JP2006259357A - 画像表示装置及び画像書き込み装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 温度、湿度、照度に関わらず、所望の画像を書き込むことができる画像表示装置と画像書き込み装置を提供することにある。
【解決手段】 電子ペーパー１０内部に物理量（温度、湿度、照度）を検知するワイヤレスのセンサ０を設ける。そして、制御部４０は発信部１１１からそのセンサに電波を発信する。センサ０は電波を受信すると物理量（温度、湿度、照度）の影響を受けた弾性表面波を電波信号として受信部１１２に送信する。制御部４０は受信部１１２が受信した電波信号を元に電子ペーパー１０内部の物理量を解析し、電子ペーパー１０に印加する電圧を設定する。駆動パルス電圧生成部３６は、制御部４０の制御を受けて電子ペーパー１０に電圧を印加する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、画像表示装置及び画像書き込み装置に係り、特に画像表示装置内の物理量に基づいて画像記録を行う画像表示装置及び画像書き込み装置に関する。

近年、コンピュータやインターネット等が加速度的に普及し、電子情報が年々増加している。そして電子情報の増加に伴い、電子情報を記録する紙の消費量も増加している。しかし紙は、一旦情報が記録されると、紙の原型を保ったまま、再び白紙に戻し再利用するということはできない。使用済みの紙をリサイクルによって加工し、書き込み可能な紙に再生するということが普及してきてはいるが、一度使用された紙は短時間で捨てられるのが大半である。そのため、森林保護や環境保護の観点から紙の消費削減につながる記録媒体が望まれていた。そこで、そのような記録媒体として、電子情報を瞬時に書き込むことができ、且つ何度でも情報を書き換えることが可能な光書き込み電子ペーパーが考案されている（例えば特許文献１）。
特開２００４−１７７４７３号公報

電子ペーパーへの画像書き込みは、電子ペーパーに画像を照射し、電圧を印加することによって行われる。そして書き込まれた画像は、太陽光や蛍光灯などの光の反射により視認できるようになっている。しかし、画像を書き込む際、電子ペーパーにおける温度、湿度が通常の値でないと、所望の画像を書き込むことができなかった。また、カード構成の電子ペーパーにおいては、画像が書き込まれる部分はフィルム材料等でカバーされた構成になっているため、外界の温度、湿度と電子ペーパー内の温度、湿度には差が生じる。そのため、外界の温度、湿度を基準に電子ペーパーへの書き込みを行う条件として適切であると判断しても、実際の電子ペーパー内の温度、湿度は外界とは違うため、予定通りの画像を書き込むことができないということがあった。また、画像を書き込む際の照度に変動がある場合においても、予定通りの画像を書き込むことができないということがあった。このように従来の電子ペーパーにおいては、温度、湿度、照度の影響を受け、予定した品質通りの画像書き込みを行うことができないという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度、湿度、照度に関わらず、予定通りの品質で画像を書き込むことができる画像表示装置（電子ペーパー）と画像書き込み装置（電子ペーパー書き込み装置）を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、画像表示媒体と、前記画像表示媒体の内部に設けられ、外部から所定の電波信号が供給されると、それをエネルギー源として、前記画像表示媒体内部の物理量を検出し、検出した物理量を反映する属性を有した電波信号を生成して出力するワイヤレス測定手段とを具備し、前記画像表示媒体は、被電圧印加部を有し、外部から画像が照射されると共に前記被電圧印加部において電圧が印加されることにより、画像が記録される電子ペーパーであることを特徴とする画像表示装置を提供する。

この画像表示装置によれば、ワイヤレス測定手段が画像表示装置内部の物理量を検出して、その物理量を反映する属性を有した電波信号を出力する。そのため、閉鎖状態にある画像表示装置内部の物理量を検知することができる。

また、前記物理量は温度、湿度及び前記画像表示媒体が外部から受ける照度のうち少なくとも１つである。また、前記ワイヤレス測定手段は、電波を受信して機械振動を発生させる励振部と、前記励振部が発生した機械振動が伝達されて弾性表面波を発生するとともに、前記弾性表面波の属性が物理量によって変化する振動媒体部と、前記弾性表面波を電気信号に変換して電波信号として出力する送信部とを具備する。このようにすれば、温度、湿度、照度のうち少なくとも１つの物理量により属性が変化した弾性表面波が電波信号として出力される。

また、本発明は、請求項１から３いずれかに記載の画像表示装置に画像を書き込む画像書き込み装置であって、前記画像表示装置に画像を照射する画像照射部と、前記画像照射部が前記画像表示装置に画像を照射する際、前記被電圧印加部に電圧を印加する電圧印加部と、前記ワイヤレス測定手段から出力される電波信号を受信し、この受信した電波信号に基づいて前記画像表示媒体の物理量を検出する受信手段と、前記受信手段が検出した物理量を元に前記画像照射部の照射状態または前記電圧印加部の印加電圧の少なくともいずれか一方を制御する制御手段とを具備する画像書き込み装置を提供する。

この画像書き込み装置によれば、ワイヤレス測定手段から出力された電波信号から、画像表示装置内部の物理量（温度、湿度、照度）を解析し、電子ペーパーに印加する電圧を制御する。そのため、画像表示装置内部の物理量に関わらず、印加電圧を制御することで、画像表示装置への書き込みを行うことができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る電子ペーパー及び電子ペーパーに画像を書き込む電子ペーパー書き込み装置について詳細に説明する。
[第１実施形態]
（１）電子ペーパーの構造
図１は本実施形態に係る電子ペーパー１０の構成を示した図である。
電子ペーパー１０は、下から透明基板１８、透明電極１９、表示素子層２０が積層されて構成されている。さらに、表示素子層２０の上には光導電層２１、光吸収層２２、透明電極２３、透明基板２４が積層されて構成されている。電極２５は、図１では一体として示したが、実際には図２に示すように２枚に分離しており、それぞれが透明電極１９および透明電極２３と通電する。また、電子ペーパー１０はフィルム材料等の素材で構成された表層部２６によって全体をカバーするように構成されている。また、表層部２６にはワイヤレスの温度センサ０が埋め込まれている。この温度センサ０によって電子ペーパー１０内の温度を検知することができる。

透明基板１８、透明基板２４としては、ガラス製又はプラスチック製の公知の透明基板を適宜使用することができ、プリエチレンテレフタレート等のポリエステルフィルム系のフィルムのフレキシブル基板を用いることもできる。なお透明基板の厚さは１００μｍから５００μｍ程度が好適である。
また、透明電極１９、透明電極２３としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ―Ｔｉｎ―Ｏｘｉｄｅ）電極が好適である。また、表示素子層２０は、マイクロカプセル化したコレステリック液晶等で構成される。本実施形態においては、コレステリック液晶を用いた場合について説明する。

光導電層２１は、例えば、電荷輸送製材料からなる電荷輸送層（ＣＴＬ）の上層側と下層側との両方に電荷発生層（ＣＧＬ）を設けたデュアルＣＧＬ構造の有機光導電体より構成されるのが好ましい。また、光導電層２１は、少なくとも電荷発生層、電荷輸送層、電荷発生層の各層をこの順に積層して構成されている場合は、表示素子層２０への交流電圧の印加が可能になり、表示素子層として汎用的な液晶材料を用いることができるため望ましい。

ここで、図３は画素毎の等価回路であり、図示のように表示素子層２０は、抵抗成分ＲＬＣと静電容量成分ＣＬＣの並列回路によって表され、光導電層２１は抵抗成分ＲＯＰＣと静電容量成分ＣＯＰＣの並列回路によって表される。電子ペーパー１０に画像が書き込まれる際は、図１に示すように、電子ペーパー１０の下方から画像に対応した光が照射される。この状態で透明電極１９，透明電極２３間に電極２５を介して電圧（パルス電圧）が印加されると、光導電層２１の各画素に対応する部分には、画像に応じた（照射光量に応じた）インピーダンス変化が生じる。すなわち、等価回路で言えば、光導電層２１の抵抗成分ＲＯＰＣの値が画素毎の照射光量に応じて変わり、これにより、光導電層２１と表示素子層２０の分圧比が変化し、この分圧比に応じたコントラストの違いが表示素子層２０に生じる。このコントラストの差によって画像が目視できることになる。

（２）電子ペーパー書き込み装置の構造
図４には電子ペーパー１０に画像を書き込む電子ペーパー書き込み装置３０の概略図を示す。電子ペーパー１０は電子ペーパー書き込み装置３０に密着させて載置するが、説明をわかりやすくするために便宜上離間させて表示している。図４に示すように、電子ペーパー書き込み装置３０は、制御部４０、電子ペーパー１０に画像を照射する画像照射部３２を備えている。

画像照射部３２は制御部４０から入力された画像データに応じた光のパターンを生成し、生成した光のパターンを電子ペーパー１０に照射する。画像照射部３２は、例えば、液晶表示デバイス、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＦＥＤ（Field Emission Display）、蛍光表示素子、プラズマ発光素子、エレクトロ・ルミネッセンス発光素子、ＬＥＤ発光素子などを２次元的に配列した自発光型のディスプレイなどによって構成される。本実施形態においては、ＬＥＤアレイと液晶パネルを組み合わせた発光素子を用いた場合を示す。

また、電子ペーパー書き込み装置３０は駆動パルス電圧生成部３６、駆動パルス電圧印加部３４とを備えている。駆動パルス電圧生成部３６は制御部４０に接続されており、制御部４０から入力された駆動波出力のためのトリガ信号（駆動信号）を検知して駆動パルス電圧を生成し、駆動パルス電圧印加部３４を介して電子ペーパー１０の透明電極１９、透明電極２３に印加する。

また、電子ペーパー書き込み装置３０は発信部１１１、受信部１１２を備えている。発信部１１１、受信部１１２はそれぞれ制御部４０に接続されており、発信部１１１は制御部４０から電波発信信号を受信すると、温度センサ０に向けて電波信号を発信する。また、受信部１１２は温度センサ０から電波信号を受信すると、制御部４０にその電波信号を含む電波受信信号を送信する。

制御部４０は、インターフェース等の入出力部４１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４２、ＲＯＭ（Read Only Memory）４３、ＲＡＭ（Random Access Memory）４４等を具備して構成されている。ＣＰＵ４２は入出力部４１を介して、各部への制御を行う。ＲＯＭ４３には、電子ペーパー書き込み装置３０を制御するプログラムを始め、温度センサ０が検知した結果に基づいて温度を算出する演算機能等を実行するためのプログラム及び算出された温度を元に駆動パルス電圧生成部３６が生成する電圧を制御するプログラムが記憶されている。ＲＡＭ４４は、前記プログラムを実行する際のワークエリアとして利用される。また、記憶部４５には、受信部１１２から受信した電波信号の周波数の変化分から温度を算出するためのテーブル（または演算式）が記憶されている。

また、記憶部４５には制御情報ＩＮＦ４５ａが格納されている。制御情報ＩＮＦ４５ａには、電子ペーパー１０に画像を書き込むに際して、電子ペーパー１０内部の温度に対する印加電圧の値が設定されている。
ここで電圧の最適値について図５を用いてより詳細に説明する。
図５は電子ペーパーへの記録時の光量と反射率との関係を示した図である。図５（ａ）に示す曲線ｄ１と曲線ｄ２は、通常の温度ｔ１と通常の温度よりも低い温度ｔ２の条件下にある電子ペーパーのそれぞれに、同じ電圧を印加して画像を書き込んだときの反射率を示す。図５（ａ）から明らかなように、通常の温度ｔ１よりも低い温度ｔ２で画像が書き込まれた場合、照射光量の大小によらず、温度ｔ１のときより反射率が低い。例えば光量がｘ１であるときの反射率の値を比較すると、反射率はｙ２からｙ１に低下する。反射率が低いと、コントラストが低下し画像が暗くなり好ましくない。

一方図５（ｂ）は同じ温度条件下にある電子ペーパーに印加する電圧を変えることにより、電子ペーパーが反射する光量の反射率が変化することを示す。つまりある温度条件下で電子ペーパーに書き込みを行う場合、書き込みを行う際に印加する電圧を上げることにより、反射率があがる。図５（ｂ）の場合は、光量ｘ１であるときの反射率を比較すると、反射率がｙ１からｙ２に上がる。

記憶部４５に記憶されている制御情報ＩＮＦ４５ａは、図５に示す関係に基づいて、電子ペーパー１０内部の温度に対応した最適な印加電圧値が記憶されている。本実施形態の場合は、テーブルによって記憶されているが、これは数式によって記憶されていてもよい。

また、制御部４０は、パーソナル・コンピュータ等の外部機器と接続されており、外部から入力された画像データを元に画像照射部３２を制御し、画像照射を行い、電子ペーパー１０に画像書き込みを行う。

（３）ワイヤレスの温度センサ
（３―１）温度センサの構造
ここで、温度センサ０の構成および動作について説明する。
まず、本実施形態に用いられるワイヤレスの温度センサ０の基本構成について説明する。
ワイヤレスの温度センサ０は、図６に示すように、基台となる基板１と、該基板１上に形成され、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）が伝播する誘電体薄膜２と、誘電体薄膜２上に形成され、電気信号から弾性表面波又は弾性表面波から電気信号に変換する変換部としての一対の櫛型電極（ＩＤＴ：Inter-digital Transducer）３Ａ，３Ｂと、この一対の櫛型電極３Ａ，３Ｂの一方にインピーダンスマッチング部５Ａ，５Ｂを介して接続され、外部の送受信部との間で電波信号の授受を行う送受信部としてのアンテナ４Ａ，４Ｂと、一対の櫛型電極３Ａ，３Ｂの他方に接続されたグランド６Ａ，６Ｂと、基板１の裏面に形成され、グランド６Ａ，６Ｂにスルーホール（図示しない）を介して接続されたグランド電極７とを具備して構成されている。
この温度センサ０における弾性表面波の周波数は、櫛型電極３Ａ，３Ｂおよびインピーダンスマッチング部５Ａ，５Ｂの形状で設定される。一般には、誘電体薄膜２上に発生する弾性表面波の周波数は、４００〜８００ＭＨｚの範囲となる。

（３−２）温度センサの材質
次に、温度センサ０を構成する部材の材質について述べる。
温度センサとして使用するためには、図６に示した誘電体薄膜２の材料にＬｉＮｂＯ３を使用する。このＬｉＮｂＯ３の結晶は、弾性表面波の伝搬速度が温度変化に対して敏感に変化する材質で、その温度係数は約７５×１０^-6／℃となる。この温度における伝搬速度の変化は、弾性表面波の周波数を変化させることになる。例えば、実験においては、温度が約１００℃変化することにより、弾性表面波の中心周波数ｆ０に対して約０．２〜０．３％程度周波数が変化する結果を得ている。

ここで、アンテナ４Ａ，４Ｂ、インピーダンスマッチング部５Ａ，５Ｂおよび櫛型電極３Ａ，３Ｂは、外部から送信される電波信号の中心周波数ｆ０の機械振動を発生するため、受信部１１２により受信した電波信号の強度は、周波数の変化によりシフトされることになる。この温度センサ０は、温度変化に応じて受信部１１２における受信信号の強度が線形に変化する結果を得る。

また、櫛型電極３Ａ，３Ｂ、アンテナ４Ａ，４Ｂ、インピーダンスマッチング部５Ａ，５Ｂおよびグランド６Ａ，６Ｂは、導電パターンにより一体的に形成される。この導電パターンの材料としては、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｗ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ等の金属、またはＴｉ−Ａｌ，Ａｌ−Ｃｕ，Ｔｉ−Ｎ，Ｎｉ−Ｃｒ等の合金を、単層もしくは２層以上の多層構造に積層することが好ましく、特に金属としてはＡｕ，Ｔｉ，Ｗ，Ａｌ，Ｃｕが好ましい。また、この金属層の膜厚は、１ｎｍ以上１０μｍ未満とすることが好ましい。

（３−３）温度センサの測定動作
次に、基本的な測定動作について説明する。なお、図６（ａ）に示す温度センサ０の平面図において、便宜上、信号が図面向かって左側から右側に移動するものとするが、実際には信号の流れには方向性がある訳ではない。

この温度センサ０は、発信部１１１との間、受信部１１２との間で電波信号の授受を行う。発信部１１１から送信される電波信号はアンテナ４Ａで受信され、この信号により櫛型電極３Ａが誘電体薄膜２を励振して機械振動を発生させる。この機械振動は、誘電体薄膜２表面に弾性表面波を発生させる。この弾性表面波は、櫛型電極３Ａから櫛型電極３Ｂに向けて移動し、櫛型電極３Ｂに到達した弾性表面波は、櫛型電極３Ｂで電気信号に変換されてアンテナ４Ｂを経由して送信される。受信部１１２は、温度センサ０からの電波信号を受信する。

誘電体薄膜２の表面に発生する弾性表面波は、この誘電体薄膜２に加わった温度の変化によって、振幅、位相差、周波数等（属性）が変化する。この弾性表面波を受信した受信部１１２は、この電波信号を電気信号に変換して制御部４０に伝送する。制御部４０では、この電気信号を解析することにより、温度センサ０が受ける温度を計測することが可能となる。

（４）第１実施形態の動作
次に図４及び図７に基づき、第１実施形態の動作について説明する。
電子ペーパー１０が画像照射部３２上にセットされ、図示されない操作部によりユーザが画像書き込み指示を行うと、制御部４０は図７に示す処理ルーチンを起動する。
図７に示すようにまず、制御部４０は発信部１１１から電波信号を送信する（ステップＳＡ２）。これにより、温度センサ０は周囲の温度に対応した周波数を有する電波を生成して出力する。そして温度センサ０から送信された電波を受信部１１２が受信し、受信部１１２から制御部４０に受信信号が出力されると（ステップＳＡ４；ＹＥＳ）、制御部４０は記憶部４５に記憶されたテーブルから温度センサ０によって計測された温度を求める（ステップＳＡ６）。さらに、この結果をＲＡＭ４４に記憶する（ステップＳＡ８）。そして制御部４０は温度センサ０が検知した電子ペーパー１０内部の温度に応じた印加電圧を求め、駆動パルス電圧生成部３６に出力する（ステップＳＡ１０）。この結果、駆動パルス電圧生成部３６は、電子ペーパー１０の内部温度に応じた電圧を透明電極１９、２３間に印加する。このように、電子ペーパー１０内部の温度条件に応じ印加する電圧を変えることができるので、温度に関わらず、最適なコントラストを得ることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、電子ペーパー１０内部に温度センサ０を設けることで、電子ペーパー１０内部の温度を検知することができ、電子ペーパー１０外部の温度を基準にしたときに比べ、より最適な電圧値を設定することができる。また、温度センサ０はワイヤレスであるため、ケーブルを配設する必要がない。そのため、電子ペーパー１０を一定個所にとどめておくことなく、画像を書き込んだ後、ケーブル接続を危惧することなく、自由に持ち歩くことができる。

[第２実施形態]
第１実施形態においては、電子ペーパー１０内部に１つの温度センサ（１つの周波数に対応した温度センサ）を配置した場合を示したが、電子ペーパー１０内部に複数の温度センサを設けるようにしてもよい。なお第１実施形態と同様の構成についてはその説明を省略する。
（１）複数の温度センサ
複数の温度センサについて図８を用いて説明する。
図８に示すように、温度センサ０´は、形状の異なる櫛型電極３Ａ−１，３Ｂ−１…３Ａ−４，３Ｂ−４が形成されている。この温度センサ０´においては、外部から送信される電波信号の周波数により複数の周波数に対応した弾性表面波が誘電体薄膜２上に発生する。

例えば、櫛型電極３Ａ−１，３Ｂ−１およびインピーダンスマッチング部５Ａ，５Ｂで設定される弾性表面波の周波数をｆ１、櫛型電極３Ａ−２，３Ｂ−２およびインピーダンスマッチング部５Ａ，５Ｂで設定される弾性表面波の周波数をｆ２、櫛型電極３Ａ−３，３Ｂ−３およびインピーダンスマッチング部５Ａ，５Ｂで設定される弾性表面波の周波数をｆ３、櫛型電極３Ａ−４，３Ｂ−４およびインピーダンスマッチング部５Ａ，５Ｂで設定される弾性表面波の周波数をｆ４とする。
なお、この図８では、グランドおよびグランド電極の図示は省略して描いている。

ここで、外部の発信部１１１から周波数ｆ１の電波信号が送信されると、櫛型電極３Ａでは、この周波数ｆ１に対応した櫛型電極３Ａ−１が機械振動を発生し、この機械振動によって誘電体薄膜２上に弾性表面波が発生する。この弾性表面波が櫛型電極３Ｂ−１に伝達される。櫛型電極３Ｂ−１に伝達される弾性表面波は、温度の影響を受けてその属性が変化する。一方、他の櫛型電極３Ａ−２，３Ｂ−２〜３Ａ−４，３Ｂ−４においては、周波数ｆ１に同調していないので、弾性表面波の発生やこれに基づく電波信号の送信は行われない。即ち、これらの櫛型電極３Ａ−２，３Ｂ−２〜３Ａ−４，３Ｂ−４は、各々周波数ｆ２，ｆ３，ｆ４に同調するように設定されており、このため、周波数ｆ２の電波を温度センサ０´に送信した場合には、櫛型電極３Ａ−２→３Ｂ−２という経路で弾性表面波が伝達され、この弾性表面波に対応した電波信号がアンテナ４Ｂを経由して出力される。

同様に、周波数ｆ３の電波信号を温度センサ０´に送信した場合には、櫛型電極３Ａ−３→３Ｂ−３という経路で弾性表面波が伝達されてアンテナ４Ｂを経由して出力され、周波数ｆ４の電波信号を温度センサ０´に送信した場合には、櫛型電極３Ａ−４→３Ｂ−４という経路で弾性表面波が伝達されてアンテナ４Ｂを経由して出力される。
従って、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４の順で温度センサ０´に電波を送信すれば、これらに対応する応答信号を得ることができる。またこの場合、櫛型電極３Ｂ−１，３Ｂ−２，３Ｂ−３，３Ｂ−４（出力側）から出力される信号の変化帯域（温度による変化の幅）を重複しないように設定しておけば、周波数ｆ１〜ｆ４を同時に温度センサ０´に出力しても、その応答信号として出力される４つの信号を分離して解析することができる。

ここで、４カ所の測定対象ａ〜ｄに個々に配置された温度センサ０−１，０−２，０−３，０−４とする。具体的には、温度センサ０は、弾性表面波の周波数が、櫛型電極３Ａ，３Ｂの形状で設定されるため、温度センサ０−１には、図８に示した温度センサ０´の櫛型電極３Ａ−１，３Ｂ−１が形成され、温度センサ０−２には温度センサ０´の櫛型電極３Ａ−２，３Ｂ−２が形成され、温度センサ０−３には温度センサ０´の櫛型電極３Ａ−３，３Ｂ−３が形成され、温度センサ０−４には温度センサ０´の櫛型電極３Ａ−４，３Ｂ−４が形成されるものとする。これにより、弾性表面波の周波数は、温度センサ０−１がｆ１、温度センサ０−２がｆ２、温度センサ０−３がｆ３、温度センサ０−４がｆ４となる。即ち、受信する電波信号の周波数ｆ１〜ｆ４によって温度センサ０−１〜０−４が特定されることになる。

そして、周波数ｆ１の電波信号では測定位置ａに配置された温度センサ０−１による測定が、周波数ｆ２の電波信号では測定位置ｂに配置された温度センサ０−２による測定が、周波数ｆ３の電波信号では測定位置ｃに配置された温度センサ０−３による測定が、周波数ｆ４の電波信号では測定位置ｄに配置された温度センサ０−４による測定が可能となる。
このような温度センサ０−１〜０−４を電子ペーパー１０内部の随所、例えば４隅に配置する。このように複数の温度センサを配置することにより、１箇所に温度センサを配置した場合に比べ、電子ペーパー１０の温度を偏りなく検知する事ができ、より最適な電圧を印加することができる。なお以下の説明において温度センサ０−１〜０−４を総称して示す場合は単に温度センサという。

（２）第２実施形態の動作
次に図９〜図１１を用いて、第２実施形態の動作について説明する。
図９は温度センサ、発信部１１１、受信部１１２及び制御部４０のブロック図である。
ここでＲＯＭ４３には、前述した機能に加え、複数の温度センサ０−１〜０−４を認識するために、設定周波数ｆ１〜ｆ４近傍を抽出するＢＰＦ（バンドパスフィルタ）機能が格納されている。

制御部４０の動作を図１０に示す。図１０に示すように、制御部４０は発信部１１１から電波信号を送信する（ステップＳＢ２）。このとき発信部１１１は前述のように、温度センサに周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３およびｆ４の矩形状波を混合した電波を発信する。そして温度センサから送信された電波を受信部１１２が受信し、受信部１１２から制御部４０に電波受信信号が送信されると（ステップＳＢ４；ＹＥＳ）、制御部４０は温度測定処理を行う（ステップＳＢ６）。この温度測定処理により、制御部４０は電子ペーパー１０内部の４箇所の温度を検知する。そして、制御部４０は温度センサ０−１〜０−４が検知した温度に対して平均値を求め、平均値から電子ペーパー１０の温度を特定する。そして、特定した温度に応じた印加電圧を求め、駆動パルス電圧生成部３６に出力する（ステップＳＢ８）。

図１１を用いて温度測定処理の動作を説明する。
図１０に示したステップＳＢ４において、制御部４０が受信部１１２から受信する信号は、温度センサから送信された異なる周波数が混合した電波信号である。まず、制御部４０は図示しないカウンタを「ｎ＝０」に設定する（ステップＳＣ２）。制御部４０は、周波数ｆ１近傍を抽出するＢＰＦ処理を行い（ステップＳＣ４）、予め記憶部４５に記憶されたテーブルから温度センサ０−１によって計測された温度を算出する（ステップＳＣ６）。さらに、この結果をＲＡＭ４４に記憶する（ステップＳＣ８）。

制御部４０はカウンタを歩進して「ｎ＝ｎ＋１」とする（ステップＳＣ１０）。このｎが４以上になったか否かを判定する（ステップＳＣ１２）。この判定で、カウンタ値「４」未満の場合には各センサからの測定が終了していないために、ステップＳＣ４以降の処理を続行する。
以上のような操作を行い、カウンタ値が「４」に達した場合には、４個のセンサに対しての測定結果が算出されたものとして、図１０のルーチンにリターンする（ステップＳＣ１４）。

以上説明したように、本実施形態によれば、電子ペーパー１０内部における複数箇所の温度を検知することができる。例えば、書き込みを行う電子ペーパー１０が比較的大きなサイズである場合、電子ペーパー１０の両端に温度差が生じる。その際、電子ペーパー１０内部に設置した温度センサが１つであると、設置した温度センサ付近に対する印加電圧は最適な電圧であっても、他の箇所においては、その印加電圧は最適ではなく、結果的に電子ペーパー１０全体として予定した品質の画像を書き込むことができないという事が起こる虞がある。しかし、電子ペーパー１０内に複数の温度センサを設け、それらの温度センサが検知した温度に対して平均値等を求め、平均値から電子ペーパー１０の温度を特定することで、最適な印加電圧を求めることができ、より確実に画像を書き込むことができる。

[その他の実施形態]
（１）
電子ペーパー１０内部に配置するワイヤレスセンサは温度センサに限らず、湿度センサ及び照度センサであってもよい。
（１―１）湿度センサ
第１実施形態においては電子ペーパー１０内部の温度によって画像の書き込まれ方に変化が生じる場合を示したが、湿度によっても画像の書き込まれ方に変化が生じる。
図１２は電子ペーパーへの記録時の光量と反射率との関係を示した図である。図１２（ａ）に示す曲線ｄ３と曲線ｄ４は、通常の湿度ｈ１と通常の湿度よりも高い湿度ｈ２の条件下にある電子ペーパーのそれぞれに、同じ電圧を印加して画像を書き込んだ電子ペーパーの反射率を示す。図１２（ａ）から明らかなように、通常の湿度ｈ１よりも高い湿度ｈ２で画像が書き込まれた場合、例えば光量がｘ１であるときの反射率の値を比較すると、反射率はｙ２からｙ１に低下する。

一方図１２（ｂ）は同じ湿度条件下にある電子ペーパーに印加する電圧を変えることにより、電子ペーパーが反射する光量の反射率が変化することを示す。つまりある湿度条件下で電子ペーパーに書き込みを行う場合、書き込みを行う際に印加する電圧を上げることにより、反射率が上がる。図１２（ｂ）の場合は、光量ｘ１であるときの反射率を比較すると、反射率がｙ１からｙ２に上がる。

そこで、湿度センサを電子ペーパー１０内部に設け、湿度センサが検知した湿度を元に印加する電圧を変えて電子ペーパー１０に画像を書き込む場合を説明する。

前述した温度センサ０に代えて湿度センサを使用する場合、図６に示した誘電体薄膜２の材料にＬｉＴａＯ₃を使用する。このＬｉＴａＯ₃の結晶は、弾性表面波の伝搬速度が温度変化に対して変化が少ない材質で、その温度係数は約１８．０×１０^-6／℃となる。ＬｉＮｂＯ₃の結晶に対して温度係数は約１／４と小さく１０℃の温度変化に対してＳＡＷの変化率は０．００５％程度となる。

また、ＬｉＴａＯ₃の表面に酢酸セルロースの薄膜を約１０μｍでスピンコートにより形成する。この酢酸セルロースは吸水性を持ち、湿度１０％〜７０％ＲＨ（相対湿度パーセント）の間に比誘電率が約５０％変化する性質を有する。このように誘電率の変化する膜をＬｉＴａＯ₃上に形成することにより、例えば、実験においては、湿度が１０％〜７０％変化することにより、弾性表面波の速度に約０．０６％の変化が得られている。また、測定対象物の温度変化が著しい場合、温度センサとの併用で補正することも可能となる。
以上のように、湿度センサとしてワイヤレスセンサを用いた場合には、実験結果から中心周波数ｆ０に対して約０．０６％程度周波数が変化することが検知されている。

また、櫛型電極３Ａ，３Ｂの形状及び大きさは、外部の発信部（発信部１１１）から送信される電波の中心周波数ｆ０に合わせたＢＰＦとして機能させるため、受信部（受信部１１２）により受信した電波の強度は、周波数の減衰によりシフトされることになる。このワイヤレスセンサでは、湿度変化に応じて受信部（受信部１１２）における受信信号の強度が線形的に変化する湿度センサを実現する。

このような湿度センサを温度センサ０に代えて電子ペーパー１０内部に設ける。また、制御部４０の構成として、ＲＯＭ４３には、湿度センサが検知した結果に基づいて湿度を算出する演算機能等を実行するためのプログラム及び算出された湿度を元に駆動パルス電圧生成部が生成する電圧を制御するプログラムが記憶されている。また、記憶部４５に格納されている制御情報ＩＮＦ４５ａには、電子ペーパー１０に画像を書き込むに際して、電子ペーパー１０内部の湿度に対する印加電圧が設定されている。
以上のような構成において、制御部４０は前述の図７に示した処理を行う。なお、ステップＳＡ６における物理量は、ここでは湿度である。
このように湿度センサを電子ペーパー１０内部に設け、印加する電圧を制御することにより、湿度に関わらず、最適なコントラストを得ることができる。

（１−２）複数の湿度センサ
以上のような湿度センサを電子ペーパー１０内部に複数設けるようにしてもよい。つまり、図９に示した温度センサ０−１〜０−４を湿度センサに代え、電子ペーパー１０内部に設けるようにする。そして、制御部４０は前述の図１０、図１１に示した処理を行う。なお、図１０のステップＳＢ６及び図１１のステップＳＣ６における物理量は、ここでは湿度である。
このような構成によれば、電子ペーパー１０全体の湿度を基準に電圧を印加することができるので、１箇所の湿度を基準に電圧を印加する場合に比べ、より確実に画像を書き込む事ができる。

（１−３）照度センサ
以上の説明においては、電子ペーパー１０内部の温度、湿度によって電子ペーパー１０に記録される画像の品質に変化が生じる場合を示したが、電子ペーパー１０に画像照射部３２が照射する露光量によっても画像の品質に変化が生じる。
図１３は電子ペーパーへの記録時の光量と反射率との関係を示した図である。図１３に示す曲線ｄ５と曲線ｄ６は、通常の電圧と通常の電圧よりも高い電圧を印加して画像を書き込んだときの反射率を示す。図１３から明らかなように、通常の電圧で駆動している際、露光量Ｌ１よりも低い露光量Ｌ２で画像が書き込まれた場合、反射率がｙ１からｙ２に低下する。

一方書き込みを行う際に印加する電圧を上げることにより（曲線ｄ６に相当）、反射率が上がる。光量Ｌ２であるときの反射率を比較すると、反射率がｙ２からｙ１に上がる。

そこで、照度センサを電子ペーパー１０内部に設け、照度センサが検知した照度を元に印加する電圧を変えて電子ペーパー１０に画像を書き込む場合を説明する。

図１４は照度センサ１００の構成を示している。照度センサ１００は、前述した温度センサ０の櫛型電極の一方に、インピーダンス変換機及びフォトダイオードを形成したものである。これを照度センサとして使用するためには、図６に示した誘電体薄膜２の材料にＬｉＴａＯ₃を使用する。

ある照度（例えば、1000lx）を持った光がフォトダイオード１０８に加わると、この光量に対応してフォトダイオード１０８のインピーダンスが変化し、このインピーダンスの変化は櫛形電極１０３Ｂのインピーダンスとマッチングさせるインピーダンス変換器１０９を通して櫛型電極１０３Ｂに伝わる。ここで、櫛型電極１０３Ｂにおけるインピーダンス変化は、入力側の櫛型電極１０３Ａから伝搬してきたＳＡＷを櫛型電極１０３Ｂで反射させる際の反射強度を変化させる。櫛型電極１０３Ａは、この反射ＳＡＷを再び受信し電磁波として外部に送信する。このように構成されたワイヤレスセンサにおいては、標準電界強度に対して約０．１％程度変化する。

このワイヤレスセンサは、光照度変化に応じて受信部における受信信号の強度が線形的に変化する照度センサが実現される。

このような照度センサ１００を電子ペーパー１０内部に設ける。また、制御部４０の構成として、ＲＯＭ４３には、照度センサ１００が検知した結果に基づいて照度を算出する演算機能等を実行するためのプログラム及び算出された照度を元に駆動パルス電圧生成部が生成する電圧を制御するプログラムが記憶されている。また、記憶部４５に格納されているＩＮＦ４５ａには、電子ペーパー１０に画像を書き込むに際して、電子ペーパー１０が受光する照度に対する印加電圧が設定されている。
以上のような構成において、制御部４０は前述の図７に示した処理を行う。なお、ステップＳＡ６における物理量は、ここでは照度である。
このように照度センサ１００を電子ペーパー１０内部に設け、印加する電圧を制御することにより、照度に関わらず、最適なコントラストを得ることができる。

（１−４）複数の照度センサ
以上のような照度センサ１００を電子ペーパー１０内部に複数設けるようにしてもよい。つまり、前述の温度センサ０−１〜０−４に代えて照度センサを電子ペーパー１０内部に設けるようにする。そして、制御部４０は前述の図１０、図１１に示した処理を行う。なお、図１０のステップＳＢ６及び図１１のステップＳＣ６における物理量は、ここでは照度である。
このような構成によれば、電子ペーパー１０全体が受光する照度を基準に電圧を印加することができるので、１箇所の照度を基準に電圧を印加する場合に比べ、より確実に画像を書き込む事ができる。

（２）
前述したワイヤレスセンサ（温度センサ、湿度センサ、照度センサ）の各部の材質は、以下の材質であっても良い。
基板１の材料としては、Ｓｉ，Ｇｅ，ダイアモンド等の単体半導体、ガラス、ＡｌＡｓ，ＡｌＳｂ，ＡＩＰ，ＧａＡｓ，ＧａＳｂ，ＩｎＰ，ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂ，ＡｌＧａＰ，ＡｌＬｎＰ，ＡｌＧａＡｓ，ＡｌＩｎＡｓ，ＡｌＡｓＳｂ，ＧａＩｎＡｓ，ＧａＩｎＳｂ，ＧａＡｓＳｂ，ＩｎＡｓＳｂ等のIII-V系の化合物半導体、ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，ＺｎＴｅ，ＣａＳｅ，ＣｄＴｅ，ＨｇＳｅ，ＨｇＴｅ，ＣｄＳ等のII−VI系の化合物半導体、導電性或いは半導電性の単結晶基板としてはＮｂ，Ｌａ等をドープしたＳｒＴｉＯ₃，ＡｌをドープしたＺｎＯ，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＲｕＯ₂，ＢａＰｂＯ₃，ＳｒＲｕＯ₃，ＹＢａ₂Ｃｕ₂Ｏ_7-X，ＳｒＶＯ₃，ＬａＮｉＯ₃，Ｌａ_0.5Ｓｒ_0.5ＣｏＯ₃，ＺｎＧａ₂Ｏ₄，ＣｄＧａ₂Ｏ₄，ＭｇＴｉＯ₄．ＭｇＴｉ₂Ｏ₄等の酸化物、またはＰｂ，Ｐｔ，Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ等の金属等が挙げられるが、既存の半導体プロセスとの適合性やコスト面から、Ｓｉ，ＧａＡｓ、ガラス等の材料を用いることが好ましい。

誘電体薄膜２の材料としては、ＳｉＯ₂，ＳｒＴｉＯ₃，ＢａＴｉＯ₃，ＢａＺｒＯ₂，ＬａＡｌＯ₃，ＺｒＯ₂，Ｙ₂Ｏ₃８％−ＺｒＯ₂，ＭＧＯ，ＭｇＡｌ₂Ｏ₄，ＬｉＮｂＯ₃，ＬｉＴａＯ₃，ＡｌＶＯ₃，ＺｎＯ等の酸化物、ＡＢＯ₃型のペロブスカイト型としてＢａＴｉＯ₃，ＰｂＴｉＯ₃，Ｐｂ_1-XＬａ_X（Ｚｒ_yＴｉ_1-y）_1-X/4Ｏ₃（ｘ，ｙの値によりＰＺＴ，ＰＬＴ，ＰＬＺＴ），Ｐｂ（Ｍｇ_0-3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃，ＫＮｂＯ₃等の正方系、斜方系或いは疑立方晶系材料、疑イルメナイト構造体としてＬｉＮｂｏ₃，ＬｉＴａＯ₃等に代表される強誘電体等、またはタングステンブロンズ型として、Ｓｒ_XＢａ_1-XＮｂ₂Ｏ₆，Ｐｂ_XＢａ_XＮｂ₂Ｏ₆等が挙げられる。この他に、Ｂｉ₄Ｔｉ₃Ｏ₁₂，Ｐｂ₂ＫＮｂ₅Ｏ₁₅，Ｋ₃Ｌｉ₂Ｎｂ₅Ｏ₁₅、さらに以上列挙した強誘電体の置換誘電体等から選択される。さらに、鉛を含むＡＢＯ₃型のペロブスカイト型酸化物が好適に用いられる。特に、これらの材料のうちＬｉＮｂＯ₃，ＬｉＴａＯ₃，ＺｎＯ等の材料は、弾性表面波の表面速度、圧電定数等の変化が顕著でより好ましい。誘電体薄膜２の膜厚は、目的に応じて適宜選択されるが、通常は０．１μｍから１０μｍの間に設定される。

また、この誘電体薄膜２は、櫛型電極３における電気機械結合係数／圧電係数、或いはアンテナ４の誘電損失等の観点から、エピタキシャルまたは単一配向性を有することが好ましい。また、誘電体薄膜２上にＧａＡＳ等のIII−V族半導体或いはダイヤモンド等の炭素を含有する薄膜を形成してもよい。これにより、弾性表面波の表面速度、結合係数、圧電定数等が向上できる。

（３）
前述の実施形態において、複数のワイヤレスセンサ（温度センサ、湿度センサ、照度センサ）を用いた場合、各ワイヤレスセンサを識別する手段として、櫛型電極３Ａ，３Ｂの形状及び大きさ異ならせて、誘電体薄膜に発生する表面弾性波の周波数を個々に設定し、この周波数で識別させるようにしている。センサを識別する手段はこれに限らず、櫛型電極の形状及び大きさを同形状にして櫛型電極間の離間距離ｄ（図６参照）を異ならせることによっても実現することができる。
具体的には、櫛型電極間の離間距離を異ならせることで、誘電体薄膜上に発生する表面弾性波の時間が異なる。この点に着目して発信部の信号発信から受信部での信号受信までの時間を計測することによりセンサの識別化をはかっても良い。

（４）
なお、前述の実施形態においては、温度センサ、湿度センサ、照度センサをそれぞれ別々に電子ぺーパー１０内に設置する場合を示したが、それらすべて又は２種類以上のセンサを設置するようにし、それらのセンサが検知した物理量から印加電圧を設定するようにしてもよい。
また、複数のセンサを設置する例として、前述の実施形態においては、４つのセンサを設置する場合を示したが、４つに限らず、電子ペーパー１０への書き込みに支障がない程度ならば、数十個単位のセンサを設置するようにしてもよい。設置するセンサが多くなればなるほど、より適切な印加電圧を設定する事ができる。
（５）
また、前述の実施形態において、温度センサ０を用いた際、検知した温度を基準に制御部４０が印加する電圧を制御する場合を示したが、画像照射部３２が照射する露光量（ＬＥＤ光量）を制御するようにしてもよい。具体的には、ＬＥＤ光量は図１５（ａ）に示すように環境温度によって低下する。しかし、図１５（ｂ）に示すように、ＬＥＤの駆動電流を増加させることによってＬＥＤの露光量が増加する。従って、温度センサ０が検知した温度を基準に制御部４０はＬＥＤの駆動電流を制御するようにしてもよい。

（６）
また、ワイヤレスセンサが検知した物理量を、電子ペーパーに画像を書き込む時のみ利用するのではなく、電子ペーパー出荷時、電子ペーパーの密閉度検査に利用してもよい。例えば、製造した電子ペーパーを通常よりも高い湿度である場所に置き、ワイヤレスセンサが検知する湿度変化から、電子ペーパーが正常な密閉度で製造されたかどうかを検査する。正常に密閉されていないと、正常に密閉された場合に比べ、湿度変化が高くなる。このようにすることで、不良品の出荷を防止することができる。

本発明の第１実施形態における電子ペーパーの構成を示す図である。 同実施形態における透明電極を示した図である。 同実施形態における電子ペーパーの等価回路図を示した図である。 同実施形態における電子ペーパー書き込み装置を示す概略図である。 同実施形態における電子ペーパーが受光する光量と反射率の関係を温度を基準に示した図である。 同実施形態における温度センサの構成を示す図である。 同実施形態における制御部が行う手順を示したフローチャートである。 本発明の第２実施形態における温度センサの構成を示した図である。 同実施形態における温度センサと、制御部の構成を示したブロック図である。 同実施形態における制御部が行う手順を示したフローチャートである。 同実施形態における制御部が行う物理量測定処理の手順を示したフローチャートである。 本発明の他の実施形態における電子ペーパーが受光する光量と反射率の関係を湿度を基準に示した図である。 同実施形態における電子ペーパーが受光する光量と反射率の関係を電圧を基準に示した図である。 同実施形態における照度センサの構成を示した図である。 同実施形態における環境温度とＬＥＤ光量との関係を示した図である。

符号の説明

０・・・温度センサ、３Ａ，３Ｂ・・・櫛形電極、４Ａ，４Ｂ・・・アンテナ、５Ａ，５Ｂ・・・インピーダンスマッチング部、６Ａ，６Ｂ・・・グランド、１０・・・電子ペーパー、１８・・・透明基板、１９・・・透明電極、２０・・・表示素子層、２１・・・光導電層、２２・・・光吸収層、２３・・・透明電極、２４・・・透明基板、３０・・・電子ペーパー書き込み装置、１１１・・・発信部、１１２・・・受信部

Claims (4)

1. 画像表示媒体と、
   前記画像表示媒体の内部に設けられ、外部から所定の電波信号が供給されると、それをエネルギー源として、前記画像表示媒体内部の物理量を検出し、検出した物理量を反映する属性を有した電波信号を生成して出力するワイヤレス測定手段と
   を具備し、
   前記画像表示媒体は、被電圧印加部を有し、外部から画像が照射されると共に前記被電圧印加部において電圧が印加されることにより、画像が記録される電子ペーパーであることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記物理量は温度、湿度及び前記画像表示媒体が外部から受ける照度のうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
3. 前記ワイヤレス測定手段は、電波を受信して機械振動を発生させる励振部と、
   前記励振部が発生した機械振動が伝達されて弾性表面波を発生するとともに、前記弾性表面波の属性が物理量によって変化する振動媒体部と、
   前記弾性表面波を電気信号に変換して電波信号として出力する送信部と
   を具備することを特徴とする請求項１または２記載の画像表示装置。
4. 請求項１から３いずれかに記載の画像表示装置に画像を書き込む画像書き込み装置であって、
   前記画像表示装置に画像を照射する画像照射部と、
   前記画像照射部が前記画像表示装置に画像を照射する際、前記被電圧印加部に電圧を印加する電圧印加部と、
   前記ワイヤレス測定手段から出力される電波信号を受信し、この受信した電波信号に基づいて前記画像表示媒体の物理量を検出する受信手段と、
   前記受信手段が検出した物理量を元に前記画像照射部の照射状態または前記電圧印加部の印加電圧の少なくともいずれか一方を制御する制御手段と
   を具備することを特徴とする画像書き込み装置。

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