(57)【要約】【課題】画像書き込み装置と電子ペーパーを電気的に分離した状態でも、電子ペーパーのセキュリティ機能を実現することができる仕組みを提供する。【解決手段】発明の電子ペーパー１０は、複数の画素１２が二次元的に配置された表示領域１１を備えている。各々の画素１２は、第１の画像に基づく電圧の印加によって所定の色を表示するとともに、電圧の印加方向によって表示色が異なる表示素子１と、第１の画像とは異なる第２の画像に基づく電圧の印加によって電荷を蓄積する容量素子２０と、表示素子１と容量素子２０との間で電圧の印加対象を切り替える第１のスイッチング素子１８と、容量素子２０に蓄積された電荷を表示素子１に供給するかどうかを切り替える第２のスイッチング素子１９とを備えている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が二次元的に配置された表示領域を有する電子ペーパーであって、
前記画素は、
第１の画像に基づく電圧の印加によって所定の色を表示するとともに、前記電圧の印加方向によって表示色が異なる表示素子と、
前記第１の画像とは異なる第２の画像に基づく電圧の印加によって電荷を蓄積する容量素子と、
前記表示素子と前記容量素子との間で電圧の印加対象を切り替える第１のスイッチング素子と、
前記容量素子に蓄積された電荷を前記表示素子に供給するかどうかを切り替える第２のスイッチング素子とを含む
ことを特徴とする電子ペーパー。
【請求項２】
請求項１記載の電子ペーパーにおいて、
前記第２のスイッチング素子はタイマースイッチからなる
ことを特徴とする電子ペーパー。
【請求項３】
請求項１記載の電子ペーパーに画像を書き込む画像書き込み装置であって、
前記第１の画像に基づく画像データと前記第２の画像データに基づく画像データを生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段で生成された画像データに基づいて前記電子ペーパーに対する画像の書き込みを制御する書き込み制御手段と、
前記第１のスイッチング素子のスイッチング動作を制御する第１のスイッチング制御手段と、
前記第２のスイッチング素子のスイッチング動作を制御する第２のスイッチング制御手段とを備え、
前記書き込み制御手段は、前記画像生成手段で生成された前記第１の画像に基づく画像データに応じて前記表示素子に電圧を印加するとともに、前記画像生成手段で生成された前記第２の画像に基づく画像データに応じて前記容量素子に電圧を印加するように制御し、
前記第１のスイッチング制御手段は、前記書き込み制御手段が前記表示素子に電圧を印加するのに先立って、当該電圧の印加対象を前記表示素子に切り替えるとともに、前記書き込み制御手段が前記容量素子に電圧を印加するのに先立って、当該電圧の印加対象を前記容量素子に切り替えるように、前記第１のスイッチング素子のスイッチング動作を制御し、
前記第２のスイッチング制御手段は、前記書き込み制御手段が前記容量素子に電圧を印加した後に、当該容量素子に蓄積された電荷を前記表示素子に供給するように、前記第２のスイッチング素子のスイッチング動作を制御する
ことを特徴とする画像書き込み装置。
【請求項４】
請求項１記載の電子ペーパーと請求項３記載の画像書き込み装置とを用いて構成される
ことを特徴とする画像表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ペーパー、画像書き込み装置及び画像表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ペーパーの仕組みとして電気泳動方式が知られている。電気泳動方式の電子ペーパーは、電気泳動媒体と電気泳動粒子が封入された多数のマイクロカプセルを用いて構成される。この種の電子ペーパーでは、画像を表示するための画素が二次元的に配置されるとともに、一つの画素が複数のマイクロカプセルによって構成されている。また、マイクロカプセル内には複数の電気泳動粒子が封入されている。マイクロカプセルは、観測者から見て手前側に配置される透明な前面電極と、観測者から見て奥側に配置される背面電極によって挟み込まれている。前面電極及び背面電極は、電子ペーパーの画素ごとに設けられるものである。
【０００３】
一方、マイクロカプセル内の電気泳動粒子は、プラス又はマイナスの電荷を持つように帯電されている。そして、上記の前面電極及び背面電極を通してマイクロカプセルに電圧を印加すると、その電圧の向きに応じて電気泳動粒子がマイクロカプセルの一方側に移動する。また、電気泳動媒体と電気泳動粒子は、互いに異なる色に着色されている。このため、例えば電気泳動媒体が黒色、電気泳動粒子が白色に着色されている場合は、上述した電圧の印加により、電気泳動粒子が前面電極側に移動すると、その部分は白く表示され、電気泳動粒子が背面電極側に移動すると、その部分は黒く表示される。したがって、電子ペーパーに電気的に画像を書き込む画像書き込み装置を用いて、電子ペーパー内で各々のマイクロカプセルに印加する電圧の方向（電気泳動粒子の移動方向）を、書き込み対象となる画像に応じて画素ごとに制御（設定）することにより、電子ペーパーに所望の画像を表示することが可能となる。
【０００４】
このように電圧の印加によって電気泳動粒子をマイクロカプセルの一方側に移動させると、その後、電圧の印加を停止しても、電気泳動粒子は、マイクロカプセルの内面との間に作用する分子間力や静電力により、その位置に引き止められる。この性質はメモリー性と呼ばれ、無電源状態で画像の表示状態（表示内容）を保持する電子ペーパーに必須の要件となっている。また、無電源状態で表示状態を保持できる時間は「表示保持期間」と呼ばれている。
【０００５】
電気泳動粒子は、前述したようにマイクロカプセル内面との分子間力や静電力によって引き止められているため、無電源状態で画像の表示状態をどの程度の時間保持できるかといった電子ペーパーの特性（表示保持特性）は、マイクロカプセル、電気泳動媒体、電気泳動粒子の素材やその組み合わせによって異なる。また、電気泳動粒子の移動のしやすさは、電気泳動媒体の粘度によっても左右されるため、マイクロカプセルに封入する電気泳動媒体の粘性を大きくすることにより、表示保持特性を向上させることができる。
【０００６】
電子ペーパーの表示保持特性に関する技術としては、粒子を樹脂でコーティングすることにより表示保持特性を向上させるもの（特許文献１を参照）、外界から働く機械的な刺激、電気的な刺激、光学的な刺激、化学的な刺激、磁気的な刺激、熱的な刺激等から保護することにより表示保持特性を向上させるもの（特許文献２を参照）、などがある。また、これ以外にも、常温で固体となる媒体を封入しておき、加熱した状態で粒子を移動させた後、冷却して媒体を固体化することで、常温で表示状態が経時変化するのを防止する技術も知られている。
【０００７】
一方で、電子ペーパーのセキュリティに関する技術も提案されている。電子ペーパーのセキュリティ技術は、電子ペーパーに表示された内容（情報）が第三者に意図せずに漏洩することを防止するために必要となる技術である。電子ペーパーのセキュリティに関する従来技術としては、電子ペーパーへの書き込み回数や書き込み後の経過時間を計測して、表示を変化させるもの（引用文献３を参照）、センサにより電子ペーパーの状態を検出し、電子ペーパーの表示を消去するもの（引用文献４を参照）、電子ペーパーが所定のエリア内にあるかを監視装置で監視し、エリア外の電子ペーパーに対して消去を命令するもの（引用文献５を参照）、などがある。こうしたセキュリティ技術は、いずれも画像書き込み装置と電子ペーパーを電気的に接続した状態で実現されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１６７２７７号公報
【特許文献２】特開２００２−２５１１４３号公報
【特許文献３】特開２００６−０３０５５８号公報
【特許文献４】特開２００６−０３９１０７号公報
【特許文献５】特開２００６−０３９８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、画像書き込み装置と電子ペーパーを電気的に分離した状態でも、電子ペーパーのセキュリティ機能を実現することができる仕組み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】
【００１０】
本発明に係る電子ペーパーは、複数の画素が二次元的に配置された表示領域を有する電子ペーパーであって、前記画素は、第１の画像に基づく電圧の印加によって所定の色を表示するとともに、前記電圧の印加方向によって表示色が異なる表示素子と、前記第１の画像とは異なる第２の画像に基づく電圧の印加によって電荷を蓄積する容量素子と、前記表示素子と前記容量素子との間で電圧の印加対象を切り替える第１のスイッチング素子と、前記容量素子に蓄積された電荷を前記表示素子に供給するかどうかを切り替える第２のスイッチング素子とを含むものである。
【００１１】
本発明に係る電子ペーパーにおいては、第１のスイッチング素子により電圧の印加対象を表示素子に切り替えた状態で第１の画像に基づく電圧が表示素子に印加されるとともに、第１のスイッチング素子により電圧の印加対象を容量素子に切り替えた状態で第２の画像に基づく電圧が容量素子に印加される。これにより、第１の画像の書き込み時と同じ方向の電圧が印加された容量素子を含む画素と、第１の画像の書き込み時と逆方向の電圧が印加された容量素子を含む画素が、表示領域に混在した状態となる。したがって、容量素子に蓄積された電荷を第２のスイッチング素子によって表示素子に供給することにより、第１の画像の書き込み時と同じ方向の電圧が印加された容量素子を含む画素の表示保持期間は相対的に長くなり、第１の画像の書き込み時と逆方向の電圧が印加された容量素子を含む画素の表示保持期間は相対的に短くなる。その結果、画像書き込み装置から電子ペーパーを電気的に切り離した後は、表示保持期間が相対的に短い画素の表示保持期間が過ぎた段階で、電子ペーパーの表示状態を変化させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、画像書き込み装置と電子ペーパーを電気的に分離した状態でも、電子ペーパーのセキュリティ機能を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明の技術的範囲は以下に記述する実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
【００１４】
図１は本発明が適用される電気泳動方式の電子ペーパーの構造を示す要部断面図である。電子ペーパーの一画素部分には、表示素子の一例として、複数のマイクロカプセル１が互いに隣接した状態で並べて設けられている。各々のマイクロカプセル１には、電気泳動媒体２と複数の電気泳動粒子３が封入されている。電気泳動媒体２は、電気泳動分散液と呼ばれる液状の媒体であって、電気泳動粒子３とは異なる色に着色されている。電気泳動粒子３は、プラス又はマイナスの電荷を持つように帯電されている。ここでは一例として、電気泳動媒体２が黒色に着色され、電気泳動粒子３が白色に着色されているものとする。また、電気泳動粒子３はプラスの電荷を持つように帯電されているものとする。
【００１５】
各々のマイクロカプセル１は、背面電極４と前面電極５に挟み込まれている。背面電極４と前面電極５は、電子ペーパーの画素ごとに設けられるものである。背面電極４は、観測者から見て奥側に配置され、前面電極５は、観測者から見て手前側に配置されるものである。このため、前面電極５は、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)等の透明な電極材料からなる透明電極となっている。前面電極５は透明な保護フィルム６で覆われている。マイクロカプセル１、背面電極４、前面電極５及び保護フィルム６は、基板７上に積層した状態で設けられている。背面電極４は、前面電極５よりも基板７寄りに配置されている。基板７は、電子ペーパーのベース部材（基材）となるもので、薄いシート状に形成されている。
【００１６】
図２は電気泳動方式の電子ペーパーの動作原理を説明する図である。まず、図２（Ａ）に示すように、背面電極４と前面電極５に電圧を印加する前の段階では、マイクロカプセル１内で電気泳動粒子３が無秩序な状態になっている。この状態から図２（Ｂ）に示すように、背面電極４がプラス、前面電極５がマイナスとなるようにマイクロカプセル１に電圧を印加すると、プラスの電荷を持つ電気泳動粒子３は、前面電極５に印加されたマイナスの電圧に引き寄せられて移動する。その結果、電気泳動粒子３は前面電極５側に集まるため、観測者から見るとその部分が白く認識される。したがって、マイクロカプセル１の表示色は白色になる。
【００１７】
これに対して、図２（Ｃ）に示すように、背面電極４がマイナス、前面電極５がプラスとなるようにマイクロカプセル１に電圧を印加すると、プラスの電荷を持つ電気泳動粒子３は、背面電極４に印加されたマイナスの電圧に引き寄せられて移動する。その結果、電気泳動粒子３は背面電極４側に集まるため、観測者から見るとその部分が黒く認識される。したがって、マイクロカプセル１の表示色は黒色になる。
【００１８】
以上の動作原理においては、マイクロカプセル１に印加する電圧の方向（換言すると、背面電極４と前面電極５に印加する電圧の極性）を変えることにより、マイクロカプセル１が表示する色を変えることができる。このため、電子ペーパーの表示素子を構成するマイクロカプセルに、表示色に対応する電圧を印加することにより、所望の画像を電子ペーパー上に表示させることができる。また、電圧の印加によって電子ペーパーに表示された画像の内容（表示状態）は、電圧の印加を停止した後も、マイクロカプセル１の内面と電気泳動粒子３との間に作用する分子間力や静電力により、電気泳動粒子３の位置がマイクロカプセル１の一方側（背面電極４側又は前面電極５側）に引き止められることで保持される。
【００１９】
ただし、図３に示すように、外部から電磁波、熱、静電気などの影響を受けると、マイクロカプセル１内で電気泳動粒子３の位置を保持する力（保持力）が次第に弱まるため、図例のように前面電極５側に引き寄せられていた電気泳動粒子３は、徐々に前面電極５から離れてマイクロカプセル１内に拡散する。その結果、マイクロカプセル１の表示色は白色から灰色に経時変化することになる。電子ペーパーの表示保持特性の観点からすれば、電子ペーパーの表示状態が長時間保持されることが好ましいものの、電子ペーパーのセキュリティの観点からすると、電子ペーパーの表示状態が長時間にわたって保持されると、電子ペーパーに表示された情報が第三者に漏洩する危険性が高くなる。
【００２０】
図４は本発明の実施形態に係る画像表示システムの構成を示す図である。この画像表示システムは、電子ペーパー１０と画像書き込み装置３１とを用いて構成されている。
【００２１】
電子ペーパー１０の表示領域１１は長方形に形成されている。この表示領域１１には、二次元的に複数（多数）の画素１２が、例えば行列状に並んで配置されている。また、電子ペーパー１０には、画素１２の行数に対応する複数本の走査線１３及びグランド配線１４と、画素１２の列数に対応する複数本の書き込み信号線１５が、縦横に配線されている。また、電子ペーパー１０には、走査線１３と書き込み信号線１５の交差部に、１つずつ画素回路１６が設けられている。
【００２２】
画素回路１６は、有機トランジスタ１７と、第１のスイッチング素子１８と、第２のスイッチング素子１９と、容量素子２０とを備えた構成となっている。有機トランジスタ１７は、有機膜を用いたＴＦＴ(thin film transistor)によって構成されている。有機トランジスタ１７のゲート電極は走査線１３に接続され、有機トランジスタ１７のソース電極は書き込み信号線１５に接続されている。第１のスイッチング素子１８は、有機トランジスタ１７のドレイン電極に接続されている。
【００２３】
容量ＣＥは、マイクロカプセル１に封入された電気泳動媒体２が有する容量である。容量ＣＥを構成する一対の電極２１ａ，２１ｂは、前述した背面電極４と前面電極５に相当するものとなる。一方の電極２１ａには、２つの接点Ｔ１，Ｔ３が接続されている。接点Ｔ１は第１のスイッチング素子１８に対応して設けられ、接点Ｔ３は第２のスイッチング素子１９に対応して設けられたものである。第１のスイッチング素子１８と第２のスイッチング素子１９は、例えば有機トランジスタ１７と同様にＴＦＴ等のトランジスタ構造をもって電子ペーパー１０内に組み込まれるものである。
【００２４】
容量素子２０は、図示しない絶縁層を挟む一対の電極２２ａ，２２ｂを用いて構成されたもので、容量ＣＲを有している。一方の電極２２ａには第２のスイッチング素子１９と接点Ｔ２が接続され、他方の電極２２ｂにはグランド配線１４に接続されている。接点Ｔ２は、前述した接点Ｔ１と共に、第１のスイッチング素子１８に対応して設けられたものである。第１のスイッチング素子１８は、マイクロカプセル１と容量素子２０との間で電圧の印加対象を切り替えるようにスイッチング動作するものである。第２のスイッチング素子１９は、容量素子２０に蓄積された電荷をマイクロカプセル１に供給するかどうかを切り替えるようにスイッチング動作するものである。このため、第１のスイッチング素子１８は、接点Ｔ１，Ｔ２を共に開放（オフ）する中立状態と、一方の接点Ｔ１を閉じる第１のオン状態と、他方の接点Ｔ２を閉じる第２のオン状態のうち、いずれか１つの形態をとるようにスイッチング動作する構成になっている。また、第２のスイッチング素子１９は、接点Ｔ３を開放するオフ状態と、接点Ｔ３を閉じるオン状態のうち、いずれか１つの形態をとるようにスイッチング動作する構成になっている。
【００２５】
電子ペーパー１０の表示領域１１の周囲には、スキャンドライバ領域２４と、データドライバ領域２５が設けられている。スキャンドライバ領域２４は、表示領域１１内の画素１２（画素回路１６）を行単位で選択する走査信号を与える領域である。この走査信号は、スキャンドライバ領域２４から走査線１３を通して画素１２に与えられる。データドライバ領域２５は、表示領域１１内の画素１２(画素回路１６）に列単位で書き込み信号を与える領域である。この書き込み信号は、データドライバ領域２５から書き込み信号線１５を通して画素１２に与えられる。
【００２６】
画像書き込み装置３１は、画像生成部３２と、書き込み制御部３３と、第１のスイッチング制御部３４と、第２のスイッチング制御部３５とを備えた構成となっている。画像生成部３２は、電子ペーパー１０に書き込むべき画像データを生成するものである。書き込み制御部３３は、画像生成部３２で生成された画像データに基づいて電子ペーパー１０に対する画像の書き込みを制御するものである。この書き込み制御に際して、書き込み制御部３３は、表示領域１１内の各画素１２に印加する電圧の値（高低）と極性（印加方向）を併せて制御する。第１のスイッチング制御部３４は、前述した第１のスイッチング素子１８のスイッチング動作を制御するものである。第２のスイッチング制御部３５は、前述した第２のスイッチング素子１９のスイッチング動作を制御するものである。
【００２７】
図５は画像書き込み装置３１を用いて電子ペーパー１０に画像を書き込む際の処理手順を示すフローチャートである。ここでは一例として、ユーザの希望により、電子ペーパー１０に図６（Ａ）のような原画像「Ａ」の文字を表示した後に、表示状態の経時変化によって電子ペーパー１０に図６（Ｂ）のような潜像「禁」の文字を浮かび上がらせたい場合の処理手順について説明する。
【００２８】
原画像及び潜像の画像データは、画像書き込み装置３１を用いた画像の書き込みに先立って、予め画像書き込み装置３１に取り込まれるものとする。また、潜像「禁」の文字は、表示情報のセキュリティを確保するために電子ペーパー１０上に表示されるものである。このため、画像書き込み装置３１の構成として、原画像の書き込みだけを行なう第１の書き込みモードと、原画像の書き込みと潜像の書き込みの両方を行なう第２の書き込みモードとを備え、いずれか一方の書き込みモードを、画像書き込み装置３１を操作するユーザが選択できるように構成することが望ましい。
【００２９】
これにより、表示情報のセキュリティ確保が不要であるとユーザが判断した場合（表示保持優先の場合）は、第１の書き込みモードを選択することで、画像書き込み装置３１に原画像の書き込みだけを実行させることができる。また、表示情報のセキュリティ確保が必要であるとユーザが判断した場合（セキュリティ優先の場合）は、第２の書き込みモードを選択することで、画像書き込み装置３１に原画像の書き込みと潜像の書き込みの両方を実行させることができる。さらに、書き込みモードの選択操作をユーザに行なわせる以外にも、例えば原画像の画像データに、セキュリティ確保の要否を判別可能な属性情報を付加しておき、この属性情報に基づいて画像書き込み装置３１が自動的に書き込みモードを選択する構成としてもよい。以降の処理手順は、第２の書き込みモードが選択された場合を想定している。
【００３０】
まず、ユーザから書き込み開始の指示を受けると、書き込み制御部３３は、１回目のスイッチ切り替え制御を行なう（ステップＳ１）。具体的には、図７（Ａ）に示すように、第１のスイッチング素子１８を第１のオン状態とし、第２のスイッチング素子１９をオフ状態とするように、第１のスイッチング制御部３４によって第１のスイッチング素子１８をスイッチング動作させるとともに、第２のスイッチング制御部３５によって第２のスイッチング素子１９をスイッチング動作させる。これにより、接点Ｔ１は閉じ状態となり、接点Ｔ２及び接点Ｔ３は共に開放状態となる。このため、電圧の印加対象はマイクロカプセル１に切り替えられた状態となる。
【００３１】
次に、書き込み制御部３３は、第１の画像となる原画像に基づく画像の書き込みを行なう（ステップＳ２）。具体的には、電子ペーパー１０に表示すべき画像として画像生成部３２により生成される原画像の画像データに基づいて、スキャンドライバ領域２４から走査信号を付与するとともに、データドライバ領域２５から書き込み信号を付与することにより、各々の画素１２に所定の方向で電圧を印加する。この場合は、電圧の印加対象がマイクロカプセル１に切り替えられているため、書き込み信号線１５から有機トランジスタ１７を通して供給される書き込み信号の電圧（以下、「書き込み電圧」と記す）は、接点Ｔ１につながるマイクロカプセル１に印加される。
【００３２】
ここで、電子ペーパー１０に表示すべき原画像が、前述した「Ａ」の文字であったとすると、書き込み制御部３３は、黒色に表示すべき画素１２に対しては、背面電極４にマイナスの電圧、前面電極５にプラスの電圧を印加し、白色に表示すべき画素１２に対しては、背面電極４にプラスの電圧、前面電極５にマイナスの電圧を印加するように、書き込み電圧の印加方向を画素単位で制御する。つまり、書き込み制御部３３は、表示すべき色（白、黒）の違いによって、各々の画素１２に印加する電圧の方向（極性）を反転させる。これにより、電子ペーパー１０の表示領域１１に原画像「Ａ」の文字が表示される。
【００３３】
次に、画像生成部３２は、原画像「Ａ」の文字を表す画像データと、潜像「禁」の文字を表す画像データの排他的論理和（ＸＯＲ）をとることで、図６（Ｃ）に示すようなＸＯＲ潜像（第２の画像）を生成する（ステップＳ３）。
【００３４】
次に、書き込み制御部３３は、２回目のスイッチ切り替え制御を行なう（ステップＳ４）。具体的には、図７（Ｂ）に示すように、第１のスイッチング素子１８を第２のオン状態とし、第２のスイッチング素子１９をオフ状態とするように、第１のスイッチング制御部３４によって第１のスイッチング素子１８をスイッチング動作させるとともに、第２のスイッチング制御部３５によって第２のスイッチング素子１９をスイッチング動作させる。これにより、接点Ｔ１及び接点Ｔ３は共に開放状態となり、接点Ｔ２は閉じ状態となる。このため、電圧の印加対象は容量素子２０に切り替えられた状態となる。
【００３５】
次に、書き込み制御部３３は、第２の画像となるＸＯＲ潜像に基づく画像の書き込みを行なう（ステップＳ５）。具体的には、画像生成部３２により生成されたＸＯＲ潜像の画像データに基づいて、スキャンドライバ領域２４から走査信号を付与するとともに、データドライバ領域２５から書き込み信号を付与することにより、各々の画素１２に所定の方向で電圧を印加する。この場合は、電圧の印加対象が容量素子２０に切り替えられているため、書き込み信号線１５から有機トランジスタ１７を通して供給される書き込み電圧は、接点Ｔ２につながる容量素子２０に印加される。このため、容量素子２０には、書き込み電圧と当該電圧の印加時間に応じた電荷が蓄積される。
【００３６】
また、ＸＯＲ潜像の書き込みに際して、電子ペーパー１０の表示領域１１には、原画像の書き込み時と同じ方向（同じ極性）の電圧が印加される画素１２と、原画像の書き込み時と逆方向（逆極性）の電圧が印加される画素１２とが存在する。すなわち、原画像で黒色に表示された画素１２がＸＯＲ潜像でも黒色に表示すべき画素１２とされた場合や、原画像で白色に表示された画素１２がＸＯＲ潜像でも白色に表示すべき画素１２とされた場合は、当該画素１２に対して原画像の書き込み時と同じ方向の電圧を印加する。これに対して、原画像で黒色に表示された画素１２がＸＯＲ潜像で白色に表示すべき画素１２とされた場合や、原画像で白色に表示された画素１２がＸＯＲ潜像で黒色に表示すべき画素１２とされた場合は、当該画素１２に対して原画像の書き込み時と逆方向の電圧を印加する。
【００３７】
その後、書き込み制御部３３は、３回目のスイッチ切り替え制御を行なう（ステップＳ６）。具体的には、図７（Ｃ）に示すように、第１のスイッチング素子１８を中立状態とし、第２のスイッチング素子１９をオン状態とするように、第１のスイッチング制御部３４によって第１のスイッチング素子１８をスイッチング動作させるとともに、第２のスイッチング制御部３５によって第２のスイッチング素子１９をスイッチング動作させる。これにより、接点Ｔ１及び接点Ｔ２は共に開放状態となり、接点Ｔ３は閉じ状態となる。このため、上記ステップＳ５におけるＸＯＲ潜像の書き込みで容量素子２０に蓄積された電荷をマイクロカプセル１に供給するように切り替えられる。
【００３８】
そうすると、上記ステップＳ５でのＸＯＲ潜像の書き込みによって容量素子２０に蓄積された電荷の流れ込み（放電）により、マイクロカプセル１に電圧が印加される。このとき、容量素子２０から流れ込む電荷が、原画像の書き込み時と同じ方向の電圧を印加することで蓄積されたものであれば、原画像の書き込みによってマイクロカプセル１の一方側に引き寄せられた電気泳動粒子３の位置を保持している力を強める方向でマイクロカプセル１に電圧が加わる。したがって、容量素子２０からの電荷の流れ込みによってマイクロカプセル１に印加する電圧は、画素１２の表示状態（白又は黒の表示色）を長く保持するように働く。
【００３９】
これに対して、容量素子２０から流れ込む電荷が、原画像の書き込み時と逆方向の電圧を印加することで蓄積されたものであれば、原画像の書き込みによってマイクロカプセル１の一方側に引き寄せられた電気泳動粒子３の位置を保持している力を弱める方向でマイクロカプセル１に電圧が加わる。したがって、容量素子２０からの電荷の流れ込みによってマイクロカプセル１に印加する電圧は、画素１２の表示状態に早く経時変化を起こすように働く。
【００４０】
以上で、画像書き込み装置３１による一連の書き込み処理が終了となり、この段階でユーザは画像書き込み装置３１から電子ペーパー１０を電気的に分離する。このような処理手順で画像の書き込みがなされた電子ペーパー１０の表示領域１１には、表示保持期間が相対的に長い画素１２と、表示保持期間が相対的に短い画素１２が混在した状態となる。このため、表示保持期間が相対的に短い画素１２の表示保持期間が過ぎた段階では、図６（Ｄ）に示すように、原画像「Ａ」の文字の表示が崩れて潜像「禁」の文字が浮かび上がる。潜像「禁」の文字が浮かび上がるまでの期間の長さは、ＸＯＲ潜像の書き込み時に画素１２に印加する電圧の高低に依存したものとなる。すなわち、ＸＯＲ潜像の書き込み時に印加する電圧を相対的に高く設定すると、潜像「禁」の文字が浮かび上がるまでの期間が相対的に短くなり、ＸＯＲ潜像の書き込み時に印加する電圧を相対的に低く設定すると、潜像「禁」の文字が浮かび上がるまでの期間が相対的に長くなる。ただし、いずれの場合も、ＸＯＲ潜像の書き込み時に印加する電圧は、原画像の書き込み時に印加する電圧よりも低いものとする。
【００４１】
ここで、前述のように電子ペーパー１０の表示状態が変化する原理について説明する。まず、原画像の書き込み時に印加した電圧の方向（極性）が図８（Ａ）のようになっていた場合は、マイクロカプセル１に封入された電気泳動粒子３がマイナスの電圧に引き寄せられて一方側に移動する。このため、背面電極４にマイナスの電圧が印加された部分の表示色は、電気泳動媒体２の着色と同じ黒色となり、前面電極５にマイナスの電圧が印加された部分の表示色は、電気泳動粒子３の着色と同じ白色となる。
【００４２】
一方、ＸＯＲ潜像の書き込み時に印加した電圧の方向（極性）が図８（Ｂ）のようになっていた場合は、原画像の書き込み時と同じ方向の電圧を印加した部分では、電気泳動媒体２を一方側に保持しておく保持力が強まり、原画像の書き込み時と逆方向の電圧を印加した部分では、電気泳動媒体２を一方側に保持しておく保持力が弱まる。このため、原画像の書き込み時と逆方向の電圧を印加した部分では、電気泳動粒子３に作用する保持力（分子間力、静電力など）が、外部から受ける電磁波、熱、静電気などの影響で経時的に消滅する。したがって、経時変化後は、図８（Ｃ）に示すように、電気泳動粒子３がマイクロカプセル１内面から遊離した状態となる。このため、電気泳動粒子３が遊離した部分の表示色は、白色から灰色、又は黒色から灰色に経時変化する。以上のことから、原画像「Ａ」の文字は黒色で表示され、潜像「禁」の文字は灰色で表示される。
【００４３】
ただし、表示色の変化の度合は、電気泳動媒体２と電気泳動粒子３に着色された色の濃度に依存する。例えば、電気泳動媒体２に着色された黒の濃度が濃い場合は、白色で表示されていた部分は、電気泳動粒子３の遊離によって表示色が白色から灰色に比較的容易に移行し、黒い表示色で安定となり、黒色で表示されていた部分は、電気泳動粒子３が遊離してもほとんど表示色が変化しない場合もある。
【００４４】
なお、上記実施形態においては、上記図５に示す一連の書き込み処理のなかで、容量素子２０の放電をステップＳ６のスイッチ切り替え制御により開始するものとしているが、本発明はこれに限らず、例えば図９に示すように、第２のスイッチング素子１９をタイマースイッチ（ＴＳ）とした構成としてもよい。かかる構成を採用した場合は、上記ステップＳ６で接点Ｔ３を開放状態（オフ状態）から閉じ状態（オン状態）に切り替える代わりに、第２のスイッチング素子（タイマースイッチ）１９に時間を設定することになる。この場合、タイマースイッチからなる第２のスイッチング素子１９は、設定時間が経過するまではオフ状態に保持され、設定時間が経過するとオン状態に切り替わる。このため、画像表示システムの構成として、画像書き込み装置３１を操作するユーザが、第２のスイッチング素子１９に設定する時間の長短を任意に設定できる構成とすれば、タイマースイッチからなる第２のスイッチング素子１９を利用して、所望の時間に電子ペーパー１０の表示状態を変化させることができる。したがって、例えば、原画像の書き込み後、１時間が経過したら表示内容の消去を開始する、といったセキュリティ機能を実現することが可能となる。
【００４５】
第２のスイッチング素子１９をタイマースイッチで構成すると、時計のための電源を必要とするが、電子ペーパー１０に画像を書き込むために必要な電力に比べると、かなり小さな電力で時計機能を働かせることができる。このため、例えばシート状の電池を電子ペーパー１０に組み込むことで、タイマースイッチを動作させることが可能である。また、第２のスイッチング素子１９に設定された時間が経過する前に電源が消耗してしまう場合への対応として、例えば電源の残量が予め設定された規定量以下となった段階で第２のスイッチング素子１９が自動的にオフ状態からオン状態に切り替わるように回路を構成しておけば、その段階（電池切れを起こす前の段階）で容量素子２０の放電が開始されるため、セキュリティ上の問題は生じない。
【００４６】
また、容量素子２０の放電が開始された後の表示状態の経時変化は、マイクロカプセル１内で電気泳動粒子３が自然に無秩序状態に戻る変化を利用してもよいし、通常の表示状態（白色表示、黒色表示）とは異なる表示状態への変化を利用してもよい。例えば、図１０に示すように、電気泳動粒子３を磁性体とし、マイクロカプセル１の中央（背面電極４と前面電極５の中間位置）に磁石４１を配置した構成にすると、白色又は黒色の表示状態では、マイクロカプセル１の一方側（表面又は裏面）に電気泳動粒子３が集められているが、経時変化によりマイクロカプセル１内面と電気泳動粒子３との間の分子間力や静電力が弱まると、電気泳動粒子３が磁石４１に引き寄せられて中央に集められるため、表示状態が白色から灰色、又は黒色から灰色に切り替わって第３の表示状態となる。
【００４７】
さらに、電子ペーパー１０の他の構造としては、図１１に示すように、マイクロカプセル１の内部に、プラスの電荷を持つように帯電された複数の電気泳動粒子３ａとマイナスの電荷を持つように帯電された複数の電気泳動粒子３ｂとを混在させて封入するとともに、一方の電気泳動粒子３ａを白色に、他方の電気泳動粒子３ｂを黒色に、また電気泳動媒体２を青色に、といった具合に、電気泳動媒体２、電気泳動粒子３ａ及び電気泳動粒子３ｂを、それぞれ異なる色に着色した構成であってもよい。
【００４８】
かかる構成の電子ペーパー１０においては、図１２（Ａ）に示すように、背面電極４と前面電極５に電圧を印加する前の段階では、マイクロカプセル１内で電気泳動粒子３ａ，３ｂが無秩序な状態になっている。この状態から図１２（Ｂ）に示すように、背面電極４がマイナス、前面電極５がプラスとなるようにマイクロカプセル１に電圧を印加すると、プラスの電荷を持つ電気泳動粒子３ａは、背面電極４に印加されたマイナスの電圧に引き寄せられて移動し、マイナスの電荷を持つ電気泳動粒子３ｂは、前面電極５に印加されたプラスの電圧に引き寄せられて移動する。その結果、白色に着色された電気泳動粒子３ａは背面電極４側に集まり、黒色に着色された電気泳動粒子３ｂは前面電極５側に集まる。このため、観測者から見るとその部分が黒く認識される。したがって、マイクロカプセル１の表示色は黒色になる。
【００４９】
これに対して、図１２（Ｃ）に示すように、背面電極４がプラス、前面電極５がマイナスとなるようにマイクロカプセル１に電圧を印加すると、プラスの電荷を持つ電気泳動粒子３ａは、前面電極５に印加されたマイナスの電圧に引き寄せられて移動し、マイナスの電荷を持つ電気泳動粒子３ｂは、背面電極４に印加されたプラスの電圧に引き寄せられて移動する。その結果、白色に着色された電気泳動粒子３ａは前面電極５側に集まり、黒色に着色された電気泳動粒子３ｂは背面電極４側に集まる。このため、観測者から見るとその部分が白く認識される。したがって、マイクロカプセル１の表示色は白色になる。
【００５０】
また、図１２（Ｄ）に示すように、マイクロカプセル１に電圧が印加されていない状態で、経時変化により電気泳動粒子３ａ，３ｂがマイクロカプセル１内面から遊離した場合は、前面電極５の裏側に電気泳動媒体２が面するため、観測者から見るとその部分が青く認識される。したがって、マイクロカプセル１の表示色は青色になる。このため、表示保持期間が相対的に短くなるように画像の書き込みが行なわれた画素部分では、当該表示保持期間が過ぎた段階で、表示色が白色から青色、又は黒色から青色に変化することになる。
【００５１】
図１３は本発明の第１適用例として電子ペーパーの経時変化前後の表示状態の違いを説明する図である。図１３（Ａ）は経時変化前の表示状態を示し、図１３（Ｂ）は経時変化後の表示状態を示している。この第１適用例では、経時変化前は原画像「あ」の文字が黒色の画像で電子ペーパー１０に表示されているが、経時変化後は原画像に重ねて潜像「コピー禁止」の文字列が灰色の画像で電子ペーパー１０全体に表示されている。このため、例えば会議資料用の電子ペーパーに適用した場合は、会議が終了した後に、「コピー禁止」の警告文字を表示させることができる。また、有効期限付き文書用の電子ペーパーに適用した場合は、有効期限が過ぎた段階で、「期限切れ」等の警告文字を表示させることができる。
【００５２】
図１４は本発明の第２適用例として電子ペーパーの経時変化前後の表示状態の違いを説明する図である。図１４（Ａ）は経時変化前の表示状態を示し、図１４（Ｂ）は経時変化後の表示状態を示している。この第２適用例は、経時変化前は原画像（第１の画像）となる住所録が「氏名」、「住所」、「電話番号」の項目ごとに黒色の画像で電子ペーパー１０に表示されているが、経時変化後は住所録のなかで機密性の高い「地区名」、「住所」、「電話番号」の掲載部分が一様に灰色の画像に塗り潰されたかたちで電子ペーパー１０に表示されている。このため、住所録等の個人情報を掲載した電子ペーパーが放置された場合などの機密性を確保することができる。
【００５３】
上記第２適用例においては、第１の画像となる原画像のなかで「地区名」、「住所」、「電話番号」の掲載部分を反転した反転画像を第２の画像として電子ペーパー１０に書き込むことになる。また、原画像のなかで、どの部分を第２の画像（反転画像）として書き込むかに関しては、例えば画像書き込み装置３１を操作するユーザが、原画像となる住所録の画像に対して領域を指定することで特定してもよいし、情報として消去したい項目をユーザが指定することで特定してもよい。
【００５４】
ただし、電子ペーパー１０の用途によっては、例えば前述のように経時変化によって電子ペーパー１０の表示状態が変化した後で、経時変化前に電子ペーパー１０に表示されていた内容（原画像の表示）を復元したい場合もある。
【００５５】
図１５は電子ペーパー１０の表示内容を復元するためのシステム構成図を示す。このシステムでは、画像書き込み装置３１にパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３６が接続されている。パーソナルコンピュータ３６は、ネットワーク３７を介して認証サーバー３８とデータベース３９に接続されている。また、パーソナルコンピュータ３６にはバーコードリーダー４０が接続されている。
【００５６】
データベース３９には、原画像の画像データと、原画像の識別情報（バーコードなど）と、原画像の登録者情報とが、１：１の対応関係で記憶（登録）されている。パーソナルコンピュータ３６は、画像書き込み装置３１を用いて電子ペーパー１０に原画像を書き込む際に、当該原画像の画像データをデータベース３９に登録するとともに、当該原画像に対応する識別情報をデータベース３９から取得する。そして、原画像に識別情報の画像を付加（合成）した画像データを画像書き込み装置３１に出力することにより、当該画像データに基づいて画像書き込み装置３１に上記の書き込み処理を実行させる。この書き込み処理においては、原画像の識別情報（図例ではバーコード）を相対的に表示保持期間が長くなる条件で書き込む。これにより、経時変化後、相対的に表示保持期間が短くなる条件で画像が書き込まれた部分は図示のように灰色に塗り潰されて、そこに掲載されていた情報が実質的に消去されるが、バーコードからなる識別情報の画像はそのまま残る。
【００５７】
そこで、パーソナルコンピュータ３６を操作するユーザは、利用者の個人認証を行なうとともに、電子ペーパー１０上に残っている識別情報をバーコードリーダー４０で読み取り、それぞれの結果をデータベース３９に送信する。そうすると、データベース３９は、パーソナルコンピュータ３６から送られた利用者情報と原画像の登録者情報とが一致した場合に限り、バーコードリーダー４０で読み取られた識別情報に対応付けて登録されている原画像の画像データをパーソナルコンピュータ３６に送信する。一方、パーソナルコンピュータ３６は、データベース３９から送信された原画像の画像データを画像書き込み装置３１に出力することにより、当該画像データに基づいて画像書き込み装置３１に上記の書き込み処理を再度実行させる。これにより、電子ペーパー１０上で表示内容が復元される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明が適用される電気泳動方式の電子ペーパーの構造を示す要部断面図である。
【図２】図１に示す電子ペーパーの動作原理を説明する図である。
【図３】外的な要因による電気泳動粒子の遊離現象を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態に係る画像表示システムの構成を示す図である。
【図５】画像書き込み装置を用いて電子ペーパーに画像を書き込む際の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】原画像と潜像の関係を説明する図である。
【図７】画素回路内のスイッチング状態の遷移を説明する図である。
【図８】電子ペーパーの表示状態が変化する原理を説明する図である。
【図９】本発明の実施形態に係る電子ペーパーの変形例を説明する図である。
【図１０】第３の表示状態を説明する図である。
【図１１】電子ペーパーの他の構造を示す要部断面図である。
【図１２】図１１に示す電子ペーパーの動作原理を説明する図である。
【図１３】本発明の第１適用例を説明する図である。
【図１４】本発明の第２適用例を説明する図である。
【図１５】電子ペーパーの表示内容を復元するためのシステム構成図である。
【符号の説明】
【００５９】
１…マイクロカプセル、２…電気泳動媒体、３…電気泳動粒子、４…背面電極、５…前面電極、６…保護フィルム、７…基板、１０…電子ペーパー、１１…表示領域、１２…画素、１６…画素回路、１７…有機トランジスタ、１８…第１のスイッチング素子、１９…第２のスイッチング素子、２０…容量素子、３１…画像書き込み装置、３２…画像生成部、３３…書き込み制御部、３４…第１のスイッチング制御部、３５…第２のスイッチング制御部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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