JP5151574B2 - 情報表示装置、およびその駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示パネルに入力機能を持たせた情報表示装置、およびその駆動方法に関する。

従来より、液晶タッチパネルに代表されるように、表示パネルに入力機能を持たせた情報表示装置が知られている。この情報表示装置では、ユーザが直感的に使用可能なインターフェースが要望され、例えば、表示内容に対して直接タッチペンなどを使って線や文字などの各種情報を追記することができる技術が求められている。

このような技術を実現するために、入力装置に透明電極を適用し、表示装置上に入力装置を配置することが行われている。但し、透明電極に対する光の透過率は１００％ではなく、透明電極を光が透過する際に光の減衰が生じる。このため、例えば、白色を表示しようとした場合に、若干グレー掛かった白色が出力されるような表示画像の再現性および明るさの低下などを招く。

特に、電子ペーパーなどのいわゆる反射型の表示装置では、入射光を適宜反射させることで画像表示が実現されるため、入射時および出射時の２回も透明電極を光が通過する構成となり、表示画像の再現性および明るさの低下をより招き易い。具体的には、透明電極の透過率が９０％である場合には、光が透明電極を２回通過することにより、光量が８割（０．９×０．９＝０．８１）程度と低下してしまう。したがって、表示パネルにおいて、表示の上面にある部材の透過率は表示性能を大きく落とす原因となる。

そこで、このような問題に対しては、表示装置の電極を入力装置の電極と共用することで、構成の簡略化と製造の容易化とを図る技術が種々提案されている（例えば、特許文献１〜３など）。

特公平０７−６９７６６号公報 特開平０６−１３９０１６号公報 特開２００７−２２６５３０号公報

しかしながら、上記特許文献１〜３で提案されている技術では、情報表示装置が電子ペーパーのように表示内容の切り替えにある程度長い時間（例えば、１００ミリ秒）を要する場合を想定すると、表示内容の切り替え中には入力が受け付けらないため、ユーザが線画や文字の追記などといった連続的な情報入力を自由自在に行うことができない。

なお、このような問題点は、反射型の情報表示装置に限られるものではなく、自ら光を発する表示素子が使用されたタイプ（自発光型）の情報表示装置を含む情報表示装置一般に共通する。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、表示内容の書き換え速度が遅い情報表示装置であっても、ユーザによる連続的かつ直接的な入力に係る操作性の向上と画質の向上とを図ることができる技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、エレクトロクロミック表示素子を用いた方式、あるいは金属または金属塩の溶解と析出とを利用するエレクトロデポジションを用いた方式が採用されており、第１電極と透明な第２電極とによって表示媒体が挟まれ、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加して前記表示媒体に電界を付与することで該表示媒体の状態変化によって画像を切り換えるとともに、該表示媒体における外光の反射を利用して画像の表示を実現することで画像の保持のために電力を消費せず、前記第２電極が情報の入力位置の検出に用いられる表示部と、前記第２電極に対する情報の入力位置を検出する検出部と、前記検出部による検出結果に基づいて前記表示部における画像を切り替えるように制御する表示制御部と、前記検出部による検出結果に基づいて前記表示部が画像の切り替えを行う第１期間において、該第１期間の途中に含まれる複数回の各期間に、前記表示部が画像の切り替えを行う第１状態から、前記検出部によって情報の入力位置を検出する第２状態に切り替えた後に、該第２状態から前記第１状態に切り替え、さらに、前記複数回の期間における前記検出部による検出結果に基づいて前記表示部が画像の切り替えを行う第２期間において、該第２期間の途中に含まれる複数回の各期間に、前記表示部が画像の切り替えを行う第１状態から、前記検出部によって情報の入力位置を検出する第２状態に切り替えた後に、該第２状態から前記第１状態に切り替える状態切替部と、を備えることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の情報表示装置であって、前記状態切替部が、前記第２電極と前記表示制御部とが電気的に接続された状態から、前記第２電極と前記検出部とが電気的に接続された状態に切り替えることで、前記第１状態から前記第２状態に切り替えることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、エレクトロクロミック表示素子を用いた方式、あるいは金属または金属塩の溶解と析出とを利用するエレクトロデポジションを用いた方式が採用されており、第１電極と透明な第２電極とによって表示媒体が挟まれ、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加して前記表示媒体に電界を付与することで該表示媒体の状態変化によって画像を切り換えるとともに、該表示媒体における外光の反射を利用して画像の表示を実現することで画像の保持のために電力を消費せず、前記第２電極が情報の入力位置の検出に用いられる表示部と、前記第２電極に対する情報の入力位置を検出する検出部と、前記検出部による検出結果に基づいて前記表示部における画像を切り替えるように制御する表示制御部と、を備えた情報表示装置の駆動方法であって、(a)前記検出部による検出結果に基づいて前記表示部が画像の切り替えを行う第１期間において、該第１期間の途中に含まれる複数回の各期間に、前記表示部が画像の切り替えを行う第１状態から、前記検出部によって情報の入力位置を検出する第２状態に切り替えた後に、該第２状態から前記第１状態に切り替える第１ステップと、(b)前記第１ステップの前記複数回の期間における前記検出部による検出結果に基づいて前記表示部が画像の切り替えを行う第２期間において、該第２期間の途中に含まれる複数回の各期間に、前記表示部が画像の切り替えを行う第１状態から、前記検出部によって情報の入力位置を検出する第２状態に切り替えた後に、該第２状態から前記第１状態に切り替える第２ステップと、を備えることを特徴とする。

請求項１から請求項３の何れに記載の発明によっても、表示用の電極と情報入力の検出用の電極とを共用しつつ、表示内容の切り替えの途中であっても、情報の入力が受け付けられるため、表示内容の書き換え速度が遅い情報表示装置であっても、ユーザによる連続的かつ直接的な入力に係る操作性の向上と画質の向上とを図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜情報表示装置＞
図１は、本発明の実施形態に係る情報表示装置１の機能構成を例示するブロック図である。

図１で示すように、情報表示装置１は、主に、表示入力パネル１０、制御部２０、および操作部３０を備えて構成されている。

表示入力パネル１０は、表示部１１、位置検出回路１２、表示制御回路１３、および状態切替回路１４を備えている。

表示部１１は、２次元画像を表示する部分であり、輪郭が矩形状の画面を構成する。この表示部１１は、表示媒体が該表示媒体の状態を制御する２つの電極によって挟まれて構成され、一方の電極は情報の入力を受け付ける入力受付部１１１としても機能する。

位置検出回路１２は、入力受付部１１１に対する情報の入力位置を検出する。

表示制御回路１３は、各種ドライバを有し、制御部２０から画像信号に応じて入力される各種信号に応答して表示部１１における画像の表示を制御する。

状態切替回路１４は、表示入力パネル１０を、位置検出回路１２によって情報の入力位置が検出される状態（入力検出モード）と、表示制御回路１３の制御によって表示画像を切り替える状態（表示切替モード）とに切り替え設定する。

制御部２０は、情報表示装置１の動作を統括的に制御するものであり、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、およびＲＯＭなどを備えて構成され、ＲＯＭ内に格納されたプログラムをＣＰＵで実行することで、各種制御や機能を実現する。例えば、制御部２０は、位置検出回路１２による検出結果に応じた信号を表示制御回路１３に出力することで、位置検出回路１２による検出結果に基づいた表示部１１における表示画像の切り替えを実現する。

操作部３０は、例えば、各種ボタンを備えて構成され、ユーザが操作部３０を適宜操作すると、その操作に応じた信号を制御部２０に対して出力する。

＜表示入力パネル＞
図２は、表示部１１の構造を例示する断面模式図である。

図２で示すように、表示部１１は、下から順に、ベース基板Ｌａ、電極回路層Ｌｂ、表示素子層Ｌｃ、共通電極Ｌｄ、透明基板Ｌｅ、および保護層Ｌｆが積層されて構成されている。なお、保護層Ｌｆ側からユーザによる表示画像の視認や情報の入力が受け付けられる。

ベース基板Ｌａは、例えば、ガラス基板などによって構成される。

電極回路層Ｌｂは、酸化インジウムスズ(ITO：Indium Tin Oxide)などの導電性を有する素材で構成され且つ接地された電極（接地電極、本発明の「第１電極」に相当）と、表示素子層Ｌｃを構成する各画素を駆動させるための回路とを含む。

表示素子層Ｌｃは、電極回路層Ｌｂ上に画素毎に画像表示を実現するための媒体（表示媒体）が配置されたものであり、電極回路層Ｌｂ（具体的には接地電極）と共通電極Ｌｄとによって挟まれている。ここでは、表示素子層Ｌｃは、外光の反射状態を制御することで画像の表示を実現するものであり、各画素を構成する表示素子１２１（図７参照）は、表示媒体が接地電極と共通電極Ｌｄとによって挟まれて構成される。そして、画素毎に電極回路層Ｌｂと共通電極Ｌｄとの間に適宜電圧が印加され、表示媒体に電界が付与されると、それに応じた電流が表示媒体に流れ、表示媒体の状態変化によって表示画像が切り替わる。

共通電極Ｌｄ（本発明の「第２電極」に相当）は、酸化インジウムスズ(ITO)などの導電性を有し且つ透明である素材で構成され、表示部１１の全画素に対して全面に一枚の電極の態様となるように配置されている。この共通電極Ｌｄは、表示素子層Ｌｃにおける表示の切り替えを行うために電界を表示素子層Ｌｃに付与する機能と、情報の入力を受け付けて、情報の入力位置を検出するために用いられる機能とを併せ持つ。

具体的には、図３で示すように、共通電極Ｌｄは、スイッチ部Ｓｗによって、位置検出回路１２と電気的に接続された状態と、表示制御回路１３と電気的に接続された状態とに選択的に設定される。ここでは、状態切替回路１４（本発明の「状態切替部」に相当）によってスイッチ部Ｓｗによる接続状態が切り替えられることで、入力検出モードと表示切替モードとの間で状態が切り替えられる。

透明基板Ｌｅは、ガラスなどの透明の素材によって構成される。

保護層Ｌｆは、反射防止機能を有するＡＲコート(Anti-Reflection Coat)である。

したがって、外光が保護層Ｌｆ、透明基板Ｌｅ、および共通電極Ｌｄを透過し、適宜表示素子層Ｌｃで反射されて、共通電極Ｌｄ、透明基板Ｌｅ、および保護層Ｌｆを透過して外部に射出されることで、ユーザによって表示画像が視認される。

＜情報入力の原理＞
図４は、表示入力パネル１０における情報の入力態様を例示する図である。

図４で示すように、情報表示装置１では、表示入力パネル１０に対して保護層Ｌｆ側から指Ｆｒや専用のタッチペンなどによって触れることで、表示画像に対して直接的に文字や図形などを書込むことができる。以下では、指Ｆｒで書き込みを行う例について説明する。

図５および図６は、指Ｆｒで触れた位置、すなわち情報の入力座標の検出方法を説明するための図である。ここでは、いわゆる静電容量方式が採用されている。

図５では、情報の入力座標の１次元的な検出方法が示されている。

共通電極Ｌｄの一端には、所定の抵抗Ｒｒ１を介して交流電源Ｅ１が電気的に接続され、共通電極Ｌｄの他端には、所定の抵抗Ｒｒ２を介して交流電源Ｅ２が電気的に接続されている。そして、各交流電源Ｅ１，Ｅ２は、共通電極Ｌｄとは逆側が接地されている。

そして、共通電極Ｌｄは、両端から同位相で且つ同一の周波数の交流電圧（電位ｅ）が入力される。このとき、指Ｆｒなどの触れるものが無ければ、両端から印加される電位が常に同一となるため、共通電極Ｌｄには電流が発生しない。

ここで、画面の表面の両端を点Ａ，Ｂとした場合、指Ｆｒがある位置（点Ｃ）に触れた場合、指Ｆｒと共通電極Ｌｄとの間には、透明基板Ｌｅと保護層Ｌｆとからなる絶縁層が介在しており、指Ｆｒは所定の抵抗Ｚを介して接地された状態にあるため、点Ｃにおいていわゆる容量結合が生じる。なお、共通電極Ｌｄの両端間の電気抵抗をＲ、共通電極Ｌｄにおける点Ａ側の端部から点Ｃの直下までの抵抗をＲ１、共通電極Ｌｄにおける点Ｂ側の端部から点Ｃの直下までの抵抗をＲ２とすると、下式(１)が成立する。

Ｒ＝Ｒ１＋Ｒ２・・・(１)

そして、点Ｃにおける容量結合により、指Ｆｒには共通電極Ｌｄに印加される交流電圧（電位ｅ）に応じた電流が発生する。そして、この電流と同じ電流が、共通電極Ｌｄ側でも発生する。ここでは、両端の電位がｅで同じであるため、共通電極Ｌｄの両端から点Ｃの直下までの電圧の変化量が同じ値になる。このとき、指Ｆｒに係る容量結合によって生じる電圧変化をｅ１、抵抗Ｒｒ１で流れる電流をｉ１、抵抗Ｒｒ２で流れる電流をｉ２とすると、下式(２)，(３)が成立する。

ｅ１＝ｉ１×Ｒ１＝ｉ２×Ｒ２・・・(２)
Ｒ１／Ｒ２＝ｉ２／ｉ１・・・(３)

したがって、共通電極Ｌｄの単位長さ当たりの抵抗が一定であるとすると、抵抗Ｒｒ１，Ｒｒ２を流れる電流ｉ１，ｉ２を測定することで、指Ｆｒで触れた位置の座標を検出することができる。

図６では、表示部１１の画面に対する情報の入力座標の検出方法が示されている。

図６で示すように、共通電極Ｌｄの４隅にそれぞれ、所定の抵抗を介して交流電源Ｅ１〜Ｅ４がそれぞれ電気的に接続され、交流電源Ｅ１〜Ｅ４は、それぞれ共通電極Ｌｄとは逆側が接地されている。このとき、表示部１１の表面を指Ｆｒで触れた際に、共通電極Ｌｄの４隅にそれぞれ接続された抵抗を流れる電流を測定することで、表示部１１の表面のうち、指Ｆｒで触れられた位置の座標が検出される。位置検出回路１２では、上述した共通電極Ｌｄに対する交流電圧の印加および電流の測定が行われ、情報の入力位置および入力時間が検出される。

＜画像表示＞
外光を利用し、像保持の為に電力を消費しない（メモリー性）反射型ディスプレイが知られており、画質や耐久性の向上を指向した方式として、エレクトロクロミック表示素子（以下「ＥＣ方式」と略す）や金属または金属塩の溶解析出を利用するエレクトロデポジション方式（以下「ＥＤ方式」と略す）が知られている（例えば、国際特許２００４／０６８２３１号パンフレット、国際特許２００４／０６７６７３号パンフレット、米国特許第４，２４０，７１６号明細書、特許第３４２８６０３号公報、特開２００３−２４１２２７号公報など参照）。

これに対して、本実施形態に係る表示素子１２１は、上記ＥＤ方式を改良し、対向電極間に、電解質、エレクトロクロミック化合物などを含む層を挟み、対向電極の駆動操作によりエレクトロクロミック化合物の色を変化させて白、黒およびそれ以外の色の階調表示が可能な表示素子であるＳＥＣＤ(Silver Electric Chromic Deposition Display)が採用されている。以下、表示素子１２１について説明する。

図７は、表示素子１２１の基本的な構成を示す図である。

図７で示すように、表示素子１２１は、共通電極Ｌｄと一体的に構成される透明電極１２１ａと銀電極１２１ｃとの間に所定の電解質１２１ｂが保持されて構成される。そして、透明電極１２１ａと銀電極１２１ｃには電流の供給源となる変圧器（以下「電流源」と称する）Ｅｄが接続されている。このような構成において、電流源Ｅｄから銀電極１２１ｃに図中の矢印方向に電流ｉを印加すると、電解質１２１ｂ中に含まれる銀の析出反応が生じる。析出した銀は光を吸収し、透明電極１２１ａ側から見た表示素子１２１の濃度が高くなり黒く見える。ＳＥＣＤではエレクトロクロミック化合物を含む電解質１２１ｂを用いるので、印加した電流ｉに応じて発色し、白黒の階調に加えてカラー表示ができる。

一方、電流源Ｅｄから銀電極１２１ｃに図中の矢印と逆方向に電流ｉを印加すると、電解質１２１ｂ中への銀の溶解反応が生じる。つまり、析出した銀は溶解し、透明に変化する。ＳＥＣＤの電解質１２１ｂには白色散乱物（酸化チタンなど）が入っており、光はこの白色散乱物で反射されるので外部からは白色に見える。このため、一定時間(例えば、１００ミリ秒)の間電流ｉを図中の矢印と逆方向に印加すると透明電極１２１ａから見た表示素子１２１の濃度および色は初期状態の白色になる。Ｖｅｄは電流ｉを印加したときの透明電極１２１ａと銀電極１２１ｃとの間の電圧である。

ここで、表示素子１２１に含まれる電解質１２１ｂは、例えば、銀塩水溶液より非水系銀塩溶液に銀を転相させることにより調製できる。このような銀塩水溶液は、公知の銀塩を水に溶解して調製することができる。また、エレクトロクロミック化合物は電気化学的な酸化還元によって、物質の光学吸収の性質（色や光透過度）が可逆的に変化する現象（エレクトロクロミズム）を示す化合物であればいかなる化合物を用いても良い。具体的な化合物としては、「エレクトロクロミックディスプレイ」（平成３年６月２８日刊、産業図書株式会社）ｐ２７−１２４、「クロミック材料の開発」（２０００年１１月１５日刊、株式会社シーエムシー）ｐ８１−９５などに記載の化合物を挙げることができる。

次に、表示素子１２１の濃度変化について具体的に説明する。表示素子１２１の色（濃度）は該表示素子１２１において一定時間流れる電流量によって設定される。

図８は、色と電流量との関係を関係を示す図である。図８では、表示素子１２１において透明電極１２１ａから銀電極１２１ｃに向けて一定時間電流を流す場合に、その流れる電流量と濃度との関係が示されている。図８の縦軸は、色番号を示し、１〜１０の１０段階を示す。図９は、図８の縦軸で示す１０段階の色番号に対応する色を例示する模式図である。図９で示すように、色番号０は赤色であり、色番号０から５に掛けて赤色の濃度が段階的に薄くなり、色番号６は白色であり、色番号７から９に掛けてグレーが濃くなり、色番号１０は黒色となっている。なお、色の段階はこの１０段階の数値に限定されるものではない。また、図８の横軸は、電流量（単位：μＡ）を示している。

図８で示すように、表示素子１２１に所望の電流を一定時間流すことで、表示素子１２１の反射光を色番号１〜１０のうちの所望の色番号に係る色に設定することができる。具体的には、表示素子１２１の反射光を色番号０に係る色から色番号１０に係る色へと変更する場合には、透明電極１２１ａから銀電極１２１ｃに向けて１０μＡの電流を印加する必要がある。逆に、表示素子１２１の反射光を色番号１０に係る色から色番号０に係る色へと変更する場合には、銀電極１２１ｃから透明電極１２１ａに向けて１０μＡの電流を印加する必要がある。

図１０は、表示入力パネル１０の表示に係る画素回路Ｐｃの構成を例示する図である。

画素回路Ｐｃは、表示部１１において１画素の発色を実現するための回路であり、表示部１１においてマトリックス状に配置されている。そして、画素回路Ｐｃは、電極回路層Ｌｂに含まれる回路と、表示素子１２１とを備えて構成される。具体的には、画素回路Ｐｃは、表示素子１２１、ｎ型の第１および第２トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を備えて構成される。そして、画素回路Ｐｃには、ソースドライバＳｄからの電位と、ゲートドライバＧｄからの電位とが付与される。ソースドライバＳｄおよびゲートドライバＧｄは、表示制御回路１３に含まれ、制御部２０からの信号に応じた電位を画素回路Ｐｃに対して付与する。

そして、第１トランジスタＴｒ１のゲートがゲートドライバＧｄに対して電気的に接続され、第１トランジスタＴｒ１のソースがソースドライバＳｄに対して電気的に接続され、第１トランジスタＴｒ１のドレインが第２トランジスタＴｒ２のゲートに対して電気的に接続されている。また、第２トランジスタＴｒ２の一方電極が接地電極ＧＮＤに対して電気的に接続され、第２トランジスタＴｒ２の他方電極が表示素子１２１の銀電極１２１ｃ側に対して電気的に接続されている。更に、表示素子１２１の透明電極１２１ａ側が共通電極Ｌｄに対して電気的に接続されている。

図１１は、画素回路Ｐｃの駆動を説明するための図である。図１１(ａ)では、共通電極Ｌｄに１．５Ｖが付与され、表示素子１２１において、透明電極１２１ａ側から銀電極１２１ｃ側へ電流Ｉａが流れることで、図９で示した色番号が上昇する際の画素回路Ｐｃの駆動状態が示されている。また、図１１(ｂ)では、共通電極Ｌｄに−１．５Ｖが付与され、表示素子１２１において、銀電極１２１ｃ側から透明電極１２１ａ側へ電流Ｉｂが流れることで、図９で示した色番号が下降する際の画素回路Ｐｃの駆動状態が示されている。

ここで、表示素子１２１を流れる電流を制御するには、第２トランジスタＴｒ２のゲート電圧を適宜設定して、第２トランジスタＴｒ２の一方電極と他方電極との間に所望の電流が流れる状態に設定すれば良い。ここでは、ソースドライバＳｄによって第１トランジスタＴｒ１のソースに所望の正電位を付与して、ゲートドライバＧｄによって第１トランジスタＴｒ１のゲートに所定の正電位を付与することで、第２トランジスタＴｒ２のゲートに正の電荷が蓄積された状態となり、ゲート電圧が調整される。

図１２は、ソースドライバＳｄから第１トランジスタＴｒ１のソースに対して供給される電圧（ソース電圧、単位：Ｖ）と、表示素子１２１を流れる電流値（単位：μＡ）との関係を例示する図である。図１２で示すように、表示素子１２１に１μＡの電流を流すためには、ソース電圧を０．５Ｖに設定する必要性があり、また、表示素子１２１に１〜１０μＡの電流を流すためには、電流１μＡの上昇に対してソース電圧を約０．０１Ｖ程度上昇させれば良い。

図１３は、画素回路Ｐｃの駆動に係るタイミングチャートである。図１３では、第２トランジスタＴｒ２の一方電極と他方電極との間に所望の電流を１００ミリ秒流す際のタイミングチャートが示されている。そして、図１３では、上から順に、(ａ)第２トランジスタＴｒ２の状態、(ｂ)ソースドライバＳｄの状態、(ｃ)ゲートドライバＧｄの状態、の経時的な変化が示されている。

図１３で示すように、ソースドライバＳｄによって第１トランジスタＴｒ１のソースに所望の正電位が付与されて、ゲートドライバＧｄによって第１トランジスタＴｒ１のゲートに所定の正電位が付与されると、第２トランジスタＴｒ２のゲートに正の電荷が蓄積されて、第２トランジスタＴｒ２の一方電極と他方電極との間に所望の電流が流れ得る状態（ＯＮ状態）となる（時刻Ｔ１）。なお、ソースドライバＳｄが所望の正電位を付与する状態（ＯＮ状態）、およびゲートドライバＧｄが所定の正電位を付与する状態（ＯＮ状態）については、比較的短時間（時刻Ｔ１〜Ｔ２）設定されれば良い。

その後、第２トランジスタＴｒ２がＯＮ状態に一定時間（約１００ミリ秒）保持された後に、ソースドライバＳｄによって第１トランジスタＴｒ１のソースに０Ｖが付与されて、ゲートドライバＧｄによって第１トランジスタＴｒ１のゲートに所定の正電位が付与されると、第２トランジスタＴｒ２のゲートに蓄積されていた正の電荷がゲートドライバＧｄに抜けて、第２トランジスタＴｒ２の一方電極と他方電極との間に電流が流れ得ない状態（ＯＦＦ状態）となる（時刻Ｔ３）。なお、第２トランジスタＴｒ２をＯＮ状態からＯＦＦ状態に移行させる際においても、ソースドライバＳｄのＯＮ状態、およびゲートドライバＧｄのＯＮ状態については、比較的短時間（時刻Ｔ３〜Ｔ４）設定されれば良い。

＜情報表示装置の動作＞
図１４は、情報表示装置１における情報の入力および表示画像の切り替えに係るタイミングチャートを例示する図である。

図１４で示すように、情報表示装置１では、位置検出回路１２による前回の検出結果（情報の入力位置と入力時間）に基づいて、表示部１１が表示画像の切り替えを行う期間Ｐｗ１（図中の砂地ハッチング部、ここでは、約１００ミリ秒間）において、所定のタイミング（ここでは、約２０ミリ秒間隔の４回の１ミリ秒以下の期間Ｐｉ、図中の斜線ハッチング部）で、表示画像の切り替えを行う状態（表示切替モード）から、位置検出回路１２によって次の情報の入力位置を検出する状態（入力検出モード）に切り替えられる。入力検出モードでは、位置検出回路１２によって情報の入力位置およびその入力時間が検出される。

そして、引き続いて、４回の期間Ｐｉにおいて位置検出回路１２による検出結果（情報の入力位置と入力時間）に基づいて、表示部１１が表示画像の切り替えを行う期間Ｐｗ２（図中の砂地ハッチング部、ここでは、約１００ミリ秒間）において、所定のタイミング（ここでは、約２０ミリ秒間隔の４回の１ミリ秒以下の期間Ｐｉ、図中の斜線ハッチング部）で、表示画像の切り替えを行う状態（表示切替モード）から、位置検出回路１２によって次の情報の入力位置を検出する状態（入力検出モード）に切り替えられる。

このような動作により、例えば、表示入力パネル１０を電子ペーパーのような態様で使用する場合、ユーザによる前回の情報（例えば、文字の書き込みや描画など）の入力位置に基づいて、表示画像の切り替えが行われている間も、所定タイミングでユーザによる情報の入力がサンプリングされる。すなわち、表示入力パネル１０上において、ユーザが鉛筆やペンなどで描くように文字や図画などを書き込む場合、書き込んだ情報が表示画像に随時反映されながら、情報の入力も受け付けられる。したがって、ユーザは、意図に沿った文字や図画などを違和感なく連続的に書き込むことが可能となる。

ここで、表示切替モードと入力検出モードとを適宜切り替えて、情報表示装置１の操作性の向上を実現するための動作フローについて説明する。

図１５〜図１７は、情報表示装置１の動作フローを示すフローチャートである。本動作フローは、制御部２０の制御下で実現され、例えば、ユーザによって操作部３０が適宜操作されて、情報表示装置１が手書きを受け付けるモード（手書きモード）に設定されると、図１５のステップＳ１に進む。

ステップＳ１では、状態切替回路１４によりスイッチ部Ｓｗの接続状態が切り替えられることで、共通電極Ｌｄと位置検出回路１２とが電気的に接続された状態となり、情報表示装置１が入力検出モードに設定される。

ステップＳ２では、位置検出回路１２によりユーザによる情報の入力位置の検出動作が行われる。このとき、制御部２０によって、位置検出回路１２から入力データ（入力位置および入力時間を示すデータ）が取得され、メモリに格納される。

ステップＳ３では、制御部２０によりステップＳ２において新規な入力データが得られたか否かによって、書き込みがあったか否かが判定される。ここでは、ステップＳ２において、ユーザによる指Ｆｒや専用のタッチペンなどによって表示部１１が触れられると、新規な入力データが得られるために書き込みがあったものと判定されて、図１６のステップＳ１１に進む。一方、書き込みがなかったものと判定されると、ステップＳ２に戻る。ここで、図１６のステップＳ１１へ進む場合には、表示画像の切り替え、および情報の入力を行うための動作が開始する。

図１６のステップＳ１１では、制御部２０によりメモリに格納されている入力データが表示用のデータ（表示データ）に変換される。

ステップＳ１２では、状態切替回路１４によりスイッチ部Ｓｗの接続状態が切り替えられることで、共通電極Ｌｄと表示制御回路１３とが電気的に接続された状態となり、情報表示装置１が表示切替モードに設定される。

ステップＳ１３では、制御部２０および表示制御回路１３により、メモリに格納されている表示データに基づいた表示画像の切り替えが開始される（例えば、図１４の時刻ｔ１）。

ステップＳ１４では、制御部２０により表示カウンタｓが５に設定される。この表示カウンタｓは、メモリに適宜格納される。

ステップＳ１５では、制御部２０のタイマにより計時が０秒から開始される。

ステップＳ１６では、制御部２０によりステップＳ１５で計時が開始されたタイマが２０ミリ秒に到達したか否か判定される。ここでは、タイマが２０ミリ秒に到達するまでステップＳ１６の判定が繰り返され、タイマが２０ミリ秒に到達するとステップＳ１７に進む。つまり、タイマが０秒から２０ミリ秒に到達するまでの２０ミリ秒間は、表示画像の切り替えが徐々に進行する。

ステップＳ１７では、制御部２０により表示カウンタｓが１つ減じられる。

ステップＳ１８では、制御部２０により表示カウンタｓが０であるか否か判定される。ここで、表示カウンタｓが０でなければ、ステップＳ１９に進み、表示カウンタｓが０であれば、図１７のステップＳ３１に進む。

ステップＳ１９では、状態切替回路１４によりスイッチ部Ｓｗの接続状態が切り替えられることで、共通電極Ｌｄと位置検出回路１２とが電気的に接続された状態となり、情報表示装置１が入力検出モードに設定される（例えば、図１４の時刻ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８など）。

ステップＳ２０では、位置検出回路１２によりユーザによる情報の入力位置の検出動作が行われる。このとき、制御部２０によって、位置検出回路１２から入力データ（入力位置および入力時間を示すデータ）が取得され、メモリに格納される。このとき、表示画像を切り替えるためにソースドライバＳｄおよびゲートドライバＧｄによって表示素子１２１に付与される電位は保持されるが、共通電極Ｌｄが位置検出回路１２に対して電気的に接続されるため、表示画像の書き換えが停止する。

ステップＳ２１では、状態切替回路１４によりスイッチ部Ｓｗの接続状態が切り替えられることで、共通電極Ｌｄと表示制御回路１３とが電気的に接続された状態となり、情報表示装置１が表示切替モードに設定される（例えば、図１４の時刻ｔ３，ｔ５，ｔ７，ｔ９など）。ステップＳ２１の処理が終了されると、ステップＳ１５に戻る。

図１７のステップＳ３１では、制御部２０および表示制御回路１３により、メモリに格納されている表示データに基づいた表示画像の切り替えが終了される（例えば、図１４の時刻ｔ１０）。なお、ステップＳ１５〜Ｓ１８の処理が５回繰り返される間、ユーザによる情報の入力があれば、ステップＳ２０においてメモリに４回分の入力データが蓄積される。

ステップＳ３２では、制御部２０によりメモリに入力データが格納されているか否か判定される。ここでは、メモリに入力データが格納されていれば、その入力データに基づく表示画像の切り替えを行うために、図１６のステップＳ１１に進む。一方、メモリに入力データが格納されていなければ、ユーザによる情報の入力がなく、表示画像の切り替えの必要性もないため、ステップＳ３３に進む。

ステップＳ３３では、制御部２０により手書きモードの終了指示があったか否か判定される。ここで、ユーザによる操作部３０の操作に応じて、手書きモードを終了させる旨の指示があれば、ステップＳ３４に進む。一方、手書きモードの終了指示がなければ、図１５のステップＳ１に進む。

ステップＳ３４では、制御部２０により情報表示装置１が手書きモードから解除されて、本動作フローが終了される。

なお、本動作フローでは、ユーザによって入力される情報の色や濃さについては、特に触れていなかったが、ユーザが操作部３０を適宜操作することで、書き込む情報の色や濃さを指定するようにすれば良い。

以上のように、本実施形態に係る情報表示装置１では、共通電極Ｌｄを、表示用の電極および情報入力の検出用の電極として兼用しつつ、表示内容の切り替えの途中に、情報の入力も受け付ける。このような構成により、例えば、表示内容の切り替えに１００ｍｓを要するなどといった具合に表示内容の書き換え速度が遅い情報表示装置であっても、ユーザによる滑らかな情報の入力が可能となる。すなわち、ユーザによる連続的かつ直接的な入力に係る操作性の向上を図ることができる。また、表示素子層Ｌｃ上に設けられる電極が、表示用の電極と情報入力の検出用の電極との兼用によって、少なくて済むため、光の透過量の低下による表示性能の劣化を抑制することができる。すなわち、画質の向上を図ることができる。

＜変形例＞
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。

◎例えば、上記実施形態では、情報表示装置１が反射型の表示部１１を備えて構成されたが、これに限られない。例えば、自ら光を発するタイプ（自発光型）の表示部を備えた情報表示装置であっても、上記実施形態と同様な作用および効果を得ることができる。つまり、本発明は、反射型の表示部１１を備えた情報表示装置１だけでなく自発光型の表示部を備えた情報表示装置を含む情報表示装置一般に適用することができる。なお、反射型の表示部１１では表示素子１２１の上方にある部材を光が通過する回数が２回であるのに対して、自発光型の表示部では表示素子の上方にある部材を光が通過する回数が１回で済むため、自発光型の表示部を有する情報表示装置に対して本発明を適用した場合よりも、反射型の表示部を有する情報表示装置に対して本発明を適用する方が、表示性能の向上に対する寄与度が高い。

◎また、上記実施形態では、ＳＥＣＤが適用された表示素子１２１を用いてカラー表示を行う例について説明したが、これに限られない。例えば、電流値または書き込み時間を変更して書き込み電流を印加することにより白黒の階調に加えてカラー表示ができる表示素子を適宜適用しても良い。また、表示素子１２１に対して、公知のＥＤ方式やＥＣ方式の電気化学表示素子を用いて白黒の階調表示を行うものを適用しても良い。

◎また、上記実施形態では、表示データに基づいて表示画像の切り替えが行われる期間Ｐｗ１，Ｐｗ２がそれぞれ約１００ミリ秒間であり、その期間において約２０ミリ秒間隔でユーザによる情報の入力位置が検出されたが、これに限られない。例えば、表示データに基づいて表示画像の切り替えが行われる期間Ｐｗ１，Ｐｗ２は、表示素子の種類によって適宜変更しても良いし、ユーザによる情報の入力位置の検出が２０ミリ秒間隔以外の所定のタイミングで行われても良い。

本発明の実施形態に係る情報表示装置の機能構成を示すブロック図である。 表示部の構造を例示する断面模式図である。 表示入力パネルにおける接続状態の切り替えを説明するための図である。 表示入力パネルにおける情報の入力態様を例示する図である。 情報の入力座標の検出方法を説明するための図である。 情報の入力座標の検出方法を説明するための図である。 表示素子の基本的な構成を示す図である。 表示素子に係る色と電流量との関係を関係を示す図である。 表示素子に係る色の具体例を示す図である。 表示入力パネルの画像表示に係る画素回路の構成を例示する図である。 画素回路の駆動を説明するための図である。 ソース電圧と表示素子の電流値との関係を例示する図である。 画素回路の駆動に係るタイミングチャートである。 情報表示装置の動作に係るタイミングチャートを例示する図である。 情報表示装置の動作フローを示すフローチャートである。 情報表示装置の動作フローを示すフローチャートである。 情報表示装置の動作フローを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 情報表示装置
１０ 表示入力パネル
１１ 表示部
１２ 位置検出回路
１３ 表示制御回路
１４ 状態切替回路
２０ 制御部
３０ 操作部
１１１ 入力受付部
１２１ 表示素子
Ｌａ ベース基板
Ｌｂ 電極回路層
Ｌｃ 表示素子層
Ｌｄ 共通電極
Ｌｅ 透明基板
Ｌｆ 保護層
Ｐｃ 画素回路
Ｓｗ スイッチ部

Claims (3)

1. エレクトロクロミック表示素子を用いた方式、あるいは金属または金属塩の溶解と析出とを利用するエレクトロデポジションを用いた方式が採用されており、第１電極と透明な第２電極とによって表示媒体が挟まれ、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加して前記表示媒体に電界を付与することで該表示媒体の状態変化によって画像を切り換えるとともに、該表示媒体における外光の反射を利用して画像の表示を実現することで画像の保持のために電力を消費せず、前記第２電極が情報の入力位置の検出に用いられる表示部と、
   前記第２電極に対する情報の入力位置を検出する検出部と、
   前記検出部による検出結果に基づいて前記表示部における画像を切り替えるように制御する表示制御部と、
   前記検出部による検出結果に基づいて前記表示部が画像の切り替えを行う第１期間において、該第１期間の途中に含まれる複数回の各期間に、前記表示部が画像の切り替えを行う第１状態から、前記検出部によって情報の入力位置を検出する第２状態に切り替えた後に、該第２状態から前記第１状態に切り替え、さらに、前記複数回の期間における前記検出部による検出結果に基づいて前記表示部が画像の切り替えを行う第２期間において、該第２期間の途中に含まれる複数回の各期間に、前記表示部が画像の切り替えを行う第１状態から、前記検出部によって情報の入力位置を検出する第２状態に切り替えた後に、該第２状態から前記第１状態に切り替える状態切替部と、
   を備えることを特徴とする情報表示装置。
2. 請求項１に記載の情報表示装置であって、
   前記状態切替部が、
   前記第２電極と前記表示制御部とが電気的に接続された状態から、前記第２電極と前記検出部とが電気的に接続された状態に切り替えることで、前記第１状態から前記第２状態に切り替えることを特徴とする情報表示装置。
3. エレクトロクロミック表示素子を用いた方式、あるいは金属または金属塩の溶解と析出とを利用するエレクトロデポジションを用いた方式が採用されており、第１電極と透明な第２電極とによって表示媒体が挟まれ、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加して前記表示媒体に電界を付与することで該表示媒体の状態変化によって画像を切り換えるとともに、該表示媒体における外光の反射を利用して画像の表示を実現することで画像の保持のために電力を消費せず、前記第２電極が情報の入力位置の検出に用いられる表示部と、前記第２電極に対する情報の入力位置を検出する検出部と、前記検出部による検出結果に基づいて前記表示部における画像を切り替えるように制御する表示制御部と、を備えた情報表示装置の駆動方法であって、
   (a)前記検出部による検出結果に基づいて前記表示部が画像の切り替えを行う第１期間において、該第１期間の途中に含まれる複数回の各期間に、前記表示部が画像の切り替えを行う第１状態から、前記検出部によって情報の入力位置を検出する第２状態に切り替えた後に、該第２状態から前記第１状態に切り替える第１ステップと、
   (b)前記第１ステップの前記複数回の期間における前記検出部による検出結果に基づいて前記表示部が画像の切り替えを行う第２期間において、該第２期間の途中に含まれる複数回の各期間に、前記表示部が画像の切り替えを行う第１状態から、前記検出部によって情報の入力位置を検出する第２状態に切り替えた後に、該第２状態から前記第１状態に切り替える第２ステップと、
   を備えることを特徴とする情報表示装置の駆動方法。

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