JP2003216334A - 電子ペーパー用入出力装置およびコンピュータのデータ出力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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
置および、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。 【解決手段】 電子インク層１を有する電子ペーパーＰ
１を挟むための、マトリックススイッチシート８と、対
向電極層と、位置検出シート７と備え、位置検出シート
７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８は、上記
位置特定信号と対応する多数の要素スイッチ９を備え、
両シート間に接続したコンピュータは位置検出シート７
から入力した位置特定信号に対応した要素スイッチ９を
オン・オフ制御し、このオン・オフに基づいて電子イン
ク層１の色を変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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（th
in 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】第１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】第２の発明は、対向電極層およびマトリッ
クススイッチシート間にＡＭ変調された電圧を印加する
とともに、このＡＭ変調波形を調整する波形調整手段を
備えた点に特徴を有する。なお、上記ＡＭ変調とは、電
圧の強度変調であって、印加電圧の波形を任意に調整す
ることである。第３の発明は、マトリックススイッチシ
ート内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た点に特徴を有
する。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。

【００１１】第４の発明のコンピュータのデータ出力装
置は、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、対向電極層およびマトリッ
クススイッチシートを備え、上記マトリックススイッチ
シートは、複数の要素スイッチを備えるとともにコンピ
ュータに接続し、このコンピュータは、データに基づい
て特定の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・オフに基づいて上記電子インク層の色を
変化させる点に特徴を有する。

【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５，１
０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１
１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Ｐ
１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、この発明の第
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】第１から第３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】特に、第２の発明によれば、電子インクの
種類に応じて、印加電圧の大きさや波形を変えることが
できるので、電子インク内の着色粒子が、ペンなどの筆
記手段の動きに追従しやすくなり、正確な記録ができる
ようになる。また、第３の発明によれば、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。第４の発
明によれば、従来の電子ペーパーから、電極部分を除い
た新たな電子ペーパーを用いたコンピュータのデータ出
力装置を実現できる。

【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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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。
2. 【請求項２】 対向電極層およびマトリックススイッチ
   シート間にＡＭ変調された電圧を印加するとともに、こ
   のＡＭ変調波形を調整する波形調整手段を備えた請求項
   １に記載の電子ペーパー用入出力装置。
3. 【請求項３】 マトリックススイッチシート内の要素ス
   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た請求項１または２に記載の電
   子ペーパー用入出力装置。
4. 【請求項４】 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、対向電極層および
   マトリックススイッチシートを備え、上記マトリックス
   スイッチシートは、複数の要素スイッチを備えるととも
   にコンピュータに接続し、このコンピュータは、データ
   に基づいて特定の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・オフに基づいて上記電子インク
   層の色を変化させるコンピュータのデータ出力装置。