JP5182022B2 - タッチパネル機能付き不揮発性表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力の供給なしで表示を維持することができる不揮発性の表示部に、静電容量式タッチパネルの機能をもたせたタッチパネル機能付き不揮発性表示装置に関する。

タッチパネル付き表示装置は、例えば、携帯情報端末、携帯電話、複写機、ファクシミリ、銀行ＡＴＭなどの各種電子機器の入力装置として広く用いられている。例えば、特開２０００−８１６１０号公報（特許文献１）には、静電容量式タッチパネルの位置検出導電膜を、液晶ディスプレイの偏光板やカラーフィルタに設けた構成の表示装置が開示されている。また、特開２００２−３５９０７８号公報（特許文献２）及び特開２００２−９６６３０３号公報（特許文献３）には、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）ディスプレイに抵抗膜式又は静電容量式タッチパネルを設けた表示装置が開示されている。さらに、特表２００７−５００３８９号公報（特許文献４）には、電気泳動式ディスプレイに静電容量式タッチパネルを設けた表示装置が開示されている。

以下、従来技術の具体例として、静電容量式のタッチパネル付き液晶表示装置（例えば、特許文献１）について、図８〜１０を参照しつつ詳細に説明する。図８は従来のタッチパネル付き液晶表示装置の全体構成を示す断面図である。図９は従来のタッチパネル付き液晶表示装置の回路構成を示すブロック図である。図１０は従来のタッチパネル付き液晶表示装置の駆動波形を示すタイムチャートである。

図８において、従来のタッチパネル付き液晶表示装置１００は、主としてタッチパネル部１００Ａと液晶表示部１００Ｂとからなっている。タッチパネル部１００Ａは、偏光板１１０Ａの一面に位置検出導電膜１１１Ａを形成した構成となっている。このタッチパネル部１００Ａは、接着剤層１１２を介して、液晶表示部１００Ｂの透明基板１１０Ｂに積層されている。

一方、液晶表示部１００Ｂは、透明基板１１０Ｂと、カラーフィルタ層１１３と、透明電極１１１Ｂと、液晶層１１４と、背面電極１２１と、背面基板１２０と、偏光板１２２とを、この順序で積層した構成となっている。

次に、タッチパネル付き液晶表示装置１００の回路構成について、図８〜図１０を参照しつつ説明する。タッチパネル部１００Ａの位置検出導電膜１１１Ａには、位置検出用電圧生成部１０４Ａ及び位置検出部１０２が接続してある。位置検出用電圧生成部１０４Ａは、位置検出導電膜１１１Ａに所定の位置検出用電圧を常に印加する（図１０の「位置検出用電圧（Ｖ）」を参照）。位置検出用電圧が印加された状態において、偏光板１１０ＡにタッチペンＰが接触すると、位置検出導電膜１１１Ａの四隅の静電容量が変化する（図１０の「接触」、「解除」を参照）。この静電容量の変化に基づいて、位置検出部１０２がタッチペンＰの接触位置を検出する。この位置検出部１０２の検出結果に基づいて、制御部１０３が液晶表示部１００Ｂの表示書き換え等の制御処理を実行する。

一方、液晶表示部１００Ｂの透明電極１１１Ｂには、液晶層１１４を駆動させるときの基準電圧となるＶｃｏｍ電圧を生成するＶｃｏｍ生成部１０４Ｂが接続してある。Ｖｃｏｍ生成部１０４Ｂは、透明電極１１１Ｂに所定のＶｃｏｍ電圧を常に印加する（図１０の「Ｖｃｏｍ電圧（Ｖ）」を参照）。液晶表示部１００Ｂの背面電極１２１には、液晶駆動部１０５が接続してある。液晶駆動部１０５は、制御部１０３から受信した制御信号に基づいて、背面電極１２１に接続された図示しない所定のＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）をＯＮ／ＯＦＦ制御し（図１０の「オン・オフ電圧」を参照）、液晶層１１４の表示書き換えを実行する。

特開２０００−８１６１０号公報 特開２００２−３５９０７８号公報 特開２００２−９６６３０３号公報 特表２００７−５００３８９号公報

ところが、従来のタッチパネル付き表示装置は、静電容量式又は抵抗膜式を問わず、タッチパネルの構成要素を、表示部の構成要素にそのまま積層した構成となっていた。このため、従来のタッチパネル付き表示装置では、タッチパネルを構成する透明基板（例えば、偏光板１１０Ａ）及び位置検出導電膜（例えば、位置検出導電膜１１１Ａ）と、表示部を構成する透明基板（例えば、透明基板１１０Ｂ）及び透明電極（例えば、透明電極１１１Ｂ）とが重複して設けられていた。この結果、従来のタッチパネル付き表示装置では、全体の積層数が増加してしまうという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、タッチパネルと表示部との構成要素を共通化することによって、全体の積層数を大幅に削減することが可能なタッチパネル機能付き不揮発性表示装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載のタッチパネル機能付き不揮発性表示装置は、透明な基板又はフィルムからなるタッチパネル基材と、前記タッチパネル基材に面状に形成された透明電極と、前記タッチパネル基材に対向配置された背面基材と、前記背面基材に複数形成された背面電極と、前記透明電極に接続され、前記タッチパネル基材の接触位置を検出するための位置検出用電圧、及び前記透明電極を基準電位とするためのＶｃｏｍ電圧を生成する電圧生成部と、前記透明電極に接続され、前記透明電極に前記位置検出用電圧が印加されたときに、前記透明電極の静電容量の変化に基づいて、前記タッチパネル基材の接触位置を検出する位置検出部と、前記透明電極及び前記背面電極の間に配設された帯電部材を有し、前記透明電極に印加された前記Ｖｃｏｍ電圧を基準電位とする正又は負の電圧が前記背面電極に印加されたときに、前記帯電部材が移動して表示を書き換えるとともに、書き換えた表示を電力供給なしで維持する不揮発性表示部と、前記不揮発性表示部の非表示書き換え時には、前記位置検出用電圧を前記透明電極に印加させ、前記不揮発性表示部の表示書き換え時には、前記Ｖｃｏｍ電圧を前記透明電極に印加させるように、所定のタイミングで前記電圧生成部の切替え制御を行う制御部と、を備えた構成としてある。

このような構成によれば、タッチパネルと表示部との構成要素を共通化することによって、全体の積層数を大幅に削減することができることが可能となる。

すなわち、本発明のタッチパネル機能付き不揮発性表示装置では、タッチパネル基材が、表示部の透明基板（フィルム又はシート状の基材を含む）を兼ねるとともに、このタッチパネル基材に形成された透明電極が、位置検出用の導電膜及び表示駆動用の共通電極（透明電極）を兼ねている。これにより、タッチパネル及び表示部の構成要素が互いに共通化され、透明基板及び透明電極の重複を排除することができる。また、書き換えた表示を電力供給なしで維持する不揮発性表示部を採用したことにより、共通の透明電極に位置検出用電圧とＶｃｏｍ電圧とを切り替えて印加することが可能となる。この結果、タッチパネル専用の透明基板と位置検出用の導電膜とを削減することができ、全体の積層数を削減することが可能となる。

ここで、「不揮発性表示部」には、書き換えた表示を電力供給なしで維持することが可能な表示手段が広く含まれる。例えば、液体又は気体中で帯電粒子を移動させる電気泳動式表示部、マイクロカプセル内で帯電粒子を移動させるマイクロカプセル型電気泳動式表示部、コレスティック液晶を始めとするメモリー効果を有する液晶表示部、フィルム移動式表示部など、少なくとも共通電極（透明電極）に電圧印加を継続せずに表示を維持することが可能な表示手段が含まれる。

好ましくは、請求項２記載のタッチパネル機能付き不揮発性表示装置のように、前記不揮発性表示部を、マイクロカプセル内に帯電粒子及び液体分散媒を封入したマイクロカプセル型電気泳動式表示部とした構成とする。

このような構成によれば、マイクロカプセル内に帯電粒子及び液体分散媒を保持することができるので、タッチペン等が接触するタッチパネル基材をフィルムやシートなどの柔軟な薄膜状とすることが可能となる。そして、タッチパネル基材以外の背面基材、その他の光学機能層を柔軟な薄膜状とすることによって、本発明のタッチパネル機能付き不揮発性表示装置をフレキシブルディスプレイとすることができる。

好ましくは、請求項３記載のタッチパネル機能付き不揮発性表示装置のように、前記タッチパネル基材を、単一のフィルム又は複数のフィルムの積層体とし、少なくともいずれかのフィルムの一面に、少なくとも透光性を有する光学機能層を設けた構成とする。より好ましくは、請求項４記載のタッチパネル機能付き不揮発性表示装置のように、前記光学機能層を、偏光層、防湿層、ＵＶカット層、反射防止層、防眩層、ハードコート層のうちの少なくとも１つとした構成とする。

このような構成によれば、不揮発性表示部に、タッチパネル機能と所望する光学機能とを同時に追加することができるとともに、表示装置全体の大幅な薄型化を図ることが可能となる。

本発明のタッチパネル機能付き不揮発性表示装置によれば、タッチパネルと表示部との構成要素を共通化することによって、全体の積層数を大幅に削減することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態に係るタッチパネル機能付き不揮発性表示装置について、図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明の一実施形態に係るタッチパネル機能付き不揮発性表示装置の全体構成を示す断面図である。図２は上記タッチパネル機能付き不揮発性表示装置の回路構成を示すブロック図である。図３は上記タッチパネル機能付き不揮発性表示装置の帯電粒子駆動部を示す回路構成図である。図４は上記タッチパネル機能付き不揮発性表示装置の駆動波形を示すタイムチャートである。

［タッチパネル機能付き不揮発性表示装置の全体構成］
図１において、本実施形態に係るタッチパネル機能付き不揮発性表示装置１は、主として、タッチパネル基材１０と背面基材２０との間に、マイクロカプセル型電気泳動式表示部４０を介在させた構成となっている。

タッチパネル基材１０の図中裏面には、光学機能層としてのＵＶカット層３１及び防湿層３２と、位置検出用の導電膜及び表示駆動用の共通電極を兼ねる透明電極１１とが全面に積層してある。一方、背面基材２０の図中表面には、画素に対応する複数の背面電極２１がマトリックス状に形成してある。マイクロカプセル型電気泳動式表示部４０は、接着剤層４４を介して背面電極２１上に固定されている。

＜タッチパネル基材、光学機能層、透明電極＞
タッチパネル基材１０は、透明なフィルム又は基板からなっている。タッチパネル基材１０に好適なフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、環状ポリオレフィン等の柔軟な透明樹脂フィルムを用いることができる。また、タッチパネル基材１０に好適な基板としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート(ＰＭＭＡ)、アクリル、ガラス、石英ガラス等などの透明基板を用いることができる。

光学機能層としてのＵＶ（Ultraviolet：紫外線）カット層３１は、紫外領域（波長：１０〜４００nm）の光を吸収し、可視領域（短波長側：３６０nm〜４００nm、長波長側：７６０nm〜８３０nm）の光を透過する。このＵＶカット層３１は、太陽光等の外部から照射される光に含まれる紫外線をカットして、マイクロカプセル型電気泳動式表示部４０を構成する黒色及び白色帯電粒子４１，４２の退色等の劣化を防止する。ＵＶカット層３１の材料として、例えば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いることができる。

光学機能層としての防湿層３２は、高温高湿の環境下におけるマイクロカプセル型電気泳動式表示部４０の吸水による劣化を防止するためのものである。防湿層３２の材料として、例えば、防湿性及び光透過性を有する金属酸化物、非酸化物系化合物又は樹脂材料を用いることができる。金属酸化物として、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）又は酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）を用いることができる。非酸化物系化合物としては、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用いることができる。樹脂材料として、例えば、ポリクロロテトラフルオロエチレンフィルムを用いることができる。

なお、タッチパネル基材１０に形成する光学機能層は、上述したＵＶカット層３１及び防湿層３２に限定されるものではなく、一般的な表示装置の表示パネルにフィルム貼付やコーティングの形態で用いられている各種の光学機能層をタッチパネル基材１０に形成することができる。他の光学機能層として、例えば、偏光層、反射防止層、防眩層、ハードコート層などのうちの少なくとも１つをタッチパネル基材１０の一面に形成してもよい。また、光学機能層は、タッチパネル基材１０の一面に積層する形態に限定されるものではない。所定の光学機能を発揮する材料（例えば、上述したＵＶカット層３１及び防湿層３２の材料）を、タッチパネル基材１０の材料中に混合させて、タッチパネル基材１０自体に所定の光学機能を付加する構成としてもよい。

透明電極１１は、タッチパネル基材１０に面上に形成されており、位置検出用の導電膜及び表示駆動用の共通電極を兼ねる。透明電極１１は、高い透明性を有し、電極として利用することができる材料によって形成してあり、例えば、金属酸化物であるインジウムがドープされた酸化錫、フッ素がドープされた酸化錫、インジウムがドープされた酸化亜鉛等を用いることができる。このような透明電極１１は、マイクロカプセル型電気泳動式表示部４０を介して、複数の背面電極２１と共通に対向している。

＜背面基材、背面電極＞
背面基材２０は、高い絶縁性を有する材料によって形成してあり、例えば、ガラスや絶縁処理された金属フィルム等の無機材料、又はポリエチレンテレフタレート等の有機材料を用いることができる。この背面基材２０は、タッチパネル基材１０と異なり、透明でも不透明でもよい。

背面電極２１は、例えば、金や銅材料のような電気伝導度の高い材料によって形成してある。背面電極２１は、マイクロカプセル型電気泳動式表示部４０の画素に対応するようにマトリックス状に形成してある。マトリックス状に形成された各背面電極２１，２１，２１…のそれぞれは、一画素ごとに対応して形成してもよく、又は所定の複数画素に対応して形成してもよい。

＜マイクロカプセル型電気泳動式表示部＞
マイクロカプセル型電気泳動式表示部４０は、粒径が数ｎｍ〜数十μｍのマイクロカプセル４０ａ内に、黒色帯電粒子４１及び白色帯電粒子４２を分散させた液体分散媒４３を封入した構成となっている。液体分散媒４３としては、例えば、炭化水素、シリコーンオイルといったような、高い絶縁性を有する溶液と界面活性剤、アルコール類のような分散剤の混合液を用いることができる。

黒色帯電粒子４１及び白色帯電粒子４２は、液体分散媒４３中で帯電可能なものでなければならず、例えば、有機化合物や無機化合物からなる顔料や染料、又は顔料や染料を合成樹脂で包んだものを用いることができる。また、黒色帯電粒子４１及び白色帯電粒子４２は、互いに正又は負の異なる極性に帯電している。なお、帯電粒子４１，４２は、黒色及び白色に限定されるものではなく、黒色以外の濃色帯電粒子、白色以外の淡色帯電粒子を用いることもできる。

＜マイクロカプセル型電気泳動式表示部の表示原理＞
次に、上述したマイクロカプセル型電気泳動式表示部４０の表示原理について簡単に説明する。図１において、仮に、黒色帯電粒子４１が正に、白色帯電粒子４２が負に帯電しているとすると、透明電極１１の電位を基準電位として、背面電極２１に所定の電圧を印加して背面電極２１を正にした場合、黒色帯電粒子４１が透明電極１１の近傍に分布するとともに、白色帯電粒子４２が背面電極２１の近傍に分布して、タッチパネル基材１０には黒色が表示される。

また、透明電極１１の電位を基準電位として、背面電極２１に所定の電圧を印加して背面電極２１を負にした場合、黒色帯電粒子４１が背面電極２１の近傍に分布するとともに、白色帯電粒子４２が透明電極１１の近傍に分布して、タッチパネル基材１０には白色が表示される。

さらに、透明電極１１の電位を基準電位として、背面電極２１に印加する電圧の波形を調節して、黒色帯電粒子４１及び白色帯電粒子４２を、透明電極１１と背面電極２１との中間位置の近傍に位置させると、タッチパネル基材１０からは黒色帯電粒子４１及び白色帯電粒子４２の両方が視認できるため、階調はグレーとなる。この場合、背面電極２１に印加する電圧の大きさ及び印加時間を調整することによって、各帯電粒子４１，４２の分布の度合いを変化させ、濃グレー又は薄グレーなど所望の濃さのグレーを表示することができる。

以上のような原理に基づき、背面電極２１に所定の電圧を印加して、透明電極１１と背面電極２１との間の電界を制御することで各帯電粒子４１，４２を移動させ、各画素ごとの階調を変更することができる。つまり、表示書き換えを行なうことができる。書き換えた表示状態は、電力供給なしで維持される。

［タッチパネル機能付き不揮発性表示装置の回路構成］
図１及び図２において、タッチパネル機能付き不揮発性表示装置１は、タッチペンＰの接触位置を検出する位置検出部２と、位置検出用及び表示駆動用の電圧制御を行う制御部３と、透明電極１１に所定電圧を印加する電圧生成部４と、背面電極２１に所定電圧を印加する帯電粒子駆動部５とを備えている。なお、本実施形態では、タッチパネル機能付き不揮発性表示装置１の操作手段としてタッチペンＰを例示したが、本タッチパネル機能付き不揮発性表示装置１は、タッチペンＰ以外の操作手段、例えば、ペン型以外のスタイラス(Stylus)や操作者の指などによって操作することも当然に可能である。

位置検出部２及び電圧生成部４は、タッチパネル基材１０の透明電極１１に接続してある。帯電粒子駆動部５は、背面基材２０の背面電極２１に接続してある。これら位置検出部２、電圧生成部４及び帯電粒子駆動部５は、それぞれ制御部３に接続してある。

電圧生成部４は、図４に示すように、タッチパネル基材１０におけるタッチペンＰの接触位置を検出するための位置検出用電圧（＋５Ｖ）と、透明電極１１を基準電位とするためのＶｃｏｍ電圧（−１Ｖ）を生成する。また、電圧生成部４は、マイクロカプセル型電気泳動式表示部４０の非表示書き換え時には、位置検出用電圧（＋５Ｖ）を透明電極１１に印加させ、マイクロカプセル型電気泳動式表示部４０の表示書き換え時には、Ｖｃｏｍ電圧を透明電極１１に印加させる。電圧生成部４が、位置検出用電圧（＋５Ｖ）又はＶｃｏｍ電圧（−１Ｖ）の生成を切り換えるタイミングは、制御部３からの制御信号に基づく。制御部３は、例えば、タッチペンＰの接触又は接触解除の検出時、表示書き換えの完了時、図示しない操作ボタンの操作時などのタイミングに制御信号を送信し、これを受信した電圧生成部４が、位置検出用電圧（＋５Ｖ）又はＶｃｏｍ電圧（−１Ｖ）の生成を切り換える。

そして、電圧生成部４が、透明電極１１に位置検出用電圧（＋５Ｖ）を印加しているときは、タッチペンＰの接触位置の検出が可能となる。また、電圧生成部４が透明電極１１にＶｃｏｍ電圧（−１Ｖ）を印加しているときは、マイクロカプセル型電気泳動式表示部４０の表示書き換え可能となる。なお、本実施形態では、位置検出用電圧を＋５Ｖ、Ｖｃｏｍ電圧を−１Ｖとしているが、これに限定されるものではない。

位置検出部２は、透明電極１１の静電容量の変化に基づいて、タッチペンＰの接触位置を検出する。すなわち、電圧生成部４からの位置検出用電圧が透明電極１１に印加された状態において、タッチパネル基材１０にタッチペンＰが接触すると、透明電極１１の四隅の静電容量が変化する。この静電容量の変化に基づいて、位置検出部２はタッチペンＰの接触位置を検出し、検出結果である所定の信号を制御部３に送信する。このような位置検出部２は、例えば、透明電極１１の四隅で計測された電位データを増幅するアンプと、計測された電位データに基づいて所定の演算処理を行うアナログ演算処理回路と、演算処理の結果をデジタルデータに変換するＡ／Ｄコンバータとを備えた構成とする。

制御部３は、位置検出部３の検出結果に基づいて、タッチペンＰの接触位置の座標を算出する。この算出結果に基づいて、制御部は、電圧生成部４及び帯電粒子駆動部５が印加する電圧を制御し、マイクロカプセル型電気泳動式表示部４０の表示書き換えを行う。上述した位置検出部２、制御部３及び電圧生成部４の制御処理については、後に図４〜７を参照して詳述する。

［帯電粒子駆動部］
図３において、帯電粒子駆動部５は、タッチパネル基材１０を介した表示の視認性を妨げない箇所、例えば、図１に示す背面基材２０に実装してある。上述したように、背面電極２１は、一画素又は所定の複数画素に対応してマトリックス状に設けてあり、各背面電極２１，２１，２１…のそれぞれには、薄膜トランジスタ６０（以下、「ＴＦＴ」という）がそれぞれ接続してある。

各ＴＦＴ６０は、スイッチング素子として機能するものであり、互いに平行な複数のゲート線７１及びソース線７２の交差部近傍にそれぞれ配設してある。そして、各ＴＦＴ６０のゲート６１がゲート線７１に接続してあり、各ＴＦＴ６０のソース６２がソース線７２に接続してある。また、各ＴＦＴ６０のドレイン６３は、図１に示す背面基板２１に接続してある。なお、図１において、背面基板２１は、透明基板１１と図示しない電極との間に対向配置してある。このため、図３に示す等価回路において、ドレイン６３は、周知の画素容量１４１及び保持容量１４２に接続してある。画素容量１４１は、透明電極１１と背面電極２１との間に構造上発生する電気容量である。一方、保持容量１４２は、背面電極２１と図示しない前記電極との間に発生する電気容量であり、背面電極２１に印加する電圧を保持する動作の時定数を大きくするためのものである。

また、上述した複数のゲート線７１は、ゲートパルス印加手段（以下、「ゲートドライバ」という）８１に接続してある。上述した複数のソース線７２は、ソースパルス印加手段（以下、「ソースドライバ」という）８２に接続してある。ゲートドライバ８１及びソースドライバ８２は、それぞれコントローラ部８４に接続してある。このコントローラ部８４は、上述した制御部３に接続してある。

コントローラ部８４には、制御部３からの制御信号に基づいて、ゲートドライバ８１及びソースドライバ８２を制御するための様々な制御手段が設けてあり、ハードウエアの構成として、ＩＰＤ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が含まれている。

上記構成からなる帯電粒子駆動部５において、ゲートドライバ８１からゲート線７１にオフ電圧（−１５Ｖ）が印加された場合には、そのゲート線７１に接続された全てのＴＦＴ６０がオフの状態となる。一方、ゲートドライバ８１からゲート線７１にオン電圧（−１５Ｖ）が印加された場合には、そのゲート線７１に接続された全てのＴＦＴ６０がオンの状態となる。このように、ゲート線７１に印加する電圧を制御することによって、ＴＦＴ６０のオン・オフの制御を行っている（オン・オフ電圧の印加については図４の「表示書換制御」を参照）。

そして、オンの状態となっているＴＦＴ６０に接続されたソース線７２に、ソースドライバ８２から正の電圧が印加されると、このＴＦＴ６０に接続された背面電極２１に正の電圧が印加される。一方、ソースドライバ８２から負の電圧が印加されると、このＴＦＴ６０に接続された背面電極２１に負の電圧が印加される。

したがって、ゲートドライバ８１及びソースドライバ８２から、タイミングを合わせて、ゲート線７１及びソース線７２に所定のパルス電圧を印加することによって、それぞれの背面電極２１に所定の電圧を印加することができる。また、タッチパネル基材１０の透明電極１１には、各画素共通のＶｃｏｍ電圧（−１Ｖ）が印加されるため、透明電極１１と背面電極２１との間に電界が発生し、黒色帯電粒子４１及び白色帯電粒子４２を移動させることができる。以上のようにして、１つ１つの画素の階調をそれぞれ独立に制御して画像等の表示を行い、又はその表示の書き換えを行っている。

なお、図示しないが、タッチパネル機能付き不揮発性表示装置１の回路構成には、その他のハードウエアの構成として、制御プログラム等記憶したＲＯＭ、フラグやデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ、画像の書き換えを制御するためのタイミング信号を生成するタイミングジェネレータ等が含まれている。

［位置検出部、制御部及び電圧生成部の制御処理］
次に、本実施形態に係るタッチパネル機能付き不揮発性表示装置における位置検出部、制御部及び電圧生成部の制御処理について、図４〜図７を参照しつつ説明する。図５は位置検出部の位置検出動作を示すフローチャートである。図６は制御部の制御処理を示すフローチャートである。図７は電圧生成部の電圧印加動作を示すフローチャートである。

＜起動時の制御処理＞
図１に示すタッチパネル機能付き不揮発性表示装置１の主電源をオンにすると、位置検出部２、制御部３、電圧生成部４及び帯電粒子駆動部５がそれぞれ起動する。タッチパネル機能付き不揮発性表示装置１が正常に起動した場合は、制御部３が、マイクロカプセル型電気泳動式表示部４０に、メニュー画像などの初期画像を表示させるための制御を行う。すなわち、制御部３は、Ｖｃｏｍ生成の有効信号を電圧生成部４に送信するとともに、所定の制御信号を帯電粒子駆動部５に送信して、マイクロカプセル型電気泳動式表示部４０の各帯電粒子４１，４２を駆動させ、所定の初期画像を表示させる。その後、制御部３は、５Ｖ生成の有効信号を電圧生成部４に送信する（図６のステップＳ１１を参照）。これにより、電圧生成部４が透明電極１１に５Ｖの位置検出用電圧を印加し（図４の「位置検出用電圧」を参照）、位置検出部２によるタッチペンＰの接触位置の検出が可能な状態となる。

＜位置検出部の位置検出動作＞
図５のステップＳ１において、位置検出部２は、タッチパネル基材１０への接触を検出したか否かを判断する（図４の「接触」を参照）。タッチパネル基材１０への接触を検出していないと判別した場合（ＮＯ）、位置検出部２は、このステップＳ１の判断を繰り返す。一方、タッチパネル基材１０への接触を検出したと判別（ＹＥＳ）は、ステップＳ２に進み、位置検出部２は、接触の検出信号を制御部３に送信する。この検出信号は、タッチパネル基材１０にタッチペンＰが接触したことによる、透明電極１１の四隅の静電容量の変化に基づいて生成される。

次いで、ステップＳ３に進み、位置検出部２は、タッチパネル基材１０への接触解除を検出したか否かを判断する（図４の「解除」を参照）。タッチパネル基材１０への接触解除を検出していないと判別した場合（ＮＯ）、位置検出部２は、このステップＳ３の判断を繰り返す。一方、タッチパネル基材１０への接触解除を検出したと判別した場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ４に進み、位置検出部２は、接触解除の検出信号を制御部３に送信する。その後、ステップＳ１に戻り、位置検出部２は、再びステップＳ１〜４の位置検出動作を繰り返し実行する。

＜制御部の制御処理＞
上述したタッチパネル機能付き不揮発性表示装置１の起動処理後、図６のステップＳ１１に進み、制御部３は、５Ｖ生成の有効信号（Enable信号）を電圧生成部４に送信する。この５Ｖ生成の有効信号を受信した電圧生成部４が、５Ｖの電圧を生成することで（図７のステップＳ２２を参照）、上述した図５のステップＳ１〜４に示す、位置検出部２による位置検出動作が実行可能な状態となる。

次いで、図６のステップＳ１２に進み、制御部３は、位置検出部２からの接触の検出信号（図５のステップＳ２を参照）を受信したか否かを判断する。接触の検出信号を受信していないと判別した場合（ＮＯ）、制御部３は、ステップＳ１２の判断を繰り返す。一方、接触の検出信号を受信したと判別した場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１３に進み、制御部３は、位置検出部２からの接触解除の検出信号（図５のステップＳ４を参照）を受信したか否かを判断する。接触解除の検出信号を受信していないと判別した場合（ＮＯ）、制御部３は、ステップＳ１３の判断を繰り返す。

一方、ステップＳ１３において、接触解除の検出信号を受信したと判別した場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１４に進み、制御部３は、５Ｖ生成の無効信号（Disable信号）を電圧生成部４に送信する。この５Ｖ生成の無効信号を受信した電圧生成部４が、５Ｖの電圧の生成を中止することで（図７のステップＳ２４を参照）、上述した図５のステップＳ１〜４に示す、位置検出部２による位置検出動作が実行不可能な状態となる。

次いで、ステップＳ１５に進み、制御部３は、Ｖｃｏｍ生成の有効信号（Enable信号）を電圧生成部４に送信する。このＶｃｏｍ生成の有効信号を受信した電圧生成部４が、Ｖｃｏｍ電圧を生成することで（図７のステップＳ２６、図４の「Ｖｃｏｍ電圧」を参照）、マイクロカプセル型電気泳動式表示部４０の表示書き換えが実行可能な状態となる。

次いで、ステップＳ１６に進み、制御部３は、所定の制御信号を帯電粒子駆動部５に送信し、帯電粒子駆動部５にマイクロカプセル型電気泳動式表示部４０の表示書き換えを実行させる。帯電粒子駆動部５の「表示書換制御」を図４に示す。

同図において、帯電粒子駆動部５は、制御部３からの所定の制御信号に基づいて、まず、背面電極２１に「シェイキングパルス」を印加する。この「シェイキングパルス」とは、極性が交互に反転するパルスであり、各帯電粒子４１，４２を静止状態から開放させるには十分であるが、各帯電粒子４１，４２を一方から他方の電極１１又は２１へ到達させるには不十分なエネルギーを有する。このようなシェイキングパルスを印加した後に、各帯電粒子４１，４２を移動させるための「書き換えパルス」を印加すると、シェイキングパルスを印加させない場合に比べて、各帯電粒子４１，４２を素早く移動させて表示書き換えを実行することができる。書き換えパルスを印加した後は、「制動パルス」を印加する。

次いで、ステップＳ１７に進み、制御部３は、Ｖｃｏｍ生成の無効信号（Disable信号）を電圧生成部４に送信する。このＶｃｏｍ生成の無効信号を受信した電圧生成部４が、Ｖｃｏｍ電圧の生成を中止することで（図７のステップＳ２７を参照）、マイクロカプセル型電気泳動式表示部４０の表示書き換えが実行不可能な状態となる。その後、ステップＳ１１に戻り、制御部３は、再びステップＳ１１〜１７の制御処理を繰り返し実行する。

＜電圧生成部の電圧印加動作＞
上述したタッチパネル機能付き不揮発性表示装置１の起動処理後、図７のステップＳ２１に進み、電圧生成部４は、制御部３からの５Ｖ生成の有効信号（図６のステップＳ１１を参照）を受信したか否か判断する。５Ｖ生成の有効信号を受信していないと判別した場合（ＮＯ）、電圧生成部４は、このステップＳ２１の判断を繰り返す。一方、５Ｖ生成の有効信号を受信したと判別した場合（ＹＥＳ）、ステップＳ２２に進み、電圧生成部４は、５Ｖの電圧を生成して透明基板１１に印加する。これにより、上述した図５のステップＳ１〜４に示す、位置検出部２による位置検出動作が実行可能な状態となる。

次いで、ステップＳ２３に進み、電圧生成部４は、制御部３からの５Ｖ生成の無効信号（図６のステップＳ１４を参照）を受信したか否か判断する。５Ｖ生成の無効信号を受信していないと判別した場合（ＮＯ）、電圧生成部４は、このステップＳ２３の判断を繰り返す。一方、５Ｖ生成の無効信号を受信したと判別した場合（ＹＥＳ）、ステップＳ２４に進み、電圧生成部４は、５Ｖの電圧の生成を中止する。これにより、上述した図５のステップＳ１〜４に示す、位置検出部２による位置検出動作が実行不可能な状態となる。

次いで、ステップＳ２５に進み、電圧生成部４は、制御部３からのＶｃｏｍ生成の有効信号（図６のステップＳ１５を参照）を受信したか否かを判断する。Ｖｃｏｍ生成の有効信号を受信していないと判別した場合（ＮＯ）、電圧生成部４は、このステップＳ２５の判断を繰り返す。一方、Ｖｃｏｍ生成の有効信号を受信したと判別した場合（ＹＥＳ）、ステップＳ２６に進み、電圧生成部４は、Ｖｃｏｍ電圧（−１Ｖ）を生成して透明基板１１に印加する。これにより、上述した帯電粒子駆動部５によるマイクロカプセル型電気泳動式表示部４０の表示書き換えが実行可能となる（図６のステップＳ１６、図４の「表示書換制御」を参照）。

次いで、ステップＳ２７に進み、電圧生成部４は、制御部３からのＶｃｏｍ生成の無効信号（図６のステップＳ１７を参照）を受信したか否かを判断する。Ｖｃｏｍ生成の無効信号を受信していないと判別した場合（ＮＯ）、電圧生成部４は、このステップＳ２７の判断を繰り返す。一方、Ｖｃｏｍ生成の無効信号を受信したと判別した場合（ＹＥＳ）、ステップＳ２８に進み、電圧生成部４は、Ｖｃｏｍ電圧の生成を中止する。これにより、上述した帯電粒子駆動部５によるマイクロカプセル型電気泳動式表示部４０の表示書き換えが実行不可能な状態となる。その後、ステップＳ２１に戻り、電圧生成部４は、再びステップＳ２１〜２８の制御処理を繰り返し実行する。

＜作用効果＞
以上のように、本実施形態に係るタッチパネル機能付き不揮発性表示装置１によれば、タッチパネルと表示部との構成要素を共通化することによって、部品点数を大幅に削減することができ、装置の薄型化、表示品質の向上、及び製造の効率化を図ることが可能となる。

すなわち、従来のタッチパネルは、静電容量式又は抵抗膜式を問わず、透光性を有する基板又はフィルムを基材とした層構造となっており、このようなタッチパネルをそのまま多層構造の表示部に積層すれば、全体の層数が増加してタッチパネル付き表示装置の薄型化及び製造の効率化を図ることはできない。

また、タッチパネルの位置検出導電膜及び表示部の透明電極は、いずれも若干の黄色を呈しており、複数の位置検出導電膜及び透明電極が重複して設けられた場合は、表示色に悪影響を及ぼすとともに、コントラストの低下を招く。

これらの諸問題は、特に、抵抗膜式タッチパネルの場合に顕著であった。抵抗膜式タッチパネルは、透明電極を形成した２枚の透明基板を、空気層を介在させて互いに対向配置した構成となっている。このため、抵抗膜式タッチパネルをそのまま表示部に積層すれば、透明電極の数の増大と空気層の介在とにより、表示色の悪影響とコントラストの低下とが顕著に生じ、部品点数の増大も著しい。

上記のような顕著な問題点があるにもかかわらず、携帯情報端末や携帯電話などの携帯機器の液晶表示装置には、静電容量式タッチパネルよりも抵抗膜式タッチパネルの方が普及していた。すなわち、静電容量式タッチパネルは、位置検出導電膜に位置検出用電圧を常に印加する必要がある。このような静電容量式タッチパネルを液晶表示装置に組み合わせた場合は、位置検出用電圧と、液晶表示を維持するための駆動用電圧との両方を常に印加する必要があり、過大な電力を消費してしまう。

これに対して、本実施形態のタッチパネル機能付き不揮発性表示装置１では、タッチパネル基材１０が、表示部の透明基板を兼ねるとともに、このタッチパネル基材１０に形成された透明電極１１が、位置検出用の導電膜及び表示駆動用の共通電極を兼ねている。これにより、タッチパネル及び表示部の構成要素が互いに共通化され、透明基板及び透明電極の重複を排除することができる。また、書き換えた表示を電力供給なしで維持する不揮発性表示部を採用したことにより、共通の透明電極１１に位置検出用電圧とＶｃｏｍ電圧とを切り替えて印加することが可能となる。この結果、タッチパネル専用の透明基板と位置検出用の導電膜とを削減することができ、装置の薄型化、表示品質の向上、及び製造の効率化を図ることが可能となる。

また、不揮発性表示部をマイクロカプセル型電気泳動式表示部４０としたことにより、マイクロカプセル４０ａ内に各帯電粒子４１，４２及び液体分散媒４３を保持することができるので、タッチペンＰ等が接触するタッチパネル基材１０をフィルムやシートなどの柔軟な薄膜状とすることが可能となる。そして、タッチパネル基材１０以外の背面基材２０、その他の光学機能層３１，３２を柔軟な薄膜状とすることによって、タッチパネル機能付き不揮発性表示装置１をフレキシブルディスプレイとすることができる。

本発明の一実施形態に係るタッチパネル機能付き不揮発性表示装置の全体構成を示す断面図である。 上記タッチパネル機能付き不揮発性表示装置の回路構成を示すブロック図である。 上記タッチパネル機能付き不揮発性表示装置の帯電粒子駆動部の回路構成を示すブロック図である。 上記タッチパネル機能付き不揮発性表示装置の駆動波形を示すタイムチャートである。 位置検出部の位置検出動作を示すフローチャートである。 制御部の制御処理を示すフローチャートである。 電圧生成部の電圧印加動作を示すフローチャートである。 従来のタッチパネル付き液晶表示装置の全体構成を示す断面図である。 従来のタッチパネル付き液晶表示装置の回路構成を示すブロック図である。 従来のタッチパネル付き液晶表示装置の駆動波形を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ タッチパネル機能付き不揮発性表示装置
２ 位置検出部
３ 制御部
４ 電圧生成部
５ 帯電粒子駆動部
１０ タッチパネル基材
１１ 透明電極
２０ 背面基材
２１ 背面電極
３１ ＵＶカット層（光学機能層）
３２ 防湿層（光学機能層）
４０ マイクロカプセル型電気泳動式表示部（不揮発性表示部）
４０ａ マイクロカプセル
４１ 黒色帯電粒子（帯電粒子）
４２ 白色帯電粒子（帯電粒子）
４３ 液体分散媒
４４ 接着剤層

Claims (4)

1. 透明な基板又はフィルムからなるタッチパネル基材と、
   前記タッチパネル基材に面状に形成された透明電極と、
   前記タッチパネル基材に対向配置された背面基材と、
   前記背面基材に複数形成された背面電極と、
   前記透明電極に接続され、前記タッチパネル基材の接触位置を検出するための位置検出用電圧、及び前記透明電極を基準電位とするためのＶｃｏｍ電圧を生成する電圧生成部と、
   前記透明電極に接続され、前記透明電極に前記位置検出用電圧が印加されたときに、前記透明電極の静電容量の変化に基づいて、前記タッチパネル基材の接触位置を検出する位置検出部と、
   前記透明電極及び前記背面電極の間に配設された帯電部材を有し、前記透明電極に印加された前記Ｖｃｏｍ電圧を基準電位とする正又は負の電圧が前記背面電極に印加されたときに、前記帯電部材が移動して表示を書き換えるとともに、書き換えた表示を電力供給なしで維持する不揮発性表示部と、
   前記不揮発性表示部の非表示書き換え時には、前記位置検出用電圧を前記透明電極に印加させ、前記不揮発性表示部の表示書き換え時には、前記Ｖｃｏｍ電圧を前記透明電極に印加させるように、所定のタイミングで前記電圧生成部の切替え制御を行う制御部と、
   を備え、
   前記位置検出部は、静電容量の変化に基づき、前記タッチパネル基材への接触解除を検出した場合、接触解除の検出信号を前記制御部に送信し、
   前記制御部は、前記位置検出部により送信された接触解除の検出信号を受信した場合、前記Ｖｃｏｍ電圧を前記透明電極に印加させるように、前記電圧生成部の切替え制御を行い、かつ前記不揮発性表示部により表示の書き換えが完了した場合、前記位置検出用電圧を前記透明電極に印加させるように、前記電圧生成部の切替え制御を行う
   ことを特徴とするタッチパネル機能付き不揮発性表示装置。
2. 前記不揮発性表示部が、マイクロカプセル内に帯電粒子及び液体分散媒を封入したマイクロカプセル型電気泳動式表示部であることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル機能付き不揮発性表示装置。
3. 前記タッチパネル基材が、単一のフィルム又は複数のフィルムの積層体からなり、少なくともいずれかのフィルムの一面に、少なくとも透光性を有する光学機能層を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のタッチパネル機能付き不揮発性表示装置。
4. 前記光学機能層が、偏光層、防湿層、ＵＶカット層、反射防止層、防眩層、ハードコート層のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項３記載のタッチパネル機能付き不揮発性表示装置。

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