JP3762412B2 - 情報機器と情報表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、フレキシブルな電子ペーパーに関する。さらに詳しくは、複数の電
子ペーパーを利用した情報機器に関する。

近年、情報化社会はますます高度化し、我々が扱う文字情報、画像情報、音声情報もますます大容量化している。この種の情報を効率的に扱うための様々な情報機器が開発、製品化されている。その情報機器の一つが電子ブックとよばれる情報機器である。電子ブックは紙を束ねた旧来の本の形態では物理的に困難な膨大な情報の蓄積と表示を可能にしている。

電子ブックは液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイを用いた表示部と情報の保持部を備えた形態が一般的であるが、一つのディスプレイ上で多くの頁情報を扱うという制限があるため、情報機器としての使い勝手の向上や新たなインターフェースの開発が試みられている。

情報機器のディスプレイ部に接触させた指の接触圧力や接触面積、接触位置などを検出して頁を更新する機能を付加したユーザインターフェイスが提案されている。

特許文献１には、液晶ディスプレイなどの表示部に触れた指の接触と移動方向から、頁めくり入力の有無を判断し、頁めくり入力がなされたと判断された場合に、現在表示部に出力されている頁の画像情報をその前後いずれかの頁の画像情報に更新する情報機器が開示されている。

一方、上記電子ブックを旧来の紙の感覚で実現しようとする新たなデバイスとして現在注目されているのがフレキシブルな電子ペーパーである。電子ペーパーの開発の方向性としては以下のような項目がある。
１）いつでもどこでも読んだり書いたりすることが可能。
２）文字や画像の書き換えが自由にできる。
３）表示面からの目への刺激が少ない。（人間の目に優しい）
４）薄膜軽量で持ち運びが自由である。フレキシブルである。（ハンドリング性）
５）無電力で長時間表示を保持できる。（画像の保持）
上記のような機能を満足させたフレキシブル電子ペーパーを実現するデバイスとして開発が盛んに行われている。

特許文献２には、取り外し可能でメモリ性があってフレキシブルな電界書き込み型のディスプレイシートと、該シートに適切な電界を加えて画像を形成するための機能を持つハウジングと、該表示シートに接続され画像データを送り込むためのプロセッサとから成るシステムが開示されている。

上記のようなフレキシブル電子ペーパーを複数束ねた情報機器を、ここではフレキシブル電子ブックと呼ぶことにする。フレキシブル電子ブックは前記のような１つのフラットパネルディスプレイで構成された電子ブックよりもさらに紙の感覚に近い使い勝手を提供できると考えられる。一方で、限られたフレキシブル電子ペーパーで構成されるフレキシブル電子ブックにおいても、大容量の情報を限られた表示領域で表示するためのインターフェースが必要となる。特許文献３には、加速度センサを利用したユーザインターフェイスも提案されている。
特開２０００−１６３１９３号公報 米国特許第５７２４０６４号公報 特開２００２−２８７７２９号公報

本発明者らは、特に複数のフレキシブル電子ペーパーで構成されたフレキシブル電子ブックにおいて、頁めくりにおける使い勝手をいかに日常的な動作で実現するかという課題に取り組んできた。

上記課題を解決するために、本発明は、頁情報が付与された情報を頁単位ごとに表示可能なフレキシブルな表示部を複数重ねてなる情報機器であって、表示部に加えられた曲がりの方向、曲がりの量および曲がりの継続時間を検出する手段と、検出された曲がりの方向、曲がりの量および曲がりの継続時間から頁めくり入力の有無を判断する手段と、頁めくり入力が有と判断された場合に表示部に出力される情報を更新する手段とを有し、
上記検出手段により検出された曲がりの継続時間が所定の時間に達したところで、上記頁めくり入力の有無を判断する手段が頁めくり信号を発生することにより、上記表示部を実際にめくる動作と前記頁めくり入力とが区別されることを特徴とする情報機器を提供するものである。

本発明によれば、複数のフレキシブル電子ペーパーで構成されたフレキシブル電子ブックにおいて、日常的な動作で頁めくりにおける使い勝手を向上させることが可能となる。

本実施の形態に係る情報機器が持つ最も簡略化した構成としては、図１に示すようなブロック図で示すことが出来る。すなわち、情報機器の表示部１１と、情報を管理するメモリ部１２、ユーザーからの入力情報を検出するための検出（センサー）部１３、そしてこれら全体を制御するための制御部１４である。表示部１１としては、フレキシブル電子ペーパーとしての機能を備えているものであり、具体的なデバイスとしては、マイクロカプセルの電気泳動方式、ツイストボール方式、二周波駆動液晶方式、液晶／有機感光体方式、トナーディスプレイ方式などが好適に用いられる。デバイスの基材としては、可撓性を付与するために高分子等の素材が好適に用いられる。電子ペーパーの形態としては、表面のみの片面表示、表裏共の両面表示、いずれも好適に用いることが出来る。

曲がりの検出部は、フレキシブル電子ペーパーに対して、ユーザーが入力した電子ペーパーの曲がり量や曲がりの時間等を検出するという機能を有するものである。曲がりの量や継続時間に加えて、曲がりの方向、つまり内側に曲げられているか外側に曲げられているかを検出してもよい。

曲がり検出部のこのような変形を電気信号に変換するデバイスとしては圧電素子が好適であり、可撓性を有する電子ペーパー上にこの圧力素子を配する都合上、圧電性高分子が好ましく用いられる。圧電性高分子を用いる利点としては、以下の点が考えられる。
可撓性に富み、破損しにくい。
応力に対する感度のよさ。
大面積化が可能である。

図２は、圧電素子を備えたフレキシブル電子ペーパーを表し、表示面にはページ単位の情報を表示するマトリクス配置の画素列（不図示）が形成され、背面には左上と左下（表示面側からは右上と右下）に圧電素子のセンサー２１、２２が配置されている。電子ペーパー上の圧電素子の配置は、ペーパーの表裏いずれでもよく、任意のエリアに配置できるが、より紙をめくるような感覚に近づけるためには四角形のペーパーのコーナー部に配置する形態が好ましい。

圧電性高分子であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を挟持したものを押し出し器によりシート状に成型し、厚さ５０μｍとする。この延伸フィルムにポーリング処理を施し、圧力センサーとしてもちいる。

電子ペーパーの基材としては３００μｍ厚のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用いる。この基材上に透明電極としてＩＴＯ電極を形成し、二枚の基材間に白色トナー粒子と黒色トナー粒子を挟み込み、白黒表示を可能とするトナーディスプレイ型電子ペーパーを作成する。このトナーディスプレイの背面（非表示部）のコーナー部分に上記圧力センサー２１、２２を配置する。圧力センサー付きの電子ペーパーは片面表示タイプとする。この電子ペーパーを目的に応じて適当な枚数、例えば１０枚を重ねて、図３のように表示部（ペーパー部）３２とファイル部３１とを接続させ電子ブックを作成する。ファイル部３１には制御部１４とメモリ１２が内臓される。

表示部３２の各ページは、制御部から送られる情報をページ単位で表示する。制御部のメモリー１２には１０ページ以上の情報が蓄積されているのが通常であるが、そのうちの指定された１０ページを表示する。このとき、連続した１０ページでもよいが、利用者は、たとえば、目次とテキストページと図表のページなど目的に応じて飛び飛びの箇所を１０通り指定することも出来る。

図５に電子ブック３０を開いた状態を示す。通常の書籍と同様に、ページの上下、４隅のいずれかの余白部分にページ数が表示される。

なお、センサ２１、２２は１０枚の電子ペーパ１０の各々につけられているが、図５に示す状態に開かれているとき、利用者に直接見えている電子ペーパすなわち最も上にある電子ペーパ１０１のセンサのみが有効と判断される。例えば各電子ペーパが表を向いているか裏を向いているかの信号を発生し、各電子ペーパよりそれを受けた制御部が、表の信号の数により、最も上の電子ペーパがどれかを判断してもよい。書き換えは、その電子ペーパに対してのみ行なわれる。

この電子ブック３０に頁情報を付与した情報を表示させた状態で、表示部（図２のペーパー部）の一番上になっているページの右下のセンサー２１を曲げると、曲がりの方向と量に応じた電圧がセンサー２１に発生し、制御部１４に送られる。制御部は、その電圧があらかじめ定めた電圧以上かどうかを判定し、所定電圧以上であるときはさらにその継続時間を計測する。計測時間があらかじめ決められた時間以上経過した時点で、制御部はページめくりの入力が加えられたと判断する。さらに制御部は電圧値に応じてページ更新速度を算出し、表示部をその速度で書き換える。これにより、順方向への頁情報のスクロールを行うことができる。

以下、この動作を図６と図７を用いて詳しく説明する。

図７は、はじめの曲がりがない状態５０から、少し曲げた状態５１、さらに曲げを大きくした状態５２、元に戻した状態５３と変化させたときののセンサー出力５４、および以下で説明する第１と第２のコンパレータ出力信号８１、８４、ページめくり信号８３、高速ページめくり信号８６を示す。横軸は時間である。

図６は、制御部１４の内部の構成を示すブロック図である。制御部１４は、１０枚の電子ペーパの各々のセンサ２１、２２からの信号７１を受け取り、有効センサの信号を出力する入力バッファ７２、第１と第２のコンパレータ７３、７４、第１と第２のカウンタ７５、７６、第１と第２のページめくり判断部７７、７８、表示制御部７９を含む。

入力バッファ７２から出力された有効センサの電圧出力８０は、第１コンパレータ７３に入力されて閾値Ｖ１（図７では１００ｍＶ）と比較される。曲がりが一定以上に大きくなると、センサー出力８０が１００ｍＶを超えるようになり、第１コンパレータ７３の出力８１がＬ（ｌｏｗ）からＨ（ｈｉｇｈ）に変化し、第１カウンタ７５にその信号が伝えられる。その時刻からカウンタ７５がカウントを開始し、カウント値すなわち曲げの継続している時間を第１のページめくり判断部７７に出力する。ページめくり判断部７７は、カウンタ出力８２が所定の時間（１秒とする）に達したところで、ページめくり信号８３のパルス８３１を生成し、表示制御部７９に送る。これを受けて表示制御部７９が表示ページを１つ進めて、新たなページの情報をメモリ部１２から読み出し、表示部１１に送信し、表示部１１が新ページを表示する。

その後もセンサ２１または２２が曲げられた状態が続くと、カウンタ７５はさらに進む。はじめのめくり信号が生じたのち、さらに所定時間（０．５秒とする）経過すると、次のページめくり信号パルス８３２が発生し、表示が再び書き換わる。以下、０．５秒ごとにパージめくり信号パルス８３３、８３４・・・が次々と発生して、ページが書き換わっていく。

以上の動作により、利用者は、センサ部を曲げてから１秒後にページが書き換わり、その後曲げを続ける限り０．５秒に１回の割合でページが移っていくのを見ることになる。

上の動作においてセンサ２１または２２の曲がりをさらに大きくすると、センサ出力８０が第２の閾値（図７では２００ｍＶ）を超える。これは第２コンパレータ７４の出力８４のＬ→Ｈの変化となり、第２カウンタ７６で継続時間が測定され、カウント出力８５として出力される。所定時間（１．５秒とする）を超えると第２ページめくり判断部７８によって高速ページめくりと判断されて、高速ページめくり信号８６のパルス８６１が表示制御部７９に送られる。これを受けた表示制御部７９は、普通の１ページずつのページめくり信号は無視して高速ページめくり信号を優先し、１０ページずつ飛ばした情報をメモリ部１２から読み出して表示部１１に送り出す。表示部は１０ページ飛ばしで表示を書き換える。その後０．５秒ごとに引き続くパルス８６２・・・が送られて、１０ページ飛ばしの高速ページ送りが逐次行なわれる。

上記の高速ページめくりは、曲げの程度を細分して閾値を３段階以上設け、中間の速度のページめくりを設けてもよい。

利用者は目的のページが表示されたところでセンサ２１または２２を曲げるのを止めて元の状態５３に戻す。これによってセンサ出力８０は閾値以下となり、コンパレータ出力８１、８４もＬに戻る。カウンタ７５、７６はリセットされ出力も停止する。ページめくりパルスはそれ以降発生しないのでページはそのままの状態で維持される。

入力の判定を、曲がりの量だけ、または曲がりの継続時間だけで行うことも可能である。また、普通の書籍をめくるときの曲げ方向と逆の方向に曲げたときは、ページめくり入力とは判定しないようにすることも出来る。

ページ数をセンサー２１と同じ位置に表示しておくと、センサー部を曲げたときに次のページのページ数が見えるので、利用者はそれを見ながら所望のページになるまでスクロールを続けることができる。

また、センサー２２部をまげることにより逆方向への頁情報のスクロールを行うことができる。あるいは、センサー部を逆方向に曲げて負電圧が発生したときに逆方向への頁情報のスクロールを行うようにしてもよい。

各センサーを曲げる際に、曲がりの曲率を小さくすることで発生する電圧値が小さくなり、ゆっくりとしたスクロールとなる。一方、曲がりの曲率を大きくすることで発生する電圧値が大きくなりスクロールの速度をはやめる。以上のように、感覚的にすぐれたユーザーインタフェースを備えたフレキシブル電子ブックを実現できる。

電子ペーパ１０を本当にめくって他の電子ペーパを開き、その情報を見るときにもセンサ２１または２２が曲げられるが、その動作に要する時間は通常１秒以下なので、上のページめくりとは区別される。言い換えれば、はじめのページめくり信号発生までの時間（上の例では１秒）を、実際の電子ペーパをめくるのにかかる時間より長い時間に設定しておけばよい。

２枚目以降（図Ａでは５枚目）の電子ペーパ１０１を開くと、見開きの左側に前の電子ペーパ１０２の裏面が来る。電子ペーパが裏面も表示できる場合は、ここに、右側の表面を向いた電子ペーパ１０１が表示する情報の１ページ前の情報を表示する。

図４は本実施例の情報機器の表示部を構成する電子ペーパーを表す。

以下に図４の電子ペーパーの製造方法を説明する。

まず、実施例１と同様にポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）シートからなる圧力センサーを作成する。

電子ペーパーの基材として３００μｍ厚のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用いる。この基材上に透明電極としてＩＴＯ電極を形成し、高分子分散型の二周波液晶を挟持し、白黒表示を可能とする液晶表示型電子ペーパーを作成する。つぎに、二枚の電子ペーパーを背面同士を対向させ、背面と背面の間に上記圧力センサーを挟持させた状態で張り合わせ、両面表示型の電子ペーパーとする。圧力センサーはコーナー部分に４１、４２を配置する。この電子ペーパー２０枚を準備して表示部とセンサー部と制御部を内臓したファイル部とを接続させ電子ブックを作成する。

この電子ブックに頁情報を付与した情報を表示させた見開き状態で、センサー４１部を曲げることにより、順方向への頁情報のスクロールを行うことができる。また、センサー４２部をまげることにより逆方向への頁情報のスクロールを行うことができる。また各センサー部を曲げる際に、曲げ続けることによってスクロール速度を上げ、頁更新を効率的に動作させることができる。以上のように、感覚的にすぐれたユーザーインタフェースを備えたフレキシブル電子ブックを実現できる。

本発明の情報機器の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の電子ペーパーの一例を示す図である。 本発明の一形態をしめす図である。 本発明の電子ペーパーの一例を示す図である。 本発明の第１の実施例の電子ブックを示す図である。 本発明の制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の動作を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１１ 表示部
１２ メモリ部
１３ センサー部
１４ 制御部
２１、２２ センサー

Claims (12)

1. 頁情報が付与された情報を頁単位ごとに表示可能なフレキシブルな表示部を複数重ねてなる情報機器であって、表示部に加えられた曲がりの方向、曲がりの量および曲がりの継続時間を検出する手段と、検出された曲がりの方向、曲がりの量および曲がりの継続時間から頁めくり入力の有無を判断する手段と、頁めくり入力が有と判断された場合に表示部に出力される情報を更新する手段とを有し、
   上記検出手段により検出された曲がりの継続時間が所定の時間に達したところで、上記頁めくり入力の有無を判断する手段が頁めくり信号を発生することにより、上記表示部を実際にめくる動作と前記頁めくり入力とが区別されることを特徴とする情報機器。
2. 前記曲がりの量に応じて、情報の更新速度が変化する請求項１に記載の情報機器。
3. 前記曲がりの継続時間は、曲がり量が所定の大きさを超えた状態で継続する時間である請求項１の情報機器。
4. 前記曲がりの方向が所定の方向と逆のときは、ページめくり入力の判定を行なわない請求項１の情報機器。
5. 前記曲がりの方向が所定の方向と逆のときは、表示部の更新を逆方向に行なう請求項１の情報機器。
6. 前記検出手段が、表示部に２ヶ所設けられる請求項１の情報機器。
7. 前記曲がりの方向、曲がりの量および曲がりの継続時間の少なくともいずれか１つを検出する手段が圧電素子を含む請求項１に記載の情報機器。
8. 前記検出手段が、圧電ポリマーを含む請求項１の情報機器。
9. 前記圧電ポリマーが、ポリビニリデンである請求項８に記載の情報機器。
10. 前記フレキシブルな表示部が片面に情報を表示する請求項１に記載の情報機器。
11. 前記フレキシブルな表示部が両面に情報を表示する請求項１に記載の情報機器。
12. 頁情報が付与された情報を頁単位ごとにフレキシブルな表示部を複数重ねた情報機器に表示する情報機器の表示方法であって、
    ページ情報を決定する工程と、該ページ情報をフレキシブルな表示部に表示する工程と、表示部に加えられた曲がりの方向、曲がりの量および曲がりの継続時間を検出する工程と、検出された曲がりの方向、曲がりの量および曲がりの継続時間から頁めくり入力の有無を判断する工程と、頁めくり入力が有と判断された場合に表示部に出力される情報を更新する工程とを有し、
    前記頁めくり入力の有無を判断する工程は、検出された曲がりの継続時間が所定の時間に達したところで、頁めくり入力有と判断して頁めくり信号を発生することにより、上記表示部を実際にめくる動作と前記頁めくり入力とを区別する工程であることを特徴とする情報機器の表示方法。

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