表示デバイス、表示システム、及び、表示制御方法
【課題】表示内容を簡単に入力して表示させることが可能で、取扱いが容易なシート状の表示デバイス、表示システム、及び、表示制御方法を提供する。
【解決手段】受光表示シート１は、可撓性を有するベースシート１０１に、外部から入射した光のファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって外光を反射する誘電体ミラー１４２と、ベースシート１０１に並べて配置され、周囲の電界に応じて変形することにより誘電体ミラー１４２の反射率を変化させる複数の駆動用ピエゾ素子１４０と、駆動用ピエゾ素子１４０の位置毎に所定波長の外光の受光状態を検出する受光検出部と、受光検出部により検出した受光状態に基づいて、駆動用ピエゾ素子１４０に電界を印加して変形させる制御部と、を備える。
【解決手段】受光表示シート１は、可撓性を有するベースシート１０１に、外部から入射した光のファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって外光を反射する誘電体ミラー１４２と、ベースシート１０１に並べて配置され、周囲の電界に応じて変形することにより誘電体ミラー１４２の反射率を変化させる複数の駆動用ピエゾ素子１４０と、駆動用ピエゾ素子１４０の位置毎に所定波長の外光の受光状態を検出する受光検出部と、受光検出部により検出した受光状態に基づいて、駆動用ピエゾ素子１４０に電界を印加して変形させる制御部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の反射状態を制御することによって表示を行う表示デバイス、この表示デバイスを備えた表示システム、及び、上記の表示デバイスにより表示を行うための表示制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シート状の記録媒体に画像を形成する場合、プリンターによりインクを記録媒体に付着させて画像を形成することが一般的である。また、近年では、紙を代替する表示デバイスとして、いわゆる電子ペーパーが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された構成は、着色された粒子に電圧を印加して電気泳動させることで、粒子の位置を変化させて、表示状態を切り替えるものである。このような表示デバイスを紙に代えて利用すれば、紙のような使い捨てをすることが少なくなり、省資源化の面で有用である。ところで、紙の代替となり得る表示デバイスとしては、予め用意された画像データを表示する用途に加え、ユーザーが描いた画像を表示する用途も考えられる。このような用途は、例えば、ペンを用いるタブレットが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−５０２９５０号公報
【特許文献２】特開平５−１４３２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、紙の代替となり得る電子デバイスとして、表示させる内容を簡単に入力でき、この入力に応答して表示を行うデバイスが考えられる。しかしながら、紙の代替となり得るには、紙のように容易に取扱うことが可能なシート状として、複数の表示面を同時に閲覧できること、集積した枚葉形態にできること、折り曲げ可能であること等が求められる。これらの要求に対し、タブレットのように液晶表示装置と高性能のコンピューターとを使用する従来のデバイスでは対応できなかった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、表示内容を簡単に入力して表示させることが可能で、取扱いが容易なシート状の表示デバイス、表示システム、及び、表示制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、可撓性を有するシートに、外部から入射した光のファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって外光を反射する反射層と、前記シートに並べて配置され、周囲の電界に応じて変形することにより前記反射層の反射率を変化させる複数の圧電体と、前記圧電体の位置毎に所定波長の外光の受光状態を検出する受光検出部と、前記受光検出部により検出した受光状態に基づいて、前記圧電体に電界を印加して変形させる制御部と、を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、ファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって外光を反射する機能を備えた表示デバイスに所定波長の光が照射された場合に、この受光状態を圧電体の位置毎に検出して、検出した受光状態に応じて圧電体の位置毎に表示状態が変化するので、表示デバイスに所定波長の光を照射するという簡単な操作により表示内容を入力すると、この入力内容がそのまま表示される。この表示デバイスは、可撓性のシートで構成されるため折り曲げ性に富み、例えば複数枚葉形態とすることも可能であるし、紙のように容易に取り扱うことができ、圧電体に電界を印加してから変形するまでの応答時間が非常に短く、表示状態を高速で切り替えできるという利点がある。従って、本発明によれば、表示内容を簡単に入力して表示させることが可能で、取扱いが容易なシート状の表示デバイスを提供できる。
【０００６】
上記構成において、各々の前記圧電体に重なるように並ぶ複数の電荷蓄積部を備え、前記制御部は、前記圧電体に電界を印加して変形させた後に、該圧電体に対応する前記電荷蓄積部に電圧を印加して電荷を蓄積させてもよい。
この場合、圧電体に電界を印加することで表示状態を変化させ、入力された内容を表示するとともに、その後は電荷蓄積部に蓄積した電荷によって表示状態を維持するので、高速に表示状態を切り替えることができ、かつ、少ない電力で長時間にわたって表示を維持できる。
【０００７】
また、上記構成において、前記受光検出部は、前記圧電体の温度変化に起因する電荷の変化を検出することにより、前記圧電体の受光状態を検出してもよい。
この場合、表示状態を変化させるための圧電体を用いて所定波長の光の受光状態を検出できるので、単純な構成によって入力内容の検出と表示とを行うことができ、製造コストの低減を図ることができる。
ここで、上記圧電体として、温度変化によって分極状態が変化する焦電体を用いてもよい。
【０００８】
さらに、上記構成において、前記シートの表面に、前記圧電体に対応して複数並べて配置され、所定波長の光を受光して受光状態に応じた電圧を出力する受光部を備え、前記受光検出部は、各々の前記受光部の出力電圧を検出してもよい。
この場合、圧電体への電界の印加とは独立して、受光状態を速やかに検出できる。
【０００９】
また、本発明は、可撓性を有するシートに、外部から入射した光のファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって外光を反射する反射層と、前記シートに並べて配置され、周囲の電界に応じて変形することにより前記反射層の反射率を変化させる複数の圧電体と、前記圧電体の位置毎に所定波長の外光の受光状態を検出する受光検出部と、前記受光検出部により検出した受光状態に基づいて、前記圧電体に電界を印加して変形させる制御部と、を備えた表示デバイスと、前記表示デバイスに対して所定波長の光を照射する操作デバイスと、を備えたことを特徴とする。
このシステムによれば、ファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって外光を反射する機能を備えた表示デバイスに対し、操作デバイスを用いて所定波長の光を照射するという簡単な操作により表示内容を入力すると、操作デバイスにより照射された光の受光状態を圧電体の位置毎に検出することで、入力内容が検出され、この入力内容がそのまま表示される。可撓性のシートで構成され、折り曲げ性に富み、紙のように容易に取り扱うことが可能な表示デバイスを用いて、表示内容を簡単に入力して表示させることが可能な表示システムを実現できる。
【００１０】
また、本発明は、可撓性を有するシートに、外部から入射した光のファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって外光を反射する反射層と、前記シートに並べて配置され、周囲の電界に応じて変形することにより前記反射層の反射率を変化させる複数の圧電体と、前記圧電体の位置毎に所定波長の外光の受光状態を検出する受光検出部と、を設けた表示デバイスを制御し、前記受光検出部により検出した受光状態に基づいて、前記圧電体に電界を印加して変形させること、を特徴とする。
この方法によれば、ファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって外光を反射する機能を備えた表示デバイスに対し、操作デバイスを用いて所定波長の光を照射するという簡単な操作により表示内容を入力すると、操作デバイスにより照射された光の受光状態を圧電体の位置毎に検出することで、入力内容が検出され、この入力内容がそのまま表示される。可撓性のシートで構成され、折り曲げ性に富み、紙のように容易に取り扱うことが可能な表示デバイスを用いて、表示内容を簡単に入力して表示させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、表示内容を簡単に入力して表示させることが可能で、取扱いが容易なシート状の表示デバイスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る表示システムの構成を示す外観斜視図である。
【図２】受光表示シートの構成を示す要部断面図である。
【図３】各部の配置状態を示す要部斜視図である。
【図４】分極用ピエゾ素子と配線の配置状態を示す要部平面図である。
【図５】駆動用ピエゾ素子の変形の様子を説明する図である。
【図６】ペン型指示器の構成を示す図である。
【図７】表示システムの動作を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施形態に係る受光表示シートの構成を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１の実施形態］
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を適用した第１の実施形態に係る表示システム１００の構成を示す外観図である。
表示システム１００は、表示デバイスとしての受光表示シート１と、この受光表示シート１に対して操作デバイスとして機能するペン型指示器３と、を備えて構成される。
受光表示シート１は、可撓性を有するシートとして構成され、例えば図１に示すように屈曲させることも可能であり、折り曲げることもできる。受光表示シート１の縁には選択回路１１が設けられ、この選択回路１１に、受光表示シート１の表示状態を制御する表示制御装置１０が接続されている。表示制御装置１０は表示デバイスとしての受光表示シート１の一部を構成する構成部である。
受光表示シート１と組み合わせて使用されるペン型指示器３は、ペン型に形成され、ユーザーが手に持って使用するデバイスであり、先端部３１から赤外光を放射する。
受光表示シート１の表示制御装置１０は、ペン型指示器３から照射された赤外線を、受光表示シート１における位置毎に検出する機能を有し、ペン型指示器３によって指し示された位置の表示状態を変化させる。
【００１４】
図２は受光表示シート１の構成を示す要部断面図である。
受光表示シート１の表面は、透光性を有する表面層１５０により覆われ、受光表示シート１の裏面側は可撓性を有するベースシート１０１（シート）で構成され、これらベースシート１０１と表面層１５０との間に各部を収めた構成となっている。
表面層１５０は、透明または半透明の透光性を有する層であり、有色（白色を含む）または無色のいずれであってもよい。表面層１５０は、例えば合成樹脂により構成される。表面層１５０の下側、すなわちベースシート１０１側の面は平滑で高い反射率を有するハーフミラーとして機能し、下方から入射した光を反射する。
ベースシート１０１は、可撓性を有するとともに、後述する各部を支持可能な所定の引っ張り強度を有するシートである。ベースシート１０１の透明度は任意であるが、受光表示シート１の表面（表面層１５０側）の表示を妨げないように、不透明または半透明であることが好ましい。ベースシート１０１としては、合成樹脂製のシート或いはガラス等の無機材料からなるシートを用いることができる。
なお、以下の説明においては、便宜上、表面層１５０側を上、ベースシート１０１側を下として説明する。勿論、受光表示シート１の使用時における受光表示シート１の設置状態や設置の向きは何ら制限されない。
【００１５】
ベースシート１０１の上側には、複数の分極用ピエゾ素子１２０（電荷蓄積部）が配置される。分極用ピエゾ素子１２０は、強誘電体（例えば、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム等）で構成される板または膜或いは層である。分極用ピエゾ素子１２０は、下側に配置されたＸ方向配線１１１と、上側に配置されたＹ方向配線１１２とに接続されている。
【００１６】
図３は、Ｘ方向配線１１１、Ｙ方向配線１１２、分極用ピエゾ素子１２０及び駆動用ピエゾ素子１４０の配置状態を示す要部斜視図であり、図４は、分極用ピエゾ素子１２０と各配線の接続状態を示す要部平面図である。
図３及び図４に示すように、第１の実施形態の分極用ピエゾ素子１２０は、正方形に形成され、受光表示シート１のほぼ全面に、縦方向及び横方向に所定間隔をあけてマトリクス状に並んでいる。
分極用ピエゾ素子１２０の下側には、受光表示シート１の幅方向に延びるＸ方向配線１１１が配置されている。Ｘ方向配線１１１は金属やカーボン等の導体材料からなる膜或いは層であり、分極用ピエゾ素子１２０に電気的に接続されている。Ｘ方向配線１１１は、所定間隔をあけて並ぶ分極用ピエゾ素子１２０に対応して、受光表示シート１の長手方向に平行に並べて複数設けられている。１本のＸ方向配線１１１には、Ｘ方向配線１１１に沿って一列に並ぶ複数の分極用ピエゾ素子１２０が接続されている。
【００１７】
また、分極用ピエゾ素子１２０の上側には、受光表示シート１の長手方向に延びるＹ方向配線１１２が、受光表示シート１の幅方向に並べて配置されている。Ｙ方向配線１１２はＸ方向配線１１１と同様、金属やカーボン等の導体材料からなる薄膜であり、分極用ピエゾ素子１２０に電気的に接続されている。Ｙ方向配線１１２は、所定間隔をあけて並ぶ分極用ピエゾ素子１２０に対応して、受光表示シート１の幅方向に平行に並べて複数設けられている。１本のＹ方向配線１１２には、Ｙ方向配線１１２に沿って一列に並ぶ複数の分極用ピエゾ素子１２０が接続されている。
Ｙ方向配線１１２は、Ｘ方向配線１１１及び後述する透明配線１１３とともに、配線部１１０を構成する。
ここで、Ｘ方向配線１１１及びＹ方向配線１１２は、保持用配線部を構成し、Ｙ方向配線１１２及び透明配線１１３は駆動用配線部を構成する。
【００１８】
全てのＸ方向配線１１１及びＹ方向配線１１２は、それぞれ選択回路１１（図１）に接続されている。
選択回路１１は、表示制御装置１０の制御に従って、複数のＸ方向配線１１１の中から１または複数のＸ方向配線１１１を選択し、選択したＸ方向配線１１１を表示制御装置１０に接続する。また、選択回路１１は、複数のＹ方向配線１１２の中から１または複数のＹ方向配線１１２を選択し、選択したＹ方向配線１１２を表示制御装置１０に接続する。表示制御装置１０は、選択回路１１により選択されたＸ方向配線１１１、Ｙ方向配線１１２の電位を制御し、Ｘ方向配線１１１とＹ方向配線１１２との間に電圧を印加する。
【００１９】
図２に示すように、分極用ピエゾ素子１２０の下側に位置するＸ方向配線１１１と表面層１５０との間には、絶縁層１３１が配されている。絶縁層１３１は、絶縁性を有する合成樹脂等であり、Ｘ方向配線１１１とＸ方向配線１１１との間、及び、Ｘ方向配線１１１と表面層１５０との間の空間を満たしており、Ｘ方向配線１１１や分極用ピエゾ素子１２０と表面層１５０とを絶縁及び保護する役目がある。
絶縁層１３１の色について特に制限は無いが、例えば遮光性を有する材料を用いた場合には、表面層１５０から余分な反射光が放射されるのを防ぐことができる。すなわち、後述する駆動用ピエゾ素子１４０は透光性の材料であっても遮光性の材料であっても良いが、透光性の材料を用いた場合、表面層１５０から入射した光が駆動用ピエゾ素子１４０の下方に位置するＸ方向配線１１１に達し、このＸ方向配線１１１で反射する可能性がある。ここで、絶縁層１３１が遮光性を有する材料、或いは、透光性の低い材料で構成されている場合、Ｘ方向配線１１１に外光が殆ど達しない上、Ｘ方向配線１１１の反射光が表面層１５０へ放射されないので、駆動用ピエゾ素子１４０の動作に関係なく放射される余分な放射光を防止できるという利点がある。
【００２０】
分極用ピエゾ素子１２０の上方には、駆動用ピエゾ素子１４０（圧電体）が、分極用ピエゾ素子１２０に対応するようにマトリクス状に並べて配置されている。
駆動用ピエゾ素子１４０は、焦電体で構成され、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛等の焦電効果を有する材料で構成される板または膜或いは層である。図３に示すように、第１の実施形態の駆動用ピエゾ素子１４０は、正方形に形成され、受光表示シート１の縦方向及び横方向に所定間隔をあけてマトリクス状に並んでいる。
【００２１】
駆動用ピエゾ素子１４０の上面には、透明配線１１３が敷設されている。透明配線１１３は、酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide）や、酸化亜鉛系透明導電材料、水酸化マグネシウム−炭素系透明導電材料等の、透光性を有する導体の膜（層）で構成されている。透明配線１１３は、所定間隔を開けて並ぶ駆動用ピエゾ素子１４０に対応して、例えばＸ方向配線１１１と同じく受光表示シート１の幅方向に延びるように、平行に並べて複数設けられている。全ての透明配線１１３は選択回路１１（図１）に接続され、これら複数の透明配線１１３の中から任意の１本を、選択回路１１によって選択できる。
【００２２】
透明配線１１３はＸ方向配線１１１と同方向に並べて配設されているので、１本の透明配線１１３と１本のＹ方向配線１１２とが選択されると、その交差する場所に位置する一つの駆動用ピエゾ素子１４０が特定される。選択回路１１（図１）は、表示制御装置１０の制御に従って１または複数の透明配線１１３を選択し、選択した透明配線１１３を表示制御装置１０に接続する。表示制御装置１０は、選択回路１１により接続された透明配線１１３を接地させる。
【００２３】
隣接する駆動用ピエゾ素子１４０と駆動用ピエゾ素子１４０との間には、スペーサー１４１が配設されている。スペーサー１４１の厚みは、合成樹脂等の絶縁材料で構成され、電界が印加されていない状態の駆動用ピエゾ素子１４０と透明配線１１３とを合わせた厚みに相当し、駆動用ピエゾ素子１４０、透明配線１１３及びスペーサー１４１が一つの層を形成している。この層とＹ方向配線１１２との間、及び、Ｙ方向配線１１２とＹ方向配線１１２との間に形成される空間は、絶縁層１３２により満たされている。絶縁層１３２は、絶縁層１３１と同様に構成される絶縁体の層である。また、スペーサー１４１は隣り合う透明配線１１３の間も区分する。
【００２４】
駆動用ピエゾ素子１４０の上方には、透明配線１１３の上に誘電体ミラー１４２が設けられている。誘電体ミラー１４２は、１層または多層の誘電体の膜で構成され、ハーフミラーとして機能する。すなわち、誘電体ミラー１４２は、表面層１５０を通して受光表示シート１内部に入射した外光を表面層１５０へ反射する。実施形態の誘電体ミラー１４２はアルミニウムで構成されており、酸化防止のため、誘電体ミラー１４２の上面（表面）は酸化膜１４３により覆われている。
【００２５】
誘電体ミラー１４２と表面層１５０の下面は、いずれもハーフミラーであるため、これらの２つの面のファブリ・ペロー干渉の干渉効果により、外部から表面層１５０を透過して入射した光のうち特定の波長の光が、反射光として外部に放射される。つまり、誘電体ミラー１４２は表面層１５０と組み合わされて反射層を構成し、入射光に含まれる所定波長の光を反射する。ここで、反射される光の波長は、誘電体ミラー１４２と表面層１５０との間の空間１４４の厚み（ギャップ）によって決まるので、受光表示シート１により表示する色の波長に合わせて上記ギャップの大きさが予め設定されている。
【００２６】
誘電体ミラー１４２の下面（裏面）は、透明配線１１３に密着しており、透明配線１１３は駆動用ピエゾ素子１４０の上面に固定されている。このため、後述するように駆動用ピエゾ素子１４０が変形すると、駆動用ピエゾ素子１４０の変形に伴って透明配線１１３とともに誘電体ミラー１４２が変位し、誘電体ミラー１４２と表面層１５０との間のギャップが拡大する。ギャップが拡大すると、誘電体ミラー１４２における反射率が著しく低下するので、この位置では受光表示シート１の表面への反射光がほぼ無くなる。これを受光表示シート１の表面側から見れば、外光を反射する部分と、殆ど反射しない部分とが存在するので、各部分を制御することによって所定の色で画像を表示できる。
以下、駆動用ピエゾ素子１４０を変形させる動作について説明する。
【００２７】
図３に示すように、一つの駆動用ピエゾ素子１４０に対しては１本のＹ方向配線１１２と１本の透明配線１１３とが接続されているので、選択回路１１によって１本ずつＹ方向配線１１２と透明配線１１３とを選択することで、この１組のＹ方向配線１１２、透明配線１１３に接続された唯一の駆動用ピエゾ素子１４０を選択できる。従って、選択回路１１によって一組のＹ方向配線１１２、透明配線１１３を選択して表示制御装置１０に接続し、表示制御装置１０においてＹ方向配線１１２に正又は負の電圧を印加するとともに透明配線１１３を接地させると、特定の駆動用ピエゾ素子１４０に対して電界が印加される。この駆動用ピエゾ素子１４０はＹ方向配線１１２と透明配線１１３との間の電界を受けて変形する。
【００２８】
図５は、駆動用ピエゾ素子１４０の変形（駆動）の様子を説明する図である。図５（Ａ）は駆動用ピエゾ素子１４０の非駆動時を示す駆動用ピエゾ素子１４０近傍の要部断面図であり、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）は駆動時における要部断面図である。
Ｙ方向配線１１２と透明配線１１３との間に電界が印加されていない状態では、図５（Ａ）に示すように、駆動用ピエゾ素子１４０は透明配線１１３とともにスペーサー１４１と同じ厚みを保持している。この場合の、表面層１５０の下面と誘電体ミラー１４２とのギャップは予め設定された値ｄ１である。
ここで、Ｙ方向配線１１２と透明配線１１３との間に電界が印加されると、図５（Ｂ）に示すように、駆動用ピエゾ素子１４０が厚み方向に変形し、この変形に伴って誘電体ミラー１４２が下方に変位する。この状態における表面層１５０の下面と誘電体ミラー１４２とのギャップは拡大し、最も大きい場所で、図中ｄ２で示す大きさになる。
【００２９】
図５（Ｂ）に示すようにギャップが拡大した場合、誘電体ミラー１４２における反射率が低下し、外光が吸収されるため、表面層１５０から放射される反射光の光量が低減する。従って、駆動用ピエゾ素子１４０に電界を印加するか否かに応じて反射光の光量を大きく異ならせることができるので、受光表示シート１を表面側から見た場合に所定色の光を反射する部分と暗い部分とを混在させることができ、受光表示シート１全体として画像を表示できる。
このように、受光表示シート１は、ファブリ・ペロー干渉による光干渉効果により、入射光に含まれる所定波長の光を反射する機能を備え、一部の駆動用ピエゾ素子１４０に電界を印加して変形させることにより、駆動用ピエゾ素子１４０の位置毎に反射光を変化させて、反射光の強弱或いは有無による表示を行える。この場合、各々の駆動用ピエゾ素子１４０は表示単位（いわゆる画素）として機能し、外光（参照光）を利用して、受光表示シート１に文字や画像等を自在に表示できる。
【００３０】
ここで、駆動用ピエゾ素子１４０に対して電界を印加した場合、駆動用ピエゾ素子１４０は透明配線１１３及びＹ方向配線１１２と静電結合するので、Ｙ方向配線１１２及び透明配線１１３は駆動用ピエゾ素子１４０に対して電気的に直接接続されている必要はないが、後述するようにＹ方向配線１１２及び透明配線１１３を介して駆動用ピエゾ素子１４０の分極状態の変化を検出するためには、正確かつ高精度の検出を行う観点から、Ｙ方向配線１１２及び透明配線１１３が駆動用ピエゾ素子１４０に接続されていることが好ましい。また、駆動用ピエゾ素子１４０に対して直接電圧を印加する場合には、Ｙ方向配線１１２及び透明配線１１３を駆動用ピエゾ素子１４０に電気的に接続すればよい。
【００３１】
また、図３に示すように、一つの分極用ピエゾ素子１２０に対しては１本のＸ方向配線１１１と１本のＹ方向配線１１２とが接続されているので、１本のＸ方向配線１１１と１本のＹ方向配線１１２とを選択した場合、この１組のＸ方向配線１１１、Ｙ方向配線１１２に接続された唯一の分極用ピエゾ素子１２０に対して、Ｘ方向配線１１１及びＹ方向配線１１２を介して電圧を印加することができる。
分極用ピエゾ素子１２０は強誘電体で構成されるから、Ｘ方向配線１１１とＹ方向配線１１２とに電圧を印加すると、分極用ピエゾ素子１２０に分極が生じる。例えば、Ｘ方向配線１１１を低電圧側とし、Ｙ方向配線１１２を高電圧側として、分極用ピエゾ素子１２０に電圧を印加すると、分極が生じて分極用ピエゾ素子１２０の上面に負電荷が局在し、分極用ピエゾ素子１２０の下面に正電荷が局在した状態となる。
【００３２】
図３に示すように、一つの分極用ピエゾ素子１２０の真上には一つの駆動用ピエゾ素子１４０が位置しているから、分極用ピエゾ素子１２０に分極が生じると、その真上の駆動用ピエゾ素子１４０が分極用ピエゾ素子１２０の表面の電荷の影響を受ける。例えば、分極用ピエゾ素子１２０の上面に負電荷が局在する場合、駆動用ピエゾ素子１４０の周囲には透明配線１１３から分極用ピエゾ素子１２０に向かう電界が生じる。
このため、上述したようにＹ方向配線１１２及び透明配線１１３により駆動用ピエゾ素子１４０に電界を印加して駆動用ピエゾ素子１４０を変形させた状態で、分極用ピエゾ素子１２０に電荷を蓄積させると、この分極用ピエゾ素子１２０の電荷によって駆動用ピエゾ素子１４０が変形した状態が保持される。
上記のように駆動用ピエゾ素子１４０に電界を印加する動作、及び、分極用ピエゾ素子１２０に電圧を印加する動作において、表示制御装置１０は、制御部として機能する。
【００３３】
また、受光表示シート１においては、ペン型指示器３から放射される赤外光を駆動用ピエゾ素子１４０が受光した場合、その受光状態を表示制御装置１０によって検出することが可能である。表面層１５０から入射した光は、図５（Ｃ）に示すように駆動用ピエゾ素子１４０に到達する。ペン型指示器３が発する光は赤外領域の光であるため、この光を受けた駆動用ピエゾ素子１４０の温度が上昇する。駆動用ピエゾ素子１４０は上述したように焦電体であるから、駆動用ピエゾ素子１４０の温度が変化した場合には駆動用ピエゾ素子１４０に誘電分極を生じる。各々の駆動用ピエゾ素子１４０は、上述したようにＹ方向配線１１２及び透明配線１１３により電界を印加されたことで電荷が蓄積されているので、この状態の駆動用ピエゾ素子１４０に赤外光が当たると、温度の変化に伴って荷電状態が変化する。この変化はＹ方向配線１１２及び透明配線１１３により、各々の駆動用ピエゾ素子１４０を選択することで、表示制御装置１０が駆動用ピエゾ素子１４０毎に検出可能である。
駆動用ピエゾ素子１４０における荷電状態の変化は、駆動用ピエゾ素子１４０に赤外光が照射されている間だけでなく、照射が終わった後も、駆動用ピエゾ素子１４０が放冷により元の温度に戻るまで検出できる。
この検出を行う際、表示制御装置１０は受光検出部として機能する。
【００３４】
受光表示シート１に接続された表示制御装置１０（図１）は、Ｙ方向配線１１２及び透明配線１１３により一つの駆動用ピエゾ素子１４０を選択し、その駆動用ピエゾ素子１４０における荷電状態の変化を検出し、これを全ての駆動用ピエゾ素子１４０について行うことで、ペン型指示器３の赤外光を受けた駆動用ピエゾ素子１４０を特定する。
【００３５】
ここで、ペン型指示器３の構成について説明する。
図６は、ペン型指示器３の構成を示す図であり、図６（Ａ）は側面図、図６（Ｂ）は先端部３１の正面図である。
図６（Ａ）に示すように、ペン型指示器３は、ユーザーがペンと同様に手に持って使用できるよう筒型の軸部３２を有した形状となっている。
先端部３１には、図６（Ｂ）に示すように、赤外光を発光するＬＥＤ３４が配設されている。このＬＥＤ３４を覆うフード３５は透明な合成樹脂で構成され、単にドーム形状に形成されてもよいし、ＬＥＤ３４の光を集光して直進させるレンズ状に形成されていてもよい。軸部３２の内部には、先端部３１に設けられたＬＥＤ３４を発光させる駆動回路が実装された回路基板（図示略）、及び、電源が収容される。また、軸部３２の基端部には回路基板に接続されたスイッチ３３が設けられ、このスイッチ３３がオンの状態で上記回路基板によりＬＥＤ３４に電圧が供給され、ＬＥＤ３４が発光して、先端部３１から赤外光が放射される。
【００３６】
図７は、表示システム１００の動作を示すフローチャートである。
この図７に示すように、表示制御装置１０は、選択回路１１を制御することによって１本のＹ方向配線１１２及び１本の透明配線１１３を選択し、選択したＹ方向配線１１２及び透明配線１１３の交点に位置する駆動用ピエゾ素子１４０の受光状態を検出する。表示制御装置１０は、選択回路１１により各々のＹ方向配線１１２及び透明配線１１３を順次選択して、全ての駆動用ピエゾ素子１４０の受光状態を検出する（ステップＳ１１）。
続いて、表示制御装置１０は、ペン型指示器３が発する赤外光を受光した駆動用ピエゾ素子１４０の位置を特定する（ステップＳ１２）。
【００３７】
表示制御装置１０は、ステップＳ１２で特定した駆動用ピエゾ素子１４０のうち、いずれかを選択し、選択回路１１を制御して、選択した駆動用ピエゾ素子１４０に対応するＹ方向配線１１２と透明配線１１３との組み合わせを選択し（ステップＳ１３）、電界を印加する（ステップＳ１４）。これにより、駆動用ピエゾ素子１４０に電界が印加されて、駆動用ピエゾ素子１４０が変形する。
続いて、表示制御装置１０は、ステップＳ１３で選択した駆動用ピエゾ素子１４０の直下に位置する分極用ピエゾ素子１２０を選択し、この分極用ピエゾ素子１２０に繋がるＸ方向配線１１１を選択回路１１によって選択させ（ステップＳ１５）、このＸ方向配線１１１と、ステップＳ１３で選択したＹ方向配線１１２との間に電圧を印加する（ステップＳ１６）。これにより、変形した駆動用ピエゾ素子１４０の直下の分極用ピエゾ素子１２０が分極して、駆動用ピエゾ素子１４０の変形を保持できるようになる。その後、表示制御装置１０は、Ｘ方向配線１１１及びＹ方向配線１１２による電界の印加を停止する（ステップＳ１７）。
表示制御装置１０は、ステップＳ１２で特定した全ての駆動用ピエゾ素子１４０への電界の印加が済んだか否かを判別し（ステップＳ１８）、まだ電界を印加していない駆動用ピエゾ素子１４０がある場合は（ステップＳ１８；Ｎｏ）、ステップＳ１３に戻り、全ての駆動用ピエゾ素子１４０への電界の印加が済んだ場合は、表示システム１００の停止の操作がなされたか否かを判別する（ステップＳ１９）。そして、表示システム１００の停止の操作がなされていなければ（ステップＳ１９；Ｎｏ）、表示制御装置１０はステップＳ１１に戻って動作を継続し、表示システム１００の停止が指示された場合は本動作を終了する。
表示制御装置１０は、ステップＳ１１〜Ｓ１８の動作を所定の周期（１秒未満、或いは、１秒〜数秒）で繰り返し実行することで、受光表示シート１において赤外光を受光した位置を特定する動作と、特定した位置における誘電体ミラー１４２の反射率を低下させる動作とを交互に行う。
【００３８】
このように、表示制御装置１０は、受光表示シート１において赤外光を受光した位置を特定して、特定した位置における表示状態を変更させるので、ペン型指示器３によって受光表示シート１の表面に赤外光が照射された場合、照射場所の光の反射状態が変化する。
つまり、ユーザーが、ペン型指示器３を手に持ち、スイッチ３３をオンにして、ペン型指示器３を受光表示シート１に当てて文字や絵を描くように操作すると、受光表示シート１における表示状態がペン型指示器３の軌跡の通りに変化する。また、受光表示シート１は可撓性を有するベースシート１０１に各層を積層して構成されるため、紙のように容易に取り扱うことができる。従って、紙のように簡単な入力によって様々な画像を表示させることが可能であり、取扱いが容易なシート状の表示デバイスを提供できる。
ここで、受光表示シート１は、ファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって入射光に含まれる所定波長の光を反射する機能を備え、駆動用ピエゾ素子１４０の位置毎に反射率を変化させることで、並べて配置された駆動用ピエゾ素子１４０の位置がそのまま表示単位（いわゆる画素）となって、外光（参照光）を利用した表示を行うことができる。
【００３９】
また、上記構成では、表示状態を変化させるための駆動用ピエゾ素子１４０を用いて赤外光の受光状態を検出できるので、単純な構成によって入力内容の検出と表示とを行うことができ、製造コストの低減を図ることができる。さらに、上記構成では、駆動用ピエゾ素子１４０に電界を印加することで表示状態を変化させ、入力された内容を表示するとともに、その後は分極用ピエゾ素子１２０に蓄積した電荷によって表示状態を維持するので、高速に表示状態を切り替えることができ、かつ、少ない電力で長時間にわたって表示を維持できる。
【００４０】
また、受光表示シート１は、表示制御装置１０の制御により駆動用ピエゾ素子１４０に電界を印加して変形させるので、表示状態を画素ごとに高速で切り替えることが可能で、さらに、保持用配線部を介して分極用ピエゾ素子１２０に電荷を蓄積させることによって、給電しなくても長時間にわたって表示状態を保持できる。このため、ペン型指示器３を用いた操作に対する応答性が高く、操作性に優れた表示デバイスを提供できる。
【００４１】
なお、上記第１の実施形態では、誘電体ミラー１４２を変位させる駆動用ピエゾ素子１４０の荷電状態の変化に基づき、駆動用ピエゾ素子１４０の受光状態を検出する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、駆動用ピエゾ素子１４０とは別に赤外光を受光する受光部を設けた構成としてもよい。以下、この例について第２の実施形態として説明する。
【００４２】
［第２の実施形態］
図８は、本発明を適用した第２の実施形態に係る受光表示シート１ａの構成を示す。
この図８に示すように、受光表示シート１ａは、受光表示シート１と同様にベースシート１０１と表面層１５０との間に各部を積層した構成を有する。受光表示シート１ａの表面層１５０の直下には、所定の空間１４４をあけて誘電体ミラー１４２が配置され、誘電体ミラー１４２の表面には酸化膜１４３が形成されている。この誘電体ミラー１４２に接して駆動用ピエゾ素子１４０が設けられ、駆動用ピエゾ素子１４０の下方には、電荷を蓄積するための分極用ピエゾ素子１２０が設けられている。これらの各層は、受光表示シート１が備える同符号の層と同様に構成される。
受光表示シート１ａは、図示はしないが、受光表示シート１と同様に選択回路１１を有し、選択回路１１に接続される表示制御装置１０を備えている。
【００４３】
また、受光表示シート１ａは、表面層１５０に受光部１６０が埋設されている。受光部１６０は、分極用ピエゾ素子１２０及び駆動用ピエゾ素子１４０と同数設けられている。受光部１６０は各々の駆動用ピエゾ素子１４０に１個ずつ対応づけられ、表面層１５０上に、マトリクス状に並べて配置されている。
【００４４】
受光部１６０は、受光表示シート１の表面に露出して設けられ、赤外線を受光して熱エネルギーに変換する赤外線吸収部１６１と、赤外線吸収部１６１の裏面に張り合わされ、赤外線吸収部１６１が発する熱を検出して電圧値に変換する温度検出部１６２と、を備えている。この構成により、赤外線吸収部１６１が外部から照射される赤外光を受光すると、受光量に応じて赤外線吸収部１６１の温度が上昇し、この温度上昇を検出した温度検出部１６２の出力電圧が変化する。このため、温度検出部１６２の出力電圧値を検出することで、赤外線吸収部１６１の受光状態を検出できる。
各々の温度検出部１６２は、検出用配線１６５を介してそれぞれ表示制御装置１０に接続されている。図７の例では、受光表示シート１の表面に設けられた受光部１６０から、受光表示シート１を厚み方向に貫通する検出用配線１６５が配置された構成を例示しているが、例えば透明導体を用いて検出用配線１６５を形成することにより、検出用配線１６５を表面層１５０に埋設した構成とすることもできる。
【００４５】
表示制御装置１０は、検出用配線１６５を介して個々の温度検出部１６２の電圧値を取得して、受光表示シート１において赤外光を受光した受光部１６０を特定できる。受光部１６０は、各駆動用ピエゾ素子１４０に対応づけて設けられているので、表示制御装置１０の制御により、赤外光を受光した受光部１６０を特定し、この特定した受光部１６０対応する駆動用ピエゾ素子１４０に電界を印加して、表示状態を変化させることができる。
つまり、受光表示シート１ａは、第１の実施形態で説明した受光表示シート１に代えて用いることができ、この受光表示シート１ａに、例えばペン型指示器３を手に持ったユーザーが操作を行うことで、ペン型指示器３の軌跡の通りに表示状態を変化させることができる。従って、紙のように簡単な入力によって様々な画像を表示させることが可能な表示デバイスを実現できる。
そして、この構成では、駆動用ピエゾ素子１４０とは別体として、受光表示シート１ａの表面側に設けられた受光部１６０における赤外光の受光状態を検出するので、駆動用ピエゾ素子１４０への電界の印加とは独立して、受光状態を速やかに、かつ高精度で検出できる。
【００４６】
なお、上述した各実施形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記実施形態に限定されない。
例えば、上記実施形態では、分極用ピエゾ素子１２０を分極させることにより電荷を蓄積する構成としたが、分極用ピエゾ素子１２０に代えて、圧電体以外の材料を用いた電荷蓄積素子を形成し、この電荷蓄積素子に蓄積した電荷により駆動用ピエゾ素子１４０の周囲に電界を生成させてもよい。また、受光表示シート１、１ａは、表面層１５０と誘電体ミラー１４２との間のファブリ・ペロー干渉により特定波長の光を反射するものであればよいので、誘電体ミラー１４２に代えて、誘電体に該当しない材料によりハーフミラーを設けてもよい。さらに、受光表示シート１、１ａにおける分極用ピエゾ素子１２０、駆動用ピエゾ素子１４０の数や配置方向は任意であり、六角形の分極用ピエゾ素子１２０及び駆動用ピエゾ素子１４０をハニカム状に配置してもよいし、円形の分極用ピエゾ素子１２０、駆動用ピエゾ素子１４０を用いてもよい。隣接する駆動用ピエゾ素子１４０の間にスペーサー１４１を設けたように、分極用ピエゾ素子１２０どうしの間に絶縁体のスペーサーを設けてもよい。そして、受光表示シート１、１ａにおける表示色も任意であり、表示制御装置１０から受光表示シート１、１ａへ通電しておらず、全ての分極用ピエゾ素子１２０が分極していない状態における受光表示シート１、１ａの色は、白色であってもよいが、他の色であってもよい。
【００４７】
さらに、上記実施形態では、赤外光を受光した場合の駆動用ピエゾ素子１４０或いは受光部１６０の受光状態を検出する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、受光表示シート１、１ａに照射される光の波長は任意であり、レーザー光等であってもよい。すなわち、照射によって駆動用ピエゾ素子１４０、受光部１６０に温度変化を生じさせる光であれば、その波長や光源は特に限定されない。また、上記実施形態ではペン型指示器３によって赤外光を照射する表示システム１００の構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、レーザーポインターを用いて、離れた位置から受光表示シート１、１ａの表面に光を当ててもよい。この場合、受光表示シート１、１ａに直接ペン型指示器３を当てるような使用方法の他に、離れた位置から受光表示シート１、１ａに光を当てることで、光を当てた位置の表示状態が変化するため、従来の紙や会議用ホワイトボード等の製品を代替するだけでなく、これらの従来製品では不可能であった使用方法を実現できる。
その他、実施形態の表示システム１００、受光表示シート１、１ａを構成する各部の細部構成についても任意に変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上説明したように、本発明によれば、書物や書籍が備える文字あるいは図匠・デザインを長期間維持表示し続ける機能性、複数の表示面を同時閲覧できるマルチ・ビューイング機能性、その集積枚葉形態がコンパクトに収納できることによる折り曲げ伸縮機能性を継承でき、簡単な操作によって表示状態を変更することで、文字や絵等を自在に描くことが可能な表示デバイスを実現できる。この表示デバイスとしての受光表示シート１には、最新の立体画像図形の鑑賞閲覧が可能となる光の反射投影干渉作用を利用できる機能をも付加できており、紙のような、新聞や広告紙あるいは雑誌、文書本のような一種の製本された積層シート形態による利用方法を考えることができ、このような形態では、見開き複数ページ同時閲覧が容易に実現できる。さらに、使用後に従来の紙のような使い捨てをしないためには表示状態を変化させることが必要になり、この表示状態の変化が高速で、かつ容易に行えることも要求される。さらには、容易に低コストで製造可能であることも勿論要求されるが、本発明ではこれらの要求に完全に応えることが可能である。そして、廃棄あるいは焼却あるいは非可逆的な再生（完全に溶かすあるいは分解し、再度元に戻す）という自然環境破壊を引き起こす作用を施すことが主流であった紙という従来の情報記録装置を代替することにより、地球支援環境を破壊汚染する程度を著しく軽減でき、かつ一層の先進的な表示方法を長期保存できうる、このような要求を満足する電子的な記録保存表示デバイスの基本的な構造と表示方法を提供できる。
【符号の説明】
【００４９】
１、１ａ…受光表示シート（表示デバイス）、３…ペン型指示器（操作デバイス）、１０…表示制御装置（受光検出部、制御部）、１１…選択回路、１００…表示システム、１０１…ベースシート（シート）、１２０…分極用ピエゾ素子（電荷蓄積部）、１４０…駆動用ピエゾ素子（圧電体）、１４２…誘電体ミラー（反射層）、１５０…表面層（反射層）、１６０…受光部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の反射状態を制御することによって表示を行う表示デバイス、この表示デバイスを備えた表示システム、及び、上記の表示デバイスにより表示を行うための表示制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シート状の記録媒体に画像を形成する場合、プリンターによりインクを記録媒体に付着させて画像を形成することが一般的である。また、近年では、紙を代替する表示デバイスとして、いわゆる電子ペーパーが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された構成は、着色された粒子に電圧を印加して電気泳動させることで、粒子の位置を変化させて、表示状態を切り替えるものである。このような表示デバイスを紙に代えて利用すれば、紙のような使い捨てをすることが少なくなり、省資源化の面で有用である。ところで、紙の代替となり得る表示デバイスとしては、予め用意された画像データを表示する用途に加え、ユーザーが描いた画像を表示する用途も考えられる。このような用途は、例えば、ペンを用いるタブレットが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−５０２９５０号公報
【特許文献２】特開平５−１４３２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、紙の代替となり得る電子デバイスとして、表示させる内容を簡単に入力でき、この入力に応答して表示を行うデバイスが考えられる。しかしながら、紙の代替となり得るには、紙のように容易に取扱うことが可能なシート状として、複数の表示面を同時に閲覧できること、集積した枚葉形態にできること、折り曲げ可能であること等が求められる。これらの要求に対し、タブレットのように液晶表示装置と高性能のコンピューターとを使用する従来のデバイスでは対応できなかった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、表示内容を簡単に入力して表示させることが可能で、取扱いが容易なシート状の表示デバイス、表示システム、及び、表示制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、可撓性を有するシートに、外部から入射した光のファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって外光を反射する反射層と、前記シートに並べて配置され、周囲の電界に応じて変形することにより前記反射層の反射率を変化させる複数の圧電体と、前記圧電体の位置毎に所定波長の外光の受光状態を検出する受光検出部と、前記受光検出部により検出した受光状態に基づいて、前記圧電体に電界を印加して変形させる制御部と、を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、ファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって外光を反射する機能を備えた表示デバイスに所定波長の光が照射された場合に、この受光状態を圧電体の位置毎に検出して、検出した受光状態に応じて圧電体の位置毎に表示状態が変化するので、表示デバイスに所定波長の光を照射するという簡単な操作により表示内容を入力すると、この入力内容がそのまま表示される。この表示デバイスは、可撓性のシートで構成されるため折り曲げ性に富み、例えば複数枚葉形態とすることも可能であるし、紙のように容易に取り扱うことができ、圧電体に電界を印加してから変形するまでの応答時間が非常に短く、表示状態を高速で切り替えできるという利点がある。従って、本発明によれば、表示内容を簡単に入力して表示させることが可能で、取扱いが容易なシート状の表示デバイスを提供できる。
【０００６】
上記構成において、各々の前記圧電体に重なるように並ぶ複数の電荷蓄積部を備え、前記制御部は、前記圧電体に電界を印加して変形させた後に、該圧電体に対応する前記電荷蓄積部に電圧を印加して電荷を蓄積させてもよい。
この場合、圧電体に電界を印加することで表示状態を変化させ、入力された内容を表示するとともに、その後は電荷蓄積部に蓄積した電荷によって表示状態を維持するので、高速に表示状態を切り替えることができ、かつ、少ない電力で長時間にわたって表示を維持できる。
【０００７】
また、上記構成において、前記受光検出部は、前記圧電体の温度変化に起因する電荷の変化を検出することにより、前記圧電体の受光状態を検出してもよい。
この場合、表示状態を変化させるための圧電体を用いて所定波長の光の受光状態を検出できるので、単純な構成によって入力内容の検出と表示とを行うことができ、製造コストの低減を図ることができる。
ここで、上記圧電体として、温度変化によって分極状態が変化する焦電体を用いてもよい。
【０００８】
さらに、上記構成において、前記シートの表面に、前記圧電体に対応して複数並べて配置され、所定波長の光を受光して受光状態に応じた電圧を出力する受光部を備え、前記受光検出部は、各々の前記受光部の出力電圧を検出してもよい。
この場合、圧電体への電界の印加とは独立して、受光状態を速やかに検出できる。
【０００９】
また、本発明は、可撓性を有するシートに、外部から入射した光のファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって外光を反射する反射層と、前記シートに並べて配置され、周囲の電界に応じて変形することにより前記反射層の反射率を変化させる複数の圧電体と、前記圧電体の位置毎に所定波長の外光の受光状態を検出する受光検出部と、前記受光検出部により検出した受光状態に基づいて、前記圧電体に電界を印加して変形させる制御部と、を備えた表示デバイスと、前記表示デバイスに対して所定波長の光を照射する操作デバイスと、を備えたことを特徴とする。
このシステムによれば、ファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって外光を反射する機能を備えた表示デバイスに対し、操作デバイスを用いて所定波長の光を照射するという簡単な操作により表示内容を入力すると、操作デバイスにより照射された光の受光状態を圧電体の位置毎に検出することで、入力内容が検出され、この入力内容がそのまま表示される。可撓性のシートで構成され、折り曲げ性に富み、紙のように容易に取り扱うことが可能な表示デバイスを用いて、表示内容を簡単に入力して表示させることが可能な表示システムを実現できる。
【００１０】
また、本発明は、可撓性を有するシートに、外部から入射した光のファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって外光を反射する反射層と、前記シートに並べて配置され、周囲の電界に応じて変形することにより前記反射層の反射率を変化させる複数の圧電体と、前記圧電体の位置毎に所定波長の外光の受光状態を検出する受光検出部と、を設けた表示デバイスを制御し、前記受光検出部により検出した受光状態に基づいて、前記圧電体に電界を印加して変形させること、を特徴とする。
この方法によれば、ファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって外光を反射する機能を備えた表示デバイスに対し、操作デバイスを用いて所定波長の光を照射するという簡単な操作により表示内容を入力すると、操作デバイスにより照射された光の受光状態を圧電体の位置毎に検出することで、入力内容が検出され、この入力内容がそのまま表示される。可撓性のシートで構成され、折り曲げ性に富み、紙のように容易に取り扱うことが可能な表示デバイスを用いて、表示内容を簡単に入力して表示させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、表示内容を簡単に入力して表示させることが可能で、取扱いが容易なシート状の表示デバイスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る表示システムの構成を示す外観斜視図である。
【図２】受光表示シートの構成を示す要部断面図である。
【図３】各部の配置状態を示す要部斜視図である。
【図４】分極用ピエゾ素子と配線の配置状態を示す要部平面図である。
【図５】駆動用ピエゾ素子の変形の様子を説明する図である。
【図６】ペン型指示器の構成を示す図である。
【図７】表示システムの動作を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施形態に係る受光表示シートの構成を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１の実施形態］
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を適用した第１の実施形態に係る表示システム１００の構成を示す外観図である。
表示システム１００は、表示デバイスとしての受光表示シート１と、この受光表示シート１に対して操作デバイスとして機能するペン型指示器３と、を備えて構成される。
受光表示シート１は、可撓性を有するシートとして構成され、例えば図１に示すように屈曲させることも可能であり、折り曲げることもできる。受光表示シート１の縁には選択回路１１が設けられ、この選択回路１１に、受光表示シート１の表示状態を制御する表示制御装置１０が接続されている。表示制御装置１０は表示デバイスとしての受光表示シート１の一部を構成する構成部である。
受光表示シート１と組み合わせて使用されるペン型指示器３は、ペン型に形成され、ユーザーが手に持って使用するデバイスであり、先端部３１から赤外光を放射する。
受光表示シート１の表示制御装置１０は、ペン型指示器３から照射された赤外線を、受光表示シート１における位置毎に検出する機能を有し、ペン型指示器３によって指し示された位置の表示状態を変化させる。
【００１４】
図２は受光表示シート１の構成を示す要部断面図である。
受光表示シート１の表面は、透光性を有する表面層１５０により覆われ、受光表示シート１の裏面側は可撓性を有するベースシート１０１（シート）で構成され、これらベースシート１０１と表面層１５０との間に各部を収めた構成となっている。
表面層１５０は、透明または半透明の透光性を有する層であり、有色（白色を含む）または無色のいずれであってもよい。表面層１５０は、例えば合成樹脂により構成される。表面層１５０の下側、すなわちベースシート１０１側の面は平滑で高い反射率を有するハーフミラーとして機能し、下方から入射した光を反射する。
ベースシート１０１は、可撓性を有するとともに、後述する各部を支持可能な所定の引っ張り強度を有するシートである。ベースシート１０１の透明度は任意であるが、受光表示シート１の表面（表面層１５０側）の表示を妨げないように、不透明または半透明であることが好ましい。ベースシート１０１としては、合成樹脂製のシート或いはガラス等の無機材料からなるシートを用いることができる。
なお、以下の説明においては、便宜上、表面層１５０側を上、ベースシート１０１側を下として説明する。勿論、受光表示シート１の使用時における受光表示シート１の設置状態や設置の向きは何ら制限されない。
【００１５】
ベースシート１０１の上側には、複数の分極用ピエゾ素子１２０（電荷蓄積部）が配置される。分極用ピエゾ素子１２０は、強誘電体（例えば、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム等）で構成される板または膜或いは層である。分極用ピエゾ素子１２０は、下側に配置されたＸ方向配線１１１と、上側に配置されたＹ方向配線１１２とに接続されている。
【００１６】
図３は、Ｘ方向配線１１１、Ｙ方向配線１１２、分極用ピエゾ素子１２０及び駆動用ピエゾ素子１４０の配置状態を示す要部斜視図であり、図４は、分極用ピエゾ素子１２０と各配線の接続状態を示す要部平面図である。
図３及び図４に示すように、第１の実施形態の分極用ピエゾ素子１２０は、正方形に形成され、受光表示シート１のほぼ全面に、縦方向及び横方向に所定間隔をあけてマトリクス状に並んでいる。
分極用ピエゾ素子１２０の下側には、受光表示シート１の幅方向に延びるＸ方向配線１１１が配置されている。Ｘ方向配線１１１は金属やカーボン等の導体材料からなる膜或いは層であり、分極用ピエゾ素子１２０に電気的に接続されている。Ｘ方向配線１１１は、所定間隔をあけて並ぶ分極用ピエゾ素子１２０に対応して、受光表示シート１の長手方向に平行に並べて複数設けられている。１本のＸ方向配線１１１には、Ｘ方向配線１１１に沿って一列に並ぶ複数の分極用ピエゾ素子１２０が接続されている。
【００１７】
また、分極用ピエゾ素子１２０の上側には、受光表示シート１の長手方向に延びるＹ方向配線１１２が、受光表示シート１の幅方向に並べて配置されている。Ｙ方向配線１１２はＸ方向配線１１１と同様、金属やカーボン等の導体材料からなる薄膜であり、分極用ピエゾ素子１２０に電気的に接続されている。Ｙ方向配線１１２は、所定間隔をあけて並ぶ分極用ピエゾ素子１２０に対応して、受光表示シート１の幅方向に平行に並べて複数設けられている。１本のＹ方向配線１１２には、Ｙ方向配線１１２に沿って一列に並ぶ複数の分極用ピエゾ素子１２０が接続されている。
Ｙ方向配線１１２は、Ｘ方向配線１１１及び後述する透明配線１１３とともに、配線部１１０を構成する。
ここで、Ｘ方向配線１１１及びＹ方向配線１１２は、保持用配線部を構成し、Ｙ方向配線１１２及び透明配線１１３は駆動用配線部を構成する。
【００１８】
全てのＸ方向配線１１１及びＹ方向配線１１２は、それぞれ選択回路１１（図１）に接続されている。
選択回路１１は、表示制御装置１０の制御に従って、複数のＸ方向配線１１１の中から１または複数のＸ方向配線１１１を選択し、選択したＸ方向配線１１１を表示制御装置１０に接続する。また、選択回路１１は、複数のＹ方向配線１１２の中から１または複数のＹ方向配線１１２を選択し、選択したＹ方向配線１１２を表示制御装置１０に接続する。表示制御装置１０は、選択回路１１により選択されたＸ方向配線１１１、Ｙ方向配線１１２の電位を制御し、Ｘ方向配線１１１とＹ方向配線１１２との間に電圧を印加する。
【００１９】
図２に示すように、分極用ピエゾ素子１２０の下側に位置するＸ方向配線１１１と表面層１５０との間には、絶縁層１３１が配されている。絶縁層１３１は、絶縁性を有する合成樹脂等であり、Ｘ方向配線１１１とＸ方向配線１１１との間、及び、Ｘ方向配線１１１と表面層１５０との間の空間を満たしており、Ｘ方向配線１１１や分極用ピエゾ素子１２０と表面層１５０とを絶縁及び保護する役目がある。
絶縁層１３１の色について特に制限は無いが、例えば遮光性を有する材料を用いた場合には、表面層１５０から余分な反射光が放射されるのを防ぐことができる。すなわち、後述する駆動用ピエゾ素子１４０は透光性の材料であっても遮光性の材料であっても良いが、透光性の材料を用いた場合、表面層１５０から入射した光が駆動用ピエゾ素子１４０の下方に位置するＸ方向配線１１１に達し、このＸ方向配線１１１で反射する可能性がある。ここで、絶縁層１３１が遮光性を有する材料、或いは、透光性の低い材料で構成されている場合、Ｘ方向配線１１１に外光が殆ど達しない上、Ｘ方向配線１１１の反射光が表面層１５０へ放射されないので、駆動用ピエゾ素子１４０の動作に関係なく放射される余分な放射光を防止できるという利点がある。
【００２０】
分極用ピエゾ素子１２０の上方には、駆動用ピエゾ素子１４０（圧電体）が、分極用ピエゾ素子１２０に対応するようにマトリクス状に並べて配置されている。
駆動用ピエゾ素子１４０は、焦電体で構成され、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛等の焦電効果を有する材料で構成される板または膜或いは層である。図３に示すように、第１の実施形態の駆動用ピエゾ素子１４０は、正方形に形成され、受光表示シート１の縦方向及び横方向に所定間隔をあけてマトリクス状に並んでいる。
【００２１】
駆動用ピエゾ素子１４０の上面には、透明配線１１３が敷設されている。透明配線１１３は、酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide）や、酸化亜鉛系透明導電材料、水酸化マグネシウム−炭素系透明導電材料等の、透光性を有する導体の膜（層）で構成されている。透明配線１１３は、所定間隔を開けて並ぶ駆動用ピエゾ素子１４０に対応して、例えばＸ方向配線１１１と同じく受光表示シート１の幅方向に延びるように、平行に並べて複数設けられている。全ての透明配線１１３は選択回路１１（図１）に接続され、これら複数の透明配線１１３の中から任意の１本を、選択回路１１によって選択できる。
【００２２】
透明配線１１３はＸ方向配線１１１と同方向に並べて配設されているので、１本の透明配線１１３と１本のＹ方向配線１１２とが選択されると、その交差する場所に位置する一つの駆動用ピエゾ素子１４０が特定される。選択回路１１（図１）は、表示制御装置１０の制御に従って１または複数の透明配線１１３を選択し、選択した透明配線１１３を表示制御装置１０に接続する。表示制御装置１０は、選択回路１１により接続された透明配線１１３を接地させる。
【００２３】
隣接する駆動用ピエゾ素子１４０と駆動用ピエゾ素子１４０との間には、スペーサー１４１が配設されている。スペーサー１４１の厚みは、合成樹脂等の絶縁材料で構成され、電界が印加されていない状態の駆動用ピエゾ素子１４０と透明配線１１３とを合わせた厚みに相当し、駆動用ピエゾ素子１４０、透明配線１１３及びスペーサー１４１が一つの層を形成している。この層とＹ方向配線１１２との間、及び、Ｙ方向配線１１２とＹ方向配線１１２との間に形成される空間は、絶縁層１３２により満たされている。絶縁層１３２は、絶縁層１３１と同様に構成される絶縁体の層である。また、スペーサー１４１は隣り合う透明配線１１３の間も区分する。
【００２４】
駆動用ピエゾ素子１４０の上方には、透明配線１１３の上に誘電体ミラー１４２が設けられている。誘電体ミラー１４２は、１層または多層の誘電体の膜で構成され、ハーフミラーとして機能する。すなわち、誘電体ミラー１４２は、表面層１５０を通して受光表示シート１内部に入射した外光を表面層１５０へ反射する。実施形態の誘電体ミラー１４２はアルミニウムで構成されており、酸化防止のため、誘電体ミラー１４２の上面（表面）は酸化膜１４３により覆われている。
【００２５】
誘電体ミラー１４２と表面層１５０の下面は、いずれもハーフミラーであるため、これらの２つの面のファブリ・ペロー干渉の干渉効果により、外部から表面層１５０を透過して入射した光のうち特定の波長の光が、反射光として外部に放射される。つまり、誘電体ミラー１４２は表面層１５０と組み合わされて反射層を構成し、入射光に含まれる所定波長の光を反射する。ここで、反射される光の波長は、誘電体ミラー１４２と表面層１５０との間の空間１４４の厚み（ギャップ）によって決まるので、受光表示シート１により表示する色の波長に合わせて上記ギャップの大きさが予め設定されている。
【００２６】
誘電体ミラー１４２の下面（裏面）は、透明配線１１３に密着しており、透明配線１１３は駆動用ピエゾ素子１４０の上面に固定されている。このため、後述するように駆動用ピエゾ素子１４０が変形すると、駆動用ピエゾ素子１４０の変形に伴って透明配線１１３とともに誘電体ミラー１４２が変位し、誘電体ミラー１４２と表面層１５０との間のギャップが拡大する。ギャップが拡大すると、誘電体ミラー１４２における反射率が著しく低下するので、この位置では受光表示シート１の表面への反射光がほぼ無くなる。これを受光表示シート１の表面側から見れば、外光を反射する部分と、殆ど反射しない部分とが存在するので、各部分を制御することによって所定の色で画像を表示できる。
以下、駆動用ピエゾ素子１４０を変形させる動作について説明する。
【００２７】
図３に示すように、一つの駆動用ピエゾ素子１４０に対しては１本のＹ方向配線１１２と１本の透明配線１１３とが接続されているので、選択回路１１によって１本ずつＹ方向配線１１２と透明配線１１３とを選択することで、この１組のＹ方向配線１１２、透明配線１１３に接続された唯一の駆動用ピエゾ素子１４０を選択できる。従って、選択回路１１によって一組のＹ方向配線１１２、透明配線１１３を選択して表示制御装置１０に接続し、表示制御装置１０においてＹ方向配線１１２に正又は負の電圧を印加するとともに透明配線１１３を接地させると、特定の駆動用ピエゾ素子１４０に対して電界が印加される。この駆動用ピエゾ素子１４０はＹ方向配線１１２と透明配線１１３との間の電界を受けて変形する。
【００２８】
図５は、駆動用ピエゾ素子１４０の変形（駆動）の様子を説明する図である。図５（Ａ）は駆動用ピエゾ素子１４０の非駆動時を示す駆動用ピエゾ素子１４０近傍の要部断面図であり、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）は駆動時における要部断面図である。
Ｙ方向配線１１２と透明配線１１３との間に電界が印加されていない状態では、図５（Ａ）に示すように、駆動用ピエゾ素子１４０は透明配線１１３とともにスペーサー１４１と同じ厚みを保持している。この場合の、表面層１５０の下面と誘電体ミラー１４２とのギャップは予め設定された値ｄ１である。
ここで、Ｙ方向配線１１２と透明配線１１３との間に電界が印加されると、図５（Ｂ）に示すように、駆動用ピエゾ素子１４０が厚み方向に変形し、この変形に伴って誘電体ミラー１４２が下方に変位する。この状態における表面層１５０の下面と誘電体ミラー１４２とのギャップは拡大し、最も大きい場所で、図中ｄ２で示す大きさになる。
【００２９】
図５（Ｂ）に示すようにギャップが拡大した場合、誘電体ミラー１４２における反射率が低下し、外光が吸収されるため、表面層１５０から放射される反射光の光量が低減する。従って、駆動用ピエゾ素子１４０に電界を印加するか否かに応じて反射光の光量を大きく異ならせることができるので、受光表示シート１を表面側から見た場合に所定色の光を反射する部分と暗い部分とを混在させることができ、受光表示シート１全体として画像を表示できる。
このように、受光表示シート１は、ファブリ・ペロー干渉による光干渉効果により、入射光に含まれる所定波長の光を反射する機能を備え、一部の駆動用ピエゾ素子１４０に電界を印加して変形させることにより、駆動用ピエゾ素子１４０の位置毎に反射光を変化させて、反射光の強弱或いは有無による表示を行える。この場合、各々の駆動用ピエゾ素子１４０は表示単位（いわゆる画素）として機能し、外光（参照光）を利用して、受光表示シート１に文字や画像等を自在に表示できる。
【００３０】
ここで、駆動用ピエゾ素子１４０に対して電界を印加した場合、駆動用ピエゾ素子１４０は透明配線１１３及びＹ方向配線１１２と静電結合するので、Ｙ方向配線１１２及び透明配線１１３は駆動用ピエゾ素子１４０に対して電気的に直接接続されている必要はないが、後述するようにＹ方向配線１１２及び透明配線１１３を介して駆動用ピエゾ素子１４０の分極状態の変化を検出するためには、正確かつ高精度の検出を行う観点から、Ｙ方向配線１１２及び透明配線１１３が駆動用ピエゾ素子１４０に接続されていることが好ましい。また、駆動用ピエゾ素子１４０に対して直接電圧を印加する場合には、Ｙ方向配線１１２及び透明配線１１３を駆動用ピエゾ素子１４０に電気的に接続すればよい。
【００３１】
また、図３に示すように、一つの分極用ピエゾ素子１２０に対しては１本のＸ方向配線１１１と１本のＹ方向配線１１２とが接続されているので、１本のＸ方向配線１１１と１本のＹ方向配線１１２とを選択した場合、この１組のＸ方向配線１１１、Ｙ方向配線１１２に接続された唯一の分極用ピエゾ素子１２０に対して、Ｘ方向配線１１１及びＹ方向配線１１２を介して電圧を印加することができる。
分極用ピエゾ素子１２０は強誘電体で構成されるから、Ｘ方向配線１１１とＹ方向配線１１２とに電圧を印加すると、分極用ピエゾ素子１２０に分極が生じる。例えば、Ｘ方向配線１１１を低電圧側とし、Ｙ方向配線１１２を高電圧側として、分極用ピエゾ素子１２０に電圧を印加すると、分極が生じて分極用ピエゾ素子１２０の上面に負電荷が局在し、分極用ピエゾ素子１２０の下面に正電荷が局在した状態となる。
【００３２】
図３に示すように、一つの分極用ピエゾ素子１２０の真上には一つの駆動用ピエゾ素子１４０が位置しているから、分極用ピエゾ素子１２０に分極が生じると、その真上の駆動用ピエゾ素子１４０が分極用ピエゾ素子１２０の表面の電荷の影響を受ける。例えば、分極用ピエゾ素子１２０の上面に負電荷が局在する場合、駆動用ピエゾ素子１４０の周囲には透明配線１１３から分極用ピエゾ素子１２０に向かう電界が生じる。
このため、上述したようにＹ方向配線１１２及び透明配線１１３により駆動用ピエゾ素子１４０に電界を印加して駆動用ピエゾ素子１４０を変形させた状態で、分極用ピエゾ素子１２０に電荷を蓄積させると、この分極用ピエゾ素子１２０の電荷によって駆動用ピエゾ素子１４０が変形した状態が保持される。
上記のように駆動用ピエゾ素子１４０に電界を印加する動作、及び、分極用ピエゾ素子１２０に電圧を印加する動作において、表示制御装置１０は、制御部として機能する。
【００３３】
また、受光表示シート１においては、ペン型指示器３から放射される赤外光を駆動用ピエゾ素子１４０が受光した場合、その受光状態を表示制御装置１０によって検出することが可能である。表面層１５０から入射した光は、図５（Ｃ）に示すように駆動用ピエゾ素子１４０に到達する。ペン型指示器３が発する光は赤外領域の光であるため、この光を受けた駆動用ピエゾ素子１４０の温度が上昇する。駆動用ピエゾ素子１４０は上述したように焦電体であるから、駆動用ピエゾ素子１４０の温度が変化した場合には駆動用ピエゾ素子１４０に誘電分極を生じる。各々の駆動用ピエゾ素子１４０は、上述したようにＹ方向配線１１２及び透明配線１１３により電界を印加されたことで電荷が蓄積されているので、この状態の駆動用ピエゾ素子１４０に赤外光が当たると、温度の変化に伴って荷電状態が変化する。この変化はＹ方向配線１１２及び透明配線１１３により、各々の駆動用ピエゾ素子１４０を選択することで、表示制御装置１０が駆動用ピエゾ素子１４０毎に検出可能である。
駆動用ピエゾ素子１４０における荷電状態の変化は、駆動用ピエゾ素子１４０に赤外光が照射されている間だけでなく、照射が終わった後も、駆動用ピエゾ素子１４０が放冷により元の温度に戻るまで検出できる。
この検出を行う際、表示制御装置１０は受光検出部として機能する。
【００３４】
受光表示シート１に接続された表示制御装置１０（図１）は、Ｙ方向配線１１２及び透明配線１１３により一つの駆動用ピエゾ素子１４０を選択し、その駆動用ピエゾ素子１４０における荷電状態の変化を検出し、これを全ての駆動用ピエゾ素子１４０について行うことで、ペン型指示器３の赤外光を受けた駆動用ピエゾ素子１４０を特定する。
【００３５】
ここで、ペン型指示器３の構成について説明する。
図６は、ペン型指示器３の構成を示す図であり、図６（Ａ）は側面図、図６（Ｂ）は先端部３１の正面図である。
図６（Ａ）に示すように、ペン型指示器３は、ユーザーがペンと同様に手に持って使用できるよう筒型の軸部３２を有した形状となっている。
先端部３１には、図６（Ｂ）に示すように、赤外光を発光するＬＥＤ３４が配設されている。このＬＥＤ３４を覆うフード３５は透明な合成樹脂で構成され、単にドーム形状に形成されてもよいし、ＬＥＤ３４の光を集光して直進させるレンズ状に形成されていてもよい。軸部３２の内部には、先端部３１に設けられたＬＥＤ３４を発光させる駆動回路が実装された回路基板（図示略）、及び、電源が収容される。また、軸部３２の基端部には回路基板に接続されたスイッチ３３が設けられ、このスイッチ３３がオンの状態で上記回路基板によりＬＥＤ３４に電圧が供給され、ＬＥＤ３４が発光して、先端部３１から赤外光が放射される。
【００３６】
図７は、表示システム１００の動作を示すフローチャートである。
この図７に示すように、表示制御装置１０は、選択回路１１を制御することによって１本のＹ方向配線１１２及び１本の透明配線１１３を選択し、選択したＹ方向配線１１２及び透明配線１１３の交点に位置する駆動用ピエゾ素子１４０の受光状態を検出する。表示制御装置１０は、選択回路１１により各々のＹ方向配線１１２及び透明配線１１３を順次選択して、全ての駆動用ピエゾ素子１４０の受光状態を検出する（ステップＳ１１）。
続いて、表示制御装置１０は、ペン型指示器３が発する赤外光を受光した駆動用ピエゾ素子１４０の位置を特定する（ステップＳ１２）。
【００３７】
表示制御装置１０は、ステップＳ１２で特定した駆動用ピエゾ素子１４０のうち、いずれかを選択し、選択回路１１を制御して、選択した駆動用ピエゾ素子１４０に対応するＹ方向配線１１２と透明配線１１３との組み合わせを選択し（ステップＳ１３）、電界を印加する（ステップＳ１４）。これにより、駆動用ピエゾ素子１４０に電界が印加されて、駆動用ピエゾ素子１４０が変形する。
続いて、表示制御装置１０は、ステップＳ１３で選択した駆動用ピエゾ素子１４０の直下に位置する分極用ピエゾ素子１２０を選択し、この分極用ピエゾ素子１２０に繋がるＸ方向配線１１１を選択回路１１によって選択させ（ステップＳ１５）、このＸ方向配線１１１と、ステップＳ１３で選択したＹ方向配線１１２との間に電圧を印加する（ステップＳ１６）。これにより、変形した駆動用ピエゾ素子１４０の直下の分極用ピエゾ素子１２０が分極して、駆動用ピエゾ素子１４０の変形を保持できるようになる。その後、表示制御装置１０は、Ｘ方向配線１１１及びＹ方向配線１１２による電界の印加を停止する（ステップＳ１７）。
表示制御装置１０は、ステップＳ１２で特定した全ての駆動用ピエゾ素子１４０への電界の印加が済んだか否かを判別し（ステップＳ１８）、まだ電界を印加していない駆動用ピエゾ素子１４０がある場合は（ステップＳ１８；Ｎｏ）、ステップＳ１３に戻り、全ての駆動用ピエゾ素子１４０への電界の印加が済んだ場合は、表示システム１００の停止の操作がなされたか否かを判別する（ステップＳ１９）。そして、表示システム１００の停止の操作がなされていなければ（ステップＳ１９；Ｎｏ）、表示制御装置１０はステップＳ１１に戻って動作を継続し、表示システム１００の停止が指示された場合は本動作を終了する。
表示制御装置１０は、ステップＳ１１〜Ｓ１８の動作を所定の周期（１秒未満、或いは、１秒〜数秒）で繰り返し実行することで、受光表示シート１において赤外光を受光した位置を特定する動作と、特定した位置における誘電体ミラー１４２の反射率を低下させる動作とを交互に行う。
【００３８】
このように、表示制御装置１０は、受光表示シート１において赤外光を受光した位置を特定して、特定した位置における表示状態を変更させるので、ペン型指示器３によって受光表示シート１の表面に赤外光が照射された場合、照射場所の光の反射状態が変化する。
つまり、ユーザーが、ペン型指示器３を手に持ち、スイッチ３３をオンにして、ペン型指示器３を受光表示シート１に当てて文字や絵を描くように操作すると、受光表示シート１における表示状態がペン型指示器３の軌跡の通りに変化する。また、受光表示シート１は可撓性を有するベースシート１０１に各層を積層して構成されるため、紙のように容易に取り扱うことができる。従って、紙のように簡単な入力によって様々な画像を表示させることが可能であり、取扱いが容易なシート状の表示デバイスを提供できる。
ここで、受光表示シート１は、ファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって入射光に含まれる所定波長の光を反射する機能を備え、駆動用ピエゾ素子１４０の位置毎に反射率を変化させることで、並べて配置された駆動用ピエゾ素子１４０の位置がそのまま表示単位（いわゆる画素）となって、外光（参照光）を利用した表示を行うことができる。
【００３９】
また、上記構成では、表示状態を変化させるための駆動用ピエゾ素子１４０を用いて赤外光の受光状態を検出できるので、単純な構成によって入力内容の検出と表示とを行うことができ、製造コストの低減を図ることができる。さらに、上記構成では、駆動用ピエゾ素子１４０に電界を印加することで表示状態を変化させ、入力された内容を表示するとともに、その後は分極用ピエゾ素子１２０に蓄積した電荷によって表示状態を維持するので、高速に表示状態を切り替えることができ、かつ、少ない電力で長時間にわたって表示を維持できる。
【００４０】
また、受光表示シート１は、表示制御装置１０の制御により駆動用ピエゾ素子１４０に電界を印加して変形させるので、表示状態を画素ごとに高速で切り替えることが可能で、さらに、保持用配線部を介して分極用ピエゾ素子１２０に電荷を蓄積させることによって、給電しなくても長時間にわたって表示状態を保持できる。このため、ペン型指示器３を用いた操作に対する応答性が高く、操作性に優れた表示デバイスを提供できる。
【００４１】
なお、上記第１の実施形態では、誘電体ミラー１４２を変位させる駆動用ピエゾ素子１４０の荷電状態の変化に基づき、駆動用ピエゾ素子１４０の受光状態を検出する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、駆動用ピエゾ素子１４０とは別に赤外光を受光する受光部を設けた構成としてもよい。以下、この例について第２の実施形態として説明する。
【００４２】
［第２の実施形態］
図８は、本発明を適用した第２の実施形態に係る受光表示シート１ａの構成を示す。
この図８に示すように、受光表示シート１ａは、受光表示シート１と同様にベースシート１０１と表面層１５０との間に各部を積層した構成を有する。受光表示シート１ａの表面層１５０の直下には、所定の空間１４４をあけて誘電体ミラー１４２が配置され、誘電体ミラー１４２の表面には酸化膜１４３が形成されている。この誘電体ミラー１４２に接して駆動用ピエゾ素子１４０が設けられ、駆動用ピエゾ素子１４０の下方には、電荷を蓄積するための分極用ピエゾ素子１２０が設けられている。これらの各層は、受光表示シート１が備える同符号の層と同様に構成される。
受光表示シート１ａは、図示はしないが、受光表示シート１と同様に選択回路１１を有し、選択回路１１に接続される表示制御装置１０を備えている。
【００４３】
また、受光表示シート１ａは、表面層１５０に受光部１６０が埋設されている。受光部１６０は、分極用ピエゾ素子１２０及び駆動用ピエゾ素子１４０と同数設けられている。受光部１６０は各々の駆動用ピエゾ素子１４０に１個ずつ対応づけられ、表面層１５０上に、マトリクス状に並べて配置されている。
【００４４】
受光部１６０は、受光表示シート１の表面に露出して設けられ、赤外線を受光して熱エネルギーに変換する赤外線吸収部１６１と、赤外線吸収部１６１の裏面に張り合わされ、赤外線吸収部１６１が発する熱を検出して電圧値に変換する温度検出部１６２と、を備えている。この構成により、赤外線吸収部１６１が外部から照射される赤外光を受光すると、受光量に応じて赤外線吸収部１６１の温度が上昇し、この温度上昇を検出した温度検出部１６２の出力電圧が変化する。このため、温度検出部１６２の出力電圧値を検出することで、赤外線吸収部１６１の受光状態を検出できる。
各々の温度検出部１６２は、検出用配線１６５を介してそれぞれ表示制御装置１０に接続されている。図７の例では、受光表示シート１の表面に設けられた受光部１６０から、受光表示シート１を厚み方向に貫通する検出用配線１６５が配置された構成を例示しているが、例えば透明導体を用いて検出用配線１６５を形成することにより、検出用配線１６５を表面層１５０に埋設した構成とすることもできる。
【００４５】
表示制御装置１０は、検出用配線１６５を介して個々の温度検出部１６２の電圧値を取得して、受光表示シート１において赤外光を受光した受光部１６０を特定できる。受光部１６０は、各駆動用ピエゾ素子１４０に対応づけて設けられているので、表示制御装置１０の制御により、赤外光を受光した受光部１６０を特定し、この特定した受光部１６０対応する駆動用ピエゾ素子１４０に電界を印加して、表示状態を変化させることができる。
つまり、受光表示シート１ａは、第１の実施形態で説明した受光表示シート１に代えて用いることができ、この受光表示シート１ａに、例えばペン型指示器３を手に持ったユーザーが操作を行うことで、ペン型指示器３の軌跡の通りに表示状態を変化させることができる。従って、紙のように簡単な入力によって様々な画像を表示させることが可能な表示デバイスを実現できる。
そして、この構成では、駆動用ピエゾ素子１４０とは別体として、受光表示シート１ａの表面側に設けられた受光部１６０における赤外光の受光状態を検出するので、駆動用ピエゾ素子１４０への電界の印加とは独立して、受光状態を速やかに、かつ高精度で検出できる。
【００４６】
なお、上述した各実施形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記実施形態に限定されない。
例えば、上記実施形態では、分極用ピエゾ素子１２０を分極させることにより電荷を蓄積する構成としたが、分極用ピエゾ素子１２０に代えて、圧電体以外の材料を用いた電荷蓄積素子を形成し、この電荷蓄積素子に蓄積した電荷により駆動用ピエゾ素子１４０の周囲に電界を生成させてもよい。また、受光表示シート１、１ａは、表面層１５０と誘電体ミラー１４２との間のファブリ・ペロー干渉により特定波長の光を反射するものであればよいので、誘電体ミラー１４２に代えて、誘電体に該当しない材料によりハーフミラーを設けてもよい。さらに、受光表示シート１、１ａにおける分極用ピエゾ素子１２０、駆動用ピエゾ素子１４０の数や配置方向は任意であり、六角形の分極用ピエゾ素子１２０及び駆動用ピエゾ素子１４０をハニカム状に配置してもよいし、円形の分極用ピエゾ素子１２０、駆動用ピエゾ素子１４０を用いてもよい。隣接する駆動用ピエゾ素子１４０の間にスペーサー１４１を設けたように、分極用ピエゾ素子１２０どうしの間に絶縁体のスペーサーを設けてもよい。そして、受光表示シート１、１ａにおける表示色も任意であり、表示制御装置１０から受光表示シート１、１ａへ通電しておらず、全ての分極用ピエゾ素子１２０が分極していない状態における受光表示シート１、１ａの色は、白色であってもよいが、他の色であってもよい。
【００４７】
さらに、上記実施形態では、赤外光を受光した場合の駆動用ピエゾ素子１４０或いは受光部１６０の受光状態を検出する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、受光表示シート１、１ａに照射される光の波長は任意であり、レーザー光等であってもよい。すなわち、照射によって駆動用ピエゾ素子１４０、受光部１６０に温度変化を生じさせる光であれば、その波長や光源は特に限定されない。また、上記実施形態ではペン型指示器３によって赤外光を照射する表示システム１００の構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、レーザーポインターを用いて、離れた位置から受光表示シート１、１ａの表面に光を当ててもよい。この場合、受光表示シート１、１ａに直接ペン型指示器３を当てるような使用方法の他に、離れた位置から受光表示シート１、１ａに光を当てることで、光を当てた位置の表示状態が変化するため、従来の紙や会議用ホワイトボード等の製品を代替するだけでなく、これらの従来製品では不可能であった使用方法を実現できる。
その他、実施形態の表示システム１００、受光表示シート１、１ａを構成する各部の細部構成についても任意に変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上説明したように、本発明によれば、書物や書籍が備える文字あるいは図匠・デザインを長期間維持表示し続ける機能性、複数の表示面を同時閲覧できるマルチ・ビューイング機能性、その集積枚葉形態がコンパクトに収納できることによる折り曲げ伸縮機能性を継承でき、簡単な操作によって表示状態を変更することで、文字や絵等を自在に描くことが可能な表示デバイスを実現できる。この表示デバイスとしての受光表示シート１には、最新の立体画像図形の鑑賞閲覧が可能となる光の反射投影干渉作用を利用できる機能をも付加できており、紙のような、新聞や広告紙あるいは雑誌、文書本のような一種の製本された積層シート形態による利用方法を考えることができ、このような形態では、見開き複数ページ同時閲覧が容易に実現できる。さらに、使用後に従来の紙のような使い捨てをしないためには表示状態を変化させることが必要になり、この表示状態の変化が高速で、かつ容易に行えることも要求される。さらには、容易に低コストで製造可能であることも勿論要求されるが、本発明ではこれらの要求に完全に応えることが可能である。そして、廃棄あるいは焼却あるいは非可逆的な再生（完全に溶かすあるいは分解し、再度元に戻す）という自然環境破壊を引き起こす作用を施すことが主流であった紙という従来の情報記録装置を代替することにより、地球支援環境を破壊汚染する程度を著しく軽減でき、かつ一層の先進的な表示方法を長期保存できうる、このような要求を満足する電子的な記録保存表示デバイスの基本的な構造と表示方法を提供できる。
【符号の説明】
【００４９】
１、１ａ…受光表示シート（表示デバイス）、３…ペン型指示器（操作デバイス）、１０…表示制御装置（受光検出部、制御部）、１１…選択回路、１００…表示システム、１０１…ベースシート（シート）、１２０…分極用ピエゾ素子（電荷蓄積部）、１４０…駆動用ピエゾ素子（圧電体）、１４２…誘電体ミラー（反射層）、１５０…表面層（反射層）、１６０…受光部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有するシートに、
外部から入射した光のファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって外光を反射する反射層と、
前記シートに並べて配置され、周囲の電界に応じて変形することにより前記反射層の反射率を変化させる複数の圧電体と、
前記圧電体の位置毎に所定波長の外光の受光状態を検出する受光検出部と、
前記受光検出部により検出した受光状態に基づいて、前記圧電体に電界を印加して変形させる制御部と、
を備えたことを特徴とする表示デバイス。
【請求項２】
請求項１記載の表示デバイスにおいて、
各々の前記圧電体に重なるように並ぶ複数の電荷蓄積部を備え、
前記制御部は、前記圧電体に電界を印加して変形させた後に、該圧電体に対応する前記電荷蓄積部に電圧を印加して電荷を蓄積させること、
を特徴とする表示デバイス。
【請求項３】
請求項１または２記載の表示デバイスにおいて、
前記受光検出部は、前記圧電体の温度変化に起因する電荷の変化を検出することにより、前記圧電体の受光状態を検出すること、
を特徴とする表示デバイス。
【請求項４】
請求項１記載の表示デバイスにおいて、
前記シートの表面に、前記圧電体に対応して複数並べて配置され、所定波長の光を受光して受光状態に応じた電圧を出力する受光部を備え、
前記受光検出部は、各々の前記受光部の出力電圧を検出すること、
を特徴とする表示デバイス。
【請求項５】
可撓性を有するシートに、
外部から入射した光のファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって外光を反射する反射層と、
前記シートに並べて配置され、周囲の電界に応じて変形することにより前記反射層の反射率を変化させる複数の圧電体と、
前記圧電体の位置毎に所定波長の外光の受光状態を検出する受光検出部と、
前記受光検出部により検出した受光状態に基づいて、前記圧電体に電界を印加して変形させる制御部と、を備えた表示デバイスと、
前記表示デバイスに対して所定波長の光を照射する操作デバイスと、
を備えたことを特徴とする表示システム。
【請求項６】
可撓性を有するシートに、
外部から入射した光のファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって外光を反射する反射層と、
前記シートに並べて配置され、周囲の電界に応じて変形することにより前記反射層の反射率を変化させる複数の圧電体と、
前記圧電体の位置毎に所定波長の外光の受光状態を検出する受光検出部と、を設けた表示デバイスを制御し、
前記受光検出部により検出した受光状態に基づいて、前記圧電体に電界を印加して変形させること、
を特徴とする表示制御方法。
【請求項１】
可撓性を有するシートに、
外部から入射した光のファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって外光を反射する反射層と、
前記シートに並べて配置され、周囲の電界に応じて変形することにより前記反射層の反射率を変化させる複数の圧電体と、
前記圧電体の位置毎に所定波長の外光の受光状態を検出する受光検出部と、
前記受光検出部により検出した受光状態に基づいて、前記圧電体に電界を印加して変形させる制御部と、
を備えたことを特徴とする表示デバイス。
【請求項２】
請求項１記載の表示デバイスにおいて、
各々の前記圧電体に重なるように並ぶ複数の電荷蓄積部を備え、
前記制御部は、前記圧電体に電界を印加して変形させた後に、該圧電体に対応する前記電荷蓄積部に電圧を印加して電荷を蓄積させること、
を特徴とする表示デバイス。
【請求項３】
請求項１または２記載の表示デバイスにおいて、
前記受光検出部は、前記圧電体の温度変化に起因する電荷の変化を検出することにより、前記圧電体の受光状態を検出すること、
を特徴とする表示デバイス。
【請求項４】
請求項１記載の表示デバイスにおいて、
前記シートの表面に、前記圧電体に対応して複数並べて配置され、所定波長の光を受光して受光状態に応じた電圧を出力する受光部を備え、
前記受光検出部は、各々の前記受光部の出力電圧を検出すること、
を特徴とする表示デバイス。
【請求項５】
可撓性を有するシートに、
外部から入射した光のファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって外光を反射する反射層と、
前記シートに並べて配置され、周囲の電界に応じて変形することにより前記反射層の反射率を変化させる複数の圧電体と、
前記圧電体の位置毎に所定波長の外光の受光状態を検出する受光検出部と、
前記受光検出部により検出した受光状態に基づいて、前記圧電体に電界を印加して変形させる制御部と、を備えた表示デバイスと、
前記表示デバイスに対して所定波長の光を照射する操作デバイスと、
を備えたことを特徴とする表示システム。
【請求項６】
可撓性を有するシートに、
外部から入射した光のファブリ・ペロー干渉による光干渉効果によって外光を反射する反射層と、
前記シートに並べて配置され、周囲の電界に応じて変形することにより前記反射層の反射率を変化させる複数の圧電体と、
前記圧電体の位置毎に所定波長の外光の受光状態を検出する受光検出部と、を設けた表示デバイスを制御し、
前記受光検出部により検出した受光状態に基づいて、前記圧電体に電界を印加して変形させること、
を特徴とする表示制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−７８３８（Ｐ２０１１−７８３８Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４８３９８（Ｐ２００９−１４８３９８）
【出願日】平成２１年６月２３日（２００９．６．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２３日（２００９．６．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]