JPH03294919A - タブレット機能付き表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はタブレット機能付き表示装置に関し、その利用
分野はエンジニアリングワ・−クステーション（ＥＷＳ
）に用いられるコンピュータ・エイデツド・デザイン（
ＣＡＤ）やコンピュータ・エイデツド・エンジニアリン
グ（ＣＡＥ）および手書きワープロ、電子手帳などの文
字・図形入力などの入力支援を行うと同時に描画、表示
する画像処理機能、さらに手書きと描画像などを同時に
伝送するテレライティング装置や携帯型のデータエント
リ端末などの手書き入力表示装置に利用されるものであ
る。

（従来の技術） 第４図は従来の液晶デイスプレィと透明タブレットを一
体化した入力表示一体型デイスプレィ装置の一例を示し
、同図（ａ）は全体の構成を示す外観図、同図（ｂ）は
同図（ａ）で示したＡ−Ａ’での断面図である。

これは同図（ａ）に示すように液晶デイスプレィ１の上
面に透明タブレット２がスペーサｔ（（ｂ）図参照）の
間隔で貼り合わせた構造になっており、透明タブレット
２面に入力ペン３や指でタッチすることにより、その押
された点の入力座標値を検出し、検出された情報を液晶
デイスプレィ１面で対応した点の画素に変換され表示さ
れる。したがって入力ペン３で押された点の軌跡が表示
されることになる。

第４図（ｂ）は、より詳細な（ａ）図のＡ−Ａ’断面図
である。透明タブレットの方式は静電結合形。

電磁誘導形および感圧形がある。第４図に示すものは、
構成の簡単な感圧形の透明タブレットである。ここで、
通常の透明タブレット２は、透明ガラスあるいは透明フ
ィルム基板４の上に均一な透明抵抗膜５を上下に２枚設
け、入力ペン３などで押されることにより導通状態とな
り、この２枚の透明抵抗膜５に定電流を流して、Ｘ方向
、Ｙ方向にそれぞれ分流して入力座標位置に応じて変化
するＸ、Ｙ方向の抵抗値の変化を測定し座標値を検出す
る構造である。

またアクティブマトリックス駆動型液晶デイスプレィ１
の構造は、各画素にスイッチ素子１９とし、て機能する
能動素子や非線形素子と液晶層ＴＮによる信号蓄積キャ
パシタを集積し、液晶を準スタティックに駆動する。

スイッチ素子１９には薄膜トランジスタ（ＴＰＴ）が用
いられ、ガラス基板６ａ上にアモルファスシリコン（ａ
−８ｉ）やポリシリコン（ｐｏｌｙ　−Ｓ　ｉ）で形成
される。第４図（ｂ）はアモルファスシリコン（ａ−８
ｉ）の１画素を示した図であり、その構成は、ゲート電
極Ｇ、　ａ−８ｉ、ソース電極Ｓ、ドレイン電極りでス
イッチ素子になっており、薄膜トランジスタＴＰＴを形
成しＴＰＴの保護として保護膜１１を設けている。ゲー
ト絶縁膜１０はゲート電極Ｇとドレイン電極りの交差に
よる絶縁層である。

なお、ゲート電極Ｇは走査線（Ｘ駆動線）であり、ソー
ス電極りはデータ線（Ｘ駆動線）となる。

また、ａ−８ｉは光に敏感で光が直接あたるとオフ電流
が増加してしまうので、その上に光遮蔽層９を設けてい
る。表示のオン・オフは対向電極８と画素電極７の電位
差により、液晶層ＴＮが偏向され光の透過、非透過状態
が作られて表示が行われる。

（発明が解決しようとする課題） 上述した従来の液晶デイスプレィと透明タブレットを一
体化した入力表示一体型デイスプレィ装置においては、
液晶デイスプレィ１と透明タブレット２を貼り合わせた
場合、透明抵抗膜５の抵抗値の不均一によって実際に入
力した位置と表示する位置がずれた状態になり、座標検
出誤差を生じる。

そこで、液晶デイスプレィ１の表示位置と入力位置とを
１対１に対応させるためには、透明タブレット２で押下
された入力座標値の誤差を補正する回路が必要になると
いう欠点がある。

また、液晶デイスプレィ１と透明タブレット２を貼り合
わせる時に、密着して貼り合わせた場合にリング上の干
渉縞が生じてしまい、偏向フィルタ等の対°策およびス
ペーサｔの間隔を０．５〜１ｍ程度の間隔をあける必要
があり、実際に入力ペン３等で入力した時に、その厚み
のために入力した位置と表示される部分での位置にずれ
が生じ、手書き入力の際、実際の手書きの軌跡をその表
示（エコーバック）のずれにより入力しに・くいという
欠点が生じる。

なお、以上の欠点を除去する目的で、ＥＬデイスプレィ
について、そのＥＬ表示駆動用のマトリクス配線を利用
して、静電結合型のタブレット機能を一体化した例があ
る（伊勢雅博、電極・駆動回路を共用したタブレット機
能付ＥＬデイスプレィ、電子情報通信学会春期全国大会
、　Ｄ−２１１゜１９８９）。しかし、この方法をその
まま液晶デイスプレィに適用した場合、座標検出パルス
がそのまま液晶に印加されるので、表示が乱れると言う
致命的な欠点がある。

本発明は上述した従来技術の入力表示一体型デイスプレ
ィ装置を構成する液晶デイスプレィと透明タブレットの
貼り合せによる不具合いを解決し。

手書入力位置と表示位置とが補正なしに同一位置に描画
表示することを目的とする。

（１４１題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決し、目的を達成するため、Ｍ×
Ｎ個の能動素子または非線形素子を２次元的に配置し、
該Ｍ×Ｎ個の素子を駆動する交差したＭ本のＸ駆動線と
Ｎ本のＸ駆動線により、選択的に表示画素の○Ｎ１０Ｆ
Ｆ制御する表示装置において、フレームまたはフィール
ド単位に座標検出期間を設け、該座標検出期間中に前記
Ｍ、　Ｎ本のＸ、Ｘ駆動線に前記Ｍ×Ｎ個の素子が導通
状態にならない極性のパルス電圧を順次印加し、導電性
のペン先を有する入力ペンと表示位置との接触部位と、
前記Ｘ駆動線またはＸ駆動線の間の容量を介して前記パ
ルス電圧を検出し、その検出タイミングにより、前記入
力ペンと表示位置との接触部位の座標を検出することを
特徴とする。

（作　用） 本発明は液晶デイスプレィ等のフラットデイスプレィの
直交するＸ駆動線とＸ駆動線を座標検出に利用して、タ
ブレット機能を付加した一体化構成になっており、入力
ペンで押された座標とその描画表示の座標を、特別の補
正なしに正確に一致させることができる特徴がある。さ
らに従来技術にくらべて厚みを薄くすることができるの
で視差が小さく、実際に手書き入力で描いた文字・図形
等をあたかも紙にベンで書いたように違和感なく描画表
示することができる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の構成を示す模式図（ａ）お
よびその等価回路（ｂ）を示す。同図（ａ）において前
記第４図でのべた同じ素子については同一番号を付して
あり、図中の１２はＸ駆動線、１３はＸ駆動線で、互い
に第２図に示すように交差し、液晶層ＴＮ内に形成され
、夫々絶縁層にで絶縁されている。

本実施例の特徴は第１図（ａ）の模式図から明らかなよ
うに従来の技術でのべた第４図に示した透明タブレット
２を除去し、液晶デイスプレィ１のＸ駆動線１２とＸ駆
動線１３を、そのまま座標検出用のマトリクス配線に利
用することにある。

以下に座標検出の基本原理について述べる。本発明に使
用する入力ペン３は導電性であり、この入力ペン３を液
晶デイスプレィ１の表示面に接触させた時、液晶表示用
の直交するマトリクス配線であるＸ駆動線Ｉ２またはＸ
駆動線１３との間に、ガラス基板６ａを介してコンデン
サＣｐが形成される。

ここで、Ｘ駆動線１２またはＸ駆動線１３のマトリクス
配線にパルス電圧が注入されると、コンデンサＣｐを介
して、入力ペン３とマトリクス配線（Ｘ駆動線１２．Ｘ
駆動線１３）が容量結合される。従って、このマトリク
ス配線への座標検出用のパルス電圧の注入タイミングと
、入力ペンによる該パルス電圧６の検出タイミングから
、ベンタッチした部位の座標が検出できる。

このように本発明では、入力ペン３とマトリクス配、ｉ
！（Ｘ駆動線１２．Ｘ駆動線１３）間の容量結合を利用
する必要から、マトリクス配線が形成されているガラス
基板６ａが液晶デイスプレィ１の表面側である。すなわ
ち、表示部の構成は第４図（ｂ）に示した液晶デイスプ
レィ１と同じであるが第１図（ａ）に示すように、対抗
電極８のガラス基板６ｂが表示面の奥側にあり、マトリ
クス配線側のガラス基板６ａが表面側となっている。も
し、対抗電極８側が表面とすると、対抗電極８が静電シ
ールドとなり、マトリクス配線と入力ペン３は容量結合
しない。なお、（ａ）図において、Ｘ駆動線１２は紙面
の垂直方向、Ｘ駆動線は紙面に水平な方向の駆動線で絶
縁層Ｋを介したクロスオーバ部を示しており、これらの
マトリクス配線と同一基板に形成されるＴＦＴは省略し
ている。

第１図（ｂ）は、マトリクス配線と入力ペン３の容量結
合部の等価回路であり、Ｅｐはマトリクス配線への注入
パルス電圧、Ｃｐは入力ペン３とマトリクス配線間の容
量、Ｃｅは入力ペン３とアース間の容量、Ｒｅは入力ペ
ン３とアース間の抵抗であり、Ｒｅ＞１／ωＣｅであれ
ば、入力ペン３に誘起されるペン電圧Ｖｐは、Ｖｐ＝Ｅ
ｐ−Ｃｐ／（Ｃｐ＋Ｃｅ）となる。この電圧Ｖｐを検出
することにより、ベンタッチ部位の座標を検出可能とな
る。

第２図は第１図に示したタブレット機能付き表示装置の
回路構成図を示し、第３図にその動作を説明するタイミ
ングチャートである。

第２図はＭ×Ｎ画素（ビット）の場合を示し１図中、１
４はＭビットのＸドライバ、１５はＮビットのＹドライ
バ、１６はＸ、Ｙドライバ１４．１５の切替制御回路、
１７は表示データＤ１が入力される表示制御回路、１８
は座標データＤ２を出力する座標検品回路である。ここ
で、マトリクス配線（Ｘ、Ｙ駆動線１２．１３）の交点
に位置するスイッチ素子１９のＴＦＴは、Ｙ駆動線１３
（ゲート電圧）が正の時オンするタイプを例示している
。従って、表示の際は、Ｘドライバ１５からＹ駆動線１
３（走査線）に正のパルス電圧を印加して１ライン単位
にＴＰＴを順次オンし、Ｘドライバ１４からの１ライン
ー括呂力される表示データＤ１に従ったパルス電圧を各
ＴＰＴに印加する。

一方、座標検出は、１フイールドまたは１フレームのブ
ランキングの期間に、切替制御回路１６によって、Ｘド
ライバ１４とＸドライバ１５の制御を表示制御回路１７
から座標検出回路１８に切り替えて実行する。ここで、
Ｙ駆動線１３への出力は負のパルスであり、ＴＰＴはオ
ンしないので、液晶に印加されている電圧は変化しない
。これにより、座標検出用のパルス電圧をＸ駆動線１２
及びＹ駆動線１３に注入しても、表示画像が乱れること
はない。なお、Ｘドライバ１５は正負両極性のパルスを
出力する必要があるが、Ｘドライバ１４と同様の回路構
成とすればよい。即ちＸドライバ１４は液晶の劣化防止
のために交流駆動であり、その出力はフィールドまたは
フレーム毎に極性が反転する。

第３図は、第２図のタイミングチャートである。

ブランキング信号は垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，バックポ
ーチ期間等の非表示期間を表しており、このブランキン
グ期間に、１回の座標検出動作を完了する。すなわち、
この期間中に、駆動線Ｘ１〜Ｘｎ、Ｙｌ〜Ｙｎに順次座
標検出用パルスを注入する。ここで、入力ペン３がマト
リクス配線の（Ｘ２．　Ｙ２）の位置にあるとすると、
第３図の座標検出パルスＸ２．Ｙ２に同期したペン電圧
ＶＰが座標検出回路１８に入力する。この時座標検出パ
ルスのシフトクロック（図示せず）を計数するカウンタ
の値はＸ２．Ｙ２になっており、この値が入力ペン３の
座標に相当する０以上の動作をフィールドまたはフレー
ム毎に繰り返して、連続した座標データＤ２が得られる
。この時、フィールドまたはフレームの周波数は５０〜
６０七程度なので、座標検出速度は５０〜６０サンプル
／秒であり、通常の手書き入力の速度には、十分追随可
能である。

なお、ＸまたはＹの駆動線１２．１３と入力ペン３の間
の容量ＣＰはかなり小さい容量であり、その誘起される
ペン電圧Ｖｐは低い電圧で検出エラー発生の恐れが高い
。これを解決する一方法としては、複数の駆動線に同時
に座標検出パルスを印加する方法も採用可能である。こ
の場合、同時に印加する駆動線と入力ペンの間の個々の
容量の総和が実効的な結合容量となり、ＣＰが増大しＳ
／Ｎが向上する。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、マトリックス駆動
型液晶デイスプレィにタブレット機能を付加し、ペンタ
ッチによる手書き入力した位置とエコーパック表示され
る画像位置とが同一の位置に描画表示することができる
入力表示一体型構成である。

このため１手書き入力により文字゛・図形など描くと同
時に表示することができ、従来の技術に比べて、タブレ
ット入力座標値の補正回路を必要とせず、さらに厚みを
薄くすることができ、ペン入力位置とそのエコーパック
表示位置の誤差を小さくでき、マンマシーンインタフェ
ースに優れた入力表示一体型の装置を実現できる利点が
ある。

また、従来は透明タブレットに光が吸収されて光透過率
が低下していたが、本発明では座標検出専用の透明タブ
レットが不要なので、光透過率が向上して表示コントラ
ストに優れると共に、専用のタブレットプレーンを形成
する必要がないので経済的である。

なお、以上の説明において、フラットデイスプレィとし
てＴＮ型の液晶を例に説明したが、本発明はこれに限る
ものではなく、ＴＮ型以外の液晶（ＳＴＮ、ＧＨ，強誘
電型等）、ＥＬ、プラズマ等のアクティブマトリクス型
フラットディスプレイにも適用可能である。また、マト
リクス配線の交点の素子として、ＴＰＴを適用した例を
説明したが、スイッチング機能がある非線形素子一般に
対して、本発明は適用可能であり、Ｍ　Ｉ　Ｍ　（Ｍｅ
ｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）、　Ｂ　Ｂ
　Ｄ（Ｂａｃｋ　ｔｏ　ＢａｃｋＤｉｏｄｅ）、　ＲＯ
（Ｒｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）、　Ｔ　Ｄ　Ｓ　Ｄ（Ｔｗ。

Ｄ　１ｏｄｅｓ　Ｓ　ｗｉｔｃｈｉｎｇ　Ｄ　ｅｖｉｃ
ｅ）　、バリスタ型等の周知の各種アクティブマトリク
ス型液晶デイスプレィに適用可能である。すなわち、Ｘ
駆動線とＸ駆動線に同時に選択信号が入力した時のみ、
マトリクス交点の素子がオンする素子であれば、Ｘ駆動
線またはＸ駆動線に順次座標検出パルスを注入し、他方
の駆動線はマトリクス交点素子がオンしない非選択の電
位とすればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例の構成を示す模式図、
第１図（ｂ）は等価回路を示す図、第２図は第１図に示
したタブレット機能付き表示装置の回路構成図、第３図
は第２図の動作タイミングチャート、第４図（ａ）は従
来の入力表示一体型デイスプレィ装置の一例を示す外観
図、 図のＡ−Ａ′断面図である。 １　・・・液晶デイスプレィ、　３　・・・入力ペン、
　６　・・・ガラス基板（６ａ、　６ｂ）、　７・・・
画素電極、　８　・・・対向電極、　９　・・・光遮蔽
層、１０・・・ゲート絶縁膜、１１・・・保護膜、１２
・・・Ｘ駆動線、１３・・・Ｘ駆動線、１４・・・Ｘド
ライバ、１５・・・Ｙドライバ、１６・・・切替制御回
路、１７・・・表示制御回路、１８・・・座標検出回路
。 １９・・・スイッチ素子、　ＴＰＴ　・・・薄膜トラン
ジスタ、　ａ−８ｉ・・・アモルファスシリコン、　Ｇ
・・・ゲート電極、　Ｓ　・・・ソース電極、　Ｄ・・
・　ドレイン電極、ＴＮ・・・液晶層、　Ｋ・・・絶縁
層。 第４図（ｂ）は（ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｍ×Ｎ個の能動素子または非線形素子を２次元的に配置
   し、該Ｍ×Ｎ個の素子を駆動する交差したＭ本のＸ駆動
   線とＮ本のＹ駆動線により、選択的に表示画素のＯＮ／
   ＯＦＦ制御する表示装置において、 フレームまたはフィールド単位に座標検出期間を設け、
   該座標検出期間中に前記Ｍ、Ｎ本のＸ、Ｙ駆動線に前記
   Ｍ×Ｎ個の素子が導通状態にならない極性のパルス電圧
   を順次印加し、導電性のペン先を有する入力ペンと表示
   位置との接触部位と、前記Ｘ駆動線またはＹ駆動線の間
   の容量を介して前記パルス電圧を検出し、その検出タイ
   ミングにより、前記入力ペンと表示位置との接触部位の
   座標を検出することを特徴とするタブレット機能付き表
   示装置。