JPH11249813A

JPH11249813A - 表示一体型座標入力装置

Info

Publication number: JPH11249813A
Application number: JP5048798A
Authority: JP
Inventors: Kiyohiro Nozaki; 清広野▲崎▼; Hitoshi Koino; 仁濃野; Masayuki Katagiri; 眞行片桐; Hiroyuki Iwahashi; 弘幸岩橋
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-03-03
Filing date: 1998-03-03
Publication date: 1999-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】表示装置の表示品位を劣化させることなく、
ペンと指の両方で入力できるようにしようとした場合、
ペンによる入力中に手のひらが座標入力面に接触する
と、誤検出を起こすと言う課題があった。【解決手段】表示装置の電極１、２及び、駆動手段
４、５を、ペン座標検出及び、指座標検出に兼用し、表
示制御手段１０と、ペン座標検出のための第１座標制御
手段７と、指座標検出のための第２座標制御手段８とを
切替手段１３により時分割で表示装置と接続する。ま
た、ペン座標検出と指座標検出とを異なる検出方法で行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パーソナルコンピ
ュータやワードプロセッサなどに用いられる表示機能が
一体化された表示一体型座標入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータやワードプロセッサなどに
所定の入力を行う手段として、ペンや指等の指示により
文字や図形或いは、コマンドを入力できる座標入力装置
が実用化されている。このような用途に用いられる座標
入力装置としては、感圧抵抗膜方式、静電誘導方式等の
透明な座標入力装置を、ＬＣＤ等の前面に配置してペン
と指による入力を可能にするものがある。

【０００３】図１６は、従来の感圧抵抗膜方式の座標入
力装置を説明するための概略斜視図であり、図１６にお
いて、５０１は感圧抵抗膜方式の座標入力装置、５０２
は指、５０３はＬＣＤである。座標入力装置５０１は、
対向する面に透明抵抗膜を有したプラスチックフィルム
とガラス基板が、スペーサーによりわずかな空隙を隔て
ゝ配置されており、ペンや指による押圧により指示され
た位置において両者が接触することにより、指示された
位置の座標が検出される。

【０００４】また、静電誘導方式の座標入力装置が特開
平７−１２９３２１号公報に開示されている。これは図
１７に示すように、指入力検出用の周波数ｆoの高周波
信号Ｖ₀が、Ｘ軸デコーダ５１２ａ、Ｙ軸デコーダ５１
３ａを介して座標入力装置５１１に印加され、Ｘ軸デコ
ーダ５１２ｂ、Ｙ軸デコーダ５１３ｂから検出信号がデ
ータ出力部５１４に送られる。

【０００５】指が座標入力装置５１１の表面に触れる
と、Ｘ軸電極線５１５或いは、Ｙ軸電極線５１６とが静
電結合し人体にアースされ、指に最も近い電極線の検出
信号の出力値が最も低い電圧値になることから、指によ
る指示位置が電極線ピッチで検出される。そして、ペン
入力の場合には、ペン５１０内部の高周波発振手段から
周波数ｆ_pの高周波信号Ｖpが、Ｘ軸電極線５１５或い
は、Ｙ軸電極線５１６とに静電結合により印加され、ペ
ン５１０に最も近い電極線からの最も出力値が高い検出
信号及び、両隣の電極からの検出信号に基づいて、ペン
５１０による指示位置が演算によって電極ピッチより細
かい解像度で検出される。

【０００６】また、検出される信号の周波数によって、
指による入力かペンによる入力かを認識し、認識結果に
基づいて、それぞれに応じた座標検出処理を行うことに
より、ペンによる入力と指による入力とを可能にしてい
る。

【０００７】また、他の静電誘導方式の座標入力装置が
特開平８−１３７６０７号公報に開示されている。これ
は図１８に示すように、ガラス基板の上下両面に複数の
Ｘ電極５２２、Ｙ電極５２３をマトリクス状に配列した
タブレット５２１とアナログスイッチ５２４を介して、
各Ｘ電極５２２に接続した発振手段５２５と、発振手段
を内蔵した入力ペン５２６とを備える。入力ペン５２６
を用いて入力する場合は、アナログスイッチ５２４を検
出手段側に切換え、入力ペン５２６から発振する電圧を
容量を通して各電極５２２、５２３に印加し、各電極５
２２、５２３から入力ペン５２６までの距離に応じた電
圧が出力されることを利用して、これらの出力電圧を基
に所定の演算を施して入力ペン５２６の指示位置座標を
決定する。

【０００８】また、指による入力を行う場合は、アナロ
グスイッチ５２４を発振手段５２５側に切換え、発振手
段５２５から各Ｘ電極に所定周波数の電圧を順次印加
し、各Ｘ及び、Ｙ電極５２２、５２３間に容量を通して
印加される電圧が、指の接触に伴う容量の減少により変
化することを利用して指の指示座標を決定する。

【０００９】また、検出される信号の出力電圧が基準値
に対して増加しているか或いは、減少しているかによっ
て、指による入力かペンによる入力かを認識し、認識結
果に基づいて、それぞれに応じた座標検出手段を切換え
手段によって選択するか、或いは、それぞれの座標検出
手段を切換え手段により時分割で選択することで、ペン
による入力と指による入力とを可能にしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の座標入力装置では次のような問題点がある。すなわ
ち、第１の問題点は、図１６の従来例或いは、特開平７
−１２９３２１号公報或いは、特開平８−１３７６６７
号公報に示される従来技術では、ペン及び、指による入
力は可能となるが、これらはすべてＬＣＤ等の表示装置
の上に座標入力装置を配しているため、表示品位の低下
を招いている。また、ＬＣＤ等の表示装置の他に座標入
力装置が必要となるために装置全体として大型になって
重くなり、またコストアップの要因になるという問題も
ある。

【００１１】また、第２の問題点は、ペンによる入力操
作を行う際にペンをもつ手が座標入力面に接触すると、
これが検出信号に影響して正確なペン座標入力ができな
い、という問題がある。第１の問題点を解決する座標入
力装置として、表示装置の電極及び、駆動手段を座標検
出にも兼用した表示一体型座標入力装置が、図１９に示
すように特開平５−５３７２６号公報に開示されてい
る。この従来技術では、入力手段はペンだけに限られて
いるため、指による簡易な入力操作が行えないといった
問題がある。

【００１２】本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされ
たものであり、表示装置の表示品位を劣化させることな
く、ペンや指による座標入力が可能で、且つ、ペンによ
る入力に際して手のひらが座標入力面に接触しても正確
なペンによる座標入力が行え、且つ、ペンによる入力と
指入力とを同時に行えることによる操作性向上が可能な
座標入力装置を提供するものである。さらに、表示装置
の電極や駆動手段を座標検出にも兼用するため、小型、
軽量、低価格な座標入力装置が提供できる。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の表示一体型座標入力装置は、互い平行に配
列された複数の第１電極と、この第１電極に直交する方
向に互いに平行に配列された複数の第２電極と、上記第
１電極と第２電極とが交差する箇所に対応した画素を有
する表示パネルと、上記第１電極及び、第２電極と静電
結合し、上記表示パネル上の位置を指示する指示手段
と、上記第１電極を駆動する第１電極駆動手段と、上記
第２電極を駆動する第２電極駆動手段と、表示一体型座
標入力装置全体に直流電圧を供給する直流電源供給手段
と、所定の直流電源電圧及び、所定の制御信号に、所定
周波数の交流電圧を印加する交流印加手段と、上記表示
パネル上の上記指示手段の指示位置を検出する第１座標
検出手段と、上記表示パネル上の指の指示位置を検出す
る第２座標検出手段と、上記本装置全体を制御する制御
手段と、上記第１電極駆動手段と第２電極駆動手段とを
制御して、上記各画素に対応した電圧を上記第１電極及
び、第２電極に印加して、画像を表示する表示期間を設
定する表示制御手段と、上記第１電極駆動手段と第２電
極駆動手段とを制御して、上記第１電極及び、第２電極
に上記指示手段の位置を検出するための走査電圧を順次
印加する第１検出期間を設定する第１検出制御手段と、
上記第１電極駆動手段及び、第２電極駆動手段を制御し
て、上記表示パネルに交流電圧を印加すると共に、上記
第１電極駆動手段及び第２電極駆動手段を制御して、上
記第１電極及び、第２電極を順次走査して、上記第２座
標検出手段に接続する第２検出期間を設定する第２検出
制御手段と、上記表示制御手段と上記第１検出制御手段
及び、上記第２検出制御手段を順次切り替え制御する切
替手段とを備え、上記第１座標検出手段は、上記指示手
段と上記検出制御手段により印加された走査電圧との静
電結合により、上記指示手段に誘起された誘導電圧に基
づいて、上記指示手段の座標を演算する演算手段を有
し、上記第２座標検出手段は、上記交流電圧が印加され
た表示パネルへの指の接触に伴う第１電極及び、第２電
極から得られる検出電流信号に基づいて上記指の座標を
演算する演算手段とを有する。

【００１４】上記構成によれば、表示パネルの電極及
び、駆動手段を指示手段による座標入力と指による座標
入力にも兼用しているため、座標入力パネルを別途設け
る必要がないので視認性が良く、指示手段と指の両方の
座標入力が可能となり、操作性が改善される。また、薄
型軽量化、低コスト化も可能となる。

【００１５】また、上記指示手段の第１電極による座標
検出或いは、第２電極による座標検出のいずれか一方を
画像表示期間に行う。上記構成によれば、座標検出に要
する時間が短縮できるので、表示パネルの使用効率の向
上が可能となる。

【００１６】さらに、上記交流印加手段は、上記表示パ
ネル上の指の指示位置を検出する上記第２検出期間にの
み、上記直流電源及び、制御信号に所定周波数の交流電
圧を印加することにより表示パネルに所定周波数の交流
信号を与える。これにより、指座標検出に関係しない電
源及び、制御信号及び、画像データに交流印加を行う必
要がなくなるので、交流印加手段の構成を簡略化でき、
規模を小さくすることが可能となる。

【００１７】そして、上記第１座標検出手段は、上記表
示パネルに印加された上記交流電圧によって上記指示手
段に誘起される出力信号に基づき、上記指示手段が表示
パネルに接近したことを検知する指示手段検知手段を備
える。上記構成により、指示手段が表示パネルに接近し
たことを検知できるため、表示パネルから離したときに
指示手段に混入するノイズによる誤動作を防ぐことが可
能となる。また、上記第２検出制御手段が第１検出制御
手段の機能を併せ持つ。上記構成により、部品点数を減
らすことが可能となり、コストダウンが可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１〜図１５
に基づいて説明する。なお、本実施形態の説明の表示パ
ネルには、デューティータイプの液晶ディスプレイを用
いて説明する。したがって、第１電極はセグメント電極
を、第２電極はコモン電極を表し、第１電極駆動手段は
セグメント駆動手段を、第２電極駆動手段はコモン電極
駆動手段を表す。

【００１９】〔実施形態１〕図１に本発明の表示一体型
座標入力装置の実施形態１のブロック図を示す。本発明
の表示一体型座標入力装置は、互いに平行に配列された
複数の第１電極１と、第１電極に直交する方向に互いに
配列された複数の第２電極２と、第１電極１と第２電極
２とが交差する箇所に対応した画素を有する表示パネル
３と、第１電極１及び、第２電極２と容量結合し、上記
表示パネル上の位置を指示する入力ペン１５と、第１電
極１を駆動する第１電極駆動手段４と、第２電極２を駆
動する第２電極駆動手段５と、本装置全体に直流電圧を
供給する直流電源供給手段１４と、所定の直流電源電圧
及び、所定の制御信号に、所定周波数の交流電圧を印加
する交流印加手段６とを備える。

【００２０】さらに、上記表示パネル３上の上記入力ペ
ン１５の指示位置を検出する第１座標検出手段７と、上
記表示パネル３上の指の指示位置を検出する第２座標検
出手段８と、上記本装置全体を制御する制御手段９と、
第１電極駆動手段４と第２電極駆動手段５とを制御し
て、各画素に対応した電圧を第１電極１及び、第２電極
２に印加して、画像を表示する表示期間を設定する表示
制御手段１０と、第１電極駆動手段４と第２電極駆動手
段５を制御して第１電極１及び、第２電極２に入力ペン
１５の位置を検出するための走査電圧を順次印加する第
１検出期間を設定する第１検出制御手段１１と、第１電
極駆動手段４及び、第２電極駆動手段５を制御して、上
記表示パネル３に交流電圧を印加すると共に、第１電極
駆動手段４及び、第２電極駆動手段５を制御して、第１
電極１及び、第２電極２を順次走査して、上記第２座標
検出手段８に接続する第２検出期間を設定する第２検出
制御手段１２と、上記表示制御手段１０と上記第１検出
制御手段１１及び、上記第２検出制御手段１２を順次切
り替え制御する切替手段１３とから構成される。

【００２１】この表示一体型座標入力装置は、液晶ディ
スプレイの表示電極と、静電誘導型座標入力装置の座標
検出電極とを兼用している。そして、図２に示すよう
に、１フレーム期間中に画像を表示する表示期間及び、
表示パネル３上の入力ペン１５の指示座標を検出するペ
ンＸＹ座標検出期間と、表示パネル３上の指１６による
指示座標を検出する指ＸＹ座標検出期間とを設け、画像
表示と座標検出とを時分割で行うようにしている。

【００２２】図１において、表示パネル３は、互いに直
交して配列された第１電極Ｘ１〜Ｘｍ（以下、任意の第
１電極をＸと記載する）と、第２電極Ｙ１〜Ｙｎ（以
下、任意の第２電極をＹと記載する）との間に液晶を介
在させて構成されており、各第１電極Ｘと第２電極Ｙと
が交差する領域に各画素を構成している。つまり、上記
表示パネル３にはｍ×ｎドットの画素がマトリックス状
に配列されていることになる。

【００２３】直流電源供給手段１４は、ＡＣ100Ｖから
所定の直流電圧を生成し、所定の各構成要素に供給す
る。交流印加手段６は発振手段を含み、表示パネル３上
の指１６の指示位置を検出する指ＸＹ座標検出期間のみ
において、制御手段９と表示制御手段１０と第１検出制
御手段１１と第２検出制御手段１２からの各種制御信号
及び、所定の電源電圧に所定の交流信号を印加する。

【００２４】上記表示一体型座標入力装置は次のように
動作する。すなわち、上記第１電極１を駆動するための
第１電極駆動手段４と、上記第２電極２を駆動するため
の第２電極駆動手段５は、切替手段１３と、交流印加手
段６とを介して表示制御手段１０と、第１検出制御手段
１１及び、第２検出制御手段１２に接続されている。

【００２５】この切替手段１３は、制御手段９によって
制御される。表示期間には、切替手段１３が表示制御手
段１０を選択し、入力ペン１５による入力が行われる第
１検出期間には、切替手段１３が第１検出制御手段１１
を選択し、指１６による入力が行われる第２検出期間に
は、切替手段１３が第２検出制御手段１２を選択する。
これにより、表示期間には、表示制御手段１０からの出
力信号を第２電極駆動手段５及び、第１電極駆動手段４
に出力する一方、ペンＸＹ座標検出期間には、第１検出
制御手段１１からの出力を第１電極駆動手段４及び、第
２電極駆動手段５に出力し、指ＸＹ座標検出期間には、
第２検出制御手段１２からの出力を第１電極駆動手段４
及び、第２電極駆動手段５に出力する。

【００２６】上記表示期間においては、上記表示制御手
段１０から所望の画像を表示するための画像データ及
び、制御信号が切替手段１３と交流印加手段６を介して
出力され、上記第１電極駆動手段４及び、第２電極駆動
手段５の動作によって表示パネル３の画素マトリックス
がその行順序に従って駆動されて、通常の液晶パネルと
同様の動作により、表示データに応じた画素が表示パネ
ル３に表示される。このとき、各制御信号、画像データ
及び、電源電圧は、上記交流印加手段６を介して送られ
るが、上述のようにこの期間には交流印加は行われな
い。

【００２７】次に、上記ペンＸＹ座標検出動作について
説明する。上記ペンＸＹ座標検出期間においては、第１
検出制御手段１１からペン座標検出用の制御信号が切替
手段１３、交流印加手段６を介して第１電極駆動手段
４、第２電極駆動手段５に出力される。このときも、各
制御信号は上記交流印加手段６を介して送られるが、上
述のようにこの期間には交流印加は行われない。

【００２８】ペンＸ座標検出期間には、第１電極走査信
号ｘ１〜ｘｍ（以下、任意の第１電極走査信号をｘと記
載する）の走査パルスが、第１電極駆動手段４の出力端
子から第１電極Ｘ１〜Ｘｍに印加され、ペンＹ座標検出
期間には、第２電極駆動手段の第２電極Ｙ１〜Ｙｎに、
第２電極走査信号ｙ１〜ｙｎ（以下、任意の第２電極走
査信号をｙと記載する）の走査パルスが、第２電極駆動
手段５の出力端子から第１電極Ｙ１〜Ｙｎに順次印加さ
れる。図３は上記表示一体型座標入力装置のペン座標検
出期間における各走査信号のタイミングチャートであ
る。ペンＸＹ座標検出期間は、ｘ座標検出期間とそれに
続くｙ座標検出期間に分かれており、ｘ座標検出期間に
は、第１電極１にパルス電圧信号である第１電極走査信
号ｘを順次印加する一方、ｙ座標検出期間には、第２電
極２にパルス電圧信号である第２電極走査信号ｙを順次
印加する。また、上記第１座標検出手段は、図４に示す
ように増幅手段７１ａ、７１ｂ、コンパレータ７２ａ、
７２ｂ、演算手段７３及び、指示手段検知手段７４から
構成される。上記パルス電圧信号の印加により、第１電
極１或いは、第２電極２と入力ペン１５の先端電極との
間の静電結合によって入力ペン１５に電圧が誘起され
る。この誘起電圧は、入力ペン１５と各電極との距離に
応じて変化し、入力ペン１５に最も近い電極が走査され
る時に最高値になる。この入力ペン１５に生じた誘起電
圧は、出力信号として第１座標検出手段７に入力され
る。この出力信号を増幅手段７１ａ或いは、７１ｂで所
定の電圧レベルまで増幅した後、コンパレータ７２ａ或
いは、７２ｂで２値化し、制御手段９からのタイミング
信号に基づいて、演算手段７３で座標値を算出する。こ
の動作を第１電極１、第２電極２のそれぞれの走査につ
いて行うことにより、夫々上記入力ペン１５が指示する
位置のｘ座標或いは、ｙ座標が検出される。

【００２９】このとき、指１６が表示パネル３上にある
場合、第１電極１又は、第２電極２と静電結合する指１
６から、人体を通してＧＮＤに至る経路のインピーダン
スは十分に大きいため、上記第１電極１又は、第２電極
２に印加される走査パルスには影響を与えないので、指
１６によるペン座標検出への影響はないのである。

【００３０】また、後述のように、指ＸＹ検出期間に
は、上記表示パネル３の第１電極１及び、第２電極２に
は交流電圧が印加されているので、入力ペン１５を上記
表示パネル３に接近させると、入力ペンには第１電極１
及び、第２電極２との静電結合によって電圧が誘導され
る。この誘導電圧に基づいて、上記指示手段検知手段７
４が、上記入力ペン１５が表示パネル３上に接近したこ
とを検知するのである。そして、入力ペン１５が表示パ
ネル３上に接近したと検知された場合には、上記算出さ
れたｘ座標、ｙ座標は有効であると判断され、入力ペン
１５が表示パネル３に接近していないときのデータであ
ればノイズによるものとして無効処理される。

【００３１】次に、上記指ＸＹ座標検出期間について説
明する。上記指ＸＹ座標検出期間においては、第２検出
制御手段１２から指ＸＹ座標検出用の制御信号が出力さ
れる。また、第１電極駆動手段４及び、第２電極駆動手
段５は、アナログスイッチとして用いられ、第１電極１
及び、第２電極２は、交流印加手段６と第２座標検出手
段８とに順次切り替えられる。

【００３２】指１６を表示パネル３上に置くと、図５に
示すように、すべての第１電極１と第２電極２とが指１
６と静電的に結合する。ただし、指１６との距離が短い
電極ほど結合容量は大きくなる。したがって、最も強く
静電結合している電極の位置がわかれば、そこが指１６
を置いた位置であることがわかる。後述するように、指
１６を表示パネル３上に置いたとき、第１電極１と、第
２電極２及び、人体を経路として微小電流が流れるが、
指１６との静電結合が強い電極ほど多くの電流が流れ
る。そこで第１電極１または、第２電極２を端から順次
走査し、最も電流の多く流れる電極を検出し、その近傍
に指１６が置かれていると判断することができる。

【００３３】このとき、表示パルス３上に入力ペン１５
があっても、入力ペン１５と第１電極１及び、第２電極
２との静電結合は、指１６との静電結合に比べ十分小さ
く、入力ペンを通して流れる電流は、無視できるレベル
であるため、入力ペン１５は指座標検出に対して影響を
与えない。

【００３４】次に指入力時の等価回路を図６に示す。６
０は電源回路を示しており、そのインピーダンスをＺｃ
と設定する。６１は励振信号電圧Ｖsin発生源であり、
電源回路６０に直列に接続されている。Ｃp1は指１６と
選択電極との間の静電結合容量で、Ｃp2は指１６と選択
電極以外の電極との静電結合容量である。また、６２は
大地と静電結合する人体モデルで、抵抗Ｒh、容量Ｃhと
の直列接続で表している。本実施形態は、この等価回路
におけるＣp1に流れる電流値をモニターすることにより
座標値を求めのである。

【００３５】上記第２座標検出手段８のブロック図を図
７に示す。図７に示すように、上記第２座標検出手段８
は、増幅手段８１a、８１bと、交流キャンセル手段８２
a、８２bと、バンドパスフィルター８３a、８３bと、ア
ナログスイッチ８４と、サンプルホールド手段８５と、
Ａ／Ｄ変換手段８６と、演算手段８７及び、記憶手段８
８から構成される。第１電極１及び、第１電極駆動手段
４を用いて、上記動作を行いＸ座標検出を行った時のＸ
信号波形及び、タイミングチャートの例を図８に示す。
指ＸＹ座標検出において、Ｘ座標検出動作とＹ座標検出
動作は時分割で行われ、第２電極２及び、第２電極駆動
手段５を用いたＹ座標検出動作は、Ｘ座標検出動作と基
本的に同じ動作であるので、以下の説明においてはＸ座
標検出動作についてのみ行い、Ｙ座標検出動作について
は説明を省略する。

【００３６】上記第１電極Ｘの走査により図９（ａ）に
示す信号波形が得られるが、この信号の周期は、上記励
振信号の周期であり、各ピーク値Ｖsx（i)（i＝1、
2、..、n）をタイミングＴ(i)（i＝1、2、...、n）でサ
ンプルホールド及び、Ａ／Ｄ変換を行うことによって、
上記座標入力パネル全面における検出信号デジタルデー
タ列Ｄsx(i)（i＝1、2、...、n）が得られる。

【００３７】また、上述のように第１電極１と交流印加
手段６及び、第２座標検出手段８とは、第１電極駆動手
段４を介して接続されており、第１電極群中の電極を交
流印加手段６から第２座標検出手段８に切り替えると
き、及び、第２座標検出手段８から交流印加手段６に切
り替えるときには、上記第１電極駆動手段においてスイ
ッチングノイズが発生する。そのため、実際には上記図
８（ａ）に示す信号波形にはこのスイッチングノイズに
起因するノイズ成分Ｖnoiseが重畳している（図９）。
本発明では、座標を検出するために、表示パネルを用い
ているため、第１電極１及び、第２電極２に印加できる
電圧は制限される。これは第１駆動手段４、第２駆動手
段５の電気特性による制限、或いは、表示内容に影響を
与えないよう表示パネル内の各画素の電気特性による制
限等によるものである。

【００３８】そのために上記検出信号は小さいので、そ
のままでは、指１６が置かれている位置の検出信号が最
大値とならずに、異なった位置のところで最大値を示し
てしまうことがある。しかし、上述のノイズ成分Ｖnois
eは、パネルにより一定の値を示すものである。そのため
本実施形態では、上記表示パネル３上に指１６を置かな
い状態で、座標検出動作を行い、表示パネル３の全面に
おける上述のノイズ成分Ｖnoiseの各タイミングＴ(i)に
おけるデジタルデータ列Ｄnx(i)を得て、記憶手段８８
に記憶しておく。そして、座標入力動作を行うときに
は、上述のＤsx(i)からＤnx(i)を減算し、減算した結果
の絶対値データＤax(i)を演算し、この検出信号デジタ
ルデータ列Ｄax(i)を基に所定の演算を行い座標値ｘを
求める。これにより検出信号そのものがノイズに比べて
小さくても、良好な座標検出が実現できる。

【００３９】また、上記実施形態では、表示パネルへの
交流印加は、指ＸＹ座標検出期間のみ行っているが、交
流印加を常時行ってもよい。この場合、表示動作及び、
ペンＸＹ座標検出動作に関連する直流電源電圧及び、制
御信号或いは、画像データにも交流信号が重畳されてい
るが、すべて同相同電圧の交流が印加されており、電極
間には交流信号による電位差は生じないため、画像表示
には何ら影響を及ぼさない。また、ペンＸＹ座標検出に
対しては、ペン座標検出動作における第１電極走査信号
ｘ及び、第２電極走査信号ｙの走査パルスにも図１０に
示すように交流が印加されるが、第１座標検出手段７の
構成において、図１１の第１座標検出手段７′に示すよ
うに、交流キャンセル手段７５ａ、７５ｂを備え、コン
パレーター７２ａ或いは、７２ｂで２値化する前に、ペ
ンの検出信号から交流成分をキャンセルすることによ
り、上記のペン座標検出と同じ演算処理で座標が求めら
れる。この場合、交流印加は常に行われるため、交流印
加手段６の制御は簡素化される。

【００４０】〔実施形態２〕図１２に本発明の表示一体
型座標入力装置の実施形態２のブロック図を示す。実施
形態２では、表示パネルとしてＴＦＴ液晶パネルを用い
ている。この場合、第１電極２１はソース電極を、第２
電極２２はゲート電極を表し、第１電極駆動手段２４は
ソース電極駆動手段を、第２電極駆動手段２５はゲート
電極駆動手段を表す。また、対向電極への所定電圧の印
加は、第１電極駆動手段２４及び、第２電極駆動手段２
５によって行われている。また、以下の説明では表示パ
ネル２３への交流印加は、指ＸＹ座標検出期間にのみ行
う場合について述べるが、常時交流印加を行ってもよ
く、実施形態１における別の実施例の説明と同様の手法
によって交流印加の影響はキャンセルされる。

【００４１】本実施形態２の表示一体型座標入力装置
は、互いに平行に配列された複数の第１電極２１と、こ
の第１電極２１に直交する方向に互いに平行に配列され
た複数の第２電極２２と、第１電極２１と第２電極２２
とが交差する箇所に対応した画素を有する表示パネル２
３と、第１電極２１及び、第２電極２２と静電結合し、
上記表示パネル２３上の位置を指示する入力ペン１５
と、第１電極２１を駆動する第１電極駆動手段２４と、
第２電極２２を駆動する第２電極駆動手段２５と、本装
置全体に直流電圧を供給する直流電源供給手段３４とを
備える。

【００４２】さらに、所定の直流電源電圧及び、所定の
制御信号に所定周波数の交流電圧を印加する交流印加手
段２６と、上記表示パネル２３上の上記入力ペン１５の
指示位置を検出する第１座標検出手段２７と、上記表示
パネル２３上の指１６の指示位置を検出する第２座標検
出手段２８と、上記装置全体を制御する制御手段２９
と、第１電極駆動手段２４と第２電極駆動手段２５とを
制御して、各画素に対応した電圧を第１電極２１及び第
２電極２２に印加して、所望画像を表示すると共に、表
示パネル２３上の上記入力ペン１５のＹ座標を検出する
表示・ペンＹ座標検出期間を設定する表示制御手段３０
と、第１電極駆動手段２４を制御して、第１電極２１に
入力ペンの位置を検出するための走査電圧を、順次印加
する第１検出期間を設定する第１検出制御手段３１と、
第１電極駆動手段２４及び、第２電極駆動手段２５を制
御して、上記表示パネル２３に交流電圧を印加すると共
に、第１電極駆動手段２４及び、第２電極駆動手段２５
を制御して、第１電極２１及び、第２電極２２を順次走
査して、上記第２座標検出手段２８に接続する第２検出
期間を設定する第２検出制御手段３２と、上記表示制御
手段３０と、上記第１検出制御手段３１と、上記第２検
出制御手段３２とを順次切り替え制御する切替手段３３
とから構成される。

【００４３】この表示一体型座標入力装置は、ＴＦＴタ
イプ液晶ディスプレイの表示電極と静電誘導型座標入力
装置の座標検出電極を兼用したものである。そして、図
１３に示すように、１フレーム期間中に画像を表示する
表示動作及び、表示パネル２３上の入力ペン１５のＹ座
標検出動作を行う表示・ペンＹ座標検出期間と、表示パ
ネル２３上の入力ペン１５のＸ座標検出を行うペンＸ座
標検出期間と、表示パネル２３上の指１６による指示座
標を検出する指座標検出期間とを設けて、画像表示と座
標検出とを時分割で行うようにしている。

【００４４】上記表示一体型座標入力装置は次のように
動作する。すなわち、上記第１電極２１を駆動するため
の第１電極駆動手段２４と、上記第２電極２２を駆動す
るための第２電極駆動手段２５は、切替手段３３と、交
流印加手段２６とを介して、表示制御手段３０と、第１
検出制御手段３１及び、第２検出制御手段３２に接続さ
れている。この切替手段３３は、制御手段２９によって
制御される。表示・ペンＹ座標検出期間には、切替手段
３３が表示制御手段３０を選択し、入力ペン１５による
Ｘ座標入力が行われる第１検出期間には、切替手段３３
が第１検出制御手段３１を選択し、指１６による入力が
行われる第２検出期間には切替手段３３が第２検出制御
手段３２を選択する。

【００４５】これにより、表示・ペンＹ座標検出期間に
は、表示制御手段３０からの出力信号を第１電極駆動手
段２４及び、第２電極駆動手段２５に出力する一方、ペ
ンＸ座標検出期間には、第１検出制御手段３１からの出
力を第１電極駆動手段２４及び、第２電極駆動手段２５
に出力し、指座標検出期間には第２検出制御手段３２か
らの出力を第１電極駆動手段２４及び、第２電極駆動手
段２５に出力する。

【００４６】表示・ペンＹ座標検出期間には、表示制御
手段３０に基づいて動作するが、基本的には従来のＴＦ
Ｔタイプ液晶パネルとほぼ同じ駆動方法により表示をし
ている。ただし、本実施形態では、従来の表示期間にお
ける第２電極走査を利用してＹ座標の検出を行うので、
後述のように第２電極の走査電圧の波形が従来のものと
異なる。

【００４７】上記表示・ペンＹ座標検出期間において、
上記表示制御手段３０から所望の画像を表示するための
画像データ及び、制御信号が、切替手段３３と交流印加
手段２６を介して出力され、上記第２電極駆動手段２５
及び、第１電極駆動手段２４の動作によって、液晶パネ
ル２３の画素マトリックスが、その行順序に従って駆動
されて、通常のＴＦＴタイプの液晶パネルと同様の動作
により、表示データに応じた画素が表示パネル２３に表
示される。ただし、上記表示データ及び、制御信号は上
記交流印加手段２６を通るが、上述のように、この期間
には交流印加は行われない。

【００４８】そして、このとき図１４に示すような中央
部付近に切り込みパルスＰcを有する第２電極走査信号
Ｖ_G1〜Ｖ_Gnが順次第２電極２２に印加される。上記第２
電極走査信号の印加により、第２電極２２と入力ペン１
５の先端電極との間の静電結合によって、入力ペン１５
に電圧が誘起され、第１座標検出手段２７に入力され
る。そして、第１座標検出手段２７中のパルス抽出手段
２７１により、上記パルスＰcによって誘起された成分
Ｖpsのみが抽出される。この誘起電圧Ｖpsは、入力ペン
１５と各電極との距離に応じて変化し、入力ペン１５に
最も近い電極が走査される時に最高値になる。この信号
を増幅手段２７２によって所定の電圧まで増幅し、ＬＰ
Ｆ処理手段２７３で包絡線処理を行った後、コンパレー
タ２７４で２値化し、制御手段２９からのタイミング信
号に基づいて、演算手段２７５で座標値を算出する。こ
のときの第１座標検出手段を図１５に示す。

【００４９】次に、上記ペンＸ座標検出期間においてペ
ンＸ座標検出が行われる。上記ペンＸ座標検出期間にお
いては、第１検出制御手段３１からペン座標検出用の制
御信号が切替手段３３と、交流印加手段２６とを介し
て、第１電極駆動手段２４と、第２電極駆動手段２５に
出力されるが、座標検出は、第１電極２１のみについて
行われる点が実施形態１と異なる。そして、このペンＸ
座標検出動作は、実施形態１におけるペン座標検出と同
じ方法で行われるので、説明は省略する。次に上記指座
標検出期間において指座標検出が行われるが、これも実
施形態１と同じ動作によって行われるので説明は省略す
る。

【００５０】以上説明したように、本発明では、ペン座
標検出動作を行う場合には、表示パネルの電極に走査パ
ルスを印加して入力ペンで信号を検出し、一方、指座標
検出動作時には、表示パネルの電極すべてに交流信号を
印加し、指が表示パネルに接触したときの信号検出を表
示パネルの電極により行っており、且つ、上記２つの動
作は時分割で行われる。すなわち、上記ペン座標検出動
作と指座標検出動作とを完全に分離して行っている。こ
のため、指入力検出動作とペン座標検出動作とは互いに
影響を及ぼすことはないので、指入力とペン入力とが同
時に行うことが可能であり、またペンによる入力に際し
て、手のひらが座標入力面に接触してもペン座標検出が
乱されることもないので、操作性が改善される。また、
ペンによる入力と指による入力とが独立して同時に行え
ることから、表示パネル上における２つの指示位置が同
時に扱えるため、例えば、項目選択→入力といった様な
これまで２アクション必要であった操作が一度で行うこ
とが可能となり、操作性が改善される。

【００５１】さらに、表示パネルの電極及び、駆動手段
をペン座標検出と指座標検出とにも兼用し、表示動作と
ペン座標検出動作と指座標検出動作を時分割で行うた
め、表示装置の表示品位を劣化させることもない。さら
に、表示装置の電極や駆動手段を座標検出にも兼用する
ため、小型、軽量、低価格な座標入力装置が提供でき
る。また、上記実施形態１及び、実施形態２では、第１
検出制御手段１１、３１と、第２検出制御手段１２、３
２とを別に設けたが、第２検出制御手段１２、３２に、
第１検出制御手段１１、３１の機能を持たせてもよい。
この場合部品点数の削減によるコストダウンが可能とな
る。

【００５２】また、表示パネルには、上記デューティタ
イプ液晶パネル、ＴＦＴタイプ液晶パネルの他、ＥＬパ
ネル、プラズマディスプレイ、プラズマアドレス型液晶
ディスプレイ等、その種類を限定するものではなく、少
なくとも第１電極、第２電極、第１電極駆動手段及び、
第２電極駆動手段を構成要素として持っているものであ
れば、本発明は適用できる。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、表示パネルの電極及び、
駆動回路を指示手段による座標入力入力と指による座標
入力にも兼用しているため、座標入力パネルを別途設け
る必要がないので視認性よく、指示手段と指の両方の正
確な座標入力が可能となり操作性が改善される。また、
薄型軽量化、低コスト化も可能となる。また、指示手段
の第１電極での座標検出或いは、第２電極での座標検出
のどちらか一方を画像表示期間に行うので、座標検出に
要する時間が短縮でき、表示パネルの使用効率の向上が
可能となる。

【００５４】また、指座標検出に関係しない電源及び、
制御信号及び、、画像データに交流印加を行う必要がな
くなるため、交流印加手段の構成を簡略化でき、規模を
小さくすることが可能となる。また、指示手段が表示パ
ネルに接近したことを検知できるため、表示パネルから
離したときに指示手段に混入するノイズによる誤動作を
防ぐことが可能となる。また、上記第２検出制御手段が
第１検出制御手段の機能を併せ持つので、部品点数を減
らすことが可能となり、コストダウンが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示一体型座標入力装置の実施形態１
の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の表示一体型座標入力装置の実施形態１
における表示動作と座標検出動作との関係を示す図。

【図３】図２のペン座標検出期間における走査電圧の一
例を示す図。

【図４】本発明の表示一体型座標入力装置の実施形態１
における第１座標検出手段の構成の一例を示すブロック
図。

【図５】本発明の表示一体型座標入力装置に係る指と電
極との静電結合の説明図。

【図６】本発明の表示一体型座標入力装置に係る指入力
検出動作における等価回路図。

【図７】本発明の表示一体型座標入力装置に係る第２座
標検出手段の構成の一例を示すブロック図。

【図８】本発明の表示一体型座標入力装置に係る指入力
のＸ座標検出時の信号波形及び、タイミングチャート。

【図９】本発明の表示一体型座標入力装置に係るスイッ
チングノイズ成分を示す図。

【図１０】本発明の表示一体型座標入力装置の実施形態
１におけるペン座標検出期間の走査電圧の別の実施例を
示す図。

【図１１】本発明の表示一体型座標入力装置の実施形態
１における第１座標検出手段の構成の別の実施例を示す
ブロック図。

【図１２】本発明の表示一体型座標入力装置の実施形態
２における座標入力装置の構成を示すブロック図。

【図１３】本発明の表示一体型座標入力装置の実施形態
２における表示・ペンＹ座標検出期間と座標検出期間の
関係を示す図。

【図１４】図１２の表示・ペンＹ座標検出期間における
走査電圧の一例を示す図。

【図１５】本発明の表示一体型座標入力装置の実施形態
２における第１座標検出手段の構成を示すブロック図。

【図１６】従来の抵抗膜方式座標入力装置の構成を示す
ブロック図。

【図１７】従来の静電容量方式座標入力装置の構成を示
すブロック図。

【図１８】従来の別の静電容量方式座標入力装置の構成
を示すブロック図。

【図１９】従来の表示一体型座標入力装置の構成を示す
ブロック図。

【符号の説明】１、２１第１電極２、２２第２電極３、２３表示パネル４、２４第１電極駆動手段５、２５第２電極駆動手段６、２６交流印加手段７、２７第１座標検出手段８、２８第２座標検出手段９、２９制御手段１０、３０表示制御手段１１、３１第１検出制御手段１２、３２第２検出制御手段１３、３３切替手段１４、３４直流電源供給手段１５指示手段（入力ペン）１６指

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩橋弘幸大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互い平行に配列された複数の第１電極
と、上記第１電極に直交する方向に互いに平行に配列された
複数の第２電極と、上記第１電極と第２電極とが交差する箇所に対応した画
素を有する表示パネルと、上記第１電極及び第２電極と静電結合し、上記表示パネ
ル上の位置を指示する指示手段と、上記第１電極を駆動する第１電極駆動手段と、上記第２電極を駆動する第２電極駆動手段と、表示一体型座標入力装置全体に直流電圧を供給する直流
電源供給手段と、所定の直流電源電圧及び所定の制御信号に、所定周波数
の交流電圧を印加する交流印加手段と、上記表示パネル上の上記指示手段の指示位置を検出する
第１座標検出手段と、上記表示パネル上の指の指示位置を検出する第２座標検
出手段と、上記本装置全体を制御する制御手段と、上記第１電極駆動手段と第２電極駆動手段とを制御し
て、上記各画素に対応した電圧を上記第１電極及び第２
電極に印加して、画像を表示する表示期間を設定する表
示制御手段と、上記第１電極駆動手段と第２電極駆動手段とを制御し
て、上記第１電極及び、、第２電極に上記指示手段の位
置を検出するための走査電圧を順次印加する第１検出期
間を設定する第１検出制御手段と、上記第１電極駆動手段及び、第２電極駆動手段を制御し
て、上記表示パネルに交流電圧を印加すると共に、上記
第１電極駆動手段及び、第２電極駆動手段を制御して、
上記第１電極及び、第２電極を順次走査して、上記第２
座標検出手段に接続する第２検出期間を設定する第２検
出制御手段と、上記表示制御手段と上記第１検出制御手段及び、上記第
２検出制御手段を順次切り替え制御する切替手段とを備
え、上記第１座標検出手段は、上記指示手段と上記検出制御
手段により印加された走査電圧との静電結合により、上
記指示手段に誘起された誘導電圧に基づいて、上記指示
手段の座標を演算する演算手段を有し、上記第２座標検出手段は、上記交流電圧が印加された表
示パネルへの指の接触に伴う第１電極及び、第２電極か
ら得られる検出電流信号に基づいて、上記指の座標を演
算する演算手段とを有することを特徴とする表示一体型
座標入力装置。
【請求項２】上記指示手段の第１電極による座標検出
或いは、第２電極による座標検出のいずれか一方を、画
像表示期間に行うことを特徴とする請求項１記載の表示
一体型座標入力装置。
【請求項３】上記交流印加手段は、上記表示パネル上
の指の指示位置を検出する上記第２検出期間にのみ、上
記直流電源及び、制御信号に所定周波数の交流電圧を印
加することにより、表示パネルに所定周波数の交流信号
を与えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
表示一体型座標入力装置。
【請求項４】上記第１座標検出手段は、上記表示パネ
ルに印加された上記交流電圧によって上記指示手段に誘
起される出力信号に基づき、上記指示手段が表示パネル
に接近したことを検知する指示手段検知手段を備えるこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の表示一体型
座標入力装置。
【請求項５】上記第２検出制御手段が第１検出制御手
段の機能を併せ持つことを特徴とする請求項１乃至請求
項４記載の表示一体型座標入力装置。