(57)【要約】【課題】位置検出のための制御ロジック及び装置構成を簡単にすることのできる情報表示装置を提供する。【解決手段】パッシブマトリックス駆動方式の情報表示用パネルと、位置検出電極を備える位置検出装置と、を一体に構成した情報表示装置であって、情報表示用パネルの表面側の電極を、位置検出装置の位置検出電極として兼用する情報表示装置において、位置検出電極をグループ分けし、位置検出電極と駆動回路との接続位置をグループごとパネルの両端側に交互に異なるよう構成し、位置検出電極に交流の検出電圧を加えたとき、特定部分の位置検出電極に流れる電流を検出する手段と、位置検出電極の一部に入力手段が近接したときに、それらの間に発生する静電結合により流れる電流とその大きさを検出し、検出した電流とその大きさに基づき、入力手段が近接した位置検出電極とその電極内の位置を特定することにより入力手段の位置を特定する手段と、を備える。【選択図】図５
2009134354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明な２枚の基板間に表示媒体を封入し、各基板に設けた電極間に電圧を印加し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示するパッシブマトリックス駆動方式の情報表示用パネルと、静電容量を利用した位置検出電極を備える位置検出装置と、を一体に構成した情報表示装置であって、情報表示用パネルの表面側の電極を、位置検出装置の位置検出電極として兼用する情報表示装置において、
位置検出電極をグループ分けし、位置検出電極と駆動回路との接続位置をグループごとパネルの両端側に交互に異なるよう構成し、
位置検出電極に交流の検出電圧を加えたとき、特定部分の位置検出電極に流れる電流を検出する手段と、
位置検出電極の一部に入力手段が近接したときに、それらの間に発生する静電結合により流れる電流とその大きさを検出し、検出した電流とその大きさに基づき、入力手段が近接した位置検出電極とその電極内の位置を特定することにより入力手段の位置を特定する手段と、を備えることを特徴とする情報表示装置。
【請求項２】
位置検出電極をグループ分けするにあたり、位置検出電極を位置検出の分解能以下になるようグループ分けすることを特徴とする請求項１に記載の情報表示装置。
【請求項３】
位置検出電極として兼用しない非検出側電極に位置検出電極と同じ電圧を印加することを特徴とする請求項１または２に記載の情報表示装置。
【請求項４】
位置検出の際、表示が変化しないように調整された検出電圧波形を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の情報表示装置。
【請求項５】
位置検出時に、各画素に印加される電界の瞬時値が、表示素子の表示反転しきい値を超えないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の情報表示装置。
【請求項６】
位置検出時に、各画素に印加される電界の周波数が表示素子の応答周波数以下であり、かつ、実効値が表示素子の表示反転しきい値を超えないことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の情報表示装置。
【請求項７】
複数の位置検出電極に対して時間的にずらして検出電圧を加えることにより、共通の電流検出手段によって各々の位置検出電極に流れる電流を検出することを特徴とする請求項１に記載の情報表示装置。
【請求項８】
情報表示用の駆動回路を、時間的にずらして検出電圧に加えることに利用することを特徴とする請求項７に記載の情報表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一方が透明な２枚の基板間に表示媒体を封入し、各基板に設けた電極間に電圧を印加し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する情報表示用パネルと、静電容量を利用した位置検出電極を備える位置検出装置と、を一体に構成した情報表示装置であって、情報表示用パネルの電極を、位置検出装置の位置検出電極として兼用する情報表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、少なくとも一方が透明な２枚の基板間に表示媒体を封入し、各基板に設けた電極間に電圧を印加し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示する情報表示用パネルと、静電容量を利用した位置検出電極を備える位置検出装置と、を一体に構成した情報表示装置であって、情報表示用パネルの電極を、位置検出装置の位置検出電極として兼用する情報表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。上述した情報表示装置では、情報表示用パネルと静電容量式の位置検出装置とから構成される情報表示装置において、構成がシンプルで大きさをコンパクトにすることができ、情報の書込み（入力）および書き込んだ情報の表示が可能な情報表示装置を得ることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２５８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の情報表示装置では、パネル上の位置検出のためにタッチパネルをパネルに重ねて設ける必要がないため、透過率が上がり画像表示品位が上がるが、表示側および背面側の両方のライン電極を位置検出電極として用い、表示側のライン電極および背面側のライン電極のそれぞれに位置検出装置を設ける必要があった。そのため、タッチパネルを使用しない点で装置の構成をシンプルにすることはできるが、位置検出のための制御ロジック及び装置構成が複雑となる問題があった。
【０００５】
本発明の目的は上述した問題点を解消して、位置検出のための制御ロジック及び装置構成を簡単にすることのできる情報表示装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の情報表示装置は、少なくとも一方が透明な２枚の基板間に表示媒体を封入し、各基板に設けた電極間に電圧を印加し、表示媒体に電界を付与することによって、表示媒体を移動させて画像等の情報を表示するパッシブマトリックス駆動方式の情報表示用パネルと、静電容量を利用した位置検出電極を備える位置検出装置と、を一体に構成した情報表示装置であって、情報表示用パネルの表面側の電極を、位置検出装置の位置検出電極として兼用する情報表示装置において、位置検出電極をグループ分けし、位置検出電極と駆動回路との接続位置をグループごとパネルの両端側に交互に異なるよう構成し、位置検出電極に交流の検出電圧を加えたとき、特定部分の位置検出電極に流れる電流を検出する手段と、位置検出電極の一部に入力手段が近接したときに、それらの間に発生する静電結合により流れる電流とその大きさを検出し、検出した電流とその大きさに基づき、入力手段が近接した位置検出電極とその電極内の位置を特定することにより入力手段の位置を特定する手段と、を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の情報表示装置の好適例としては、位置検出電極をグループ分けするにあたり、位置検出電極を位置検出の分解能以下になるようグループ分けすること、を位置検出電極として兼用しない非検出側電極に位置検出電極と同じ電圧を印加すること、位置検出の際、表示が変化しないように調整された検出電圧波形を用いること、位置検出時に、各画素に印加される電界の瞬時値が、表示素子の表示反転しきい値を超えないこと、位置検出時に、各画素に印加される電界の周波数が表示素子の応答周波数以下であり、かつ、実効値が表示素子の表示反転しきい値を超えないこと、複数の位置検出電極に対して時間的にずらして検出電圧を加えることにより、共通の電流検出手段によって各々の位置検出電極に流れる電流を検出すること、情報表示用の駆動回路を、時間的にずらして検出電圧に加えることに利用すること、がある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、位置検出電極をグループ分けし、位置検出電極と駆動回路との接続位置をグループごと交互に左右に異なるよう構成し、位置検出電極に交流の検出電圧を加えたとき、特定部分の位置検出電極に流れる電流を検出する手段と、位置検出電極の一部に入力手段が近接したときに、それらの間に発生する静電結合により流れる電流とその大きさを検出し、検出した電流とその大きさに基づき、入力手段が近接した位置検出電極とその電極内の位置を特定することにより入力手段の位置を特定する手段と、を備えることで、位置検出電極として表示側および背面側のライン電極のいずれか一方のみを位置検出電極として使用して位置検出が可能となり、位置検出のための制御ロジック及び装置構成を簡単にすることのできる情報表示装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
まず、本発明の情報表示装置を構成する情報表示用パネルとして好適に用いることのできる、帯電性粒子を含む粒子群を表示媒体として電界駆動させる帯電粒子駆動方式の情報表示用パネルの基本的な構成について説明する。
【００１０】
図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の情報表示装置を構成する情報表示用パネルの一例を説明するための図である。パッシブ駆動方式の例を示す図１（ａ）、（ｂ）に示す例では、光学的反射率と帯電性とを有する粒子を含む少なくとも１種以上の粒子から構成される、互いに光学的反射率および帯電特性の異なる粒子群を表示媒体３として２種以上（ここでは白色表示媒体用粒子３Ｗａの粒子群からなる白色表示媒体３Ｗと黒色表示媒体用粒子３Ｂａの粒子群からなる黒色表示媒体３Ｂを示す）基板間に封入し、隔壁４で形成された各セル７において、基板１に設けた電極５（ライン電極）と基板２に設けた電極６（ライン電極）とが互いに対向直交交差して形成する電極対に電圧を印加することにより発生する電界に応じて、基板１、２と垂直に移動させる。そして、図１（ａ）に示すように白色表示媒体３Ｗを観察者に視認させて白色ドット表示を行うか、あるいは、図１（ｂ）に示すように黒色表示媒体３Ｂを観察者に視認させて黒色ドット表示を行っている。なお、図１（ａ）、（ｂ）において、手前にある隔壁は省略している。また、本例では、各ライン電極ごとに電圧印加走査を行うことで、対向電極対の間に配置された表示媒体をパッシブ駆動する。
【００１１】
本発明の情報表示装置の特徴は、上述したようにパッシブマトリックス駆動される表示メモリー性を有する情報表示用パネルにおいて、表示側および背面側のライン電極のいずれか一方を位置検出電極として用い、指やペンなどの入力手段の位置を検出する機能をもたせたことによる。以下、本発明の情報表示装置における位置検出の方法について説明する。
【００１２】
図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の情報表示装置における位置検出の一例を説明するための図である。図２（ａ）、（ｂ）に示す例では、位置検出の説明が簡単になるように、上述した情報表示用パネルの構成のうち対向する基板１、２および対向ライン電極５、６のみを表示している。図２（ａ）、（ｂ）に示す例においては、表示側の透明基板２に設けられた複数の透明ライン電極６を位置検出電極として用いている。本例の特徴は、位置検出電極６を位置検出の分解能以下になるようグループ分けし、位置検出電極６と駆動回路との接続位置をグループごとパネルのロウ端側に交互に異なるよう構成している点である。すなわち、図２（ａ）、（ｂ）に示す例では、位置検出電極６を位置検出の分解能（ここでは、ライン電極１本に対応）以下になるよう１本ずつ交互に２つのグループにグループ分けし、位置検出電極６の一方のグループをパネル右側のドライバＩＣにより構成される駆動回路１１Ｒに接続し、位置検出電極６のもう一方のグループをパネル左側のドライバＩＣにより構成される駆動回路１１Ｌに接続している。ここで、ドライバＩＣ数は関係なく、各２個以上でもよいし、全部まとめて１個でもよい。したがって、従来技術対比でドライバＩＣの個数が増えることはない。図２に示した図を９０度回転させた表示画面（すなわち位置検出電極と駆動回路との接続位置を、グループごと交互に上下に異なるよう構成）することもできる。
【００１３】
図３は本発明の情報表示装置における位置検出の他の例を説明するための図である。表示解像度が必要とされる位置検出分解能より細かい場合は、位置検出電極複数本を組み合わせてグループとし、電流を同時に検出することにより検出信号レベルを改善することができる。図３に示す例では、位置検出電極６の位置検出の分解能（ここでは、ライン電極２本に対応）以下になるよう２本ごとに交互に２つのグループにグループ分けし、位置検出電極６の一方のグループをパネル右側のドライバＩＣにより構成される駆動回路１１Ｒに接続し、位置検出電極６のもう一方のグループをパネル左側のドライバＩＣにより構成される駆動回路１１Ｌに接続している。ここでは分解能に合わせて２本をグループの単位としたが、ライン電極の本数が必要とする位置検出分解能以上（細かい）であれば、本数は自由に選択可能である。図２（ａ）、（ｂ）に示す構成のまま、ドライバＩＣの動作方法（ライン選択の仕方）で複数本同時に選択して、図３と類似した構成をとることもできる。
【００１４】
図４は図２に示す情報表示装置の等価回路の一例を説明するための図である。図４に示すように、等価回路は抵抗ＲとコンデンサＣとの組合せで構成することができる。図４に示す例において、抵抗Ｒはすべて透明（ＩＴＯ）電極の配線抵抗を示している。Ｃ２６コンデンサは入力手段（指など）と検出電極との浮遊静電容量を示している。Ｃ２６が接続されている点は、入力手段（指など）が触れているパネル上の位置を指す。それ以外のコンデンサはパネル内の各画素の静電容量を示している。交流電圧源はドライバＩＣにより各電極に印加される電圧を示す。なお、非検出側の電極に交流電圧を印加することは必須ではないが、検出電極と同じ電圧を印加することにより、位置検出時の消費電力が低下し、かつ、検出電流以外が減少することで検出精度が向上する。
【００１５】
図５は図４に示す等価回路の全ての交流電圧源に同じ制限は電圧を印加した場合の各検出電極を流れる電流の一例を示す図である。図５に示す例において、入力手段（指）と静電的に結合した検出電極のみ電流が流れる。検出電極自体が抵抗値を持つため、入力手段（指）とドライバＩＣ接続位置との距離により電流値が異なる。よって、検出電極に流れる電流値を検出することにより、
（１）電流が流れる検出電極の位置で図５中ｙ方向位置が求まり、
（２）左右に引き出し位置の異なる検出電極に流れる電流の比により、図５中のＸ、Ｉｉ、Ｉｉ＋１を用いて、以下のＸ方向位置計算式：ｘ＝Ｘ×Ｉｉ／（Ｉｉ＋Ｉｉ＋１）からｘ方向位置が求まる。なお、本例では、電流検出手段（図示せず）が各検出電極ごとに必要となる。
【００１６】
次に、表示書き換え時および位置検出時において情報表示用パネルに印加する電圧の状態を図６〜図８を参照して説明する。ここで、図６は表示書き換え時（全面消去）の例を示し、図７は表示書き換え時（ライン書込み）の例を示し、図８は位置検出時の例を示す。ここに示す例は、ドライバＩＣが備える機能を利用し走査することで、電流検出手段や比較手段を各々一個まで削減した例を示している。
【００１７】
図６に示す表示書き換え時（全面消去）においては、カラム・ドライバＩＣ（左）およびカラム・ドライバＩＣ（右）の制御により、表示面側のすべての電極にはＨＶが印加され、ロウ・ドライバＩＣの制御により、背面側のすべての電極はＧＮＤに接続され、前面消去が行われる。上述したように、ＳＷ１〜３を図６の位置にすると従来のディスプレイと同様の回路構成となる。
【００１８】
図７に示す表示書き換え時（ライン書込み）においては、カラム・ドライバＩＣ（左）およびカラム・ドライバＩＣ（右）の制御により、表示面側の書込み中の電極にはＨＶがその他の電極にはＭＶ−１が印加され、ロウ・ドライバＩＣの制御により、背面側の電極のうち書込み中の電極にはＧＮＤがその他の電極にはＭＶ−２が印加される。上述したように、ＳＷ１〜３を図７の位置にすると従来のディスプレイと同様の回路構成となる。図７の例では、ドライバＩＣ内のスイッチを操作することにより特定の電極を選択し、ライン毎に逐次画像を形成する、通常の画像表示法を実現できる。
【００１９】
図８に示す位置検出時においては、ＳＷ１〜ＳＷ３を図６および図７に示す位置から切り換えて、位置検出用付加回路を有効とする。図８に示す位置検出時では、カラム・ドライバＩＣ（左）およびカラム・ドライバＩＣ（右）の制御により、表示面側の電極に順次交流を印加するとともに、ロウ・ドライバＩＣの制御により、背面側の電極にも交流を印加する。そして、表示面側の位置検出電極を順次選択し（本例では電極（６）を選択）、その際の電流値をＩ／Ｖ変換器により電圧値に変換し、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル値としコントローラが読み取る。逐次走査することにより、すべての位置検出電極に流れる電流値がわかり、これを指が触れている時間内にすばやく行うことで、計算により指の位置を特定することができる。
【００２０】
図６〜図８に示す例では、複数の位置検出電極に対して時間的にずらして検出電圧を加えることにより、共通の電流検出回路によって各々の位置検出電流に流れる電流を検出している。このように構成することで、電流検出手段の数を削減することで大幅なコストダウンが図れる。なお、ここでいう電流検出手段とは、図６におけるＩ−Ｖ変換器＆整流回路＆Ａ／Ｄ変換器のことであり、各位置検出電極と電流検出手段との間にスイッチを設け、特定の位置検出電極を選択することができるようにし、これを順次選択（スキャン）することで、すべての位置検出電極を流れる電流を検出できるようにしている。
【００２１】
また、図６〜図８に示す例では、情報表示用の駆動回路を、時間的にずらして検出電圧を加えることに利用している。このように構成すると、時間的にずらして検出電圧を加えるための回路を削減することができるため、大幅なコストダウンが図れる。なお、図６〜図８に示す例では、位置検出電極ごとに設けるスイッチとして、情報表示に使用するドライバＩＣを流用している。
【００２２】
次に、本発明の情報表示装置におけるコントローラの動作について説明する。
【００２３】
図９は本発明の情報表示装置におけるコントローラ動作の一例を説明するためのフローチャートである。図９に従ってコントローラ動作を説明すると、まず、表示更新ルーチンでは、ＳＷ１〜３を図６および図７に示す表示書き換え時の位置（１）に切り換える。次に、図６で説明した例に従って全画面を消去する。次に、図７で説明した例に従って表示面側の電極をスキャンして画像を形成する。この工程を最終行まで繰り返し、最終行と判断された場合、表示書き換えを終了し、必要に応じて次の位置検出ルーチンに移る。位置検出ルーチンでは、まず、ＳＷ１〜３を図８に示す位置検出時の位置（２）に切り換える。次に、位置検出電極を順次１本選択し、Ｉ／Ｖ変換器、整流回路、Ａ／Ｄ変換器により検出電流値をメモリに保存する。この工程を最終行まで繰り返し、最終行と判断された場合、メモリ内の値からｙ（スキャン）方向位置を算出し、さらに、検出されたｙ方向位置の複数の検出電流の比よりｘ方向位置を算出する。
【００２４】
上述した本発明の情報表示装置において、位置検出の際、表示が変化しないように調整された検出電圧波形を用いることが好ましい。この例では、使用者の使い勝手を向上するため位置検出は連続的に行う必要があるが、位置検出の際、表示が変化しないように調整された検出電圧波形を用いることで、常時再描画する必要がなくなり消費電力の著しい増加や画像のちらつきなど不具合が生じるのを防ぐことができる。
【００２５】
また、位置検出時に、各画素に印加される電界の瞬時値が、表示素子の表示反転しきい値を超えないことが好ましい。この例では、表示メモリー性を有する粒子移動型のディスプレイの場合、各画素に印加される電界の瞬時値が表示素子の表示反転しきい値を超えないように調整することで、表示画像の変化を防ぐことができる。
【００２６】
さらに、位置検出時に、各画素に印加される電界の周波数が表示素子の応答周波数以下であり、かつ、実効値が表示素子の表示反転しきい値を超えないことが好ましい。この例では、たとえ瞬時値が表示反転しきい値を超えていたとしても、表示素子の応答時間以下であれば表示が反転しないため画像が乱れることがない。ただし、応答時間以下の電界が短時間に繰り返し画素に印加された場合はその限りでないので、時間的に平均化した値、すなわち実効値が表示反転しきい値を超えないようにすること望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の情報表示装置は、ノートパソコン、ＰＤＡ、携帯電話、ハンディターミナル等のモバイル機器の表示部、電子書籍、電子新聞、電子マニュアル（取扱説明書）等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板等の掲示板、電卓、家電製品、自動車用品等の表示部、ポイントカード、ＩＣカード等のカード表示部、電子広告、電子ＰＯＰ（Point of presnece, Point of Purchase advertising）、電子値札、電子棚札、電子楽譜、ＲＦ−ＩＤ機器の表示部として、特に、画面上の位置検出が必要な用途に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の情報表示装置を構成する情報表示用パネルの一例を説明するための図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の情報表示装置における位置検出の一例を説明するための図である。
【図３】本発明の情報表示装置における位置検出の他の例を説明するための図である。
【図４】図２に示す情報表示装置の等価回路の一例を説明するための図である。
【図５】図４に示す等価回路の全ての交流電圧源に同じ制限は電圧を印加した場合の各検出電極を流れる電流の一例を示す図である。
【図６】表示書き換え時（全面消去）において情報表示用パネルに印加する電圧の状態の一例を説明するための図である。
【図７】表示書き換え時（ライン書込み）において情報表示用パネルに印加する電圧の状態の一例を説明するための図である。
【図８】位置検出時において情報表示用パネルに印加する電圧の状態の一例を説明するための図である。
【図９】本発明の情報表示装置におけるコントローラ動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００２９】
１、２  基板
３  表示媒体
３Ｗ  白色表示媒体（白色粒子群）
３Ｗａ  白色表示媒体用粒子
３Ｂ  黒色表示媒体（黒色粒子群）
３Ｂａ  黒色表示媒体用粒子
４  隔壁
５、６  基板
７  セル
１１Ｌ、１１Ｒ  駆動回路
【図１】
2009134354.tif 000003
【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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