JP2005189851A - Display apparatus and pen input unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マトリクス状に配置された多数の画素を有する表示パネルを備えた表示装置及びペン入力装置に関する。 The present invention relates to a display device including a display panel having a large number of pixels arranged in a matrix and a pen input device.
情報機器の発達に伴い、低消費電力且つ薄型の表示装置のニーズが増しており、これらニーズに合わせた表示装置の研究、開発が盛んに行われている。 With the development of information equipment, the need for low power consumption and thin display devices is increasing, and research and development of display devices that meet these needs are actively conducted.
特に、ウエアラブルPCや電子手帳等の用途から屋外で使用されることが多く、省消費電力かつ省スペースであることが望まれるため、例えば液晶ディスプレイ等の薄型ディスプレイによる表示機能と座標入力処理を一体化し、ディスプレイに表示された内容をペン或いは指で押圧操作することにより直接的に入力できる装置が製品化されている。 In particular, since it is often used outdoors for applications such as wearable PCs and electronic notebooks, and it is desired to save power and save space, for example, display functions and coordinate input processing using a thin display such as a liquid crystal display are integrated. Devices that can be directly input by pressing the content displayed on the display with a pen or a finger have been commercialized.
しかし、多くの液晶はいわゆるメモリ性がないため、表示期間中は液晶に対し電圧印加を行い続ける必要がある。一方で、メモリ性を有する液晶においては、ウエアラブルPCのように様々な環境における使用を想定した場合の信頼性を確保することが難しく、実用化には至っていない。 However, since many liquid crystals do not have so-called memory properties, it is necessary to continue voltage application to the liquid crystals during the display period. On the other hand, a liquid crystal having a memory property is difficult to ensure reliability when assumed to be used in various environments such as a wearable PC, and has not yet been put into practical use.
そこで、メモリ性を有する薄型軽量ディスプレイ方式の一つとして、電気泳動表示装置が提案されている。 Therefore, an electrophoretic display device has been proposed as one of thin and light display systems having memory characteristics.
この種の電気泳動表示装置は、所定間隙を空けた状態に配置された一対の基板と、これらの基板の間に充填された絶縁性液体と、該絶縁性液体に分散された多数の着色帯電泳動粒子と、それぞれの基板に沿うように各画素に配置された表示電極と、を備えている(例えば、特許文献1参照。)。 This type of electrophoretic display device includes a pair of substrates arranged with a predetermined gap therebetween, an insulating liquid filled between these substrates, and a large number of colored electrifications dispersed in the insulating liquid. Electrophoretic particles and display electrodes arranged on each pixel along each substrate are provided (for example, refer to Patent Document 1).
この装置において、着色帯電泳動粒子は、正極性又は負極性に帯電されているため、表示電極に印加される電圧の極性に応じていずれかの表示電極に吸着され、例えば上部電極に着色粒子が吸着され着色粒子が見える状態と、下部電極に着色粒子が吸着され、絶縁性液の色が見える状態を印加電圧によって制御することで様々な画像を表示することを可能としている。なお、このタイプの装置を「上下移動型」と称している。 In this apparatus, since the colored charged electrophoretic particles are charged positively or negatively, the colored charged electrophoretic particles are adsorbed to any one of the display electrodes according to the polarity of the voltage applied to the display electrode. It is possible to display various images by controlling the state where the colored particles are adsorbed and the colored particles are adsorbed on the lower electrode and the state where the color of the insulating liquid is visible by controlling the applied voltage. This type of device is referred to as a “up and down movement type”.
また、他の電気泳動表示装置の従来例として、上述したタイプのように絶縁性液体を挟み込むように配置されているのではなく、第1の電極(共通電極)は画素間遮蔽層に沿うように配置され、同じく第2の電極(画素電極)は入射光を反射すべく画素表示部全体に配されて絶縁膜で覆われたものが開示されている(例えば、特許文献2参照。)。 Further, as another example of the conventional electrophoretic display device, the first electrode (common electrode) is arranged along the inter-pixel shielding layer instead of being arranged so as to sandwich the insulating liquid as in the type described above. Similarly, the second electrode (pixel electrode) is disposed on the entire pixel display portion to reflect incident light and is covered with an insulating film (for example, see Patent Document 2).
このため、絶縁性液体は透明であれば良く、第2の電極を電気泳動粒子で覆うことで黒表示を行い、また、電気泳動粒子を画素間である第1の電極に集めることで、第2の電極を露出させて白表示を行う。これにより、印加電圧の極性を画素毎に制御することにより、画像を表示することができる。 For this reason, the insulating liquid only needs to be transparent, and the second electrode is covered with the electrophoretic particles to perform black display, and the electrophoretic particles are collected on the first electrode between the pixels. The second electrode is exposed to display white. Thus, an image can be displayed by controlling the polarity of the applied voltage for each pixel.
更に、これらの表示装置と、いわゆる抵抗膜方式の座標位置検出装置(デジタイザ)(例えば、特許文献3参照。)を組み合わせることにより、ペン入力または、指圧感知による入力を可能とし、低消費電力かつ省スペースなウエアラブルPCや、例えばメモをとることを可能とする、紙のようなディスプレイ装置が実現できる。 Further, by combining these display devices with a so-called resistive film type coordinate position detection device (digitizer) (see, for example, Patent Document 3), it is possible to perform input by pen input or finger pressure sensing, and with low power consumption. A space-saving wearable PC or a display device such as paper that can take notes can be realized.
しかしながら、前述した従来の電気泳動表示装置は、一般的に応答速度が遅く、このため、例えば、ペン入力といった高速応答が必要とされる場合には、その遅い応答速度のためユーザーに違和感を与えてしまう。 However, the above-described conventional electrophoretic display device generally has a slow response speed. For this reason, for example, when a high-speed response such as pen input is required, the slow response speed makes the user feel uncomfortable. End up.
そして、この不都合を解決するためには、高電圧で前述した電気泳動表示装置を駆動することが考えられるが、単純に高電圧駆動を行う場合、例えば、高耐圧のドライバICを具備したり、高耐圧のTFT(Thin Film Transistor)を具備することが考えられる。しかしながら、上述した高耐圧のドライバICや高耐圧のTFTは、実装規模の大型化や高コスト化を引き起こしてしまうという課題があった。 In order to solve this inconvenience, it is conceivable to drive the above-described electrophoretic display device with a high voltage. However, when simply driving at a high voltage, for example, a high-voltage driver IC is provided, It is conceivable to have a high breakdown voltage TFT (Thin Film Transistor). However, the high withstand voltage driver IC and the high withstand voltage TFT described above have a problem of increasing the mounting scale and cost.
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、実装規模の大型化及びコストを抑えつつ高電圧駆動を可能とし、それにより高速な表示応答性を有する表示装置及びペン入力装置を提供する。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and enables a high-voltage drive while suppressing an increase in mounting scale and cost, thereby providing a display device and a pen input device having high-speed display response. provide.
本発明は、第1に、以下を有する表示装置:
画素がマトリクス状に配置された表示パネル、
前記画素にそれぞれ備えられた画素電極と共通に設けられた共通電極、
前記画素電極に電圧を供給する走査線と信号線、
前記共通電極および前記走査線と信号線に接続された駆動回路、および
前記駆動回路に信号を与える制御回路。
であって、
前記駆動回路が前記走査線を順次選択して走査し、前記信号線を通じて画素に可変な電圧を印加することにより、前記表示パネルに階調画像を表示する駆動モードと、前記駆動回路が選択した走査線上の一部の画素に前記電圧の可変範囲よりも高い電圧を印加することにより、前記一部の画素を黒または白に書き換える駆動モードとを、前記制御回路が選択し切り替えることを特徴とする。
The present invention firstly provides a display device comprising:
A display panel in which pixels are arranged in a matrix,
A common electrode provided in common with the pixel electrode provided in each of the pixels,
A scanning line and a signal line for supplying a voltage to the pixel electrode;
A driving circuit connected to the common electrode and the scanning line and the signal line; and a control circuit for supplying a signal to the driving circuit.
Because
The driving circuit selects and scans the scanning lines sequentially, and applies a variable voltage to the pixels through the signal lines, thereby selecting a driving mode for displaying a gradation image on the display panel, and the driving circuit selects The control circuit selects and switches the drive mode in which the partial pixels are rewritten to black or white by applying a voltage higher than the voltage variable range to the partial pixels on the scanning line. To do.
前記表示パネルの一部の画素を書き換える駆動モードにおいて、前記駆動回路が走査線のうちの一部のみを選択して走査することが好ましい。 In the driving mode in which a part of the pixels of the display panel is rewritten, it is preferable that the driving circuit selects and scans only a part of the scanning lines.
前記表示装置のさらに好ましい形態は、
前記表示パネルに階調画像を表示する駆動モードにおいて、前記駆動回路が、画素電極に可変な電圧を供給するとともに共通電極に基準電圧を供給し、前記表示パネルの一部の画素を書き換える駆動モードにおいて、前記駆動回路が、書き換える画素の画素電極に前記可変な電圧のうちの最大電圧を供給するとともに、書き換えない画素の画素電極をハイインピーダンスにし、共通電極に、前記基準電圧より前記書き換える画素電極に供給される電圧に対して逆極性側にシフトした電圧を供給するものである。
A more preferable form of the display device is:
In a driving mode for displaying a gray scale image on the display panel, the driving circuit supplies a variable voltage to the pixel electrode and supplies a reference voltage to the common electrode to rewrite some pixels of the display panel. The driving circuit supplies the maximum voltage of the variable voltages to the pixel electrode of the pixel to be rewritten, sets the pixel electrode of the pixel that is not to be rewritten to high impedance, and uses the reference voltage to rewrite the pixel electrode to the common electrode. A voltage shifted to the opposite polarity side with respect to the voltage supplied to is supplied.
前記表示装置が外部入力デバイスをさらに有し、前記表示装置が前記外部入力デバイス以外から表示情報を受けたときに、前記制御回路が前記階調画像を表示する駆動モードを選択して表示情報を前記表示パネルに表示し、前記表示装置が前記外部入力デバイスから表示情報を受けたときに、前記制御回路が前記表示パネルの一部の画素を書き換える駆動モードを選択して前記外部入力デバイスから受けた表示情報を前記表示パネルに表示するようにしてもよい。 The display device further includes an external input device, and when the display device receives display information from other than the external input device, the control circuit selects a drive mode for displaying the gradation image and displays the display information. When the display circuit receives display information from the external input device and the display device receives display information from the external input device, the control circuit selects a drive mode for rewriting a part of the pixels of the display panel and receives from the external input device. The displayed information may be displayed on the display panel.
前記外部入力デバイスが前記表示パネルに重ねて配置された位置情報入力デバイスであってもよく、さらに前記外部入力デバイスがペン入力デバイスもしくは手書き入力デバイスであってもよい。 The external input device may be a position information input device arranged on the display panel, and the external input device may be a pen input device or a handwriting input device.
また本発明は、以下を有するペン入力装置:
画素がマトリクス状に配置された表示パネル、
前記画素にそれぞれ備えられた画素電極と共通に設けられた共通電極、
前記画素電極に電圧を供給する走査線と信号線、
前記共通電極および前記走査線と信号線に接続された駆動回路、
前記駆動回路に信号を与える制御回路、および
ペンにより指示された位置を検出し制御回路に出力する位置検出器。
であって、
前記位置検出器の出力がないとき、前記制御回路が前記表示パネルに階調画像を表示する駆動モードを選択し、前記駆動回路が前記走査線と信号線を通じて画素に可変な電圧を印加することにより、前記表示パネルに階調画像を表示し、
位置検出器の出力があるとき、前記制御回路が前記表示パネルの一部の画素を黒または白に書き換える駆動モードを選択し、前記駆動回路が前記走査線の一部分を走査し一部の画素に前記電圧の可変範囲よりも高い電圧を印加することにより、ペンにより指示された位置に対応する前記表示パネルの画素を黒または白に書き換えることを特徴とする。
The present invention also includes a pen input device having:
A display panel in which pixels are arranged in a matrix,
A common electrode provided in common with the pixel electrode provided in each of the pixels,
A scanning line and a signal line for supplying a voltage to the pixel electrode;
A driving circuit connected to the common electrode and the scanning line and the signal line;
A control circuit for supplying a signal to the drive circuit; and a position detector for detecting a position designated by a pen and outputting the detected position to the control circuit.
Because
When there is no output from the position detector, the control circuit selects a driving mode for displaying a gradation image on the display panel, and the driving circuit applies a variable voltage to the pixel through the scanning line and the signal line. By displaying a gradation image on the display panel,
When there is an output from the position detector, the control circuit selects a driving mode in which some pixels of the display panel are rewritten to black or white, and the driving circuit scans a part of the scanning lines to form some pixels. By applying a voltage higher than the variable range of the voltage, the pixel of the display panel corresponding to the position designated by the pen is rewritten to black or white.
本発明によれば、表示パネルにおける表示状態を2値の階調表現にて書換える場合には、多階調表示時の最大駆動電圧よりも高い電圧で駆動を行うことにより、高速応答が可能となり、かつ、周辺回路の実装規模の小型化及び低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, when the display state on the display panel is rewritten with binary gradation representation, high-speed response is possible by driving at a voltage higher than the maximum drive voltage at the time of multi-gradation display. In addition, it is possible to reduce the mounting scale and cost of the peripheral circuit.
以下、図面に基づき本発明を実施するための最良の形態を説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本発明の第1の実施の形態について説明する。 First, a first embodiment of the present invention will be described.
図2は、静止画表示やペン入力機能やその表示機能を有するシステムを示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram illustrating a system having a still image display, pen input function, and display function.
表示装置システムは、電気泳動表示素子により構成される表示部(Display Device)215と、TFT基板(TFT Backplane)214を積層した表示パネル10と、マトリクス駆動のためのソース線駆動回路212、ゲート線駆動回路213、共通電極駆動回路216を含むディスプレイモジュール217、ディスプレイ制御モジュール218、表示用の画像メモリであるVideo RAM(以下、「VRAM」という)211、CPU28、周辺のメモリ回路(Flash ROM)29及びメモリ回路(SDRAM)210から構成される。
The display device system includes a
ディスプレイ制御モジュール218には、外部入力デバイス(Sensing Device)27が接続される。ここで外部入力デバイス27は位置情報を入力するデバイスであり、ペン入力装置がその代表的なものである。
An external input device (sensing device) 27 is connected to the
CPU28は、ディスプレイ制御モジュール218と周辺のメモリ回路29,210に制御信号を供給する。
The
グラフィックコントローラ(Graphic Controller)21は、内部メモリ(フラッシュROMで構成されたメモリ29,SDRAMで構成されたメモリ210)に予め蓄えられた情報や、不図示の外部メモリとのデータ入出力を制御する外部メモリ制御回路25、外部に接続された回線を通じてデータ入出力を行う通信手段(外部I/F)24、あるいは外部入力デバイス27であるペン入力タブレットを制御するデジタイザ制御部(Digitizer Controller)23、などを通じて画像情報を取り込む。
The graphic controller (Graphic Controller) 21 controls information stored in advance in an internal memory (a
さらに、グラフィックコントローラ21は、とりこまれた画像情報に基づいて、表示パネル10の表示部215に表示すべき情報をVRAM211上に描き、VRAM211上の情報に基づき、画像データおよび制御信号をパネルコントローラ(Panel Controller)22を介してディスプレイモジュール217に転送する。また、ゲート線を選択し走査するための走査選択信号、ソース線駆動回路に送る画像情報信号と、その転送タイミングを与えるVsync,Hsync信号など必要な制御信号を生成し、パネルコントローラ22に送る。
Further, the
パネルコントローラ22は、これらの制御信号を表示パネルのゲート線、ソース線、共通電極の各々の駆動回路に送る。電源はパワーマネージメント26を通じて各回路ブロックに供給される。
The
前記ディスプレイモジュール217では、パネルコントローラ22から出力された画像データとVsync,Hsyncなどのタイミング制御信号を受けて、TFTバックプレーン214と表示部215を有する表示パネル10に、ゲート線駆動回路213とソース線駆動回路212、及び共通電極駆動回路216から所望の電圧がTFTバックプレーン214に印加され、表示部215の各画素内粒子の泳動状態が変化することで階調表示がなされる。
The
本表示装置は、あとで詳しく述べるように、階調表示モードと2値表示モードの2つの表示モードを有し、ペン入力の際には2値表示モードを用いる。そのために前述したソース線駆動回路212は、ハイインピーダンスを選択できる出力段を有する。
As will be described in detail later, this display device has two display modes, a gradation display mode and a binary display mode, and the binary display mode is used for pen input. Therefore, the above-described source
以下、表示装置を電気泳動表示装置として説明するが、本発明は表示装置が電圧によって駆動できるものであればよく、液晶表示装置であってもよい。印加する電圧を可変にして多階調の中間状態が表示できることが好ましい。書込み終了後は、画素への電圧印加を行わなくても、書込まれた表示状態のままで保持されるいわゆるメモリ性があるものにも適用できる。 Hereinafter, the display device will be described as an electrophoretic display device, but the present invention may be a liquid crystal display device as long as the display device can be driven by voltage. It is preferable that the applied voltage can be varied to display a multi-tone intermediate state. After writing, the present invention can also be applied to a device having a so-called memory property in which a written display state is maintained without applying a voltage to the pixel.
図3は、本実施の形態における300行×250列のTFTアクティブマトリクスアレイの一部分の模式図を示している。同図において、前述した表示パネル10は、マトリクス状に配置された走査電極としてのゲート線電極33と、情報電極としてのソース線電極34とを有し、これらゲート線電極33とソース線電極34との各交差位置に多数の画素が形成されている。また、表示パネル10は、TFT(Thin Film Transistor)35と画素電極36、及び共通電極(COM)37を有すると共に、該表示パネル10には、前記ゲート線電極33を駆動するゲート線駆動回路213、及び前記ソース線電極34を駆動するソース線駆動回路212が接続されている。本実施の形態において、前記ゲート線駆動電圧はオン電圧が+20Vでオフ電圧は−20Vであり、フレームレートは15Hzである。また、ソース線駆動電圧Vwは0V〜15Vであり、共通電極の駆動電圧Vcomは30〜−15Vである。
FIG. 3 is a schematic view of a part of a 300 × 250 column TFT active matrix array in the present embodiment. In the figure, the
図4は、本実施の形態における電気泳動表示装置の一画素部分の模式図を示している。同図において、黒色の電気泳動粒子63は負に帯電するものであり、例えば、第1の電極37を共通電極、第2の電極36を画素電極とした場合、共通電極37に対して画素電極36に正電圧を印加すると、図4(a)に示すように、画素電極36を黒色の電気泳動粒子63が覆うことで黒表示状態となり、また、共通電極37に対して画素電極36に負電圧を印加すると、図4(b)に示すように、黒色の電気泳動粒子63を画素間の共通電極37に集めることで画素電極36を露出させて白表示状態となる。
FIG. 4 is a schematic diagram of one pixel portion of the electrophoretic display device in this embodiment. In the figure, black
次いで、図5(a)は、本実施の形態における画素の電圧−光学応答(反射率)特性を示している。すなわち、初期状態が白状態からの電圧−光学応答(反射率)特性は、実線で示されるように0V以下で白となり、15V以上で黒となる。初期状態が黒状態からの電圧−光学応答(反射率)特性は破線で示されている。また、図5(b)には、本実施の形態における画素の電圧−応答時間特性を示す。ここでの応答時間は、白状態から黒状態に応答が完了するまでの時間であり、同図に示すように、印加する電圧が大きいほど、応答特性は向上することが理解できる。なお、16階調表示を行う際は、全画素を白状態に揃えた後、ソース線駆動電圧範囲(0〜15V)の中で階調制御を行う。この際、Vcomは0V(接地電圧)である。 Next, FIG. 5A shows the voltage-optical response (reflectance) characteristics of the pixel in this embodiment. That is, the voltage-optical response (reflectance) characteristic from the white state in the initial state is white at 0 V or less as shown by the solid line, and is black at 15 V or more. The voltage-optical response (reflectance) characteristics from the black state in the initial state are indicated by broken lines. FIG. 5B shows the voltage-response time characteristics of the pixel in this embodiment. Here, the response time is the time required for the response to be completed from the white state to the black state. As shown in the figure, it can be understood that the response characteristic improves as the applied voltage increases. Note that when performing 16 gradation display, gradation control is performed within the source line drive voltage range (0 to 15 V) after all pixels are aligned in a white state. At this time, Vcom is 0 V (ground voltage).
上記のとおり、表示装置には外部入力デバイス27が接続される。ここで、既述したように外部入力デバイス27は位置情報を入力するデバイスであり、ペン入力装置がその代表的なものである。ペンが示す位置を検出し、デジタル情報として出力する。ペン入力デバイスは、ペンと専用タブレットで構成されることもあるが、透明部材で作られて表示パネルに重ねて配置され、表示パネル上の画像にペンで上書きする、あるいはペンで画面上の走査を行うポインティングデバイスとして用いるなどの形態がある。積層構成では、表示パネルは、ペンで入力された手書き文字などの線画を遅延なく表示できるものが要求される。
As described above, the
ここで、外部入力デバイス27の一例であるペン入力タブレット27からのペン入力について考えてみると、ペンでタブレット上の位置を指示し入力を行う際には、それまでに表示されている画面に対し、追記を行うことが想定される。この場合、ペンで書き加えた部分についてのみ表示の書換えを行えば良く、言い換えれば、ペンで書き加えた部分以外は、そのまま保持を行うこともできる。
Here, when considering a pen input from a
ペン入力がなされないときは、ペン入力タブレット27からの出力がないので、デジタイザ制御部23はその情報をグラフィックコントローラ21に伝え、グラフィックコントローラ21は、通常の表示モード、すなわち内部メモリ29,210の画像情報や通信手段24を通じて受けた外部画像情報を表示するモードを選択し、このとき、ゲート線駆動回路213は表示パネルのゲート線を順次選択して走査し、ソース線駆動回路212からは、画像情報に応じた階調信号電圧、すなわち図5に示したように黒側は0から15Vの範囲、白側は0から−15Vの範囲の可変電圧が供給される。共通電極駆動回路216からは基準電圧が供給される。これらはTFT基板214に印加され、表示部215の各画素内粒子の泳動状態が変化することで階調表示がなされる。
When no pen input is made, since there is no output from the
ペン入力がなされると、ペン入力タブレット27から、ペンの指示した位置に応じた位置情報がデジタイザ制御部24を通じてグラフィックコントローラ21に送られ、表示メモリであるVRAM211に書き込まれる。このとき、書き込まれた画素のVRAMアドレスにはフラグが立てられ、そこにペン入力が行われたことを示す。
When pen input is performed, position information corresponding to the position instructed by the pen is sent from the
グラフィックコントローラ21は、表示メモリの画像情報を表示パネル10に送るが、フラグが立っていると、その部分を含む走査線を優先走査する駆動モードに切り替わる。このモードにおいてペン書き部分のみを書き換える動作は、グラフィックコントローラ21が、表示パネル10のゲート線のうちの書き換えが生じた一部分のみを走査することによって行われる。このとき、書き換えるべき画素のソース線に黒信号を送ると同時に、表示を保持する画素のソース線をハイインピーダンス状態にする。詳しい書き込み動作は後述する。
The
以下、ペン入力の際のこのような駆動方法を部分書き換えという。部分書き換えは、走査線本数すなわちゲート線本数が多い表示パネルであっても、書き換える部分のゲート線はそれより少ないので、部分的な走査により書き換えに要する時間が短くて済む。ペン入力デバイスでは、使用者に違和感を与えないために、入力したペンの軌跡が間をおかず画面に表示される必要があるが、部分書き換えによってこれが可能になる。 Hereinafter, such a driving method for pen input is referred to as partial rewriting. In partial rewriting, even in a display panel having a large number of scanning lines, that is, a number of gate lines, the number of gate lines to be rewritten is smaller than that, so that the time required for rewriting by partial scanning can be shortened. In the pen input device, in order not to give a sense of incongruity to the user, it is necessary to display the trajectory of the input pen immediately on the screen, but this can be achieved by partial rewriting.
さらに、ペン入力で画面に手書き文字を書き込む際には、白い背景に黒の線描きができればよいので、画素を黒状態に書き換えるのみでよく、中間調表示を必要としない。本実施の形態の表示装置は、このような黒表示のみを行う部分書き換え動作において、高速の応答性を与えるものである。 Furthermore, when writing handwritten characters on the screen by pen input, it is only necessary to draw a black line on a white background, so that the pixels need only be rewritten to a black state, and halftone display is not required. The display device of the present embodiment provides high-speed responsiveness in such a partial rewriting operation that performs only black display.
次に、部分書換え2値駆動の際の高電圧駆動について説明する。 Next, high voltage driving in partial rewriting binary driving will be described.
部分書換え2値駆動の際の高電圧駆動を説明するため、図3における「ア」と「イ」の画素について考える。この場合、図3におけるs1・g1(「ア」)、s2・g2、s3・g3、の交差点にある画素に対しペン入力が行われたものとし、「ア」は書換えが行われる画素であり、「イ」はそのまま保持される画素とする。また前書込みとして、所望の階調レベル(「ア」の画素の反射率はR1、「イ」の画素の反射率はR2)への制御が終了し、光学応答が一定に保持されているものとする。 In order to explain the high voltage driving in the partial rewrite binary driving, consider the pixels “A” and “I” in FIG. In this case, it is assumed that pen input is performed on the pixels at the intersections of s1 · g1 (“a”), s2 · g2, and s3 · g3 in FIG. 3, and “a” is a pixel to be rewritten. , “I” is a pixel that is held as it is. As pre-writing, control to a desired gradation level (the reflectance of the pixel “A” is R1 and the reflectance of the pixel “A” is R2) is finished, and the optical response is kept constant. And
図1は、「ア」、「イ」の画素に対する駆動波形と、「ア」、「イ」の画素の光学応答のタイミングチャートを示している。ここで、図1(a)は図3におけるゲート電極g1への印加電圧波形、図1(b)は図3におけるソース電極s1への印加電圧波形、図1(c)は図3におけるソース電極s2への印加電圧波形を示し、図1(d)は図3における共通電極への印加電圧波形を示している。また、図1(e)は図3における「ア」の画素の電極間電圧(画素電極36と共通電極37の電位差)波形を示し、図1(f)は図3における「イ」の画素の電極間電圧波形を示している。更に、図1(g)は図3における「ア」の画素の光学応答を示し、図1(h)は図3における「イ」の画素の光学応答を示している。
FIG. 1 shows a driving waveform for the pixels “A” and “I” and a timing chart of the optical responses of the pixels “A” and “I”. 1A is a voltage waveform applied to the gate electrode g1 in FIG. 3, FIG. 1B is a voltage waveform applied to the source electrode s1 in FIG. 3, and FIG. 1C is a source electrode in FIG. The applied voltage waveform to s2 is shown, and FIG. 1D shows the applied voltage waveform to the common electrode in FIG. FIG. 1E shows the waveform of the inter-electrode voltage (potential difference between the
まず、「ア」の画素(書換えを行う画素)について説明する。図1(e)に示す「ア」の画素の電極間電圧Vpは、ゲート電極g1がONになった時間帯t1のソース電極s1電圧Vwmaxと共通電極電圧Vcomの差Vp=Vwmax−Vcom、となる。ここで、Vwmaxはソース線駆動回路からの出力可能な最大電圧(15V)を設定する。このとき、共通電極電圧Vcomは−15V(通常の多階調駆動時は0V)とする。したがって、通常の多階調駆動時よりもVcom(−15V)分、大きな電圧を印加することが可能となる。したがって、高電圧駆動が可能となり、「ア」の画素は短時間で応答が完了する。 First, the pixel “A” (pixel to be rewritten) will be described. The interelectrode voltage Vp of the pixel “A” shown in FIG. 1E is the difference between the source electrode s1 voltage Vwmax and the common electrode voltage Vcom in the time period t1 when the gate electrode g1 is turned on, Vp = Vwmax−Vcom, Become. Here, Vwmax sets the maximum voltage (15V) that can be output from the source line driver circuit. At this time, the common electrode voltage Vcom is set to -15V (0V in normal multi-tone driving). Therefore, it is possible to apply a voltage that is larger by Vcom (−15 V) than that in normal multi-gradation driving. Accordingly, high voltage driving is possible, and the response of the pixel “A” is completed in a short time.
次に、「イ」の画素(そのまま保持する画素)について説明する。通常、図1(f)に示す「イ」の画素の電極間電圧は、ゲート電極g1がONになった時間帯t1の、ソース電極s2の電圧と、共通電極の電圧の差となるが、この場合は図1(c)に示すように、ソース電極s2はハイインピーダンス状態となっている。したがって、「イ」の画素における画素電極と共通電極の間に電位差は生じない。よって、Vcomの値にかかわらず、「イ」の画素の電極間電圧は変化しない。つまり、この場合「イ」の画素はそのまま保持をし続けることが可能となる。 Next, the pixel “A” (the pixel to be held as it is) will be described. Normally, the inter-electrode voltage of the pixel “a” shown in FIG. 1F is the difference between the voltage of the source electrode s2 and the voltage of the common electrode in the time period t1 when the gate electrode g1 is turned on. In this case, as shown in FIG. 1C, the source electrode s2 is in a high impedance state. Therefore, there is no potential difference between the pixel electrode and the common electrode in the pixel “A”. Therefore, regardless of the value of Vcom, the inter-electrode voltage of the pixel “a” does not change. That is, in this case, it is possible to keep the pixel of “A” as it is.
走査線g1について以上のような駆動で黒を書き込んだあと、次いで時間t2で走査線g2を選択して同様に電圧を印加し、以下順に選択された走査線のみを走査する。 After writing black with respect to the scanning line g1 as described above, the scanning line g2 is selected at time t2 and a voltage is applied in the same manner, and only the selected scanning lines are scanned in the following order.
以上により、部分書換え2値駆動の際の高電圧駆動が実現される。また、この駆動を行う際には、もちろん全面を走査してもよいが、書換えを行う画素を含む走査線のみを走査することにより高速の表示応答が可能になる。本実施の形態により、応答速度の遅い表示素子の応答性能が改善され、ストレスのないペン入力を行うことができる。 As described above, high voltage driving in partial rewriting binary driving is realized. When this driving is performed, the entire surface may of course be scanned, but a high-speed display response can be achieved by scanning only the scanning line including the pixel to be rewritten. According to this embodiment, the response performance of a display element with a slow response speed is improved, and a stress-free pen input can be performed.
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
本実施の形態は、本発明の表示装置を、白と黒の2値表示に適用するものである。本実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同じ表示装置を使用する。 In this embodiment, the display device of the present invention is applied to white and black binary display. In the present embodiment, the same display device as that in the first embodiment described above is used.
ペン入力デバイスにおいて、誤って入力した線を消す、あるいは背景が黒い部分においても線の白黒を反転させてペンの軌跡を描くなどの機能が必要とされる。この場合は、第1の実施の形態で説明した黒書き込みに加えて、画素に白を書き込むことが必要になる。また、画面上に表示された画像の一部をペンのドラッグによって移動させるときは、画像が移動した後の画素に背景画面として白を書き込む。本実施の形態の表示装置は、このような、白と黒の2値表示を行う際の表示応答を高速に行う。これにより、2値表示の動画を表示することも可能である。 In a pen input device, a function such as erasing an erroneously input line or drawing a pen trajectory by inverting the black and white of the line even in a black background portion is required. In this case, in addition to the black writing described in the first embodiment, it is necessary to write white to the pixels. When a part of the image displayed on the screen is moved by dragging the pen, white is written as a background screen in the pixel after the image has moved. The display device of the present embodiment performs such a display response at high speed when performing binary display of white and black. Thereby, it is also possible to display a binary display moving image.
2値の階調表現による表示を説明するため、図3における「ア」と「イ」の画素について考える。この場合、図3におけるs1・g1(「ア」)、s2・g2、s3・g3、の交差点にある画素に対しては黒を表示するものとし、「イ」を含む他画素に対しては白を表示するものとする。また、所望の階調レベルへの制御が終了した画素は、光学応答が一定に保持される。 In order to explain the display by binary gradation expression, consider the pixels “a” and “a” in FIG. In this case, black is displayed for pixels at the intersections of s1 · g1 (“a”), s2 · g2, and s3 · g3 in FIG. 3, and other pixels including “A” are displayed. White shall be displayed. In addition, the optical response is kept constant for the pixels for which control to the desired gradation level has been completed.
図6は、「ア」、「イ」の画素に対する駆動波形と、「ア」、「イ」の画素の光学応答のタイミングチャートを示している。図6(a)は図3におけるゲート電極g1への印加電圧波形、図6(b)は図3におけるソース電極s1への印加電圧波形、図6(c)は図3におけるソース電極s2への印加電圧波形を示し、図6(d)は図3における共通電極への印加電圧波形を示している。また、図6(e)は図3における「ア」の画素の電極間電圧波形を示し、図6(f)は図3における「イ」の画素の電極間電圧波形を示している。更に、図6(g)は図3における「ア」の画素の光学応答を示し、図6(h)は図3における「イ」の画素の光学応答を示している。同図に示すように、白黒2値で動画表示を行う際は、2フィールドで1フレームの画像とする。以下、駆動方法について詳しく説明する。 FIG. 6 shows a drive waveform for the pixels “A” and “I” and a timing chart of the optical responses of the pixels “A” and “I”. 6A is a voltage waveform applied to the gate electrode g1 in FIG. 3, FIG. 6B is a voltage waveform applied to the source electrode s1 in FIG. 3, and FIG. 6C is a voltage applied to the source electrode s2 in FIG. The applied voltage waveform is shown, and FIG. 6D shows the applied voltage waveform to the common electrode in FIG. FIG. 6E shows the inter-electrode voltage waveform of the pixel “A” in FIG. 3, and FIG. 6F shows the inter-electrode voltage waveform of the pixel “A” in FIG. Further, FIG. 6G shows the optical response of the pixel “A” in FIG. 3, and FIG. 6H shows the optical response of the pixel “A” in FIG. As shown in the figure, when displaying a moving picture in black and white binary, it is assumed that the image is one frame by two fields. Hereinafter, the driving method will be described in detail.
まずフィールド1について説明する。
First,
「ア」の画素(黒を表示する画素)について説明する。図6(e)に示す「ア」の画素の電極間電圧Vblackは、ゲート電極g1がONになった時間帯T11のソース電極s1の電圧Vwmaxと共通電極の電圧Vcom1の差Vblack=Vwmax−Vcom1となる。ここで、Vwmaxはソースドライバからの出力可能な最大電圧(15V)を設定する。したがって、通常の多階調駆動時よりもVcom1(−15V)分、大きな電圧を印加することが可能となる。したがって、高電圧駆動が可能となり、「ア」の画素は短時間で応答が完了する。 The “A” pixel (pixel displaying black) will be described. The inter-electrode voltage Vblack of the pixel “A” shown in FIG. 6E is the difference between the voltage Vwmax of the source electrode s1 and the voltage Vcom1 of the common electrode Vblack = Vwmax−Vcom1 in the time period T11 when the gate electrode g1 is turned on. It becomes. Here, Vwmax sets the maximum voltage (15V) that can be output from the source driver. Therefore, it is possible to apply a voltage that is larger by Vcom1 (−15 V) than during normal multi-tone drive. Accordingly, high voltage driving is possible, and the response of the pixel “A” is completed in a short time.
「イ」の画素(白を表示する画素)について説明する。通常、図6(f)に示す「イ」の画素の電極間電圧は、ゲート電極g1がONになった時間帯T11のソース電極s2の電圧と共通電極の電圧の差となるが、この場合は図6(c)に示すように、ソース電極s2はハイインピーダンス状態となっている。したがって、「イ」の画素における画素電極と共通電極の間に電位差は生じない。よってVcomの値にかかわらず、「イ」の画素の電極間電圧は変化しない。つまり、この場合「イ」の画素はそのまま保持をし続ける。 The pixel “A” (pixel displaying white) will be described. Normally, the inter-electrode voltage of the pixel “a” shown in FIG. 6F is the difference between the voltage of the source electrode s2 and the voltage of the common electrode in the time period T11 when the gate electrode g1 is turned on. As shown in FIG. 6C, the source electrode s2 is in a high impedance state. Therefore, there is no potential difference between the pixel electrode and the common electrode in the pixel “A”. Therefore, regardless of the value of Vcom, the inter-electrode voltage of the pixel “a” does not change. That is, in this case, the pixel of “I” is kept as it is.
次にフィールド2について説明する。
Next,
「ア」の画素(黒を表示する画素)について説明する。図6(b)に示すように、ゲート電極g1がONになった時間帯T21のソース電極s1は、ハイインピーダンス状態となっている。したがって、「ア」の画素における画素電極と共通電極の間に電位差は生じない。よってVcomの値にかかわらず、「イ」の画素の電極間電圧は変化しない。つまり、この場合「イ」の画素はそのまま黒状態を保持し続ける。 The “A” pixel (pixel displaying black) will be described. As shown in FIG. 6B, the source electrode s1 in the time zone T21 when the gate electrode g1 is ON is in a high impedance state. Accordingly, there is no potential difference between the pixel electrode and the common electrode in the pixel “A”. Therefore, regardless of the value of Vcom, the inter-electrode voltage of the pixel “a” does not change. That is, in this case, the pixel “A” continues to hold the black state.
「イ」の画素(白を表示する画素)について説明する。図6(f)に示す「イ」の画素の電極間電圧Vwhiteは、ゲート電極g1がONになった時間帯T21のソース電極s2の電圧Vwminと共通電極の電圧Vcom2の差Vwhite=Vwmin−Vcom2となる。ここで、Vwminはソースドライバからの出力可能な最小電圧(0V)を設定する。したがって、通常の多階調駆動時よりもVcom2(30V)分、大きな電圧を印加することが可能となる。したがって、高電圧駆動が可能となり、「イ」の画素は短時間で応答が完了する。 The pixel “A” (pixel displaying white) will be described. The interelectrode voltage Vwhite of the pixel “a” shown in FIG. 6F is the difference between the voltage Vwmin of the source electrode s2 and the voltage Vcom2 of the common electrode Vwhite = Vwmin−Vcom2 in the time period T21 when the gate electrode g1 is turned on. It becomes. Here, Vwmin sets the minimum voltage (0 V) that can be output from the source driver. Therefore, it is possible to apply a voltage that is larger by Vcom2 (30 V) than in the normal multi-gradation driving. Accordingly, high voltage driving is possible, and the response of the pixel “a” is completed in a short time.
以上により、応答速度の遅い表示素子の応答性能が改善され、良好な動画表示を行うことができる。 As described above, the response performance of the display element having a slow response speed is improved, and a good moving image display can be performed.
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described.
本実施の形態では、16階調表示モードと2値表示モードの2つのモードを有し、ペン入力の際には2値表示モードを用いる。また、ソース線駆動回路は、D/Aコンバータ出力段と、アナログスイッチ出力段を選択できる出力段を有し、2値表示モードの際には、アナログスイッチ出力段を用いる。本実施の形態では、上記ソース線駆動回路以外は、第1の実施の形態と同じ表示装置を使用する。 In this embodiment, there are two modes, a 16 gradation display mode and a binary display mode, and the binary display mode is used for pen input. The source line drive circuit has a D / A converter output stage and an output stage that can select an analog switch output stage, and uses the analog switch output stage in the binary display mode. In this embodiment, the same display device as that of the first embodiment is used except for the source line driver circuit.
16階調表示モードの場合には、D/Aコンバータ出力段を使用し、その駆動電圧の最大値は15V、最小値は0Vとする。これに対し、2値表示を行う際には、アナログスイッチ出力段を使用し、そのスイッチングにより、ON時;30V、OFF時;0Vを選択可能とする。 In the case of the 16 gradation display mode, the D / A converter output stage is used, and the maximum value of the drive voltage is 15V and the minimum value is 0V. On the other hand, when performing binary display, an analog switch output stage is used, and by switching, it is possible to select ON: 30 V, OFF: 0 V.
2値表示モードによるペン入力を説明するため、図3における「ア」と「イ」の画素について考える。この場合、図3におけるs1・g1(「ア」)、s2・g2、s3・g3、の交点にある画素に対しては黒を表示するものとし、「イ」を含む他画素に対しては白を表示するものとする。また、所望の階調レベルへの制御が終了した画素は、光学応答が一定に保持される。 In order to explain pen input in the binary display mode, consider the pixels “a” and “a” in FIG. In this case, black is displayed for pixels at the intersections of s1 · g1 (“a”), s2 · g2, and s3 · g3 in FIG. 3, and for other pixels including “a”. White shall be displayed. In addition, the optical response is kept constant for the pixels for which control to the desired gradation level has been completed.
所望の階調レベルへの制御が終了したペン入力の際には、例えば、アナログスイッチモードにおいて、画素「ア」のソース電極にはON電圧(30V)、画素「イ」のソース電極にはOFF電圧(0V)を印加する。「ア」の画素には、16階調表示モードよりも15V大きな電圧を印加することができ、「ア」の画素は短時間で応答が完了する。「イ」の画素は、0Vが印加されるが、電気泳動表示素子の保持特性により、その光学応答レベルは一定に保たれる。 In the case of pen input in which control to a desired gradation level has been completed, for example, in the analog switch mode, the ON voltage (30 V) is applied to the source electrode of the pixel “A” and the OFF is applied to the source electrode of the pixel “A”. A voltage (0 V) is applied. A voltage higher by 15V than the 16 gradation display mode can be applied to the pixel “A”, and the response of the pixel “A” is completed in a short time. Although “0” is applied to the pixel “A”, its optical response level is kept constant due to the retention characteristics of the electrophoretic display element.
以上により、応答速度の遅い表示素子の応答性能が改善され、ストレスのないペン入力を行うことができる。また、ペン入力の際には、アナログスイッチ出力段を使用することで、D/Aコンバータで同じレベルの電圧を駆動する回路よりも、小さな回路規模で実現することができる。 As described above, the response performance of a display element with a slow response speed is improved, and stress-free pen input can be performed. Further, in the case of pen input, by using an analog switch output stage, it can be realized with a smaller circuit scale than a circuit in which a voltage of the same level is driven by a D / A converter.
なお、これまで第1〜第3の実施の形態の説明として、電気泳動表示装置を一例として説明したが、これに限定されるものではなく、例えばポリマーネットワーク液晶、強誘電性液晶等の表示装置に対しても適用できる。更に、第1〜第3の実施の形態は、上下移動型電気泳動表示装置に対しても水平移動型電気泳動表示装置に対しても適用できる。また、前記電気泳動粒子と分散媒を多数のマイクロカプセルのそれぞれに内包させるようにしてもよい。 In the above description, the electrophoretic display device has been described as an example for explaining the first to third embodiments. However, the present invention is not limited to this. For example, a display device such as a polymer network liquid crystal or a ferroelectric liquid crystal is used. It can also be applied to. Furthermore, the first to third embodiments can be applied to both a vertical movement type electrophoretic display device and a horizontal movement type electrophoretic display device. The electrophoretic particles and the dispersion medium may be encapsulated in each of a large number of microcapsules.
10 表示パネル
21 グラフィックコントローラ
22 パネルコントローラ
23 ディジタイザコントローラ
24 インターフェース
25 外部メモリ制御回路
26 パワーマネージメント
27 座標位置検出装置(ディジタイザ)
28 CPU
29 内部メモリ(FlashROM)
210 内部メモリ(SDRAM)
211 VRAM(SDRAM)
212 ソース線駆動回路
213 ゲート線駆動回路
214 TFTバックプレーン
215 表示部
216 共通電極駆動回路
217 ディスプレイモジュール
33 ゲート線電極
34 ソース線電極
35 TFT
36 画素電極
37 共通(COM)電極
61 第1の電極
62 第2の電極
63 電気泳動粒子
DESCRIPTION OF
28 CPU
29 Internal memory (FlashROM)
210 Internal memory (SDRAM)
211 VRAM (SDRAM)
212 Source
36
Claims (9)
前記駆動回路が前記走査線を順次選択して走査し、前記信号線を通じて画素に可変な電圧を印加することにより、前記表示パネルに階調画像を表示する駆動モードと、前記駆動回路が選択した走査線上の一部の画素に前記電圧の可変範囲よりも高い電圧を印加することにより、前記一部の画素を黒または白に書き換える駆動モードとを、前記制御回路が選択し切り替えることを特徴とする表示装置。 A display panel in which pixels are arranged in a matrix, a common electrode provided in common with a pixel electrode provided in each of the pixels, a scanning line and a signal line for supplying a voltage to the pixel electrode, the common electrode, and the scanning line And a drive circuit connected to the signal line, and a display device having a control circuit for giving a signal to the drive circuit,
The driving circuit selects and scans the scanning lines sequentially, and applies a variable voltage to the pixels through the signal lines, thereby selecting a driving mode for displaying a gradation image on the display panel, and the driving circuit selects The control circuit selects and switches the drive mode in which the partial pixels are rewritten to black or white by applying a voltage higher than the voltage variable range to the partial pixels on the scanning line. Display device.
前記表示パネルの一部の画素を書き換える駆動モードにおいて、前記駆動回路が、書き換える画素の画素電極に前記可変な電圧のうちの最大電圧を供給するとともに、書き換えない画素の画素電極をハイインピーダンスにし、共通電極に、前記基準電圧より前記書き換える画素電極に供給される電圧に対して逆極性側にシフトした電圧を供給することを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置。 In the driving mode for displaying a gradation image on the display panel, the driving circuit supplies a variable voltage to the pixel electrode and a reference voltage to the common electrode,
In the drive mode in which a part of the pixels of the display panel is rewritten, the drive circuit supplies the maximum voltage among the variable voltages to the pixel electrode of the pixel to be rewritten, and sets the pixel electrode of the pixel not to be rewritten to high impedance, 3. The display device according to claim 1, wherein a voltage shifted to a reverse polarity side with respect to a voltage supplied to the pixel electrode to be rewritten from the reference voltage is supplied to the common electrode.
前記位置検出器の出力がないとき、前記制御回路が前記表示パネルに階調画像を表示する駆動モードを選択し、前記駆動回路が前記走査線と信号線を通じて画素に可変な電圧を印加することにより、前記表示パネルに階調画像を表示し、位置検出器の出力があるとき、前記制御回路が前記表示パネルの一部の画素を黒または白に書き換える駆動モードを選択し、前記駆動回路が前記走査線の一部分を走査し一部の画素に前記電圧の可変範囲よりも高い電圧を印加することにより、ペンにより指示された位置に対応する前記表示パネルの画素を黒または白に書き換えることを特徴とするペン入力装置。
A display panel in which pixels are arranged in a matrix, a common electrode provided in common with a pixel electrode provided in each of the pixels, a scanning line and a signal line for supplying a voltage to the pixel electrode, the common electrode, and the scanning line A pen input device having a drive circuit connected to the signal line, a control circuit for giving a signal to the drive circuit, and a position detector for detecting a position designated by the pen and outputting the position to the control circuit,
When there is no output from the position detector, the control circuit selects a driving mode for displaying a gradation image on the display panel, and the driving circuit applies a variable voltage to the pixel through the scanning line and the signal line. Thus, when the gradation image is displayed on the display panel and the output of the position detector is present, the control circuit selects a drive mode in which some pixels of the display panel are rewritten to black or white, and the drive circuit Rewriting the pixels of the display panel corresponding to the position indicated by the pen to black or white by scanning a part of the scanning line and applying a voltage higher than the variable range of the voltage to some pixels. A pen input device.
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