(57)【要約】タッチセンサ式ディスプレイは、画素（１８）を有し、画素（１８）の夫々は、画素電極（２２）を有する。画素（１８）の光学状態は、画素電極（２２）に供給された駆動電圧（ＶＤ）に依存する。タッチセンサ素子（Ｓ１）は、画素電極（２２）と更なる電極（４０；１７）との間に配置されている。タッチセンサ素子（Ｓ１）は、タッチセンサ素子（Ｓ１）に加えられた機械的な力に依存するインピーダンスを有する。
2007502444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
夫々が、画素電極と、該画素電極へ供給される駆動電圧に依存する光学状態とを有する画素，及び
前記画素電極と更なる電極との間に配置され、印加される機械的な力に依存するインピーダンスを有するタッチセンサ素子，
を有するタッチセンサ式ディスプレイ。
【請求項２】
前記更なる電極での電圧を検知するための検知回路を更に有する、請求項１記載のタッチセンサ式ディスプレイ。
【請求項３】
所定の電圧レベルは、前記更なる電極へ供給されることを特徴とする、請求項１記載のタッチセンサ式ディスプレイ。
【請求項４】
双安定ディスプレイであることを特徴とする、請求項１乃至３のうちいずれか一項記載のタッチセンサ式ディスプレイ。
【請求項５】
その交点に前記画素を結合された選択電極及びデータ電極，
前記選択電極へ選択電圧を供給するための選択駆動部，
前記データ電極へデータ電圧を供給するためのデータ駆動部，
夫々が前記画素の夫々一つに結合された電子スイッチ，及び
前記選択電極の少なくとも一つに結合されている前記電子スイッチを作動させることによって前記選択電極の前記少なくとも一つに結合された前記画素を選択するよう前記選択駆動部を制御し、前記選択電極の少なくとも一つに結合された前記画素の前記画素電極へ前記データ電圧を供給するよう前記データ駆動部を制御するための制御部；
を有するアクティブマトリクスディスプレイであることを特徴とする、請求項１記載のタッチセンサ式ディスプレイ。
【請求項６】
当該ディスプレイの少なくともサブエリア内で、前記更なる電極へ所定の電圧を供給するための電圧源を更に有し、
前記タッチセンサ素子は、前記サブエリアの前記画素の夫々に結合され、
前記制御部は、最初に前記サブエリアの前記画素の全てを所定の第１の光学状態に至らせるよう前記選択駆動部及び前記データ駆動部を制御するために配置され、
前記所定の電圧のレベルは、前記機械的な力が前記画素のうちの特定の一つに結合された前記タッチセンサ素子へ印加される場合に、導通していない前記電子スイッチを得、且つ、前記サブエリアの前記画素の特定の一つの光学状態の変化を引き起こす前記画素電極での電圧を得るよう選択されることを特徴とする、請求項５記載のタッチセンサ式ディスプレイ。
【請求項７】
前記更なる電極は、前記選択電極である複数の更なる電極に分割され、
前記タッチセンサ素子は、前記画素電極と前記選択電極との間に配置されることを特徴とする、請求項６記載のタッチセンサ式ディスプレイ。
【請求項８】
前記制御部は、最初に当該ディスプレイの少なくともサブエリアにおいて前記画素の全てを前記所定の第１の光学状態に至らせ、次に、前記選択駆動部が前記選択電極の全てへ前記所定の電圧レベルを供給するよう、前記選択駆動部及び前記データ駆動部を制御するために配置されることを特徴とする、請求項７記載のタッチセンサ式ディスプレイ。
【請求項９】
前記画素に結合され、前記画素の前記選択電極と前記データ電極との間に配置されている更なるタッチセンサ素子を更に有することを特徴とする、請求項７記載のタッチセンサ式ディスプレイ。
【請求項１０】
前記画素に結合され、前記画素の前記画素電極と前記データ電極との間に配置されている更なるタッチセンサ素子を更に有することを特徴とする、請求項７記載のタッチセンサ式ディスプレイ。
【請求項１１】
前記タッチセンサ素子は、タッチ力が印加される場合に減少するインピーダンスを有することを特徴とする、請求項１記載のタッチセンサ式ディスプレイ。
【請求項１２】
前記更なるタッチセンサ素子は、タッチ力が印加される場合に減少するインピーダンスを有することを特徴とする、請求項１記載のタッチセンサ式ディスプレイ。
【請求項１３】
前記タッチセンサ素子及び／又は前記更なるタッチセンサ素子は、スイッチであることを特徴とする、請求項１１又は１２記載のタッチセンサ式ディスプレイ。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のうちいずれか一項記載のタッチセンサ式ディスプレイを有する表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチセンサ式ディスプレイ及びタッチセンサ式ディスプレイを有する表示装置に関する。
【０００２】
例えば、このようなタッチセンサ式ディスプレイは、ＰＤＡ又は携帯電話において、電子ブックとして特に適しているＥ−インク・ディスプレイのような、電気泳動ディスプレイである。
【背景技術】
【０００３】
手持ち式の表示装置は、多くの情報を表示し、且つ、直感的なユーザ・インタラクションの実現性を有することができる小型で軽量の装置であることが重要である。ユーザは、表示スクリーンの表面に置かれた透明なタッチスクリーン装置をタッチすることにより、表示装置と対話することができることが知られる。タッチスクリーンは、表示装置が所要の動作を実行することを可能とするよう、タッチ・イベントのタッチ座標を表示しうる。
【０００４】
しかし、表示装置の表面上のこのようなタッチスクリーンは、同時に複数のタッチ位置を検出することができず、且つ、高価である。更に、このようなタッチスクリーンは、表示性能を下げる。
【０００５】
ＥＰ−Ｂ−０４１６１７６は、情報を表示するようディスプレイの行及び列の電極へ信号を供給し、且つ、ディスプレイへ電気的に結合された入力ペンの位置を行及び列の電極により検知する非機械式及び非発光型マトリクスディスプレイを開示する。この先行技術のマトリクスディスプレイは、別個のタッチスクリーンを必要としない。しかし、ペンが、ディスプレイへ電気的に結合されるべきである。
【特許文献１】欧州特許出願ＥＰ−Ｂ−０４１６１７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、別個のタッチスクリーンを必要とせずに、且つ、ディスプレイへ電気的に結合されているペンを必要とせずにタッチ入力を検出することができるタッチセンサ式ディスプレイ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】
【０００７】
本発明の第１の特徴は、請求項１に記載されているタッチセンサ式ディスプレイを提供することである。本発明の第２の特徴は、請求項１４に記載されているタッチセンサ式ディスプレイを有する表示装置を提供することである。有利な実施例は、従属請求項に明示されている。
【０００８】
本発明の第１の特徴に従うタッチセンサ式ディスプレイでは、画素の夫々一つは、画素の光学状態を決定する駆動電圧が供給される画素電極を有する。タッチセンサ素子は、画素電極と更なる電極との間に配置されている。タッチセンサ素子は、タッチセンサ素子に印加された機械的な力に依存するインピーダンスを有する。
【０００９】
ディスプレイのこの構造は、タッチセンサ式ディスプレイに設けられたタッチセンサ素子の状態からタッチ位置を決定することを可能にする。画素電極での電圧は、画素の両端の電圧及びそれにより画素の光学状態を決定する。タッチセンサ素子のインピーダンスがタッチセンサ素子に印加された機械的な力によって変わると、更なる電極での電圧変化が発生する。この電圧変化は、タッチセンサ素子を介して更なる電極へ接続された画素に結合されたタッチセンサ素子の位置におけるタッチ・イベントを表す。従って、本発明の実施例に従う双安定ディスプレイは、ディスプレイ内に、ペンとディスプレイとの間の電気的接続を回避するタッチセンサ素子を有する。
【００１０】
請求項２に記載された発明に従う実施例において、タッチセンサ式ディスプレイは、前記更なる電極での電圧を検知するよう、前記更なる電極へ結合された検知回路を有する。検知回路は、タッチセンサ素子のインピーダンスの変化によって引き起こされた更なる電極での電圧の変化を検知することができ、従って、タッチ・イベントを検出することができる。
【００１１】
請求項３に記載された発明に従う実施例において、所定の電圧レベルが、前記更なる電極へ供給される。このようにして、書き込みモードを供給するタッチセンサ式ディスプレイが得られる。画素電極での電圧は、タッチセンサ素子のインピーダンスが変化するときに、更なる電極での電圧により変化する。画素電極での電圧変化は、画素の光学状態を変化させる。この光学状態の変化は、可視的であり、ディスプレイがどこをタッチされたかを光学的に表す。従って、ユーザはディスプレイ上に書き込むことができる。
【００１２】
また、機械的な力が印加された画素の光学状態を変化させ、且つ、タッチ位置を検出することが可能である。更なる電極での電圧の検知及び更なる電極への所定の電圧の供給は、同時に又は連続して実行されても良い。タッチセンサ素子のインピーダンス変化は、検知回路によって積算され、且つ、検知回路の出力で電圧変化を引き起こす電流を発生させうる更なる電極に印加された所定の電圧により、同時に両方の動作を実行することが可能である。
【００１３】
請求項４に記載された発明に従う実施例において、タッチセンサ式ディスプレイは、例えば電気泳動ディスプレイのような、双安定ディスプレイである。電気泳動ディスプレイは、例えばＥ−インク・ディスプレイである。
【００１４】
通常、双安定ディスプレイは、一連のパルスを有する駆動電圧によって駆動される。駆動電圧は、画像更新期間の間のみ、夫々の画素の画素電極へ供給される。ディスプレイは双安定特性を有するので、画像更新期間の後、ホールド期間の間、画像は、如何なる駆動電圧も必要とせずに保たれうる。駆動電圧は、画像が再び更新されるべき場合に、再び供給される。
【００１５】
画像が比較的低い割合で更新又はリフレッシュを為されなければならず、従って、画素の光学状態は、比較的長時間の間、駆動電圧を必要とせずに保たれる、このような双安定ディスプレイは、低電力消費を有する。しかし、このようなディスプレイがタッチ位置を検出するために及び／又はタッチ・イベントがどこで発生したか（書き込み）をディスプレイ上に表示するために、入力されたタッチ・イベントを検出すべき場合には、ディスプレイは、高いリフレッシュ率で駆動されるべきである。しかし、これは、ディスプレイの電力消費が増大しうるという欠点を有する。ＥＰ−Ｂ−０４１６１７６は、一つの実施例において、タッチセンサ機能が、表示データが供給される前に選択された行に対して実行されることを開示する。他の実施例では、タッチセンサ機能は、表示データが選択された行へ供給される前に、全ての行を走査することによって実行される。常に、タッチセンサ機能は、ペンの動きにおいて高速な反応を可能にするように一つのフレーム内で少なくとも一度発生する。これは、ペンの動きがディスプレイ上にペンによって書き込まれた文字を見ることを可能にするようディスプレイ上に表示されるべきである場合に、不可欠であると開示される。この従来技術のマトリクスディスプレイは、別個のタッチスクリーンを必要としないが、この検知方法は、比較的高い電力を消費する。
【００１６】
請求項４に記載された発明に従うタッチセンサ式ディスプレイは、画像をリフレッシュする前の画像更新期間の間だけ、アクティブに駆動される。アクティブ駆動パルスは、画像更新期間の中間のホールド期間の間は必要とされない。
【００１７】
本発明の実施例に従う検知回路は、如何なる駆動パルスも必要とせずに、タッチセンサ素子のインピーダンス変化によって引き起こされた更なる電極での電圧変化を検出することができる。従って、検知回路は、画素での電圧及び供給電圧のみを用いることによって、タッチセンサ素子の状態を検出することができる。タッチ・イベントの位置は、ホールド期間の間に検出可能であり、高いリフレッシュ率は必要とされず、従って、ディスプレイの電力消費は、低いままである。
【００１８】
書き込みは、更なる電極での所定の電圧レベルを必要とする。圧力検知素子のインピーダンスがタッチ・イベントにより下がる場合には、画素の光学状態の変化を得るよう所定の電圧レベルを更なる電極へ供給することで十分である。この所定の電圧はホールド期間の少なくとも一部の間に供給されなければならないが、電力消費は、急速に変化する電圧が供給される必要がない場合には低いままであり、ライン毎に通常の方法で画素をアドレス指定する必要がない。
【００１９】
従って、検知及び書き込みの両方が、ホールド期間の間に実行可能である。結果として、双安定ディスプレイは、低いリフレッシュ率で駆動可能であり、従って、電力消費は少ない。
【００２０】
請求項５の発明に従う実施例において、望ましくは、ディスプレイは、ディスプレイの解像度が一様に広げられるように画素がディスプレイの表示スクリーンの領域上に均一に広げられているようなマトリクスディスプレイであり、良好な品質でディスプレイ上に書き込み又は描画を行うディスプレイを使用することが可能である。
【００２１】
請求項６の発明に従う実施例において、第１に、画像更新期間の間、画像更新は、画素を第１の光学状態に至らせるよう実行されなければならない。次に、ホールド期間が後に続き、その間、ディスプレイは、もはやアドレス指定される必要がなく、特定の電圧レベルが更なる電極へ供給されることで十分である。特定の電圧レベルは、電子スイッチが絶縁状態で保持されているので、タッチ力が関連したタッチセンサ素子上に印加される場合には画素の光学状態にほとんど影響を与えず、且つ、タッチ力が関連したタッチセンサ素子に印加される場合には画素の光学状態を変化させるよう、選択される。例えば、第１の光学状態では、全ての画素は白くなり、更なる電極へ供給される電圧は、タッチセンサ素子のインピーダンスがタッチ・イベントにより下がる場合に画素が灰色又は黒になるように選択される。
【００２２】
検知又は書き込みがディスプレイのサブエリアでしか必要とされない場合には、このサブエリア内の画素のみが第１の光学状態に至り、このサブエリアに結合された更なる電極は、特定の電圧レベルを供給する必要がある。
【００２３】
請求項７に記載された発明に従う実施例において、選択電極は、更なる電極として使用される。従って、タッチセンサ素子は、画素電極と選択電極との間に接続され、別個の余分な更なる電極は必要とされない。画像更新期間の間、選択駆動部は、選択電極へ選択電圧を、データ電極へデータ電圧を供給する。タッチ検知が可能である検知モードの間に、選択電極での電圧は、タッチ・イベントの位置を決定するために検知される。書き込みモードの間に、特定の電圧が関連した選択電極へ供給される。
【００２４】
請求項８に記載された発明に従う実施例において、書き込みモードの間に、第１の関連画素は明確な光学状態へ至り、特定のレベル電圧は選択電極へ供給される。書き込みがディスプレイのサブエリアでしか必要とされない場合には、関連した選択電極のみが電圧レベルを供給しなければならない。
【００２５】
請求項９に記載された発明に従う実施例において、機械的な力が特定の画素の位置で供給される場合に、第１の上記タッチセンサスイッチは、関連した選択電極へ画素電圧を供給し、更なるタッチセンサスイッチは、特定の画素に結合されたデータ電極へ特定の画素に結合された選択電極での電圧を接続する。従って、タッチ・イベントの二次元の位置が、選択電極及びデータ電極において検出可能である。更なるタッチセンサスイッチが存在しない場合には、タッチ・イベントの仮想的な位置しか検出することができない。
【００２６】
請求項１０に記載された発明に従う実施例において、機械的な力が特定の画素の位置で供給される場合に、第１の上記タッチセンサスイッチは、関連した選択電極へ画素電圧を供給し、更なるタッチセンサスイッチは、関連したデータ電極へ関連した画素電極での電圧を接続する。従って、タッチ・イベントの二次元の位置が、選択電極及びデータ電極において検出可能である。
【００２７】
請求項１３に記載された発明に従う実施例において、タッチセンサ素子及び／又は更なるタッチセンサ素子はスイッチである。スイッチは、開いているときに非常に高いインピーダンスを有するので、スイッチが開いている場合には、画素電極での電圧に及ぶ影響は最小限とされる。スイッチは、閉じられているときに非常に低いインピーダンスを有するので、画素電極は、更なる電極、選択電極又はデータ電極に最適に結合される。
【００２８】
本発明のこれら及び他の特徴は、後述する実施例から明らかであり、実施例を参照して説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１から４は、図５及び６に関する本発明による実施例を説明するための骨組みを形成するよう、電気泳動ディスプレイの駆動に関する実施例を明らかにする。
【００３０】
図１は、例えば、明瞭さを改善するために、数個の表示素子の大きさしか有さない電気泳動ディスプレイの一部の断面を図式的に示す。電気泳動ディスプレイは、ベース基板２と、例えばポリエチレンから作られる二つの透明な基板３と４との間に存在する電子インクを有する電気泳動フィルムと、を有する。基板のうちの一つ３には、透明な画素電極５、５’が設けられており、他の基板４には透明なカウンタ電極６が設けられている。カウンタ電極６は、分割されていても良い。電子インクは、約１０から５０ミクロンの複数のマイクロカプセル７を有する。夫々のマイクロカプセル７は、液体４０に浮かべられた、正に帯電された白色粒子８及び負に帯電された黒色粒子９を有する。斜線部分の材料４１は、ポリマー結合材である。層３は、必須ではなく、接着層であっても良い。画素１８（図２参照。）の両端の画素電圧ＶＤがカウンタ電極６に関して画素電極５、５’へ正の駆動電圧Ｖｄｒ（例えば、図３参照。）として供給される場合に、電界は、カウンタ電極６の方向のマイクロカプセル７の側へと白色粒子８を動かすように発生し、表示素子は見ている者に対して白く見えるようになる。同時に、黒色粒子９は、それらが見ている者から隠れたマイクロカプセル７の反対の側へと動く。画素電極５、５’とカウンタ電極６との間に負の駆動電圧Ｖｄｒを印加することにより、黒色粒子９は、カウンタ電極６の方向のマイクロカプセル７の側へと動き、表示素子は見ている者に対して暗くなる（図示せず。）。電界が取り除かれるとき、粒子８、９は、得られた状態のままであり、ディスプレイは、双安定特性を示し、ほとんど電力を消費しない。電気泳動媒体は、例えば、米国特許出願ＵＳ５，９６１，８０４、ＵＳ６，１１２０，８３９及びＵＳ６，１３０，７７４からそれ自体知られ、Ｅ−インク社から得られても良い。
【００３１】
図２は、電気泳動ディスプレイの一部の等価回路図を用いて画像表示装置を図式的に示す。画像表示装置１は、能動スイッチ素子１９と、行駆動部１６と、列駆動部１０とを設けられたベース基板２上に積層された電気泳動フィルムを有する。望ましくは、カウンタ電極６は、カプセルに包まれた電気泳動インクを有するフィルムの上に設けられるが、ディスプレイが使用する面内電界を基に動作する場合には、代替的にベース基板上に設けられても良い。通常、能動スイッチ素子１９は、薄膜トランジスタＴＦＴである。表示装置１は、行又は選択電極１７と、列又はデータ電極１１との交点に結合された表示素子の行列を有する。行駆動部１６は、連続して行電極１７を選択し、一方、列駆動部１０は、選択された行電極１７に結合された画素への列電極１１へ、並列にデータ信号を供給する。望ましくは、処理装置１５は、最初に、入来するデータ１３を、列電極１１によって供給されるべきデータ信号に加工する。
【００３２】
駆動ライン１２は、列駆動部１０と行駆動部１６との間の相互の同期化を制御する信号を伝達する。
【００３３】
行駆動部１６は、特定の行電極１７に接続されているＴＦＴ１９のゲートへ適切な選択パルスＶｓを供給し、関連したＴＦＴ１９の低インピーダンスのメイン電流経路を得る。他の行電極１７に接続されているＴＦＴ１９のゲートは、それらのメイン電流経路が高インピーダンスを有するように電圧Ｖｓを受ける。ＴＦＴ１９のソース電極２１とドレイン電極との間が低インピーダンスであることにより、列電極１１に存在するデータ電圧Ｖｄが画素１８の画素電極２２へ接続されているドレイン電極へ供給されることが可能となる。このように、列電極１１に存在するデータ信号Ｖｄは、ＴＦＴがそのゲートでの適切なレベルによって選択される場合に、ＴＦＴのドレイン電極へ結合された画素又は表示素子１８の画素電極へと伝送される。図示した実施例において、図１の表示装置は、また、夫々の表示素子１８の位置に付加的なキャパシタ２３を有する。この付加的なキャパシタ２３は、画素電極２２と一つ又はそれ以上の蓄積キャパシタライン２４との間に接続されている。ＴＦＴの代わりに、例えばダイオード、ＭＩＭなどのような、他のスイッチ素子が使用されても良い。
【００３４】
図３は、オーバー・リセットが使用される様々な状況における画素の両端の電圧を示す。図３Ａから３Ｄは、電気泳動ディスプレイを駆動するための様々な方法を示す。一例として、図３は、黒及び白の粒子並びに４つの光学状態、即ち、ブラックＢ、ダークグレーＧ１、ライトグレーＧ２及びホワイトＷを有する電気泳動ディスプレイに基づく。図３Ａは、ライトグレーＧ２又はホワイトＷからダークグレーＧ１への遷移に対する画像更新期間ＩＵＰを示す。図３Ｂは、ダークグレーＧ１又はブラックＢからダークグレーＧ１への遷移に対する画像更新期間ＩＵＰ’を示す。縦に引かれた点線は、（通常、２０ミリ秒続く）フレーム期間ＴＦを表しており、フレーム期間ＴＦ内で発生するライン期間ＴＬは、図３には示されていない。ライン期間ＴＬは、図４に表されている。
【００３５】
図３Ａ及び図３Ｂの両図において、画素１８の両端の画素電圧ＶＤは、第１の振動パルスＳＰ１、ＳＰ１’、リセットパルスＲＥ、ＲＥ’、第２の振動パルスＳＰ２、ＳＰ２’及び駆動パルスＶｄｒを連続的に有する。駆動パルスＶｄｒは、瞬間ｔ７から瞬間ｔ８まで続く同じ駆動期間Ｔｄｒの間に発生する。第２の振動パルスＳＰ２、ＳＰ２’は、駆動パルスＶｄｒの直前にあって、同じ第２の振動期間ＴＳ２の間に発生する。リセットパルスＲＥ、ＲＥ’は、第２の振動パルスＳＰ２、ＳＰ２’の直前にある。しかし、リセットパルスＲＥ、ＲＥ’の夫々異なる持続時間ＴＲ１、ＴＲ１’のために、リセットパルスＲＥ、ＲＥ’の開始瞬間ｔ３及びｔ５は異なっている。従って、リセットパルスＲＥ、ＲＥ’の夫々直前にある第１の振動パルスＳＰ１、ＳＰ１’は、夫々、時間ＴＳ１、ＴＳ１’での異なる第１の振動期間の間に発生する。
【００３６】
第２の振動期間ＳＰ２、ＳＰ２’は、同じ振動期間ＴＳ２の間に全ての画素１８に対して発生する。これは、図３Ａ及び３Ｂに示されているように、この第２の振動期間ＴＳ２の持続時間を、より一層短く選ぶことを可能にする。明瞭さのために、第２の振動パルスＳＰ２、ＳＰ２’のレベルの夫々一つは、標準的なフレーム期間ＴＦの間に存在する。実際には、第２の振動期間ＴＳ２の間に、同じ電圧レベルが全ての画素１８へ供給されうる。従って、この場合、ライン毎に画素１８を選択する代わりに、即座に全ての画素１８を選択することが可能であり、レベル毎に単一のライン選択期間ＴＬ（図４参照。）のみで十分である。従って、図３Ａ及び３Ｂでは、第２の振動期間ＴＳ２は、４つの標準的なフレーム期間ＴＦに代わって、４つのライン期間ＴＬのみを持続する必要がある。しかし、容量性の電流及びその結果生じる損失を低くするように、同時に画素のライン（全てのラインをではない。）のグループのみを選択することが依然として可能である。
【００３７】
代替的には、第１の振動パルスＳＰ１及びＳＰ１’が時間的に揃えられるように、駆動信号のタイミングを変えることも可能である。その場合、第２の振動パルスＳＰ２は、もはや時間的に揃えられない（図示せず。）。この場合、第１の振動期間ＴＳ１は、より一層短くなりうる。図３Ｂに示されているような同じ光学遷移のために、図３Ａで示されているように、第１の振動パルスＳＰ１、ＳＰ１’の両方と、第２の振動パルスＳＰ２、ＳＰ２’の両方とを、両方とも揃えることも可能である。
【００３８】
駆動パルスＶｄｒは、一定の持続時間を有するよう示されているが、様々な持続時間を有しても良い。
【００３９】
図３Ａ及び３Ｂに示された駆動方法が電気泳動ディスプレイへ適用される場合には、第２の振動期間ＴＳ２の外で、画素１８は、ライン毎にスイッチ１９を作動させることにより、ライン毎に選択されなければならない。選択されたラインの画素１８の両端の電圧ＶＤは、画素１８が有すべき光学状態に従って、列電極１１を介して供給される。例えば、光学状態がホワイトＷからダークグレーＧ１へ変化すべき選択された画素の行にある画素１８に対しては、正の電圧が、瞬間ｔ０で始まるフレーム期間ＴＦの間に、関連した列電極１１で供給されなければならない。光学状態がブラックＢからダークグレーＧ１へ変化すべき選択された画素の行にある画素１８に対しては、零電圧が、瞬間ｔ０からｔ１へ続いているフレーム期間ＴＦの間に、関連した列電極で供給されなければならない。
【００４０】
図３Ｃは、図３Ｂに示された波形に基づく波形を示す。図３Ｃの波形は、同じ光の遷移を引き起こす。相違点は、図３Ｂの第１の振動パルスＳＰ１’が図３Ａの振動パルスＳＰ１と同時に起こるよう、この場合には時間的にシフトされていることである。シフトされた振動パルスＳＰ１’は、ＳＰ１”によって表されている。従って、この場合、リセットパルスＲＥの持続時間とは無関係に、全ての振動パルスＳＰ１、ＳＰ１”は、また、同じ振動期間ＴＳ１の間に発生する。これは、光の遷移とは無関係に、同じ振動パルスＳＰ１、ＳＰ１”及びＳＰ２、ＳＰ２’の両方が同時に全ての画素１８へ供給されるという利点を有する。従って、第１の振動期間ＴＳ１及び第２の振動期間ＴＳ２の両方の期間中に、ライン毎に画素１８を選択することは必要とされない。図３Ｃにおいて、振動パルスＳＰ１”及びＳＰ２’が完全なフレーム期間の間に所定の高い又は低いレベルを有する間に、一つ又はそれ以上のライン期間ＴＬ（図４参照。）を持続する振動パルスＳＰ１”及びＳＰ２’を使用することが可能である。このようにして、画像更新時間ＩＵＴは、最大限に短くされうる。更に、同時に全てのラインを選択し、同じ電圧を全ての列へ供給するために、振動期間ＴＳ１及びＴＳ２の間に、隣り合う画素と電極との間のキャパシタンスは、効果がなくなる。これは、漂遊する容量性の電流と、それによる損失を最小限にしうる。また更に、共通の振動パルスＳＰ１、ＳＰ１”及びＳＰ２、ＳＰ２’は、構造化されたカウンタ電極６を使用することによって振動を実施することを可能にする。
【００４１】
このアプローチの欠点は、（第１の振動パルス期間ＴＳ１とリセット期間ＴＲ１’との間に）小休止が導入されることである。使用される電気泳動ディスプレイ次第で、この休止時間は、例えば０．５秒よりも長くなるべきではない。
【００４２】
図３Ｄは、図３Ｃに示された波形に基づく波形を示す。この波形に対して、第３の振動期間ＴＳ３の間に発生する第３の振動パルスＳＰ３が加えられている。第３の振動期間ＴＳ３は、リセットパルスＲＥ’が最大長を有さない場合に、第１の振動パルスＳＰ１とリセットパルスＲＥ’との間に発生する。第３の振動パルスＳＰ３は、振動の視認性を最小限にするよう、第１の振動パルスＳＰ１よりも低いエネルギー量を有しても良い。第３の振動パルスＳＰ３は、第１の振動パルスＳＰ１の続きであることも可能である。望ましくは、第３の振動パルスＳＰ３は、画像保持を最小限にし、且つ、グレースケール精度を増大させるよう、第１の振動期間ＴＳ１’とリセット期間ＴＲ１’との間の利用可能な時間における期間全体を満たす。図３Ｃに示された駆動方法に関して、画像保持は更に減じられ、休止時間は大幅に削減される。
【００４３】
代替的には、リセットパルスＲＥ’は、第１の振動パルスＳＰ１の直後に発生し、第３の振動パルスＳＰ３は、リセットパルスＲＥ’と第２の振動パルスＳＰ２’との間に発生することが可能である。
【００４４】
図３に示されているような電気泳動ディスプレイの可能な駆動方法は、オーバー・リセットに基づく。画像保持は、粒子が画素電極５、５’とカウンタ電極６との間で動くべき距離に比例する長さを有するリセットパルスＲＥ、ＲＥ’を使用することによって更に改善されうる。
【００４５】
電気泳動ディスプレイは、例えば、リセットパルスがなくても良いような、多数の他の方法で駆動されても良い。
【００４６】
図４は、フレーム期間中に発生する信号を示す。通常、図３に表されている夫々のフレーム期間ＴＦは、電気泳動マトリクスディスプレイの多数の行に等しい多数のライン期間ＴＬを有する。図４では、連続するフレーム期間ＴＦのうちの一つが、更に詳細に示されている。このフレーム期間ＴＦは、瞬間ｔ１０で始まり、瞬間ｔ１４まで続く。フレーム期間ＴＦは、ｎ個のライン期間ＴＬを有する。第１のライン期間ＴＬは、瞬間ｔ１０からｔ１１まで続き、第２のライン期間ＴＬは、瞬間ｔ１１からｔ１２まで続き、最後のライン期間ＴＬは、瞬間ｔ１３からｔ１４まで続く。
【００４７】
通常、フレーム期間ＴＦの間に、行は、適切な選択パルスＳＥ１からＳＥｎを行へ供給することによって、一つずつ選択される。一つの行は、所定の零でないレベルを有するパルスを供給することによって選択されても良く、他の行は、零電圧を受け、従って、選択されない。データＤＡは、選択された行の全ての画素１８へ並列に供給される。特定の画素１８に対するデータ信号ＤＡのレベルは、この特定の画素１８の光学状態の遷移に依存する。
【００４８】
従って、異なるデータ信号ＤＡが列の異なる画素に供給されるべき場合には、図３に示されたフレーム期間は、ｎ個のライン又は選択期間ＴＬを有する。しかし、第１及び第２の振動パルスＳＰ１及びＳＰ２が夫々同じ振動期間ＴＳ１及びＴＳ２の間に発生する場合には、同時に全ての画素１８が同時に画素１８の全てのラインを選択することが可能であり、ライン毎に画素１８を選択することは必要とされない。従って、共通の振動パルスが使用される図３に示されたフレーム期間の間に、ディスプレイの全ての行へ適切な選択パルスを供給することによって、単一のライン期間ＴＬにおいて全ての画素１８を選択することが可能である。結果として、これらのフレーム期間は、列に結合された画素１８が異なるデータ信号を受けても良いフレーム期間よりも著しく短い持続期間（一つのライン期間ＴＬ、又はｎの代わりに、ｎよりも少ない多数のライン期間）を有しても良い。
【００４９】
一例として、ディスプレイのアドレス指定を、図３Ｃに関して更に詳細に説明する。瞬間ｔ０で、画像更新期間ＩＵＰの第１のフレーム期間ＴＦが始まる。画像更新期間ＩＵＰは、瞬間ｔ８で終了する。
【００５０】
第１の振動パルスＳＰ１”は、瞬間ｔ０から瞬間ｔ３まで続く第１の振動期間ＴＳ１の間に全ての画素１８へ供給される。この第１の振動期間ＴＳ１の間に、夫々のフレーム期間ＴＦの間に、画素１８のラインの全て（又は一グループ）が、少なくとも一つのライン期間ＴＬの間に同時に選択され、同じデータ信号がディスプレイの全ての列へ供給される。データ信号のレベルは、図３Ｃに示されている。例えば、瞬間ｔ０からｔ１まで続く第１のフレーム期間ＴＦの間に、高いレベルが全ての画素へ供給される。瞬間ｔ１で始まる次のフレーム期間ＴＦの間に、低いレベルが全ての画素へ供給される。同じ理論が、共通の第２の振動期間ＴＳ２に対しても有効である。
【００５１】
リセットパルスＲＥ、ＲＥ’の持続時間は、異なる画素１８の光学遷移が前の画像更新期間ＩＵＰの間に表示された画像と、現在の画像更新期間ＩＵＰの終わりに表示されるべき画像とに依存するので、画素１８によって異なっている。例えば、光学状態がホワイトＷからダークグレーＧ１へと変化すべき画素１８では、高いレベルのデータ信号ＤＡが、瞬間ｔ３で始まるフレーム期間ＴＦの間に供給されなければならず、一方、光学状態がブラックＢからダークグレーＧ１へと変化すべき画素１８では、零レベルのデータ信号ＤＡが、このフレーム期間の間に必要とされる。後述された画素１８へ供給されるべき第１の非零データ信号ＤＡは、瞬間ｔ４で始まるフレーム期間ＴＦで発生する。異なるデータ信号ＤＡが異なる画素１８へ供給されるべきフレーム期間ＴＦにおいて、画素１８は、行毎に選択されなければならない。
【００５２】
従って、図３の全てのフレーム期間は、等距離で縦に引かれた点線によって表されているが、フレーム期間の実際の持続時間は、異なっていても良い。異なるデータ信号ＤＡが画素１８へ供給されるべきフレーム期間ＴＦでは、通常、画素１８は、行毎に選択されなければならず、従って、ｎ個のライン選択期間ＴＬが存在する。同じデータ信号ＤＡが全ての画素へ供給されるべきフレーム期間ＴＦでは、フレーム期間ＴＦは、単一のライン選択期間ＴＬと同じくらい短くても良い。しかし、単一のライン選択期間ＴＬよりも長い間、同時に全てのラインを選択することが可能である。ラインのサブグループを連続して選択することも可能であり、夫々のサブグループは、一つ又は幾つかのライン選択期間の間に選択される。
【００５３】
図５は、本発明の一実施例に従うディスプレイの一部の回路図を示す。図５は、ディスプレイの単一のセルを示す。セルは、画素電極２２を有する画素１８を有する。画素１８の他の電極は、通常、共通電極ＣＥと呼ばれ、通常、全ての画素に関して同じ電圧に接続されている。一例として、共通電極ＣＥは、接地に接続されているよう、示されている。電子スイッチ１９は、画素電極２２とデータ又は列電極１１との間に配置されたメイン電流経路を有する。電子スイッチの制御入力は、選択又は行電極１７へ結合されている。タッチセンサ素子Ｓ１は、画素電極２２と電極４０との間に配置されている。スイッチＳＣは、バッファ３１又は電圧源４１を電極４０へ接続する。
【００５４】
タッチ位置が決定されるべき場合には、スイッチＳＣは、バッファ３１を電極４０へ接続する。ディスプレイがタッチセンサ素子Ｓ１の位置でタッチされない場合、タッチセンサ素子Ｓ１のインピーダンスは非常に高く、画素１８の両端の電圧は、タッチセンサ素子Ｓ１を介して電極４０へ供給されない。しかし、力がタッチセンサ素子Ｓ１に印加されると、そのインピーダンスは下がり、画素１８は、電極４０へ接続されうる。バッファ３１によって検出される電極での電圧は、変化しうる。バッファ３１は、望ましくは、積分バッファである。バッファ３１の出力は、タッチ・イベントが電極４０に結合された画素１８で検出されたこと表す。
【００５５】
更なるタッチセンサスイッチＳ２が、点線によって表されているように、列電極１１と画素電極２２又は電極４０のいずれかとの間に存在しても良い。バッファ３１は、共通電極１１へ結合されている。タッチ検知期間の間に、バッファ３１は、共通電極１１での電圧を検知する。力がタッチセンサスイッチＳ２に印加されている場合には、そのインピーダンスは低くなり、画素電極２２での電圧は、直接的に又は低インピーダンスのタッチセンサスイッチＳ１を介して列電極１１へ供給される。タッチセンサスイッチＳ１及びＳ２は、関連した画素１８で又はその近くでタッチ・イベントが発生する場合に、両スイッチが低インピーダンスを得るように、接近して間隔を空けられる、とする。このとき、夫々の画素１８が特定の行電極１７及び特定の列電極１１に結合されているマトリクスディスプレイでは、画素の精細度によりタッチ・イベントの位置を決定することが可能である。
【００５６】
タッチ・イベントがタッチ位置での画素１８の光学状態の変化を引き起こすべきである場合には、望ましくは、最初に、全ての画素１８が明確な光学状態に至る。その後、スイッチＳＣは、電圧源４１を電極４０へと接続する。このとき、電圧Ｖｐｒは、電極４０に存在する。力がタッチセンサ素子Ｓ１に印加されない場合には、そのインピーダンスは高く、電極４０での電圧Ｖｐｒは、画素１８の光学状態に影響を及ぼさない。タッチ・イベントにより、力がタッチセンサ素子Ｓ１に加印加されると、そのインピーダンスは下がり、電極４０での電圧Ｖｐｒは、画素電極２２の電圧に影響を及ぼし、画素１８の光学状態は変化する。
【００５７】
このようにして、表示スクリーン上でホワイトを実現する。ユーザが表示スクリーンに沿って、指、筆又は如何なる他の物体を移動させながら押しつける場合には、圧力は、対応するタッチセンサ素子Ｓ１のインピーダンスを変えうる。関連した画素１８の光学状態は変化し、従って、仮想インクが物体の軌跡の後に従う。これは、ユーザに、ユーザが表示スクリーン上に書いている感覚を与える。
【００５８】
画素１８の光学状態の変化は、タッチセンサ素子Ｓ１のインピーダンスが下げられる前の画素電極２２での電圧ＶＤと、電極４０での電圧Ｖｐｒとの間の電圧差及びタッチセンサ素子Ｓ１のインピーダンス変化に依存する。望ましくは、光学状態の大きな変化は、タッチ・イベントの明示が与えられるように、達成される。画素１８の光学状態の大きな変化は、画素１８が最初に至る明確な光学状態が二つの極限光学状態のうちの一つ（例えば、ディスプレイが白及び黒の粒子を有する場合にはホワイト）である場合に得られる。一方、電圧源Ｖｐｒが画素１８の光学状態を他の極限状態（引用された例では、ブラック）に変化させる電圧を供給する。画素電極２２で最大電圧変化を得ることができるように、望ましくは、タッチセンサ素子Ｓ１のインピーダンスは、力が印加されていない場合には非常に高く、力が印加されている場合には非常に低い。高インピーダンスは、力が印加されていない場合に画素１８が光学状態を変化させることを妨げるほど、十分に高くあるべきである。低インピーダンスは、可能な限り画素１８の光学状態を変化させるほど、十分に低くあるべきである。望ましくは、タッチセンサ素子は、ディスプレイのアクティブ基板に集積可能である抵抗性マイクロ・エレクトロ・メカニカル（ＭＥＭ）スイッチである。
【００５９】
図６は、本発明の他の実施例に従うディスプレイの一部の回路図を示す。マトリクスディスプレイの一つのセルのみが示されており、他のセルは同じ構造を有する。画素１８は、画素電極２２とカウンタ電極６との間に配置されている。電圧源３７は、共通電圧をカウンタ電極６へ供給する。蓄積キャパシタ２３は、画素電極２２と一つ又はそれ以上の蓄積キャパシタライン２４との間に配置されている。電子スイッチ１９（通常、ＴＦＴ）は、画素電極２２とデータ電極１１との間に配置されたメイン電流経路を有する。電子スイッチ１９の制御入力は、選択電極１７に接続されている。タッチセンサ素子Ｓ１は、画素電極２２と選択電極１７との間に配置されている。タッチセンサ素子Ｓ２は、データ電極１１と選択電極１７との間に配置されている。タッチセンサ素子Ｓ１及びＳ２の両方ともが画素１８の近くに配置されている。
【００６０】
バッファ３１は、選択電極１７へ接続された入力と、スイッチライン１７’へ接続された入力と、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣとも呼ばれる。）３２へ接続された出力とを有する。抵抗器Ｒは、選択電極１７と接地との間に配置されている。キャパシタＣ１及びスイッチＳＣ１の並列配置は、選択電極１７とバッファ３１の出力との間に配置されている。
【００６１】
バッファ３３は、データ電極１１へ接続された入力と、ノードＮ１へ接続された入力と、ＡＤＣ３４へ接続された出力とを有する。キャパシタＣ２及びスイッチＳＣ２の並列配置は、データ電極１１とバッファ３３の出力との間に配置されている。抵抗ラダー（ｌａｄｄｅｒ）３６及び６４個のマルチプレクサ３５のうちの一つは、マルチプレクサ３５の出力で６４の可能な電圧レベルのうちの一つを発生させる。スイッチＳＣ３ａは、電圧レベルＶｇｒをノードＮ１へ供給するよう配置されている。スイッチＳＣ３ｂは、ノードＮ１と基準電圧Ｖｒとの間に配置されている。スイッチＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３ａ及びＳＣ３ｂは、スイッチ電圧Ｖｓｗによって制御される。スイッチＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３ａ及びＳＣ３ｂは、タッチ検知のために必要とされる位置に示されている。
【００６２】
最初に、タッチ検知を伴わない通常動作モードを説明する。スイッチＳＣ１が閉じられ、バッファ３１は、スイッチライン１７’の通常の選択電圧を選択電極１７へ供給する。また、スイッチＳＣ２及びＳＣ３ａも閉じられ、バッファ３３は、電圧レベルＶｇｒをデータ電極１１へ供給する。マトリクスディスプレイが電気泳動ディスプレイである場合には、画像更新期間中に、必要とされるパルス又はパルス列は、データ信号がデータ電極１１へ並列に供給されている間に、画素１８のライン（行）を一つずつ選択するよう、選択電極１７へ供給される。
【００６３】
ここで、タッチ位置検知を伴う動作を説明する。スイッチＳＣ１は、バッファ３１が選択電極１７での電流を積算する積分器として動作するように、開かれる。バッファ３３がデータ電極１１での電流を積算する積分器として動作するように、スイッチＳＣ２及びＳＣ３ａは開かれ、スイッチＳＣ３ｂは閉じられる。機械的な力が画素１８の位置で印加されると、スイッチＳ１及びＳ２の両方ともが閉じられ、画素１８及び蓄積キャパシタ２３の両端の電圧は、バッファ３１及び３３へ流れ込む電流を発生させる。従って、タッチ位置は、選択電極１７及びデータ電極１１の出力電圧をサンプリングすることによって検出されうる。サンプリングは、ディスプレイのホールド期間の間に実行され、サンプリングの速度は、必要性に適応されうる。従って、サンプリングは、低電力消費において可能である。
【００６４】
ここで、書き込みモードの動作を説明する。最初に通常動作モードでは、全ての画素１８が、同じ光学状態を得るようアドレス指定される。ディスプレイが書き込み可能な限られた領域を有する場合には、所定の光学状態を得るようこの領域内の画素１８をアドレス指定することのみが必要とされる。その場合、スイッチライン１７’での電圧は、電子スイッチ１９が導通せず、且つ、この電圧が画素電極２２へ供給される場合に画素１８の光学状態が変化するような、値を得るように変えられる。スイッチライン１７’での電圧にほぼ等しい選択電極１７での電圧Ｖｓは、スイッチＳ１がタッチ・イベントにより閉じる場合には、画素電極２２へ供給される。所定の電圧レベルが、ディスプレイのホールド期間中に選択ライン１７上に印加される。
【００６５】
ホールド期間中に、タッチ位置検知及び書き込み検出を連続して実行することが可能である。
【００６６】
留意すべきは、上述した実施例は、本発明を限定するのではなく説明するものであり、且つ、当業者は、添付の特許請求の範囲の適用範囲から外れることなく、多数の代わりの実施例を設計することができることである。
【００６７】
例えば、説明を簡単にするために、単一の画素１８に関して動作を説明したが、画素１８のラインが選択されるマトリクスディスプレイの動作の仕方は、容易に考えられる。タッチ入力が検出されるべき領域内の全ての画素と共に、スイッチＳ１及びＳ２の両方のスイッチが存在すべきであり、一方、バッファは、これらの画素１８に結合された全ての選択電極１７及び全てのデータ電極１１に対して利用可能でなければならない。書き込みが可能である全ての画素と共に、スイッチＳ１は存在すべきであり、一方、これらの画素１８に結合された全ての選択電極１７へ所定の電圧を供給することが可能であるべきである。
【００６８】
特許請求の範囲において、括弧内の如何なる参照符号も請求項を限定するように解釈されるべきではない。語「有する」及びその活用形の使用は、当該請求項に挙げられたもの以外の他の要素又はステップの存在を認めないわけでない。要素の前に置かれている語「一つの」は、このような要素が複数存在することを認めないわけではない。本発明は、幾つかの別個の要素を有するハードウェアを用いて、且つ、適切にプログラムされたコンピュータを用いて実施されても良い。幾つかの手段を挙げている装置クレームにおいて、これらの手段の幾つかは、ハードウェアの同一の項目によって具現化されても良い。特定の手段が相互に異なる従属請求項で挙げられているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないということを示しているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】電気泳動ディスプレイの一部の断面図を図式的に示す。
【図２】電気泳動ディスプレイの一部の等価回路図により画像表示装置を図式的に示す。
【図３Ａ】オーバー・リセット及び振動パルスの様々な組が使用される様々な状況での画素両端の電圧を示す。
【図３Ｂ】オーバー・リセット及び振動パルスの様々な組が使用される様々な状況での画素両端の電圧を示す。
【図３Ｃ】オーバー・リセット及び振動パルスの様々な組が使用される様々な状況での画素両端の電圧を示す。
【図３Ｄ】オーバー・リセット及び振動パルスの様々な組が使用される様々な状況での画素両端の電圧を示す。
【図４】フレーム期間の間に発生する信号を示す。
【図５】本発明の一の実施例に従うディスプレイの一部の回路図を示す。
【図６】本発明の他の実施例に従うディスプレイの一部の回路図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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