JP5859447B2 - タッチセンサを有する電気光学ディスプレイ - Google Patents

Description

本願は、以下に示す、
（ａ）米国特許第６，４７３，０７２号および第６，７３８，０５０号、
（ｂ）米国特許第７，０３０，８５４号、第７，３１２，７８４号および第７，７０５．８２４号、
（ｃ）米国特許第６，３９２，７８６号、
（ｄ）米国特許第７，１１０，１６４号、ならびに
（ｅ）米国特許第６，４７３，０７２号および第６，７３８，０５０号
と関連している。

本願は、タッチセンサおよび／または触覚フィードバックが提供される電気光学ディスプレイに関する。本発明は、主に、固体電気光学媒体（その用語は、以下に定義される）を使用する、そのような電気光学ディスプレイを対象とする。

電気光学ディスプレイに関する背景用語および先端技術は、さらなる情報のために読者が紹介される特許文献１において詳細に論議されている。故に、この用語および先端技術を下記に簡潔に要約する。

材料またはディスプレイに適用されるような「電気光学」という用語は、画像技術におけるその従来の意味において、少なくとも１つの光学特性が異なる第１および第２の表示状態を有する材料であって、材料への電場の印加によってその第１の表示状態からその第２の表示状態まで変化させられる材料を指すために本明細書において使用される。光学特性は、一般的には、ヒトの目に知覚可能な色であるが、光の透過率、反射率、発光率、または機械読取を対象としたディスプレイの場合は、可視領域外の電磁波長の反射率の変化という意味の疑似色等の、別の光学特性であってもよい。

「双安定」および「双安定性」という用語は、当技術分野におけるそれらの従来の意味において、少なくとも１つの光学特性が異なる第１および第２の表示状態を有する表示要素を備えるディスプレイであって、第１または第２の表示状態のうちのいずれか一方を呈するように、有限持続時間のアドレス指定パルスを用いて、所与の要素が駆動されてから、アドレス指定パルスが終了した後に、表示要素の状態を変化させるために必要とされるアドレス指定パルスの最小持続時間の少なくとも数倍、例えば、少なくとも４倍、その状態が続くようなディスプレイを指すために本明細書において使用される。

いくつかの電気光学材料は、材料が、固体外部表面を有するという意味において、固体であるが、材料は、多くの場合、内部液体またはガス充填空間を有してもよい。固体電気光学材料を使用するそのようなディスプレイは、以降、「固体電気光学ディスプレイ」と称され得る。したがって、「固体電気光学ディスプレイ」という用語は、回転二色部材ディスプレイ、カプセル化電気泳動ディスプレイ、マイクロセル電気泳動ディスプレイ、およびカプセル化液晶ディスプレイを含む。

いくつかの種類の電気光学ディスプレイが公知であり、例えば、
（ａ）回転２色部材ディスプレイ（例えば、特許文献２、特許文献３、特許文献４、米国特許第６，０５４，０７１号）、第６，０５５，０９１号、第６，０９７，５３１号、第６，１２８，１２４号、第６，１３７，４６７号、および第６，１４７，７９１号を参照）、
（ｂ）エレクトロクロミックディスプレイ（例えば、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３、および米国特許第６，３０１，０３８号、第６，８７０．６５７号、および第６，９５０，２２０号を参照）、
（ｃ）エレクトロウェッティングディスプレイ（非特許文献４、および特許文献５を参照）、
（ｄ）複数の荷電粒子が電場の影響下で流体を通って移動する、粒子ベースの電気泳動ディスプレイ（例えば、特許文献６、特許文献７、特許文献８、米国特許第６，０６７，１８５号、第６，１１８，４２６号、第６，１２０，５８８号、第６，１２０，８３９号、第６，１２４，８５１号、第６，１３０，７７３号、および第６，１３０，７７４号、米国特許出願公開第２００２／００６０３２１号、第２００２／００９０９８０号、第２００３／００１１５６０号、第２００３／０１０２８５８号、第２００３／０１５１７０２号、第２００３／０２２２３１５号、第２００４／００１４２６５号、第２００４／００７５６３４号、第２００４／００９４４２２号、第２００４／０１０５０３６号、第２００５／００６２７１４号、および第２００５／０２７０２６１、ならびに国際公開第ＷＯ００／３８０００号、第ＷＯ００／３６５６０号、第ＷＯ００／６７１１０号、および第ＷＯ０１／０７９６１号、ならびに欧州特許第１，０９９，２０７Ｂｌ号、および第１，１４５，０７２Ｂｌ号、ならびに前述の米国特許第７，０１２，６００号で論議されている他のＭＩＴおよびＥ Ｉｎｋ特許および出願を参照）である。

電気泳動媒体のいくつかの異なる変形例が存在する。電気泳動媒体は、液体またはガス状流体を使用することができ、ガス状流体については、例えば、非特許文献５、および非特許文献６、特許文献９、欧州特許出願第１，４６２，８４７号、第１，４８２，３５４号、第１，４８４，６３５号、第１，５００，９７１号、第１，５０１，１９４号、第１，５３６，２７１号、第１，５４２，０６７号、第１，５７７，７０２号、第１，５７７，７０３号、および第１，５９８，６９４号、ならびに国際公開第ＷＯ２００４／０９０６２６号、第ＷＯ２００４／０７９４４２号、および第ＷＯ２００４／００１４９８号を参照されたい。媒体は、多数の小さいカプセルを備えてカプセル化されてもよく、そのそれぞれ自体は、液体懸濁化剤中に懸濁された電気泳動的に移動性の粒子を含有する内相と、内相を囲むカプセル壁とを備える。一般的には、カプセルは、２つの電極間に設置されたコヒーレントを形成するように、ポリマーバインダ内に保持される。代替として、カプセル化電気泳動媒体中の離散マイクロカプセルを囲む壁は、連続相に置換されてもよく、したがって、電気泳動媒体が、電気泳動流体の複数の離散液滴と、ポリマー材料の連続相とを備える、いわゆるポリマー分散電気泳動ディスプレイを生産する。例えば、特許文献１０を参照されたい。本願の目的のために、そのようなポリマー分散電気泳動媒体は、カプセル化電気泳動媒体の亜種と見なされる。別の変形例は、荷電粒子および流体が、一般的にはポリマー薄膜である、担体媒体内に形成された複数の空洞内に留保される、いわゆる「マイクロセル電気泳動ディスプレイ」である。例えば、特許文献１１および特許文献１２を参照されたい。

カプセル化電気泳動ディスプレイは、一般的には、従来の電気泳動装置の集塊化および沈降失敗故障モードを被らず、多種多様な可撓性および剛性の基板上にディスプレイを印刷またはコーティングする能力等のさらなる利点を提供する。（「印刷」という言葉の使用は、パッチダイコーティング、スロットまたは押出コーティング、スライドまたはカスケードコーティング、カーテンコーティング等のプレメーターコーティング、ナイフオーバーロールコーティング、フォワード・リバースロールコーティング等のロールコーティング、グラビアコーティング、浸漬コーティング、スプレーコーティング、メニスカスコーティング、スピンコーティング、ブラシコーティング、エアナイフコーティング、シルクスクリーン印刷工程、静電印刷工程、感熱印刷工程、インクジェット印刷工程、および他の同様な技術を含むが、これらに限定されない、あらゆる形態の印刷およびコーティングを含むことを目的とする。したがって、結果として得られるディスプレイは、可撓性となり得る。さらに、ディスプレイ媒体を（種々の方法を使用して）印刷することができるため、ディスプレイ自体を安価に作製することができる。

電気泳動媒体は、（例えば、多くの電気泳動媒体では、粒子がディスプレイを通る可視光の透過を実質的に阻止するため）しばしば不透明であり、反射モードで動作するが、多くの電気泳動ディスプレイは、１つの表示状態が実質的に不透明であり、１つの表示状態が光透過性である、いわゆる「シャッタモード」で動作するよう作製することができる。例えば、前述の米国特許第６，１３０，７７４号および第６，１７２，７９８号、ならびに特許文献１３、特許文献１４、特許文献１５、第６，２２５，９７１号、および第６，１８４，８５６号を参照されたい。電気泳動ディスプレイと同様であるが、電場強度の変動に依存する誘電泳動ディスプレイも、同様のモードで動作することができる。例えば、特許文献１６を参照されたい。

他の種類の電気光学媒体もまた、本発明において有用となり得る。

特許文献１７は、大量生産に非常に適した固体電気光学ディスプレイ（カプセル化電気泳動ディスプレイを含む）を組み立てる方法について説明している。本質的に、本特許は、光透過性導電層と、導電層と電気接触する、固体電気光学媒体の層と、接着層と、剥離シートとを順番に備えるいわゆる「フロントプレーンラミネート」（「ＦＰＬ」）について説明している。一般的には、光透過性導電層は、基板が、恒久的変形を伴うことなく、直径（例えば）１０インチ（２５４ｍｍ）の巻胴の周囲に手動で巻着することができるという意味において、好ましくは、可撓性である光透過性基板上に担持されるであろう。「光透過性」という用語は、本特許および本明細書では、そのように指定された層が、その層を観察している観察者に、通常、導電層および隣接する基板（存在する場合）を通して見られるであろう、電気光学媒体の表示状態の変化を観察させるために十分な光を伝達することを意味するために使用され、電気光学媒体が、非可視波長における反射率の変化を表示する場合、「光透過性」という用語は、当然ながら、関連非可視波長の伝達を指すように解釈されるべきである。基板は、一般的には、ポリマー薄膜であって、通常、約１から約２５ｍｉｌ（２５から６３４μｍ）、好ましくは、約２から約１０ｍｉｌ（５１から２５４μｍ）の範囲内の厚さを有するであろう。導電層は、便宜上、例えば、アルミニウムまたはＩＴＯの薄い金属または金属酸化物層であって、あるいは伝導性ポリマーであってもよい。アルミニウムまたはＩＴＯでコーティングされたポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）薄膜は、例えば、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ＆ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ ＤＥ）製「ａｌｕｍｉｎｉｚｅｄ Ｍｙｌａｒ」（「Ｍｙｌａｒ」は、登録商標である）として市販されており、そのような市販材料は、フロントプレーンラミネートに良好な結果を伴って使用され得る。

そのようなフロントプレーンラミネートを使用する電気光学ディスプレイの組立は、フロントプレーンラミネートから剥離シートを除去し、接着層をバックプレーンに接着させるために有効な条件下、接着層をバックプレーンと接触させ、それによって、接着層、電気光学媒体の層、および導電層をバックプレーンに固着させることによってもたらされてもよい。フロントプレーンラミネートは、一般的には、ロールツーロールコーティング技法を使用して、大量生産され、次いで、特定のバックプレーンと使用するために必要とされる任意のサイズ片に切断され得るため、この工程は、大量生産に非常に適している。

電気光学ディスプレイにタッチスクリーンを提供することは公知である（前述の特許および出願参照）。多くのディスプレイ用途は、タッチ感度から恩恵を享受する。多くの場合、限定数の固定領域内のタッチ感度が、ユーザインターフェースの要素のために使用することができる。代替として、描画、アンダーライニング、または複雑かつ変更可能ユーザインターフェース等の用途は、フルタッチスクリーンから恩恵を享受する。タッチ感知能力はまた、従来の紙の可読性だけではなく、加筆性も模倣する、電子ペーパー様ディスプレイの生産可能性をもたらす。高頻度の間隔において、ディスプレイスクリーン上の指またはスタイラスの位置を検出する能力は、ディスプレイに、位置情報を使用して、メニュー項目の選択をもたらす、または「デジタルインク」としての手書きを捕捉することを可能にする。

米国特許第７，０１２，６００号明細書 米国特許第５，８０８，７８３号明細書 米国特許第５，７７７，７８２号明細書 米国特許第５，７６０，７６１号明細書 米国特許出願公開第２００５／０１５１７０９号明細書 米国特許第５，９３０，０２６号明細書 米国特許第５，９６１，８０４号明細書 米国特許第６，０１７，５８４号明細書 米国特許出願公開第２００５／０００１８１０号明細書 米国特許第６，８６６，７６０号明細書 米国特許第６，６７２，９２１号明細書 米国特許第６，７８８，４４９号明細書 米国特許第５，８７２，５５２号明細書 米国特許第６，１４４，３６１号明細書 米国特許第６，２７１，８２３号明細書 米国特許第４，４１８，３４６号明細書 米国特許第６，９８２，１７８号明細書

Ｏ’Ｒｅｇａｎ，Ｂ．，ｅｔ ａｌ，Ｎａｔｕｒｅ １９９１，３５３，７３７ Ｗｏｏｄ，Ｄ．，Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ，１８（３），２４（Ｍａｒｃｈ ２００２） Ｂａｃｈ，Ｕ．，ｅｔ ａｌ．，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２００２，１４（１１），８４５ Ｈａｙｅｓ，Ｒ．Ａ．，ｅｔ ａｌ．，"Ｖｉｄｅｏ−Ｓｐｅｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐａｐｅｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ"，Ｎａｔｕｒｅ，４２５，３８３−３８５（２５ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２００３） Ｋｉｔａｍｕｒａ，Ｔ．，ｅｔ ａｌ，"Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｔｏｎｅｒ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐａｐｅｒ−ｌｉｋｅ ｄｉｓｐｌａｙ"，ＩＤＷ Ｊａｐａｎ，２００１，Ｐａｐｅｒ ＨＣＳｌ−Ｉ Ｙａｍａｇｕｃｈｉ，Ｙ．，ｅｔ ａｌ．，"Ｔｏｎｅｒ ｄｉｓｐｌａｙ ｕｓｉｎｇ ｉｎｓｕｌａｔｉｖｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｃｈａｒｇｅｄ ｔｒｉｂｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ"，ＩＤＷ Ｊａｐａｎ，２００１，Ｐａｐｅｒ ＡＭＤ４−４

タッチ感知は、厳密には、ディスプレイ機能ではないが、タッチセンサは、一般的には、ディスプレイと同一の場所（ディスプレイ表面の上方または下方のいずれか）に配置されなければならないので、ディスプレイの一部と見なされる。残念ながら、ほとんどのタッチスクリーン技術は、電気泳動ディスプレイを使用する携帯用製品と併用することには好適ではない。そのようなディスプレイに対処するためには、安価で、コンパクト、かつ電力要求が十分に低いタッチスクリーンの種類のうち、多くは、ディスプレイ媒体の上部に積層される複数の層および／またはインターフェースを必要とする。電気泳動ディスプレイは、反射性であるので、光学性能は、電気光学層とユーザとの間に介在した各付加的な層およびインターフェースによって低下させられる。多くの種類のタッチスクリーンはまた、ディスプレイ積層に過剰な厚さを追加し、完全なディスプレイパネルを形成するためには、複数の付加的な処理ステップを要求する。

誘導タッチスクリーンは、バックプレーン層の後方（すなわち、ユーザおよび電気光学媒体の両方に対して、バックプレーンの反対側）に定置されることができ、したがって、光学性能に影響を及ぼさない。そのような誘導タッチスクリーンはまた、最小厚を追加するが、高価かつ特殊なスタイラスの使用を必要とする。

表面静電容量タッチスクリーンは、電気光学ディスプレイと併用するための有望な手段である。この種類のタッチスクリーンは、一般的には、完成したディスプレイの正面を覆ってラミネートまたは設置される。付随の図面の図１Ａに示されるように、そのようなタッチスクリーンの一般的形態は、一般的には、約５０から約２５０μｍの範囲内の厚さを有する、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）から形成される、基板１を有する。光透過性導電層２は、基板１の表面上に形成される。層２は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）または任意の他の光透過性電気導体、例えば、ＰＥＤＯＴ、カーボンナノチューブ、または他の無機導体から形成されてもよい。タッチスクリーンは、実際には、層２の抵抗が低過ぎない場合（好ましい範囲は、約１から５Ｋオーム／平方である）、良好に作用し、その範囲は、ＩＴＯまたは種々のポリマー導体によって達成することができる。低シート抵抗材料３（一般的には、スクリーン印刷された銀インク）は、伝導層２と接触して形成され、パターン化される。後述のように、材料３の種々の部分は、いくつかの機能を果たす。

図１Ｂに例示されるように、材料３は、層２のコーナーと良好な電気接触をもたらし、コネクタ点６を介して、タッチスクリーンコントローラ（図示せず）と電気接触する、コーナー電極４を含む。コーナー電極４は、コントローラが、スクリーン上のタッチを検出するために、測定信号を注入し、静電容量の変化を感知するために使用する、主要点である。材料３はまた、選択的に、シート導体のエッジにおける区画をショートさせ、そうではない場合より線形に電場分布をスクリーン上に拡散させる、線形化パターン５を提供する。パターン５を伴わない場合、電場は、深刻な糸巻形ひずみを被り、有用タッチセンサを実装することが困難となるであろう。コネクタ点６は、前述のように、タッチスクリーンからコントローラへの接続を形成するために使用され、通常、これらの接続は、コネクタ点６に接合される、小型の可撓性回路テールＡＣＦまたは伝導性接着剤の形態で提供される。最後に、材料３は、ユーザがスクリーンに接近すると検出する、小型表面静電容量スクリーンにおいて必要とされる近接感知電極７を形成する。近接感知電極７は、図１Ｂに例示されるように、スクリーンを囲むリング電極であることができる、またはスクリーンの周辺部分にラミネートされる、別個の層（例えば、ダイカットリングの形態のアルミで被覆したポリマー薄膜）として形成され、ディスプレイのエッジにおけるタッチセンサ特徴の専有面積を減少させてもよい。

一側面において、本発明は、容量タッチセンサをフロントプレーンラミネートに統合し、ディスプレイへと組み立てる準備ができている状態の単一の薄膜を生産するためのいくつかの方法を提供する。電気泳動および他の双安定電気光学媒体は、液晶ディスプレイにおいて可能なものよりもタッチスクリーンのより緊密な統合を可能にするが、その理由は、電気光学媒体の双安定性質が、潜在的に、駆動ディスプレイと感知ユーザ入力との間のディスプレイ内の種々の電極構造の多重化を可能にするからである。このことは、液晶ディスプレイでは不可能である。すなわち、そのようなディスプレイは、継続的に駆動される必要があるので、タッチ感知のための任意のディスプレイ構造を使用する機会が存在しない。

本発明の別の側面は、ユーザが、ディスプレイに、または、より具体的には、そのスクリーンに接近すると検出する、近接感知デバイスが提供されるディスプレイを提供する。

本発明の第３の側面は、電気光学ディスプレイへの抵抗性タッチセンサの組み込みに関する。

本発明の第４の側面は、ディスプレイおよび電気光学ディスプレイ内のキー入力デバイスの統合に関する。

より具体的には、一側面において、本発明は、
光透過性導電層であって、導電層の周辺部分が、導電層の伝導性よりも高い伝導性を有する複数の伝導性部材を支承する、光透過性導電層と、
固体電気光学材料の層と、
複数の画素電極を支承するバックプレーンと
を順番に備え、複数の伝導性部材および光透過性導電層がタッチスクリーンとしての役割を果たすことができるように、複数の伝導性部材の電位を制御するための手段をさらに備える電気光学ディスプレイを提供する。

別の側面において、本発明は、
光透過性導電層であって、導電層の周辺部分が、導電層の導電性よりも高い伝導性を有する複数の伝導性部材を支承する、光透過性導電層と、
固体電気光学材料の層と、
ラミネート接着剤の層と、
剥離シートと
を順番に備える、製品（フロントプレーンラミネート）を提供する。

別の側面において、本発明は、
光透過性導電層であって、導電層の周辺部分が、導電層の伝導性よりも高い伝導性を有する複数の伝導性部材を支承する、光透過性導電層と、
光透過性電気絶縁層と、
光透過性導電層と、
固体電気光学材料の層と、
複数の画素電極を支承するバックプレーンと
を順番に備え、複数の伝導性部材および光透過性導電層が、タッチスクリーンとしての役割を果たすことができるように、複数の伝導性部材の電位を制御するための手段をさらに備える、電気光学ディスプレイを提供する。

別の側面において、本発明は、
光透過性導電層であって、導電層の周辺部分が、導電層の伝導性よりも高い伝導性を有する複数の伝導性部材を支承する、光透過性導電層と、
光透過性電気絶縁層と、
光透過性導電層と、
固体電気光学材料の層と、
ラミネート接着剤の層と、
剥離シートと
を順番に備える、製品（フロントプレーンラミネート）を提供する。

別の側面において、本発明は、
光透過性導電層と、
固体電気光学材料の層と、
複数の画素電極を支承するバックプレーンと、
相互に離間しているが、相互に向かって変形させられることが可能である第１および第２の導電層であって、タッチスクリーンを形成する第１および第２の導電層と、
を順番に備える、電気光学ディスプレイを提供する。

別の側面において、本発明は、
光透過性導電層と、
固体電気光学材料の層と、
複数の画素電極を支承するバックプレーンであって、バックプレーンの周辺部分は、固体電気光学材料の層を越えて外向きに延在し、バックプレーンの周辺部分は、複数の放射発生手段および複数の放射検出手段を支承し、複数の放射発生手段および複数の放射検出手段はともにタッチスクリーンとして作用するように配設される、バックプレーンと、
を順番に備える、電気光学ディスプレイを提供する。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
電気光学ディスプレイであって、
光透過性導電層と、
固体電気光学材料の層と、
複数の画素電極を支承するバックプレーンであって、該バックプレーンの周辺部分は、該固体電気光学材料の層を越えて外向きに延在し、該バックプレーンの周辺部分は、複数の放射発生手段および複数の放射検出手段を支承し、該複数の放射発生手段および複数の放射検出手段はともにタッチスクリーンとして作用するように配設される、バックプレーンと
を順番に備える、ディスプレイ。
（項目２）
前記放射発生手段は、赤外線領域内で放出する複数の発光ダイオードを備える、項目１に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目３）
前記放射検出手段は、複数のフォトダイオードを備える、項目１に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目４）
光偏向ベゼルをさらに備え、該光偏向ベゼルは、前記放射発生手段からの放射を、前記光透過性導電層を横断し、そこから前記放射検出手段上へと偏向するように配設される、項目１に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目５）
前記電気光学材料は、電気泳動材料を備え、該電気泳動材料は、流体の中に配置され、および電場の影響下において該流体を通って移動することが可能である複数の荷電粒子を備える、項目１に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目６）
前記荷電粒子および前記流体は、複数のカプセルまたはマイクロセル内に閉じ込められている、項目５に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目７）
前記荷電粒子および前記流体は、ポリマー材料を備える連続相によって囲まれる複数の離散液滴として存在する、項目５に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目８）
前記流体は、ガス状である、項目５に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目９）
電気光学ディスプレイであって、該電気光学ディスプレイは、
光透過性導電層であって、該導電層の周辺部分は、該導電層の伝導性よりも高い伝導性を有する複数の伝導性部材を支承する、光透過性導電層と、
固体電気光学材料の層と、
複数の画素電極を支承するバックプレーンと
を順番に備え、該電気光学ディスプレイは、該複数の伝導性部材の電位を制御する手段をさらに備えることにより、該複数の伝導性部材および該光透過性導電層は、タッチスクリーンとしての役割を果たすことができる、ディスプレイ。
（項目１０）
光透過性導電層であって、該導電層の周辺部分が、該導電層の伝導性よりも高い伝導性を有する複数の伝導性部材を支承する、光透過性導電層と、
固体電気光学材料の層と、
ラミネート接着剤の層と、
剥離シートと
を順番に備える、製品。
（項目１１）
電気光学ディスプレイであって、該電気光学ディスプレイは、
光透過性導電層であって、該導電層の周辺部分が、該導電層の伝導性よりも高い伝導性を有する複数の伝導性部材を支承する、光透過性導電層と、
光透過性電気絶縁層と、
光透過性導電層と、
固体電気光学材料の層と、
複数の画素電極を支承するバックプレーンと
を順番に備え、該電気光学ディスプレイが、該複数の伝導性部材の電位を制御する手段をさらに備えることにより、該複数の伝導性部材および該光透過性導電層は、タッチスクリーンとしての役割を果たすことができる、ディスプレイ。
（項目１２）
光透過性導電層であって、該導電層の周辺部分が、該導電層の伝導性よりも高い伝導性を有する複数の伝導性部材を支承する、光透過性導電層と、
光透過性電気絶縁層と、
光透過性導電層と、
固体電気光学材料の層と、
ラミネート接着剤の層と、
剥離シートと
を備える、製品。
（項目１３）
電気光学ディスプレイであって、該電気光学ディスプレイは、
光透過性導電層と、
固体電気光学材料の層と、
複数の画素電極を支承するバックプレーンと、
相互に離間しているが、相互に向かって変形させられることが可能である第１および第２の導電層であって、タッチスクリーンを形成する第１および第２の導電層と
を順番に備える、ディスプレイ。
（項目１４）
前記電気光学材料は、電気泳動材料を備え、該電気泳動材料は、流体の中に配置され、および電場の影響下において該流体を通って移動することが可能な複数の荷電粒子を備える、項目１３に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目１５）
前記荷電粒子および前記流体は、複数のカプセルまたはマイクロセル内に閉じ込められている、項目１４に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目１６）
前記荷電粒子および前記流体は、ポリマー材料を備える連続相によって囲まれる複数の離散液滴として存在する、項目１４に記載の電気光学ディスプレイ。
（項目１７）
前記流体は、ガス状である、項目５に記載の電気光学ディスプレイ。

前述のように、図１Ａは、先行技術のタッチスクリーンの概略断面図である。図１Ｂは、図１Ａに示されるタッチスクリーンの概略上部平面図である。 図２は、ディスプレイの正面電極に組み込まれるタッチスクリーンを有する、本発明の第１の電気光学ディスプレイの概略断面図である。 図３は、図２に示される第１の電気光学ディスプレイの修正形態の概略断面図である。 図４は、ディスプレイの正面電極から離間した正面タッチスクリーンを有する、本発明の第２の電気光学ディスプレイの概略断面図である。 図５は、図４に示される第２の電気光学ディスプレイの修正形態の概略断面図である。 図６および７は、正面抵抗性タッチスクリーンを有する、本発明の２つの異なる電気光学ディスプレイの概略断面図である。 図６および７は、正面抵抗性タッチスクリーンを有する、本発明の２つの異なる電気光学ディスプレイの概略断面図である。 図８は、圧力下、ディスプレイの物理的変形によって動作される、スイッチのアレイを有する、本発明のディスプレイの分解図である。 図９は、携帯電話プログラムを起動するとき、図８に示されるディスプレイの外観を示す。 図１０は、本発明の非長方形ディスプレイのバスラインの配設を示す。 図１１および１２は、種々のディスプレイ構成要素に対応するカットアウトが提供される、本発明のディスプレイ内のバスラインの配設を示す。 図１１および１２は、種々のディスプレイ構成要素に対応するカットアウトが提供される、本発明のディスプレイ内のバスラインの配設を示す。 図１３は、プログラムを起動する本発明のディスプレイの外観を示しており、大きなボタンが、ディスプレイの複数の画素にわたって延在する。 図１４は、後方抵抗性タッチスクリーンが提供される、本発明のディスプレイの概略断面図である。 図１５は、光学タッチスクリーンを使用する、先行技術のディスプレイの分解図である。 図１６は、図１５に類似する、本発明の光学タッチスクリーンの分解図である。

前述のように、一側面では、本発明は、容量タッチセンサをフロントプレーンラミネートに統合して、ディスプレイへと組み立てる準備ができた状態の単一の薄膜を生産するためのいくつかの方法を提供する。

図２に例示されるように、そのような統合をもたらすためのほとんどの容易な方法は、タッチスクリーンの伝導層およびディスプレイの上部電極の両方としての役割を果たす単一の伝導層２１を作製することである。図２の構造では、タッチスクリーンの基板およびディスプレイの正面基板の両方としての役割を果たす正面基板２２は、視認者２４に対向している。低シート抵抗材料２３（図１Ａおよび１Ｂにおける材料３に類似）は、バックプレーン２７上に画素電極２６が提供される電気光学層（マイクロカプセル化電気泳動層２５として例示される）に隣接して位置している。（図２に図示されないが、通常、電気光学層２５と画素電極２６との間にラミネート接着剤の層が存在する。また、電気光学層２５と伝導層２１との間にラミネート接着剤の第２の層が存在してもよい。）バックプレーンは、直接駆動またはアクティブマトリクスタイプであってもよく、剛性または可撓性であってもよい。伝導層２１と材料２３との接続は、２８に例示されるように、伝導性接着剤を使用したエッジ接続によってもたらされるが、通常、先行技術のディスプレイにおいて必要とされる正面電極への単一の接続の代わりに、図２に例示されるデバイスは、５つの独立接続を必要とする（図１Ａおよび１Ｂを参照して前述のように、１つは、正面電極、４つは、タッチセンサ）ことに留意されたい。

図２に例示されるディスプレイは、前述の米国特許第６，９８２，１７８号において説明されるように、フロントプレーンラミネートを使用する電気泳動ディスプレイを構築するための工程を少しだけ修正することによって生産することができる。前述のように、先行技術のＦＰＬ工程は、電気泳動媒体によって、そのＩＴＯ表面上にＩＴＯ／ＰＥＴ薄膜（市販）をコーティングすることを伴う。別個に、ラミネート接着剤は、剥離シート上にコーティングされ、結果として生じるサブアセンブリは、電気泳動媒体と接触するラミネート接着剤によって電気泳動媒体にラミネートされ、完成したＦＰＬを形成する。剥離シートの除去および画素電極を支承するバックプレーンへの残りの層のラミネートによってディスプレイが完成する。図２に例示されるディスプレイを生産するために、非常に類似した工程が使用されてもよいが、低シート抵抗材料２３は、電気泳動媒体がその上にコーティングされる前に、ＩＴＯ／ＰＥＴ薄膜のＩＴＯ表面上に印刷される。本発明は、そのような修正されたフロントプレーンラミネートにも及ぶ。

代替として、図２に示されるディスプレイは、米国特許出願公開第２００７／０１０９２１９号に説明されるような反転フロントプレーンラミネート、および／または米国特許第７，５６１，３２４号に説明されるような二重剥離薄膜を使用して生産することができる。適切な時の二重剥離薄膜は、本質的に、ラミネート接着剤の２つの層間に挟入された電気光学層を備え、ラミネート接着剤層の表面のうちの少なくとも一方、好ましくは、両方は、剥離シートによって被覆された電気光学層から離れている。そのような二重剥離薄膜を使用して、図２に示されるようなディスプレイを生成するために、最初に、ＩＴＯ／ＰＥＴ（または、類似）薄膜を修正し、低シート抵抗材料２３をその上に提供する。次に、２つの剥離シートの一方が、二重剥離薄膜から剥がされ、したがって、露出したラミネート接着剤の表面が、低シート抵抗材料２３および伝導層２１にラミネートされ（一般的には、熱および圧力下）、したがって、反転フロントプレーンラミネートを形成する。次いで、残りの剥離シートが、そのように生産されたサブアセンブリから剥がされ、したがって、露出されたラミネート接着剤の表面が、バックプレーン２７上の画素電極２６にラミネートされ（一般的には、熱および圧力下）、最終ディスプレイを生産する。この第２のラミネートはまた、接続２８を形成することができる。２つのラミネートの順番は、所望に応じて逆にすることができるが、前述の順番は、概して、ほとんどの大規模生産のために便利である。

このように、異種表面上への接着層のラミネートは、一般的には、その上に電気泳動媒体をコーティングするより容易であるので、二重剥離薄膜の使用は、ＩＴＯ／ＰＥＴ薄膜のＩＴＯ表面上に低シート抵抗材料２３を印刷することによって形成される、異種表面上に電気泳動媒体をコーティングする困難さおよび／または不便さを軽減する。また、二重剥離薄膜／反転フロントプレーンラミネート工程は、正面電極２１とバックプレーン２７との間に電気接続をもたらす代替方法を提供する。十分に低い抵抗率の伝導性経路が、アクティブディスプレイ領域のエッジ全体の周囲に形成され得る場合、タッチセンサは、代替として、画素電極層１０の一部としてバックプレーン内に形成され得る。

図３は、図２のものに非常に類似するが、カラーフィルタアレイ２９を含む、本発明のタッチスクリーンディスプレイを例示する。このカラーフィルタアレイは、正面基板２１上に形成され、次いで、クリア導電層２２によってオーバーコーティングされる。図２に示されるディスプレイにおけるように、ディスプレイ製造工程において必要とされる唯一の付加的ステップは、導電層２２上に低シート抵抗材料２３を印刷することである。図３に示されるディスプレイは、図２を参照して既に説明されたものと正に類似する二重剥離薄膜／反転フロントプレーンラミネート工程を使用して生産することができることを理解されるであろう。

図３はまた、低シート抵抗材料２３への、および導電層２２への電気接続を確立する代替方法を例示する。接続図２に示されるエッジ接続の代わりに、図３のディスプレイは、タッチスクリーンの接続パッド６（図１Ｂ参照）に接合または接着される、可撓性の回路テール３０を使用する。可撓性回路テール３０は、バックプレーンから独立して、タッチスクリーンコントローラに接続する（但し、代替として、バックプレーン自体で終端し、そこから、コントローラに接続され得る）。したがって、回路テール３０は、ディスプレイの正面電極とバックプレーンとの間の別個の接続の必要性を排除し、したがって、潜在的に、ディスプレイ構築を簡略化する。

図２および３に示されるディスプレイは、付加的コストがほとんどかからず、光学性能または厚さに影響を及ぼすことなく、タッチスクリーン機能性をディスプレイに追加する。しかしながら、ディスプレイの活性領域と物理的エッジとの間の周辺領域のサイズは、増加する。両ディスプレイにおいて、感知およびディスプレイ駆動相は、時間的に異なる。ディスプレイ駆動の際、共通ドライバ回路は、優先順位を有し、可能性として、タッチスクリーン構成要素を介して正面電極に接続されるであろう。ディスプレイ駆動が完了すると、共通ドライバ回路は、無効にされるか、または切断され、タッチスクリーンコントローラがディスプレイに接続することができる。アナログまたはトランジスタスイッチを使用するいくつかの設備は、アクティブではないとき、回路の２つの部分のそれぞれを絶縁することが必要とされるであろう。

同一の正面電極が、駆動および感知電極の両方の役割を果たす図２および３に例示されるもの等のディスプレイおいて、１つの潜在的問題は、動作のタッチ感知段階の際に上部電極上の信号を感知することによる電気光学層の摂動である。感知信号レベルは、一般的には、コーナーにおいて２−３Ｖの範囲にあり、これは、部分的駆動、または画像の安定性のより微妙な劣化のいずれかによって、電気泳動電気光学層に十分に問題を生じさせる。この問題を最小にするか、または排除するためのいくつかの方法が存在する。

感知信号周波数は、一般的には、約１０ｋＨｚのオーダーであって、したがって、多くの電気光学媒体に影響を及ぼさないように十分に高くあり得る。また、ＤＣ平衡状態であるように感知信号の中心が約０Ｖにあることも、有利であり得る。これは、タッチセンサコントローラの出力段階を変化させるコントローラの接地を逆参照するか、またはコントローラとパネル電極との間の比較的に大型の蓄電器を介して信号をＡＣ結合することによって行われ得る。

別のアプローチは、感知段階の際に、画素電極を浮遊状態にする（すなわち、任意の駆動電圧を印加しない）ことである。アクティブマトリクスディスプレイでは、これは、感知段階の際に、ゲートドライバの１つのレールをオンに維持し、したがって、トランジスタを非伝導性に維持し、画素を個々に浮遊状態にし、電気光学層によって被る電場を制限することによって、行うことができる。代替として、アレイのソースライン（または、直接駆動の場合のディスプレイでは、駆動ライン）が、ゲートドライバがすべてオンにされた状態の波形を感知することによって駆動することができるが、このアプローチの実装は、実践的困難を呈する。

ディスプレイ駆動とタッチ感知との間の電気的干渉によって呈する困難が大き過ぎると見なされる場合、あるいは、例えば、ディスプレイの高速更新を伴う描画動作またはテキスト入力の高速タイプの際におけるように、ディスプレイ駆動およびタッチ感知の同時発生または重複が、高速応答を可能にするために必要である場合に、電気光学ディスプレイへの他の形態のタッチセンサの統合が使用されてもよい。

図４は、そのような統合の形態の１つを例示するものであって、タッチスクリーン構成要素は、電気光学層から正面基板の反対側に定置され、したがって、ディスプレイの正面電極からタッチスクリーンのシート導体２２を分離する。これは、タッチスクリーンシート導体が、非常に薄いＩＴＯまたは伝導性ポリマー等の安価な高光透過性材料から形成することができるように、タッチスクリーンシート導体が、ディスプレイの正面電極のために望ましいものより高いシート抵抗を有する材料を使用することを可能にする。そのような伝導性ポリマーは、ある場合には、前述のように、薄膜による光の伝達の大幅な減少を伴うことなく、フロントプレーンラミネートを調製するために使用されるロール形態において、ＩＴＯ／ＰＥＴ薄膜の非ＩＴＯコーティングされた表面上への電気光学媒体のコーティングに先立って、安価に適用され得る。このように調製されたフロントプレーンラミネートが、ディスプレイの特定のサイズに対して必要とされる断片に切断された後、タッチスクリーンに対して必要とされる層２３を適用することができる。

図４は、タッチスクリーンおよび正面電極の両方を接続し、したがって、正面電極からバックプレーンへの別個の接続の必要性を排除する、可撓性の回路テール３０を介して成されるタッチスクリーンへの接続を例示する。代替として、バイアスによる多層スクリーン印刷技法が、タッチスクリーンとバックプレーンとの間の接続を提供するために使用され得る。

図４はまた、一般的には、光学的にクリアな接着剤（図示せず）を使用して、正面基板の上部にラミネートされる保護シート３１を例示する。保護シート３１は、ディスプレイに、その意図された用途に対して要求される機械的耐久性をもたらすように設計され、紫外線バリアおよび乱反射ハードコーティングを組み込み、ディスプレイ上に魅力的かつ耐久性のある正面表面を提供することができる。図４のディスプレイでは、保護シートはまた、タッチスクリーン層をカプセル化し、保護する役割を果たす。

図４に示されるディスプレイは、図２のディスプレイに関して前述のものに正に類似する修正されたフロントプレーンラミネートまたは修正された二重剥離薄膜／反転ＦＰＬ工程を使用して生産することができる。図２のディスプレイを生産するために、フロントプレーンラミネートを生産するために使用される基板、または二重剥離薄膜がラミネートされる基板は、その上に正面導電層２２および低シート抵抗材料２３を提供するように修正されてもよい。保護シート３１はまた、この時点で基板に取着されてもよいが、一般的には、より便宜的には、生産工程のより後の段階で取着される。

図４に示される構造の代替は、正面基板２１の片側に介在する誘電層による多層伝導性コーティングを使用する。この多層伝導性コーティング内では、ディスプレイの画面により近い伝導層は、タッチスクリーンの一部として使用することができる一方、電気光学媒体により近い伝導層は、ディスプレイの正面電極としての役割を果たすであろう。これらの２つの伝導層間に介在した薄い誘電層でさえ、直接電流伝達を遮断し、少なくともある程度、相互からディスプレイ駆動およびタッチ感知電気信号を絶縁するであろう。

最後に、図５は、図４のディスプレイの修正を例示しており、タッチスクリーンの層２３は、保護シート３１の内側表面上に配置される。そのようなディスプレイでは、一般的には、正面電極が、エッジコネクタ２８を介してバックプレーンに接続することが有利となるであろう一方、タッチスクリーン接続は、可撓性テール３０による。図５のディスプレイは、ディスプレイ内で使用される保護シートのみ修正することによって生産することができ、したがって、所望に応じて、タッチセンサを有する電気光学ディスプレイの既存の設計を改良するために、比較的に容易な経路を提供し得ることに留意されたい。

前述のように、本発明の第２の側面は、ユーザが、ディスプレイに、または、より具体的には、そのスクリーンに接近すると検出する近接感知デバイスが提供されるディスプレイに関する。表面静電容量タッチセンサが、小型から中型までのディスプレイと併用されると、近接センサが、一般的には、ユーザがディスプレイスクリーンに接近するときを判断し、および同相信号を提供して、４つのコーナーセンサ（図１Ｂを参照して前述のように、タッチスクリーンの一部を形成する）からの信号をフィルタリングすることの補助をするために必要とされる。また、バッテリ駆動ディスプレイが、双安定電気光学媒体を使用する場合にバッテリ寿命を延長させるためには、ユーザがディスプレイと交信しておらず、ディスプレイが上書きされていないとき、ディスプレイの大部分への電力をシャットダウンすることが望ましい。したがって、ユーザの接近を検出する方法は、有用な入力である。

図１Ａおよび１Ｂに示されるディスプレイの議論において前述したように、近接感知電極は、ほとんどの表面静電容量タッチスクリーンの標準的特徴である。本発明の第２の側面は、双安定電気光学媒体を使用する携帯用ディスプレイシステムにおいて、近接感知を使用するための方法ととともに、電気光学ディスプレイのバックプレーンの一部として近接感知を提供するか、またはこの能力を提供する既存のバックプレーン特徴を利用するための方法に関する。ディスプレイのフロントプレーン上に提供されるタッチスクリーンと組み合わせて、近接感知を提供するバックプレーン特徴の使用は、タッチスクリーンに対してより小型の境界サイズをもたらし、潜在的に、より安価な構築コストをもたらすことができる。（ディスプレイの「フロントプレーン」という用語は、本明細書では、当技術分野におけるその従来の意味において使用され、電気光学層および電気光学層と画面との間のディスプレイのすべての層を指す）。

多くの電気光学ディスプレイは、ディスプレイの活性領域の周囲に設置され、通常、１から３ｍｍの幅の、直接駆動される電極である境界または周辺電極を含む。この境界電極は、ディスプレイのエッジ全体が同一の光学状態にあることを保証する単一の画素としての役割を果たす。そのような境界画素を伴わない場合、ディスプレイの周辺部分にわたって延在するアドレス線は、それらの上方の電気光学材料を容量的に切り替え、混乱させる視覚効果をもたらす可能性がある。境界電極はまた、筐体のベゼルに対してディスプレイスクリーンを配置する際に、ある程度の公差をもたらす。

双安定電気光学媒体を使用するディスプレイにおいて、境界電極は、時分割多重化によって、電気光学媒体の周辺部分を覆うアドレスおよび近接感知デバイスの両方として使用することができる。アナログまたは電界効果トランジスタのいずれかのスイッチは、これらの２つの機能のための回路を相互から絶縁するために使用され得るか、または相互に干渉しないように関連回路を設計することが可能であってもよい。

代替として、近接センサのための専用電極が、バックプレーン上に提供され得る。そのような専用電極は、バックプレーンの周辺において、光学的不活性領域を増加させる場合があるが、そのような専用電極を含むことは、市販のバックプレーン上には、既に複数のパターン化された導体層が存在するため、安価となるであろう。

前述の提案は、タッチスクリーンが、ディスプレイのフロントプレーンに内蔵されることを想定する。タッチスクリーン能力ではなく、近接感知のみ、所望される場合、ディスプレイの正面電極は、ディスプレイ駆動と近接感知との間で時分割多重化することができる。図１Ｂおよび前述の関連説明は、近接感知およびタッチスクリーン能力の両方を提供するためのこのアプローチについて説明しているが、近接検出のみ所望される場合、付加的物理的特徴は、本来存在するもの以外、ディスプレイ内に必要とされない。言い換えると、ディスプレイコントローラ上の付加的回路は、電気光学媒体が駆動されていないとき、任意の電気光学ディスプレイに近接感知能力を提供することができる。

近接感知は、そのような感知が非双安定ディスプレイ内で採用されるもの以外の双安定ディスプレイにおける用途を有する。バッテリ駆動携帯用双安定ディスプレイデバイスは、ディスプレイ上のイメージが静止し、他のデバイスアクティビティが存在するとき、内部システムのほとんどへの電力をシャットダウンする（すなわち、ディープスリープモードに入る）ことが望ましい。しかしながら、多くの場合、特に、ディスプレイコントローラに給電し、バイアス電源を充電することが必要とされるとき、ディープスリープモードからウェイクアップする際に伴う大幅な待ち時間が存在する。前述の技法のいずれかを使用して、デバイスは、近接感知を使用して、ユーザの接近を検出し、ユーザが、まもなく、デバイスとの交信を所望するであろうことを予測し、ウェイクアップ工程を開始する。別の用途として、ユーザが接近するのに伴って、スクリーン上に長く存在する、故に、幾分消えかかったイメージをリフレッシュすることが考えられ得る。

そのようなセンサはまた、デバイスのユーザインターフェースのための１ビット入力デバイスを形成し得る。例えば、プロンプトは、「スクリーンをタップして、承諾する」であり得、すなわち、電子ブックリーダにおいて、スクリーンをタップすることによって、ページが進み得る。多くのディスプレイデバイス設計は、共通正面電極に２つの別個の接続を提供し、適切な制御回路が、２つの別個の接続を基本的差動近接センサとして使用することができる。そのようなセンサは、例えば、スクリーンの片側をタップすると、ページが進み、他側をタップすると、ページが戻るように、使用され得る。

前述のように、本発明の第３の側面は、電気光学ディスプレイ内への抵抗性タッチセンサの組み込みに関する。従来の抵抗性タッチセンサでは、２つの連続伝導性薄膜が、空隙によって分離され、伝導性薄膜間の間隔は、その間に定置された機械的スペーサによって維持される。一方の薄膜（一般的には、「下側薄膜」と呼ばれる）は、剛性支持上に定置される一方、他方の（「上側」）薄膜は、変形可能基板上にある。電圧が、そのエッジに沿った電極によって、下側薄膜に印加され、薄膜にわたって、電圧勾配を生成する。上側薄膜が、印加された圧力によって物理的に変形されると、下側薄膜と接触し、２つの層間に電気回路を生成する。上側薄膜のエッジに定置された電極によって、上側薄膜上の電圧を検出することによって、ｘおよびｙ次元における接触場所を判定することができる。より精緻な電極の配設によって、特に、より大きなパネルの場合、感知の精度を改善することができる。ある場合には、タッチの力、すなわち、薄膜間の接触面積のサイズに影響を及ぼす程度を測定することさえ可能であってもよい。

抵抗性タッチスクリーンは、低コスト、頑強性、および任意の種類の機械的タッチの感度（いくつかの他のタッチセンサは、特殊スタイラスまたはヒトの指にのみ応答する）を含む、他の競合技術に勝るいくつかの重要な利点を有する。しかしながら、主要な不利点の１つは、反射ディスプレイにおけるように、抵抗性タッチセンサの存在は、電気光学媒体から反射される光が、２つの付加的薄膜を通して、２つの通過を生成することを必要とするため、ディスプレイの輝度およびコントラストの喪失である。他の不利点は、抵抗性タッチシステムによって追加される厚さおよび重量であって、剛性支持は、圧力が正面薄膜に印加されると、偏向しないように十分に剛性でなければならない。これは、特に、液晶ディスプレイにおいて重要であって、その光学特性は、圧力によって著しく影響を受ける。

電気光学ディスプレイでは、先行技術の抵抗性タッチセンサの剛性支持は、この薄いポリマー薄膜の下にある剛性ディスプレイバックプレーンによって提供される、タッチセンサの動作のために必要な剛性を伴う、薄く、可能性として可撓性であるポリマー薄膜で置換することができることが分かっている。

この種類の抵抗性タッチセンサを有する、本発明の電気光学ディスプレイは、付随の図面の図６における概略断面図に例示される。このディスプレイは、（バックプレーンから画面の順番に）、剛性基板４０と、薄膜トランジスタアクティブマトリクスバックプレーン４２と、固体電気光学媒体の層４４（カプセル化電気泳動媒体として例示される）と、正面電極４６と、透明基板４８と、抵抗性タッチセンサの下側薄膜として作用する、透明伝導層５０と、スペーサ５４によって画定される空隙５２と、抵抗性タッチセンサの上側薄膜として作用する、透明伝導層５６と、抵抗性タッチセンサおよび電気光学媒体の両方への機械的損傷を防止する役割を果たす、光学的に透明な可撓性基板または保護層５８と、を備える。

抵抗性タッチセンサを有する、さらなる電気光学ディスプレイは、付随の図面の図７に例示される。図７のディスプレイは、図６に示されるものの修正として見なされてもよく、図６に示される単一透明基板４８は、薄い光学的にクリアな接着層６０によって相互に接着される、２つのそのような基板４８Ａおよび４８Ｂで置換される。図７から、基板４８Ａおよび４８Ｂのそれぞれは、単一透明伝導層のみを支承し、したがって、単一シートの両側に透明伝導層を提供する必要性を回避することが分かるであろう。

図６および７に示されるディスプレイは、米国特許第６，９８２，１７８号を参照して前述のフロントプレーンラミネートの修正形態を使用して、容易に生産することができ、フロントプレーンラミネートの正面基板は、剥離シートから正面基板の反対側に、第２の光透過性導電層を含むように修正される。図７の電気光学ディスプレイを生産するために、修正された正面基板は、それぞれ、１つの光透過性導電層が提供される、２つの別個の基板をともに接着固着することによって生産されてもよい。第２の光透過性導電層は、随意に、抵抗性タッチセンサの下側薄膜としてのその最終役割のために必要とされる特徴を提供するために、スクリーン印刷または他の工程によってパターン化されてもよい。この伝導層はまた、最終ディスプレイ内にスペーサ５４を形成する機械的スペーサのアレイが提供されてもよい。

図６および７に示されるディスプレイはまた、大きな曲率半径を伴って湾曲することができるが、依然として、抵抗性タッチセンサの適切な動作を可能にするために十分な機械的変形に対する抵抗を提供する、いくらか可撓性のバックプレーンを使用するように修正することができる。そのようなバックプレーンは、例えば、米国特許第６，８２５，０６８号および公開第２００４／０１８０４７６号に説明されるように、薄い金属箔に基づいてもよい。

本発明のこの側面によって提供される抵抗性タッチセンサを有するディスプレイは、電気光学ディスプレイ内に従来の抵抗性タッチセンサを組み込むために必要な構成要素および製造ステップのうちの１つ以上を除去するので、コスト上の利点を有し、また、従来の抵抗性タッチセンサの層のうちの１つ以上の排除によって、ディスプレイの光学透過性を改善して、そのヘイズを減少させ、したがって、ディスプレイの暗状態を改善するので、改良された光学性能を有する。最後に、本発明のディスプレイは、従来の厚く、重い下側基板の必要性を除去することによって、ディスプレイの厚さおよび重量の減少をもたらす。

前述のように、本発明の第４の側面は、電気光学ディスプレイ内へのディスプレイおよびキー入力デバイスの統合に関する。デスクトップおよびラップトップコンピュータにおいて従来使用されている、専用の恒久的にマークされたキーボードの種類は、そのサイズ、重量、および恒久的マーキングの理由から、小型携帯用電子デバイスにおいて使用することに対して不利であることが、長い間、認識されている。故に、多くの電子的デバイスは、現在、キーベースの入力機能がディスプレイに統合されて利用されている。例えば、Ａｐｐｌｅ製のｉＰｈｏｎｅ（登録商標）は、抵抗性タッチスクリーンを備えた液晶ディスプレイに有利に働く従来のキーパッドを排除している。電話番号、テキストメッセージ、および他のデータは、イメージの一部によって描写されるスクリーンの領域に接触することによって入力され、ソフトウェアによって解釈される。

この種類の「ソフト」または「仮想」キーボードは、仮想キー上の印および／または場所をソフトウェアによって容易に変更することができ、これによって、デバイスは、現地語（異なる文字集合）、ユーザの視力（大きなテキスト）、または使用されるアプリケーション（例えば、テキスト入力のための文字、ダイヤル番号、および、例えば、オーディオまたはビデオプログラムが、従来、専用オーディオまたはビデオ機器上で使用されるグリフを模倣するとき等のように、特定のプログラムのための特殊グリフの集合）等の要因に応じて、種々のキーの機能を変換可能となるという点において、従来のキーパッドに勝る異なる利点をもたらす。加えて、従来の携帯電話および類似の携帯用電子デバイスにおいて、ディスプレイおよびキーパッドはそれぞれ、デバイスの使用可能な表領域の約半分を占めるので、仮想キーボードの方を選んで専用キーパッドを排除することは、デバイスの全体的サイズを増加させることなく、１からおよそ２倍のディスプレイサイズを可能にする。

しかしながら、多くのユーザは、仮想キーボードからの触覚フィードバックの欠如に不満を述べる。ユーザが、運転等の別のタスクを達成している間、電話番号をダイヤルしようとする場合、ディスプレイのフラット表面は、キーの場所に関して視覚以外の任意の手掛かりをもたらすことはなく、またはキーが押下されたことを示す任意の触覚または聴覚フィードバックももたらさない。これは、特徴のないタッチスクリーンにおいて電話番号を迅速かつ正確にダイヤルすることをより困難にし、類似の難点は、他の種類の入力シーケンスによっても遭遇する。触覚フィードバックを伴わない仮想キーボッド上でのタッチタイプは、ほぼ不可能である。

米国特許出願公開第ＵＳ２００３／００５８２２３号は、膜スイッチ「ｐｏｐｐｌｅ」のアレイ上に定置される変形可能ディスプレイについて説明している。ディスプレイ表面上の機械的圧力は、ディスプレイを通して伝達されることにより、変形されると非線形の力プロファイルを呈する下にあるスイッチを作動させる（「クリック」）。しかしながら、特定の実施形態は、セグメント化されたディスプレイを備えるキーパッドについてのみ説明しており、これは、電極の直接駆動によって、キーラベルの限定された組を表示することが可能である。

本発明は、アクティブマトリクスディスプレイを備える電気光学ディスプレイを提供し、アクティブマトリクスディスプレイは、圧力下におけるディスプレイの物理的変形によって動作されるスイッチ（キー）のアレイを覆っている。アクティブマトリクスディスプレイは、キーのための印だけではなく、また、実行されているアプリケーションによって表示されることが必要なすべての他のデータを表示し、したがって、電気光学ディスプレイのメインスクリーンとしての役割を果たす。

添付図面の図８は、そのようなディスプレイの一実施形態の分解図である。図に見られるように、ディスプレイは、感圧式スイッチ８２のアレイが提供される後方基板８０を備える。後方基板を覆うのは、スイッチ８２と整列した隆起領域８６を有する可撓性膜８４である。ディスプレイの次のオプション層は、ディスプレイの任意の領域の圧力が、最も近いスイッチ８６に伝達されることを保証する補助をする、正方形キー８８のアレイを備える。キー８８を覆うのは、可撓性ＴＦＴアレイ９０、フロントプレーン９２（接着層、電気光学層、および正面電極層を備え、そのいずれもが、図８に別々には示されない）、および（オプション）保護シート９４である。

図９は、携帯電話プログラムを起動するときの図８に示されるディスプレイの外観を示す。ディスプレイの側部エッジおよび上部エッジの周囲に延在するＵ形領域は、０−９の桁を示す。ディスプレイの中心部分は、記憶された電話番号のリストを示す。ディスプレイの下側部分は、リストからハイライトされた電話番号をダイヤルするため、および携帯電話に共通の他の機能のアイコンを示す。

一般的には、ディスプレイ自体は、それぞれ、ゲートバスラインによって制御される個々の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によってデータバスラインに接続される画素の直線アレイを備えるであろう。ＴＦＴアレイは、下にあるキーを作動させるために、圧力下において変形することができる材料、例えば、ＰＥＴ、ポリイミド、ＰＥＮ、または薄い金属基板、例えば、鋼箔上に構築されるべきである。

先行技術のＴＦＴアレイは、一般的には、この形態のアレイが、ディスプレイ領域を可能な限り少ないバスラインでアドレスさせる利点を有するために、正方形または長方形である。しかしながら、設計理由として、マイクロホンまたはスピーカのためのカットアウト、円形エッジ、あるいは他の非長方形設計を含むディスプレイを生成することが望ましい場合がある。故に、本発明は、画素アレイが非長方形であるか、および／または内部孔を含むディスプレイに及ぶ。図１０は、データライン１００が、ディスプレイの幅が上方に減少することに伴って（例示されるように）連続的に短縮される一方、ゲートバスライン１０２の長さが、減少幅に整合するように連続的に縮小される非長方形ディスプレイを例示する。図１１および１２は、貫通孔１１０を有するディスプレイの２つの実施例を示す。図１１において、ソースライン１１２が、孔１１０の周囲にルーティングされることにより、同一の列の非連続的な区画を活性化させ、分離したゲートラインは、ディスプレイの左および右側に提供され、ゲートラインは、孔１１０によって分割される。同様に、図１２において、ゲートライン１１４が、孔１１０の周囲にルーティングされることにより、同一の行の非連続的な区画を活性化させ、分離したソースラインは、孔１１０の上方および下方の領域に提供され、ソースラインは、孔によって分割される。

本発明のいくつかのディスプレイでは、ユーザインターフェースは、１つまたは２つの大まかな入力（例えば、はい／いいえ）のみを必要としてもよい。そのような場合、デバイスの動作モードを提供するために便利であり得、所定の領域内のキーのうちの任意の１つの作動は、同一結果をもたらす。さらに、ディスプレイ上のイメージは、同一結果にマップされるキーの集合の物理的境界の輪郭を描いてもよい。この種類のディスプレイは、図１３に例示され、それぞれ、大きな「はい」および「いいえ」ボタン１３０および１３２が、下にある画素１３４のうちの４つを覆って延在する。

本発明は、ディスプレイと別個のキーパッドの必要性を排除するので、ディスプレイは、デバイス表面の大部分を被覆することができる。長く、薄く、ヒンジ結合されていない、いわゆる「キャンディバー」携帯電話の場合、ディスプレイは、電話の１つの主要な表面全体を覆ってもよい。電話の短軸に沿って半分に折り畳まれる二つ折り電話の場合、ディスプレイ／キーボードは、２つのユニットに分割されてもよいが、各々は、面の半分を覆っている。代替として、ディスプレイ自体が、可撓性材料から成り、電話のヒンジと一致する線に沿って半分に折り畳まれることを可能にし、したがって、電話が開かれると、電話の面を覆う単一の大型ディスプレイの外観をもたらす屈曲ウィンドウを組み込んでもよい。

前述の図６および７に示されるタッチスクリーンディスプレイは、空隙フロントタッチスクリーン（すなわち、２つの伝導層間の空隙に依存し、電気光学層とディスプレイの画面との間に設置されるタッチスクリーン）を使用する。抵抗性タッチセンサはまた、可変抵抗性材料によって分離される２つのパターン化された導電薄膜から構築することができる。可変伝導性材料が、印加された圧力によって変形させられると、その抵抗が変化し、この抵抗変化の場所および規模の制御デバイスによる検出が、システムに印加されるタッチの場所および強度を示す。また、使用される電気光学媒体の外観が、手動圧力によって大幅に影響を受けないとき（カプセル化された、特に、ポリマー分散電気泳動媒体におけるように）、タッチスクリーンは電気光学層の後方（すなわち、ディスプレイの画面から電気光学層の反対側）に定置されることができる。

そのようなタッチスクリーンディスプレイの実施例が、図１４に示される。このディスプレイでは、基板４０、バックプレーン４２、電気光学層４４、正面電極４６、および正面基板４８はすべて、図６および７に示されるディスプレイの対応する部分に本質的に等しい。しかしながら、図１４に示されるディスプレイはさらに、抵抗性タッチセンサの上側導体１５０と、可変抵抗性材料１５２（一般的には、液体）と、下側導体１５４と、下側基板１５６とを備えており、抵抗性タッチセンサの上側導体１５０は列にパターン化されている。図１４に示されないが、下側導体１５４は、上側導体１５０の列に垂直に走る行にパターン化される。

可変抵抗性材料を組み込む抵抗性タッチセンサは、一般的には、作動させるための大量の偏向を必要とせず、したがって、電気光学ディスプレイのバックプレーンの後方に定置することができる。この位置において、タッチセンサは、図１４に示されるように、電気光学ディスプレイ積層を介して印加される圧力によって作動され得る。この構成の利点は、抵抗性タッチセンサの光学的に損失性の薄膜が、電気光学層とユーザ視認ディスプレイとの間に存在しないことにより、「裸の」ディスプレイ（すなわち、タッチセンサを伴わないディスプレイ）のコントラスト比および反射率が維持される。

電気光学ディスプレイと有効に併用することができる別のタッチスクリーン技術は、通常、赤外線タッチスクリーン技術の形式である光学タッチスクリーン技術である。（光学タッチスクリーン技術は、ディスプレイの画面を横断して放射ビームを通過させることを伴うので、使用される放射は、放射の可視筋が画面上に存在しないことを保証するために、可視範囲外であることが望ましい。）しかしながら、電気光学ディスプレイにおけるそのような光学タッチスクリーン技術のこれまでの実装は、かなり煩わしく、コストがかかっていた。

図１５に例示されるように、光学タッチスクリーン技術の先行技術の実装は、ディスプレイに、光偏向ベゼル１６０と、電気光学モジュール１６２（電気光学層自体、正面基板、正面電極、およびバックプレーンを含む）と、別個の長方形回路基板１６４とを提供することを一般的に含んできた。回路基板１６４は、回路基板１６４の周辺部分が露出されるように、電気光学モジュール１６２を越えて外向きに延在し、この周辺部分の２つのエッジに沿って赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）１６６が配設される一方、周辺部分の他の２つのエッジは、ＬＥＤ１６６によって放出される放射に感応するフォトダイオード１６８を担持する。光偏向ベゼル１６０は、ＬＥＤ１６６から放出される放射が、回路基板１６４の平面に垂直に進行し、電気光学モジュール１６２の画面（図１５に例示されるような上面）を横断して平行に進行するように、ベゼル１６０によって偏向され、再び、ベゼルによってフォトダイオード１６８上に下方に偏向されるように、光偏向表面（図示せず）を支承する。したがって、画面を横断して通過する放射を妨害する任意の物体は、ＩＲ放射がフォトダイオード１６８のうちの少なくとも２つまでに到達することに失敗することをもたらし、それによって、物体の位置を２次元で検出されることを可能にする。

図１６は、本発明のＩＲ光学タッチスクリーンディスプレイを示す。このディスプレイは、図１５に示されるものに等しい光偏向ベゼル１６０を有する。しかしながら、図１６のディスプレイは、分離した回路基板を必要としない。代わりに、電気光学モジュール１６２のバックプレーンが、図１５における対応するモジュールより大きく作製される。より具体的には、図１６に示されないが、電気光学モジュールのバックプレーンは、バックプレーンの周辺部分が露出されるように、電気光学層自体より大きく作製され、バックプレーンのこの周辺部分上に、図１５における対応する完全体と同様に機能するＬＥＤ１６６およびフォトダイオード１６８を支承する。

図１６におけるＬＥＤ１６６およびフォトダイオード１６８は、電気光学モジュール上に直接搭載することができ、ｚ軸の伝導性接着剤を使用して、ガラスまたは他のバックプレーンに接着される。ＬＥＤおよびフォトダイオードに対する電気接続は、バックプレーン上に他の接続を形成するために既に使用されてきた従来のＴＦＴ金属層蒸着技法、例えば、バックプレーンのドライバの行および列をアクティブマトリクスバックプレーンの行および列の電極に接続するために使用されたものを使用して、バックプレーン上に蒸着することができる。

フォトダイオードは、単一のワイヤ直列インターフェースを有するように構築することができ、それによって、１つのダイオードは、そのデータを次のダイオードに送信し、そのダイオードは、次いで、その独自のデータを前のフォトダイオードから受信したものに加える。このように、フォトダイオードアレイへの接続の数は、最小にすることができる。

Claims (7)

1. 電気光学ディスプレイであって、
   光透過性導電層と、
   固体電気光学材料の層と、
   複数の画素電極を支承するバックプレーンであって、該バックプレーンの周辺部分は、該固体電気光学材料の層を越えて外向きに延在し、該バックプレーンの周辺部分は、該バックプレーンの表面に垂直な方向に放射を放出するように配設される複数の放射発生手段および複数の放射検出手段を支承し、該複数の放射発生手段および複数の放射検出手段はともにタッチスクリーンとして作用するように配設される、バックプレーンと、
   該放射発生手段からの放射を、該光透過性導電層を横断し、そこから該放射検出手段上へと偏向するように配設される光偏向ベゼルと
   を順番に備える、ディスプレイ。
2. 前記放射発生手段は、赤外線領域内で放出する複数の発光ダイオードを備える、請求項１に記載の電気光学ディスプレイ。
3. 前記放射検出手段は、複数のフォトダイオードを備える、請求項１に記載の電気光学ディスプレイ。
4. 前記電気光学材料は、電気泳動材料を備え、該電気泳動材料は、流体の中に配置され、および電場の影響下において該流体を通って移動することが可能である複数の荷電粒子を備える、請求項１に記載の電気光学ディスプレイ。
5. 前記荷電粒子および前記流体は、複数のカプセルまたはマイクロセル内に閉じ込められている、請求項４に記載の電気光学ディスプレイ。
6. 前記荷電粒子および前記流体は、ポリマー材料を備える連続相によって囲まれる複数の離散液滴として存在する、請求項４に記載の電気光学ディスプレイ。
7. 前記流体は、ガス状である、請求項４に記載の電気光学ディスプレイ。

Images