(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提供される。この装置は、行および列のアレイで配置された複数の画素を備え、各画素が１つの画素電極（１１）を備え、この画素電極（１１）には、対応する薄膜トランジス（１３）を介して関連するデータ導体（１２）によりデータ電圧を供給することができる。薄膜トランジスタは、画素電極に接続されるドレイン端子を有している。また、各画素電極は、上記画素へのタッチ入力に応答して関連する画素電極を他の電極（５１；１４）に対して電気的に接続する本体（３０；７０；８０）をさらに備え、上記接続を関連するデータ導体によって検出できる。また、ディスプレイをアドレス指定するために使用される回路も、感圧および光タッチ入力を含むディスプレイに対する任意のタッチ入力を検出するために使用できる。これにより、タッチ入力検出を行なうための余分の導体が不要となるため、有利である。
2007503639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行および列のアレイで配置された複数の画素を備え、各画素が１つの画素電極を備え、この画素電極には、対応する薄膜トランジスタを介して関連するデータ導体によりデータ電圧（Ｖｄ）を供給することができ、前記複数の画素のうちの少なくとも一部はそれぞれ、前記画素へのタッチ入力に応答して関連する画素電極を他の電極に対して電気的に接続する本体をさらに備え、前記接続を関連するデータ導体によって検出できる、アクティブマトリクス表示装置。
【請求項２】
前記画素電極のアレイから離間してこれらのアレイの上側に位置するとともに、それ自体と前記各画素電極との間に電位差を形成するようになっている共通電極をさらに備え、前記各本体は、前記画素へのタッチ入力に応答して、関連する画素電極を前記共通電極に対して電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記各画素の前記薄膜トランジスタは、関連する選択導体に接続されるゲート端子を有し、前記選択導体には、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印加することができ、前記各本体は、前記画素へのタッチ入力に応答して、関連する画素電極を前記選択導体に対して電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記各データ導体に接続された駆動回路をさらに備え、この駆動回路は、関連する前記画素電極に対してそれぞれのアドレス期間中にデータ電圧を供給するためのアドレス指定モードと、関連する前記画素に対するタッチ入力をそれぞれの検出期間中に検出するための検出モードとにおいて動作するようになっていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記駆動回路は、前記各データ導体に接続されるそれぞれのバッファ回路を備え、前記各バッファ回路は、前記検出期間中にそれぞれのデータ導体を通じて流れる電流を測定する役割を果たすアナログ・デジタル変換器を有し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】
アクティブマトリクス表示装置のタッチ入力感応画素であって、１つの画素電極を備え、この画素電極には、この画素電極に接続された対応する薄膜トランジスを有する関連するアドレス回路によってデータ電圧を供給することができ、また、前記画素へのタッチ入力に応答して前記画素電極を他の電極に対して電気的に接続する本体を備え、前記接続を前記アドレス回路によって検出できるタッチ入力感応画素。
【請求項７】
前記画素電極から離間して当該画素電極の上側にその一部が位置する第２の電極をさらに備え、前記本体は、前記画素へのタッチ入力に応答して、前記画素電極を前記第２の電極に対して電気的に接続することを特徴とする請求項６に記載のタッチ入力感応画素。
【請求項８】
前記薄膜トランジスタがゲート端子を有し、このゲート端子には、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印加することができ、前記本体は、前記画素へのタッチ入力に応答して、前記画素電極を前記ゲート端子に対して電気的に接続することを特徴とする請求項６に記載のタッチ入力感応画素。
【請求項９】
前記本体は、印加される圧力に応答し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６から８のいずれか一項に記載のタッチ入力感応画素。
【請求項１０】
前記本体は、入射する所定波長の光に応答して変化する電気抵抗を有する光導電素子を備えていることを特徴とする請求項６または８に記載のタッチ入力感応画素。
【請求項１１】
前記本体の少なくとも一部が前記画素電極の上側に直接接触して位置していることを特徴とする請求項６から１０のいずれか一項に記載のタッチ入力感応画素。
【請求項１２】
前記本体は、導電材料を含むとともに、前記画素電極と前記第２の電極との間に配置されていることを特徴とする請求項７に記載のタッチ入力感応画素。
【請求項１３】
複数の画素を備え且つ各画素が１つの画素電極を備えてい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、
前記画素電極に対してそれぞれのアドレス期間中に関連するデータ導体を介してデータ電圧を供給する供給ステップと、
前記各データ導体における信号をそれぞれの検出期間中に測定して、ディスプレイに対するタッチ入力を検出する測定ステップと、
を含む方法。
【請求項１４】
前記画素は、行および列のアレイで配置されるとともに、それぞれの行期間中に同時に１つの行が選択され、これにより、前記データ導体のデータ電圧を、選択された行の関連する画素電極に対して印加することができ、前記各行期間がアドレス期間と検出期間を含んでいることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
各検出期間が１つのアドレス期間の後に続くことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記測定ステップは、前記それぞれの検出期間の持続時間にわたって前記各データ導体の電流を積算することを含んでいることを特徴とする請求項１３から１５のいずれか一項に記載の方法。
【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、行および列のアレイで配置された複数の画素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」は、感圧タッチ入力および光タッチ入力の両方を含んでいる。例えば、これは、表示装置に触れ且つ一点に圧力を加え或いは光を放射する使用者の指、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電子発光ディスプレイ、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アレイを位置決めすることであった。この場合、センサアレイに対するタッチ入力は、センサアレイ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アレイ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面間で捕捉されるようになる汚い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ている。このシステムにおいて、ディスプレイ内の各画素は、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形成される。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ＥＰ０３１０１０８５．３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することができる。
【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しようとしている。
【００１０】
本発明は、アクティブマトリクス表示装置にタッチ入力機能を与えるために必要な余分な特徴を最小限に抑えようとしている。
【００１１】
本発明は、タッチ入力アクティブマトリクス表示装置のための検出回路を簡略化しようとしている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明においては、行および列のアレイで配置された複数の画素を備え、各画素が１つの画素電極を備え、この画素電極には、対応する薄膜トランジスを介して関連するデータ導体によりデータ電圧を供給することができ、上記複数の画素のうちの少なくとも一部はそれぞれ、上記画素へのタッチ入力に応答して関連する画素電極を他の電極に対して電気的に接続する本体をさらに備え、上記接続を関連するデータ導体によって検出できるアクティブマトリクス表示装置が提供される。
【００１３】
アクティブマトリクスディスプレイの画素電極上にタッチ検出を一体化することにより、ディスプレイをアドレス指定するために使用される回路も、ディスプレイに対する任意のタッチ入力を検出するために使用できる。これにより、タッチ入力検出を行なうための余分な導体が不要になり有利である。
【００１４】
本発明の第２の態様においては、アクティブマトリクス表示装置のタッチ入力感応画素であって、１つの画素電極を備え、この画素電極には、この画素電極に接続された対応する薄膜トランジスを有する関連するアドレス回路によってデータ電圧を供給することができ、また、上記画素へのタッチ入力に応答して上記画素電極を他の電極に対して電気的に接続する本体をさらに備え、上記接続を上記アドレス回路によって検出できるタッチ入力感応画素が提供される。
【００１５】
他の電極に対する画素電極の電気的な接続は、タッチ入力の簡単で且つ明確な検出を可能にする。これは、使用者による意図するタッチ入力だけに反応する低ノイズ検出方式を与える。
【００１６】
本発明の第１の好ましい実施形態において、装置は、上記画素電極のアレイから離間してこれらのアレイの上側に位置するとともに、それ自体と上記各画素電極との間に電位差を形成するようになっている共通電極をさらに備え、上記各本体は、上記画素へのタッチ入力に応答して、関連する画素電極を上記共通電極に対して電気的に接続する。
【００１７】
上記本体は、印加される圧力に応答し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、適切な電気的特性を有する圧電抵抗材料を使用できる。感圧素子は、上記画素電極の上側に直接接触して位置していることが好ましい。この感圧素子は、例えばリソグラフィによって形成されてもよく、また、画素電極と共通電極との間でスペーサ部材としての機能を果たすことにより、圧力が印加されていないときに画素電極と共通電極との間に特定の隙間を維持してもよい。
【００１８】
代替的には、本体は導電材料を備えていてもよく、また、画素電極と共通電極との間に配置されてもよい。各本体は、リソグラフィによって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、タッチ入力に応答して画素に圧力が加えられると、電極間の間隔が減少し、導電体により関連する画素電極が共通電極に対して電気的に接続される。
【００１９】
第２の好ましい実施形態において、上記各画素の上記薄膜トランジスタは、関連する選択導体に接続されるゲート端子を有し、上記選択導体には、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印加することができ、上記各本体は、上記画素へのタッチ入力に応答して、関連する画素電極を上記選択導体に対して電気的に接続する。画素電極と関連する選択導体との間のタッチ応答接続は、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ための他の方法を与える。これらの間にスイッチを設けることにより、関連する選択導体からの電流は、タッチされた画素の画素電極を介して、関連するデータ導体へと流れ、これにより、タッチ入力を検出できる。
【００２０】
この実施形態の各本体は、例えば圧電抵抗材料から成る感圧素子を備えていてもよい。画素に対するタッチ入力は、上側に位置する層を介して感圧素子に圧力を加え、それにより、感圧素子の抵抗が減少し、電気的な接続が成される。
【００２１】
代替的には、上記本体は入射する所定波長の光に応答して変化する電気抵抗を有する光導電素子を備えていてもよい。この光は、使用者によって保持される例えばライトペンによって生成されてもよい。ペンからのタッチ入力に応答して、入射光が光導電素子の抵抗を減少させ、それにより、電気的な接続が成される。
【００２２】
いずれの場合も、本体は、光導電素子がそれぞれの画素電極および関連する選択導体の上側に位置するようにリソグラフィによって形成することができる。
【００２３】
好ましい実施形態のそれぞれにおいて、表示装置は、上記各データ導体に接続された駆動回路をさらに備え、この駆動回路は、関連する上記画素電極に対してそれぞれのアドレス期間中にデータ電圧を供給するためのアドレス指定モードと、関連する上記画素に対するタッチ入力をそれぞれの検出期間中に検出するための検出モードとにおいて動作するようになっている。上記駆動回路は、上記各データ導体に接続されるそれぞれのバッファ回路を備え、上記各バッファ回路は、上記検出期間中にそれぞれのデータ導体を通じて流れる電流を測定する役割を果たすアナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ）を有している。各Ａ／Ｄ変換器は、関連する画素へのタッチ入力が存在するかどうかに応答して「０」信号または「１」信号を制御ソフトウェアに送る単純な信号ビット検出器であってもよい。これは、小さな帯域幅しか必要とせず、また、タッチ入力検出信号を制御ソフトウェアに供給する簡単な電子回路しか必要としないため、有利である。
【００２４】
本発明の第３の態様においては、複数の画素を備え且つ各画素が１つの画素電極を備えてい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、上記画素電極に対してそれぞれのアドレス期間中に関連するデータ導体を介してデータ電圧を供給する供給ステップと、上記各データ導体における信号をそれぞれの検出期間中に測定して、ディスプレイに対するタッチ入力を検出する測定ステップとを含む方法が提供される。このようにすれば、アドレス期間中に画像データが画素に供給され、検出期間中にタッチ入力が検出される。また、データ導体は両方の機能において使用される。
【００２５】
好ましい実施形態のそれぞれにおいて、上記画素は、行および列のアレイで配置されるとともに、それぞれの行期間中に同時に１つの行が選択され、これにより、上記データ導体のデータ電圧を、選択された行の関連する画素電極に対して印加することができ、上記各行期間がアドレス期間と検出期間とを含んでいる。各検出期間は、選択された行の画素がアドレス指定されるアドレス期間と、その行内の画素への任意のタッチ入力が検出される検出期間とに分けられる。タッチ検出は、各検出期間がアドレス期間の後に続くように各行期間の終わりに行なわれることが好ましい。
【００２６】
検出期間中におけるタッチ入力の検出は、各データ導体に接続された駆動回路によって行なわれる。これは、それぞれの検出期間の持続時間にわたって上記各データ導体を流れる電流を積算することを含んでいる。データ導体で測定された電流を各行期間にわたって積算することにより、平均値を計算して、ノイズを除去することができ、したがって、任意のタッチ入力の正確な検出を行なうことができる。
【００２７】
ここで、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を一例として説明する。
【００２８】
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】
【００２９】
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。以下の特定の実施形態は、単なる一例として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。
【００３０】
図１は、画素の行および列のアレイを備えるＡＭＬＣＤ装置におけるアクティブプレート１の一部を概略的に示している。各画素は、アクティブプレート１上に支持された画素電極１１を備えている。アクティブプレート１上にはデータ導体１２が支持されており、各データ導体は、画素電極のそれぞれの列に対してデータ電圧を供給するのに役立つ。各画素電極１１は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１３を介して、その対応するデータ導体１２に対して接続されている。各ＴＦＴは、ソース端子と、ゲート端子と、ドレイン端子とを有している。各ＴＦＴのソース端子は、対応するデータ導体１２に対して接続されている。ドレイン端子は、対応する画素電極１１に対して接続されている。また、アクティブプレート１上には選択導体１４が支持されており、各選択導体は、対応する行中のＴＦＴ１３のゲート端子に対してゲート電圧を供給するのに役立つ。
【００３１】
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。
【００３２】
アクティブプレート１上に支持された駆動回路は、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アレイ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。
【００３３】
それぞれのＴＦＴ１３のゲート端子に対して印加されるゲート電圧は、それぞれのアドレス期間中に１つの行のＴＦＴ１３を同時にＯＮする、すなわち、選択することにより対応するデータ導体１２からそれぞれの画素電極１１へのデータ電圧の供給を制御する機能を果たす。
【００３４】
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共通電極（共通電極）をその内面上で支持している。画素電極１１から離間して当該画素電極のアレイの上側に位置する共通電極は、それ自体と各画素電極１１との間に電位を形成するように動作可能である。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。
【００３５】
また、アレイ中の各画素は、画素へのタッチ入力に応答して対応する画素電極１１を他の電極に対して電気的に接続する本体をさらに備えている。図１は、図２および図３を参照して以下で詳細に説明する本発明の第１の実施形態に係るリソグラフィによって形成される導電体３０として各本体を示している。
【００３６】
図２は、圧力に基づくタッチ入力に対して応答する第１の実施形態のタッチ入力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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。共通電極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、アレイ内の各画素のための第２の電極を形成している。共通電極５１の縁部に対する接続により、動作中に電圧を印加することができ、それにより、共通電極自体と各画素電極１１との間で電位が形成される。この電位は、印加されたデータ信号にしたがってＬＣ材料６０から成る挟まれた層を調節する働きをする。基板５０および共通電極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。
【００３９】
画素電極１１と共通電極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。導電体の上端と共通電極との間の隙間は、変わってもよく、例えば基板５０の柔軟性によって決まる。
【００４０】
リソグラフィによって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、リソグラフィによって形成された導電体を共通電極５１上に形成し、したがって、当該導電体を共通電極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。
【００４１】
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と共通電極５１との間の間隔）が減少する。十分な圧力が加えられると、共通電極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と共通電極５１との間で電気的な接続が成される。この接続は、画素に関連付けられたアドレス回路によって検出できる。
【００４２】
ここで、図４および図５を参照しながら、本発明にしたがった画素のアドレス指定（アドレッシング）およびその画素に対するタッチ入力の検出について説明する。画素に関連付けられたアドレス回路が図４に概略的に示されている。タッチ入力に応答して画素電極１１と共通電極５１との間で成される接続がスイッチ３５で表わされている。通常、動作中（タッチ入力が無い時）にスイッチ３５が開いていることが理解される。画素には、データ導体１２に対して接続された駆動回路により、データ電圧が供給される。
【００４３】
駆動回路は、列ドライバ２２からデータ電圧が供給される対応するバッファ回路４２を備えている。アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ：Analog to Digital Converter）回路内に含まれており、データ導体１２を介して測定された電流をデジタル信号に変換する機能を果たす。バッファ回路は、１つの検出スイッチ４４と１つのコンデンサ４５とをさらに備えており、これらはそれぞれ、対応するデータ導体１２とＡＤＣ４３との間に接続されている。これらは、対応するデータ導体１２を通じて流れる電流を積算する機能を果たす。スイッチ４４は、この積算回路のリセットを可能にする。列ドライバ２２のそれぞれの出力部は、オペアンプ（ｏｐ−ａｍｐ）ＩＣ４６の１つの入力部に接続されている。対応するデータ導体１２は、ＩＣ４６の第２の入力部に接続されている。ＡＤＣ４３は、ＩＣ４６の出力部に接続されている。
【００４４】
駆動回路は、対応する画素に対してそれぞれのアドレス期間中にデータ電圧を供給するためのアドレス指定モードと、対応する画素に対するタッチ入力をそれぞれの検出期間中に検出するための検出モードとにおいて動作するようになっている。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つの行で画素のアレイ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。
【００４５】
図５は、図４に示される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上に存在するデータ電圧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。
【００４６】
画素が押圧されない場合（タッチ入力が無い場合）、データ導体を流れる電流は、画素電極電圧がデータ電圧に近づくにつれて、行期間Ｔｒの全体にわたり減少する。この場合、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（タッチ入力により）押圧されると、スイッチ３５が有効に閉じられたと見なすことができる。この場合、画素電圧Ｖｐは増大せず、行期間Ｔｒの持続時間中にデータ導体１２から共通電極５１へと電流が流れる。ＴＦＴのオン抵抗（アモルファスシリコンＴＦＴの場合にはメガオーム範囲）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。
【００４７】
画素に対して何らかのタッチ入力があるかどうかに依存する、データ導体に存在する電流レベルのこのような違いにより、本発明者等は、行期間Ｔｒの終わり頃に画素に対するタッチ入力を検出する必要があることを悟った。したがって、各検出期間Ｔｓがアドレス期間Ｔａの後に続く。
【００４８】
アドレス期間Ｔａ中、バッファ回路４２は、関連するデータ導体１２を介して関連する画素電極１１にデータ電圧を供給する働きをする。検出スイッチ４４は、アドレス期間の持続時間において閉じられたままであり、これにより、バッファ回路４２の電流検出機能を断つ（ＯＦＦする）。アドレス期間は、その持続時間が一般に２０マイクロ秒であるが、無論、フィールドレート（アレイがアドレス指定される頻度）およびアレイ中の行の数に応答して変わる。例えば、アドレス期間は、ディスプレイが小さい場合には長い。
【００４９】
アドレス期間の終わりに検出スイッチ４４が開かれ、これにより、バッファ回路４２の電流検出機能がＯＮされ、検出期間Ｔｓの開始が規定される。
【００５０】
検出期間Ｔｓ中においては、関連するデータ導体１２を流れる電流が測定される。行期間の終わりにデータ導体の電流が高いということは、画素電極１１と共通電極５１との間が接続されていることから、タッチ入力が生じたことを示している。逆に、電流が低いこと、あるは、電流がゼロであるということは、画素セルを横切って接続が存在せず、したがって、タッチ入力が無いことを示している。検出スイッチ４４が開かれていると、データ導体１２を流れる任意の電流によりコンデンサが充電される。検出期間の開始時にＡＤＣをオフセットすることにより、ＡＤＣは、既にアドレス指定されたデータ電圧を超える任意のさらなる電圧を測定する。コンデンサ４５に蓄えられた任意の電荷は、ＩＣ出力４６に存在する電圧としてＡＤＣ４３により測定される。この電圧は、コンデンサ４５の両端間の電圧と列ドライバによって供給されるデータ電圧との和に等しい。検出期間は、その持続時間が一般に２０マイクロ秒であるが、無論、コンデンサ４５およびＴＦＴのオン抵抗の値に応答して変わる。各行期間の終わりにＡＤＣ４３によって行なわれた測定から、ＡＤＣにより測定される電圧に対応するデータ導体１２中の電流の所定の閾値に基づいて、タッチ入力の発生が決定される。この閾値決定は、ＡＤＣ回路によりハードウェアで実施することができ、あるいは、駆動回路によりソフトウェアで実施することができる。前者は、検出回路からタッチ入力情報を送るための帯域幅要件を最小にするため、好ましい。
【００５１】
各データ導体１２には、対応するバッファ回路が接続されている。したがって、タッチ入力検出は、各行期間にわたって、行内の全ての画素に関して行なわれる。プロセスは、画素が順々にアドレス指定されるように画素の各行毎に繰り返される。この場合、各行期間は、アドレス期間と、その後の検出期間とを含んでいる。したがって、タッチ入力の検出は、ディスプレイの動作の間中行なわれる連続的なプロセスである。
【００５２】
駆動回路の２モード動作は、画素への余分なアドレス導体を必要とすることなくタッチ入力検出を可能にする。各画素に関連付けられたアドレス回路は、画素電極１１をそれぞれのアドレス期間中にアドレス指定するとともに、画素への任意のタッチ入力をそれぞれの検出期間中に検出するようになっている。
【００５３】
ここで、図６および図７を参照しながら本発明の第２の実施形態について説明する。この実施形態のＡＭＬＣＤ装置も、圧力に基づくタッチ入力に感応する。アクティブプレート、パッシブプレート、アドレス回路および駆動回路の配置構成は、前述した実施形態の場合とほぼ同じである。しかしながら、導電材料を含む導電体の代わりに、各画素は、印加圧力に応答し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、抵抗が著しく減少する。
【００５４】
図６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７は、感圧素子７０を横切る図６のＢ−Ｂ線に沿う画素の断面図を示している。
【００５５】
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。
【００５６】
図７から分かるように、各画素の感圧素子７０は、ＬＣ材料６０を介して共通電極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答して、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と共通電極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。
【００５７】
図６および図７の画素のアドレス指定は、図４の回路図で感圧素子７０をスイッチ３５により表わすこともできる第１の実施形態に関連して説明した方法と同様の方法で行なわれる。
【００５８】
ここで、図８、９、１０を参照しながら、本発明の第３の実施形態について説明する。この実施形態のＡＭＬＣＤ装置は、例えばライトペンからの光タッチ入力に感応する。画素電極１１と、関連するデータ導体１２と、画素電極１１に接続されたドレイン端子を有する薄膜トランジスタ１３と、関連する選択導体１４とを有するタッチ入力感応画素の配置構成が図８に示されており、それぞれは、第１の実施形態における画素の態様と同様の態様で基板上に配置されている。薄膜トランジスタ１３は、画素電極１１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印加できるゲート端子を有している。ゲート電圧は、行ドライバによって生成されるとともに、関連する選択導体１４を介してＴＦＴ１３のゲート端子に対して供給される。また、画素は、この画素に対するタッチ入力に応答して画素電極を上記ゲート端子に対して電気的に接続する本体をさらに備えている。この本体は、入射する所定波長の光に応答して変化する電気抵抗を有する光導電素子８０を備えている。
【００５９】
この実施形態において、光導電素子８０は、その一部が画素電極１１および選択導体１４の両方と重なり合うように位置されている。入射する所定波長の光に応答して変化する電気抵抗を光導電素子が有するような光導電材料が、光導電素子８０を形成するために使用される。この光は、一般に、ユーザにより保持され且つディスプレイスクリーンと併せて使用されるライトペンによって生成される。適した光導電材料の例は、Ｒ．  Ｍ．  Ｓｃｈａｆｆｅｒｔによる研究論文「Ａ  Ｎｅｗ  Ｈｉｇｈ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｆｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ」（ＩＢＭ  Ｊ．  Ｒｅｓ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，  １９７１年１月、７５〜８９頁）に記載されているので、参照されたい。
【００６０】
図９は、光導電素子８０および選択導体１４を横切る図８のＣ−Ｃ線に沿う画素の断面図を示している。ユーザによって保持されて動作されるライトペン９５は、光導電素子８０上に入射する所定波長の光１００を放射する。パッシブプレートは、光１００の通過を許容する透明材料によって主に形成されている。図９から分かるように、光導電素子８０は選択導体１４と接触している。
【００６１】
ライトペンが画素の近傍にない（タッチ入力が無い）場合、光導電素子８０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。これは、画素電極１１と選択導体１４との間の電気的絶縁性を維持する。ライトペン９５から画素へのタッチ入力は、パッシブプレートを介して光導電素８０上に入射する光を生成する。画素に対するタッチ入力に応答して、光導電素子８０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が選択導体１４に対して電気的に接続される。この接続は、画素に関連付けられたアドレス回路によって検出できる。
【００６２】
図１０は、画素に関連付けられた第３の実施形態のアドレス回路を示している。タッチ入力に応答して画素電極１１と選択電極１４との間で行なわれる接続がスイッチ５５として表わされている。通常、動作中（タッチ入力が無い時）にスイッチ５５が開いていることが理解される。画素には、データ導体１２に対して接続された駆動回路により、データ電圧が供給される。
【００６３】
駆動回路は、列ドライバ２２からデータ電圧が供給される対応するバッファ回路４２を備えている。バッファ回路４２は、第１の実施形態に関連して前述した態様と同様の態様で配置されて動作される。同様に、駆動回路は、対応する画素に対してそれぞれのアドレス期間中にデータ電圧を供給するためのアドレス指定モードと、対応する画素に対するタッチ入力をそれぞれの検出期間中に検出するための検出モードとにおいて動作するようになっている。図５のプロットに示された電圧レベルおよび電流レベルは、図１０の画素回路にも適用され、また、第３の実施形態の画素に対するタッチ入力の検出を説明するために使用される。
【００６４】
ゲート電圧Ｖｇは、行期間Ｔｒにおいては高く、一般に２０Ｖである。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上に存在するデータ電圧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。データ電圧は一般に−５ボルト〜＋５ボルトの範囲内にある。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。
【００６５】
前述したように、光が光導電素子８０上に入射すると、画素電極１１と関連する選択導体１４との間で有効な電気的接続が成される。タッチ入力が生じると、関連するデータ導体１２と関連する選択導体１４との間の電位差に起因して、データ導体１２を流れる電流が生じる。この電流がそれぞれの検出期間Ｔｓ中に測定されて、タッチ入力が検出される。第１の実施形態と同様に、各検出期間Ｔｓはアドレス期間Ｔａの後に続く。
【００６６】
アドレス期間Ｔａ中、バッファ回路４２は、関連するデータ導体１２を介して関連する画素電極１１にデータ電圧を供給する働きをする。検出スイッチ４４は、アドレス期間の持続時間において閉じられたままであり、これにより、バッファ回路４２の電流検出機能を断つ（ＯＦＦする）。アドレス期間は、その持続時間が一般に２０μｓであるが、無論、フィールドレート（アレイがアドレス指定される頻度）に応答して変わる。
【００６７】
アドレス期間の終わりに検出スイッチ４４が開かれ、これにより、バッファ回路４２の電流検出機能がＯＮされ、検出期間Ｔｓの開始が規定される。
【００６８】
検出期間Ｔｓ中においては、関連するデータ導体１２を流れる電流が測定される。行期間の終わりにデータ導体の電流が高いということは、画素電極１１と選択導体１４との間が接続されていることから、タッチ入力が生じたことを示している。逆に、電流が低いこと、あるは、電流がゼロであるということは、画素電極１１と選択導体１４との間が接続されておらず、したがって、タッチ入力が無いことを示している。そのため、関連するデータ導体１２により接続を検出できる。検出スイッチ４４が開かれていると、データ導体１２を流れる任意の電流によりコンデンサ４５が充電される。コンデンサ４５に蓄えられた任意の電荷がＡＤＣ４３により測定される。検出期間は、その持続時間が一般に２０μｓである。各行期間の終わりにＡＤＣ４３によって行なわれる測定から、画素に対するタッチ入力を検出できる。
【００６９】
第３の実施形態の光導電素子８０は、第１および第２の実施形態の態様と同様の態様で圧電抵抗材料により形成される感圧素子に取って代えることができると考えられる。これにより、ライトペン９５の要件が除去されるため、有利である。画素を押圧すると、パッシブプレートに圧力が加わる。この圧力はＬＣ材料６０を介して感圧素子に伝えられる。
【００７０】
前述した実施形態はタッチ入力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、タッチ動作の圧縮力を、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。光タッチ入力の場合、ライトペンによって生成される光は、インク層を通じて光導電素子に伝えられる。
【００７１】
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提供されている。この表示装置は、行および列のアレイで配置された複数の画素を備え、各画素が１つの画素電極を備え、この画素電極には、対応する薄膜トランジスを介して関連するデータ導体によりデータ電圧を供給することができ、上記薄膜トランジスタは、画素電極に接続されるドレイン端子を有している。また、各画素は、画素へのタッチ入力に応答して関連する画素電極を他の電極に対して電気的に接続する本体をさらに備え、この接続を関連するデータ導体によって検出できる。ディスプレイをアドレス指定するために使用される回路も、ディスプレイに対する任意のタッチ入力を検出するために使用できる。これにより、タッチ入力検出を行なうための余分な導体を不要にでき、有利である。
【００７２】
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できよう。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】
【００７３】
【図１】本発明に係るアクティブマトリクス液晶表示装置のアクティブプレートの一部を概略的に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるタッチ入力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】本発明の第１の実施形態のアクティブマトリクス表示装置の回路レイアウトの概略図である。
【図５】使用中に図４の回路に存在する様々な電圧および電流における様々なプロットを示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態におけるタッチ入力感応画素の平面図である。
【図７】図６に示された画素のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態におけるタッチ入力感応画素の平面図である。
【図９】図８に示された画素のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態のアクティブマトリクス表示装置の一部の回路レイアウトを概略的に示す図である。
【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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2007503639.tif 000014