(57)【要約】【課題】配線が簡略化された画像表示システムを提供する。【解決手段】表示画面は、表示セル１０が格子状に２次元配列されて構成されている。発色素子１２は、略球形であり透明なカプセル１４内に、透明な封入液体と、プラス電荷を持った白色の微粒子１６、及びマイナス電荷を持った黒色の微粒子１８とを配置して構成される。各発色素子１２の表示面側に透明な複数の外部電極２０が配置され、反対の面側に内部電極２２が配置されている。外部電極２０の外側には、透明な信号受信部２４が設けられており、内部電極２２の内側には、表示制御部２８、電源制御部２６、電位センサ３０が設けられている。信号受信部２４は、レーザビームを受光して検出し、表示制御部２８は、レーザビーム強度の検出値に応じて、外部電極２０及び内部電極２２に電圧を印加する。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カプセル内に帯電粒子を配置して形成された発色素子と、
前記発色素子を挟んだ位置に配置された一対の電極と、
レーザを受ける信号受信部と、
前記信号受信部が受けたレーザのレーザ特性に応じて前記電極に電圧を印加する表示制御部と、
を備える表示セルを複数配列して構成された表示画面を備えることを特徴とする画像表示システム。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示システムであって、
前記各表示セルは、前記発色素子の表示色を検出する表示色検出手段を備え、
前記表示制御部は、前記信号受信部が受けたレーザのレーザ特性が示す色と、前記表示色検出手段の検出値が示す色が同じ場合には、前記電極に電圧を印加しないことを特徴とする画像表示システム。
【請求項３】
請求項１〜２に記載の画像表示システムであって、
画素データがレーザ特性に変換されたレーザを、前記各表示セルの信号受信部に照射する信号送信手段を備えることを特徴とする画像表示システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の画像表示システムであって、レーザを光電変換して電力を発生する手段を備えることを特徴とする画像表示システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示画面に画像を表示する画像表示装置、例えば、室内で用いられる小型の画像表示装置や、ビルの側壁に配置される大型の画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
現在、画像を表示する装置が、あらゆる用途に用いられている。例えば、液晶表示装置などである。しかしながら、従来より存在する画像表示装置では、一般的に、各画素に表示を行わせるために各画素に画素データを送るためのラインが必要であり、このラインがあるために画像表示装置の構成が複雑になってしまうといった問題があった。特に、画像表示装置をビルの壁など画素データや電力の供給が難しい場所に設ける場合には、配線作業が困難であり、このような問題は顕著であった。
【０００３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、画像を表示する装置において配線を簡略化することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像表示システムは、カプセル内に帯電粒子を配置して形成された発色素子と、前記発色素子を挟んだ位置に配置された一対の電極と、レーザを受ける信号受信部と、前記信号受信部が受けたレーザのレーザ特性に応じて前記電極に電圧を印加する表示制御部と、を備える表示セルを複数配列して構成された表示画面を備えるものである。ここで、レーザ特性とは、レーザの様々な特性であり、例えばレーザの強度、波長、又はレーザがパルス波である場合にはパルス間隔などである。このような構成とすることにより、各表示セルに表示画面にデータを送信するための配線が不要となり、表示画面を簡略化された構成とすることができる。
【０００５】
また、前記各表示セルが、前記発色素子の色を検出する表示色検出手段を備え、前記表示制御部は、前記信号受信部が受けたレーザのレーザ特性が示す色と、前記表示色検出手段の検出値が示す色が同じ場合には、前記電極に電圧を印加しないことが好ましい。これにより、表示セルは、表示色を変更する必要があるときのみ、電極に電圧を印加して表示色を変更するので、電力の無駄を削除できる。
【０００６】
また、本発明に係る画像表示システムは、画素データがレーザ特性に変換されたレーザを、前記各表示セルの信号受信部に照射する信号送信手段を備えることが好ましい。これにより、画像データを表示画面上に正確に描くことができる。
【０００７】
また、本発明に係る画像表示システムは、レーザを光電変換して電力を発生する手段を備えることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
【０００９】
図１に、本発明の画像表示システム４０の概略構成を示す。画像表示システム４０は、大別して、描画装置４２と、表示画面６０とで構成される。
【００１０】
まず、表示画面６０の構成について説明する。表示画面６０は、表示セル１０が格子状に２次元配列されて構成されている。なお、図１に示す表示画面６０は模式図であり、実際には表示画面６０に対する表示セル１０の大きさはより細かく、分解能の高い表示が可能である。表示画面６０の断面を図２に示す。この図２では、表示セル１０が横に３つ並んでいる。各表示セル１０は、紙、プラスチックなどの薄膜上に一対の外部電極２０と内部電極２２、及び発色素子１２を配置して形成されている。この発色素子１２は、略球形であり透明なカプセル１４内に、透明な封入液体と、プラス電荷を持った白色の微粒子１６、及びマイナス電荷を持った黒色の微粒子１８とを配置して構成される。この発色素子１２は一般的に電子インクと呼ばれるものを採用している。外部電極２０は、透明な電極であり、各発色素子１２の画像が表示される表示面側に配置される。また、内部電極２２は、発色素子１２の表示面と反対の面側に配置される。発色素子１２は、これらの一対の外部電極２０及び内部電極２２により、挟まれた位置に配置されている。この表示セル１０において、外部電極２０の電位を高くし、内部電極２２の電位を低くすると、電界が発生し、マイナス電荷を持った黒色微粒子１８は液体中を外部電極２０側に電気泳動により移動し、プラス電荷を持った白色微粒子１６は内部電極２２側に移動する。逆に、内部電極２２の電位を高くし、外部電極２０の電位を低くすると、マイナス電荷を持った黒色微粒子１８は液体中を内部電極２２側に電気泳動により移動し、プラス電荷を持った白色微粒子１６は外部電極２０側に移動する。したがって、外部電極２０の電位を内部電極２２の電位より高くすると、その区画では黒色に表示され、また、外部電極２０の電位を内部電極２２の電位より低くすると、その区画では白色に表示される。なお、各微粒子１６，１８は、一度電圧が印加された後は電圧印加を止めても、封入液体の粘性により、その位置が変動しないため、表示の維持に電力を必要としない。
【００１１】
また、外部電極２０の外側には、フォトダイオードなどで構成された透明な信号受信部２４が設けられており、内部電極２２の下には、表示制御部２８、電源制御部２６、電位センサ３０が設けられている。信号受信部２４は、レーザビームを受光してレーザビームの強度を検出し、この検出値を表示制御部２８に出力する。表示制御部２８は、入力されたレーザビーム強度の検出値からレーザビームの特性を判別し、この特性に応じて外部電極２０及び内部電極２２に電圧を印加して電位差を発生させ、発色素子１２に色を表示させる。また、信号受信部２４は、レーザビームを受光し、光電変換により表示セル１０の動作用の起電力を発生する。電源制御部２６は、この発生した電力を制御し、電源制御部２６、表示制御部２８、電位センサ３０に電力を配分する。また、電源制御部２６は蓄電池を備え、光電変換により得られた電力を蓄積している。電位センサ３０は、外部電極２０と内部電極２２の各電位を計測し、２つの電極２０，２２の電位差を計測するセンサである。表示制御部２８は、電位センサ３０による電位差の計測値に基づき、発色素子１２が表示する色を判別する。なお、図示していないが、各部は電気的に接続されている。
【００１２】
なお、上記説明した本実施形態の表示セル１０は、いわゆる電子インクを発色素子１２として用いているが、発色素子１２はこのような小さなものに限られず、大きなものを用いてもよい。ビルの側壁などに設置される表示画面では、大きな発色素子１２を用いて表示セル１０を大きなものとしても、十分な解像度を得ることができる。また、本実施形態では、１つの表示セル１０内に１つの発色素子１２が備えられた構成であるが、発色素子１２は１つの表示セル１０内に複数設けられていてもよい。また、隣接する複数の表示セル１０の外部電極２０を一枚の同電位の電極として、共通化してもよい。
【００１３】
次に、画像表示システム４０の描画装置４２の構成について説明する。描画装置４２が、本実施形態において信号送信手段に該当する。描画装置４２には、システム制御部４４、画像処理回路４６、レーザ制御回路４８、レーザ発生装置５４、反射板制御回路５２、反射板装置４６が設けられている。各部の動作について、以下に説明する。
【００１４】
描画装置４２にはシステム制御部４４が設けられ、このシステム制御部４４が、表示される画像データを蓄積したり、画像書き換えのタイミングや、各部への電源の供給などの状態管理を行う。なお、画像データとは、画像を細分化した画素に対応する複数の画素データが含まれたデータである。画素データは、画素の輝度、色などの情報を含んだデータである。
【００１５】
画像処理回路４６は、システム制御部４４から画像データが入力されると、この画像データから画素データと、この画素データが表示されるべきアドレスデータを抽出する。そして、画素データをレーザ制御回路４８に向けて出力し、また、アドレスデータを反射板制御回路５２に向けて出力する。レーザ制御回路４８と反射板制御回路５２は、この対となる画素データとアドレスデータに基づいて同時に次に説明する処理を行う。
【００１６】
レーザ制御回路４８は、入力された画素データに基づき、レーザの特性を制御しつつ、レーザ発生装置５４にレーザを発生させている。ここで、レーザ特性とは、レーザの様々な特性であり、レーザの強度、周波数、又はレーザがパルス波である場合にはパルス間隔などである。本実施形態では、レーザ特性はパルス間隔である。レーザ制御回路４８は、レーザを発生させるためのＯＮ信号を周期を調節して断続的にレーザ発生装置５４に出力している。
【００１７】
反射板制御回路５２は、レーザ発生装置５４が発生したレーザを表示画面６０上のアドレスデータに対応した位置に照射するための処理を行う。具体的には、反射板制御回路５２は、画素のアドレスデータが入力されると、このアドレスデータに基づき、レーザの方向を調節するための反射板装置４６が備える反射板の姿勢を調節してレーザが進行する方向を制御する。この処理により、レーザは表示画面６０上のアドレスデータに対応した位置に照射される。本実施形態では、反射板装置４６は、画像データ内における画素データの配列順序に対応して、レーザビームを画面上部から横にスキャンして照射している。なお、本実施形態の反射板装置４６はマイクロマシン技術により製造され、シリコンマイクロオプティカルスキャナーとして構成されている。また、反射板制御回路５２は、反射板の姿勢を好適に調節するために、表示画面６０と反射板の相対位置の情報をメモリに記憶していてもよい。
【００１８】
次に、レーザ制御回路４８が画素データをレーザ特性に変換してレーザビームを発生させてから、表示画面６０の各表示セル１０がレーザ特性に応じた表示を行うまでの一連の動作について説明する。
【００１９】
レーザ制御回路４８は、画素データが示す色が白である場合には、レーザのパルス周期を高い周期から低い周期に変更する。また、画素データが示す色が黒である場合には、逆に、レーザのパルス周期を低い周期から高い周期に変更する。このレーザビームのパルス周期の変化の様子を図３（ａ）に示す。これらのパルス周期の変更は、レーザ制御回路４８と反射板制御回路５２が同時に処理を行うため、レーザビームが画素データに対応する画素に照射されている間に行われる。
【００２０】
表示セル１０の信号受信部２４は、このレーザパルスを受信し、レーザの強度の検出値を表示制御部２８に出力する。表示制御部２８は、レーザの強度の検出値を所定の閾値を基準として判別して２値化する（図３（ｂ））。表示制御部２８は、さらにこの２値化されたレーザ強度から、レーザパルスのパルス周期を求め、周期が所定の閾値以上となったときを１と判別し、閾値以下となったときを０と判別する（図３（ｃ））。
【００２１】
そして、表示制御部２８は、この判別された値と、電位センサ３０による電極２０，２２間の電位差の検出値出力とに基づき、電極２０，２２に電圧を印加するか否かを決定し、電圧を印加する。具体的には、電位センサ３０の出力に基づき外部電極２０の電位が内部電極２２の電位よりも高い（現状の表示色：黒）と判別された状態において、周期が１から０に変化（画素データ：白）したことが判別されると電極２０，２２に電圧を印加して、発色素子１２を白く表示させる。一方、周期が０から１に変化（画素データ：黒）したことが判別されると、電極２０，２２に電圧を印加しない。
【００２２】
また同様に、電位センサ３０の出力に基づき外部電極２０の電位が内部電極２２の電位よりも低い（現状の表示色：白）と判別された状態において、周期が１から０に変化（画素データ：白）したことが判別されると電極２０，２２に電圧を印加しない。一方、周期が０から１に変化（画素データ：黒）したことが判別されると、電極２０，２２に電圧を印加して、発色素子１２を黒く表示させる。以上に説明した一連の処理が各表示セル１０に対して行われることにより、表示画面６０に画像が表示される。
【００２３】
上述した本実施形態の特徴的事項は、画像表示システム４０の表示画面６０が、発色素子１２、電極２０，２２、信号受信部２４、及び表示制御部２８を備えた表示セル１０を複数配列して構成されたことである。このように表示画面６０が構成されたため、表示画面６０に画素データを送信するためのラインを接続する必要がなくなり、表示画面６０を簡略化された構成とすることができる。例えば、ビルの側面などの屋外広告、ポスターなど、大きな表示画面を構成する際には、ラインがないことにより、画面の設置作業が容易になり、非常に大きな効果を得ることができる。また、回路基板上に複数の表示セル１０を配置してパネルとして構成し、このパネルを組み合わせて表示画面６０を構成することによっても、表示画面６０の設置は容易となる。
【００２４】
また、前記各表示セル１０は、前記発色素子１２の表示色を検出する手段である電位センサ３０を備えており、表示制御部２８は、信号受信部２４が受信したレーザビームが示す色と、電位センサ３０の検出値が示す色が同じ場合には、電極２０，２２に電圧を印加しない。即ち、表示色は変更されない。これにより、表示セル１０は、表示色を変更する必要があるときのみ、電極２０，２２に電圧を印加して表示色を変更するので、電力の消費を削減できる効果がある。
【００２５】
また、表示色を変更する必要のない表示セル１０には、レーザを照射しないよう制御してもよい。つまり、画像処理回路４６が、次回表示される画像データを現在表示されている画像データと比較する。この比較では、次回表示される画像データの各画素データと、現在表示されている画像データの該各画素データと同じ位置に表示されるの画素データとが比較され、画素データが同一か否かが判定される。この比較の結果、同じ位置に表示される画素データが異なる場合には、画像処理回路４６は、レーザ制御回路４８と反射板制御回路５２に指令を出力し、その位置にレーザビームを照射して表示セル１０の表示色を変更する。また、同じ位置に表示される画素データが同じ場合には、その位置に対してはレーザビームの照射を停止する。このように処理すると、無駄なレーザビームが照射されず、描画装置４０の電力の消費を削減できる。
【００２６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、等価な範囲で様々な変形が可能である。例えば、上述の実施形態では、描画装置４２を用いて表示画面６０にレーザビームを照射したが、別の実施形態では、ユーザが小型のレーザ発生装置を手に持ち、表示画面６０にレーザビームを照射してもよい。上述の実施形態の説明では、表示画面６０にモノクロ表示する例について説明したが、表示画面６０にカラーフィルタ等を装着することでカラー表示させてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明では、画像表示システムの表示画面が、発色素子、電極、信号受信部、及び表示制御部を備えた表示セルを複数配列して構成されたため、表示画面を画素データを送るための配線のない簡略化された構成とすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の画像表示システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態の表示セルの概略構成を示す断面図である。
【図３】表示セルに照射されるレーザビームの特性を示す説明図である。
【符号の説明】
１０　表示セル、１２　発色素子、１４　カプセル、１６　白色微粒子、１８黒色微粒子、２０　外部電極、２２　内部電極、２４　信号受信部、２６　電源制御部、２８　表示制御部、３０　電位センサ、４０　画像表示システム、４２　描画装置、６０　表示画面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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