(57)【要約】  タッチ入力機能を有するアクティブマトリクス表示装置が備えられている。この表示装置は、基板によって支持された電極パターン（１１、１２、１４）を備えている。パターンに対して供給される電流は、電極パターンとコモン電極との間に配置された本体を介して、当該導電体の場所におけるディスプレイへのタッチ入力に伴い、電極パターンからコモン電極（５１）へと流される。本体は、例えば、導電材料（３０）を含んでいてもよい。装置は、少なくとも２つの離間した場所でコモン電極に接続された電流測定手段（５２、５３、５４）を更に備えており、この電流測定手段は、タッチ入力によって生じる電流を測定することにより、少なくとも１つの大きさで上記タッチ入力のそれぞれの場所の決定を行なえるようになっている。コモン電極上の様々な場所で電流を測定することにより、簡単な幾何学的計算を使用して、ディスプレイに対するタッチ入力の場所を決定することができる。
2007503640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ入力機能を有するアクティブマトリクス表示装置であって、基板によって支持され、電流が供給される複数の電極を備える電極パターンと、前記電極パターンから離間してこれらのパターンの上側に位置するコモン電極と、前記電極パターンと前記コモン電極との間に配置された複数の本体とを備え、前記本体は、それぞれの本体の場所におけるタッチ入力に応じて前記コモン電極を前記パターン中の１つの電極に対して電気的に接続し、少なくとも２つの場所で前記コモン電極に対して接続された電流測定手段を更に備え、前記電流測定手段は、前記コモン電極の平面内において少なくとも１つの大きさでタッチ入力のそれぞれの場所の決定を行なえるように、タッチ入力によって生じる電流を測定するようになっている、アクティブマトリクス表示装置。
【請求項２】
前記電極パターンは、一組の選択導体と、一組のデータ導体と、関連するデータ導体により対応する薄膜トランジスタを介してデータ電圧を供給することができる画素電極の行および列の配列とを備え、前記薄膜トランジスタは、前記画素電極に接続された主端子と、関連する選択導体に接続されたゲート端子とを有し、このゲート端子には、それぞれの前記画素電極に対するデータ電圧の供給を制御するためにゲート電圧を供給することができることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記各データ導体に接続された駆動回路を更に備え、この駆動回路は、それぞれのアドレス期間中に関連する前記画素電極に対してデータ電圧を供給するとともに、それぞれの検出期間中に関連する前記画素電極に対してタッチ検出電圧を供給し、前記タッチ検出電圧は、前記本体の場所におけるタッチ入力に応じて、前記本体のうちの少なくとも１つを介して電流を前記コモン電極へと流す働きをすることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記駆動回路は、前記データ電圧を供給するために前記各データ導体に接続されるそれぞれの列バッファと、前記タッチ検出電圧を供給するための１つの更なるバッファとを備えていることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記更なるバッファは、前記複数のデータ導体に対して切り換え可能に接続されていることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記電流測定手段は、前記コモン電極の両端に沿って配置された２つの長尺電極を有していることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記コモン電極が略矩形であり、前記電流測定手段は、それぞれが前記コモン電極の対応する角部に配置された４つの電極を有していることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記各本体は、印加圧力に応じて変化する電気抵抗を有する感圧素子を備えていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記各本体は、導電材料を備えるとともに、前記電極パターンと前記コモン電極との間に配置されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
基板上に支持される電極パターンと、前記電極パターンから離間し且つ前記電極パターンの上側にわたって延びるコモン電極とを備えるアクティブマトリクス表示装置に対するタッチ入力を検出する方法であって、
前記電極パターンに対して電流を供給するステップと、
前記コモン電極の平面内において少なくとも１つの大きさでディスプレイに対するタッチ入力の場所の決定を行なえるように、少なくとも２つの場所で前記コモン電極を流れる電流を測定するステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
前記電極パターンは、一組の選択導体と、一組のデータ導体と、画素電極の行および列の配列とを備え、前記各画素電極は、関連する選択導体によって供給されるゲート電圧により選択されると、関連するデータ導体によって供給されるデータ電圧によりアドレス指定され、
それぞれの行期間中に前記画素電極の各行をアドレス指定するステップと、
選択された行の場所にしたがって、画素の選択された行に対して略垂直な寸法で前記タッチ入力の場所を決定するステップと、
を更に含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記電極パターンは、一組の選択導体と、一組のデータ導体と、画素電極の行および列の配列とを備え、前記各画素電極は、関連する選択導体によって供給されるゲート電圧により選択されると、関連するデータ導体によって供給されるデータ電圧によりアドレス指定され、
それぞれの行期間中に前記画素電極の各行をアドレス指定するステップであって、前記各行期間が検出期間とアドレス期間とを含むステップと、
行内の全ての画素電極に同じ電圧を供給するとともに、それぞれの検出期間中に前記コモン電極の前記電流を測定するステップと、
前記アドレス期間中に、出力画像に対応するデータ電圧を前記画素電極に供給するステップと、
を更に含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチ入力機能を有する表示装置に関し、特に、基板上に支持された電極パターンと、電極パターンから離間してこれらのパターンの上側に位置するコモン電極とを備えるアクティブマトリクス表示装置に関する。特に、本発明はタッチ入力の検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示される情報との迅速且つ容易なユーザのやりとりが望ましい今日の社会では、タッチ入力表示装置の使用が益々一般的になってきている。そのような表示装置は、大型機械における制御装置や、例えば携帯電話およびＰＤＡ等の小型の携帯デバイスにおいて、公的情報源の一部として使用されてもよい。ディスプレイに組み込まれるタッチ入力機能は、マウスおよび／またはキーボード等の周辺ユーザ入力デバイスを不要にでき、したがって、装置全体の煩わしさを軽減する。
【０００３】
この明細書において、用語「タッチ入力（touch-input）」は、表示装置に触れ且つ一点に圧力を加える使用者の指、スタイラス、ペン、あるいは、そのような他の装置からの表示装置に対するユーザ入力を含んでいる。
【０００４】
様々なディスプレイタイプがタッチ入力ディスプレイとの統合に適している。フラットパネル型のディスプレイは、比較的軽量であり且つＰＤＡ等の小型の装置内に組み込むことができるため、特に用途が広い。パネルディスプレイとしては、アクティブマトリクス液晶デイスプレイ（ＡＭＬＣＤ）等のアクティブマトリクスディスプレイ、アクティブマトリクスＬＥＤ（ＡＭＰＬＥＤ）ディスプレイ、電気泳動ディスプレイを挙げることができる。タッチ入力機能を有するフラットパネルディスプレイの他の利点は、タッチ入力センサに対して駆動エレクトロニクスが近接しており、それにより、それらの間での相互接続を短くできるという点である。一例として、１つの手法は、ディスプレイ表面上にわたって透明なセンサ配列を位置決めすることであった。この場合、センサ配列に対するタッチ入力は、センサ配列の端部から接続部を介して出力される。
【０００５】
しかしながら、このようにユーザの観察経路にセンサ配列を配置することにより、観察画像の画質がしばしば低下する。２つの貼り合わされた間で捕捉されるようになるごみ粒子に関する問題により、この手法は好ましくないものとなる。
【０００６】
米国特許第５，６１０，６２９号は、液晶ディスプレイに対するペン入力のためのシステムを開示し、このシステムにおいて、ディスプレイ内の各画素が手持ち式のスタイラスによって形成される信号に応答する関連するセンサを有している。開示されたセンサのタイプの一例は、それぞれの画素セルの下側に位置された圧電センサである。この場合、導体の交差組間にポリビニルジフルオライド（ＰＶＤＦ）膜が配置される。膜が一点でスタイラスにより押し下げられると、その点で、交差する導体間に電圧が生成される。これは、関連する列アドレス線とは別個の関連する検出線によって検出される。
【０００７】
欧州特許第０，７７３，４９７号は、各ＬＣセルが装置の検出機能を果たすタッチ感応ＬＣＤを開示している。画素に対するタッチ入力は、そのセルのキャパシタンスを変え、充電特性を変化させる。これらの特性は、タッチ入力を検出するために測定される。しかしながら、そのようなキャパシタンスの変化は比較的小さく、これらを、ＬＣセルの移動により生じるセルキャパシタンスの絶え間ない変化によって形成される比較的高いノイズレベルで検出することは困難となり得る。
【０００８】
２００３年４月１８日に提出された本出願人の同時係属の未公開欧州特許出願、欧州特許第０３１０１０８５．３号（出願人の整理番号：ＰＨＮＬ０３０３９３）は、表示領域を有するフラットディスプレイ装置およびタッチパッド等の電気的に制御された入力装置について記載している。表示領域を制御するとともに、入力装置からの入力情報を伝えるために、別個の導体パターンが形成されている。情報入力は、２つの対向する基板間で電気的な接触がなされるように、入力装置を構成する選択された領域に圧力を加えることにより実現される。２つの基板間で電気的な接触を可能にするために、２つの基板間に導電粒子を配置されてもよい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、タッチ入力機能が組み込まれたアクティブマトリクス表示装置を提供するものである。
【００１０】
本発明は、アクティブマトリクス表示装置に対するタッチ入力を検出する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、タッチ入力機能を有するアクティブマトリクス表示装置であって、基板によって支持され、電流が供給される複数の電極を備える電極パターンと、上記電極パターンから離間してこれらのパターンの上側に位置するコモン電極と、上記電極パターンと上記コモン電極との間に配置された複数の本体とを備え、上記本体は、それぞれの本体の場所におけるタッチ入力に応じて上記コモン電極を上記パターン中の１つの電極に対して電気的に接続し、少なくとも２つの場所で上記コモン電極に対して接続された電流測定手段を更に備え、上記電流測定手段は、上記コモン電極の平面内において少なくとも１つの大きさでタッチ入力のそれぞれの場所の決定を行なえるように、タッチ入力によって生じる電流を測定するようになっているアクティブマトリクス表示装置が提供される。
【００１２】
本発明の第２の態様によれば、基板上に支持される電極パターンと、上記電極パターンから離間し且つ上記電極パターンの上側にわたって延びるコモン電極とを備えるアクティブマトリクス表示装置に対するタッチ入力を検出する方法であって、
−上記電極パターンに対して電流を供給するステップと、
−上記コモン電極の平面内において少なくとも１つの大きさでディスプレイに対するタッチ入力の場所の決定を行なえるように、少なくとも２つの場所で上記コモン電極を流れる電流を測定するステップと、を含む方法が提供される。
【００１３】
ディスプレイに対するタッチ入力により、電流が電極パターンから本体を介してコモン電極へと流れる。したがって、コモン電極上の複数の場所で電流を検出することにより、ディスプレイに対するタッチ入力の場所が容易に検出されることができる。例えば、それぞれの点で測定される電流を比較して、コモン電極上の電流源の場所を少なくとも１つの大きさで定める単純な三角測量技術が使用され得る。従来のアクティブマトリクス画素回路のために或いは駆動回路のために更なる構成要素を必要としないため、有益である。
【００１４】
各本体は、印加圧力に応じて変化する電気抵抗を有する感圧素子を備えていてもよい。したがって、適した電気的特性を有する圧電抵抗（ピエゾ抵抗）材料を使用できる。感圧素子は、パターン内の電極の上側に位置するとともに、当該電極と直接に接触することが好ましい。この素子は、例えばリソグラフィで形成されてもよく、また、電極パターンとコモン電極との間でスペーサ部材としての機能を果たして、これらの間に明確な隙間を維持してもよい。
【００１５】
代替的に、本体は、導電材料を備えていてもよく、また、画素電極とコモン電極との間に配置されてもよい。各本体は、リソグラフィで形成された導電体であり、それぞれが電極間の間隔よりも小さい直径を有するとともに、対向する電極間に位置されていることが好ましい。したがって、タッチ入力に応じてコモン電極に圧力が加えられると、電極間の間隔が狭くなり、圧力が加えられた場所で、導電体によりコモン電極が下側にあるパターン中の電極に対して電気的に接続される。
【００１６】
本発明の好適な実施例において、電極パターンは、一組の選択導体と、一組のデータ導体と、関連するデータ導体により対応する薄膜トランジスタを介してデータ電圧を供給することができる画素電極の行および列の配列とを備え、上記薄膜トランジスタは、画素電極に接続された主端子と、関連する選択導体に接続されたゲート端子とを有し、このゲート端子には、それぞれの上記画素電極に対するデータ電圧の供給を制御するためにゲート電圧を供給することができる。この明細書において、用語「主端子」は、トランジスタのソース端子またはドレイン端子を含んでいる。それぞれのアドレス期間中に関連する画素電極に対してデータ電圧を供給するとともに、それぞれの検出期間中に関連する上記画素電極に対してタッチ検出電圧を供給するため、各データ導体には駆動回路が接続されている。これらの電圧は、本体の場所におけるタッチ入力に応じて、本体のうちの少なくとも１つを介して電流をコモン電極へと流す働きをする。
【００１７】
駆動回路は、データ電圧を供給するために各データ導体に接続されるそれぞれの列バッファと、上記タッチ検出電圧を供給するための１つのタッチバッファとを備えていることが好ましい。タッチバッファは、複数のデータ導体に対して切り換え可能に接続されていてもよく、また、データ導体の全てに対して接続される専用のバッファとしての機能を果たしてもよい。そこで、行内の全ての画素電極に同じデータ電圧を供給することができる。これにより、それぞれの検出期間中に、タッチ入力検出を正確に且つうまく決定することができる。これに対し、画素のデータ電圧が異なると、測定される電流が不均一になってしまう。
【００１８】
アクティブマトリクスディスプレイの画素電極に対してタッチ検出を組み入れることにより、タッチ入力検出を行なうために基板上に余計な導体を設ける必要がなくなるため、有益である。従来のアクティブマトリクス表示装置内に電流測定手段を組み込むことは比較的単純で容易である。
【００１９】
電流測定手段は、コモン電極の両端に沿って配置された２つの長尺電極を単に有していてもよい。例えば、上記長尺電極は、表示領域の左右両端の垂直下側に配置することができる。そのような構成を用いると、それぞれの電極を流れる電流を測定するだけで、任意のタッチ入力の水平位置を得ることができる。選択された行の位置、すなわち、測定された電流の電流源の位置を知ることにより、垂直位置を決定することができる。
【００２０】
代替的に、略矩形のコモン電極を有する矩形のディスプレイにおいて、電流測定手段は、それぞれがコモン電極の対応する角部に配置された４つの電極を有していてもよい。その後、単純な三角測量技術を使用して、水平方向および垂直方向の両方でタッチ入力位置を決定することができる。この構成によれば、電流測定手段が駆動回路とは無関係に機能できるため、有益である。
【００２１】
ここで、添付図面を参照とともに、本発明の実施例を一例として説明する。
【００２２】
なお、図面は、概略的であり、一定の倍率で描かれていない。明確にするため、また、図面の便宜上、これらの図の部品の相対的な寸法および比率は、サイズが誇張されて或いは縮小されて示されている。同一または類似の部品を示すため、図面の全体にわたって同一の参照符号が使用されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、様々なアクティブマトリクス表示装置に適用できる。以下の特定の実施例は、単なる一例として画素の行および列の配列を有するアクティブマトリクス液晶表示（ＡＭＬＣＤ）装置に関連して本発明を説明している。他のタイプの表示装置を使用できることが理解される。
【００２４】
図１は、タッチ入力機能を有するＡＭＬＣＤ装置におけるアクティブプレート１を概略的に示している。アクティブプレート１は、基板（図示せず）によって支持された電極パターンを備えている。このパターンは画素電極１１の行および列の配列を含んでおり、これらの画素電極１１に対しては、関連するデータ導体１２により、対応する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１３を介して、データ電圧を供給することができる。各ＴＦＴは、画素電極１１に接続されたドレイン端子と、関連する選択導体１４に接続されたゲート端子とを有している。それぞれの画素電極１１に対するデータ電圧の供給を制御するため、各選択導体１４にはゲート電圧が印加される。画素は、このようにしてそれぞれのアドレス期間中にＴＦＴ１３の１つの行を同時にＯＮする、すなわち選択することによりデータ電圧を用いてアドレス指定される。
【００２５】
したがって、一組の選択導体１４と一組のデータ導体１２と画素電極１１の行および列の配列とを備える１つの電極パターンが基板（図示せず）上に設けられて支持される。
【００２６】
アクティブプレート１の画素電極１１、データ導体１２、選択導体１４、ＴＦＴ１３は、例えばＣＶＤプロセスによる様々な絶縁層、導電層、半導体層の堆積（蒸着）およびフォトリソグラフィパターニングを含む従来の薄膜処理技術を使用して基板上に形成される。
【００２７】
また、図１のＡＭＬＣＤ装置は、アクティブプレート１の上側に位置し且つ液晶（ＬＣ）材料から成る層を間に挟むパッシブプレート（図示せず）も備えている。パッシブプレートは、表示領域を横切って連続するコモン電極（共通電極）をその内面上で支持している。電極パターンから離間して当該電極パターンの上側に位置するコモン電極は、それ自体と各画素電極１１との間に電位を生成するようになっている。この電位は、間に挟まれたＬＣ材料の透過率を調節する働きをする。
【００２８】
また、各画素は、画素電極１１とコモン電極との間に配置され且つその画素に対するタッチ入力に応じてコモン電極を画素電極１１のうちの１つに対して電気的に接続する本体を更に備えている。
【００２９】
駆動回路によって生成される電圧は、画素電極とコモン電極との間に電位を形成する。タッチ入力に応じてこれらの電極間の接続が成されると、本体を介して画素電極とコモン電極との間で電流が流れる。
【００３０】
図１は、図２〜図７を参照して以下で詳細に説明する本発明の第１の実施例に係るリソグラフィで形成される導電体３０として各本体を示している。
【００３１】
図２は、第１の実施例のタッチ感応画素を平面図で示している。図示のＴＦＴ１３は、一例として、ボトムゲート型である。理解を容易にするため、画素の電極パターンだけが示されている。下側に位置する選択導体１４とデータ導体１２との間には、クロスオーバ誘電体としての機能を果たす少なくとも１つの絶縁層（図示せず）がある。同様に、ＴＦＴ１３のソース電極およびドレイン電極は、クロスオーバ誘電体と同じ層によって設けられてもよいゲート誘電体（図示せず）により、ゲート電極から絶縁されている。
【００３２】
図３は、データ導体１２、画素電極１１、導電体３０を横切る図２に示されるＡ−Ａ線に沿う画素の断面図である。図３から分かるように、アクティブプレートの基板４０上にはクロスオーバ誘電体４１が配置されている。
【００３３】
第２の基板５０がアクティブプレート１から離間されている。コモン電極５１は、第２の基板５０の内面上に支持されているとともに、表示領域上にわたって延びることにより、配列内の全ての画素のための１つの第２の電極を形成している。基板５０およびコモン電極５１は、カラーフィルタ、偏光板、アライメント層等の他の層（図示せず）と共に、パッシブプレートを形成している。
【００３４】
画素電極１１とコモン電極５１との間には導電体３０が配置されている。製造中、導電体は、リソグラフィック形成を使用することにより、セルギャップの厚さよりも薄い厚さを有して画素電極上に形成されるとともに、好ましくは導電性の高分子複合材料によって形成される。そのような材料の例は、ｗｗｗ．ｚｉｐｐｅｒｌｉｎｇ．ｄｅ／Ｒｅｓｅａｒｃｈにおいて見出すことができ、また、非導電性の高分子結合剤（ポリマーバインダ）、ポリアニリン、導電高分子の混合物を含んでいる。導電材料を使用してピラミッド形状等の様々な異なる形状の導電体を形成することもできると考えられるが、導電体は直方体として形成されている。導電体の上端とコモン電極５１との間の隙間は、変わってもよく、例えば基板５０の柔軟性によって決まる。
【００３５】
リソグラフィで形成される前述した導電体３０の代わりに、導電性の高分子によりセルギャップの直径よりも小さい直径を有する導電球体を形成することもできる。また、製造中、リソグラフィで形成された導電体をコモン電極５１上に形成し、したがって、当該導電体をコモン電極５１と接触させることもできることが理解される。この場合、画素に対するタッチ入力時に、導電体３０は下側に位置する画素電極１１と接触される。代替的に、導電体は、絶縁性高分子によって形成された後、導電性高分子でコーティングされてもよい。
【００３６】
画素に対するタッチ入力により、第２の基板５０に対して圧力が加わる。この圧力により、基板５０が曲がって、セルギャップ（画素電極１１とコモン電極５１との間の間隔）が狭くなる。十分な圧力が加えられると、コモン電極５１が導電体３０と接触し、それにより、導電体３０を介して画素電極１１とコモン電極５１との間で電気的な接続が成される。
【００３７】
図４および図５を参照すると、表示装置は、２つの離間した場所でコモン電極５１に接続された電流測定手段を更に備えている。この電流測定手段は、タッチ入力のそれぞれの場所の決定を水平方向で行なえるように、タッチ入力により生じる電流ＩＬ，ＩＲを測定するようになっている。
【００３８】
この第１の実施例における電流測定手段は、コモン電極５１の両端に沿って配置された対応する長尺電極５３に接続された電流プローブ５２を備えている。電極５３は、クロム等の低抵抗材料によって形成されており、この実施例ではコモン電極の内面に対して接着されている。図５は、明確にするために複数の層が垂直方向に積み重ねられた表示装置の１つの角部の斜視図を示す。
【００３９】
コモン電極５１は、その平面領域にわたって有限の抵抗を有している。タッチ入力に応じて電流が電極パターンから導電体３０を介してコモン電極５１へと流されると、各長尺電極５３は、タッチ入力点からその電極５３までの距離によって決まる電流を検出する。これらの電流は、図４においてＩＬおよびＩＲとして表わされている。対応する各プローブ５２によって測定された電流は、そこで、水平方向におけるタッチ入力位置を決定するために比較される。例えば、ディスプレイが表示領域の中央で触れられると、等しい電流が各長尺電極５３へ流れる。これらの電流は、その後、電流プローブ５２によって検出され、測定されて、比較される。左側プローブによって測定される電流ＩＬが５０ｍＡで且つ右側プローブによって測定される電流ＩＲが５０ｍＡである場合、比率ＩＬ／ＩＲは１である。これは、タッチ入力が表示領域の中央の垂直線にほぼ沿っていることを示している。１を下回る比率は、タッチ入力がディスプレイの左寄りで生じたことを示している。１を上回る比率は、タッチ入力がディスプレイの右寄りで生じたことを示している。
【００４０】
ここで、第１の実施例の表示装置のアドレス指定について説明する。従来のアクティブマトリクスアドレッシング方式と同様に、それぞれの行期間中に同時に１つの行で画素の配列がアドレス指定される。しかしながら、各行期間は、検出期間とアドレス期間とに分けられる。各行期間の持続時間においては、関連する選択導体１４に対してゲート電圧を印加することにより、画素の１つの行が選択される。図１を再び参照すると、装置は、それぞれの検出期間中に関連する画素電極に対してタッチ検出電圧を供給し且つそれぞれのアドレス期間中に関連する画素電極１１に対してデータ電圧を供給するために各データ導体１２に接続された駆動回路を更に備えている。画素電極に電圧を印加することにより、導電体３０の場所でのタッチ入力に応じて、電流が画素電極から少なくとも１つの導電体３０を介してコモン電極５１へと流れる。
【００４１】
駆動回路は、アクティブプレート１上に支持されており、列ドライバ２２と行ドライバ２４とを有している。ビデオデータ信号および制御信号は、制御ユニット２５を介して、ドライバ回路に対して供給される。列ドライバ２２は、その一端が各データ導体１２に対して接続されている。行ドライバ２４は各選択導体１４に対して接続されている。駆動回路は、アクティブプレートの基板上のＴＦＴによって形成することができ、あるいは、一連の接続部を介して行および列の配列に対して接続されるＩＣにより形成することもできることが理解される。
【００４２】
列ドライバ２２の一部が図６に更に詳細に示されている。列ドライバ２２は、データ電圧を供給するために各データ導体１２に接続された対応する列バッファ４６と、タッチ検出電圧を供給するためのタッチバッファ５６とを備えている。タッチバッファ５６は、各データ導体１２に接続された対応するスイッチ５４により、データ導体１２の全てに対して切り換え可能に接続される。
【００４３】
図７は、図５に示される角部の画素に関連付けられたアドレス回路の一部に存在する様々な電圧レベルおよび電流レベルを示している。行期間Ｔｒにおいてはゲート電圧Ｖｇが高い。このゲート電圧は、行ドライバ２４によって生成されるとともに、選択導体１４を介してＴＦＴ１３のゲート端子に印加され、ＴＦＴをＯＮさせる。これにより、データ導体１２上に存在する任意の電圧ＶｄをＴＦＴ１３を介して画素電極に対して印加することができる。画素セルの比較的大きなキャパシタンスに起因して、画素電極の電圧Ｖｐは、データ導体１２の電圧Ｖｄに達するまで、行期間Ｔｒの全体にわたって徐々に増大する。
【００４４】
画素が押圧されない場合（タッチ入力が無い場合）、データ導体１２を流れる電流は、画素電極電圧がデータ導体１２の電圧に近づくにつれて、行期間Ｔｒの全体にわたり減少し、電流Ｉも行期間Ｔｒの終わりに向かってゼロに近づく。しかしながら、画素が押圧されると、画素電圧Ｖｐは増大せず、行期間Ｔｒの持続時間中に画素電極１１からコモン電極５１へと電流が流れる。ＴＦＴのオン抵抗（メガオームの範囲）が限られているため、タッチ入力時にデータ導体を流れる電流は過度に高くならない。
【００４５】
アドレス回路によって供給される電流は、電極パターン、導電体３０、コモン電極５１を介して長尺電極５３へと流れる。２つの長尺電極５３のそれぞれによって受けられる電流は、タッチ入力の場所によって決まる。
【００４６】
それぞれの行期間中に画素電極１１の各行をアドレス指定することにより、垂直方向でのタッチ入力の場所が任意の所定の時間で決定されることができる。例えば、行期間中に行Ｎに関してタッチ入力が検出される場合には、タッチ入力の場所が、行Ｎに関連付けられた画素電極の上側に位置する水平線にほぼ沿っているとみなすことができる。この知識は、そこで、タッチ入力の場所に対する２Ｄ座標を定めるために、測定電流から決定された水平方向の場所と組み合わせることができる。
【００４７】
図７に示されるように、行期間Ｔｒは検出期間Ｔｓとアドレス期間Ｔａとを含んでいる。検出期間Ｔｓ中において、選択された行の全ての画素は、タッチバッファ５６によって供給される同じ大きさの電圧で駆動される。アドレス期間Ｔａ中において、画素は、対応するバッファ４６によって生成されるその対応するデータ電圧を用いてアドレス指定される。したがって、画像データは、アドレス期間Ｔａの最後にアドレス指定された画素上に表示されるとともに、画素の関連する行における次の行期間Ｔｒまで残存する。
【００４８】
画素配列のアドレッシングの全体にわたって、画素電極に対して印加される駆動電圧の極性を周期的に反転させる反転方式が使用されてもよい。そのような方式は、よく知られており、ＬＣセルの両端間に印加される連続ＤＣ（直流電流）電圧によって引き起こされるエージング効果を低減するのに役立つ。データ導体電圧の極性は、図７のそれぞれのグラフでは交互になっているのが分かる。
【００４９】
行期間Ｔｒの開始時において、スイッチ５４は、タッチバッファ５６をデータ導体１２の全てに対して接続する。選択された行中の各画素のＴＦＴ１３がＯＮになった状態で、タッチバッファ５６によって生成された電圧がその行中の各画素電極１１に対して印加される。各画素の電圧Ｖｐは、短い期間で印加された電圧に達する。
【００５０】
図７から分かるように、関連する画素に対するタッチ入力が無い時に各データ導体１２を通じて流れる電流Ｉｕｎｐｒｅｓｓｅｄは、検出期間Ｔｓの終わりに近づくにつれてゼロへと低下する。しかしながら、関連する画素に対してタッチ入力があると、画素電極１１とコモン電極５１との間が接続され、そのため、関連するデータ導体１２を通じて安定した電流Ｉｐｒｅｓｓｅｄが流れる。この電流Ｉｐｒｅｓｓｅｄは、画素電極１１に印加される電圧によって決まる。
【００５１】
タッチバッファを独立させ、アドレス期間とは別に検出期間を設ける目的は、画像出力の輝度の変動に対応してデータ信号の大きさが変化することにより生じるコモン電極５１に対する電流の変動を十分に除去することである。コモン電極に対する電流のそのような不確定性は、相対的なノイズレベルに影響を与え、タッチ入力を検出する際に電流プローブ５３のダイナミックレンジに大きな要求を課す場合がある。また、各列におけるバッファＩＣ４６は、タッチ入力が生じる際に要求される電流を生成することができないかもしれない。
【００５２】
タッチバッファ５６によって生成される電圧は、データ電圧範囲の中間値であることが好ましい。この中間値は、通常、各画素をミッドグレイ出力まで駆動する。これにより、出力画像に対応するデータ信号を用いて画素にアドレス指定する際に、画素における電圧変化が減少するため、有益である。
【００５３】
各検出期間Ｔｓの最後に、電流プローブによって取得された測定値が処理される。２つの電極５３のみを用いれば、この処理は、左側および右側のそれぞれからの２つの測定電流の比率の計算のみを要求する。しかしながら、コモン電極５１の周囲に位置された３つ以上の電極を使用できることが理解される。そのような場合には、任意のタッチ入力の場所を決定するための処理が更に複雑になるかもしれない。
【００５４】
その後、スイッチ５４は、行期間Ｔｒの残存期間であるアドレス期間Ｔａの間、バッファ４６をそれらの対応するデータ導体１２に対して接続する。アドレス期間中、画素電極１１には、出力画像に対応するデータ電圧が供給される。各データ電圧は、指定された画素の必要なグレースケールを設定する。アドレス期間Ｔａの最後に、その行に関連する選択導体１４からゲート電圧が除去され、これにより、次のそれぞれの行期間まで、印加されたデータ電圧でＬＣを充電させたままにしておく。
【００５５】
画素の各行は、それぞれの行期間中に従来の方式で順にアドレス指定される。１つの行の画素を同時にアドレス指定するシーケンスは、装置に表示される画像が周期的にリフレッシュされるように繰り返す。ディスプレイに対するタッチ入力は、アドレス期間に先立つそれぞれの検出期間中の駆動の全体にわたって検出される。
【００５６】
本発明の第２の実施例において、コモン電極は略矩形であり、電流測定手段は、それぞれがコモン電極の対応する角部に配置される４つのコーナ電極を備えている。これが図８に示されている。各コーナ電極５４は、アルミニウム等の低抵抗導電材料によって形成されており、矩形のディスプレイのそれぞれの角部でコモン電極５１に結合されている。第１の実施例の方法と同様の方法で、電流プローブ５２は、各コーナ電極５４に接続されるとともに、この電極を通じて流れる電流を測定する機能を果たす。
【００５７】
第１の実施例と同じアドレッシング方式を第２の実施例に対して適用できる。それぞれのコーナ電極５４を通じて流れる電流が測定されて比較される。その後、タッチ入力の位置をコモン電極５１の平面内の２Ｄ座標として決定するために、単純な三角測量技術および計算を適用できる。そのような技術の例が米国特許第５，３６５，４６１号に記載されており、その内容は、これを参照することにより本願に組み込まれる。
【００５８】
タッチ入力の結果としてコモン電極に流れる電流の検出および測定は、使用される駆動方式に統合されることができる。これは、図７に関連する第１の実施例に記載されるような場合であった。しかしながら、第２の実施例の電極配置によれば、電流測定値だけから２Ｄ座標を決定できるため、有益である。すなわち、配列のうちのどの行が所定の時間にアドレス指定されるという情報が必要ない。したがって、タッチ検出回路を駆動回路から切り離す既存の駆動方式と統合させる必要なく、第２の実施例の電流検出手段を表示装置中に組み込むことができる。しかしながら、この電極配置を第１の実施例と同様の方法で駆動回路と一体化させることができることが理解される。
【００５９】
行期間毎に生じるものとしてタッチ入力検出を説明してきたが、タッチ入力検出の度合いおよびタッチ入力検出が行なわれる方法を変えることも考えられる。例えば、検出をあまり頻繁に行なわなくてもよく、それにより、タッチ入力検出が必要とされるまで表示装置が表示モードでのみ機能できるようにしてもよい。代替的に、特定の行および／または所定の行に対応する行期間中に電流測定を行なうことができる。これらは、例えば使用者が触れることができる特定のボタンを表示する行であってもよい。
【００６０】
前述した実施例は、コモン電極上に２個または４個の電極が配置される電流測定手段を示している。少なくとも２つの離れた場所で電極がコモン電極に接続される場合には、任意の適当な数の電極を使用できることが理解される。例えば、３つの電極の配置も想定できる。この場合、これらの電極は、三角形の形態でコモン電極に接続される。
【００６１】
一例として、前述した実施例において、電極パターンとコモン電極との間に配置された導電体は、導電性の球体３０であった。ここで、図９および図１０を参照しながら、他のタッチ感応画素配置について説明する。導電性の球体を備える導電体の代わりに、各画素は、印加圧力に応じて変化する電気抵抗を有する感圧素子７０を備えている。感圧素子７０は、材料の部分的な圧縮によって決まる抵抗を有する圧電抵抗材料によって形成されている。そのような材料に対して圧力が加えられると、抵抗が十分減少する。
【００６２】
図９は、画素電極１１の中央およびその近傍に感圧素子７０が配置される画素レイアウトの平面図を示している。しかしながら、画素電極上の感圧素子７０の実際の位置は重要ではない。図１０は、感圧素子７０を横切る図９のＢ−Ｂ線に沿う画素の断面図を示している。
【００６３】
画素電極１１およびデータ導体１２の形成に引き続いて、各画素の画素電極１１上には、リソグラフィック形成により、対応する感圧素子７０が形成される。圧電抵抗材料がＵＶ硬化可能であってもよいと考えられる。この場合、圧電抵抗材料は、意図されたセルギャップの厚さと等しい厚さを有する１つの層として、アクティブプレート上にわたってスピンコーティングされる。その後、この層は、個々の感圧素子７０を残すマスクを介してＵＶに晒される。図１０から分かるように、各画素の感圧素子７０は、ＬＣ材料６０を介してコモン電極５１と接触する。パッシブプレートを介して画素に圧力が加えられない場合（タッチ入力が無い場合）、感圧素子７０は、１０１２オームを上回る程度の非常に高い抵抗を有していなければならない。画素に対するタッチ入力に応じて、感圧素子７０の抵抗は、ＴＦＴ１３のオン抵抗よりも小さい１０６オームを下回る程度の値まで大きく減少し、それにより、画素電極１１とコモン電極５１との間で電気的な接続がなされる。これらの特性を有する高分子材料の例は、米国特許米国特許第６，２９１，５６８号に記載されているので、参照されたい。
【００６４】
前述した実施例はタッチ入力ＡＭＬＣＤ装置を備えていた。しかしながら、本発明を可能にするために他のタイプのアクティブマトリクス表示装置を使用できると考えられる。これらの装置としては、インクカプセルを支持する流体層を備える電気泳動ディスプレイを挙げることができる。この層は、前述したＡＭＬＣＤ装置のＬＣ層６０と同様の態様で、アクティブプレートとパッシブプレートとの間に挟まれる。例えば、画素が押圧されると、タッチ駆動の圧縮力をインクカプセルを通じて画素電極上に配置された感圧素子に対して伝えることができる。
【００６５】
前述した実施例の導電体は画素電極１１上に配置されていたが、電極パターンの他の部分に供給される電流がある場合には、代わりに、上記導電体を電極パターンの上記他の部分に配置できると考えられる。例えば、図５を参照すると、リソグラフィで形成された導電体をデータ導体１２上に形成することもできる。これらの導体に対して印加される電圧は、画素に対するタッチ入力に応じて、コモン電極５１を通じた電流の流れを生成する。このタッチ入力の場所は、本発明にしたがって検出することができる。
【００６６】
要約すると、タッチ入力機能を有するアクティブマトリクス表示装置が備えられている。この表示装置は、基板によって支持された電極パターン１１，１２，１４を備えている。パターンに対して供給される電流は、電極パターンとコモン電極５１との間に配置された導電体を介して、当該導電体の場所におけるディスプレイへのタッチ入力に伴い、電極パターンからコモン電極５１へと流される。導電体は、例えば、導電材料３０を含んでいてもよい。装置は、少なくとも２つの離間した場所でコモン電極に接続された電流測定手段５２、５３、５４を更に備えており、この電流測定手段は、タッチ入力によって生じる電流を測定することにより、少なくとも１つの大きさで上記タッチ入力のそれぞれの場所の決定を行なえるようになっている。コモン電極上の様々な場所で電流を測定することにより、簡単な幾何学的計算を使用して、ディスプレイに対するタッチ入力の場所を決定することができる。
【００６７】
この開示内容を読めば、当業者であれば他の変形および変更は理解される。そのような変形および変更は、既に技術的に知られ且つここで既に説明した特徴の代わりに或いは当該特徴に加えて使用されてもよい均等物および他の特徴を含んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係るアクティブマトリクス表示装置の部品を概略的に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例におけるタッチ感応画素の平面図である。
【図３】図２に示された画素のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】第１の実施例のアクティブマトリクス表示装置の電極レイアウトの平面図である。
【図５】第１の実施例のアクティブマトリクス表示装置の１つの角部の拡大斜視図である。
【図６】第１の実施例の駆動回路の一部を概略的に示す図である。
【図７】使用中に第１の実施例の装置に存在する様々な電圧信号における電圧−時間チャートである。
【図８】第２の実施例のアクティブマトリクス表示装置の１つの角部の拡大斜視図である。
【図９】本発明に係る他のタッチ感応画素の平面図である。
【図１０】図９に示された画素のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【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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【国際調査報告】
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