(57)【要約】【課題】従来の電子ブックの書き込み装置では、アクティブマトリックス回路が用いられる。このマトリックス回路は画素毎に薄膜トランジスタが必要であり、大型化の妨げとなっている。また歩留まりを落とす原因となる。さらに配線の占有面積は大きく、開口率低下の要因となる。パッシブマトリックス回路をつかう場合、画素が大きくなると回り込みが大きくコントラストが悪くなり使えない。【解決手段】パッシブマトリックス回路を用い、列方向の画素の選択には機械的なコンタクトによる選択をもちいる。電子ペーパーの持つメモリ性と機械的なコンタクトにより回り込みがなくなりコントラストよく表示できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のドラム表面に複数の線状電極が円周方向に平行に形成されたデータ書き込み電極と個々の前記線状電極に接続され表示データを書き込むデータ書き込み回路と、データを表示する平面状電子ペーパーと、前記電子ペーパーを挟んで前記データ書き込み電極の反対側に設置された共通電極を備え、前記円筒状のドラムを前記平面状の前記電子ペーパーに接しながら回転させることにより前記線状の電極に書き込んだ電圧を前記電子ペーパーに印加し電子ペーパーを表示させることを特長とする電子ペーパーへのデータ書込み装置。
【請求項２】
請求項１項に記載の電子ペーパーへのデータ書込み装置を用い、前記線状の電極に、画像データに対応する電圧が前記筒状のドラムの回転に同期させて書き込まれることを特長とする電子ペーパーへのデータ書込み方法。
【請求項３】
平行に一方向に延びた複数の線状電極を表面に形成したフィルム基板と、該複数の線状電極の各々に接続され画像データに対応する電圧を書き込む信号処理回路と、該フィルム基板と所定の間隔を保持し前記線状電極を形成した面と対向して配置される平面状の電子ペーパーと、該電子ペーパーの前記フィルム基板と対向する面と反対面に形成され共通電極を備え、前記フィルム基板の電極を形成された面の反対面から前記線状電極の延びる方向と直交する方向に線状の突起でフィルムを押すことにより前記線状の電極の一部を前記電子ペーパーに密着させ線状の電極に書き込んだ電圧を前記電子ペーパーに印加することにより電子ペーパーを表示させることを特長とする電子ペーパーへのデータ書込み装置。
【請求項４】
請求項３項に記載の電子ペーパーへのデータ書込み装置を用い、前記線状の電極には、画像データに対応する電圧が前記線状の突起の移動と同期させて書き込まれることを特長とする電子ペーパーへのデータ書込み方法。
【請求項５】
平行に一方向に延びた複数の線状電極を表面に形成した平面状のフィルム基板と、該複数の線状電極の各々に接続され画像データに対応する電圧を書き込むデータ書き込み回路と、該平面状フィルム基板と密着して配置される平面状の電子ペーパーと、該電子ペーパーの前記フィルム基板が密着した側と反対面に該データ書き込み部と反対側に設置された前記線状電極が延びる方向と直交した線状の共通電極を備え、前記データ書き込み回路から前記複数の線状電極に表示信号を書き込むと共に、前記線状の共通電極を前記電子ペーパーに接触もしくは近接させながら前記線状電極の延びた方向に移動させることによりに前記電子ペーパーに電圧を印加し表示させる電子ペーパーへのデータ書込み装置。
【請求項６】
請求項５項に記載の電子ペーパーへのデータ書込み装置を用い、前記複数の線状電極に画像データに対応する電圧が前記線状の共通電極の移動と同期させて書き込まれることを特長とする電子ペーパーへのデータ書込み方法。
【請求項７】
円筒状のドラム表面に平行した複数の線状電極が円周方向に形成されたデータ書き込み電極と個々の前記線状電極に接続された表示データを書き込むデータ書き込み回路と、データを表示する平面状電子ペーパーと、前記円筒状のドラム表面と所定の間隔を隔てて平行に配置される円筒状の共通電極を備え、前記データ書き込み回路から表示信号電圧を複数の線状電極にあたえると同時に前記電子ペーパーを前記円筒状のドラム表面と所定の間隔に挟みながら移動させることにより、前記線状の電極に書き込んだ電圧を前記電子ペーパーに印加し電子ペーパーを表示させることを特長とする電子ペーパーへのデータ書込み装置。
【請求項８】
請求項７項に記載の電子ペーパーへのデータ書込み装置を用い、前記複数の線状電極に画像データに対応する電圧が前記電子ペーパーの移動と同期させて書き込まれることを特長とする電子ペーパーへのデータ書込み方法。
【請求項９】
請求項１、３、５、７に記載の電子ペーパーへの書込み装置と電子ペーパーの間に画素電極ボードを備えている事を特長とする電子ペーパー表示装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、書き込み書き換え時にのみ電圧、電荷、電界など電気的変化を加え、電気的変化の無いときは、その状態を保持する電子表示デバイス（電子ペーパー等）に関する発明であり、特に電子ペーパー（表示部）と書き込み部を分離した、電子表示デバイス書込み方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  高度情報化時代になり、情報の表示伝達は重要になってきた。従来表示手段としてハードコピーに代表される紙がつかわれてきたが、その使用量は情報量が多くなるに従い飛躍的に増加した。近年、この紙に代わるものとして電子ペーパーが提案されている。電子ペーパーはたとえば白、黒に塗り分けた電子遊泳材料に電圧を印加することにより、電子遊泳材料が移動し、白黒表示を行う。【０００３】図３は文献１の電気泳動を用いた電子ペーパーの原理図を示したものである。
セルには透明なカプセル３０３中に正（＋）に帯電した白３０４と負（−）に帯電した黒３０５の顔料粒子がオイル３０６と共に収められている。このカプセルは電極３０７の上に隙間なく敷き詰められている。電極３０７と対向するように透明電極３０２をこのカプセル上に形成する。この２枚の電極３０７、３０２の間に電圧を印加することにより電極間に電界が発生し、白色及び黒色の顔料はオイル中を泳動する。結果、選ばれた色の顔料粒子がカプセルの表示面側に集まり、白黒の表示が行なわれる。左図では表面側の電極３０２に負の電圧が印加されたため、正（＋）に帯電した白の粒子３０４が表面に集まり白を表示し、右の図ではその反対に黒の粒子３０５が表面に集まり黒を表示している。この白黒表示は微小な電極によって作られる各画素に電圧を印加することで１画面の表示を行う。またカプセル中の顔料粒子は電界がないと簡単には動かないため、電圧を切った後も表示は維持され、印刷物のように読み取ることができる。【０００４】上記のように、電子ペーパーで表示するためには電子遊泳材料を下部画素電極３０７、上部共通電極３０２に挟み込み電圧を印加する。この下部画素電極は各画素に対し分離して形成され、各画素電極にはトランジスタが１個以上配置し、各画素に独立した電圧を印加する、いわゆるアクティブマトリックス電極を用いた駆動が用いられている。【０００５】図４はアクティブマトリックス基板を示したものである。基板上４００に形成された画素電極４０１（３０７）で構成される。各画素電極４０１（３０７）は、各画素電極４０１（３０７）に設けられた薄膜トランジスタ４０６を介して行毎にソース配線４０３に接続され、さらにソース配線４０３はコントローラー４０７のソースドライバ回路４１０に接続される。一方薄膜トランジスタ４０６のゲート電極は列毎にゲート配線４０２に接続され、さらにゲート配線４０２はコントローラー４０７のゲートドライバ回路４１１に接続される。【０００６】この画素電極４０１にはゲート電極４０２のオンオフとデータ配線に印加されるデータ信号の組み合わせにより、所定の電圧が書き込まれる。この電圧と共通と共通電極３０２の間に電子遊泳材料を挟み込むことにより各画素に対応した電圧を印加し白黒の表示を行う。この方法では表示するエリアと同じ大きさのアクティブマトリックス電極を形成した基板４００が必要となる。【０００７】これに対し、アクティブマトリックス電極を形成したフレキシブル基板５０１を図５（ａ）に示すように円筒状のドラム５００に巻き付けて使用する電子表示デバイスライターが提案されている。アクティブマトリックス電極４０１がドラム基材５００表面を継ぎ目なく覆うように巻き付ける。電極の電位をコントロールするコントローラー４０７はフレキシブル基板４００の一端に実装され、その実装部はドラム基材５００に設けられたスリット５１０を通してドラム基材の内側に導かれる。この円筒ドラム５００を図５（ｂ）のように電子ペーパー５０７に押し付けながら５０３の方向に回転させる。円筒のドラム５００に巻き付けたフレキシブル基板５０１上の電極４０１が電子ペーパー５０７に押し付けられ、各電極電位が電子ペーパーに書き込まれる。【０００８】このようなこのような電子ペーパーの書き込み装置を用いるとドラムの外周の大きさの基板で長い電子ペーパーにデータを書き込むことができる。
上記のように、アクティブマトリックス電極を用いるには、多数の分離した画素電極と各画素電極に電圧を書き込む薄膜トランジスタ、さらに各薄膜ランジスタのソース及びゲート電極に順次信号電圧を印加し駆動するためのドライバ及びドライバと接続する配線が必要でとなる。
これに対し電子ペーパーの片面に複数の信号電極を形成し、反対面に信号電極と直交する方向に形複数の選択電極を形成し、信号電極と選択電極に電圧を印加することにより直接電子ペーパーに情報を書き込むパッシブマトリックス法も考えられる。
パッシブマトリックスの原理を図６に示す。パッシブマトリックス法では電子ペーパーの表裏に選択電極６０２、信号電極６０１を図６示すように互いに直交するように配置させる。
１つの選択電極６０２−１に所定の電圧を与え画素６１１〜６１７を書き込み状態にする。この状態で信号電極６０１−１〜６０１−７に信号を入力することにより両電極の交点である画素６１１から６１７に信号が書き込まれる。
この方法を用いる場合、非選択画素にも回り込みにより一定の電圧が印加され、画素数が多くなると、この回り込みの影響が無視できなくなり、実際の電子ペーパーの駆動にはパッシブマトリックスは使うことはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１２７４７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】電子ペーパーへの信号書き込み方法としてアクティブマトリックス駆動では画素毎に薄膜トランジスタが必要となり、デバイスの簡略化する妨げとなっている。さらにこのドライバとの接続のためにゲート及びソース配線の引き回しが必要となり、薄膜トランジスタと合わせて、画素の有効面積が大きくできないという問題があった。
またパッシブマトリックス駆動では回り込みが発生し、画素数が多くなると使うことができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】上記の問題を解決するため本発明では、電子ペーパーの持つメモリ機能を利用し、選択電極の駆動方法を工夫したパッシブマトリックス方式により電子ペーパーに表示データを書き込む方法および装置を考案した。【００１２】具体的には、
円筒状のドラム表面に平行した複数の線状電極が円周方向に形成されたデータ書き込み電極と個々の前記線状電極に接続された表示データを書き込むデータ書き込み回路と、データを表示する平面状電子ペーパーと、前記電子ペーパーを挟んで前記データ書き込み電極の反対側に設置された共通電極を備え、前記円筒状のドラムを前記平面状の前記電子ペーパーに接しながら回転させることにより前記線状の電極に書き込んだ電圧を前記電子ペーパーに印加し電子ペーパーを表示させることを特長とする装置。
また上記電子ペーパーへのデータ書込み装置を用い、前記線状の電極に、画像データに対応する電圧が前記筒状のドラムの回転に同期させて書き込まれることを特長とする電子ペーパーへのデータ書込み方法。【００１３】第２の発明としては、平行に一方向に延びた複数の線状電極を表面に形成したフィルム基板と、該複数の線状電極の各々に接続され画像データに対応する電圧を書き込む信号処理回路と、該フィルム基板と所定の間隔を保持し前記線状電極を形成した面と対向して配置される平面状の電子ペーパーと、該電子ペーパーの前記フィルム基板と対向する面と反対面に形成され共通電極を備え、前記フィルム基板の電極を形成された面の反対面から前記線状電極の延びる方向と直交する方向に線状の突起でフィルムを押すことにより前記線状の電極の一部を前記電子ペーパーに密着させ線状の電極に書き込んだ電圧を前記電子ペーパーに印加することにより電子ペーパーを表示させることを特長とする電子ペーパーへのデータ書込み装置。
この方法においては上記電子ペーパーへのデータ書込み装置を用い、前記線状の電極に、画像データに対応する電圧が前記線状の突起の移動と同期させて書き込まれることを特長とする電子ペーパーへのデータ書込み方法。【００１４】第３の発明としては
平行に一方向に延びた複数の線状電極を表面に形成した平面状のフィルム基板と、該複数の線状電極の各々に接続され画像データに対応する電圧を書き込むデータ書き込み回路と、該平面状フィルム基板と密着して配置される平面状の電子ペーパーと、該電子ペーパーの前記フィルム基板が密着した側と反対面に該データ書き込み部と反対側に設置された前記線状電極が延びる方向と直交した線状の共通電極を備え、前記データ書き込み回路から前記複数の線状電極に表示信号を書き込むと共に、前記線状の共通電極を前記電子ペーパーに接触もしくは近接させながら前記線状電極の延びた方向に移動させることによりに前記電子ペーパーに電圧を印加し表示させる電子ペーパーへのデータ書込み装置。
上記電子ペーパーへのデータ書込み装置を用い、複数の線状電極に画像データに対応する電圧が前記線状の共通電極の移動と同期させて書き込まれることを特長とする電子ペーパーへのデータ書込み方法。【００１５】第４の発明としては、
円筒状のドラム表面に平行した複数の線状電極が円周方向に形成されたデータ書き込み電極と個々の前記線状電極に接続された表示データを書き込むデータ書き込み回路と、データを表示する平面状電子ペーパーと、前記円筒状のドラム表面と所定の間隔を隔てて平行に配置される円筒状の共通電極を備え、前記データ書き込み回路から表示信号電圧を複数の線状電極にあたえると同時に前記電子ペーパーを前記円筒状のドラム表面と所定の間隔に挟みながら移動させることにより、前記線状の電極に書き込んだ電圧を前記電子ペーパーに印加し電子ペーパーを表示させることを特長とする電子ペーパーへのデータ書込み装置。
上記電子ペーパーへのデータ書込み装置を用い、複数の線状電極に画像データに対応する電圧が前記電子ペーパーの移動と同期させて書き込まれることを特長とする電子ペーパーへのデータ書込み方法。
【発明の効果】
【００１６】本発明によると、基板上の平行電極と機械的な移動により大面積の平面に画像データを書き込むことができ、安価で、信頼性の優れた電子ペーパーへのデータ書込みが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態の概略構成を示す図である。
【図２ａ】第１の実施例における電極構造を示す図
【図２ｂ】第１の実施例の書き込み方法を示す図
【図３】電子ペーパーの原理を示す図である
【図４】アクティブマトリックス基板を示す図である。
【図５】円筒ドラムにアクティブマトリックス基板を巻き付けたデータ書き込み装置を示す図である。
【図６】パッシブパトリックス基板を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の概略構成を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の概略構成を示す図である。
【図９】本発明の第４の実施形態の概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】  以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１９】（第１の実施例）
図１は本発明の１実施例の斜視図である。円筒状のドラム１０２には複数の平行電極１０１が円筒状のドラム表面に形成されている。円筒状ドラムは電子ペーパー１０３に接しており、電子ペーパー１０３の裏面には共通電極１０４が形成されている。
図２（ａ）は円筒状のドラム１０２の断面をしめしたものである。複数の平行電極２０１がフィルム２００上に形成され、フィルム２００は円筒状のドラム２０２にまきつけられ、その一端は円筒状のドラム２０２に開けられたスリット２０４を通して円筒状のドラム２０２内に引き込まれ、複数の線状電極は各々画像データに対応する電圧を書き込む回路２０３に接続される。
図２（ｂ）は書き込みの原理をしめしたものである。円筒状のドラム表面に形成された多数の平行電極２０１を電子ペーパー２１０に押し付ける。この状態で多数の平行電極２０１に印加された電圧と電子ペーパーの裏面に設けられた共通電極２１１間の電圧が電子ペーパーに書き込まれる。書き込みは円筒状のドラムと電子ペーパーの接したエリア２２２について行われ、複数の平行電極ラインと垂直方向について書き込みを行う。次にドラム２０２を回転させると、ドラム２０２と電子ペーパー２１０の接する部分２２３が書き込まれる。このドラムの回転に同期させて多数の平行電極２０１に書き込む電圧を変化させることにより電子ペーパー全体を書き込むことができる。
【００２０】（第２の実施例）
図７（ａ）に本発明の第２の実施例を示す。平行した複数の線状の電極７０５を表面に形成したフィルム基板７０１と所定の間隔を保持し対向する電子ペーパー７０２と電子ペーパー７０２の裏面に設けられた共通電極で構成されている。初期状態では図７（ｂ）に示すようにフィルム基板７０１と電子ペーパー７０２は所定の間隔を保持している。図７（ｃ）に示すように書き込み時にはライン状の突起７０４をフィルム基板の背面から圧力を与え、電極７０５と電子ペーパー７０２を接触させる。ライン上の突起７０４は複数の線状の電極７０５の延びる方向と垂直方向である。ライン状の突起７０４を矢印の方向に移動させることにより、電子ペーパー７０２全体に書き込む。この時複数の線状の電極７０５は信号入力回路に接続され、入力信号はライン状の突起の移動と同期して入力される。
【００２１】（第３の実施例）
第３の実施例は背面の共通電極をライン電極とする。
図８に第３の実施例を示す。平行した複数の線状の電極８０５を表面に形成したフィルム基板８０１と電子ペーパー８０２に密着させる。電子ペーパー８０２の裏面にはライン電極、例えばワイヤー電極８０３が密接して設けられている。ワイヤー電極８０３は線状の電極８０５と直交するように形成されている。この状態で線状の電極８０５と裏面設けられたワイヤー電極８０３の間の電圧により電子ペーパー８０２に表示させる。共通電極で構成されている。線状の電極に信号を与えると同時にワイヤー８０３を矢印の方向に移動させ、電子ペーパー８０２全体させる。この時複数の線状の電極８０５は信号入力回路に接続され、入力信号はワイヤー８０３の移動と同期して入力される。
【００２２】（第４の実施例）
図９に第４の実施例を示す。この実施例では平行した複数の線状の電極を表面に形成した円筒状のドラム９０１と共通電極用の円筒状のドラム９０３を所定の間隔を空けて保持し、電子ペーパー９０２をその２つのドラムの間を通すことで表示データを電子ペーパー９０２に書き込むものである。この実施例では平行した線状電極は円筒のドラムの円周方向に延びるように形成され、平行電極は図２に示した円筒状ドラムと同じ構造を用いる。共通電極用円筒状ドラム９０３は全面導体であればよく金属もしくは金属薄膜で表面コートしたものであればよい。
【００２３】（第５の実施例）
図１０に第５の実施例を示す。この実施例では第１から第４の実施例で示した電子ペーパーの書込み装置１０２と電子ペーパー１０３の間に画素電極ボード１０５を備えたものである。電子ペーパー１０３の基材は通常、フレキシブル性の高い基材に形成されており、その封入層内は変形性の高いものである。その基材に対して、本発明の特徴を更に活かし、より表示解像度を出すには書込み装置１０２と電子ペーパー１０３の接触面の制御が重要である。図１０（ａ）は、画素電極ボード１０５が無い構成の物である。この場合、書込み装置１０２を電子ペーパー１０３に押し込み過ぎると、書込み装置１０２が接触している部分が変形し、場合によっては、電子ペーパー１０３の耐久性や書込み装置１０２のスキャン方向の表示解像度が著しく損なわれる場合がある。一方、図１０（ｂ）は画素電極ボード１０５を備えた構成である。この構成ならば、電子ペーパー１０３の変形を抑えることができ、狙った位置にのみ書込み装置１０２を接触させることが可能となる。こうすることで、電子ペーパー１０３の耐久性を向上させ書込み装置１０２のスキャン方向の表示解像度を向上させることができる。
【００２４】画素電極ボード１０５の厚みは、電子ペーパー１０３への影響や表示解像度の状態が表示装置の仕様を満たすならば、どのような厚みでも構わない。例えば、１μｍでも良いし１０ｍｍあっても良い。基材も自由に選択可能であり、例えば、ＦＲ−４ガラスエポキシ基板やポリイミド基板でもよい。
また、画素電極パターンは、半導体パッケージのＢＧＡやＣＳＰ半田パターンと同じ形の丸形の電極がアレイ状に並んだものが最良の形であり、更に最良な形態はフラットスルーホールを採用したものである。（図１０（ｃ））これにより、画素電極ボード１０５の対向電極同士がフラットな形でボード上に形成され、正確に電子ペーパー１０３と書込み装置１０２の電極パターン画素を接触させることができる。
また、画素電極ボード１０５が硬質な基材の場合、書込み装置１０２が安定して画素電極ボード１０５に接触できるよう、書込み装置１０２の電極を形成している基材にゴムなどの弾力性がある基材を用いたり積層したりすることで、電子ペーパー１０３、画素電極ボード１０５と書込み装置１０２間に存在する加工歪などによる平坦性の誤差を吸収させてもよい。
【００２５】（作用及び効果）
パッシブマトリックスによる電子ペーパーの書き込みを行うことにより、簡単な電極構造で実現でき、装置が安価で実現できる
【符号の説明】
【００２６】１０１、７０１、８０１、９０１  平行電極
１０３、７０３、８０３、９０３  電子ペーパー
１０４、７０４、８０４、９０４  共通電極
１０２  円筒状ドラム、もしくは、書込み装置
７０５、８０５  フィルム
１０５  画素電極ボード
１０６  画素電極ボード上のボード貫通画素電極
１０７  貫通スルーホール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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