KR20080037547A - 전기 광학 장치 및 전자 기기 - Google Patents

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KR20080037547A
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미츠토시 미야사카
노부히코 겐모치
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 간소한 구성으로 화면상의 지정 위치를 검출 가능한 전기 영동 장치를 제공하는 것이다.
복수의 제 1 주사선과, 제 1 주사선과 동수의 제 2 주사선과, 제 1 및 제 2 주사선의 각각에 교차하여 배치되는 복수의 신호선과, 제 1 및 제 2 주사선과 신호선의 각 교점에 배치되는 화소를 복수 개 행렬 형상으로 구비한 전기 광학 장치에 있어, i 행 j 열에 위치하는 화소의 각각은 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터와 화소 전극을 포함하고, 제 1 트랜지스터의 게이트가 i 행째의 제 1 주사선에 접속되고, 소스 또는 드레인 중 한쪽이 j 열째의 신호선에 접속되고, 제 2 트랜지스터의 게이트가 i 행째의 제 2 주사선에 접속되고, 소스 또는 드레인 중 한쪽이 제 1 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 쪽(제 1 트랜지스터의 소스)과 접속되고, 제 1 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 쪽(제 1 트랜지스터의 소스)에 화소 전극이 접속되는, 전기 광학 장치이다.

Description

전기 광학 장치 및 전자 기기{ELECTROOPTIC DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은 전기 영동 표시 장치나 액정 표시 장치 등의 전기 광학 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는 정보의 표시 및 기록이 가능해지는 전기 광학 장치에 관한 것이다.
이른바 전자 페이퍼나 전자북 등, 종래의 종이 매체를 대체할 수 있는 전자 기기의 표시부에는 전기 영동 표시 장치나 액정 표시 장치 등의 전기 광학 장치가 이용된다. 이와 같이 한 종래의 전기 광학 장치에서는, 예컨대 일본 특허 공개 제 2005-24864 호 공보(특허 문헌 1)나 일본 특허 공개 제 2005-283820 호 공보(특허 문헌 2), 일본 특허 공개 제 2005-84343 호 공보(특허 문헌 3) 등이 개시되어 있다. 이들 종래의 전기 광학 장치는, 미리 메모리에 축적된 데이터(예컨대 책이나 사진 등의 화상 데이터)를 표시하고 있는 것에 불과하다. 즉, 종래의 전기 광학 장치는 표시 용도로서 이용되는 것에 지나지 않고, 표시 화상 내에 사용자가 메모나 언더라인 등을 자유롭게 기입하거나, 혹은 화상 내의 소망 위치를 지정하는 등 의 처리는 곤란하였다.
(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 제 2005-24864 호 공보
(특허 문헌 2) 일본 특허 공개 제 2005-283820 호 공보
(특허 문헌 3) 일본 특허 공개 제 2005-84343 호 공보
그래서 본 발명은 상술의 여러 과제를 감안하여, 표시 장치이고, 또한 정보 채취 장치로서도 기능하는 전기 광학 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로는 간소한 구성에 의해 화면상의 지정 위치를 검출하여, 전자 페이퍼 등의 전기 광학 장치의 표시 화면에 수기 입력이 가능하도록 이루어진 전기 광학 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 화상 표시 기간과 정보 채취 기간을 갖는 전기 광학 장치에 관한 것이다. 본 발명의 전기 광학 장치는 패널부와 데이터 처리부를 적어도 갖고, 패널부는 제 1 기판과 제 2 기판과 전기 광학 재료를 갖고, 제 1 기판과 제 2 기판의 사이에 전기 광학 재료가 유지된다. 제 1 기판상에는, 복수의 제 1 주사선과, 제 1 주사선에 병렬 배치되는 복수의 제 2 주사선과, 제 1 주사선 및 제 2 주사선과 교차하는 복수의 신호선과, 제 1 주사선 및 제 2 주사선과 신호선의 교점에 배치되는 화소가 마련된다. 화소는 제 1 기판상에서 복수 개가 행렬 형상으로 형성된다. i 행 j 열(i, j는 모두 자연수)에 위치하는 화소의 각각은 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터와 화소 전극을 포함하고 있다. 본 발명은, 제 1 트랜지스터의 게이트가 i 행째의 제 1 주사선에 접속되고, 제 1 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽이 j 열째의 신호선에 접속되고, 제 2 트랜지스터의 게이트가 i 행째의 제 2 주 사선에 접속되고, 제 2 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽이 제 1 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 쪽에 접속되고, 제 1 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 쪽에 화소 전극이 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서는, 제 2 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 쪽이 기준 전원에 접속되어 있는 것을 특징으로 한다. 기준 전원으로서 i-1행째의 제 1 주사선을 이용하는 것도 가능하기 때문에, 그 경우, 제 2 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 쪽이 i-1행째의 제 1 주사선에 접속되어 있더라도 좋다. 또, 본 발명은, 제 1 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 쪽과 기준 전원의 사이에 유지 용량을 갖추는 것을 특징으로 한다. 기준 전원으로서 i-1행째의 제 1 주사선을 이용하는 경우에는, 제 1 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 쪽과 i-1행째의 제 1 주사선의 사이에 유지 용량을 갖추는 것을 특징으로 한다.
상술의 회로 구성으로 하는 본 발명에서는, 제 1 기판은 투명하며, 제 2 기판에는 공통 전극이 형성되어 있고, 화소 전극은 투명 도전막으로서 형성되고, 제 1 기판과 제 2 트랜지스터의 사이에 차광막이 배치되어 있는 것을 특징으로 한다. 유지 용량을 갖추는 경우에는, 전술한 바와 같이 제 1 기판은 투명하고, 제 2 기판에는 공통 전극이 형성되어 있고, 화소 전극은 투명 도전막으로서 형성되고, 제 1 기판과 제 2 트랜지스터의 사이에 차광막이 배치되어 있고, 유지 용량은 유지 용량 제 1 전극과 유지 용량 제 2 전극과, 이들 유지 용량 제 1 전극과 유지 용량 제 2 전극 사이에 유지되는 유지 용량 유전체막으로 이루어지고, 유지 용량 제 1 전극도 유지 용량 제 2 전극도 유지 용량 유전체막도 모두 투명한 것을 특징으로 한다. 화소 전극이 유지 용량 제 2 전극을 겸용하고 있더라도 좋다. 차광막은 제 2 트랜지스터의 활성 영역과 겹치는 위치에 마련되는 것을 특징으로 한다. 한편으로, 이 차광막은 제 1 트랜지스터의 활성 영역과는 겹치지 않는 위치에 마련되는 것을 특징으로 한다.
상술의 회로 구성 및 단면 구조로 하는 본 발명에서는, 제 1 기판상에는, 제 1 주사선에 접속하여 복수의 제 1 주사선으로부터 특정의 제 1 주사선을 선택하는 기능을 갖는 제 1 주사선 선택 회로와, 제 2 주사선에 접속하여 복수의 제 2 주사선으로부터 특정의 제 2 주사선을 선택하는 기능을 갖는 제 2 주사선 선택 회로와, 신호선의 한쪽 단부측에 접속하여 복수의 신호선의 각각에 고유의 표시 신호를 공급하는 기능을 갖는 표시 신호 공급 회로와, 신호선의 다른 쪽 단부측에 접속하여 복수의 신호선의 각각으로부터 출력되는 각 신호선에 고유의 센서 신호를 판독하는 기능을 갖는 센서 신호 판독 회로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명은, 데이터 처리부는 입력부와 제어부와 기억부를 갖고, 입력부는 외부로부터 입력된 표시 화상 정보를 제어부 또는 기억부에 공급하는 기능을 갖고, 제어부는 적어도 제 1 주사선 선택 회로와 제 2 주사선 선택 회로, 표시 신호 공급 회로, 센서 신호 판독 회로, 기억부를 제어하는 기능을 갖고, 기억부는 표시 화상 정보와 센서 신호에 근거하는 기재 화상 정보를 기억하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다. 제어부는 표시 화상 정보와 기재 화상 정보를 이용하여 새로운 표시 화상을 제작하여, 새로운 표시 화상을 새로운 표시 신호로서 표시 신호 공급 회로에 공급하는 기능을 갖는다. 또한 본 발명은, 신호선과 표시 신호 공급 회로의 사이에, 신호선과 표시 신호 공급 회로의 도통 내지 비 도통을 전환하는 전환 회로가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다. 이 전환 회로는 화상 표시 기간에 신호선과 표시 신호 공급 회로를 도통 상태로 하고, 정보 채취 기간에 신호선과 표시 신호 공급 회로를 비 도통 상태로 한다.
본 발명에서 이용되는 전기 광학 재료는 전기 영동 재료, 또는 액정 재료 또는 일렉트로크로믹(electrochromic) 재료인 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은 상술의 어느 한 항에 기재된 전기 광학 장치를 갖추는 전자 기기를 그 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 간소한 구성으로 화면상의 지정 위치를 검출 가능하게 되는 효과를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
본 실시예에서 이용되는 전기 광학 재료는 전기 영동 재료나 액정 재료 등의 전계에 따라 표시를 변화시키는 전해 효과형 표시 재료나, 일렉트로크로믹 재료나 유기 전자 발광 재료와 같이 전류에 따라 표시를 변화시키는 전류 구동형 표시 재료이다. 전해 효과형 표시 재료를 이용할 때는 화소 전극과 공통 전극의 사이에 전해 효과형 표시 재료를 유지하여, 이들 전극 사이에 소정의 전계를 걸어 각종 표 시를 가능하게 한다. 한편, 전류 구동형 표시 재료를 이용할 때는, 화소 전극과 공통 전극의 사이에 전류 구동형 표시 재료(예컨대 일렉트로크로믹 재료, 이하 일렉트로크로믹 재료와 이것을 이용한 표시 장치를 ECD라 한다)를 유지하여, 이들 전극 사이에 소정의 전류를 통과시키거나, 혹은 화소 전극에 전류원을 제어하는 회로를 접속하여 이 전류원과 공통 전극의 사이에 전류 구동형 표시 재료(예컨대 유기 전자 발광 재료, 이하 유기 전자 발광 재료와 이것을 이용한 표시 장치를 유기 EL라 한다)를 유지하여 소정의 전류를 통과시켜서 각종 표시를 가능하게 한다. 어느 전기 광학 재료를 이용하더라도 본 실시예는 보편적으로 이용 가능하기 때문에, 이하에서는 전기 광학 재료의 일례로서 전기 영동 재료를 채용하여 본 발명을 상술한다. 따라서 이하의 설명에서는 전기 영동 디스플레이(EPD)를 본 발명의 전기 광학 장치의 일례로 한다.
본 실시예는 화상 표시 기간과 정보 채취 기간을 갖는 전기 광학 장치(이하 본 장치라 약칭한다)에 관한 것이다. 화상 표시 기간은, 본 장치에 외부로부터 전기 신호 내지 전자파 신호 등의 형태로 입력된 1 화면의 표시 화상 정보를 본 장치가 그 기능 평면에 표시에 소비하는 기간을 가리키고, 화상 표시 프레임이라 칭한다. 이 기간에 본 장치는 표시 장치의 기능을 담당한다. 화상 표시 프레임은 통상의 표시 장치에서 1 프레임에 대응한다. 이것에 대하여 정보 채취 기간은 기능 평면이 평면 센서와 이루고 있는 기간을 가리키고, 정보 채취 프레임으로 칭한다. 이 기간에 본 장치는 정보 채취 장치의 기능을 담당하여, 1 화면의 센서 정보가 채취된다. 예컨대, 본 장치의 사용자가 기능 평면 상에서 입력 기기를 공간적으로 이동시켜 정보를 입력하는 기간의 일부가 정보 채취 기간이 된다. 입력 기기에 펜형 광 조사 기기를 이용하면, 이 기간에 사용자는 기능 평면상의 특정 위치를 지정할 수 있어, 화상 표시 기간과 정보 채취 기간을 조합하는 것으로 본 장치에 수기 입력이 가능해진다. 본 장치는 이와 같이 통상의 전기적 표시 장치(예컨대 전자 북)인 동시에 전기적 기록 장치(예컨대 전자 노트북)이기도 하다.
도 1 및 도 2는 본 실시예의 전기 광학 장치의 회로 구성을 나타내고 있다. 본 장치는 패널부와 데이터 처리부를 적어도 갖고, 패널부는 제 1 기판과 제 2 기판과 전기 광학 재료를 갖고, 제 1 기판과 제 2 기판의 사이에 전기 광학 재료가 유지된다. 도 1 및 도 2에는 패널부의 일부를 이루는 제 1 기판(60)과 데이터 처리부(34)가 도시되어 있다. 제 1 기판(60)상에는, 복수의 제 1 주사선(10)과, 제 1 주사선(10)에 병렬 배치되는 복수의 제 2 주사선(12)과, 제 1 주사선(10) 및 제 2 주사선(12)과 교차하는 복수의 신호선(14)과, 제 1 주사선(10) 및 제 2 주사선(12)과 신호선(14)의 교점에 배치되는 화소(16)가 마련된다. 화소는 제 1 기판(10)상에서 복수 개가 행렬 형상으로 배치되어 화소부를 이룬다. 도 2의 예에서는 신호선(14)에 병렬 배치되는 복수의 판독선(15)도 마련되어 있다. 본 예에서는 모든 화소에 화상 표시 기능과 정보 입력 기능을 갖도록 하고 있기 때문에, 제 1 주사선(10)의 수와 제 2 주사선(12)의 수는 같다고 하고, 또한 도 2의 예에서는 신호선(14)과 판독선(17)의 수를 같다고 하고 있다. 그러나 화상 표시 기능을 갖게 하는 화소수와 정보 입력 기능을 갖게 하는 화소수를 다르게 한 경우에는, 제 1 주사선(10)과 제 2 주사선(12)의 수나, 신호선(14)과 판독선(15)의 수를 일치시키지 않더라도 좋다.
도 3 및 도 4는 각각 도 1 및 도 2에 대응하는 각 화소의 상세 구성을 나타내는 회로이고, i 행 j 열(i, j는 모두 자연수)에 위치하는 화소를 나타내고 있다. 각 화소(16)는 제 1 트랜지스터(40)와 제 2 트랜지스터(42)와 화소 전극(48)을 포함하고 있다. 제 1 트랜지스터(40)도 제 2 트랜지스터(42)도 박막 트랜지스터(TFT)이다. 여기서는 화상 표시 기간에 전기 영동 디스플레이(EPD)에 화상이 표시되는 예를 이용하여 본 발명을 설명하고 있기 때문에, 표시 신호에 대한 버스 게이트의 역할을 하는 제 1 트랜지스터(40)를 EPD 스위칭 TFT라고도 부르고 있다. 마찬가지로 정보 입력 기간에 수기 입력하는 입력 기기로서 광 조사 기기를 예로 하여, 각 화소가 광을 검지하는 것을 상정하고 있기 때문에, 광을 검지하고 있는 화소를 특정하는 제 2 트랜지스터(42)를 포토 센서 스위칭 TFT라고도 부르고 있다. 또, 제 1 트랜지스터(40)의 온오프 상태를 제어하는 제 1 주사선(10)을 EPD 주사선이라고도 부르고, 제 2 트랜지스터(42)의 온오프 상태를 제어하는 제 2 주사선(12)을 포토 센서 주사선이라고도 부르고 있다. 본 실시예에서는 i 행 j 열의 화소에 있어서, 제 1 트랜지스터(40)의 게이트(G)가 i 행째의 제 1 주사선(10)에 접속되고, 제 1 트랜지스터(40)의 소스(S) 또는 드레인(D) 중 한쪽이 j 열째의 신호선(14)에 접속된다. 과학적으로 엄밀하게 말하면, 트랜지스터의 소스와 드레인의 관계는 입력 신호에 따라 교환할 수 있기 때문에, 2개의 단자 중에서 어느 쪽을 소스 내지 드레인이라고 정할 수 없다. 그러나 여기에서는 설명의 편의를 도모하기 위하여, 한쪽을 드레인이라고 명명하고, 다른 쪽을 소스라고 부른다. 도 3 및 도 4에서는 제 1 트랜지스터(40)의 드레인이 j 열째의 신호선(14)에 접속되어 있다. 또한 본 실시예에서는, 제 2 트랜지스터(42)의 게이트가 i 행째의 제 2 주사선(12)에 접속되고, 제 2 트랜지스터(42)의 소스 또는 드레인 중 한쪽(제 2 트랜지스터의 드레인)이 제 1 트랜지스터(40)의 소스 또는 드레인 중 다른 쪽(제 1 트랜지스터의 소스)과 접속되고, 제 1 트랜지스터(40)의 소스 또는 드레인 중 다른 쪽(제 1 트랜지스터의 소스)과 화소 전극(48)이 접속되어 있다. 제 2 트랜지스터(42)의 소스 또는 드레인 중 다른 쪽(제 2 트랜지스터의 소스)은 기준 전원에 접속된다. 기준 전원은 고 전압원(예컨대 3.3 V 또는 5 V의 소위 정(正) 전원)으로 있더라도, 저 전압원(예컨대 0 V의 소위 부(負) 전원)으로 있더라도 상관없다. 도 3의 예와는 다르게, 전용의 기준 전원선을 각 행마다 또는 2행마다 마련하더라도 좋지만, 도 3의 예에 나타낸 바와 같이, 기준 전원으로서 i-1행의 제 1 주사선(이웃의 화소의 제 1 주사선)을 이용하는 것도 가능하기 때문에, 그 경우, 제 2 트랜지스터(42)의 소스 또는 드레인 중 다른 쪽(제 2 트랜지스터의 소스)은 i-1행의 제 1 주사선(10)에 접속된다. 이와 같이 하면 기준 전원은 비 선택 상태의 제 1 주사선 전위로 된다. 제 1 트랜지스터(40)에 N 형 트랜지스터를 채용하면, 제 2 트랜지스터(42)의 소스는 해당 화소의 비 선택 기간 동안에 저 전압원에 접속되는 것으로 된다. 한편, 도 4에 나타낸 바와 같이, 각 화소에 고유의 판독선(15)을 마련하는 경우에는 기준 전원은 고 전압원 내지 저 전압원으로 된다. 판독선(15)의 앞에는 전류계가 마련되고, 그 앞에 고 전압원 내지 저 전압원이 존재한다. 전류계의 앞에 고 전압원이 접속될 때에는, 정보 채취 기간 동안에 j 열째의 신호선(14)은 저 전압원에 접속된다. 반대로 전류계의 앞에 저 전압원이 접속될 때에는, 정보 채취 기간 동안에 j 열째의 신호선(14)은 고 전압원에 접속된다. 어떤 것도 제 2 트랜지스터(42)의 소스는 판독선(15)과 전류계를 거쳐서 고 전압원 내지 저 전압원의 기준 전원에 접속된다.
상술의 구성으로 하는 것으로 본 장치는 수기 입력 가능한 표시 장치로 되기 때문에, 그 원리를 여기에서 설명한다. 수기 입력 가능한 표시 장치는, 하나의 화소가 화상 표시 기간 동안에는 화상을 표시하는 기능을 갖고, 정보 채취 기간 동안에는 광을 검지하는 것의 정보를 채취하는 기능을 갖는 것을 의미한다. 우선, 화상 표시 기간에는 모든 제 2 주사선(12)을 비 선택 상태로 한다. 주사선의 비 선택 상태는, 그 주사선이 제어해야 할 트랜지스터(여기에서는 제 2 트랜지스터(42))를 비 선택으로 하는 상태로, 예컨대 대응하는 트랜지스터(제 2 트랜지스터(42))에 N 형 TFT가 채용되어 있는 경우에는, 그 주사선(제 2 주사선(12))이 저 전위로 되는 상태(제 2 주사선이 저 전압원에 접속되는 상태)이다. 제 2 트랜지스터(42)가 비 선택으로 되어 있는 상태(제 2 트랜지스터(42)가 고 저항인 오프 상태)에 있으면, 각 화소는 제 1 트랜지스터(40)를 이용하여 화소 전극 전위를 제어할 수 있기 때문에, 종래의 액정 디스플레이(LCD)나 EPD와 같이 통상의 표시 장치로서 기능한다. 이것에 대하여 정보 채취 기간에는, 각 화소는 광 검지기로 변한다. 이 경우, 모든 제 1 주사선(10)을 비 선택 상태로 하고, 모든 화소의 제 1 트랜지스터(40)를 오프 상태로 한다. 트랜지스터가 오프 상태에 있으면, 트랜지스터에 조사된 광의 강약에 따라 트랜지스터는 누광 전류를 발생한다. 광이 조사되지 않으 면 트랜지스터의 오프 전류(오프 상태에 있어서의 소스 드레인 전류)는 매우 작지만, 강력한 광이 조사되면 누광 전류에 의해 오프 전류는 현저히 증대한다. 이것은 트랜지스터가 오프 상태에 있을 때는 트랜지스터의 드레인단(여기에서의 드레인단은 물리적으로 옳은 의미로 사용하고 있고, 도 3 또는 도 4의 설명에서 이용한 드레인과는 반드시 일치하지 않는다)에 PN 접합이 전기적으로 형성되어, 이 PN 접합이 포토 다이오드로서 작용하기 위한 것이다. 본 실시예는 이 특질을 적극적으로 이용하여, 화상 표시 기간에는 표시 신호 통과의 가부를 정하는 트랜지스터(제 1 트랜지스터)를 정보 채취 기간에는 강한 광의 조도를 판정하는 포토 센서로서 이용하는 것이다. 구체적으로는 모든 제 1 주사선(10)을 비 선택 상태로 하고, 모든 제 1 트랜지스터(40)를 오프 상태로 한다. 제 1 트랜지스터(40)가 포토 센서로 변한 상태로 순차적으로 제 2 주사선(12)을 선택하고, 선택된 제 2 주사선(12)이 제어하는 제 2 트랜지스터(42)를 온 상태로 한다. 이와 같이 하면, 신호선(14)으로부터 포토 센서로서 기능하고 있는 제 1 트랜지스터(40)와 온 상태로 된 제 2 트랜지스터(42)를 경유하여 기준 전원까지가 연결되어, 제 1 트랜지스터(40)에 조사되는 광의 강약에 따라 신호선(14)과 기준 전원의 사이에 생기는 전류량이 변화된다. 이 변화를 검출하여, 해당 화소에의 광 조사량을 측정하는 것이다. 결국 제 2 주사선 선택 회로(20)와 센서 신호 판독 회로(26)에 의해 선택된 화소에 강력한 광이 조사되고 있으면, 제 1 트랜지스터(40)에서의 누광 전류는 커지기 때문에, 대전류가 검출된다. 반대로 제 2 주사선 선택 회로(20)와 센서 신호 판독 회로(26)에 의해 선택된 화소에 광이 조사되고 있지 않으면, 제 1 트랜지스터(40)에서의 누광 전 류는 거의 생기지 않아, 매우 약한 전류밖에 검출되지 않게 된다. 이렇게 하여 본 장치에서는 각 화소가 화상 표시 기간에 화상을 표시하여, 정보 채취 기간에 광 조사량을 검지하는 것이다.
그런데, 화상 표시 기간에 표시되는 화상을 고품질로 해야 하는, 본 실시예에서는, 제 1 트랜지스터(40)의 소스 또는 드레인 중 다른 쪽(제 1 트랜지스터의 소스)과 기준 전원의 사이에 유지 용량을 갖추더라도 좋다. 유지 용량을 마련함으로써 EPD의 콘트라스트비가 증대하거나, LCD의 표시 계조수가 증가하거나 하는 등의 화질 향상이 실현된다. 전술한 바와 같이, 기준 전원으로서 i-1행째의 제 1 주사선(10)을 이용하는 경우에는(도 3), 제 1 트랜지스터(40)의 소스 또는 드레인 중 다른 쪽(제 1 트랜지스터의 소스)과 i-1행째의 제 1 주사선(10)의 사이에 유지 용량(46)을 갖추는 것으로 된다. 유지 용량(46)은, 화소에서 표시 신호를 유지하고 있는 기간 동안(화소의 비 선택 기간)에 고정 전원에 접속될 필요가 있기 때문에, 도 4와 같이 고 전위 내지 저 전위의 기준 전원이 판독선을 경유하는 경우에는, 역시 제 1 트랜지스터(40)의 소스 또는 드레인 중 다른 쪽(제 1 트랜지스터의 소스)과 i-1행째의 제 1 주사선(10)의 사이에 유지 용량(46)을 갖추는 것이 바람직하다. 기준 전원으로서 i-1행째의 제 1 주사선(10)을 이용하면, 다음에 기준 전원선을 마련할 필요가 없기 때문에, 화소에 있어서의 개구율(화소 면적에 대한 표시에 기여하는 화소 전극 면적의 비율)이 높아진다. 물론 필요에 따라 별도 배선을 마련하고, 그 배선에 제 2 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중의 다른 쪽(제 2 트랜지스터의 소스)과 유지 용량을 접속하더라도 좋다. 도 3에서는 기준 전원선으로서 인접 화소를 제어하는 제 1 주사선(10)이 겸용되고 있기 때문이다.
다음에 본 장치의 단면 구조를, 도 5를 이용하여 설명한다. 본 실시예에서는 제 1 트랜지스터를 정보 채취 기간 동안에 포토 센서로서 사용하기 때문에, 이 사이에 광이 제 1 트랜지스터에 도달할 필요가 있다. 제 1 기판과 제 2 기판의 사이에 전기 광학 재료를 유지하고, 이것을 제 2 기판측으로부터(도 5의 위쪽으로부터) 보는 표시 장치라고 하면, 표시 장치가 흑색을 표시하여 광을 차단하고 있는 상태에서는, 제 2 기판측으로부터는 제 1 기판에 제작된 제 1 트랜지스터에 광이 도달하지 않는다. 또, ECD나 EPD 등 투명하지 않은 전기 광학 재료를 이용하면, 표시와는 관계없이, 제 2 기판측으로부터 제 1 트랜지스터에는 광이 도달하지 않는다. 그래서 본 장치에서는 제 1 기판측으로부터 표시 장치를 보는 구성으로 한다. 제 1 기판의 내측과 제 2 기판의 내측에 전기 광학 재료를 사이에 두는 본 장치에서는, 제 1 기판의 외측면이 기능 평면으로 되어, 사용자는 제 1 기판의 외측으로부터(도 5의 하측으로부터) 본 장치를 바라보거나, 혹은 수기 입력을 행하는 것으로 된다. 이와 같이 하는 것으로 표시의 내용이나 전기 광학 재료의 종류에 관계없이, 화상 표시 기능과 정보 채취 기능이 양립하는 모양이 된다. 구체적으로는, LCD의 경우에 광원으로 되는 백 라이트는 제 2 기판의 외측에 놓여져, 유기 EL의 경우에 광은 제 1 기판측에 방사되는 것(소위 보텀 이미션(bottom emission)형)이 된다. 먼저 상술한 회로 구성을 하는 본 실시예에서는, 따라서 제 1 기판은 가시광에 대하여 투명해지고, 투명한 유리 기판이나 투명 수지 재료로 이루어지는 플라스틱 필름 등이 사용된다. 이것에 대하여 제 2 기판에는 특별한 투명성은 요구되 지 않는다. 제 2 기판은 투명 내지 비투명의 유리나 필름이여도 좋고, 종이나 섬유, 반도체 기판이나 금속판 등이더라도 상관없다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 전기 광학 장치는, 투명한 제 1 기판(60)과, 제 1 기판(60)과 대향 배치되는 제 2 기판(68)과, 이들 한 쌍의 기판 사이에 유지되는 전기 광학 재료(52)로 이루어진다. 제 1 기판(60)상에는 회로층(62)과 차광막(64)과 화소 전극(48)이 배치된다. 차광막(64)은 제 1 기판(60)과 회로층(62) 사이의 소정 위치에 배치된다. 화소 전극(48)은 전기 광학 재료(52)와 접하도록 회로층(62) 상에 형성된다. 전기 광학 소자층(66)은 화소 전극(48)과 공통 전극(50) 및 전기 광학 재료(52)로 이루어진다. 공통 전극(50)은, 제 1 기판면에 대하여 수직 방향으로 전계나 전류를 생기게 하는 전기 광학 장치(도 5에 나타내는 수직형 EPD나 ECD, 인 플레인 스위칭(in-plain-switching)이 아닌 LCD)에서는 제 2 기판의 내측 표면에 형성되고, 제 1 기판면에 대하여 수평 방향으로 전계나 전류를 생기게 하는 전기 광학 장치(수평형 EPD나 인 플레인 스위칭 LCD, 유기 EL 등)에서는 제 1 기판에 형성된다. 본 실시예에서는 제 1 기판(60)측으로부터 전기 광학 재료를 보고, 더구나 화소 전극(48)은 화소 내에 차지하는 면적비가 크기 때문에, 화소 전극(48)은 투명 도전막으로서 제 1 기판(60)상에 형성된다. 이것에 의해 제 1 기판(60)측으로부터 표시된 화상을 보는 것이 실현된다.
회로층(62)은, 제 1 주사선(10)이나 제 2 주사선(12), 신호선(14), 제 1 트랜지스터(40), 제 2 트랜지스터(42), 유지 용량(46)을 포함하고 있다. 도 2나 도 4에 나타내는 구조에서는, 회로층(62)은 판독선(15)을 포함한다. 전술한 바와 같 이, 제 1 트랜지스터(40)와 제 2 트랜지스터(42)는 모두 전계 효과형의 박막 트랜지스터로 구성된다. 이와 같은 구성에 더하여, 본 실시예에서는 또한 제 1 기판(60)과 제 2 트랜지스터(42)의 사이에 차광막(64)이 배치된다. 이 차광막(64)은 가시광을 차폐하는 기능을 갖고, 구체적으로는 알루미늄이나 크롬, 텅스텐 등의 금속막이나, 두께가 100nm에서 500nm인 비교적 두꺼운 반도체막이 이용되고, 제 1 기판(60)측으로부터 제 2 트랜지스터(42)의 반도체막 부분(72)(활성 영역)에 광이 입사하는 것을 차단하는 역할을 한다. 한편으로, 이 차광막(64)은 제 1 트랜지스터(40)의 활성 영역과는 겹치지 않는 위치에 마련되지 않으면 안 된다. 여기서「활성 영역」은, 채널 형성 영역과, 채널 형성 영역에 접하는 드레인 영역 및 채널 형성 영역에 접하는 소스 영역을 말한다. 제 1 트랜지스터(40)는 정보 채취 기간에 포토 센서로서 기능하기 때문에, 제 1 트랜지스터(40)의 드레인단에 광이 조사되는 것이 필요해진다. 이것에 대해 제 2 트랜지스터(42)는 정보 채취 기간 동안에 소망의 화소를 특정하는 선택 기능을 갖기 때문에, 광 조사에 의해 오동작이 있어서는 안 된다. 여기서, 본 실시예에서는 제 2 트랜지스터(42)의 하부에만 차광막(64)을 배치하여, 적어도 제 2 트랜지스터(42)의 활성 영역으로는 광이 입사되지 않도록 한다. 이것에 의해 제 2 트랜지스터(42)의 광에 의한 오동작이 회피되어, 본 장치가 정보 채취 장치로서 정확하게 동작하는 것이 된다. 차광막(64)의 목적이 제 2 트랜지스터(42)의 누광 전류에 의한 오동작 방지이기 때문에, 그 차광성은 완벽할 필요는 없다. 제 2 트랜지스터(42)가 오동작하지 않는 정도로 차광하면 충분한 것이다. 차광막(64)에 비정질 내지 다결정질의 실리콘막을 이용하면, 회로 층(62)을 통상의 TFT 제조 프로세스로 제조할 수 있어 편리하다. 그 경우, 차광막(64)은 두께가 100nm에서 500nm로 있으면 차광의 목적을 달성한다. 차광막(64)이 두꺼우면 차광성은 증대하지만, 단차가 커지거나, 차광막이 벗겨지거나 하는 문제가 발생하기 쉽다. 따라서 차광막(64)으로 되는 반도체막의 두께는 150nm에서 300nm이 이상적이다.
유지 용량(46)을 갖추는 경우에는, 유지 용량(46)의 구성 요소는 전부 투명한 것이 바람직하다. 유지 용량(46)은 유지 용량 제 1 전극과 유지 용량 제 2 전극과, 이들 유지 용량 제 1 전극과 유지 용량 제 2 전극에 유지되는 유지 용량 유전체막으로 이루어지지만, 유지 용량 제 1 전극도 유지 용량 제 2 전극도 유지 용량 유전체막도 모두 투명한 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이 본 실시예에서는, 제 1 기판(60)의 외측 평면이 기능 평면으로 되어, 제 1 기판(60)측으로부터 표시를 바라본다. 그 때문에, 제 1 기판(60)은 투명하고, 화소 전극(48)도 투명 도전막으로 형성된다. 유지 용량(46)도 비교적 화소 내에 차지하는 면적이 크다. 구분 EPD에서는 화소 전체의 50% 이상의 면적을 유지 용량(46)이 차지하는 것도 있다. 제 1 기판(60)측으로부터 본 장치를 보아, 전기 광학 재료가 아름답게 보이기 때문에, 면적이 넓은 유지 용량(60)도 투명한 것이 바람직하다.
다음에 회로층(62)의 구조를 설명한다. 절연막(70)은 기초 보호막으로, 차광막(64)을 덮는 형태로 제 1 기판(60)상에 형성되어 있다. 이 절연막(70)의 상면에, 섬 형상의 반도체막(72)이 형성된다. 이 반도체막(72)은, 도 5와 같이, 하나의 섬에서 제 1 트랜지스터(40)와 제 2 트랜지스터(42)로 공유되더라도 좋고, 각각 의 트랜지스터에 대하여 하나 하나의 섬을 대응시키더라도 좋다. 절연막(78)은 각 트랜지스터의 게이트 절연막이고, 적어도 반도체막(72)의 채널 형성 영역을 덮도록, 절연막(70)상에 형성되어 있다. 절연막(78)상에서 반도체막(72)의 위쪽의 소정 위치에는, 제 1 주사선(10) 및 제 2 주사선(12)이 형성되어 있다. 제 1 주사선(10)과 제 2 주사선(12)은 반도체막(72) 상에까지 연재하여, 제 1 트랜지스터(40)과 제 2 트랜지스터(42)의 게이트 전극으로 각각 된다. 절연막(80)은 제 1층간 절연막으로, 제 1 주사선(10) 및 제 2 주사선(12)을 덮도록 절연막(78)상에 형성되어 있다. 신호선(14) 및 판독선(15)은 절연막(80) 상에 형성되어 있고, 절연막(80)에 적절히 마련되는 콘택트 홀을 거쳐서 반도체막(72) 등과 접속하고 있다. 마찬가지로 배선(11)은 절연막(80) 상에 형성되어 있고, 절연막(80)에 적절히 마련되는 콘택트 홀을 거쳐서 반도체막(72)이나 기준 전원(i-1행째의 제 1 주사선 등)과 접속하고 있다. 절연막(82)은 제 2 층간 절연막이며, 배선(11)이나 신호선(14), 및 다른 배선(75)을 덮도록 절연막(80) 상에 형성되어 있다. 이 절연막(82)상에 유지 용량(46)의 한쪽의 전극(74)(유지 용량 제 1 전극)이 형성되어 있다. 이 유지 용량 제 1 전극(74)은, 절연막(82)에 적절히 마련되는 콘택트 홀을 거쳐서, 배선(11)과 접속하고 있다. 절연막(84)은 제 3 층간 절연막이고, 또한 유지 용량 유전체막이기도 하다. 유지 용량 유전체막은 유지 용량 제 1 전극(74) 및 배선(76)을 덮도록 절연막(82)상에 형성되어 있다. 전술한 바와 같이, 본 장치는 제 1 기판(60)측으로부터 시인하는 것을 전제로 하고 있기 때문에, 상기의 각 절연막(70, 78, 80, 82, 84)은 전부 투명하다. 구체예에는 이들 절연막으로서 산화규 소막이나 질화 규소막이 사용된다. 제 3 층간 절연막상에 형성된 화소 전극(48)은 유지 용량 제 2 전극도 겸하고, 전술한 바와 같이 투명 도전막으로 형성된다. 화소 전극이 제 1 트랜지스터의 소스와 접속해야 하는, 제 3 층간 절연막에는 적절히 콘택트 홀이 개구되어, 하부층의 배선(여기에서는 배선(76))과의 접속을 취한다. 이 배선(76)은 절연막(82)에 마련된 콘택트 홀을 거쳐서 배선(75)에 접속되어 있다. 이것에 의해, 배선(75, 76)을 거쳐서 화소 전극(48)이 반도체막(72)과 전기적으로 접속된다. 화소 전극(48)도 유지 용량 제 1 전극(74)도 모두 투명 도전막이 바람직하기 때문에, 이들 전극은 예컨대 인듐 주석 산화물(ITO) 등으로 형성된다. 화소 전극(48)상에서 절연막(84) 상에는 전기 광학 재료(52)가, 필요에 따라 절연막 등을 거쳐서, 형성된다. 여기에서는, 전기 광학 재료(52)는 백 입자 및 흑 입자를 함유하는 전기 영동 재료로 하여, 이하의 설명에서는 백 입자가 플러스로 대전하고, 흑 입자가 마이너스로 대전하고 있는 예를 이용하여 본 실시예를 설명한다. 이 전기 영동 재료(52)를 덮도록, 본 예에서는, 공통 전극(50)을 갖는 제 2 기판(68)이 배치되어 있다. 화소 전극(48)과 공통 전극(50)의 사이에 전기 광학 재료(52)가 유지되는 것에 의해, 전기 광학 소자(44)가 구성되어 있다. 공통 전극(50)이 제 2 기판상에 형성되는 경우에는 특별한 투명성을 요구하지 않기 때문에, 알루미늄 등의 비투명 금속 도전막이나 ITO 등의 투명 도전막이 적절히 이용된다. 공통 전극이 제 1 기판측에 형성되는 경우에는 ITO 등의 투명 도전막의 사용이 바람직하다.
상술한 회로 구성 및 단면 구조를 하는 본 실시예에서는, 제 1 기판(60)상에 제 1 주사선 선택 회로(18)와 제 2 주사선 선택 회로(20)와, 표시 신호 공급 회로(22)와, 센서 신호 판독 회로(26)가 형성된다(도 1 및 도 2). 이들 회로는 외부 부착의 집적 회로를 이용하여도 좋지만, 화소부를 이루는 TFT와 동일 공정으로 TFT로 제작되는 것이 바람직하다. 제 1 주사선 선택 회로(18)는, 제 1 주사선(10)에 접속하여 복수의 제 1 주사선(10)으로부터 특정의 제 1 주사선(10)을 선택하는 기능을 갖는다. 제 2 주사선 선택 회로(20)는, 제 2 주사선(12)에 접속하여 복수의 제 2 주사선(12)으로부터 특정의 제 2 주사선(12)을 선택하는 기능을 갖는다. 표시 신호 공급 회로(22)는 신호선(14)의 한쪽 단부측에 접속하여, 복수의 신호선(14)의 각각에 고유의 표시 신호를 공급하는 기능을 갖는다. 센서 신호 판독 회로(26)는, 신호선(14)의 다른 쪽 단부측(도 1) 또는 판독선(15)의 다른 쪽 단부측(도 2)에 접속하고, 복수의 신호선(14) 내지 판독선(15)의 각각으로부터 출력되는 각 신호선(14)이나 각 판독선(15)에 고유의 센서 신호를 판독하는 기능을 갖는다. 구체적으로는, 센서 신호 판독 회로(26)는 시프트 레지스터나 디코더 등으로 이루어지는 선택 회로와 작동 증폭 회로 등으로 이루어지는 전류 비교 회로(전류계)를 포함하고, 선택 회로가 선택한 신호선(14) 내지 판독선(15)에 나타낸 미약한 포토 센서 신호를 전류 비교 회로(전류계)가 증폭하여, 계측한다.
또한 본 실시예는, 데이터 처리부(34)는 입력부(32)와 제어부(28)와 기억부(30)를 갖는다. 입력부(32)는 외부로부터 전기 신호로서 입력된 표시 화상 정보를 제어부(28) 내지 기억부(30)에 공급하는 기능을 갖고, 또한, 사용자로부터의 여러 입력 지시를 제어부(28)에 전하는 기능을 담당한다. 입력 지시는, 예컨대 방향 지시키(십자키 등)나 누르는 보턴 등으로 표현된 사용자의 의도를 반영하는 전기 신호로, 입력부(32)는 이와 같은 신호를 받는다. 예컨대, 상세한 것은 후술하지만, 본 장치에서 표시 모드와 수기 입력 모드를 전환하는 신호를 받아, 이것을 제어부(28)에 전한다. 제어부(28)는 적어도 제 1 주사선 선택 회로(18)와 제 2 주사선 선택 회로(20), 표시 신호 공급 회로(22), 센서 신호 판독 회로(26), 및 기억부(30)를 제어하는 기능을 갖는다. 또, 기억부(30)는 표시 화상 정보와, 센서 신호에 근거하는 기재 화상 정보를 기억하는 기능을 갖는다. 기재 화상 정보는, 정보 채취 기간에 본 장치가 채취한 센서 신호에 근거하여 합성된 정보로, 예컨대 사용자가 펜형 광 조사 기기를 이용하여 본 장치의 기능 표면에 기재한 수기 입력 정보 등에 대응한다. 제어부(28)는, 센서 신호 판독 회로(26)에 의해서 판독된 데이터(이후「판독 데이터」라고 칭한다)를 취득하여, 이것을 기억부(30)에 저장한다. 다음에 제어부(28)는, 단수 내지 복수의 정보 채취 기간(정보 채취 프레임)으로부터 얻어진 판독 데이터에 근거하여, 기재 화상 정보를 작성한다. 또한, 제어부는 기억부(30)에 저장되어 있는 표시 화상 정보와 이 기재 화상 정보를 이용하여 새로운 표시 화상을 제작하여, 새로운 표시 화상을 새로운 표시 신호로서 표시 신호 공급 회로(22)에 공급하는 기능을 갖는다. 또, 제어부(28)는 입력 지시를 받아, 표시 신호 공급 회로(22)나 센서 신호 판독 회로(26), 제 1 주사선 선택 회로(18), 제 2 주사선 선택 회로(20) 등으로부터 동작이 필요한 회로를 선택하여, 선택된 회로에 필요한 신호를 공급하거나, 신호를 받거나 하는 기능을 갖는다. 기억부(30)는, 예컨대 DRAM이나 SRAM 등의 반도체 메모리를 이용하여 구성되어 있고, 표시 화 상 정보나 판독 데이터, 기재 화상 정보, 또 제어부(28)에 의해서 생성 내지 사용되는 각종 데이터를 기억하는 기능을 담당한다.
또, 본 실시예는, 전용의 판독선(15) 없이 신호선(14)이 판독선을 겸용하는 경우(도 1)에, 각 신호선(14)과 표시 신호 공급 회로(22)의 사이에 전환 회로(24)를 갖춘다. 이 전환 회로(24)는, 버스 게이트로 이루어져, 제어부(28)로부터 공급되는 제어 신호에 근거하여, 신호선(14)과 표시 신호 공급 회로(22)의 도통 내지 비 도통을 전환한다. 전환 회로(24)는 화상 표시 기간에 신호선(14)과 표시 신호 공급 회로(22)를 도통 상태로 하고, 정보 채취 기간에 신호선(14)과 표시 신호 공급 회로(22)를 비 도통 상태로 한다. 즉, 표시 신호 공급 회로(22)에 의한 신호선(14)에의 표시 화상 신호 기록 시에 전환 회로(24)는 도통 상태로 된다. 반대로 센서 신호 판독 회로(26)에 의해 센서 신호를 판독할 때에 전환 회로(24)는 비 도통 상태로 된다.
본 장치는 상술의 구성을 하여, 표시 장치이고 또한 정보 채취 장치이다. 다음에 그 구동 방법 및 사용 방법을, 도 1 또는 도 2, 및 도 14를 참조하여 설명한다.
본 장치에는, 그 기능 평면이 표시 장치로서 작용하고 있는 표시 모드와, 기능 평면에 사용자가 수기 입력을 행하고 있는 수기 입력 모드가 존재한다. 수기 입력 모드에서는 기능 평면이 표시 장치로서 작용하고, 또한 평면 센서로서도 작용하고 있다. 표시 모드는 단수 내지 복수의 화상 표시 기간(화상 표시 프레임)만으로 이루어져, 이들 화상 표시 프레임을 이용하여 본 장치는 표시 장치로서 작용한 다. 이것에 대하여 수기 입력 모드는 화상 표시 기간(화상 표시 프레임)과 정보 채취 기간(정보 채취 프레임)을 교대로 반복하여, 표시 화면상에 수기 입력이 가능하게 된다. 이하, 이들 상세를 설명한다.
(1) 표시 모드
표시 모드는 단수 내지 복수의 화상 표시 프레임으로 이루어져, 이 사이에 본 장치는 표시 장치로 된다. 각 화상 표시 프레임으로서 본 장치에서는 이하의 동작이 행하여진다. 우선 표시 모드시에 있어서는, 제어부(28)는 제 2 주사선 선택 회로(22)와 센서 신호 판독 회로(26)와의 동작을 완전히 정지시킨다. 따라서 제 2 주사선 선택 회로(22)는 모든 제 2 주사선(12)을 비 선택 상태로 한다. 제 2 트랜지스터(42)가 N 형이면, 모든 제 2 주사선(12)은 최저 전위(예컨대 0 V)로 유지된다. 이것에 의해 모든 제 2 트랜지스터(42)가 오프 상태로 된다. 또한 본 장치에 전용의 판독선이 없이 신호선(14)이 판독선을 겸용하는 경우(도 1)에, 제어부(28)는 전환 회로(24)를 도통 상태로 하여, 표시 신호 공급 회로(22)와 신호선(14)을 접속한다. 입력부(32)로부터 얻어진 표시 화상 정보는 기억부(30)에 저장되고, 또한, 각 행마다의 표시 데이터로 변환되고, 선택되는 제 1 주사선(10)에 대응하는 표시 데이터는 제어부(28)로부터 표시 신호 공급 회로(22)에 전달된다. 이어서 제어부(28)는 제 1 주사선 선택 회로(18)를 동작시켜, 복수의 제 1 주사선(10)으로부터 소망하는 제 1 주사선(10)을 선택한다. 제 1 트랜지스터(40)가 N 형이면, 선택시에 제 1 주사선(10)에 최고 전위(예컨대 5 V)가 인가되고, 비 선택시에 제 1 주사선(10)은 최저 전위(예컨대 0 V)로 유지된다. 소망하는 제 1 주사 선(10)이 선택된 상태로 표시 신호 공급 회로(22)로부터 신호선(14)을 거쳐서 각 화소에 표시 데이터가 공급된다. 이하 표시 데이터가 화소에 공급될 필요가 있는 화소에 대하여 같은 동작이 반복되어, 한 장의 화상 표시 프레임이 완료된다(1회의 화상 표시 기간이 종료한다). 동 화상을 표시하거나, 앞의 화상 표시 프레임과 다른 화상을 다음 화상 표시 프레임에 표시하는 경우, 상술과 같은 동작을 반복하여 다음 화상 표시 프레임을 제작한다.
백 입자가 정으로 대전하고, 흑 입자가 부로 대전하고 있는 EPD를 예로 들으면, 제 2 주사선 선택 회로(20)와 센서 신호 판독 회로(26)의 동작을 완전히 정지시켜(따라서 모든 제 2 주사선(12)은 최저 전위(예컨대 0 V)로 유지되어), 전환 회로(24)를 도통시킨 상태로, 최초의 화상 표시 프레임으로 모든 화면에 백 화상을 표시한다(백 리셋이라 칭하고, 모든 화면을 희게 소거하는 것에 대응한다). 그리고 다음 화상 표시 프레임으로 원하는 표시 화상 정보를 표시한다. 공통 전극(50)은, 백 리셋시에 최고 전위(예컨대 5 V)가 부여되어, 표시 화상 정보를 각 화소에 기입할 때는 저 전위(예컨대 0.5 V)로 유지된다. 공통 전극 전위가 기록 시에 최저 전위(예컨대 0 V)가 아닌 저 전위(예컨대 0.5 V)로 되는 것은, 정보 채취 기간에 공통 전극 전위를 최저 전위(예컨대 0 V)로 하여, 공통 전극과 비 선택의 제 1 주사선(EPD 주사선)(10)을 동 전위로 하여, 표시된 화상을 정보 채취 기간 동안도 유지하기 때문이다. 원하는 표시 화상 정보를 표시시키는 화상 표시 프레임으로, 화소를 흑 표시시킬(흑 기록) 때에 표시 신호 공급 회로(22)는 신호선(14)에 대하여 최고 전위(예컨대 5 V)를 부여하고, 화소를 백 표시할(백 기록) 때에 신호 선(14)에 대하여 최저 전위(예컨대 0 V)의 표시 신호를 공급한다. 이때, 공통 전극(50)의 전위는 저 전위(예컨대 0.5 V)이다.
(2) 수기 입력 모드
수기 입력 모드에서는 화상 표시 기간과 정보 채취 기간이 교대로 반복한다. 이하 도 14를 이용하여 수기 입력 모드를 설명한다. 화상 표시 기간에 기능 평면에 화상을 표시시키는 방법은 상기의 표시 모드와 동일하다. 도 14-(1)는 K 차 화상 표시 기간의 표시 화상 정보의 일례를 나타내고, 기능 평면에 문장이 표시되어 있다. K 차 화상 표시 기간의 표시 화상 정보는 현재의 정보 채취 기간이 시작되기 직전의 화상 표시 기간에 표시된 화상이다.
이용자가 본 장치의 기능 평면에 수기 입력을 할 때는, 우선 표시 모드로부터 수동 입력 모드로의 전환 조작을 지시한다. 입력부(32)가 이와 같은 지시를 반영한 신호를 받으면, 그 내용이 입력부(32)로부터 제어부(28)에 전달된다. 이를 받아 제어부(28)는 표시 모드로부터 수기 입력 모드로 전환하는 제어를 행한다. 구체적으로는, 정보 채취 기간을 시작하여, 이후 화상 표시 기간과 정보 채취 기간을 교대로 반복한다. 정보 채취 기간에 들어가면 제어부(28)는 표시 신호 공급 회로(22)와 제 1 주사선 선택 회로(18)의 동작을 정지하여, 화상 표시 기간에 정지하고 있었던 제 2 주사선 선택 회로(20)와 센서 신호 판독 회로(26)를 동작시킨다. 아울러, 전환 회로(24)가 있는 경우에는(도 1), 전환 회로(24)를 비 도통 상태로 하여, 표시 신호 공급 회로(22)와 신호선(14)을 차단한다.
백 입자가 정으로 대전하고, 흑 입자가 부로 대전하고 있는 EPD의 경우, 표 시 모드로 표시된 화상을 정보 채취 기간 동안도 유지하기 위하여 제어부(28)는 이하의 화상 유지 조작을 각 회로에 행한다. 정보 채취 기간에 들어가고, 또한, 제어부는 공통 전극(50)의 전위를 이것까지의 저 전위(예컨대 0.5)로부터 최저 전위(예컨대 0 V)로 떨어뜨린다. 동시에 모든 제 1 주사선(10)을 최저 전위로 하고, 모든 제 1 트랜지스터를 오프 상태로 한다. 이것에 의해 유지 용량이나 화소 전극과 신호선은 완전히 차단된다. 이어서 모든 제 2 주사선(12)을 일단 선택 상태로 하고, 최고 전위(예컨대 5 V)로 올린다. 이것에 의해 화소부의 모든 제 2 트랜지스터가 온 상태로 되고, 기준 전원(이 경우 최저 전위의 0 V)과 화소 전극이 도통하여 모든 화소 전극 전위가 최저 전위로 떨어진다. 모든 화소 전극 전위가 최저 전위로 떨어지지만, 거의 동시에 공통 전극 전위도 최저 전위에 떨어지기 때문에, 화소 전극과 공통 전극은 동 전위에 있어, 화상은 유지된다. 공통 전극을 최저 전위로 떨어뜨리는 시간과 화소 전극을 최저 전위로 떨어뜨리는 시간의 시간차가 EPD 재료의 응답 시간의 10분의 1 이하에 있으면, EPD 재료를 구성하는 입자(백 입자나 흑 입자)는 거의 움직이지 않기 때문에, 화상은 유지된다. 통상, EPD 재료의 응답 시간은 수백 밀리초이기 때문에, 이 시간차는 수십 밀리초 이하에 있어야 한다. 그 후, 제어부(28)의 제어에 근거하여, 제 2 주사선 선택 회로(20)는, 모든 제 2 주사선(12)을 최저 전위(예컨대 0 V)로 저하시키고, 일단 모든 제 2 트랜지스터(42)를 오프 상태로 한다. 이와 같이 하여, 화상 유지가 이루어진 후에, 제어부(28)는 정보 채취를 개시한다. 즉 각 화소를 광 검지기로서 기능시켜, 광 조사의 유무 또는 그 조도를 계측한다. 정보 채취 기간에는, 제 1 주사선 선택 회 로(18)는 모든 제 1 주사선(10)을 비 선택 상태로 하고, 최저 전위(예컨대 0 V)의 주사 신호를 공급하고, 화소부에 있어서의 모든 제 1 트랜지스터(40)를 오프 상태로 하고 있다. 이것에 의해 제 1 트랜지스터(40)는 포토 다이오드의 역할을 담당하게 된다. 한편, 제 2 주사선 선택 회로(20)는, 각 제 2 주사선(12)을 순차적으로 선택하여, 선택 행에 접속하는 제 2 트랜지스터(42)를 온 상태로 한다. 제 2 트랜지스터(42)가 N 형인 경우에는, 선택된 제 2 주사선(12)에는 최고 전위(예컨대 5 V)의 포토 센서 주사 신호가 공급된다. 특정의 제 2 주사선(12)(예컨대 i 행째의 제 2 주사선)이 선택된 상태로, j 열째의 신호선(14)을 기준 전원과 반대의 전위로 한다. 예컨대, 기준 전원이 저 전위에 있으면 신호선(14)은 고 전위(예컨대 5 V)로 하고, 기준 전원이 고 전위에 있으면 신호선(14)은 저 전위(예컨대 5 V)로 된다. 이것에 의해 고 전압원은, 센서 신호 판독 회로(26)의 일부를 이루는 전류계와, 신호선과, 광 검지해야하는 선택된 화소로 오프 상태에 있는 제 1 트랜지스터(40)와, 마찬가지로 광 검지해야 하는 선택된 화소로 온 상태에 있는 제 2 트랜지스터(42)를 거쳐서 저 전압원과 접속된다. 선택된 화소에서의 광 조도가 높으면, 제 1 트랜지스터(40)가 누광 전류를 발생하여, 광 조도에 따라 다른 크기의 오프 전류가 발생한다. 이 오프 전류를, 센서 신호 판독 회로(26)가 판독하고, 선택된 화소(이 경우 i 행 j 열의 화소)에 있어서의 광 조도를 측정한다. 이후 센서 신호 판독 회로(26)가 순차 열을 선택하여, 포토 센서 신호(판독 데이터)를 각 화소로부터 판독한다. 얻어진 판독 데이터는 센서 신호 판독 회로(26)로부터 제어부(28)에 전송되고, 또한 기억부(30)에 저장된다. 이후, 센서 신호 판독 회로(26) 는 순차 열을 선택하여, 선택된 화소로부터 얻어지는 판독 데이터를 차례로 기억부에 저장한다. 센서 신호 판독 회로(26)에 의해, 1 행의 판독이 종료하면, 다음 행으로 옮긴다. 이 조작을 반복하여, 1 정보 채취 기간에 평면 센서 1장의 전체로부터 포토 센서 신호(판독 데이터)를 판독한다. 상술의 구동 방법에 의해 화상 채취 기간에 본 장치는 광 검지하는 정보 채취 장치로 변한다.
여기서, 각 화소에 강한 광이 가해지고, 제 1 트랜지스터(40)의 오프 전류가 크면, 화소 전극 전위가, 화상 유지 조작으로 설정된 기준 전원 전위로부터 어긋나버린다. 이를 피하기 위해서는 제 2 트랜지스터(42)의 온 저항이 제 1 트랜지스터(40)에 강한 광이 조사되었을 때의 오프 저항보다도 충분히 작으면 좋다. 제 1 트랜지스터(40)의 채널 폭과 채널 길이, 및 제 2 트랜지스터(42)의 채널 폭과 채널 길이, 또한 제 2 주사선(12)의 선택 상태의 전위(제 2 트랜지스터를 온 상태로 하는 게이트 전위)는, 제 1 트랜지스터(40)에 강한 광이 조사되었을 때의 오프 저항이 제 2 트랜지스터(42)의 온 저항보다도 100배 이상 높게 되도록 설정한다. 이에 의해, 정보 채취 기간에 화상이 흐트러지는 것이 없어진다.
그런데, 입력 기기로서 펜형 광 조사 기기를 이용하면, 제어부(28)는 판독 데이터에 근거하여, 이용자가 기능 평면(제 1 기판(60) 외측 평면) 위의 어느 쪽의 위치를 펜형 광 조사 기기로 터치했는지(즉, 펜 팁의 위치)를 정할 수 있다. 도 14-(2)에서는 K 차 정보 채취 기간에 평면 센서가 특정된 펜의 위치가 예로서 표시되어 있다. 제어부(28)는, 이와 같이 하여 얻어진 펜 팁의 위치 검출 결과를 그 후의 정보 처리에 반영시킬 수 있다. 예컨대, 표시 화상에 화상을 다음 페이지로 보내는 페이지 보내기 버튼이 포함되어 있고, 그 위치가 펜형 광 조사 기기로 지정되었다고 하면, 제어부(28)는 표시 화상을 다음 페이지로 전환하는 처리를 행한다. 또, 본 실시예의 전기 광학 장치(1)가 여러 전자 기기에 내장되는 경우에는, 제어부(28)는, 도시하지 않는 상위의 제어부로 위치 검출 결과를 보내는 것도 가능해져, 이용자의 지시 내용을 상위의 제어부에 의한 그 후의 처리에 반영시킨다. 상기와 같은 이용자에 의한 지시 내용을 그 후의 정보 처리에 반영시키는 형태의 하나의 구체예로서, 수기 입력의 내용을 화상 중에 덧쓰기하는 방법을 이하에 간단히 설명한다.
제어부(28)는, K 차 정보 채취 기간에 센서 신호 판독 회로(26)로부터 취득하여, 기억부(30)에 저장된 판독 데이터에 근거하여, 기능 평면(화면) 상에서의 펜형 광 조사 기기의 위치를 특정한다(도 14-(2)). 다음에 특정된 펜형 광 조사 기기의 위치 정보를 이용하여 다음의 (K+1 차) 화상 표시 기간에 본래의 (K 차) 표시 화상 정보에 덧쓰기되는 기재 화상 정보를 작성한다. 기재 화상 정보는 기능 평면으로부터 입력된 정보를 반영하는 표시 정보로, 이는 다음 화상 표시 기간에 표시된다. 구체적으로는 펜형 광 조사 기기로 쓰여진 내용에 상당한다. 도 14-(3)에는 K+1 차 화상 표시 기간에 표시하는 기재 화상 정보가 도시되어 있고, 펜형 광 조사 기기 위치에 대응하는 화소를 흑 표시로 한다. 이어서 제어부(28)는, 기억부(30)에 저장되어 있는 K+1 차 표시 화상 정보(도 14-(5), 이 예에서는 K 차 표시 화상 정보와 K+1 차 표시 화상 정보는 동일)에 대하여 K+1 차 기재 화상 정보를 덧쓰기하여 K+1 차 화상 표시 기간의 표시 화상을 제작하고(도 14-(4)), 이것을 K+1 차 화상 표시 기간에 표시한다. 이와 같이 하여 앞 화면(K 차 화상 표시 기간의 표시 화상 정보)에서의 흑 표시의 화소와, 새롭게 펜형 광 조사 기기에 의해서 기록된 위치에 대응하는 화소(K+1 차 화상 표시 기간의 기재 화상 정보)가 흑 표시로 된다. 즉, 앞 화면에서의 표시 내용에 이용자가 기록한 화상을 얻을 수 있는 것이다.
K+1 차 화상 표시 기간이 종료하면, 다음은 K+1 차 정보 채취 기간이 시작된다. 앞과 같이, 이 기간에도 펜형 광 조사 기기의 위치가 특정된다(도 14-(6)). 이 위치 정보에 근거하여 제어부는 다음 K+1 차 화상 표시 기간의 기재 화상 정보를 작성한다(도 14-(7)). 도 14의 예에서는 K 차 화상 표시 기간으로부터 K+1 차 화상 표시 기간의 사이에 펜형 광 조사 기기가 움직였기 때문에, K+2 차 화상 표시 기간의 기재 화상 정보는 선으로 되어 있다(도 14-(7)). 이와 같이 하여 얻어진 K+2 차 기재 화상 정보와 K+2 차 표시 화상 정보(도 14-(9), 이 예에서는 K+1 차 표시 화상 정보와 K+2 차 표시 화상 정보는 동일)를 합성하여 K+2 차 화상 표시 기간의 표시 화상을 제작하고(도 14-(8)), 이것을 K+2 차 화상 표시 기간에 표시한다. 이하 마찬가지로 해서 화상 표시 기간과 정보 채취 기간을 교대로 반복하여, 기능 평면에의 수기 입력이 진행되어 간다.
도 15는, 본 실시예의 전기 광학 장치를 이용하는 전자 기기의 구체예를 설명하는 사시도이다. 도 15(a)는, 이른바 전자북을 나타내는 사시도이다. 이 전자 북(1000)는, 북 형상의 프레임(1001)과, 이 프레임(1001)에 대하여 회동 자유롭게 마련된 (개폐 가능한) 커버(1002)와, 조작부(1003)와, 본 실시예에 따른 전기 광학 장치에 의해서 구성된 표시부(1004)를 구비하고 있다. 도 15(b)는, 이른바 전자 페이퍼를 나타내는 사시도이다. 이 전자 페이퍼(1200)는, 종이와 동일한 질감 및 유연성을 갖는 재기록가능한 시트로 구성되는 본체부(1201)와, 본 실시예에 따른 전기 광학 장치에 의해서 구성된 표시부(1202)를 구비하고 있다. 또, 전기 광학 장치를 적용 가능한 전자 기기의 범위는 이것에 한정되지 않고, 대전 입자의 이동에 따르는 시각상의 색조의 변화를 이용한 장치를 널리 포함하는 것이다. 예컨대, 상기한 바와 같은 장치의 다른 것과, 전기 광학 장치가 접합된 벽면 등의 부동산에 속하는 것, 차량, 비행체, 선박 등의 이동체에 속하는 것도 해당한다.
이상과 같이 본 실시예의 전기 광학 장치는, 제 1 트랜지스터를 오프 상태로 했을 때에 제 2 트랜지스터를 주사하여 순차적으로 온 상태로 하고, 이 상태로 제 1 트랜지스터에 대하여, 펜형 광 조사 기기로 비교적 강한 광을 가함으로써 오프 전류를 생기게 하여, 혹은 증가시킨다. 그리고, 신호선을 거쳐서 해당 오프 전류를 검출함으로써, 오프 전류가 큰 제 1 트랜지스터를 파악할 수 있다. 이 오프 전류가 큰 제 1 트랜지스터의 위치에 근거하여, 화면상의 지정 위치를 검출하는 것이 가능해진다. 이와 같이, 종래 기술과 비교하여 간소한 구성에 의해, 화면상의 위치 검출이 가능한 전기 광학 장치를 실현할 수 있다. 또한, 이러한 구성에 의하면, 투명한 제 1 기판측으로부터 제 1 트랜지스터에의 광 조사를 행할 수 있다. 이때에, 차광막에 의해 제 2 트랜지스터에의 광 입사가 차단되기 때문에, 제 2 트랜지스터의 동작 제어가 보다 용이해진다. 또한 이때에, 회로층과 접하는 (즉 제 1 기판측의) 화소 전극을 투명 도전막으로 하는 것에 의해, 화소 전극측으로부터 전기 광학 소자의 표시 상태를 시인할 수 있다.
또, 본 발명은 상술한 실시예의 내용에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지의 범위내에서 여러 변형 실시하는 것이 가능하다. 예컨대, 상술한 전기 영동 입자의 대전 상태나 착색 상태(백, 흑)는 일례이며, 이것에 한정되는 것이 아니다. 또한, 전압값 등의 수치도 구체적인 일례라는 의미이며, 이것에 한정되는 것이 아니다.
또한, 상술한 실시예에서는, 전기 광학 장치의 일례로서 전기 광학 장치를 채용하고 있었지만, 본 발명의 적용 범위는 이것에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예에 있어서의 전기 광학 소자를 액정 소자로 대체함으로써, 본 발명이 구현화된 1 형태로서의 액정 장치를 얻을 수 있다. 마찬가지로, 전기 광학 소자를 일렉트로크로믹 소자로 대체함으로써, 본 발명이 구현화된 1 형태로서의 일렉트로크로믹 장치를 얻을 수 있다.
(실시예)
도 6은 화소의 배선 구조를 나타내는 평면도의 일례이다. 또, 도 5에 나타내는 단면도는 대략 도 6에 나타내는 III-III 선 방향에 대응한다. 도시한 바와 같이, 차광막(64)은, 반도체막(72)의 하층측으로서, 이 반도체막(72) 중의 제 2 트랜지스터(42)를 구성하는 부분, 보다 상세하게는 적어도 채널 형성 영역과 중첩하는 위치에 설치된다. 반도체막(72)은, 제 1 트랜지스터(40)과 제 2 트랜지스터(42)로 공유되어 있다. 이 반도체막(72)보다도 상층측에, 제 1 주사선(10) 및 제 2 주사선(12)이 마련된다. 또한 상층측에, 신호선(14) 및 다른 배선(11)이 마련된다. 배선(11)은, 도시한 바와 같이, 콘택트 홀을 거쳐서 반도체막(72)(제 2 트랜지스터(42)에 상당하는 부분)과 접속되어 있고, i-1행째의 제 1 주사선(10)과 접속하고 있다. 이들 배선 등의 형성 공정을 나타낸 것이 도 7 ~ 도 11이다. 각 도면에 따라 형성 공정을 간단히 설명한다. 또, 투명 전극과, 각 배선 등의 상호 간에 존재하는 절연막에 대해서는 설명을 생략한다. 우선, 제 1 기판(60) 상의 소정 위치에 차광막(64)이 형성된다(도 7). 다음에, 이들 차광막(64)과 일부가 중첩하는 위치에 반도체막(72)이 형성된다(도 8). 반도체막(72)은, 예컨대, 폴리 실리콘막이 성막되어, 아일랜드 형상으로 패터닝되는 것에 의해 얻어진다. 다음에, 반도체막(72)보다도 상층에 제 1 주사선(10) 및 제 2 주사선(12)이 형성된다(도 9). 이들은, 예컨대 알루미늄 등의 도전막이 성막되고, 그 후 패터닝되는 것에 의해 얻어진다. 다음에, 도시하지 않는 절연막의 소정 위치에 콘택트 홀이 형성된다(도 10). 다음에, 반도체막(72)보다도 상층에, 신호선(14) 및 배선(11)이 형성된다(도 11). 이들은, 예컨대 알루미늄 등의 도전막이 성막되고, 그 후 패터닝되는 것에 의해 얻어진다.
다음에, 본 실시예의 전기 광학 장치(1)에 이용되는 데 적합한 펜형 광 조사 기기의 구성예에 대하여 설명한다. 여기서, 펜형 광 조사 기기는, 일반적인 펜과 동일한 형상을 갖고, 또한 그 한쪽 단부측에서 강한 광을 방사 가능하게 구성된 것을 말한다. 또, 본 장치에 수기 입력하는 기기는 이것에 한정되는 것이 아니라, 작고 강한 광을 내는 조명 기기이면 무엇이든지 좋다.
도 12는, 펜형 광 조사 기기의 구성예를 설명하는 개략도이다. 도 12에서는, 1 구성예의 펜형 광 조사 기기가 평면도로 표시되고, 또한 한쪽 단부(펜 팁)가 부분적으로 단면도로 표시되어 있다. 도시한 펜형 광 조사 기기(3)는, 본체(300)의 한쪽 단부측에, 반사경(302), LED 광원(304) 및 렌즈(306)가 내장되어 있다. LED 광원(304)으로부터 방사되는 광이 직접적, 및 반사경(302)에 의한 반사광으로 되어 렌즈(306)에 입사한다. 이 입사한 광이 렌즈(306)에 의해서 초점(308)에 집광된다. 초점(308)에 있어서 집광한 광은 그 후 발산한다. 또, LED 광원(304)은 일례이며, 다른 광원이더라도 좋다. 이러한 펜형 광 조사 기기(3)에 의하면, 초점(308)에 있어서의 조도가 높은 광을 전기 광학 장치(1)의 제 1 기판(60)의 표면에 조사할 수 있다.
여기서, 우천이나 맑은 하늘 등, 외계의 날씨에 의한 태양광 조도의 여하에 의하지 않고, 펜형 광 조사 기기(3)에 의한 기록을 가능하게 하기 위해서 필요한 조건에 대하여 고찰한다. 비오는 날이나 어두운 날의 태양광 조도는 대략 2000 럭스이며, 쾌청의 태양광 조도는 대략 10만 럭스이다. 한편, 박막 트랜지스터의 오프 전류는 광 조사량에 비례한다. 0 럭스에서의 오프 전류는 1pA(피코 암페어), 1만 럭스에서는 10pA 정도이며, 쾌청의 태양광 하(조도 10만 럭스)에서 오프 전류는 100pA 정도가 된다. 또한, 현재 존재하는 고조도 LED를 이용하면, 빔 직경 10mm에서의 광 조도가 10만 럭스 정도이다. 따라서, 렌즈(306)에 의해서 빔 직경을 1mm으로 집중하면 초점(308)에 있어서의 조도는 1000만 럭스 정도로 된다. 즉, 초점(308)에 있어서는 쾌청시의 태양광 조도의 100배 정도의 조도를 얻을 수 있다. 이 초점(308)에 있어서의 광 조도에 대한 박막 트랜지스터의 오프 전류는 10000pA 정도로 되고, 이 값은 광 조사의 유무를 판정하기에 충분한 값이다. LED 광원의 발광부는 통상 0.2mm×0.2mm 정도이기 때문에, 렌즈(306)에 의해 이 사이즈까지는 집광 가능하다. 이 사이즈로 조도는 용이하게 1억 럭스를 넘어, 쾌청 태양광의 1000배 이상으로 되기 때문에, 박막 트랜지스터의 오프 전류도 1000배 이상으로 된다. 따라서, 쾌청 하에서도 펜형 광 조사 기기(3)에 의한 기록이 가능하다.
여기서, 도 13을 이용하여, 펜형 광 조사 기기(3)의 펜 팁으로부터 초점(308)까지의 거리의 호적 범위에 대하여 설명한다. 펜 팁으로부터 초점(308)까지의 거리를 L, 제 1 기판(60)의 두께를 d라고 하면, 도시한 바와 같이, 펜 팁으로부터 박막 트랜지스터까지의 거리 L은 다음식과 같이 표시된다.
Figure 112007076118419-PAT00001
이 계산식에, 인간이 자연스럽게 펜을 가질 때의 각도 θ의 범위인 60°~ 80°를 대입하면, 거리 L의 호적 범위는, 1.015d≤L≤1.155d 로 된다. 따라서, 이 값이 실현되도록 하는 초점 거리를 갖는 렌즈(306)를 이용하는 것이 바람직하다.
(기술적 사상)
이른바 전자 페이퍼나 전자북 등, 종래의 종이 매체에 의한 기능을 대체할 수 있는 전자 기기의 표시부는 전기 영동 장치를 이용하여 구성되어 있는 경우가 많다. 이러한 종래의 전자 영동 장치는, 예컨대 일본 특허 공개 제 2005-24864 호공보, 일본 특허 공개 제 2005-283820 호 공보, 일본 특허 공개 제 2005-84343 호 공보 등에 개시되어 있다. 그러나, 종래의 전자 페이퍼 등은, 미리 메모리에 축적된 데이터(예컨대, 책이나 사진 등의 화상 데이터)에 근거하는 표시를 행하는 것이였다. 즉, 전자 페이퍼 등은 표시 용도로서 이용되는 것에 지나지 않고, 표시 화상 내에 사용자가 메모나 언더라인 등을 자유롭게 기입하거나, 또는 화상 내의 소망 위치를 지정하는 등의 처리를 가능하게 전자 페이퍼를 구성하는 것은 어려웠다. 일례로서는 전자 페이퍼 등의 표시면 상에 터치 센서를 마련하는 것이 생각되지만, 이 경우에는 구성이 복잡하게 되어, 두께 등의 사이즈의 축소화나 경량화의 관점에서는 추가 개량의 여지가 있다. 또한, 이러한 과제는, 전기 영동 장치에 한하지 않고, 이것과 유사한 액정 장치나 일렉트로크로믹 장치 등에 있어서도 공통하는 것이다. 따라서, 보다 간소한 구성에 의해서 화면상의 지정 위치를 검출 가능한 전기 광학 장치, 전자 기기가 바람직하다.
본 발명에 관한 전기 영동 장치는,
복수의 제 1 주사선과,
상기 제 1 주사선과 동수이며, 상기 제 1 주사선과 병렬 배치되는 복수의 제 2 주사선과,
상기 제 1 주사선 및 상기 제 2 주사선의 각각과 교차하여 배치되는 복수의 신호선과,
상기 제 1 주사선 및 상기 제 2 주사선과 상기 신호선과의 각 교점에 배치되 는 화소부를 복수 개 행렬 형상으로 구비한 전기 광학 장치에 있어서,
i 행 j 열(i, j는 모두 자연수)에 위치하는 상기 화소부의 각각은 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터와 화소 전극을 포함하고,
상기 제 1 트랜지스터의 게이트가 i 행째의 상기 제 1 주사선에 접속되고, 한쪽의 소스/드레인이 j 열째의 상기 신호선에 접속되고,
상기 제 2 트랜지스터의 게이트가 i 행째의 상기 제 2 주사선에 접속되고, 한쪽의 소스/드레인이 상기 제 1 트랜지스터의 다른 쪽의 소스 드레인과 접속되고,
상기 제 1 트랜지스터의 다른 쪽의 소스/드레인에 상기 화소 전극이 접속되는
것을 특징으로 하는 전기 광학 장치이다.
이러한 구성에 의하면, 제 1 트랜지스터를 오프 상태로 했을 때에 제 2 트랜지스터를 주사하여 순차적으로 온 상태로 하고, 이 상태로 제 1 트랜지스터에 대하여, 예컨대 한쪽 단부로부터 광 조사 가능한 펜형 기구로 비교적 강한 광을 가함으로써 오프 전류를 생기게 하여, 증가시킨다. 그리고, 신호선을 거쳐서 해당 오프 전류를 검출함으로써, 오프 전류가 큰 제 1 트랜지스터를 파악할 수 있다. 이 오프 전류가 큰 제 1 트랜지스터의 위치에 근거하여, 화면상의 지정 위치를 검출하는 것이 가능해진다. 즉, 본 발명에 의하면 내부에 위치 검출을 위한 구성이 패널 내에 내장된 전기 광학 장치를 실현 가능하고, 종래 기술과 비교하여 간소한 구성을 실현할 수 있다.
상기의 전기 광학 장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 제 2 트랜지스터의 다 른 쪽의 소스/드레인이 i-1행의 상기 제 1 주사선과 접속된다.
이것에 의해, 신호선의 수를 저감할 수 있다.
상기의 전기 광학 장치에 있어서, 상기 화소부는, 화소 전극 및 공통 전극과 해당 화소 전극 및 공통 전극의 상호간에 배치되는 전기 광학 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 여기서 「전기 광학 재료」는, 외계로부터의 전기적 자극(전압, 전류 등)에 의해서 광학적인 상태 변화를 발생하는 재료를 말하고, 예컨대, 전기 영동 재료, 액정 재료, 일렉트로크로믹 재료가 포함된다.
이것에 의해, 위치 검출을 위한 구성이 패널 내에 내장된 전기 영동 장치, 액정 장치 또는 일렉트로크로믹 장치를 얻을 수 있다.
상기의 전기 영동 장치는, 상기 제 1 트랜지스터의 다른 쪽의 소스/드레인과 i-1행째의 상기 제 1 주사선의 사이에 접속되는 유지 용량을 더 구비하는 것이 바람직하다.
그것에 의하여, 표시의 콘트라스트를 올릴 수 있다. 또한, i-1행째의 제 1 주사선과 접속되는 것에 의해, 화소의 개구율을 올릴 수 있다.
상기의 전기 광학 장치는, 제 1 기판과 제 2 기판을 포함하고,
상기 제 1 기판은 투명하며,
상기 제 1 주사선, 상기 제 2 주사선, 상기 신호선, 상기 제 1 트랜지스터, 상기 제 2 트랜지스터는 상기 제 1 기판상에 배치되어, 회로층을 구성하고,
상기 회로층 상에 상기 화소 전극이 투명 도전막으로서 형성되고,
상기 제 1 기판과 상기 제 2 트랜지스터의 사이에 차광막이 배치되고,
상기 공통 전극은 상기 제 2 기판에 형성되고,
상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 사이에 전기 광학 재료를 유지하는
것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 투명한 제 1 기판측으로부터 제 1 트랜지스터에의 광 조사를 행할 수 있다. 이때에, 차광막에 의해 제 2 트랜지스터에의 광 입사가 차단되기 때문에, 제 2 트랜지스터의 동작 제어가 보다 용이해 진다. 또한 이때에, 회로층과 접하는 (즉 제 1 기판측의) 화소 전극을 투명 도전막으로 하는 것에 의해, 화소 전극측으로부터 전기 영동 소자의 표시 상태를 시인할 수 있다.
상기의 전기 광학 장치에 있어서, 유지 용량은 상기 회로층에 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 유지 용량은, 상기 화소 전극 및 유지 용량 전극과 해당 화소 전극 및 유지 용량 전극과의 상호 사이에 유지되는 유지 용량 유전체막을 포함하고,
상기 화소 전극과 상기 유지 용량 전극과 상기 유지 용량 유전체막은 모두 투명한 것이 바람직하다.
그것에 의하여, 제 1 기판측으로부터의 표시의 시인성이 향상된다.
상기의 전기 광학 장치에 있어서, 상기 차광막은, 상기 제 2 트랜지스터의 활성 영역과 겹치는 위치에 마련되는 것이 바람직하다. 여기서 「활성 영역」은, 채널 형성 영역과, 채널 형성 영역에 접하는 드레인 영역 및 채널 형성 영역에 접하는 소스 영역을 말한다. 또한, 이 차광막은, 상기 제 1 트랜지스터의 활성 영역 과는 겹치지 않는 위치에 마련되는 것이 바람직하다.
적어도 활성 영역에의 광 입사가 차단되는 것에 의해, 제 2 트랜지스터에의 악영향을 상당 정도 회피할 수 있다.
또한, 상기의 전기 광학 장치는,
상기 제 1 주사선에 접속되는 제 1 주사 드라이버와,
상기 제 2 주사선에 접속되는 제 2 주사 드라이버와,
상기 신호선의 한쪽 단부측에 접속되는 신호선 드라이버와,
상기 신호선과 상기 신호선 드라이버의 사이에 접속되어, 상기 신호선과 상기 신호선 드라이버와의 도통/비 도통을 전환하는 전환 회로와,
상기 신호선의 다른 쪽 단부측에 접속되는 센스 앰프
를 구비하여 구성되는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 화면상의 위치 검출에 따른 제어와 전기 영동 소자에 의한 화상 표시에 따른 제어를 비교적 간소한 구성으로 양립시킬 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기의 전기 광학 장치는,
상기 제 1 주사 드라이버, 상기 제 2 주사 드라이버, 상기 신호선 드라이버, 상기 전환 회로 및 상기 포토 센서 신호 판독 회로의 각각에 제어 신호를 공급하는 제어부와,
상기 제어부와 접속되는 기억부
를 더 구비하고,
상기 제어부는, 상기 포토 센서 신호 판독 회로에 의한 판독 데이터를 상기 기억부에 저장한다.
기억부에 저장된 판독 데이터를 이용하여 제어부가 정보 처리를 행하는 것에 의해, 화면상의 지정 위치를 특정하여, 그 후의 처리에 반영시킬 수 있다. 또한, 각 드라이버, 전환 회로 및 포토 센서 신호 판독 회로의 동작을 제어부에 의해서 일원적으로 관리할 수 있다.
상기의 판독 데이터를 이용한 정보 처리의 바람직한 1 형태로서, 상기 제어부는, 상기 판독 데이터에 근거하여 상기 기억부에 저장되어 있는 화상 데이터를 갱신하여, 해당 화상 데이터에 따른 제어 신호를 상기 신호선 드라이버에 공급한다.
그것에 의하여, 화면상의 위치 검출 결과에 따른 화상을 현재의 화상에 덧쓰기하는 것이 가능해진다.
또한, 보다 바람직한 형태로서는,
상기 제어부와 접속된 입력부를 더 구비하고,
상기 제어부는, 상기 입력부를 이용하여 소정의 조작 지시가 입력된 때에, 상기 전환 회로를 제어하여 상기 신호선과 상기 신호선 드라이버를 비 도통 상태로 하여, 상기 포토 센서 신호 판독 회로를 작동시키는 것을 들 수 있다.
그것에 의하여, 입력부를 이용한 조작 지시에 따라서, 화상 표시 모드와 수기 입력 모드(예컨대, 상기한 바와 같이 화상 기록을 행하는 모드)를 전환할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 관한 전기 광학 장치는, 이른바 전자 페이퍼나 전자 북 등의 전자 기기의 표시부로서 적합하게 이용된다.
그것에 의하여, 전기 광학 장치에 의한 표시 기능과 화면상에의 지시 입력 기능을 겸비한 전자북 등을 보다 간소한 구성으로 실현할 수 있다.
도 1은 1 실시예의 전기 광학 장치의 구성을 나타내는 블럭도,
도 2는 1 실시예의 전기 광학 장치의 구성을 나타내는 블럭도,
도 3은 화소의 상세 구성을 나타내는 회로도,
도 4는 화소의 상세 구성을 나타내는 회로도,
도 5는 전기 광학 장치의 화소의 단면 구조를 모식적으로 나타내는 부분 단면도,
도 6은 화소의 배선 구조에 대하여 나타내는 부분 평면도,
도 7은 화소의 배선 등의 형성 공정을 설명하는 평면도,
도 8은 화소의 배선 등의 형성 공정을 설명하는 평면도,
도 9는 화소의 배선 등의 형성 공정을 설명하는 평면도,
도 10은 화소의 배선 등의 형성 공정을 설명하는 평면도,
도 11은 화소의 배선 등의 형성 공정을 설명하는 평면도,
도 12는 펜형 광 조사 기기의 구성예를 설명하는 개략도,
도 13은 펜형 광 조사 기기의 펜 팁으로부터 초점까지의 거리의 호적 범위에 대하여 설명하는 도면,
도 14는 수기 입력 모드를 설명하는 도면,
도 15는 전자 기기를 예시하는 개략 사시도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 전기 광학 장치 3 : 펜형 광 조사 기기
10 : 제 1 주사선 11 : 배선
12 : 제 2 주사선 14 : 신호선
16 : 화소 18 : 제 1 주사선 선택 회로
20 : 제 2 주사선 선택 회로 22 : 표시 신호 공급 회로
24 : 전환 회로 26 : 센서 신호 판독 회로
28 : 제어부 30 : 기억부
32 : 입력부 40 : 제 1 트랜지스터
42 : 제 2 트랜지스터 44 : 전기 광학 소자
46 : 유지 용량 48 : 화소 전극
50 : 공통 전극 52 : 전기 광학 재료
60 : 제 1 기판 62 : 회로층
64 : 차광막 66 : 전기 광학 소자층
68 : 제 2 기판 70 : 절연막
72 : 반도체막 74 : 유지 용량 제 1 전극
75 : 배선 76 : 배선
78 : 절연막 80 : 절연막
82 : 절연막 84 : 절연막
300 : 본체 302 : 반사경
304 : 광원 306 : 렌즈
308 : 초점 1000 : 전자북
1001 : 프레임 1002 : 커버
1003 : 조작부 1004 : 기능 평면
1200 : 전자 페이퍼 1201 : 본체부
1202 : 기능 평면

Claims (19)

  1. 화상 표시 기간과 정보 채취 기간을 갖는 전기 광학 장치에 있어서,
    상기 전기 광학 장치는 패널부와 데이터 처리부를 갖고,
    상기 패널부는 제 1 기판과 제 2 기판과 전기 광학 재료를 갖고,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 상기 전기 광학 재료가 유지되고,
    상기 제 1 기판상에는, 복수의 제 1 주사선과, 상기 제 1 주사선에 병렬 배치되는 복수의 제 2 주사선과, 상기 제 1 주사선 및 상기 제 2 주사선과 교차하는 복수의 신호선과, 상기 제 1 주사선 및 상기 제 2 주사선과 상기 신호선의 교점에 배치되는 화소가 마련되고,
    상기 화소는 상기 제 1 기판상에서 복수개가 행렬 형상으로 형성되고,
    i 행 j 열(i, j는 모두 자연수)에 위치하는 상기 화소의 각각은 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터와 화소 전극을 포함하고,
    상기 제 1 트랜지스터의 게이트가 i 행째의 상기 제 1 주사선에 접속되고, 상기 제 1 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽이 j 열째의 상기 신호선에 접속되고,
    상기 제 2 트랜지스터의 게이트가 i 행째의 상기 제 2 주사선에 접속되고, 상기 제 2 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 한쪽이 상기 제 1 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 쪽과 접속되고,
    상기 제 1 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 쪽과 상기 화소 전극이 접속되어 있는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 쪽이 기준 전원에 접속되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 쪽이 i-1 행째의 상기 제 1 주사선에 접속되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 쪽과 상기 기준 전원 사이에 유지 용량을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 트랜지스터의 소스 또는 드레인 중 다른 쪽과 i-1 행째의 상기 제 1 주사선 사이에 유지 용량을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판은 투명하고,
    상기 제 2 기판에는 공통 전극이 형성되어 있고,
    상기 화소 전극은 투명 도전막으로 형성되고,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 트랜지스터 사이에 차광막이 배치되어 있는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 기판은 투명하고,
    상기 제 2 기판에는 공통 전극이 형성되어 있고,
    상기 화소 전극은 투명 도전막으로 형성되고,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 트랜지스터 사이에 차광막이 배치되어 있고,
    상기 유지 용량은 유지 용량 제 1 전극과 유지 용량 제 2 전극과, 상기 유지 용량 제 1 전극과 상기 유지 용량 제 2 전극에 끼워지는 유지 용량 유전체막으로 이루어지고,
    상기 유지 용량 제 1 전극과 상기 유지 용량 제 2 전극과 상기 유지 용량 유전체막은 모두 투명한 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 상기 유지 용량 제 2 전극인 것을 특징으로 하는 전기 광 학 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 차광막은 상기 제 2 트랜지스터의 활성 영역과 겹치는 위치에 마련되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 차광막은 상기 제 1 트랜지스터의 활성 영역과 겹치지 않는 위치에 마련되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판상에는,
    상기 제 1 주사선에 접속하여 복수의 제 1 주사선으로부터 특정의 제 1 주사선을 선택하는 기능을 갖는 제 1 주사선 선택 회로와,
    상기 제 2 주사선에 접속하여 복수의 제 2 주사선으로부터 특정의 제 2 주사선을 선택하는 기능을 갖는 제 2 주사선 선택 회로와,
    상기 신호선의 한쪽 단부측에 접속하여 복수의 신호선의 각각에 각 신호선 고유의 표시 신호를 공급하는 기능을 갖는 표시 신호 공급 회로와,
    상기 신호선의 다른쪽 단부측에 접속하여 복수의 신호선의 각각으로부터 출력되는 각 신호선 고유의 센서 신호를 판독하는 기능을 갖는 센서 신호 판독 회로 가 형성되어 있는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는 입력부와 제어부와 기억부를 갖고,
    상기 입력부는 외부로부터 입력된 표시 화상 정보를 상기 제어부 내지 상기 기억부에 공급하는 기능을 갖고,
    상기 제어부는 적어도 상기 제 1 주사선 선택 회로와 상기 제 2 주사선 선택 회로, 상기 표시 신호 공급 회로, 상기 센서 신호 판독 회로, 상기 기억부를 제어하는 기능을 갖고,
    상기 기억부는 상기 표시 화상 정보와 상기 센서 신호에 근거하는 기재 화상 정보를 기억하는 기능을 갖는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 표시 화상 정보와 상기 기재 화상 정보를 이용하여 새로운 표시 화상을 제작하여, 상기 새로운 표시 화상을 새로운 표시 신호로서 상기 표시 신호 공급 회로에 공급하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 신호선과 상기 표시 신호 공급 회로 사이에는, 상기 신호선과 상기 표시 신호 공급 회로의 도통 내지 비 도통을 전환하는 전환 회로가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전환 회로는 상기 화상 표시 기간에 상기 신호선과 상기 표시 신호 공급 회로를 도통 상태로 하고, 상기 정보 채취 기간에 상기 신호선과 상기 표시 신호 공급 회로를 비 도통 상태로 하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 광학 재료는 전기 영동 재료인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 광학 재료는 액정 재료인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 광학 재료는 일렉트로크로믹(electrochromic) 재료인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  19. 청구항 1에 기재된 전기 광학 장치를 구비하는 전자 기기.
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