JPH04337822A - 座標入力装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】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文字や図形などを入力する
際に用いられるいわゆるタブレットなどの座標入力装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】手書き文字や図形をコンピュータやワー
ドプロセッサなどに入力する手段として、たとえば液晶
ディスプレイと静電誘導型タブレットとを組合わせて、
静電誘導型タブレットへの入力文字や図形などが、操作
者が紙に筆記用具で書いた感覚で入力され、かつ液晶デ
ィスプレイに表示されるようにした入力装置が実用化さ
れている。

【０００３】このような用途に用いられる静電誘導型タ
ブレットとしては、従来、透明なガラスまたはプラステ
ィックフィルムの上に酸化インジウムなどの透明電極を
形成し、この電極に順次パルス電圧を印加していくもの
が一般的であり、たとえば図１１に示すような構成のも
のがある。

【０００４】この静電誘導型タブレットの座標入力部３
１は、透明電極Ｘ１，Ｘ２，…，Ｘｍ（総称するときは
Ｘで示す）を形成したガラス基板３２と、透明電極Ｙ１
，Ｙ２，…，Ｙｎ（総称するときはＹで示す）を形成し
たガラス基板３３とを、互いに電極形成面が対向するよ
うに微小な間隔をあけて配設した構成であり、図示しな
い液晶ディスプレイ上に置かれている。

【０００５】前記透明電極Ｘ，Ｙは、それぞれ列電極シ
フトレジスタ３４および行電極シフトレジスタ３５に接
続され、さらに、この２つのシフトレジスタ３４，３５
はタイミング発生回路３６に接続されている。このタイ
ミング発生回路３６からは、前記シフトレジスタ３４，
３５にシフトデータとクロック信号とが送られ、列電極
シフトレジスタ３４からは電極Ｘ１，Ｘ２，…，Ｘｍに
、行電極シフトレジスタ３５からは電極Ｙ１，Ｙ２，…
，Ｙｎに、それぞれ順次、パルス電圧が印加される。

【０００６】前記座標入力部３１の表面に位置検出ペン
（以下、単に検出ペンという）３７を接近させると、検
出ペン３７の先端部に備えられる電極と電極Ｘ，Ｙとの
間の浮遊容量によって、検出ペン３７先端の電極に電圧
が誘起する。この検出ペン３７に誘起した電圧は、アン
プ３８によって増幅され、Ｘ座標検出回路３９およびＹ
座標検出回路４０に入力される。

【０００７】このＸ座標検出回路３９およびＹ座標検出
回路４０は、前記アンプ３８からの出力と前記タイミン
グ発生回路３６からのタイミング信号とに基づいて、そ
れぞれＸ座標およびＹ座標を検出し、前記図示しない液
晶ディスプレイはこの静電誘導型タブレットからの座標
信号に基づいて、前記検出ペン３７が指示した位置をデ
ィスプレイ上に表示する。

【０００８】しかしながら、この静電誘導型タブレット
の場合、前記座標入力部３１の透明電極Ｘ，Ｙが有る部
分と無い部分とでは反射率や透過率が異なるため、表示
画面上で格子状に電極が見え、液晶表示の品質を落とす
原因となっている。

【０００９】そこで、このような欠点を無くしたタブレ
ットとして、最近、図１２に示すような表示一体型タブ
レットが提案されている。

【００１０】この表示一体型タブレットは、液晶表示の
表示電極が位置検出電極を兼ねたもので、位置検出と表
示とを時分割で行うようにしたものである。

【００１１】図１２において、液晶パネル５０１は、互
いに交差する方向に配列したコモン電極Ｙ１〜Ｙｎ（総
称するときはＹで示す）とセグメント電極Ｘ１〜Ｘｍ（
総称するときはＸで示す）との間に液晶層を介在させて
構成されており、各コモン電極Ｙとセグメント電極Ｘと
が交差する部分の液晶層が各画素となっている。すなわ
ち、ここではｎ×ｍ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。

【００１２】この表示一体型タブレットは、上述の液晶
ディスプレイ上にタブレットをおいたものに比べて、格
子状の電極パターンが見えることがなくなり、画面を見
やすくなるといった利点の他に、電極や駆動回路を兼用
しているため、コストダウンや小形軽量化が容易になる
といった利点がある。

【００１３】前記コモン電極Ｙを駆動するためのコモン
駆動回路５０２と、前記セグメント電極Ｘを駆動するた
めのセグメント駆動回路５０３は、切換回路５０４を介
して表示制御回路５０５と位置検出制御回路５０６とに
接続されている。切換回路５０４は、制御回路５０７に
よって切換制御され、表示期間では表示制御回路５０５
からの出力を駆動回路５０２，５０３に出力し、位置検
出期間では位置検出制御回路５０６からの出力を駆動回
路５０２，５０３に出力する。

【００１４】表示期間では、前記表示制御回路５０５が
、シフトデータＳ、反転信号ＦＲ、クロックＣＰ１，Ｃ
Ｐ２、表示データＤ０〜Ｄ３を出力する。

【００１５】クロックＣＰ１は、１行分の画素を走査す
る走査期間を周期とするクロックであり、切換回路５０
４の出力端子ＣＰ１０からコモン駆動回路５０２のクロ
ック入力端子ＣＫとセグメント駆動回路５０３のラッチ
パルス入力端子ＬＰとに入力される。また、シフトデー
タＳは、各コモン電極Ｙを指定するためのパルス信号で
あり、切換回路５０４の出力端子Ｓ０から出力され、コ
モン駆動回路５０２のシフトデータ入力端子Ｄ１０１か
ら前記クロックＣＰ１に同期して入力される。

【００１６】前記シフトデータＳのシフトに応じて、そ
のシフト位置に対応するコモン駆動回路５０２の出力端
子からコモン電極Ｙに駆動信号が出力される。この駆動
信号は、直流電源回路５１２から供給されるバイアス電
圧Ｖ０〜Ｖ５に基づいて生成される。クロックＣＰ２は
、１列分の画素を走査する走査期間を複数に分割した期
間を１周期とするクロックであり、切換回路５０４の出
力端子ＣＰ２０から出力され、セグメント駆動回路５０
３のクロック入力端子ＸＣＫに入力される。

【００１７】表示データＤ０〜Ｄ３は、切換回路５０４
の出力端子Ｄｏｕｔから出力され、セグメント駆動回路
５０３の入力端子Ｄ０〜Ｄ３に入力され、セグメント駆
動回路５０３内部のレジスタに順次取込まれる。１行分
の画素に対応する表示データが取込まれると、前記ラッ
チパルス入力端子ＬＰに入力されるクロックＣＰ１のタ
イミングでこれらの表示データがラッチされ、各表示デ
ータに対応する駆動信号がセグメント駆動回路５０３の
出力端子からセグメント電極Ｘに出力される。この駆動
信号も、前記直流電源回路５１２から供給されるバイア
ス電圧Ｖ０〜Ｖ５に基づいて生成される。なお、反転信
号ＦＲは、液晶層に印加する電圧の極性を周期的に反転
させて液晶の電気分解による劣化を防止するための信号
である。

【００１８】前記コモン駆動回路５０２およびセグメン
ト駆動回路５０３の動作によって、液晶パネル５０１の
画素はその行順序に従って駆動され、表示データに対応
する画像が液晶パネル５０１に表示される。

【００１９】一方、位置検出期間では、位置検出制御回
路５０６が、シフトデータＳｄ、反転信号ＦＲｄ、クロ
ックＣＰ１ｄ，ＣＰ２ｄ、および駆動データＤ０ｄ〜Ｄ
３ｄをそれぞれ出力する。

【００２０】クロックＣＰ１ｄは、１行分のコモン電極
を走査する走査期間を周期とするクロックであり、切換
回路５０４の出力端子ＣＰ１０からコモン駆動回路５０
２のクロック入力端子ＣＫと、セグメント駆動回路５０
３のラッチパルス入力端子ＬＰとに入力される。また、
シフトデータＳｄは、各コモン電極Ｙを指定するための
パルス信号であり、切換回路５０４の出力端子Ｓ０から
出力され、コモン駆動回路５０２のシフトデータ入力端
子Ｄ１０１から前記クロックＣＰ１ｄに同期して入力さ
れる。

【００２１】前記シフトデータＳｄのシフトに応じて、
そのシフト位置に対応するコモン駆動回路５０２の出力
端子からコモン電極Ｙに駆動信号が出力される。この駆
動信号は、直流電源回路５１２から供給されるバイアス
電圧Ｖ０〜Ｖ５に基づいて生成される。クロックＣＰ２
ｄは、１列分のセグメント電極Ｘを走査する走査期間を
周期とするクロックであり、切換回路５０４の出力端子
ＣＰ２０ｄから出力され、セグメント駆動回路５０３の
クロック入力端子ＸＣＫに入力される。

【００２２】駆動データＤ０ｄ〜Ｄ３ｄは、切換回路５
０４の出力端子Ｄｏｕｔから出力され、セグメント駆動
回路５０３の入力端子Ｄ０〜Ｄ３に入力され、セグメン
ト駆動回路５０３内部のレジスタに順次取込まれる。１
行分のセグメント電極Ｘに対応する駆動データが取込ま
れると、前記ラッチパルス入力端子ＬＰに入力されるク
ロックＣＰ１ｄのタイミングで、これらの駆動データが
ラッチされ、各駆動データに対応する駆動信号がセグメ
ント駆動回路５０３の出力端子からセグメント電極Ｘに
出力される。この駆動信号も、直流電源回路５１２から
供給されるバイアス電圧Ｖ０〜Ｖ５に基づいて作成され
る。なお、反転信号ＦＲｄは、液晶層に印加する電圧の
極性を周期的に反転させて液晶の電気分解による劣化を
防止するための信号である。

【００２３】図２は、前記表示一体型タブレットの位置
検出期間における駆動タイミングを示すタイミングチャ
ートである。この図２に示すように、位置検出期間はＸ
座標検出期間とそれに続くＹ座標検出期間とに分かれて
おり、Ｘ座標検出期間ではセグメント電極Ｘをａ本ずつ
順に駆動し、Ｙ座標検出期間ではコモン電極Ｙをｂ本ず
つ順に駆動する。

【００２４】このように複数本ずつ同時にパルス電圧を
印加しているのは、検出ペン５０８の誘起電圧を高める
ことで検出精度をよくするためと、検出期間の短縮のた
めである。検出ペン５０８の誘起電圧はアンプ５０９で
増幅され、このアンプ５０９の出力と制御回路５０７か
らのタイミング信号とに基づいて、Ｘ座標検出回路５１
０がＸ座標を検出し、Ｙ座標検出回路５１１がＹ座標を
検出する。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】上述のような液晶パネ
ルを用いる表示一体型タブレットは、次の場合、座標検
出精度が低下することがある。

【００２６】■検出ペン５０８を検出面である液晶パネ
ル５０１から数ｍｍ離した場合。 ■液晶パネル５０１のコントラスト調整を行った場合。

【００２７】以下にその理由を述べる。まず図３におい
て、検出ペン５０８を液晶パネル５０１から離すと、そ
の離間距離に応じて走査電極Ｘ，Ｙと検出ペン５０８の
備える電極との間の浮遊容量Ｃは小さくなる。したがっ
て、図２に示すような座標検出走査において、検出ペン
５０８に誘起する電圧は液晶パネル５０１から離れるほ
ど低くなる。

【００２８】通常、検出ペン５０８の先端部は、座標検
出のための電極であるとともに、入力モードを指示する
ためのスイッチに連動する機構となっている場合が多い
。すなわち、検出ペン５０８先端部を液晶パネル面に軽
く押圧する（数１０ｇ）と、前記スイッチがオンとなり
、検出ペン５０８の指示する座標がホスト側のたとえば
マイクロコンピュータなどに取込まれるようになってい
る。したがって、座標入力装置としての機能に限定すれ
ば、検出ペン５０８が検出面（液晶パネル５０１）から
離れている場合には、座標検出をしなくてもよいことに
なる。

【００２９】しかしながら、タブレットとしての操作性
（使いやすさ）を考慮すると、検出ペン５０８を検出面
から数ｍｍの距離に近付けるだけで概略位置を検出し、
ホスト側には座標を入力しないけれども、たとえば「＋
」マークなどを検出ペン５０８直下の液晶パネル位置上
にのみ表示した方が使いやすい場合もある。なお、用途
から分かるように座標検出精度としては、検出ペン５０
８が検出面に接触した場合が優先される。

【００３０】図５は、検出ペン５０８に誘起する電圧の
波形を示す波形図である。図５（１）は検出ペン５０８
を液晶パネル５０１に接触した場合の電圧波形図であり
、図５（２）は検出ペン５０８を液晶パネル５０１から
わずかに離した場合の電圧波形図である。

【００３１】また、図１４（１）は図７のグラフに示す
電圧を後述するオペアンプ５０９で増幅し、座標検出期
間のみの信号波形を取出して重書きしたものである。す
なわち、図１４（１）において、電圧Ｖｘ１，Ｖｙ１は
、検出ペン５０８が液晶パネル５０１に接近した場合の
誘導電圧をオペアンプ５０９で増幅した出力ＶＯＰであ
り、電圧Ｖｘ２，Ｖｙ２は、検出ペン５０８が液晶パネ
ル５０１から離れた場合の誘導電圧をオペアンプ５０９
で増幅した出力ＶＯＰの、Ｘ座標検出時およびＹ座標検
出時のそれぞれの電圧である。

【００３２】一方、液晶パネルを用いるタブレットでは
、セグメント駆動回路およびコモン駆動回路を表示だけ
でなく、座標検出にも用いるのが特徴であり、したがっ
てタブレットのサイズの小形化および低コスト化を図る
ために、バイアス電圧Ｖ０〜Ｖ５も同様に表示および座
標検出の両方にそのまま使用している。

【００３３】しかしながら、バイアス電圧Ｖ０〜Ｖ５は
、図１０に示すような抵抗分割によって得ており、すべ
てのバイアス電圧がコントラスト調整ボリュームＶＲを
介して、最良の画質を得るための比率で分割されている
。したがって、表示のコントラストを調整するためにボ
リュームＶＲを調節すると、バイアス電圧Ｖ０〜Ｖ５の
すべてが同じ比率で変化する。したがって、これらのバ
イアス電圧Ｖ０〜Ｖ５を座標検出用の走査電圧として用
いると、表示コントラストの調整のたびに検出ペン３７
への誘導電圧の値も変化する。

【００３４】図１０において、コントラスト調整ボリュ
ームＶＲを調整して液晶表示のコントラストを変化させ
ると、たとえば検出ペン５０８の位置を液晶パネル５０
１上に固定しておいても、検出ペン５０８に誘起する電
圧は図５（１）および図５（２）に示すように変化し、
またオペアンプ５０９で増幅した出力ＶＯＰは、図１４
（１）に示すように、電圧Ｖｘ１，Ｖｘ２；Ｖｙ１，Ｖ
ｙ２のように変化してしまう。

【００３５】このように、検出ペン５０８が液晶パネル
５０１から離れた場合、およびコントラスト調節した場
合には、検出ペン５０８が備える電極の誘導電圧が変化
し、この変化が座標検出精度に影響を与える。

【００３６】図１３を参照して、座標検出処理を説明す
る。まず、オペアンプ５０９の出力電圧ＶＯＰの２値化
を行う。検出ペン５０８で静電誘導された検出電圧は、
オペアンプ５０９で増幅され、アナログゲート回路５１
，５２を介してそれぞれコンパレータ５３，５４に与え
られ、該コンパレータにおいて２値化される。なお、こ
こではアナログゲート回路がオンの場合、各コンパレー
タ５３，５４の＋入力端子の入力電圧は回路配線などの
電気抵抗などに起因する電圧低下がなく、オペアンプ５
０９の出力電圧と同電圧であるものとする。

【００３７】アナログゲート回路５１，５２は、それぞ
れＸ座標検出期間のうちハイレベルとされる制御信号ｇ
ｘおよびＹ座標検出期間にハイレベルとされる制御信号
ｇｙに応答し、オペアンプ５０９の出力をそれぞれ検出
に必要な期間コンパレータ５３，５４に供給する。アナ
ログゲート回路５１，５２は、オペアンプ５０９とコン
パレータ５３，５４との間ではなく、コンパレータ５３
，５４の出力側に設けてもよい。この場合は、Ｘ座標検
出期間およびＹ座標検出期間における入力電圧をコンパ
レータ５３，５４で２値化処理した後、制御信号ｇｘ，
ｇｙによって必要な信号のみを取出す。

【００３８】ボリューム５５，５６は、コンパレータ５
３，５４のしきい値電圧レベルを調整するためのもので
あり、基準電圧Ｖｓｘ，Ｖｓｙをそれぞれコンパレータ
５３，５４に供給する。ボリューム５５，５６をそれぞ
れコンパレータ５３，５４に関して別個に設けているの
は、電極Ｘ，Ｙの配置、座標検出走査時の走査電圧など
に起因して、電極Ｘと検出ペン５０８との間の誘導電圧
および電極Ｙと検出ペン５０８との間の誘導電圧が一致
しない場合が多いためである。

【００３９】図１４は、コンパレータ５３，５４の動作
を説明するための波形図である。図１４（１）はオペア
ンプ５０９の出力ＶＯＰを示し、図１４（２）はアナロ
グゲート回路５１のゲート信号ｇｘを示す。Ｘ座標検出
期間において、前記ゲート信号ｇｘはハイレベルとなり
、これによってアナログゲート回路５１は導通し、Ｘ座
標検出期間における電圧を選択する。また図１４（３）
は、アナログゲート回路５２のゲート信号ｇｘを示し、
Ｙ座標検出期間においてハイレベルとなる。これによっ
て、アナログゲート回路５２は導通し、Ｙ座標検出期間
における電圧を選択する。

【００４０】図１４（４）および図１４（５）は、コン
パレータ５３，５４によって２値化された出力信号であ
り、基準時刻（Ｘ座標およびＹ座標の検出期間の開始時
刻）からの時間Ｔｓｘ，Ｔｓｙをたとえばカウンタなど
で計測することによって、Ｘ座標およびＹ座標を検出す
ることができる。

【００４１】実動作において、オペアンプ５０９の出力
ＶＯＰは、Ｘ座標検出期間およびＹ座標検出期間におい
てともに、前述した要因によって、その波高値が変化す
る。したがって、図１３に示すように、コンパレータの
しきい値電圧レベルをボリューム５５で、たとえば基準
電圧Ｖｓｘ＝Ｖｓｘ１に固定した状態で２値化処理を実
行した場合、オペアンプ５０９の出力ＶＯＰが電圧Ｖｘ
１ならば、コンパレータ５３からの出力は図１４（４）
に示すような２値信号を出力する。

【００４２】しかしながら、前述したように誘導電圧が
電位Ｖｘ２に低下した場合には、コンパレータ５３のし
きい値電圧レベルＶｓｘより低いので、コンパレータ５
３からは２値信号は出力されない。したがって、誘導電
圧が電位Ｖｘ２においてもコンパレータ５３を動作させ
るためには、しきい値電圧レベルＶｓｘを電位Ｖｓｘ２
まで下げなければならい。このように、しきい値電圧レ
ベルＶｓｘを下げることによって、コンパレータ５３は
、図１４（４）に示すように２値信号を出力する。しか
しながら、基準電圧Ｖｓｘを電位Ｖｓｘ２に固定した状
態で、オペアンプ５０９の出力ＶＯＰが電位Ｖｘ１に上
昇した場合、コンパレータ５３からの２値信号は図１４
（６）に示すように、パルス幅がｔＷＬに広がる。

【００４３】前述したように座標検出は、期間Ｔｓｘ，
Ｔｓｙを検出することによって行うため、コンパレータ
５３，５４から出力される２値信号のパルス幅ｔＷはで
きる限り小さく、かつ一定であることが望ましい。しか
しながら、図１３に示すようにコンパレータ５３，５４
のしきい値電圧レベルを固定する場合、たとえば基準電
圧Ｖｓｘ＝Ｖｓｘ１に固定した場合、出力ＶＯＰが電圧
ＶＸ１の場合には高い精度で座標検出が実行されるが、
出力ＶＯＰが電位Ｖｓｘ２より低いＶｘ２の場合には、
全く座標が検出できない。

【００４４】また、基準電圧Ｖｓｘを電位Ｖｓｘ２に選
ぶと、出力ＶＯＰが電位ＶＸ２のような低い値に対して
は、精度は高いけれども、検出ペン５０８を検出面に接
触した場合は、高い検出精度が要求されるにもかかわら
ず、出力ＶＯＰは電位ＶＸ１のように大きな値となり、
パルス幅ｔＷが広がり、座標検出精度が低下する。した
がって、コンパレータ５３，５４のしきい値電圧レベル
を検出ペン５０８の誘導電圧に応じた最適値を選択する
ことによって、座標検出精度はより向上する。したがっ
て、検出ペン５０８の誘導電圧の増幅値である出力ＶＯ
Ｐが大幅に変化する場合、コンパレータ５３，５４のし
きい値電圧レベルを固定したままで、高い座標検出精度
を要求することは適当ではない。検出ペンの誘導電圧は
前述したように下記の場合に変化し、これが、高い座標
検出精度を要求する場合の問題点である。

【００４５】■検出ペン５０８を液晶パネル５０１から
離した場合。 ■液晶パネル５０１のコントラスト調整を行った場合。

【００４６】したがって、出力ＶＯＰが電位Ｖｘ１〜Ｖ
ｘ２の間を変動しても高い精度で座標検出を行うために
は、コンパレータ５３のしきい値電圧レベルＶｓｘも同
様に出力ＶＯＰに応じて電位Ｖｓｘ１〜Ｖｓｘ２の間を
変動させるか、あるいは出力ＶＯＰを一定にすることが
理想である。このことは、コンパレータ５４に関しても
同様である。

【００４７】本発明の目的は、上記課題を解決し、高い
精度で座標検出を行うことができる座標入力装置を提供
することである。

【００４８】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の帯状の
セグメント電極とコモン電極とが互いに直交して配置さ
れる液晶パネルと、前記液晶パネルを表示駆動するため
にセグメント電極およびコモン電極に順次表示電圧を印
加し、かつ液晶の電気分解を防止するために交流化駆動
を行う駆動手段と、前記セグメント電極およびコモン電
極と静電的に結合する比較的入力インピーダンスの高い
電極を備える座標指示手段と、液晶パネル表示期間に続
いて設定される表示に寄与しない座標検出期間に、前記
コモン電極とセグメント電極とに液晶表示に必要なしき
い値電圧より低い座標検出用電圧を順次印加し、前記座
標指示手段の電極に誘起する電圧を増幅し、該誘起電圧
の発生タイミングおよび波形を検出し、該座標検出用電
圧の印加タイミングと前記誘起電圧の発生タイミングと
に基づいて入力座標を算出する座標検出手段とを含む座
標入力装置において、前記座標検出手段は、前記座標検
出期間以外の期間に前記座標指示手段の電極に誘起する
電圧を検出し、該検出値に比例した直流電圧を生成し、
該直流電圧を座標検出期間まで保持する直流電圧生成手
段と、前記直流電圧を補助電圧として用い、座標検出期
間に座標指示手段の電極に誘起するアナログ電圧の正規
化処理を行う処理手段とを含むことを特徴とする座標入
力装置である。

【００４９】また本発明は、前記直流電圧生成手段は、
座標指示手段の電極に誘起するスパイク状電圧の波高値
に比例する直流電圧を生成し、前記処理手段は、前記ア
ナログ電圧の２値化処理を行うためのコンパレータを含
み、前記直流電圧をコンパレータの基準電圧とすること
を特徴とする。

【００５０】また本発明は、前記直流電圧生成手段は、
座標指示手段の電極に誘起するスパイク状電圧の波高値
に比例する直流電圧を生成し、前記処理手段は、前記直
流電圧を、誘起電圧を増幅する増幅器にフィードバック
してアナログ電圧のピーク値を一定にして、アナログ電
圧の２値化処理を行うことを特徴とする。

【００５１】また本発明は、前記直流電圧生成手段は、
座標指示手段の電極に誘起するスパイク状電圧の波高値
に比例する直流電圧を生成し、前記処理手段は、位置検
出期間に、前記駆動手段にバイアス電圧を供給する電源
に前記直流電圧をフィードバックし、該直流電圧の低下
に応じてバイアス電圧値を高くなるように制御すること
を特徴とする。

【００５２】

【作用】本発明に従えば、座標入力装置が備える液晶パ
ネルでは表示期間において液晶独自の交流化駆動を行っ
ており、座標指示手段を液晶パネル上に置くと、液晶パ
ネルを構成する電極と座標指示手段が備える電極との間
の浮遊容量を介して静電スパイクノイズのような誘起電
圧が検出される。この誘起電圧のピーク値および波形は
、液晶パネルの表示内容にはあまり関係なく、座標検出
期間における座標指示手段の電極に誘起する電圧値のほ
ぼ１０倍であり、大きさに差はあるけれども、ほぼ比例
関係である。さらに、この比例関係は、液晶パネルと座
標指示手段との距離を変えた場合や、液晶パネルにおけ
る表示コントラストを変えた場合でも成立している。

【００５３】したがって、液晶パネルの表示期間におけ
る座標指示手段の電極に誘起する電圧（スパイク状静電
ノイズ）を整流平滑およびピーク値保持によって直流電
圧とし、該直流電圧値を座標検出期間まで保持し、下記
の処理を行うことによって、座標指示手段と液晶パネル
の電極との距離および液晶パネルにおけるコントラスト
の調整に関係なく、常に安定した座標検出ができる。

【００５４】■前記直流電圧を、座標検出期間において
アナログ電圧の２値化処理を行うためのコンパレータの
基準電圧とする。■前記直流電圧を、誘起電圧を増幅す
る増幅器にフィードバックしてアナログ電圧のピーク値
を一定にして、アナログ電圧の２値化処理を行う。■前
記直流電圧を、座標検出期間に前記駆動手段にバイアス
電圧を供給する電源にフィードバックし、該直流電圧の
低下に応じてバイアス電圧値を高くなるように制御する
。

【００５５】

【実施例】図１は、本発明の一実施例である座標入力装
置の概略的構成を示すブロック図である。この座標入力
装置はいわゆる表示一体型タブレットであり、液晶表示
の表示電極が位置検出電極を兼ねたものであり、位置検
出と表示とを時分割で行うようにしたものである。

【００５６】図１において、液晶パネル１は、互いに交
差する方向に配列したコモン電極Ｙ（Ｙ１〜Ｙｎ）と、
セグメント電極Ｘ（Ｘ１〜Ｘｍ）との間に液晶層を介在
させて構成される。各コモン電極Ｙとセグメント電極Ｘ
とが交差する部分の液晶層が各画素となっている。つま
り、ここではｎ×ｍドットの画素がマトリクス状に配列
されていることになる。

【００５７】この表示一体型タブレットは、液晶ディス
プレイ上にタブレットを置いたものに比べて、格子状の
電極パターンが見えることがなくなり、見安くなるとい
った利点の他に、電極や駆動回路を兼用しているためコ
ストダウンや小形軽量化が容易になるといった利点があ
る。

【００５８】前記コモン電極Ｙを駆動するためのコモン
駆動回路２と、前記セグメント電極Ｘを駆動するための
セグメント駆動回路３とは、切換回路４を介して表示制
御回路５と位置検出制御回路６とに接続されている。こ
の切換回路４は、制御回路７によって切換制御され、表
示期間では表示制御回路５からの出力を駆動回路２，３
に出力し、位置検出期間では位置検出制御回路６からの
出力を駆動回路２，３に出力する。

【００５９】表示期間では、前記表示制御回路５が、各
出力端子からシフトデータＳ、反転信号ＦＲ、クロック
ＣＰ１，ＣＰ２、表示データＤ０〜Ｄ３をそれぞれ出力
する。

【００６０】クロックＣＰ１は、１行分の画素を走査す
る走査期間を周期とするクロックであり、切換回路４の
出力端子ＣＰ１０からコモン駆動回路２のクロック入力
端子ＣＫと、セグメント駆動回路３のラッチパルス入力
端子ＬＰとに入力される。また、シフトデータＳは、各
コモン電極Ｙを指定するためのパルス信号であり、切換
回路４の出力端子Ｓ０から出力され、コモン駆動回路２
のシフトデータ入力端子Ｄ１０１から前記クロックＣＰ
１に同期して入力される。

【００６１】前記シフトデータＳのシフトに応じて、そ
のシフト時に対応するコモン駆動回路２の出力端子から
コモン電極Ｙに駆動信号が出力される。この駆動信号は
直流電源回路１２から供給されるバイアス電圧Ｖ０〜Ｖ
５に基づいて生成される。

【００６２】クロックＣＰ２は、１列分の画素を走査す
る走査期間を複数に分割した期間を周期とするクロック
であり、切換回路４の出力端子ＣＰ２０から出力され、
セグメント駆動回路３のクロック入力端子ＸＣＫに入力
される。

【００６３】表示データＤ０〜Ｄ３は、切換回路４の出
力端子Ｄｏｕｔから出力され、セグメント駆動回路３の
入力端子Ｄ０〜Ｄ３に入力され、セグメント駆動回路３
内のレジスタに順次取込まれる。１行分の画素に対応す
る表示データが取込まれると、前記ラッチパルス入力端
子ＬＰに入力されるクロックＣＰ１のタイミングでこれ
らの表示データがラッチされ、各表示データに対応する
駆動信号がセグメント駆動回路３の出力端子からセグメ
ント電極Ｘに出力される。この駆動信号も、直流電源回
路１２から供給されるバイアス電圧Ｖ０〜Ｖ５に基づい
て作成される。

【００６４】なお、反転信号ＦＲは、液晶に印加する電
圧の極性を周期的に反転させて液晶の電気分解による劣
化を防止するための信号である。

【００６５】前記コモン駆動回路２およびセグメント駆
動回路３の動作によって、液晶パネル１の画素はその行
順序に従って駆動され、表示データに対応する画像が液
晶パネル１に表示される。

【００６６】一方、位置検出期間では、位置検出制御回
路６が、各出力端子からシフトデータＳｄ、反転信号Ｆ
Ｒｄ、クロックＣＰ１ｄ，ＣＰ２ｄ、駆動データＤ０ｄ
〜Ｄ３ｄをそれぞれ出力する。

【００６７】クロックＣＰ１ｄは、１行分のコモン電極
Ｙを走査する走査期間を出力するクロックであり、切換
回路４の出力端子ＣＰ１０からコモン駆動回路２のクロ
ック入力端子ＣＫとセグメント駆動回路３のラッチパル
ス入力端子ＬＰとに入力される。

【００６８】また、シフトデータＳｄは、各コモン電極
Ｙを指定するためのパルス信号であり、切換回路４の出
力端子Ｓ０から出力され、コモン駆動回路２のシフトデ
ータ入力端子Ｄ１０１から前記クロックＣＰ１ｄに同期
して入力される。前記シフトデータＳｄのシフトに応じ
て、そのシフト値に対応するコモン駆動回路２を出力端
子からコモン電極Ｙに駆動信号が出力される。この駆動
信号は、直流電源回路１２から供給されるバイアス電圧
Ｖ０〜Ｖ５に基づいて生成される。

【００６９】クロックＣＰ２ｄは、１列分のセグメント
電極Ｘを走査する走査期間を周期とするクロックであり
、切換回路４の出力端子ＣＰ２０ｄから出力され、セグ
メント駆動回路３のクロック入力端子ＸＣＫに入力され
る。

【００７０】駆動データＤ０〜Ｄ３は、切換回路４の出
力端子Ｄｏｕｔから出力され、セグメント駆動回路３の
入力端子Ｄ０〜Ｄ３に入力され、セグメント駆動回路３
内のレジスタ２０に取込まれる。１行分のセグメント電
極Ｘに対応する駆動データが取込まれると、前記ラッチ
パルス入力端子ＬＰに入力されるクロックＣＰ１ｄのタ
イミングでこれらの駆動データがラッチされ、各駆動デ
ータに対応する駆動信号がセグメント駆動回路３の出力
端子からセグメント電極Ｘに出力される。この駆動信号
も、前記直流電源回路１２から供給されるバイアス電圧
Ｖ０〜Ｖ５に基づいて生成される。

【００７１】なお、反転信号ＦＲｄは、液晶に印加する
電圧の極性を周期的に反転させて液晶の電気分解による
劣化を防止するための信号である。

【００７２】図２は、前記表示一体型タブレットの位置
検出期間における駆動タイミングを示すタイミングチャ
ートである。図２に示すように、位置検出期間はＸ座標
検出期間とそれに続くＹ座標検出期間とに別れており、
Ｘ座標検出期間にはセグメント電極Ｘをａ本ずつ順に駆
動し、Ｙ座標検出期間ではコモン電極Ｙをｂ本ずつ順に
駆動する。このように複数本ずつ同時にパルスを印加し
ているのは、検出ペン８の誘起電圧を高めることで検出
精度を高くするためと、検出期間の短縮とにある。

【００７３】図３に示すように、検出ペン８と走査電極
Ｘ，Ｙとの静電結合によって、検出ペン８には電圧が誘
起する。この検出ペン８の誘起電圧はアンプ９で増幅さ
れ、このアンプ９の出力と制御回路７からのタイミング
信号とに基づいて、Ｘ座標検出回路１０がＸ座標を検出
し、Ｙ座標検出回路１１がＹ座標を検出する。

【００７４】一般に液晶パネルの表示期間では、液晶に
直流電界が連続して印加されると、液晶が電気分解を起
こし、性能が劣化するので、これを避けるために交流化
駆動と呼ばれる液晶パネル独自の表示駆動処理を行って
いる。この表示駆動処理は、液晶パネルのコモン電極お
よびセグメント電極に印加される電圧の絶対値を維持し
ながら電極間電圧の極性を反転させ、電極間電圧の平均
値が「０」になるように、１フレームの表示期間におい
て数１０回切換え走査を行う。

【００７５】図４は、液晶パネル１の表示動作を説明す
るためのタイミングチャートである。液晶表示は、前述
したように、全セグメント電極Ｘに１行分の表示に必要
な電圧を印加し、同時にそれを表示する行に対応するコ
モン電極Ｙに表示のための選択電圧を印加する。図４（
７）は、この表示動作を詳しく説明する図であり、１フ
レームの間に反転信号ＦＲがハイレベルまたはローレベ
ルに切換わることによって、コモン電極Ｙおよびセグメ
ント電極Ｘへの印加電圧の極性がどのように変化するか
を示している。

【００７６】反転信号ＦＲがローレベルの場合のコモン
電極Ｙの選択電圧は、Ｖ０であり、図４において「オン
」と記しており、ハイレベルの場合の選択電圧はＶ５で
あり、同様に図４において「オン」と記している。また
、反転信号ＦＲがローレベルの場合のセグメント電極Ｘ
の電圧はＶ５であり、同様に「オン」と記し、またハイ
レベルの場合にはその電圧はＶ０であり、やはり同様に
「オン」と記している。

【００７７】交差するコモン電極およびセグメント電極
がともに「オン」の画素のみにおいて表示が行われ、一
方または両方が「オン」でない画素は表示が行われない
。すなわち、両電極間の電圧絶対値がＶ５−Ｖ０の画素
のみが表示され、かつその極性は反転信号ＦＲで決定さ
れる。

【００７８】図４において、反転信号ＦＲは、時刻ｔ０
，ｔ３，ｔ６で変化しているが、この時刻ですべてのコ
モン電極およびセグメント電極の電圧の極性が変化し、
このとき検出ペン８を液晶パネル１上に置くと、検出ペ
ン８が備える検出電極には図４（７）に示すようなスパ
イクノイズ状の電圧が誘起する。図５は、前記スパイク
ノイズ状の電圧の拡大波形図である。

【００７９】この誘起電圧の電圧値ＥＡは、図６に示す
ように検出期間中の検出ペン８の誘導電圧Ｅｘｐ，Ｅｙ
ｐ（図６ではＥｐで示す）にほぼ比例している。さらに
、この比例関係は、図７に示すように検出ペン８を液晶
パネル１表面から離したり、コントラスト調整を行って
も、ほぼ成立する。さらにまた、この比例関係は液晶パ
ネル１のすべての位置で成立する。これは、タイミング
は異なるけれども、同じ電源によって同じ駆動回路で、
同じ電極に印加した電圧を、同じ電極に誘導させたもの
であるから、当然の電気現象である。

【００８０】したがって、表示期間中の交流化駆動によ
る検出ペン８の誘起電圧（スパイク状静電ノイズ）を整
流およびピーク値の保持によって直流電圧を生成し、該
直流電圧を座標検出期間まで保持し、前記直流電圧に基
づいて検出ペン８からの出力（誘起電圧）を２値化処理
することによって、検出ペン８と液晶パネル１との距離
あるいはコントラスト調整に関係なく、常に安定したか
つ高精度の座標検出処理を実行することができる。

【００８１】図３は、検出ペン８および座標検出回路１
０，１１に関連する構成を示す回路図である。図３にお
いて制御回路２５は、検出ペン８の誘導電圧に基づいて
直流電圧を生成する回路である。すなわち、制御回路２
５は、検出ペン８の誘導電圧をオペアンプ９で増幅した
出力ＶＯＰを取込み、液晶パネル１の表示期間中に交流
化駆動によって検出されるスパイク状電圧（図５におい
てＥａで示す）ダイオード２１および抵抗Ｒによって整
流し、そのピーク値に比例した直流電圧を生成した後、
コンデンサＣに充電する。

【００８２】その後、該直流電圧をボリューム２７，２
８で調整し、コンパレータ２３，２４の基準電圧とする
。オペアンプ２６は、コンデンサＣに充電保持された、
交流化駆動による誘導電圧の比例値を、コンパレータ２
３，２４の基準値に必要な電圧に変換する。

【００８３】アナログゲート回路ＡＧｃは、座標検出期
間における座標検出走査が終了した後、次の周期におけ
る座標検出走査までの間に、制御信号ｇｃに基づいてコ
ンデンサＣに保持されている電圧を放電、すなわちクリ
アし、次の座標検出走査直前の最も新しい検出ペン８の
誘導電圧に関する情報を提供する。したがって、検出期
間とその直前の少なくとも一定以上の交流化によるスパ
イク状電圧の取込み期間とにおいて、アナログゲート回
路ＡＧｃはハイインピーダンス状態である。

【００８４】アナログゲート回路ＡＧｃを、抵抗Ｒｇに
置き変えることも可能である。この場合には、時定数Ｃ
・Ｒｇを座標検出周期とほぼ同じオーダに選ぶのが適当
である。この場合には、コンデンサＣの電圧は、ほぼ検
出ペン８の状況に追従しており、部品点数の削減および
コストダウンを考慮すると、アナログゲート回路ＡＧｃ
を用いる場合より一般的である。

【００８５】アナログゲート回路ＡＧｘ，ＡＧｙは、Ｘ
またはＹ座標検出期間において制御信号ｇｘ，ｇｙに基
づいて、各座標検出に必要な期間の電圧のみを各コンパ
レータ２３，２４に供給する。また、アナログゲート回
路ＡＧｘ，ＡＧｙを、コンパレータ２３，２４の後段に
設け、すべての検出電圧を２値化した後に、それぞれ分
離してもよい。

【００８６】図９は、他の実施例を説明するための回路
図である。図９において増幅器６８は、オペアンプを含
む増幅率可変形増幅器であり、外部からの電圧を端子ｂ
に与えることによって増幅率を変えるものである。増幅
器６８の出力ＶＯＰは制御回路２５によって直流電圧に
変換され、増幅器６８にフィードバックされる。増幅器
６８では、端子ｂから入力される電圧に基づいて、出力
電圧ＶＯＰが一定値になるように増幅率が調整される。 この一定値は、制御回路２５内部のボリュームによって
調整される。

【００８７】このような動作によって、増幅器６８から
の出力電圧ＶＯＰは一定となり、検出ペン８と液晶パネ
ル１との距離が変化したり、液晶パネル１の表示コント
ラストを調整しても、検出ペン８に誘起する電圧のピー
ク値は一定となる。したがってコンパレータ２３，２４
の基準電圧値をボリューム６４，６３で固定設定しても
、安定かつ高精度な動作を行うことができる。

【００８８】続いて、さらに他の実施例を説明する。本
実施例では、前述の図８における制御回路２５によって
生成された直流電圧に基づいて、位置検出期間における
コモン電極およびセグメント電極への走査電圧の電圧値
を制御する。

【００８９】すなわち、表示期間に検出ペン８に誘導さ
れるスパイク状電圧が低いことは、図６に示すように、
位置検出期間における検出ペン８の検出電圧の低いこと
を意味する。したがって、前記直流電圧が低い場合には
、位置検出期間においてコモン電極およびセグメント電
極に印加される走査電圧が高くなるように、直流電源回
路１２からのバイアス電圧Ｖ０〜Ｖ５を制御する。つま
り、図１０に示す電源回路１２において、制御回路２５
に蓄積された直流電圧が低くなった場合には、コントラ
スト調整ボリュームＶＲを実質上低く設定すれば、バイ
アス電圧Ｖ０〜Ｖ５は高い電圧値に制御される。この高
い電圧値に制御されたバイアス電圧は、コモン電極駆動
回路２およびセグメント電極駆動回路３に供給され、走
査電圧の電圧値は高くなり、座標検出期間において検出
ペン８に誘導される電圧値は、低下することなく常に正
常な電圧値が維持される。

【００９０】したがって、検出ペン８を検出面である液
晶パネル１から離しても正常な座標検出が可能である。 このバイアス電圧Ｖ０〜Ｖ５の制御は、位置検出期間の
みで実行され、表示期間においては行われない。

【００９１】なお、上述の各実施例では、動作領域を限
定する必要がある。すなわち、実用上、検出ペン８が検
出面である液晶パネル１から５ｍｍ以上離れた場合など
は、表示期間中の交流化駆動によるスパイク状電圧も小
さくなり、このスパイク状電圧を基準として２値化処理
を実行すると、検出ペン８が低レベルのノイズを誤って
座標として検出するおそれがあるためである。

【００９２】液晶パネル１の表示期間において発生する
スパイク状電圧を基準とする変わりに表示期間と座標検
出期間との間において、全コモン電極および全セグメン
ト電極の両方または一方に同時に基準電圧を印加し、こ
れを検出ペン８で検出してこの検出値を基準値として用
いてもよい。

【００９３】以上のように本実施例によれば、検出ペン
８と液晶パネル１との距離が変動しても、あるいは液晶
パネル１のコントラスト調整を行っても、高い精度で座
標検出動作を実現することができる。

【００９４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、座標指示
手段を検出面である液晶パネルから数ｍｍ離したり、あ
るいは液晶パネルのコントラストの調整を行うことによ
って、座標検出期間における座標指示手段の誘導電圧が
変動しても、該誘導電圧を２値化処理する段階で、２値
化処理を行うコンパレータの基準電圧を自動的に変更設
定したり、増幅器の増幅率を自動調整することによって
、常に高い精度で座標検出を行うことができる。

【００９５】また前記直流電圧が予め定める基準電圧よ
りも低いときは、座標検出期間における座標指示手段に
誘起する電圧値も低い。したがって、前記直流電圧が低
い場合には、駆動手段に供給するバイアス電圧を高くす
る。これによって液晶パネルの電極に印加される走査電
圧も高くなり、座標検出期間における座標指示手段に誘
起する電圧値は低下することなく、正常な電圧値を維持
することができる。この場合でも、同様に高い座標検出
精度を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である座標入力装置の基本的
構成を示すブロック図である。

【図２】座標入力装置の位置検出期間の動作を示すタイ
ミングチャートである。

【図３】液晶パネル１と検出ペン８との電気的接続を示
す図である。

【図４】図１に示す座標入力装置の表示期間の動作を説
明するタイミングチャートである。

【図５】検出ペン８に誘起する電圧を示す波形図である
。

【図６】検出ペン８に誘起する交流化誘導電圧ＥＡと、
座標検出誘導電圧ＥＰとの関係を示すグラフである。

【図７】検出ペン８と液晶パネル１との距離ｈと、交流
化誘導電圧ＥＡとの関係を示すグラフである。

【図８】図１図示の座標入力装置における検出ペン８お
よび検出回路１０，１１に関連する構成を示す回路図で
ある。

【図９】本発明の他の実施例を説明するための回路図で
ある。

【図１０】図１に示す座標入力装置に用いられる直流電
源回路１２の基本的構成を示す回路図である。

【図１１】従来例である座標入力装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図１２】他の従来例である座標入力装置の基本的構成
を示すブロック図である。

【図１３】従来例である座標入力装置における検出ペン
５０８および座標検出回路に関連する構成を示す回路図
である。

【図１４】従来例である座標入力装置の動作を示すタイ
ミングチャートである。

【符号の説明】

１　　液晶パネル ２　　コモン駆動回路 ３　　セグメント駆動回路 ４　　切換回路 ５　　表示制御回路 ６　　位置検出制御回路 ７　　制御回路 ８　　検出ペン ９　　増幅器 １０　　Ｘ座標検出回路 １１　　Ｙ座標検出回路 １２　　直流電源回路 ２３，２４　　コンパレータ ２５　　制御回路 ２６　　オペアンプ ２７，２８　　ボリューム

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数の帯状のセグメント電極とコモン
   電極とが互いに直交して配置される液晶パネルと、前記
   液晶パネルを表示駆動するためにセグメント電極および
   コモン電極に順次表示電圧を印加し、かつ液晶の電気分
   解を防止するために交流化駆動を行う駆動手段と、前記
   セグメント電極およびコモン電極と静電的に結合する比
   較的入力インピーダンスの高い電極を備える座標指示手
   段と、液晶パネル表示期間に続いて設定される表示に寄
   与しない座標検出期間に、前記コモン電極とセグメント
   電極とに液晶表示に必要なしきい値電圧より低い座標検
   出用電圧を順次印加し、前記座標指示手段の電極に誘起
   する電圧を増幅し、該誘起電圧の発生タイミングおよび
   波形を検出し、該座標検出用電圧の印加タイミングと前
   記誘起電圧の発生タイミングとに基づいて入力座標を算
   出する座標検出手段とを含む座標入力装置において、前
   記座標検出手段は、前記座標検出期間以外の期間に前記
   座標指示手段の電極に誘起する電圧を検出し、該検出値
   に比例した直流電圧を生成し、該直流電圧を座標検出期
   間まで保持する直流電圧生成手段と、前記直流電圧を補
   助電圧として用い、座標検出期間に座標指示手段の電極
   に誘起するアナログ電圧の正規化処理を行う処理手段と
   を含むことを特徴とする座標入力装置。
2. 【請求項２】　　前記直流電圧生成手段は、座標指示手
   段の電極に誘起するスパイク状電圧の波高値に比例する
   直流電圧を生成し、前記処理手段は、前記アナログ電圧
   の２値化処理を行うためのコンパレータを含み、前記直
   流電圧をコンパレータの基準電圧とすることを特徴とす
   る請求項１記載の座標入力装置。
3. 【請求項３】　　前記直流電圧生成手段は、座標指示手
   段の電極に誘起するスパイク状電圧の波高値に比例する
   直流電圧を生成し、前記処理手段は、前記直流電圧を、
   誘起電圧を増幅する増幅器にフィードバックしてアナロ
   グ電圧のピーク値を一定にして、アナログ電圧の２値化
   処理を行うことを特徴とする請求項１記載の座標入力装
   置。
4. 【請求項４】　　前記直流電圧生成手段は、座標指示手
   段の電極に誘起するスパイク状電圧の波高値に比例する
   直流電圧を生成し、前記処理手段は、位置検出期間に、
   前記駆動手段にバイアス電圧を供給する電源に前記直流
   電圧をフィードバックし、該直流電圧の低下に応じてバ
   イアス電圧値を高くなるように制御することを特徴とす
   る請求項１記載の座標入力装置。