JP4125257B2 - 表示素子の駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示された画像に線や文字等の手書き入力画像を上書きできるようにした表示素子の駆動方法に関する。

情報機器の発達に伴い、低消費電力且つ薄型の表示素子のニーズが増しており、これらニーズに合わせた表示素子の研究、開発が盛んに行われている。かかる表示素子の中には、屋外での使用や省電力化や省スペース化を考慮し、キーボードを用いなくてもペンや指で押圧しながら絵や文字を入力できるようにしたもの（以下、“ペン入力機能”とする）があり、ウエアラブルＰＣや電子手帳等に使用されている。

ところで、表示素子としては液晶ディスプレイがあるが、ペン入力機能を付加するには種々の問題があった。すなわち、多くの液晶はいわゆるメモリ性が無いため、表示中（絵や文字を入力する間）は電圧を印加し続ける必要があって消費電力が増してしまうという問題があった。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のようにさまざま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、実用化が困難であるという問題があった。

一方、メモリ性を有して低消費電力型であり、且つ薄型の表示素子としては、特許文献１にＨａｒｏｌｄ Ｄ． Ｌｅｅｓ等により電気泳動表示素子が提案されている。

この種の電気泳動表示素子は、所定間隙を開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、各画素にてそれぞれの基板に沿うように配置された上部電極（観察者側の基板に配置された方の電極）及び下部電極（後方側の基板に配置された方の電極）と、を備えており、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。そして、着色帯電泳動粒子は印加電圧によって上部電極又は下部電極に吸着されるが、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て絶縁性液体の色が見える状態とを利用して画像を表示するようになっている。このタイプの装置を“上下移動型”と称している。

また、特許文献２には、水平移動型の電気泳動表示素子も知られている。かかる電気泳動表示素子は、上下移動型のように絶縁性液体を挟み込むように電極が配置されているのではなく、以下に図６に基づいて詳しく説明するように、一方の基板１０ｂに沿うように電極１３ａ、１３ｂが配置されていて、帯電泳動粒子１２が基板１０ｂに沿った方向に移動するように構成されている。絶縁性液体１１を透明にしておいて、帯電泳動粒子１２を広い面積に分散させた状態（同図(a) 参照）と、帯電泳動粒子１２を狭い面積に集積させた状態（同図(b) 参照）とにおける色の違いを利用して画像を表示するようになっている。

一方、ペンや指で押圧しながら絵や文字を入力できる装置としては特許文献３で提案されている抵抗膜方式の座標位置検出装置があるが、そのような検出装置と電気泳動表示素子とを組み合わせることにより、省消費電力かつ、省スペースなウエアラブルＰＣのディスプレイや、例えばメモをとる事を可能とする、紙のようなディスプレイが実現できる。

従来のペン入力機能付きの表示素子は、ペン入力が行なわれたとき、その位置座標が検出されて、表示メモリにそれまでの画像に上書きする形で書き込まれる。通常の表示と同じく、フレームごとに表示メモリからデータが読み出されて表示パネルに送られ、表示画面上にペンで上書きされた画像が表示されることになる。

ところで、電気泳動表示素子（ペン入力機能を有さない通常の電気泳動表示素子）では、画像書込み駆動をする前にリセット駆動をするという駆動方法が一般的に用いられている。つまり、表示状態は、変化する際にいったん白または黒にリセットされる。これは、電気泳動表示素子がメモリ性をもつため、新しい画像を表示するためには、それまでに表示されていた画像を消去する必要があるからである。リセットを伴う書き換えは、リセット走査と書込み走査を分けてフィールド単位で行なわれる場合と、走査ラインごとにリセットと書込みを続けて行なうライン単位の場合とがある。

電気泳動ディスプレイは、ＣＲＴや液晶ディスプレイに比べて、電圧印加に対する表示応答が比較的遅いので、電子書籍やプリンタのプレビュー用ディスプレイなど、主に静止画表示に用いられる。これらの用途では、全画面をページ単位で書換える動作が普通なので、いったん画面が真っ白または真っ黒にリセットされてもそれほど違和感なく見られる。

米国特許第３６１２７５８号明細書 特開平９−２１１４９９号公報 特開平５−３２４１６３号公報

しかし、静止画表示用途であっても、ペン入力時には、ペンの軌跡を出来るだけ早く表示画面に再現するために頻繁に書き換え動作が発生する。書換え動作の頻度が低いと、画面上でペンを動かしてもペンの軌跡が遅れて画面に表示されるので、利用者に著しい違和感を与えてしまう。したがって、ペン入力時には表示素子には動画並みの書換え頻度が要求されるが、上述のようなリセット駆動と書込み駆動とによる駆動方法を実施した場合、リセット状態がちらちらと目に見えるために表示品質が落ちてしまう。電気泳動ディスプレイは応答速度が遅いので特にこのちらつきが著しい。ペン入力の表示への反映を速めるために、書換えが生じた部分のみを走査するいわゆる部分書換えを行うとしても、リセットが目に見えてしまうことには変わりがない。

さらに、ペン入力の位置座標が表示メモリに上書きされるときに、表示メモリの書換え周期が決まっているので、ペンの軌跡は、その周期で部分的に、いわばこまぎれで表示メモリに送られる。したがって、ペンの軌跡の画面上の表示もこまぎれで行なわれることになり、ペン入力した線や文字がペンの動きのままには表示されない。これも利用者に違和感を与える。

また、ペン等により追記した画像のみを消去して書込み前の状態に戻す機能（Ｕｎｄｏ機能）が付加される場合があるが、かかる場合にリセット駆動を行うと、チラツキなどが生じて表示品質が悪くなってしまうという問題もあった。

そこで、本発明は、ペン入力を行った場合における以上のような表示品質の悪化や利用者に与える違和感を低減する表示素子の駆動方法を提供することを目的とするものである。

本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、手書き入力可能かつメモリ性を有する表示素子の駆動方法であって、第１画像表示手段からの信号に基づき表示素子に階調画像を表示させる第１描画工程と、第２画像表示手段からの信号に基づき前記第１描画工程で表示された階調画像に手書き入力画像を上書きする第２描画工程と、を備え、前記第１描画工程では、前記表示素子の画素に対して表示をリセットする電圧を印加した後、画像書込み電圧を印加して前記階調画像を表示させ、前記第２描画工程では、前記表示素子の手書き入力が行われた画素に対して表示をリセットする電圧を印加することなく表示を最低輝度レベル又は最高輝度レベルのいずれかにする電圧のみを印加して前記手書き画像を表示させることを特徴とする。

本発明によると、第２描画工程では書込み駆動がされてリセット駆動はほとんどされないため、追記された線や文字等は途切れることなく品質良く表示される。

また、階調画像のみを残し追記画像を消去する駆動を行う場合に、チラツキ等は生じず、表示品質の低下を回避することができる。

図３は、本発明の表示素子である表示パネルを備えた表示装置の概略図である。表示パネル１は、第１の画像表示手段２と第２の画像表示手段３との２つから表示用の画像データを受け、制御部（コントローラ）4を介して表示を行なう。

図４は、図３の各部の詳細な構成を示すブロック図である。

表示パネル１は、ＴＦＴバックプレーン４８、走査線駆動回路１５、データ（情報）線駆動回路１６とともにディスプレイモジュール４７を構成する。

第１画像表示手段２は、あらかじめ記憶された画像や、外部から与えられる画像を表示パネル１に表示させる機能を有する回路ブロックである。図４に示すように、この回路ブロックには、画像を記憶する内部メモリのＳＲＡＭ２０２、外部メモリのフラッシュＲＯＭ２０３や、外部からの画像信号を受け取る通信インタフェース回路２０４、これらの画像をコントローラ４に送るバッファ回路２００が含まれる。

第２画像表示手段３は、使用者が描くペン入力画像を表示パネル１に表示させる機能を有する回路ブロックである。ペンや指で押圧された位置を検出するデジタイザ３１（Ｘ座標検出シート３１ｘおよびY座標検出シート３１ｙ）と、デジタイザ３１からの信号を記憶するメモリ３３、記憶された座標位置を画像信号として出力するデジタイザコントローラ３２とにより構成される。

コントローラ４は、パネルコントローラ４００、グラフィックコントローラ４０１、ＣＰＵ４０３、パワーマネージメント４０４、外部メモリ制御回路４０５などをさらに含んでいる。

グラフィックコントローラ４０１は、内部メモリ２０２に予め蓄えられた情報や、外部メモリ２０３や通信インタフェース２０４、あるいはデジタイザコントローラ３２から送られるペン入力の座標位置などの情報に基づいて表示パネル１に表示すべき情報をＶｉｄｅｏＲＡＭ（ＶＲＡＭ）５上に描き、該ＶＲＡＭ５上の情報に基づき、表示パネル１を駆動するために必要なフォーマットで画像データおよび制御信号をパネルコントローラ４００を介してディスプレイモジュール４７に転送する。

ディスプレイモジュール４７では、パネルコントローラ４００から出力された画像データとＶｓｙｎｃ、Ｈｓｙｃなどの制御信号を受けて、走査線駆動回路１５と情報線駆動回路１６から所望の電圧がＴＦＴバックプレーン４８に印加され、表示パネル１の各画素で表示がなされる。

以下で詳しく説明するように、この電気泳動表示装置では、第２画像表示手段３から得られた情報に基づいて手書き文字などのペン入力画像を表示パネル上に表示するとともに、第１画像表示手段２に予め蓄えられた情報に基づき表示パネル１に階調画像を表示させ、第２画像表示手段３から得られた線や文字等を、表示された階調画像に上書きすることもできる。

表示パネル１は、代表的には電気泳動表示パネルであり、アクティブマトリクス構造を持つディスプレイパネルである。

図５に表示パネル１とその周囲の駆動回路１５、１６の模式図を示す。表示パネル１は、後述するように、２枚の基板１０ａ、１０ｂ（図６参照）を持ち、基板１０ｂには、ゲート信号線ｇ１、ｇ２…及びソース信号線ｓ１、ｓ２…を直交して配置し、その交差部に、スイッチング素子としてＴＦＴ１４と画素電極１３ａを配置する。ＴＦＴ１４のゲート電極はゲート信号線ｇ１、ｇ２…に接続し、ソース電極はソース信号線ｓ１、ｓ２…に接続し、ドレイン電極は画素電極１３ａに接続する。

表示パネル１の周囲にはゲート信号線を駆動する走査線駆動回路１５やソース信号線を駆動する情報線駆動回路１６を配置し、走査線駆動回路１５はゲート線電極ｇ１、ｇ２…に接続され、情報線駆動回路１６はソース線電極ｓ１、ｓ２…に接続される。

電気泳動表示素子の代表的な構成を図６（ａ）、（ｂ）に示す。表示パネル１は、図６の電気泳動表示素子９が図５に示す配置で２次元配列したものである。

図６に示すように、電気泳動表示素子９は、所定間隙を開けた状態に一対の基板１０ａ、１０ｂが配置され、その基板間隙には絶縁性液体１１や帯電泳動粒子１２が充填される。一方の基板１０ｂには、電極１３ａが画素ごとに配置され、スイッチング素子１４（図６では不図示、図５参照）に接続されている。画素境界部には共通電極１３ｂを配置する。画素電極１３ａと共通電極１３ｂの間に電界を印加して、帯電粒子を、図６（ａ）＝粒子の色で黒く見える状態と（ｂ）＝基板からの反射光で明るく見える状態の間で移動させて明暗の表示状態とする。

電気泳動表示素子の電圧−光学応答特性を図７に示す。図７は、メモリ性のある表示素子の特性を示しており、電圧無印加（０Ｖ）のときに最暗状態にあったとすると、正電圧を印加したときは状態は変化せず、負電圧を印加するとある電圧で明状態に遷移する。明状態に変化した後、電圧を０Ｖに戻しても、暗状態には戻らず、明状態を維持する。これがメモリ性である。明状態から正電圧を印加すると、ある電圧で暗状態に遷移する。その後電圧を０Ｖに戻すと、暗状態が維持される。

図８は、電気泳動表示素子の前状態（それまで表示していた状態）の依存性を示す図であり、所定の階調（すなわち、０／４階調、１／４階調、２／４階調、３／４階調、４／４階調）を表示するのに必要な書込電圧と前状態反射率との関係を示す図である。この図は、同一階調を表示しようとしても、前状態反射率に応じて書込電圧を変化させなければならない（同一の電圧印加をしても異なる反射率を示す）ことを示している。この図より、リセット駆動により前状態反射率を一定の値にし、書込み階調と書込電圧との関係が変動しないようにする必要があることが理解できる。そこで、本発明では、表示を新しくする第１描画工程においてはリセット駆動を行うようにしている。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の駆動波形図である。

図１の(a) は各画素のゲート電圧（各画素に配置されたＴＦＴのゲート電極に印加される電圧）を示し、(b) は、(h) に示す“領域１”のソース電圧（つまり、“領域１”に相当する画素に配置されたＴＦＴのソース電極に印加される電圧）を示し、(c)は、そのドレイン電圧（画素電極１３ｂに印加される電圧）を示し、(d)は“領域１”の光学応答を示す。また、(e)〜(g)は、(h)に示す“領域２”のソース電圧等を示す。

本発明の表示パネルは、以下の３つの描画を区別して、それぞれ別の駆動方法を用いて表示を行う。
(1) （第１描画工程）
第１画像表示手段２からの信号によって画像表示を行う工程。図１(h)の時刻ｔ０からｔ１に示す期間がこの描画工程を表し、表示の書き換えを行うときは、新たな画像の書込みに先立ってリセットを行う。
(2) （メモリ表示工程）
最後に書き込まれた画像を表示パネルのメモリ特性によって維持する工程。図１(h)の時刻ｔ１からｔ２に示す期間がこの工程を表し、時刻ｔ１で信号入力が停止したあと、時刻ｔ１〜ｔ２までの画像表示は、時刻ｔ１での表示が維持される。
(3) （第２描画工程）
デジタイザ３１と専用ペン３４とを用いて表示パネル上で画像を描く、または、表示された画像に線や文字を上書きする工程。図１(h)の時刻ｔ２以降がこの描画工程を表す。

まず、上記(1)（第１描画工程）の駆動について説明する。

第１描画工程においては、第１画像表示手段２から画像信号２１とクロック信号２２が信号ライン２１、２２（以下、信号線と信号とは同じ符号を付す）を経由してコントローラ４に入力される。コントローラ４では、入力された画像信号２１に対して、γ補償等の画像補正がなされ、例えば各色８ｂｉｔであれば、各赤・青・緑に対応する８ｂｉｔ×３＝２４ｂｉｔの各画素の画像データ４１が次々とシリアル出力される。また、入力されたクロック信号２２を元に同期信号Ｖ−ｓｙｎｃ４２が生成され、表示パネル１に対し出力される。なお、入力されたクロック信号２２はそのままデジタイザコントローラ３２の入力端子３２０に送られる。

表示パネル１では、入力端子４１及び４２から入力されたシリアル画像データと同期信号Ｖ−ｓｙｎｃを元に走査線駆動回路１５と情報線駆動回路１６から駆動波形が出力され、各画素のＴＦＴ１４にはゲート電圧やソース電圧が印加される。

図２は、第１描画工程における電圧の印加タイミングを示す図であり、(a)は走査信号＝ゲート電圧、(b) はデータ（情報）信号＝ソース電圧、(c) はドレイン電圧、(d)はその画素の光学応答を示す。

１フレーム期間Ｆｍ（ｍ＝１、２、３…）は、前半のフィールドＦｍ、１と後半のフィールドＦｍ、２の２つのフィールドに分けられ、前半のフィールド期間Ｆｍ、１、Ｆｍ＋１、１…では画像リセットを行い、後半のフィールド期間Ｆｍ、２、Ｆｍ＋１、２…では画像書込みを行う。

一つの実施例においては、ゲート信号は、オン電圧＋２０Ｖ、オフ電圧−２０Ｖ、フレームレートは１５Ｈｚである（図２(a)参照）。また、ソース電圧はリセット電圧を＋１５Ｖとし、書込み電圧を０Ｖ〜−１５Ｖの範囲で変更できるようにした（図２(b)参照）。共通電極電圧はほぼ０Ｖであるが、ソース電圧が０Ｖであっても、フィードスルーの影響によりほとんどの場合にドレイン電圧は０Ｖとはならない為、ソース電圧が０Ｖである時に画素電極と共通電極間に電位差が生じないよう共通電極電圧の調整を行っている。

図２（ｃ）にドレイン電極電位すなわち画素電極電位を示す。

リセット期間（前半のフィールド期間Ｆｍ、１、Ｆｍ＋１、１…）では、ソース電極を介してドレイン電極には＋１５Ｖの電圧が印加され、コモン電圧は０Ｖであるので、画素の帯電泳動粒子１２は共通電極１３ｂの側に引き寄せられ、白書込みがされて、画素は図６（ｂ）に示すようなリセット状態となる。書込み期間（後半のフィールド期間Ｆｍ、２、Ｆｍ＋１、２…）では、ソース電極を介してドレイン電極には書込み電圧（０Ｖ〜−１５Ｖの範囲の電圧）が印加され、コモン電圧は０Ｖであるので、画素の帯電泳動粒子１２は画素電極１３ａの側に引き寄せられて、書込み電圧に応じて、図６（ａ）の状態または図６（ａ）と（ｂ）の中間の状態となる。

第１描画工程ではこのような駆動がなされるため、表示パネル１には、図１(h) に示すように、
・ リセット期間Ｆｎ、１では全白の表示が行われ、
・ 次の書込み期間Ｆｎ、２では家の絵が表示され、
・ 次のリセット期間Ｆｎ＋１、１では全白の表示が行われ、
・ 次の書込み期間Ｆｎ＋１、２では花の絵が表示される、
こととなる。

次に、上記(2)（メモリ表示工程）の駆動について説明する。

図１（ｈ）のｔ０−ｔ１の期間の最後で花の絵が表示された状態で、第１画像表示手段２からコントローラ４への信号入力が停止されると、ソース電圧が０Ｖとなり（図１(b) (e)参照）、表示素子は電圧が印加されないので、そのままの状態を維持する。すなわちメモリ表示がなされる。

次に、上記(3)（第２描画工程）の駆動について説明する。

ペンでの入力が行われた場合、デジタイザ３１のＸ軸位置検出シート３１ｘとＹ軸位置検出シート３１ｙが接触し、座標位置検出部においてペンにより押されたある一点をＸ軸とＹ軸とそれぞれにおいて位置検出が行われる。デジタイザ３１では入力端子３２０より入力されたクロック信号２２を元に生成されたサンプリング周期に基づき、１フレーム期間内に複数回の座標位置検出が行われ、１フレーム期間内にペンが移動したデータがデジタイザコントローラ３２にあるメモリ３３に蓄えられる。メモリ３３内に蓄えられたペン入力座標位置検出データは、入力されたＶ−ｓｙｎｃに基づきコントローラ４へ出力される。

コントローラ４は、Ｖ−ｓｙｎｃ信号を受けて、グラフィックメモリ５に蓄えられた、最後に出力された画像データを読み出す。コントローラ４は、さらに、ペン入力座標位置検出データと、グラフィックメモリ５から読み出された画像データとを合成して表示パネル１に出力する。これよって、ペン入力により描画された画像が上書きされた画像データが表示パネルに表示される。

上記の画像データの合成は、以下のように行われる。

グラフィックメモリ５に蓄えられた画像データは、順次読み出されてコントローラ４に送られる。コントローラ４は、読み出された画像データの座標位置と、メモリ３３から送られてきたペン入力座標位置とを比較して、一致する場合には、その座標位置の画像データを最暗輝度レベルとして表示パネルに送る。一致しない場合は、元の画像データがそのまま表示パネルに送られる。最暗の輝度レベルにするのは、ペンで描いた図形や文字を黒い線画として表示させるためである。

このように、ペン入力が行なわれると、その座標位置がいったんデジタイザ３内のメモリ３３に蓄えられる。このメモリ３３への書込み周期はフレーム周期より数倍短いので、ペンの軌跡がほとんど遅滞なく記憶される。上で説明したとおり、表示にあたって、このデジタイザ３内のメモリ３３のデータがグラフィックメモリ５の内容と比較され、直接表示パネルに送られるので、ペンの軌跡がこまぎれになることなく表示パネルに表示される。

第２描画工程においては、表示パネル１はリセットなしで書込み駆動のみによって駆動される。ペン入力がなかった画素には元の画像がそのまま書き込まれるので、それまでの画像を消去する必要がなく、したがってリセットは不要である。ペン入力が行われた画素は、元の画像に関係なく最暗状態を表示するので、これもリセット不要である。

また、コントローラ４は、ペン入力座標位置検出データが送られてくると、上記の画像の上書きを実行すると同時に、第２描画工程を行う選択信号４３も出力し、表示パネル１に送る。表示パネル１は、入力された選択信号４３に基づき、各画素の駆動条件をリセット／書込み駆動から、書込みのみの駆動に切り替える。

この選択信号４３、入力端子４１及び４２から入力されたシリアル画像データ、および同期信号Ｖ−ｓｙｎｃに基づいて、走査線駆動回路（ドライバ）１５と情報線駆動回路（ドライバ）１６からリセットなしの駆動波形が出力され、ペン入力された線や文字等がパネルに表示されることとなる。

図１の時刻ｔ２以降が、選択信号４３を受けて表示パネル１が第２描画工程を実行している期間を表す。領域１は、ペン入力が行なわれて上書きされた画素を表し、その画素の（ｂ）ソース電圧、（ｃ）ドレイン電圧、（ｄ）光学応答を示す。領域２は、ペン入力が行なわれず上書きされない画素を表し、その画素の（ｅ）ソース電圧、（ｆ）ドレイン電圧、（ｇ）光学応答を示す。

領域１ではソース電圧が−１５Ｖに設定され、最暗輝度レベルの電圧が画素電極に与えられ、光学応答は最暗レベルになる。領域２ではソース電圧が、Ｆｎ＋１、２のフィールドで書き込まれた最後の画像データの電圧に等しく設定され、その画像が再現される。いずれの領域も、リセット駆動は行なわれず、フレームの前半と後半で同じ書込み駆動のみが行なわれる。

図１（ｈ）のｔ２以降に、ペン書き画像が黒い線画として元の画像に上書きされて表示されていく様子を示す。フレームを追うごとに、逐次、追加文字（ひらかなの「はな」）が書き込まれている。

以上の駆動方法によれば、ペン入力書込み時においてはリセットスキャンの入らない連続的な書込みを行うことが可能となり、書込みごとにリセットが入るときに生じる違和感が解消できた。

なお、本実施の形態では、簡単かつ、よりペン入力に対する追従性を向上させる為、通常駆動時（つまり、第１描画工程）のフレーム周波数に対して、ペン入力中（つまり、第２描画工程）のフレーム周波数が倍の値となっているが、ペン入力中におけるフレーム周波数を通常駆動時のフレーム周波数と一定（同じ）としても何ら問題は生じない。

また、黒く描画を行うペン入力による書込みのみを説明したが、白く描画を行うペン入力を行う事も可能であり（ペン入力によって黒線を描いても白線を描いても良く）、２値出力の画像であれば、ネガポジ反転や、全面黒書き換えや、全面白書き換えもリセットすることなく行う事が可能である。

加えて、本実施の形態における、デジタイザにはいわゆる抵抗膜方式のデバイスを使用しているが、たとえば、超音波方式や電磁誘導方式等の別の方式のものを使っても問題はなく、メモリー性を有する表示素子、表示装置の用途に合うものを選択すればよい。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。

本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態と違って、(3)の第２の描画工程が、ペン入力領域のみを黒に書き換え、その他の画素には電圧を印加しない駆動方法によって行われる。その他の点は第１の実施の形態と同様である。

図９に本実施の形態の駆動波形を示す。図９の(a)―（ｈ）の各々は、図１における（ａ）−（ｈ）と対応し、各電圧パルスと光学応答を表す。各符号は図１と同じ意味を表す。

第１の実施の形態と同様に、第１描画工程（ｔ０−ｔ１）は全ての画素でリセット駆動と書込み駆動が行われる。しかし、第２描画工程（ｔ２以降）は、ペンによる線や文字等の画像データのみが表示パネルに送られ、背景画像である元の画像のデータは、グラフィックメモリから読み出されず、したがってグラフィックコントローラ内でペン入力画像と合成もされない。表示パネルは、第２描画工程でやはりリセットなしの駆動が行われるが、ペン入力で書込みがなされた画素には最暗輝度レベルの電圧が印加され、それ以外の画素は電圧が０Ｖに保たれる。ペン入力がなされない画素は、電圧が印加されないので、表示パネルのメモリ性によって画像が維持される。

本発明の駆動方法も第１の実施の形態と同様に、以下の３工程から構成されている。
(1) （第１描画工程）
第１画像表示手段２からの信号によって画像表示を行う工程。図９(h)の時刻ｔ０からｔ１に示す期間がこの描画工程を表し、表示の書き換えを行うときは、新たな画像の書込みに先立ってリセットを行う。
(2) （メモリ表示工程）
最後に書き込まれた画像を表示パネルのメモリ特性によって維持する工程。図６(h)の時刻ｔ１からｔ２に示す期間がこの工程を表し、時刻ｔ１で信号入力が停止したあと、時刻ｔ１〜ｔ２までの画像表示は、時刻ｔ１での表示が維持される。
(3) （第２描画工程）
デジタイザ３１と専用ペン３４とを用いて表示パネル上で画像を描く、または、表示された画像に線や文字を上書きする工程。図９(h)の時刻ｔ２以降がこの描画工程を表す。

以下では、第２描画工程を、ペン入力が行われた画素のみを走査する部分走査によって書換える工程として説明する。しかし、第１実施の形態と同様に、全画面を走査して第２描画工程を行ってもよいことはいうまでもない。

第１描画工程においては、書き込む階調レベルを表示すべき電圧と逆極性のドレイン電圧が印加されるべく、第一のフィールドではリセット駆動がソース電圧をもとに、ゲート信号のタイミングに基づいて行われ、第二のフィールドで書込みに必要な画素電圧とすべく、各ソース電圧とゲート電圧が制御される。つまり、２フィールドで１フレームとして書込みが行われる。

第２描画工程においては、表示パネル１では、入力端子４３から入力された選択信号に基づき、各画素の駆動条件をリセット／書込み駆動から、書込みのみの駆動に切り替えられる。また、同じく入力端子４３から入力された、アドレス指定データと、一方で入力端子４１及び４２から入力された部分書き換え画像データと同期信号Ｖ−ｓｙｎｃを元に、走査信号（ゲート）線ドライバ１５と情報信号（ソース）線ドライバ１６から駆動波形が出力され、ペン入力された線や文字等がパネルに表示されることとなる。

例えば、入力が図５に黒く塗りつぶした画素１３ｐ、１３ｑ、１３ｒに対して行なわれたとき、通常の順次スキャンとは異なり、駆動すべき画素１３ｐ−１３ｒが存在する走査線の範囲、すなわちゲート線電極の２ライン目ｇ２から、４ライン目ｇ４までが選択され、リセットなしの書込み走査がなされる。

このときの領域１の電圧と光学応答を図９（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に、領域２の電圧と光学応答を図９（e）、（ｆ）、（g）に示す。ペン書きが行なわれない領域２の画素に対応するソース線、例えば、２ライン目のゲート線ｇ２選択の場合は、ソース線電極のｓ１と、ｓ３からｓ５まで、の入力電圧は、図９（ｅ）に示すように０Ｖにする。これによって、図９（ｇ）のｔ２以降で、電気泳動表示素子のメモリ性を利用して表示画像を保つことが可能となる。

ペン書きされた領域１の画素は、g２の選択タイミングでｓ２に最暗輝度レベル−１５Ｖが与えられ、図９（ｂ）−（ｄ）のｔ２以降に示すとおり、最暗輝度状態が書き込まれる。

なお、ここでは情報信号側における非選択画素の入力は０Ｖを印加したが、例えば、入力側をハイインピーダンス制御する事や、少なくとも非書き換え領域における表示画像を表示すべく入力された印加電圧よりも小さい駆動電圧を印加しても表示階調は保持され、すなわちメモリ性を有する素子の特性に応じて使い分ければよい。

以上のような選択スキャンを行うと、ペン入力により書込みがなされた画素には１５Ｖが印加され、最暗輝度レベルの表示がなされる。

ペン入力により書き換えがなされた画素以外の画素領域では、領域２の光学応答（図９(g) 参照）に示すように、素子のメモリ性により保持された画像を表示し続ける。

リセットなしでペン入力により書き加えられる画素のみ表示が切り替わる（同図(b)〜(d)参照）ので、本実施の形態においても違和感のないペン入力を簡単な構成において実現できた。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態も図３、図４に示す構成の電気泳動表示素子である。本実施の形態における第１描画工程、メモリ表示工程、第２描画工程は、第１の実施の形態と同じである。駆動波形も、図１に示すものと同じである。

第１描画工程は、リセット駆動と書込み駆動によって行なわれる。時刻ｔ１に第１描画工程が停止し、情報線駆動電圧が０Ｖになった後は、最後に表示させた画像がメモリ表示される。

外部から例えば専用ペンを用いて、表示画面上に書込みが行われると、第２描画工程が実行される。

本実施の形態では、ペンでの入力が行われた場合、デジタイザ３１からの情報が、第１画像表示手段のメモリに記憶された最後の画像情報と比較され、合成される。合成の仕方は第１実施の形態と同様である。合成された画像データは直ちには表示パネルに送られず、いったんグラフィックコントローラ４０１に送られ、グラフィックコントローラ４０１はその画像データをＶＲＡＭに書き込む。ペン入力によって書き換えられた画素の画像データは、最高階調レベル（例えば白）または最低階調レベル（例えば黒）のどちらかに設定される。

グラフィックコントローラ４０１は、画面全体の画像情報、または変化した画素の画像情報のみをＶＲＡＭから読み出し表示パネル１に転送する。それに従って、表示パネル１は画面全面を書き換える駆動（すなわち全面書き換え駆動）、あるいは変化した部分を含む走査信号線上の画素のみを書き換える駆動（すなわち部分書き換え駆動）を行なう。

ところで、ペン入力機能を備えたビューワーでは、ペン入力等によって追記された情報を元の状態に戻す、いわゆるアンドゥ（Ｕｎｄｏ）機能がよく用いられる。このアンドゥ機能時の駆動方法について説明する。

前述したようにペン入力によって書き換えられた画像情報は、最高輝度レベル（例えば白）または最低輝度レベル（例えば黒）に設定される。従って、このときの前状態は、最高輝度レベル（例えば白）または最低輝度レベル（例えば黒）に限られる。そこで、元の表示に戻すための書込みを、前状態をキャンセルするリセットフィールドを用いずに行うことができる。

図１０は、アンドゥ機能時の駆動シーケンスを示す波形図である。

図１０の各々は、ペン入力が行なわれた画素の（ａ）ゲート駆動パルス、（ｂ）ソース駆動パルス、（ｃ）ドレイン電圧、（ｄ）画素の光学応答である。

第１描画工程において、元の画像データは、正のリセット電圧で白レベルにリセットされてから負電圧パルスで書き込まれる。第２描画工程によってペン入力画像が書き込まれたあと、ペン入力画素は最暗輝度レベルになる。時刻ｔ３でアンドゥ操作が開始されると、正電圧パルスが印加されて、画素の状態は最暗レベルから元の輝度レベルに復元される。

図１０の波形図はアンドゥの前状態（ペン書きされた状態）が最低輝度レベルの場合を示す。前状態が最高輝度レベルの場合は、元の階調レベルを得る為に印加する電圧の極性が異なる。図１１に前状態が最高輝度レベルの場合の波形図を示す。

この様にして、ペン入力時の駆動のみならず、その復元すなわちアンドゥ操作時にもリセットの無い駆動を用いることができる。

本発明に係る電気泳動表示素子の駆動方法を説明するための波形図。 第１描画工程の一例を説明するための波形図。 電気泳動表示装置の構造を示すブロック図。 電気泳動表示装置の構造の詳細を示すブロック図。 電気泳動表示パネルの構造を示す回路図。 電気泳動表示素子の断面図。 電気泳動表示素子の電圧−光学応答（反射率）特性の一例を示す図。 電気泳動表示素子の前状態の依存性を示す図。 本発明に係る電気泳動表示素子の駆動方法の他の例を説明するための波形図。 本発明に係る電気泳動表示素子の駆動方法の別の例を説明するための波形図。 本発明に係る電気泳動表示素子の駆動方法のさらに別の例を説明するための波形図。

符号の説明

１ 表示パネル（電気泳動表示パネル）
２ 第１画像表示手段
３ 第２画像表示手段
１０ａ、１０ｂ 基板
１１ 絶縁性液体
１２ 帯電泳動粒子
１３ａ 画素電極（第１電極）
１３ｂ 共通電極（第２電極）
１４ ＴＦＴ（スイッチング素子）
３１ デジタイザ（座標位置検出装置）
３２ デジタイザコントローラ（信号出力手段）
Ｆｎ、１、Ｆｎ＋１、１ リセット期間
Ｆｎ、２、Ｆｎ＋１、２ 書込み期間
ｇ１、… ゲート線電極（走査電極）
ｓ１、… ソース線電極（情報電極）
ｔ０〜ｔ１ 第１描画工程
ｔ２〜 第２描画工程

Claims (5)

1. 手書き入力可能かつメモリ性を有する表示素子の駆動方法であって、
   第１画像表示手段からの信号に基づき表示素子に階調画像を表示させる第１描画工程と、
   第２画像表示手段からの信号に基づき前記第１描画工程で表示された階調画像に手書き入力画像を上書きする第２描画工程と、を備え、
   前記第１描画工程では、前記表示素子の画素に対して表示をリセットする電圧を印加した後、画像書込み電圧を印加して前記階調画像を表示させ、前記第２描画工程では、前記表示素子の手書き入力が行われた画素に対して表示をリセットする電圧を印加することなく表示を最低輝度レベル又は最高輝度レベルのいずれかにする電圧のみを印加して前記手書き画像を表示させることを特徴とする表示素子の駆動方法。
2. 前記第２描画工程では、前記手書き入力がなされた画素以外の画素に対して、前記第１描画工程における前記画像書込み電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載の表示素子の駆動方法。
3. 前記第２描画工程では、前記手書き入力がなされた画素以外の画素に対して、前記第１描画工程で書込まれた前記階調画像を維持することを特徴とする請求項１に記載の表示素子の駆動方法。
4. 前記第２描画工程の後、前記手書き入力がなされた画素に対して、前記第２描画工程における印加電圧と逆極性の電圧を印加することにより前記第２描画工程で上書きされた手書き入力画像を消去する第３描画工程をさらに有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示素子の駆動方法。
5. 手書き入力を検知する工程をさらに有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示素子の駆動方法。

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