것이 아니기 때문에, 그들을 조정하는 회로가 필요하다. 랑데뷰 회로나 어비터 회로가 그 역할을 담당하는 것이며, 하나의 블록에서의 처리가 종료하여 데이터가 모두 갖추어지면 다음 블록의 처리가 시작되도록 서로의 동작 순서를 규정하는 특별한 회로로서 국소적인 협조를 취하고 있다. 구체적으로, 랑데뷰 회로는 비동기 CPU의 동작을 협조시켜 중앙 제어의 클록이 없어도 데이터가 차례로 세워서 흐르도록 파이프라인 형식으로 제어하는 회로이며, 예를 들면 뮐러 C 소자가 사용된다. 어비터 회로는 두개의 블록이 대략 동시에 어떤 블록에 억세스하고자 한 경우에 어느 한쪽의 처리를 우선시키는 조정 처리를 행하는 회로이다. 비동기 CPU에 대해서는 옛날부터 연구되고 있는 다양한 공지 기술을 이용할 수 있다. 예를 들면, 「비동기 칩에서 한계를 깨라」, I.E.서더랜드 등, 닛께이 사이언스 2002년 11월호, p68∼76에는 그 개략이 개시되어 있다. CPU(114)뿐만아니라, RAM(115)이나 ROM(116), 버퍼 메모리(113), 인터페이스 회로(118)와 복호화 회로(112), 드라이버 회로(12 및 13)도 비동기형으로 동작하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
비동기 회로를 이용하면, 동작이 필요한 순간만 전류가 흘러 전력이 소비되기 때문에 극히 전력 소비량이 적은 시스템을 제공할 수 있고, 전자파를 전력원으로 하는 본 발명과 같은 전자 종이 표시 장치의 회로 구성으로서 바람직하다. 또한 비동기 회로에서는 글로벌 클록(기준 클록)을 사용하지 않으므로 클록식에서 문제가 되는 클록 스큐가 존재하지 않고, 전자 종이와 같이 큰 면적에 회로가 실장되는 장치에서도 회로계 전체의 성능을 열화시키지 않는다. 또한 동기 회로의 설계에서 문제가 되는 크리티컬 패스의 문제가 발생하지 않고, 최악의 조건에서 동작시키는 번잡한 설계가 필요 없어진다. 예를 들면 종래의 동기 회로에서는 정격 동작 온도 범위, 정격 동작 전압 범위, 소자간 편차, 칩간 편차 등을 감안하여 정격 동작 주파수를 정하고 있었지만, 본 실시예와 같이 비동기 회로를 사용하면 이들의 고려는 원칙적으로 불필요하다. 또한 전력 소비가 적으므로 축전부를 대폭 작게 할 수 있고, 클록이 불필요하므로 발진 회로를 위한 부품수를 줄이고, 전자 종이 표시 장치(1)를 더욱 얇게 할 수 있다. 또한 소비 전력이 적어서 방열 대책을 위한 구조가 불필요하므로 그 만큼 전자 종이 표시 장치(1)을 얇게 할 수 있다. 축 전부나 부품을 작게 하거나 불필요하게 할 수 있으므로 비용 저감도 된다. 또한 비동기 회로에서는 소자 특성의 편차에 대하여 강인하며, 제조시의 수율을 향상할 수 있다. 또한 비동기 회로가 특징으로서 클록의 제 2 차 고조파 대책이 불필요하므로 박막 소자 등의 비교적 동작 속도가 느린 소자를 이용하거나 큰 배선 지연이 존재해도, 최대 한도까지 고속화 가능하다. 박막 반도체 장치로 구성할 수 있게 되므로 LTPS나 HTPS를 사용하는 폴리실리콘 박막 반도체 제조 기술을 이용하여, 가요성이 있는 플렉시블 기판에 안정적인 회로를 제조할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 불휘발성 표시부(14)는 전기 영동 소자를 응용했지만, 이에 한정되지 않고 본 발명을 적용 가능하다. 예를 들면 트위스트볼형 표시 장치(TBD)나 도전성 토너 및 이것과 색이 다른 절연성 입자를 전극과 전하 수송층의 적층 기판 2매의 사이에 끼우고, 양쪽 기판에 거는 전장의 방향을 제어하여 도전성 토너를 이동시켜서 표시를 행하는 것도 이용할 수 있다. 또한 스멕틱 액정과 2색성 색소를 사용한 guest/host형의 액정·고분자 복합막을 사용한 불휘발성 표시부도 이용할 수 있다. 이 표시부는 가열에 의해, 2색성 색소를 액정과 함께 배향시켜 포컬(focal) 코닉 상태로 함으로써 광 흡수를 증가시켜서 발색시키는 것이며, 또한 색을 지우는 경우에는 발색한 표시부에 전계를 걸어서 포컬 코닉 상태로부터 호메오 트로픽 상태로 이행시키는 것이다.
또한, 전자 종이 기입 장치(2)와 전자 종이 표시 장치(1)의 통신은 RFID 등의 규격 이외에 근거리 통신 규격, 예를 들면 Bluetooth를 사용하는 것도 가능하다.
그런데, 상술한 바와 같은 본 실시예의 구성에서 전자 종이 기입 장치(2)의 입력 장치(209)가 조작되면, 그 조작 내용에 대응한 조작 신호가 인터페이스 회로(206) 경유로 제어부(20)에 입력된다. 제어부(20)에서는, 예를 들면 이 조작 신호에 대응시킬 수 있는 문자 코드를 표시시키는 화상 정보를 생성하고, 또한 오류 검출·정정시키기 위한 용장 비트를 생성하며, 버퍼 메모리(204)에 저장한다. 부호화 회로(205)는 부호화을 위한 적당한 타이밍에서 버퍼 메모리(204)로부터 저장된 차례로 화상 정보를 포함하는 데이터를 판독하고, 맨체스터 부호화을 행하여 전용선 접속 시스템 변조 주파수에서 변조하여 안테나부(21)로부터 전자파로서 출력한다. 이 전자파의 송신은 일정 시간 쉬지 않고 반복 계속하는 것이라도 좋고, 일정한 인터벌을 두고 동일한 데이터가 반복 송신되는 것이라도 좋다. 또한 연속해서 입력 장치(209)로부터 조작 신호가 입력되는 경우에는 그 때마다 1회(또는 소정 횟수)만큼 동일한 데이터를 송신하도록 해도 좋다.
유저는 전자 종이에 화상을 표시시키고자 하는 경우, 전자 종이 표시 장치(1)를 전자 종이 기입 장치(2)에 근접시키다. 안테나부(21)와 안테나부(11)의 전자 결합이 가능한 범위까지 접근하면, 전자 종이 표시 장치(1)에서의 부호화 신호의 복호가 가능하게 된다. 전자파의 강도가 충분히 강해져서 전력 추출부(101)로부터 충분한 전기 에너지, 즉 전원(Vdd)를 얻을 수 있게 되면, 그 전원 상태를 감시하고 있는 전원 감시 회로(105)가 리셋 신호(Sr)를 해제한다. 표시 제어부(110)에서는 CPU(114)가 초기 상태로부터의 동작을 개시하고, 준비가 정비되는 대로, 버퍼 메모리(113)로부터의 복호화된 화상 정보를 포함하는 데이터의 판독이 가능하게 된다.
안테나부(21)에서 수신된 부호화 신호는 필터 회로(111)를 거쳐서 복호화 회로(112)에 입력되어 복호화되고, 용장 비트를 포함하는 화상 정보에 되돌려진다. 이 데이터는 버퍼 메모리(113)를 통해서 CPU(114)에 의해 차례로 호출된다. CPU(114)는 용장 비트를 포함한 허밍 부호의 연산을 실행하여 비트 오류의 검출이나 수정을 행한다. 만일, 송수신 과정에서 송신된 데이터에 비트 오류가 발생하고 있어도 표시 제어부(110)에서 그 검출 또는 수정이 가능하다.
오류 검출·정정이 종료된 화상 정보는 그 화소 위치에 따라 인터페이스 회로(118) 경유로 드라이버 회로(12) 또는 드라이버 회로(13)로 분리되고, 주사선(120) 또는 데이터선(140)의 선택 상태로서 반영된다. 불휘발성 표시부(14) 내의 각 화소에서는 박막 반도체 장치(T)가 각각의 주사선(120)이나 데이터선(140)의 선택 상태에 따른 전압을 각각의 전기 영동 소자(CE)의 개별 전극(320)에 공급한다. 각각의 화소에서는 그 전기 영동 소자의 개별 전극(320)에 인가되는 데이터가 비트 논리 상태에 대응하여 변화되게 되므로 화소 정보의 「1」 또는 「0」의 비트 논리 상태에 대응해서 백색 또는 흑색을 표시시킬 수 있다. 각 화소의 흑백 상태의 집적이 문자 또는 도형으로서 유저에 관찰되는 것이다.
이상, 본 실시예 1에 의하면, 전자 종이 표시 장치(1)에 전력 추출부(101)를 설치하고, 전자파로부터 전력을 취출하여 축전부인 평활 콘덴서(Cr)에 축적하도록 구성했으므로 전자 종이 표시 장치를 동작시키기 위한 개별 전원 장치가 불필요해 지고, 휴대성이 뛰어난 전자 종이 표시 장치를 제공 가능하다.
또한, 본 실시예 1에 의하면, 추출된 전력의 전원 상태를 감시하는 전원 감시 회로를 설치하고, 소정의 허용 범위에 들어온 경우에 한해서 표시 제어부(110)를 동작시키도록 했으므로 오동작이나 오묘화(誤描畵)을 방지하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예 1에 의하면, 비동기 회로를 채용했으므로 극히 소비 전력이 낮은 전자 종이 표시 장치를 제공할 수 있고, 수신하는 전자파가 약해서 추출하는 전력이 적어도 전자 종이 표시 장치를 충분히 동작시킬 수 있다.
<실시예 2>
본 발명의 실시예 2는 스스로가 송신하는 전자파를 수신하고, 송신 출력의 조정을 행하는 전자 종이 기입 장치에 관한 것이다.
도 6에 본 실시예 2에서의 전자 종이 기입 장치(2b)의 개략적인 사시도를 나타낸다. 본 실시예 2의 전자 종이 기입 장치(2b)는 본체(22)에 제어부(20)와 안테나부(21)를 구비하는 점은 실시예 1과 동일하지만, 등부하 수신부(23)와 모니터용 안테나부(24)를 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 7에 본 실시예 2에서의 전자 종이 기입 장치(2b)의 개략적인 블록도를 나타낸다. 등부하 수신부(23)는 모니터용 안테나부(24), 정류 회로(231), 평활 회로(232), 전원 회로(233), 등부하 회로(234), 검출부(235)를 구비한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 모니터용 안테나부(24)는 송신용 안테나부(21)의 근방에 설치되어 있다. 이 모니터용 안테나부(24)는 송신용 안테나부(21)로부터 송신된 전자파를 수신하도록 설치되어 있다. 정류 회로(231), 평활 회로(232), 전 원 회로(233)는 전자 종이 표시 장치(1)에서의 정류 회로(102), 평활 회로(103), 전원 회로(104)에 대략 등가인 회로에서 동일한 작용을 한다. 등부하 회로(234)는 전자 종이 표시 장치(1)에서 전원 회로(104)로부터 본 장치의 부하 상태와 대략 동일한 부하를 구비하고, 전자 종이 표시 장치(1)와 동등한 전력을 소비한다. 이 등부하 회로(234)는 예를 들면 저항, 커패시터, 인덕터 등을 조합시킴으로써, 전자 종이 표시 장치(1)와 동등한 부하 조건이 되도록 설정되어 있다. 단, 동일한 부하 조건이 되어 있지 않아도, 미리 알고 있는 소정의 관계(비례 관계 등)가 파악되어 있으면 좋다. 검출부(235)는 이 등부하 회로(234)에서 소비되는 전력(전류)의 상대값(실효값 등)을 검출해서 등가 회로 신호 레벨(Sd)로서 출력한다.
이 전자 종이 기입 장치(2b)에서의 제어부(20b)에는 A/D 변환 회로(210)가 설치되어 있으며, 검출부(235)에 의해 검출된 등가 회로 신호 레벨(Sd)을 디지털 데이터로서 입력한다. 그 이외의 제어부(20b)에서의 구성은 실시예 1에서 설명한 구성과 동등하다. 단, ROM(203)에 저장되어 있는 소프트웨어 프로그램은 CPU(201)에 도 8의 송신 전력 조정 처리를 실시시킬 수 있는 것이며, 본 발명의 송신 전력 조정을 실행시키는 것이다.
도 8의 플로차트에 기초하여 본 발명의 송신 전력 조정 처리를 설명한다. 제어부(20b)가 동작해서 부호화 회로(205)에 의해 부호화 신호가 생성되고, 소정의 전용선 접속 시스템 변조 주파수에서 변조되어서 안테나부(21)로부터 전자파로서 출력되면, 이 전자파는 전자 종이 표시 장치(1)의 안테나부(11)에 수신되는 것과 동시에, 동일한 전계 강도에서 모니터용 안테나부(24)에서도 수신된다. 수신된 부 호화 신호는 정류 회로(231)에서 정류되고, 평활 회로(232)에서 직류화되어 축전부인 콘덴서(Cr)에 축적되며, 전원 회로(233)에서 전압 변환되고, 등부하 회로(234)에서 소비된다. 즉, 등부하 회로(234)에서 소비되는 전력은 적정 거리에 근접한 전자 종이 표시 장치(1)에서 소비되는 전력, 상기 장치의 전력 추출부(101)에서 추출되어 공급되는 전력과 대응하고 있다.
CPU(201)는 이 전력의 상대값를 나타내는 등가 회로 신호 레벨(Sd)을 검출하여(S1) 전자 종이 표시 장치(1)에서의 전계 강도가 적정한 범위에 있는지의 여부를 검사한다. 이 신호 레벨이 전자 종이 표시 장치에서의 적정한 동작을 보증하는 하한값(RL)보다 작은 경우(S2: NO), 송신 전력이 적다고 생각할 수 있다. 그래서 CPU(201)는 부호화 회로(205)에 송신 전력의 진폭을 소정량(Δg) 증가시키는 게인 제어 신호(Cg)를 출력한다 (S3). 이 처리에 의해 검출되는 신호 레벨(Sd)이 적정 범위에 들어갈 때까지 게인의 증가가 반복된다(S1∼S2: NO∼S3).
한편, 등가 회로 신호 레벨(Sd)이 적정한 동작을 보증하는 상한값(RH)보다 큰 경우(S4: NO), 송신 전력이 지나치게 크다고 생각된다. 이 경우, CPU(201)는 부호화 회로(205)에 송신 전력의 진폭을 소정량(Δg) 감소시키는 게인 제어 신호(Cg)를 출력한다(S5). 이 처리에 의해 검출되는 신호 레벨(Sd)이 적정 범위에 들어갈 때까지, 게인의 감소가 반복된다(S1∼S4: NO∼S5).
이상의 처리에 의해, 송신 전력의 게인이 적정 범위에 들어가므로 CPU(201)는 화상 송신 처리를 속행한다(S6).
이상, 본 실시예 2의 구성에 의하면, 실시예 1과 같은 작용 효과를 갖는 것 외에 전자 종이 기입 장치(2b)가 스스로 송신하는 전자파를 전자 종이 표시 장치(1)에서의 조건과 동일한 조건에서 모니터하고, 그 신호 레벨에 따라 전자파 출력을 조정하므로 전자 종이 표시 장치(1)에 정상적인 동작을 시키기 위해서 적당한, 필요 충분한, 또한 과대하지 않은 강도의 전력을 유도시키는 전자파를 조정해서 공급할 수 있다.
<실시예 3>
본 발명의 실시예 3은 화상 정보의 정보원의 변형예에 관한 것이다.
도 9에 본 실시예 3에서의 전자 종이 기입 장치(2c)의 개략적인 블록도를 나타낸다. 도 9 에 나타낸 바와 같이, 이 전자 종이 기입 장치(2c)는 외부의 컴퓨터 장치를 케이블을 통해서 접속하는 커넥터(223), 케이블을 통한 소정의 규격에서의 통신에 의해 컴퓨터 장치로부터의 화상 정보를 송수신하는 통신 회로(222), 외부 컴퓨터 장치와 이 제어부(20c)의 통신 속도의 차이를 보완하기 위한 버퍼 회로(221), 버퍼 회로(221)에 축적된 화상 정보를 차례로 내부 버스(200)에 전송하는 인터페이스 회로(220)를 구비한다. 그 밖의 구성에 대해서는 실시예 1과 동일하다. 외부 컴퓨터 장치로부터의 데이터 통신은 공지의 통신 규격, RS-232C나 RS-422, 센트로닉스, USB를 이용 가능하다. 또한 커넥터(223)에 무선 통신 어댑터를 접속함으로써, 무선에 의한 무선 LAN이나 Bluetooth 규격에 의해 접속되어 있어도 좋다.
상기 구성에 의해, 외부의 컴퓨터 장치로부터 화상 정보가 수시로 송신되고, 그 화상 정보가 전자 종이 표시 장치(1)에 전송되며, 화상으로서 표시된다. 외부 컴퓨터 장치로부터 보면 프린터에 의해 종이 매체에 인쇄하는 위치에서, 전자 종이 표시 장치(1)에 묘화시키는 것이 가능하다. CPU(201)는 실시예 1과 같이 입력 장치(209)로부터의 조작 신호에 기초하는 표시 및 외부 컴퓨터 장치로부터의 화상 정보에 의한 표시 중 어느 하나를 임의로, 예를 들면 입력 장치(209)의 조작 또는 외부 컴퓨터 장치로부터의 인쇄 제어에 의해 바꾸도록 동작한다.
이상, 본 실시예 3에 의하면, 외부로부터 송신된 화상 정보 또는 입력 장치로부터 입력된 조작 신호에 대응하는 화상 정보 중 어느 하나를 묘화할 수 있으므로 외부 컴퓨터 장치로부터 공급되는 화상 정보를 그대로 부호화 전송해서 표시시키는 것도, 입력 장치(209)로부터 주입된 문자 등을 화상 표시시키는 것도 가능하며 응용 범위를 넓게 할 수 있다.
<실시예 4>
본 발명의 실시예 4는 전자 종이 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
도 10의 (a) 내지 도 10의 (f)에 본 실시예에서의 전자 종이 표시 장치의 제조 공정 단면도를 나타낸다. 이들 도면의 제조 공정 단면도는 2개의 화소 부분의 단면을 확대한 모식도이다.
도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기판(300) 위에 불휘발성 표시부(14)의 한쪽 전극인 개별 전극(320)을 형성한다. 기판(300(100))으로서는 전자 종이로서의 휴대성이 뛰어난 재료를 이용한다. 예를 들면 가요성이 있고 경량의 재료로서 PET(polyethylene terephthalate) 등을 사용하는 것이 바람직하다. PET 기판을 사용할 경우, 진공 중 또는 감압 중에서 OST의 증기에 노출하는 것이 바람직하다. 또한 유리 기판을 사용하여도 좋다. 유리 기판을 사용할 경우에는 붕소 규산 유리 등을 사용한다.
이어서, 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, 기타 기판 위에서 형성한 박막 반도체 장치를 포함하는 회로부(301)를 기판(300) 위에 전사한다. 우선, 회로부(301)를 다른 기판 위에 형성한다. 기판 위에는 소정의 조건에서 박리 또는 어블레이션을 발생하는 박리층을, 예를 들면 비정질 실리콘 등을 사용하여 형성하고, 그 위에 회로부(301)를 형성한다. 예를 들면 유리 기판 등의 내열성이 있는 기판 위에 박리층을 형성하고, 그 위에 반도체막(310)을 형성한다. 반도체막(310)은 예를 들면 펜타센을 소정의 기판 온도와 디포트 레이트에서 진공 열 증착함으로써 얻어진다. 기판 온도를 낮춰서 디포트 레이트를 낮춰 증착함으로써 이동도가 높은 반도체막을 형성할 수 있다. 그 후에 공지의 방법(예를 들면 증착법, 포토리소그래피법)에 의해 산화 규소막을 성막하여 게이트 절연막(313)으로 한다. 이어서, 니켈 등을 이온 빔 스퍼터링법이나 포토리소그래피법에 의해 성막하여 게이트 전극(315)을 형성한다. 이어서, TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate) 등의 산화규소막을 성막해서 층간 절연막(316)을 형성한다. 그리고 관통 구멍을 형성하고, 전극층(318)을 형성해서 패터닝함으로써, 박막 반도체 장치(T) 및 그들을 전기적으로 접속해서 구성되는 회로부(301)가 형성된다.
회로부(301)가 형성되면, 예를 들면 회로부(301)를 수지 등으로 상기 기판(300) 위의 해당 개소에 접착하고나서, 박리층에 레이저 조사(照射)하고, 박리층에 박리를 발생시켜서 회로부(301)를 기판(300) 위에 전사한다.
도 10의 (c)에 나타낸 바와 같이, 회로부(301)의 전사를 할 수 있으면, 각 박막 반도체 장치(T)의 출력 전극과 불휘발성 표시부의 한쪽 전극을 접속한다. 예를 들면 박막 반도체 장치(T)의 드레인 전극과 개별 전극(320)을 배선층(321)에 의해 접속한다.
이어서, 도 10의 (d)에 나타낸 바와 같이, 한쪽 전극이 노출되도록 기판 위에 분리부를 형성한다. 구체적으로는 개별 전극(320)이 노출되도록 수지층(303)을 형성한다. 이 수지층(303)은 개별 전극의 주위에 액자 형상으로 수지를 도포함으로써 형성된다.
이어서, 도 10의 (e)에 나타낸 바와 같이, 기판 위에 형성된 분리부(수지층303) 사이에 전기 영동 분산액을 충전한다. 구체적으로는 수지층(303)의 개구부에 분산매에 전기 영동 입자(319)를 포함하는 전기 영동 분산액을 충전해서 전기 영동 분산액층(304)을 형성한다.
그리고 도 10의 (f)에 나타낸 바와 같이, 전기 영동 분산액이 충전된 분리부를 덮도록 공통 전극을 형성한다. 구체적으로는 투명 전극 재료인 ITO를 스퍼터링법 등으로 균일하게 증착하고, 공통 전극(305)을 형성한다. 마지막으로 PET 필름 등을 보호막(306)으로서 적층한다.
이상과 같은 공정에 의해 형성되는 전자 종이 표시 장치는 예를 들면 전기 영동 분산액층의 두께를 약 30 내지 50μm의 두께로 형성한 경우, 전자 종이 전체의 두께를 0.1 내지 0.2mm 정도로 할 수 있다. 이 때문에, 대략 종이의 두께와 동일해지고, 종이와 같은 감각으로 이용하는 것이 가능하다. 또한, 상기 발명에 의 한 전자 종이 표시 장치는 전원 장치가 필요없고, 극히 경량으로 할 수 있으므로 휴대성이 뛰어난 것이다.
상기 본 실시예 4에서의 제조 공정에 의하면, 다른 기판 위에서 제조된 박막 반도체 장치를 전사해서 불휘발성 표시부의 구동부로서 이용하므로 최종 기판이 반도체 제조 중의 프로세스 온도에 견딜 수 없는 것이라도 높은 이동도를 구비한 상기 박막 반도체 장치(T)를 이용한 전자 종이 표시 장치(1)를 형성할 수 있다. 이 때문에, 예를 들면 가요성이 풍부한 플라스틱 기판 등에 전자 종이 표시 장치를 형성할 수 있다.
도 1은 실시예 1의 전자 종이 시스템의 개념 사시도.
도 2는 실시예 1에서의 전자 종이 기입 장치의 블록도.
도 3은 실시예 1에서의 전자 종이 표시 장치의 블록도.
도 4의 (a)는 실시예에서의 불휘발성 표시부에 이용되는 반도체 장치의 확대 단면도.
도 4의 (b)는 실시예에서의 불휘발성 표시부의 확대 일부 단면도.
도 5의 (a)는 실시예에서의 불휘발성 표시부의 전압을 인가하지 않았을 때의 동작 설명도.
도 5의 (b)는 실시예에서의 불휘발성 표시부의 개별 전극에 정전압을 인가하지 않았을 때의 동작 설명도.
도 5의 (c)는 실시예에서의 불휘발성 표시부의 개별 전극에 부전압을 인가하지 않았을 때의 동작 설명도.
도 6은 실시예 2의 전자 종이 시스템의 개념 사시도.
도 7은 실시예 2에서의 전자 종이 기입 장치의 블록도.
도 8은 실시예 2에서의 전자 종이 기입 장치의 동작 플로차트.
도 9는 실시예 3에서의 전자 종이 기입 장치의 블록도.
도 10은 실시예 4에서의 전자 종이 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 공정단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 제어부 11 : 안테나부
12 : 드라이버 회로 13 : 드라이버 회로
14 : 불휘발성 표시부 20, 20b, 20c : 제어부
21: (송신용)안테나부 22 : 본체
23 : 등부하 수신부 24 : 모니터용 안테나부
100 : 기판 101 : 전력 추출부
102 : 정류 회로 103 : 평활 회로
104 : 전원 회로 105 : 전원 감시 회로
110 : 표시 제어부 111 : 필터 회로
112 : 복호화 회로 113 : 버퍼 메모리
117 : 내부 버스 118 : 인터페이스 회로
120 : 주사선 130 : 접지 전위선
140 : 데이터선 200 : 내부 버스
204 : 버퍼 메모리 205 : 부호화 회로
206 : 인터페이스 회로 207 : 표시 드라이버
208 : 디스플레이 209 : 입력 장치
210 : 변환 회로 220 : 인터페이스 회로
221 : 버퍼 회로 222 : 통신 회로
223 : 커넥터 231 : 정류 회로
232 : 평활 회로 233 : 전원 회로
234 : 등부하 회로 235 : 검출부
300 : 기판 301 : 회로부
303 : 수지층 304 : 전기 영동(泳動) 분산액층
305 : 공통 전극 306 : 보호막
310 : 반도체막 311 : 채널 영역
312 : 소스·드레인 영역 313 : 게이트 절연막
315 : 게이트 전극 316 : 층간 절연막
317 : 관통 구멍 318 : 전극층
319 : 전기 영동 입자 320 : 개별 전극
321 : 배선층 Sd : 등가 회로 신호 레벨
Sr : 리셋 신호 T : 박막 반도체 장치

Claims (16)

  1. 제어부와, 드라이버 회로와, 표시부를 구비하는 표시 장치로서,
    상기제어부가,
    상기 표시부를 제어하는 CPU와,
    전자파를 수신하는 안테나부와,
    상기 안테나부로부터 출력되는 신호에 기초하여 전압을 출력하는 전력 추출부를 포함하고,
    상기 전력 추출부는,
    상기 안테나부로부터 출력되는 신호를 정류하는 정류 회로부와,
    상기 정류 회로부에 의해 정류된 신호를 축적하는 축전부와,
    상기 축전부에 의해 축적된 신호를 강압 또는 승압하는 전원 회로부와,
    상기 전원 회로부로부터 출력되는 출력 전압을 검출하고, 상기 출력 전압이 허용 범위내가 아닐 경우 상기 CPU에 리셋 신호를 출력하는 전원 감시 회로
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력 전압이 상기 허용 범위내일 경우 상기 CPU에의 리셋 신호를 해제하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    ROM을 더 갖고,
    상기 리셋 신호가 해제되는 경우, 상기 CPU가 상기 ROM의 어드레스로부터 프로그램 데이터를 읽어내는 어드레스 카운터(address counter)를 동작시키는 것인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제어부와, 드라이버 회로와, 표시부를 구비하는 표시 장치로서,
    상기 제어부가,
    상기 표시부를 제어하는 CPU와,
    전자파를 수신하는 안테나부와,
    상기 안테나부로부터 출력되는 신호에 기초하여 전류를 출력하는 전력 추출부를 포함하고,
    상기 전력 추출부는,
    상기 안테나부로부터 출력되는 신호를 정류하는 정류 회로부와,
    상기 정류 회로부에 의해 정류된 신호를 축적하는 축전부와,
    상기 축전부에 의해 축적된 신호를 강압 또는 승압하는 전원 회로부와,
    상기 전원 회로부로부터 출력되는 출력 전류를 검출하고, 상기 출력 전류가 허용 범위내가 아닐 경우 상기 CPU에 리셋 신호를 출력하는 전원 감시 회로
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 출력 전류가 상기 허용 범위내일 경우 상기 CPU에의 리셋 신호를 해제하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    ROM을 더 갖고,
    상기 리셋 신호가 해제되는 경우, 상기 CPU가 상기 ROM의 어드레스로부터 프로그램 데이터를 읽어내는 어드레스 카운터를 동작시키는 것인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 CPU가 비동기CPU인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. CPU와,
    전자파를 수신하는 안테나부와,
    상기 안테나부로부터 출력되는 신호에 기초하여 전압을 출력하는 전력 추출부를 포함하고,
    상기 전력 추출부는,
    상기 안테나부로부터 출력되는 신호를 정류하는 정류 회로부와,
    상기 정류 회로부에 의해 정류된 신호를 축적하는 축전부와,
    상기 축전부에 의해 축적된 신호를 강압 또는 승압하는 전원 회로부와,
    상기 전원 회로부로부터 출력되는 출력 전압을 검출하고, 상기 출력 전압이 허용 범위내가 아닐 경우 상기 CPU에 리셋 신호를 출력하는 전원 감시 회로
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
  9. CPU와,
    전자파를 수신하는 안테나부와,
    상기 안테나부로부터 출력되는 신호에 기초하여 전류를 출력하는 전력 추출부를 포함하고,
    상기 전력 추출부는,
    상기 안테나부로부터 출력되는 신호를 정류하는 정류 회로부와,
    상기 정류 회로부에 의해 정류된 신호를 축적하는 축전부와,
    상기 축전부에 의해 축적된 신호를 강압 또는 승압하는 전원 회로부와,
    상기 전원 회로부로부터 출력되는 출력 전류를 검출하고, 상기 출력 전류가 허용 범위내가 아닐 경우 상기 CPU에 리셋 신호를 출력하는 전원 감시 회로
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 CPU가 비동기CPU인 것을 특징으로 하는 회로.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 출력 전압이 상기 허용 범위내일 경우 상기 CPU에의 리셋 신호를 해제하는 것을 특징으로 하는 회로.
  14. 제 13 항에 있어서,
    ROM을 더 갖고,
    상기 리셋 신호가 해제되는 경우, 상기 CPU가 상기 ROM의 어드레스로부터 프로그램 데이터를 읽어내는 어드레스 카운터(address counter)를 동작시키는 것인 것을 특징으로 하는 회로.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 출력 전류가 상기 허용 범위내일 경우 상기 CPU에의 리셋 신호를 해제하는 것을 특징으로 하는 회로.
  16. 제 15 항에 있어서,
    ROM을 더 갖고,
    상기 리셋 신호가 해제되는 경우, 상기 CPU가 상기 ROM의 어드레스로부터 프로그램 데이터를 읽어내는 어드레스 카운터를 동작시키는 것인 것을 특징으로 하는 회로.
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