電子ペーパーと、電子ペーパー記録システム及び書き込み装置
【課題】表示面側の凹凸が小さくて画像の視認性が高い電子ペーパーと、この電子ペーパーを備える電子ペーパー記録システム、及び、この電子ペーパーに対する画像の書き込み装置を提供する。
【解決手段】複数の第１の電極を有する第１の基板と、複数の第１の電極の各々に電圧を印加するための配線と、複数の第１の電極の各々と配線との間にそれぞれ設けられた複数の受光素子と、第１の基板と対向して配置されて第２の電極を有する第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に配置された電気泳動表示層と、第１の基板と第２の基板との間に配置されて、第２の基板に入射した光を対応する受光素子へ導く導光部と、を備え、複数の受光素子の各々は、導光部によって導かれた光を感知することによって、複数の第１の電極の各々と配線との間を導通状態にする。
【解決手段】複数の第１の電極を有する第１の基板と、複数の第１の電極の各々に電圧を印加するための配線と、複数の第１の電極の各々と配線との間にそれぞれ設けられた複数の受光素子と、第１の基板と対向して配置されて第２の電極を有する第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に配置された電気泳動表示層と、第１の基板と第２の基板との間に配置されて、第２の基板に入射した光を対応する受光素子へ導く導光部と、を備え、複数の受光素子の各々は、導光部によって導かれた光を感知することによって、複数の第１の電極の各々と配線との間を導通状態にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ペーパーと、電子ペーパー記録システム及び書き込み装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。即ち、特許文献１には、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いずに画像を電気的に記録し、無電力で保持できる電子ペーパーが開示されている。
この電子ペーパーは、電子インク層と、この電子インク層の上面側に設けられた表面フィルムと、電子インク層の下面側に設けられた裏面フィルムと、電子インク層と表面フィルムとの間に介装された複数の画素電極と、電子インク層と裏面フィルムとの間に介装された共通電極とを有する。
【０００３】
表面フィルムには複数の貫通孔が形成されており、この貫通孔内に複数の画素電極とそれぞれ電気的に接続された複数の上側スルーホール電極が設けられている。また、裏面フィルムには少なくとも１つの貫通孔が形成されており、この貫通孔内に共通電極と電気的に接続された下側スルーホール電極が設けられている。そして、上側スルーホール電極と下側スルーホール電極との間に電圧を印加することにより、マイクロカプセル内で黒色粒子群と白色粒子分とを反対方向に移動させることができる。これにより、所望の画像を表示することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−９９９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に開示された技術では、表面フィルムの側（即ち、表示面側）に上側スルーホール電極（即ち、端子部）を設ける必要がある。この端子部はマイクロカプセルの上に位置する。このため、端子部によりマイクロカプセルが部分的に遮られてしまう。また、この端子部は表示面側へ突出しており、表示面に凹凸が生じている。このため、従来の技術では、表示面の反射率が低下して画像の視認性が損なわれてしまう可能性があった。
【０００６】
そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、表示面側の凹凸が小さくて画像の視認性が高い電子ペーパーと、この電子ペーパーを備える電子ペーパー記録システム、及び、この電子ペーパーに対する画像の書き込み装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電子ペーパーは、複数の第１の電極を有する第１の基板と、前記複数の第１の電極の各々に電圧を印加するための配線と、前記複数の第１の電極の各々と前記配線との間にそれぞれ設けられた複数の受光素子と、前記第１の基板と対向して配置されて第２の電極を有する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された電気泳動表示層と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置されて、前記第２の基板に入射した光を対応する受光素子へ導く導光部と、を備え、前記複数の受光素子の各々は、前記導光部によって導かれた前記光を感知することによって、前記複数の第１の電極の各々と前記配線との間を導通状態にすることを特徴とする。
【０００８】
このような構成であれば、第２の基板に入射した光（例えば、ペン入力装置やライン光源等の光照射装置から照射されて第２の基板に入射した収束光）は、導光部を透過して、光の入射位置に対応した受光素子に到達する。この受光素子が受光を感知すると、この受光素子に接続されている第１の電極と配線との間が導通状態（即ち、電気的に接続された状態）になる。これにより、配線と導通状態となっている第１の電極のみが、外部から電圧印加可能な状態となる。
【０００９】
外部から電圧が印加されることにより、電気泳動表示層は、光の照射位置に対応する画素の表示を、ＴＦＴ等の駆動回路を用いることなく切り替えることができる。また、電気泳動表示層は、切り替え後の画像を無電力（即ち、第１の電極に電圧が印加されていない状態）で保持することができる。従来の技術と比較して、スルーホール電極等の端子部は必要ない。このため、表示面側（即ち、第２の基板の電気泳動表示層と対向する面の反対側の面）の凹凸を小さくすることができ、電気泳動表示層に表示される画像の視認性を高めることができる。
【００１０】
なお、本発明の「第１の電極」としては例えば後述する画素電極１２が該当し、「第１の基板」としては例えば後述するバックプレーン１０が該当する。「第２の電極」としては例えば後述する共通電極２２が該当し、「第２の基板」としては例えば後述する対向基板２０が該当する。「電気泳動表示層」としては、例えば、後述するＥＰＤ層が該当する。「導光部」としては、例えば、後述する隔壁部３１又は支柱３２が該当する。
【００１１】
また、上記の電子ペーパーにおいて、前記複数の受光素子の各々は、前記複数の第１の電極の各々の周囲に配置されていることを特徴としてもよい。このような構成であれば、各画素の周囲に、各画素に対する電圧印加をオン、オフする受光素子が配置される。このため、光の入射位置と、この光の入射を受けて表示が切り替わる画素の位置とをほぼ一致させることができる。例えば、ユーザーが、収束光を照射するペン入力装置を用いて、第２の基板を介して電気泳動表示層に画像を書き込む場合に、その書き込み位置と、その書き込みに応じて画像が切り替わる位置とをほぼ一致させることができる。
【００１２】
また、上記の電子ペーパーにおいて、前記電気泳動表示層は、前記第１の基板と前記第２の基板との間で複数の閉空間を区画する隔壁部と、前記閉空間に充填されて複数の電気泳動粒子を含む分散液と、を有し、前記隔壁部が前記導光部として機能することを特徴としてもよい。このような構成であれば、各画素の周囲に導光部と受光素子とが配置される。導光部と受光素子の配置位置が比較的広く確保されることから、受光の感度（即ち、画像の書き込みと消去の感度）を高めることができる。
【００１３】
本発明の別の態様に係る電子ペーパー記録システムは、上記の電子ペーパーと、前記電子ペーパーに画像を書き込みする書き込み装置と、を含み、前記書き込み装置は、前記第１の基板が有する前記配線に電圧を印加する電圧印加装置と、前記受光素子が感知可能な光を前記第２の基板の側から前記電子ペーパーに照射する光照射装置と、を備えることを特徴とする。このような構成であれば、光照射装置が照射した光は第２の基板に入射し、導光部を透過して、光の入射位置に対応した受光素子に到達する。この受光素子が受光を感知すると、この受光素子に接続されている第１の電極と配線との間が導通状態になる。電圧印加装置は、配線と導通状態となっている第１の電極のみに電圧を印加する。
【００１４】
これにより、電子ペーパーは、光の照射位置に対応する画素の表示を、ＴＦＴ等の駆動回路を用いることなく切り替えることができる。また、電子ペーパーは、切り替え後の画像は、無電力で保持することができる。従来の技術と比較して、電子ペーパーに書き込みを行うために、電子ペーパーの表示面側に突出した端子部を設ける必要ない。このため、電子ペーパーは、表示面側の凹凸を小さくすることができ、表示面側において画像の視認性を高めることができる。また、書き込み装置は、表示面側の凹凸が小さくて画像の視認性が高い電子ペーパーに所望の画像を書き込むことができる。
【００１５】
本発明のさらに別の態様に係る書き込み装置は、上記の電子ペーパーに画像を書き込みする書き込み装置であって、前記第１の基板が有する前記配線に電圧を印加する電圧印加装置と、前記受光素子が感知可能な光を前記第２の基板の側から前記電子ペーパーに照射する光照射装置と、を備えることを特徴とする。このような構成であれば、表示面側の凹凸が小さくて画像の視認性が高い電子ペーパーに所望の画像を書き込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る電子ペーパー１００の構成例を示す図。
【図２】実施形態に係る電子ペーパー１００の書き込み時の状態を示す図。
【図３】ＥＰＤ層３０の第１の構成例を示す図。
【図４】ＥＰＤ層３０の第２の構成例を示す図。
【図５】ＥＰＤ層３０の第３の構成例を示す図。
【図６】実施形態に係る電子ペーパー記録システム２００の構成例を示す図。
【図７】実施形態に係る書き込み装置２５０の構成例を示す図。
【図８】受光素子１４の第１の構成例を示す図。
【図９】受光素子１４の第２の構成例を示す図。
【図１０】受光素子１４の第３の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する各図において、同一の構成を有する部分には同一の符号を付し、その重複する説明は省略する場合もある。
（１）電子ペーパー
（１．１）構成
図１は、本発明の実施形態に係る電子ペーパー１００の構成例を示す断面図である。
図１に示す電子ペーパー１００は電気泳動表示装置であり、例えば、バックプレーン１０と、配線１３と、複数の受光素子１４と、バックプレーン１０と対向して配置された対向基板２０と、バックプレーン１０と対向基板２０との間に配置された隔壁型のＥＰＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ）層３０と、対向基板２０上（即ち、対向基板２０のバックプレーン１０と対向する面の反対側の面上）に配置された防湿シート４０と、を備える。
【００１８】
バックプレーン１０は、例えば、基体１１と、複数の画素電極１２とを有する。基体１１は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の絶縁性の樹脂からなる。複数の画素電極１２の各々は、基体１１の一方の面（例えば、上面）に一定の間隔で形成されている。この例では、隔壁部により囲まれた一つの画素電極１２が、一つの画素を構成している。なお、図３に示すように、画素電極１２の平面視による形状（以下、平面形状）は正方形である。或いは、画素電極１２の平面形状は、三角形若しくは五角以上の多角形、又は、円形であってもよい。配線１３は、基体１１の他方の面（例えば、下面）から上面に至るように形成されている。この配線１３は、複数の画素電極１２の各々に電圧を印加するために設けられている。
【００１９】
複数の受光素子１４の各々は、例えば、図８に示すようにフォトダイオード、又は、図９に示すようにフォトトランジスタで構成されている。フォトダイオードの構造はＰＮ型でも、ＰＩＮ型でもよい。この例では、少なくとも１つ以上の受光素子１４が、１つの画素電極１２と配線１３との間に形成されている。また、複数の受光素子１４の各々は、複数の画素電極１２の各々の周囲に配置されている。例えば、図３に示すように、画素電極１２の平面形状が正方形の場合、この正方形の直交する２辺に沿って（即ち、平面形状がＬ字となるように）受光素子１４が配置されている。なお、図示しないが、バックプレーン１０には、配線１３に電圧を印加するための外部接続用端子部が設けられている。
【００２０】
対向基板２０は、基体２１と、基体２１の一方の面（例えば、下面）に形成された共通電極２２とを有する。基体２１は、例えば、可撓性を有する絶縁性の樹脂からなる。このような樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。共通電極２２は、例えば、ＩＴＯ、酸化亜鉛、金属微粒子、金属箔などの無機導電性物質や、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリチオフェンなどの有機導電性物質などからなる。なお、図示しないが、対向基板２０には共通電極２２に電圧を印加するための外部接続用端子部が設けられている。
【００２１】
ＥＰＤ層３０は、隔壁部３１と、分散液３６と、を有する。隔壁部３１は、バックプレーン１０と対向基板２０との間に配置されており、バックプレーン１０と対向基板２０との間で閉空間（即ち、セル）３４を区画している。即ち、隔壁部３１は、ＥＰＤ層３０を複数の表示領域に区画している。一例として、複数のセル３４の各々に画素電極１２が一つずつ配置されている。隔壁部３１は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、又は、その他の材料で構成されている。また、後述するように、この隔壁部３１は、例えば無色透明又は有色透明な材料で構成されている。分散液３６は、隔壁部３１で区画された複数のセル３４の各々に充填されている。分散液３６は、複数の電気泳動粒子３７と、これら電気泳動粒子３７を分散させた分散媒３８と、を含む液体である。電気泳動粒子３７は、例えば、正又は負に帯電している粒子である。この例では、電気泳動粒子３７は、黒色粒子３７Ａと白色粒子３７Ｂとを含み、黒色粒子３７Ａ又は白色粒子３７Ｂの一方が正に、他方が負に帯電している。
【００２２】
防湿シート４０は、対向基板２０の側（即ち、図１では上方の側）から電子ペーパー１００内に水分が浸入することを防ぐためのものである。この防湿シート４０は、例えば、アクリル樹脂やその他の樹脂が単層、又は、交互に積層された構造からなる。なお、ＥＰＤ層３０に表示される画像、文字、記号等は、例えば対向基板２０の側から視認される。画像等が対向基板２０の側から視認される場合は、対向基板２０を構成している基体２１及び共通電極２２の各材料と、防湿シート４０は、可視光を透過する有色透明又は無色透明の材料で構成されている必要がある。対向基板２０とＥＰＤ層３０及び防湿シート４０を合せてフロントプレーン５０と呼ぶ。
【００２３】
上記の電子ペーパー１００は、例えば、従来の紙等からなる記録紙と同様に、標準化された大きさ（Ａ３、Ａ４、Ａ５等）で形成されている。
ところで、上記の電子ペーパー１００では、隔壁部３１は例えば無色透明（若しくは、有色透明）であり、対向基板２０に入射した光をバックプレーン１０側へ導く導光部としても機能する。そして、この隔壁部（即ち、導光部）３１の直下に、上記の受光素子１４が配置されている。即ち、複数の受光素子１４の各々の真上に隔壁部３１が配置されている。対向基板２０の側から入射した光は、隔壁部３１を透過して、その直下に位置する受光素子１４に到達するようになっている。この受光素子１４に到達した光が、受光素子１４が感知できる光量、波長であれば、受光素子１４は、その光を電気エネルギーに変換（即ち、光源変換）して光電流が生じる。
【００２４】
例えば、受光素子１４が図８に示したようなフォトダイオードである場合、光電流はアノードからカソードへ流れる。また、受光素子１４が図９に示したようにフォトトランジスタである場合、光電流はベースに注入されて増幅され、コレクタ電流として流れる。何れの場合も、受光素子１４は光電流の発生をトリガーとするスイッチング素子として機能する。受光素子１４において光電流が発生し、そのスイッチがオンになることにより、配線１３と画素電極１２との間は導通状態になる。なお、受光素子１４は、自然光（日常光）では反応しないように、感度設定がなされている。
（１．２）動作
【００２５】
次に、上記の電子ペーパー１００において、ＥＰＤ層３０に画像が書き込まれる際の動作を説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る電子ペーパー１００の書き込み時の状態を示す断面図である。図２に示すように、この電子ペーパー１００のＥＰＤ層３０に対する画像の書き込みは、例えば、一方向に光を照射する光照射装置６０を用いて行われる。この光照射装置６０が照射する光（即ち、指向性を持つ光）は、受光素子１４が反応する（即ち、感知する）光であり、例えば可視光をレンズを通して収束させた収束光、又は、可視光が増幅されたレーザー光である。また、この光は、可視光に限定されず、紫外線などの短波長の光、また赤外線のような長波長の光であってもよい。
【００２６】
また、ＥＰＤ層３０に対して画像を書き込む際は、バックプレーン１０の配線１３に予め設定された大きさの電圧（例えば、＋１５Ｖ）を印加する。さらに、共通電極２２に例えば０［Ｖ］を印加する。この電圧印加は、外部の電圧印加装置を用いて行う。
配線１３に＋１５［Ｖ］の電圧が印加され、共通電極２２に０［Ｖ］の電圧が印加されている状態で、光照射装置６０を電子ペーパー１００の上部に近づける。すると、光照射装置６０が照射した光が防湿シート４０を透過して対向基板２０に入射し、隔壁部３１を透過してその直下の受光素子１４に到達する。受光素子１４は、この光を光電変換して光電流が生じる。これにより、画素電極１２と配線１３との間が導通状態になり、画素電極１２には＋１５［Ｖ］の電圧が印加される。
【００２７】
画素電極１２と共通電極２２との間の電界により、例えば、正に帯電している黒色粒子３７Ａは共通基板の側へ泳動し、負に帯電している白色粒子３７Ｂは画素電極１２の側へ泳動する。その結果、電子ペーパー１００を対向基板２０の側からみると、ＥＰＤ層３０には黒色が表示される。この黒色の表示は、光照射装置６０による書き込みを終了し、電子ペーパー１００から電圧印加装置が外された後も、無電力で保持することができる。
【００２８】
また、ＥＰＤ層３０に表示された画像を消去する場合は、例えば、配線１３に０［Ｖ］を印加し、共通電極２２に＋１５Ｖを印加する。この状態で、電子ペーパー１００の全面に受光素子１４が感知可能な光を照射する。これにより、ＥＰＤ層３０の各画素において、配線１３と画素電極１２とが導電状態となり、正に帯電している黒色粒子３７Ａは画素電極１２の側へ泳動し、負に帯電している白色粒子３７Ｂは共通電極２２の側へ泳動する。その結果、電子ペーパー１００を対向基板２０の側からみると、ＥＰＤ層３０は全面に白色を表示した状態（つまり、白色無地の状態）となる。この白色無地の状態は、光照射装置６０による書き込みを終了し、電子ペーパー１００から電圧印加装置を外した後も、無電力で保持することができる。
【００２９】
なお、図２に示した光照射装置６０による光の照射範囲は、ＥＰＤ層３０に表示される画像の線の太さにおよそ比例する。このため、ＥＰＤ層３０に表示される線をユーザーが視認する場合は、光照射装置６０による光の照射範囲をＥＰＤ層３０の数〜十画素程度の大きさに設定しておくとよい。即ち、光照射装置６０が光を照射している状態で電子ペーパー１００上を相対的に移動すると、その移動の軌跡に沿った黒色の線がＥＰＤ層３０に書き込まれる。ここで、光の照射範囲がＥＰＤ層３０の数〜十画素程度の大きさであれば、ＥＰＤ層３０に書き込まれた線の幅も、光の照射範囲と同様に数〜十画素程度の大きさとなる。このため、ユーザーは、ＥＰＤ層３０に書き込まれた黒色の線を目視（即ち、肉眼で確認）することができる。
この黒色の線は、光照射装置６０による書き込みを終了し、電子ペーパー１００から電圧印加装置が外された後も、無電力で保持することができる。
【００３０】
（１．３）変形例
本発明は、隔壁型ではないＥＰＤ層３０を有する電子ペーパー１００にも適用可能である。その場合は、例えば、バックプレーン１０と対向基板２０との間の空間を保持するために当該間に配置される複数本の支柱を導光部としてもよい。
例えば、図４に示すように、平面形状が矩形である画素電極１２の角部に隣接するように複数本の支柱３２の各々を配置する。これら複数本の支柱３２は、例えば無色透明又は有色透明な材料で構成されている。また、これら複数本の支柱３２の各々の直下に受光素子１４を配置する。このような構成であっても、対向基板２０の側から入射した光は、支柱３２を透過して、その直下に位置する受光素子１４に到達する。このため、図３に示した形態と同様に、ＥＰＤ層３０に対する画像の書き込みが可能である。
【００３１】
また、本発明は、マイクロカプセル型のＥＰＤ層３０にも適用可能である。ここで、マイクロカプセル型のＥＰＤ層３０とは、例えば、図５に示すように、複数のマイクロカプセル３３と、可視光を透過する透明なバインダー３９とを有し、複数のマイクロカプセル３３の各々の内部に分散液３６が充填されているＥＰＤ層３０のことである。このマイクロカプセル型のＥＰＤ層３０では、図５に示すように、隣り合うマイクロカプセル３３の隙間に支柱３２を配置する。そして、この支柱３２の直下に受光素子１４を配置する。このような構成であっても、図３、図４に示した形態と同様に、マイクロカプセル型のＥＰＤ層３０に対して画像の書き込みが可能である。
【００３２】
また、本発明では、図１０に示すように、受光素子１４をフォトダイオードとダイオードとで構成してもよい。フォトダイオードとダイオードとを並列に接続し、この並列回路を受光素子１４として、配線１３と画素電極１２との間に配置する。このような構成であれば、画素電極１２にはダイオードを介して一定の電圧が印加される。このため、画素電極１２に印加する電圧の調整可能な幅を大きくすることができる。
【００３３】
（２）電子ペーパー記録システム
（２．１）構成
図６は、本発明の実施形態に係る電子ペーパー記録システム２００の構成例を示す概念図である。図６に示すように、この電子ペーパー記録システム２００は、上述した電子ペーパー１００と、この電子ペーパー１００に画像を書き込みする書き込み装置１５０と、を含む。また、書き込み装置１５０は、光照射装置１６０と、電圧印加装置７０とを備える。
【００３４】
光照射装置１６０は、図２に示した光照射装置６０をユーザーが手に持ち易いようにペン状にしたものである。このペン状の光照射装置１６０は、その先端に光源１６１を有する。また、この光源１６１から照射される光は指向性を有し、その光の照射範囲は例えばＥＰＤ層３０の数〜十画素程度の大きさとなっている。また、この光源１６１から照射される光は、受光素子１４が感知できる光量、波長に設定されている。
【００３５】
電圧印加装置７０は、バックプレーン１０が有する配線１３に電圧（例えば、＋１５［Ｖ］）を印加するものである。この電圧印加装置７０は、クリップボード（即ち、書類を留める金具がついた筆記用の板）の形態を有する。電圧印加装置７０のクリップ７１が電子ペーパー１００の端部をボード７２に押し当てる。これにより、電子ペーパー１００の対向基板２０に設けられた外部接続用端子部はクリップ７１に接続される。また、電子ペーパー１００のバックプレーン１０に設けられた外部接続用端子部はボード７２に接続される。
【００３６】
（２．２）動作
次に、図６に示した電子ペーパー記録システム２００の動作例を説明する。まず始めに、この電圧印加装置７０に電子ペーパー１００を挟んで固定し、電圧印加装置７０のクリップ７１を対向基板２０に設けられた外部接続用端子部に接続し、電圧印加装置７０のボード７２をバックプレーン１０に設けられた外部接続用端子部に接続する。次に、クリップ７１を例えば０［Ｖ］に設定し、ボードを＋１５［Ｖ］に設定する。これにより、配線１３に＋１５［Ｖ］を印加することになり、共通電極２２に０［Ｖ］を印加することになる。
【００３７】
このような設定下で、ユーザーがペン状の光照射装置１６０を用いて電子ペーパー１００上で任意の画像を描く。すると、その描画の軌跡に沿った黒色の線がＥＰＤ層３０に書き込まれる。ＥＰＤ層３０に書き込まれる線の幅は、例えば数〜十画素程度の大きさであるため、ユーザーはＥＰＤ層３０に書き込まれた黒色の線を目視することができる。この黒色の線は、光照射装置１６０による書き込みを終了し、電子ペーパー１００から電圧印加装置７０を外した後も、無電力で保持することができる。
【００３８】
また、ＥＰＤ層３０に書き込まれた画像を消去する場合は、例えば、電子ペーパー１００を電圧印加装置７０で保持した状態で、クリップ７１の電位を＋１５［Ｖ］に設定し、ボードの電位を０［Ｖ］に設定する。この状態で、電子ペーパー１００の全面に受光素子１４が感知可能な光を照射する。これにより、ＥＰＤ層３０の各画素において、正に帯電している黒色粒子３７Ａは画素電極１２の側へ泳動し、負に帯電している白色粒子３７Ｂは共通電極２２の側へ泳動する。その結果、電子ペーパー１００を対向基板２０の側からみると、白色無地の状態となる。つまり、電子ペーパー１００に書き込まれた画像が消去される。この白色無地の状態は、光照射装置１６０による書き込みを終了し、電子ペーパー１００から電圧印加装置７０を外した後も、無電力で保持することができる。
【００３９】
（２．３）変形例
本発明において、書き込み装置はペン入力型に限定されるものではない。例えば、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、書き込み装置はプリンター型であってもよい。図７（ａ）に示すように、このプリンター型の書き込み装置２５０では、プリンターの給紙口２５１から電子ペーパー１００が送入され、プリンターの排紙口２５２から電子ペーパー１００が送り出される。図７（ｂ）に示すように、書き込み装置２５０の内部には、例えば、複数の光源が電子ペーパー１００の幅方向に一列に並んだライン光源２５３と、電子ペーパー１００に電圧を印加する電圧印加装置７０とが設けられている。
このプリンター型の書き込み装置２５０では、電子ペーパー１００の共通電極２２に０［Ｖ］を印加し、配線１３に＋１５［Ｖ］を印加する。この状態で、電子ペーパー１００を給紙口２５１から排紙口２５２へ送り出して、ライン光源２５３の直下で選択的に光を照射する。これにより、電子ペーパー１００に所望の画像を書き込むことができる。
【００４０】
また、電子ペーパー１００の共通電極２２に＋１５［Ｖ］を印加し、配線１３に０［Ｖ］を印加する。この状態で、電子ペーパー１００を給紙口２５１から排紙口２５２へ送り出して、ライン光源２５３の直下で全面に光を照射する。これにより、電子ペーパー１００を白色無地の状態とすることができる。つまり、電子ペーパー１００に書き込まれた画像を消去することができる。
【００４１】
（３）実施形態の効果
上記の実施形態によれば、光照射装置６０が照射した光は対向基板２０に入射し、隔壁部３１（又は、支柱３２）を透過して、隔壁部３１の直下に位置する受光素子１４に到達する。この受光素子１４が光を感知すると、この受光素子１４に接続されている画素電極１２と配線１３との間が導通状態になる。電圧印加装置７０は、この配線１３と導通状態となっている画素電極１２のみに電圧を印加する。
【００４２】
これにより、電子ペーパー１００は、光の入射位置に対応する画素の表示を、ＴＦＴ等の駆動回路を用いることなく切り替えることができる。また、電子ペーパー１００は、切り替え後の画像を無電力で保持することができる。従来の技術と比較して、電子ペーパー１００に書き込みを行うために、電子ペーパー１００の表示面側に突出した端子部を設ける必要ない。このため、表示面側の凹凸を小さくすることができ、表示面側において画像の視認性を高めることができる。
【００４３】
また、従来技術と比較して、電子ペーパー１００は、画像が書き込まれる際に、書き込み位置を座標変換して表示位置に反映させるなどの、複雑なプロセスを要しない。画像の書き込みには光が用いられ、この光が書き込み位置の画素周辺の受光素子１４に到達して、画素の表示が切り替えられる。このため、画像の書き換えを高速化することができる。
以上説明した電子ペーパー１００は、シート状で薄く、軽く、用意に持ち運びすることができ、また、自在に湾曲させることができる。このため、電子ペーパー１００は、配置位置や使用形態に関して自由度が高いフレキシブルなディスプレイ等に適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０ バックプレーン、１１、２１ 基体、１２ 画素電極、１３ 配線、１４ 受光素子、２０ 対向基板、２２ 共通電極、３０ ＥＰＤ層、３１ 隔壁部、３２ 支柱、３３ マイクロカプセル、３６ 分散液、３７ 電気泳動粒子、３７Ａ 黒色粒子、３７Ｂ 白色粒子、３８ 分散媒、３９ バインダー、４０ 防湿シート、５０ フロントプレーン、６０ 光照射装置、７０ 電圧印加装置、７１ クリップ、７２ ボード、１００ 電子ペーパー、１５０ 書き込み装置、１６０ 光照射装置、１６１ 光源、２００ 電子ペーパー記録システム、２５０ 書き込み装置、２５１ 給紙口、２５２ 排紙口、２５３ ライン光源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ペーパーと、電子ペーパー記録システム及び書き込み装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。即ち、特許文献１には、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いずに画像を電気的に記録し、無電力で保持できる電子ペーパーが開示されている。
この電子ペーパーは、電子インク層と、この電子インク層の上面側に設けられた表面フィルムと、電子インク層の下面側に設けられた裏面フィルムと、電子インク層と表面フィルムとの間に介装された複数の画素電極と、電子インク層と裏面フィルムとの間に介装された共通電極とを有する。
【０００３】
表面フィルムには複数の貫通孔が形成されており、この貫通孔内に複数の画素電極とそれぞれ電気的に接続された複数の上側スルーホール電極が設けられている。また、裏面フィルムには少なくとも１つの貫通孔が形成されており、この貫通孔内に共通電極と電気的に接続された下側スルーホール電極が設けられている。そして、上側スルーホール電極と下側スルーホール電極との間に電圧を印加することにより、マイクロカプセル内で黒色粒子群と白色粒子分とを反対方向に移動させることができる。これにより、所望の画像を表示することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−９９９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に開示された技術では、表面フィルムの側（即ち、表示面側）に上側スルーホール電極（即ち、端子部）を設ける必要がある。この端子部はマイクロカプセルの上に位置する。このため、端子部によりマイクロカプセルが部分的に遮られてしまう。また、この端子部は表示面側へ突出しており、表示面に凹凸が生じている。このため、従来の技術では、表示面の反射率が低下して画像の視認性が損なわれてしまう可能性があった。
【０００６】
そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、表示面側の凹凸が小さくて画像の視認性が高い電子ペーパーと、この電子ペーパーを備える電子ペーパー記録システム、及び、この電子ペーパーに対する画像の書き込み装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電子ペーパーは、複数の第１の電極を有する第１の基板と、前記複数の第１の電極の各々に電圧を印加するための配線と、前記複数の第１の電極の各々と前記配線との間にそれぞれ設けられた複数の受光素子と、前記第１の基板と対向して配置されて第２の電極を有する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された電気泳動表示層と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置されて、前記第２の基板に入射した光を対応する受光素子へ導く導光部と、を備え、前記複数の受光素子の各々は、前記導光部によって導かれた前記光を感知することによって、前記複数の第１の電極の各々と前記配線との間を導通状態にすることを特徴とする。
【０００８】
このような構成であれば、第２の基板に入射した光（例えば、ペン入力装置やライン光源等の光照射装置から照射されて第２の基板に入射した収束光）は、導光部を透過して、光の入射位置に対応した受光素子に到達する。この受光素子が受光を感知すると、この受光素子に接続されている第１の電極と配線との間が導通状態（即ち、電気的に接続された状態）になる。これにより、配線と導通状態となっている第１の電極のみが、外部から電圧印加可能な状態となる。
【０００９】
外部から電圧が印加されることにより、電気泳動表示層は、光の照射位置に対応する画素の表示を、ＴＦＴ等の駆動回路を用いることなく切り替えることができる。また、電気泳動表示層は、切り替え後の画像を無電力（即ち、第１の電極に電圧が印加されていない状態）で保持することができる。従来の技術と比較して、スルーホール電極等の端子部は必要ない。このため、表示面側（即ち、第２の基板の電気泳動表示層と対向する面の反対側の面）の凹凸を小さくすることができ、電気泳動表示層に表示される画像の視認性を高めることができる。
【００１０】
なお、本発明の「第１の電極」としては例えば後述する画素電極１２が該当し、「第１の基板」としては例えば後述するバックプレーン１０が該当する。「第２の電極」としては例えば後述する共通電極２２が該当し、「第２の基板」としては例えば後述する対向基板２０が該当する。「電気泳動表示層」としては、例えば、後述するＥＰＤ層が該当する。「導光部」としては、例えば、後述する隔壁部３１又は支柱３２が該当する。
【００１１】
また、上記の電子ペーパーにおいて、前記複数の受光素子の各々は、前記複数の第１の電極の各々の周囲に配置されていることを特徴としてもよい。このような構成であれば、各画素の周囲に、各画素に対する電圧印加をオン、オフする受光素子が配置される。このため、光の入射位置と、この光の入射を受けて表示が切り替わる画素の位置とをほぼ一致させることができる。例えば、ユーザーが、収束光を照射するペン入力装置を用いて、第２の基板を介して電気泳動表示層に画像を書き込む場合に、その書き込み位置と、その書き込みに応じて画像が切り替わる位置とをほぼ一致させることができる。
【００１２】
また、上記の電子ペーパーにおいて、前記電気泳動表示層は、前記第１の基板と前記第２の基板との間で複数の閉空間を区画する隔壁部と、前記閉空間に充填されて複数の電気泳動粒子を含む分散液と、を有し、前記隔壁部が前記導光部として機能することを特徴としてもよい。このような構成であれば、各画素の周囲に導光部と受光素子とが配置される。導光部と受光素子の配置位置が比較的広く確保されることから、受光の感度（即ち、画像の書き込みと消去の感度）を高めることができる。
【００１３】
本発明の別の態様に係る電子ペーパー記録システムは、上記の電子ペーパーと、前記電子ペーパーに画像を書き込みする書き込み装置と、を含み、前記書き込み装置は、前記第１の基板が有する前記配線に電圧を印加する電圧印加装置と、前記受光素子が感知可能な光を前記第２の基板の側から前記電子ペーパーに照射する光照射装置と、を備えることを特徴とする。このような構成であれば、光照射装置が照射した光は第２の基板に入射し、導光部を透過して、光の入射位置に対応した受光素子に到達する。この受光素子が受光を感知すると、この受光素子に接続されている第１の電極と配線との間が導通状態になる。電圧印加装置は、配線と導通状態となっている第１の電極のみに電圧を印加する。
【００１４】
これにより、電子ペーパーは、光の照射位置に対応する画素の表示を、ＴＦＴ等の駆動回路を用いることなく切り替えることができる。また、電子ペーパーは、切り替え後の画像は、無電力で保持することができる。従来の技術と比較して、電子ペーパーに書き込みを行うために、電子ペーパーの表示面側に突出した端子部を設ける必要ない。このため、電子ペーパーは、表示面側の凹凸を小さくすることができ、表示面側において画像の視認性を高めることができる。また、書き込み装置は、表示面側の凹凸が小さくて画像の視認性が高い電子ペーパーに所望の画像を書き込むことができる。
【００１５】
本発明のさらに別の態様に係る書き込み装置は、上記の電子ペーパーに画像を書き込みする書き込み装置であって、前記第１の基板が有する前記配線に電圧を印加する電圧印加装置と、前記受光素子が感知可能な光を前記第２の基板の側から前記電子ペーパーに照射する光照射装置と、を備えることを特徴とする。このような構成であれば、表示面側の凹凸が小さくて画像の視認性が高い電子ペーパーに所望の画像を書き込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る電子ペーパー１００の構成例を示す図。
【図２】実施形態に係る電子ペーパー１００の書き込み時の状態を示す図。
【図３】ＥＰＤ層３０の第１の構成例を示す図。
【図４】ＥＰＤ層３０の第２の構成例を示す図。
【図５】ＥＰＤ層３０の第３の構成例を示す図。
【図６】実施形態に係る電子ペーパー記録システム２００の構成例を示す図。
【図７】実施形態に係る書き込み装置２５０の構成例を示す図。
【図８】受光素子１４の第１の構成例を示す図。
【図９】受光素子１４の第２の構成例を示す図。
【図１０】受光素子１４の第３の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する各図において、同一の構成を有する部分には同一の符号を付し、その重複する説明は省略する場合もある。
（１）電子ペーパー
（１．１）構成
図１は、本発明の実施形態に係る電子ペーパー１００の構成例を示す断面図である。
図１に示す電子ペーパー１００は電気泳動表示装置であり、例えば、バックプレーン１０と、配線１３と、複数の受光素子１４と、バックプレーン１０と対向して配置された対向基板２０と、バックプレーン１０と対向基板２０との間に配置された隔壁型のＥＰＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ）層３０と、対向基板２０上（即ち、対向基板２０のバックプレーン１０と対向する面の反対側の面上）に配置された防湿シート４０と、を備える。
【００１８】
バックプレーン１０は、例えば、基体１１と、複数の画素電極１２とを有する。基体１１は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の絶縁性の樹脂からなる。複数の画素電極１２の各々は、基体１１の一方の面（例えば、上面）に一定の間隔で形成されている。この例では、隔壁部により囲まれた一つの画素電極１２が、一つの画素を構成している。なお、図３に示すように、画素電極１２の平面視による形状（以下、平面形状）は正方形である。或いは、画素電極１２の平面形状は、三角形若しくは五角以上の多角形、又は、円形であってもよい。配線１３は、基体１１の他方の面（例えば、下面）から上面に至るように形成されている。この配線１３は、複数の画素電極１２の各々に電圧を印加するために設けられている。
【００１９】
複数の受光素子１４の各々は、例えば、図８に示すようにフォトダイオード、又は、図９に示すようにフォトトランジスタで構成されている。フォトダイオードの構造はＰＮ型でも、ＰＩＮ型でもよい。この例では、少なくとも１つ以上の受光素子１４が、１つの画素電極１２と配線１３との間に形成されている。また、複数の受光素子１４の各々は、複数の画素電極１２の各々の周囲に配置されている。例えば、図３に示すように、画素電極１２の平面形状が正方形の場合、この正方形の直交する２辺に沿って（即ち、平面形状がＬ字となるように）受光素子１４が配置されている。なお、図示しないが、バックプレーン１０には、配線１３に電圧を印加するための外部接続用端子部が設けられている。
【００２０】
対向基板２０は、基体２１と、基体２１の一方の面（例えば、下面）に形成された共通電極２２とを有する。基体２１は、例えば、可撓性を有する絶縁性の樹脂からなる。このような樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。共通電極２２は、例えば、ＩＴＯ、酸化亜鉛、金属微粒子、金属箔などの無機導電性物質や、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリチオフェンなどの有機導電性物質などからなる。なお、図示しないが、対向基板２０には共通電極２２に電圧を印加するための外部接続用端子部が設けられている。
【００２１】
ＥＰＤ層３０は、隔壁部３１と、分散液３６と、を有する。隔壁部３１は、バックプレーン１０と対向基板２０との間に配置されており、バックプレーン１０と対向基板２０との間で閉空間（即ち、セル）３４を区画している。即ち、隔壁部３１は、ＥＰＤ層３０を複数の表示領域に区画している。一例として、複数のセル３４の各々に画素電極１２が一つずつ配置されている。隔壁部３１は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、又は、その他の材料で構成されている。また、後述するように、この隔壁部３１は、例えば無色透明又は有色透明な材料で構成されている。分散液３６は、隔壁部３１で区画された複数のセル３４の各々に充填されている。分散液３６は、複数の電気泳動粒子３７と、これら電気泳動粒子３７を分散させた分散媒３８と、を含む液体である。電気泳動粒子３７は、例えば、正又は負に帯電している粒子である。この例では、電気泳動粒子３７は、黒色粒子３７Ａと白色粒子３７Ｂとを含み、黒色粒子３７Ａ又は白色粒子３７Ｂの一方が正に、他方が負に帯電している。
【００２２】
防湿シート４０は、対向基板２０の側（即ち、図１では上方の側）から電子ペーパー１００内に水分が浸入することを防ぐためのものである。この防湿シート４０は、例えば、アクリル樹脂やその他の樹脂が単層、又は、交互に積層された構造からなる。なお、ＥＰＤ層３０に表示される画像、文字、記号等は、例えば対向基板２０の側から視認される。画像等が対向基板２０の側から視認される場合は、対向基板２０を構成している基体２１及び共通電極２２の各材料と、防湿シート４０は、可視光を透過する有色透明又は無色透明の材料で構成されている必要がある。対向基板２０とＥＰＤ層３０及び防湿シート４０を合せてフロントプレーン５０と呼ぶ。
【００２３】
上記の電子ペーパー１００は、例えば、従来の紙等からなる記録紙と同様に、標準化された大きさ（Ａ３、Ａ４、Ａ５等）で形成されている。
ところで、上記の電子ペーパー１００では、隔壁部３１は例えば無色透明（若しくは、有色透明）であり、対向基板２０に入射した光をバックプレーン１０側へ導く導光部としても機能する。そして、この隔壁部（即ち、導光部）３１の直下に、上記の受光素子１４が配置されている。即ち、複数の受光素子１４の各々の真上に隔壁部３１が配置されている。対向基板２０の側から入射した光は、隔壁部３１を透過して、その直下に位置する受光素子１４に到達するようになっている。この受光素子１４に到達した光が、受光素子１４が感知できる光量、波長であれば、受光素子１４は、その光を電気エネルギーに変換（即ち、光源変換）して光電流が生じる。
【００２４】
例えば、受光素子１４が図８に示したようなフォトダイオードである場合、光電流はアノードからカソードへ流れる。また、受光素子１４が図９に示したようにフォトトランジスタである場合、光電流はベースに注入されて増幅され、コレクタ電流として流れる。何れの場合も、受光素子１４は光電流の発生をトリガーとするスイッチング素子として機能する。受光素子１４において光電流が発生し、そのスイッチがオンになることにより、配線１３と画素電極１２との間は導通状態になる。なお、受光素子１４は、自然光（日常光）では反応しないように、感度設定がなされている。
（１．２）動作
【００２５】
次に、上記の電子ペーパー１００において、ＥＰＤ層３０に画像が書き込まれる際の動作を説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る電子ペーパー１００の書き込み時の状態を示す断面図である。図２に示すように、この電子ペーパー１００のＥＰＤ層３０に対する画像の書き込みは、例えば、一方向に光を照射する光照射装置６０を用いて行われる。この光照射装置６０が照射する光（即ち、指向性を持つ光）は、受光素子１４が反応する（即ち、感知する）光であり、例えば可視光をレンズを通して収束させた収束光、又は、可視光が増幅されたレーザー光である。また、この光は、可視光に限定されず、紫外線などの短波長の光、また赤外線のような長波長の光であってもよい。
【００２６】
また、ＥＰＤ層３０に対して画像を書き込む際は、バックプレーン１０の配線１３に予め設定された大きさの電圧（例えば、＋１５Ｖ）を印加する。さらに、共通電極２２に例えば０［Ｖ］を印加する。この電圧印加は、外部の電圧印加装置を用いて行う。
配線１３に＋１５［Ｖ］の電圧が印加され、共通電極２２に０［Ｖ］の電圧が印加されている状態で、光照射装置６０を電子ペーパー１００の上部に近づける。すると、光照射装置６０が照射した光が防湿シート４０を透過して対向基板２０に入射し、隔壁部３１を透過してその直下の受光素子１４に到達する。受光素子１４は、この光を光電変換して光電流が生じる。これにより、画素電極１２と配線１３との間が導通状態になり、画素電極１２には＋１５［Ｖ］の電圧が印加される。
【００２７】
画素電極１２と共通電極２２との間の電界により、例えば、正に帯電している黒色粒子３７Ａは共通基板の側へ泳動し、負に帯電している白色粒子３７Ｂは画素電極１２の側へ泳動する。その結果、電子ペーパー１００を対向基板２０の側からみると、ＥＰＤ層３０には黒色が表示される。この黒色の表示は、光照射装置６０による書き込みを終了し、電子ペーパー１００から電圧印加装置が外された後も、無電力で保持することができる。
【００２８】
また、ＥＰＤ層３０に表示された画像を消去する場合は、例えば、配線１３に０［Ｖ］を印加し、共通電極２２に＋１５Ｖを印加する。この状態で、電子ペーパー１００の全面に受光素子１４が感知可能な光を照射する。これにより、ＥＰＤ層３０の各画素において、配線１３と画素電極１２とが導電状態となり、正に帯電している黒色粒子３７Ａは画素電極１２の側へ泳動し、負に帯電している白色粒子３７Ｂは共通電極２２の側へ泳動する。その結果、電子ペーパー１００を対向基板２０の側からみると、ＥＰＤ層３０は全面に白色を表示した状態（つまり、白色無地の状態）となる。この白色無地の状態は、光照射装置６０による書き込みを終了し、電子ペーパー１００から電圧印加装置を外した後も、無電力で保持することができる。
【００２９】
なお、図２に示した光照射装置６０による光の照射範囲は、ＥＰＤ層３０に表示される画像の線の太さにおよそ比例する。このため、ＥＰＤ層３０に表示される線をユーザーが視認する場合は、光照射装置６０による光の照射範囲をＥＰＤ層３０の数〜十画素程度の大きさに設定しておくとよい。即ち、光照射装置６０が光を照射している状態で電子ペーパー１００上を相対的に移動すると、その移動の軌跡に沿った黒色の線がＥＰＤ層３０に書き込まれる。ここで、光の照射範囲がＥＰＤ層３０の数〜十画素程度の大きさであれば、ＥＰＤ層３０に書き込まれた線の幅も、光の照射範囲と同様に数〜十画素程度の大きさとなる。このため、ユーザーは、ＥＰＤ層３０に書き込まれた黒色の線を目視（即ち、肉眼で確認）することができる。
この黒色の線は、光照射装置６０による書き込みを終了し、電子ペーパー１００から電圧印加装置が外された後も、無電力で保持することができる。
【００３０】
（１．３）変形例
本発明は、隔壁型ではないＥＰＤ層３０を有する電子ペーパー１００にも適用可能である。その場合は、例えば、バックプレーン１０と対向基板２０との間の空間を保持するために当該間に配置される複数本の支柱を導光部としてもよい。
例えば、図４に示すように、平面形状が矩形である画素電極１２の角部に隣接するように複数本の支柱３２の各々を配置する。これら複数本の支柱３２は、例えば無色透明又は有色透明な材料で構成されている。また、これら複数本の支柱３２の各々の直下に受光素子１４を配置する。このような構成であっても、対向基板２０の側から入射した光は、支柱３２を透過して、その直下に位置する受光素子１４に到達する。このため、図３に示した形態と同様に、ＥＰＤ層３０に対する画像の書き込みが可能である。
【００３１】
また、本発明は、マイクロカプセル型のＥＰＤ層３０にも適用可能である。ここで、マイクロカプセル型のＥＰＤ層３０とは、例えば、図５に示すように、複数のマイクロカプセル３３と、可視光を透過する透明なバインダー３９とを有し、複数のマイクロカプセル３３の各々の内部に分散液３６が充填されているＥＰＤ層３０のことである。このマイクロカプセル型のＥＰＤ層３０では、図５に示すように、隣り合うマイクロカプセル３３の隙間に支柱３２を配置する。そして、この支柱３２の直下に受光素子１４を配置する。このような構成であっても、図３、図４に示した形態と同様に、マイクロカプセル型のＥＰＤ層３０に対して画像の書き込みが可能である。
【００３２】
また、本発明では、図１０に示すように、受光素子１４をフォトダイオードとダイオードとで構成してもよい。フォトダイオードとダイオードとを並列に接続し、この並列回路を受光素子１４として、配線１３と画素電極１２との間に配置する。このような構成であれば、画素電極１２にはダイオードを介して一定の電圧が印加される。このため、画素電極１２に印加する電圧の調整可能な幅を大きくすることができる。
【００３３】
（２）電子ペーパー記録システム
（２．１）構成
図６は、本発明の実施形態に係る電子ペーパー記録システム２００の構成例を示す概念図である。図６に示すように、この電子ペーパー記録システム２００は、上述した電子ペーパー１００と、この電子ペーパー１００に画像を書き込みする書き込み装置１５０と、を含む。また、書き込み装置１５０は、光照射装置１６０と、電圧印加装置７０とを備える。
【００３４】
光照射装置１６０は、図２に示した光照射装置６０をユーザーが手に持ち易いようにペン状にしたものである。このペン状の光照射装置１６０は、その先端に光源１６１を有する。また、この光源１６１から照射される光は指向性を有し、その光の照射範囲は例えばＥＰＤ層３０の数〜十画素程度の大きさとなっている。また、この光源１６１から照射される光は、受光素子１４が感知できる光量、波長に設定されている。
【００３５】
電圧印加装置７０は、バックプレーン１０が有する配線１３に電圧（例えば、＋１５［Ｖ］）を印加するものである。この電圧印加装置７０は、クリップボード（即ち、書類を留める金具がついた筆記用の板）の形態を有する。電圧印加装置７０のクリップ７１が電子ペーパー１００の端部をボード７２に押し当てる。これにより、電子ペーパー１００の対向基板２０に設けられた外部接続用端子部はクリップ７１に接続される。また、電子ペーパー１００のバックプレーン１０に設けられた外部接続用端子部はボード７２に接続される。
【００３６】
（２．２）動作
次に、図６に示した電子ペーパー記録システム２００の動作例を説明する。まず始めに、この電圧印加装置７０に電子ペーパー１００を挟んで固定し、電圧印加装置７０のクリップ７１を対向基板２０に設けられた外部接続用端子部に接続し、電圧印加装置７０のボード７２をバックプレーン１０に設けられた外部接続用端子部に接続する。次に、クリップ７１を例えば０［Ｖ］に設定し、ボードを＋１５［Ｖ］に設定する。これにより、配線１３に＋１５［Ｖ］を印加することになり、共通電極２２に０［Ｖ］を印加することになる。
【００３７】
このような設定下で、ユーザーがペン状の光照射装置１６０を用いて電子ペーパー１００上で任意の画像を描く。すると、その描画の軌跡に沿った黒色の線がＥＰＤ層３０に書き込まれる。ＥＰＤ層３０に書き込まれる線の幅は、例えば数〜十画素程度の大きさであるため、ユーザーはＥＰＤ層３０に書き込まれた黒色の線を目視することができる。この黒色の線は、光照射装置１６０による書き込みを終了し、電子ペーパー１００から電圧印加装置７０を外した後も、無電力で保持することができる。
【００３８】
また、ＥＰＤ層３０に書き込まれた画像を消去する場合は、例えば、電子ペーパー１００を電圧印加装置７０で保持した状態で、クリップ７１の電位を＋１５［Ｖ］に設定し、ボードの電位を０［Ｖ］に設定する。この状態で、電子ペーパー１００の全面に受光素子１４が感知可能な光を照射する。これにより、ＥＰＤ層３０の各画素において、正に帯電している黒色粒子３７Ａは画素電極１２の側へ泳動し、負に帯電している白色粒子３７Ｂは共通電極２２の側へ泳動する。その結果、電子ペーパー１００を対向基板２０の側からみると、白色無地の状態となる。つまり、電子ペーパー１００に書き込まれた画像が消去される。この白色無地の状態は、光照射装置１６０による書き込みを終了し、電子ペーパー１００から電圧印加装置７０を外した後も、無電力で保持することができる。
【００３９】
（２．３）変形例
本発明において、書き込み装置はペン入力型に限定されるものではない。例えば、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、書き込み装置はプリンター型であってもよい。図７（ａ）に示すように、このプリンター型の書き込み装置２５０では、プリンターの給紙口２５１から電子ペーパー１００が送入され、プリンターの排紙口２５２から電子ペーパー１００が送り出される。図７（ｂ）に示すように、書き込み装置２５０の内部には、例えば、複数の光源が電子ペーパー１００の幅方向に一列に並んだライン光源２５３と、電子ペーパー１００に電圧を印加する電圧印加装置７０とが設けられている。
このプリンター型の書き込み装置２５０では、電子ペーパー１００の共通電極２２に０［Ｖ］を印加し、配線１３に＋１５［Ｖ］を印加する。この状態で、電子ペーパー１００を給紙口２５１から排紙口２５２へ送り出して、ライン光源２５３の直下で選択的に光を照射する。これにより、電子ペーパー１００に所望の画像を書き込むことができる。
【００４０】
また、電子ペーパー１００の共通電極２２に＋１５［Ｖ］を印加し、配線１３に０［Ｖ］を印加する。この状態で、電子ペーパー１００を給紙口２５１から排紙口２５２へ送り出して、ライン光源２５３の直下で全面に光を照射する。これにより、電子ペーパー１００を白色無地の状態とすることができる。つまり、電子ペーパー１００に書き込まれた画像を消去することができる。
【００４１】
（３）実施形態の効果
上記の実施形態によれば、光照射装置６０が照射した光は対向基板２０に入射し、隔壁部３１（又は、支柱３２）を透過して、隔壁部３１の直下に位置する受光素子１４に到達する。この受光素子１４が光を感知すると、この受光素子１４に接続されている画素電極１２と配線１３との間が導通状態になる。電圧印加装置７０は、この配線１３と導通状態となっている画素電極１２のみに電圧を印加する。
【００４２】
これにより、電子ペーパー１００は、光の入射位置に対応する画素の表示を、ＴＦＴ等の駆動回路を用いることなく切り替えることができる。また、電子ペーパー１００は、切り替え後の画像を無電力で保持することができる。従来の技術と比較して、電子ペーパー１００に書き込みを行うために、電子ペーパー１００の表示面側に突出した端子部を設ける必要ない。このため、表示面側の凹凸を小さくすることができ、表示面側において画像の視認性を高めることができる。
【００４３】
また、従来技術と比較して、電子ペーパー１００は、画像が書き込まれる際に、書き込み位置を座標変換して表示位置に反映させるなどの、複雑なプロセスを要しない。画像の書き込みには光が用いられ、この光が書き込み位置の画素周辺の受光素子１４に到達して、画素の表示が切り替えられる。このため、画像の書き換えを高速化することができる。
以上説明した電子ペーパー１００は、シート状で薄く、軽く、用意に持ち運びすることができ、また、自在に湾曲させることができる。このため、電子ペーパー１００は、配置位置や使用形態に関して自由度が高いフレキシブルなディスプレイ等に適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０ バックプレーン、１１、２１ 基体、１２ 画素電極、１３ 配線、１４ 受光素子、２０ 対向基板、２２ 共通電極、３０ ＥＰＤ層、３１ 隔壁部、３２ 支柱、３３ マイクロカプセル、３６ 分散液、３７ 電気泳動粒子、３７Ａ 黒色粒子、３７Ｂ 白色粒子、３８ 分散媒、３９ バインダー、４０ 防湿シート、５０ フロントプレーン、６０ 光照射装置、７０ 電圧印加装置、７１ クリップ、７２ ボード、１００ 電子ペーパー、１５０ 書き込み装置、１６０ 光照射装置、１６１ 光源、２００ 電子ペーパー記録システム、２５０ 書き込み装置、２５１ 給紙口、２５２ 排紙口、２５３ ライン光源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１の電極を有する第１の基板と、
前記複数の第１の電極の各々に電圧を印加するための配線と、
前記複数の第１の電極の各々と前記配線との間にそれぞれ設けられた複数の受光素子と、
前記第１の基板と対向して配置されて第２の電極を有する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された電気泳動表示層と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置されて、前記第２の基板に入射した光を対応する受光素子へ導く導光部と、を備え、
前記複数の受光素子の各々は、前記導光部によって導かれた前記光を感知することによって、前記複数の第１の電極の各々と前記配線との間を導通状態にすることを特徴とする電子ペーパー。
【請求項２】
前記複数の受光素子の各々は、前記複数の第１の電極の各々の周囲に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電子ペーパー。
【請求項３】
前記電気泳動表示層は、前記第１の基板と前記第２の基板との間で複数の閉空間を区画する隔壁部と、
前記閉空間に充填されて複数の電気泳動粒子を含む分散液と、を有し、
前記隔壁部が前記導光部として機能することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子ペーパー。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の電子ペーパーと、
前記電子ペーパーに画像を書き込みする書き込み装置と、を含み、
前記書き込み装置は、
前記第１の基板が有する前記配線に電圧を印加する電圧印加装置と、
前記受光素子が感知可能な光を前記第２の基板の側から前記電子ペーパーに照射する光照射装置と、を備えることを特徴とする電子ペーパー記録システム。
【請求項５】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の電子ペーパーの前記電気泳動表示層に画像を書き込みする装置であって、
前記第１の基板が有する前記配線に電圧を印加する電圧印加装置と、
前記受光素子が感知可能な光を前記第２の基板の側から前記電子ペーパーに照射する光照射装置と、を備えることを特徴とする書き込み装置。
【請求項１】
複数の第１の電極を有する第１の基板と、
前記複数の第１の電極の各々に電圧を印加するための配線と、
前記複数の第１の電極の各々と前記配線との間にそれぞれ設けられた複数の受光素子と、
前記第１の基板と対向して配置されて第２の電極を有する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された電気泳動表示層と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置されて、前記第２の基板に入射した光を対応する受光素子へ導く導光部と、を備え、
前記複数の受光素子の各々は、前記導光部によって導かれた前記光を感知することによって、前記複数の第１の電極の各々と前記配線との間を導通状態にすることを特徴とする電子ペーパー。
【請求項２】
前記複数の受光素子の各々は、前記複数の第１の電極の各々の周囲に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電子ペーパー。
【請求項３】
前記電気泳動表示層は、前記第１の基板と前記第２の基板との間で複数の閉空間を区画する隔壁部と、
前記閉空間に充填されて複数の電気泳動粒子を含む分散液と、を有し、
前記隔壁部が前記導光部として機能することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子ペーパー。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の電子ペーパーと、
前記電子ペーパーに画像を書き込みする書き込み装置と、を含み、
前記書き込み装置は、
前記第１の基板が有する前記配線に電圧を印加する電圧印加装置と、
前記受光素子が感知可能な光を前記第２の基板の側から前記電子ペーパーに照射する光照射装置と、を備えることを特徴とする電子ペーパー記録システム。
【請求項５】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の電子ペーパーの前記電気泳動表示層に画像を書き込みする装置であって、
前記第１の基板が有する前記配線に電圧を印加する電圧印加装置と、
前記受光素子が感知可能な光を前記第２の基板の側から前記電子ペーパーに照射する光照射装置と、を備えることを特徴とする書き込み装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−５０５９５（Ｐ２０１３−５０５９５Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８８７２３（Ｐ２０１１−１８８７２３）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【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２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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