JPH0769529B2

JPH0769529B2 - 表示装置

Info

Publication number: JPH0769529B2
Application number: JP16204087A
Authority: JP
Inventors: 雄作斉藤; 雅章中野; 昭裕渡辺; 修司岩田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-06-29
Filing date: 1987-06-29
Publication date: 1995-07-31
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPS646929A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、電子計算機とその操作者との対話の手段と
して、平面状表示パネル面上に座標入力面としての機能
を持たせた入力機能付の表示装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、平面状表示パネル面に座標入力機能を持たせた入
力機能付の表示装置として、例えば本件出願人による特
開昭63-81521号に示された以下のような物が提案されて
いる。

第８図はその入力機能付の表示装置の構成図であり、図
において、１はTNモードの表示用液晶セル（平板状表示
パネル）で、それぞれが直交するＸ透明電極11とＹ透明
電極12とを有し、それぞれの透明電極の両端は外部から
信号を与えられるような構造となっている。21,22はＸ
用ドライバ、31,32はＹ用ドライバ、４は入力ペンで、
フェライトにコイルを巻いたピックアップコイル40とヘ
ッドアンプ41とで構成されている。５はメモリで、液晶
セル１に表示するパターンを書き込む。６は液晶表示コ
ントローラで、液晶セル１の選択されたＹ透明電極12に
対応するＸ方向のパターンデータをメモリ５から読出
し、Ｘ用ドライバ21,22に転送するなどの表示制御を行
う。

７は位置検出回路で、入力ペン４の信号より検出信号を
発生する。８は位置検出走査回路、９は入出力モードコ
ントローラで、表示モード時は液晶表示コントローラ６
よりの表示データや制御信号をＸ用ドライバ21,22、Ｙ
用ドライバ31,32へそれぞれ供給し、位置検出モード時
は、位置検出走査回路８よりの各種信号をＸ用ドライバ
21,22、Ｙ用ドライバ31,32へそれぞれ加えるための切換
スイッチの役割を果たす。10はCPUであり、表示パター
ンをメモリ５へ書き込んだり装置全体の制御を行う。

第９図は第８図の中で位置検出モードに関する構成の詳
細図である。図中、800はクロックジェネレータであ
り、その出力端は、入出力モードコントローラ９を介し
てＹ用ドライバ31,32のクロック入力端子CK,分周器801
の入力端及びカウンタ802のクロック入力端子CKに接続
される。また分周器801の出力端は入出力モードコント
ローラ９を介してＹ用ドライバ31,32のデータ入力端子
Ｄとカウンタ802のスタート端子Ｓとに接続される。803
はラッチであり、カウンタ802の出力をラッチパルス
（ｌ）によりラッチする。804は正弦波発生器であり、
周波数f₀の正弦波を発生する。805はエミッタ接地のト
ランジスタであり、正弦波発生器804の出力正弦波と位
相の180°異なる正弦波を発生する。

また、700は中心周波数がf₀のバンドパスフィルタであ
る。701は位相比較器であり、２つの入力端P1,P2に入力
されるそれぞれの正弦波の位相差を電圧レベルとして出
力端POから出力する。702は差動増幅器である。703はコ
ンパレータであり、位相比較器の出力が一定レベルにな
った時に一致パルスを出力する。

31,32は第８図に示したものと同じＹ用ドライバである
が、実際は内部にｎ段のシフトレジスタを持ち、クロッ
ク入力端子CKのクロックパルスによりデータ入力端子Ｄ
のデータを順次シフトする。またドライバの出力端子
（Oi）（ｉ＝１〜ｎ）はシフトレジスタ内のデータ（D
i）（ｉ＝１〜ｎ）と交流化端子（DF）の値とにより電
圧印加端子V1,V2,V3,V4に印加された電圧の１つを出力
する。その出力電圧の真理値表を第12図に示す。またこ
こで電圧印加端子V1,V2,V3には一定の直流電圧E1,E2,E3
が印加され、端子V4には入出力モードコントローラ９を
介して表示モード時には直流電圧E4が、位置検出モード
時には位相の180°異なる２つの正弦波電圧が印加され
る。

また入出力モードコントローラ９の内部スイッチ群は第
９図に示すように表示モード時には破線で示すように、
位置検出モード時には実線で示すように接続される。

また第９図ではＹ用ドライバ31,32、Ｙ透明電極121〜12
nしか図示していないが、実際はこれらと直交する位置
にＸ用ドライバ、Ｘ透明電極が設けられており、位置検
出モードではＹ用ドライバ、Ｙ透明電極と同様の動作を
する。

又、第10図は従来の入力機能付の表示装置の液晶セルの
構成図である。図中、111,112,…,11kはＸ透明電極、12
1,122,…,12nはＹ透明電極、1000はＸ側ガラス板、1001
はＹ側ガラス板、1002はスペーサ、1003は液晶である。

第11図は第10図の断面を示した図である。

次に動作について説明する。

従来の入力機能付の表示装置は表示モードと位置検出モ
ードとを一定周期で時分割に繰り返す。つまり第13図に
示すように１フレーム周期を（ｎ＋２）の期間に分割
し、期間T₁からT_nまでは表示モード、期間T_n+1，T_n+2は
位置検出モードとして動作する。

まず表示モードにおいては、入出力モードコントローラ
９の内部スイッチ群は第９図の破線で示すように接続さ
れ、液晶表示コントローラ６は表示すべきパターンのデ
ータをメモリ５から順次読み出し、従来より周知の電圧
平均化駆動法により表示を行う。つまり直流電圧（E1,E
2,E3,E4）は電圧平均化駆動法に適したバイアス電圧に
設定され、期間T₁，T₂，…，T_nごとにＹ透明電極121,12
2,…,12nに順次選択電圧が印加され、各期間ごとに、選
択されたＹ透明電極12に対応した表示信号がＸ透明電極
11に印加される。この時、各々のＸ透明電極11,Y透明電
極12の両端のドライバ出力は同じ電圧を出力する。

次に位置検出モードについて第14図を用いて説明する。
期間T_n+1で入出力モードコントローラ９の内部スイッチ
群は第９図の実線で示すように接続され、入力ペン４の
ある位置のＹ座標を検出する。

位置検出モードでは、Ｙ用ドライバ31のV4端子及びＹ用
ドライバ32のV4端子には正弦波発生器804で発生した正
弦波電圧V_n sin（２πf₀ t）及びそれをトランジスタ80
5で位相を180°ずらせた−V_m sin（２πf₀ t）なる正弦
波電圧が印加される。さらにＹ用ドライバ31,32のDF端
子は接地されているので、Ｙ用ドライバ31,32の出力Oi
（ｉ＝１〜ｎ）には、内部シフトレジスタのデータが
“L"の時は直流電圧E2が“H"の時は正弦波電圧V_m sin
（２πf₀ t）または−V_m sin（２πf₀ t）が出力され
る。

クロックジェネレータ800で発生した基本クロックＣ
（第14図Ｃ）を分周器801で（ｎ＋２）分周して出力さ
れるスタートパルスSP（第14図SP）はカウンタ802をリ
セットしカウントを開始させると共にＹ用ドライバ31,3
2のシフトレジスタのデータ入力端子Ｄに供給される。
その後、基本クロックパルスＣが１つ発生する毎にカウ
ンタ802の出力値は“1"ずつ増加し、それに同期してＹ
用ドライバ31,32の内部シフトレジスタのデータが１つ
ずつシフトされるので、両端に±V_m sin（２πf₀ t）の
電圧の印加されたＹ透明電極12が１つずつ隣へシフトさ
れる。つまりＹ透明電極12の抵抗値をR₀とすると、Ｙ透
明電極121,122,…,12mに順番に（2V_m／R₀）・sin（２π
f₀ t）の正弦波電流が流れる。

この時、Ｙ透明電極12m上のＸの位置に置かれた入力ペ
ン４のピックアップコイル40には各透明電極12に流れる
正弦波電流により発生する交流磁束の液晶セル１面に垂
直な成分により起電力が生ずる。この起電力は、Ｙ透明
電極12を流れる正弦波電流と同じ周波数で位相が90°異
なり、そのレベルの大きさが点Ｘと正弦波電流の流れて
いるＹ透明電極12との距離に反比例した正弦波となる。
但し点ＸのＹ透明電極12mに電流が流れている場合は距
離は最短となるが、液晶セル１面に垂直な成分の磁束は
ほぼゼロとなるためにピックアップコイル40出力もほぼ
ゼロとなる。このピックアップコイル40の出力信号はヘ
ッドアンプ41で増幅され、S/N比を上げるために中心周
波数f₀のバンドパスフィルタ700を通る。上に述べたよ
うにＹ透明電極12に順次１本ずつ電流を流していった時
のバンドパスフィルタ700出力波形を第14図（ｂ）に示
す。

また差動アンプ702の２つの入力端子にはＹ用ドライバ3
1,32のV4端子に印加されるそれぞれの正弦波電圧±V_m s
in（２πf₀ t）が印加されるので、出力にはＹ透明電極
12に流れる電流に比例した正弦波が出力される（第14図
（ｒ）参照）。

第14図からも分かるようにバンドパスフィルタ700の出
力信号ｂの位相はＹ透明電極121から12mに電流を流して
いる期間とＹ透明電極12（ｍ＋１）から12nに電流を流
している期間とでは180度異なる。従って差動アンプ702
の出力信号ｒとバンドパスフィルタ700の出力信号ｂと
を位相比較器701に入力すると出力信号ｐの波形は第14
図ｐのようになる。そしてコンパレータ703の基準電位
端子ＢをVRの電位に設定すると位相比較器701の出力信
号ｐのレベルがVRとなった時にコンパレータ703は一致
パルスｌを出力しラッチ803がその時のカウンタ802出力
をラッチする。

つまり、順次Ｙ透明電極12に交流電流を流して走査し、
入力ペン４の位置するｍ番目の透明電極12mを走査した
時にコンパレータ703は一致パルスを発生し、カウンタ8
02の出力値ｍをラッチする。このラッチ803の出力値をC
PU10が読取ることにより、入力ペン４の位置のＹ座標を
検出する。

以上述べた動作を第13図の期間T_n+1に行い、さらに期間
T_n+2に同様の動作をＸ用ドライバ21,22、Ｘ透明電極11
に関して行い入力ペン４の位置のＸ座標を検出する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の入力機能付の表示装置は以上のように構成されて
いるので、交流磁束を発生させるために透明電極の両端
にドライバを接続しなければならず、部品点数が多く高
価になり、また透明電極と基板との接点数が多くなり、
組立て及び調整に手間がかかるなどの問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、部品点数が少なく組立てに手間がかからな
い安価な入力機能付の表示装置を得ることを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る表示装置は、Ｘ−Ｙマトリクス電極構成
の平板状表示パネルと、表示モードにおいて前記Ｘ−Ｙ
マトリクス電極に表示用信号を印加する表示用信号印加
手段と、入力位置検出モードにおいて前記Ｘ−Ｙマトリ
クス電極の少なくとも一方の電極群に交流成分を有する
電流を流す交流成分電流印加手段と、磁束検出手段を具
備した入力ペンと、前記磁束検出手段に生じる信号に基
づき前記表示パネル上の入力ペンの位置を検出する位置
検出手段と、前記表示モードと入力位置検出モードとを
交互に繰り返すように本表示装置の動作モードを切り換
えるモード切換手段とを備えてなる表示装置において、
前記平板状表示パネルのＸ−Ｙマトリクス電極の少なく
とも一方の電極群の片側の電極取り出し端子を当該電極
群を構成する全電極が共有する単一の端子とし、かつ、
当該電極群を構成する各電極の前記片側に対応する側の
端部と前記単一の端子間をそれぞれ静電容量を介して接
続したことを特徴とするものである。

〔作用〕

この発明においては、上記構成としたから、表示のため
の直流電圧の印加に影響することなく、入力位置検出モ
ード時の交流磁束を発生させる交流信号を流すための閉
回路を、Ｘ−Ｙマトリクス電極の少なくとも一方の電極
群の片側の電極取り出し端子数を１つにして形成するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は本発明の一実施例による表示装置を示し、図におい
て、111,112,…,11kはＸ透明電極、121,122,…,12nはＹ
透明電極、1004,1006は前記Ｙ透明電極111,122,…,12n
及びＸ透明電極111,112,…,11kにそれぞれ接するように
配置された誘電性部材であり、例えばチタン酸バリウム
等の誘電性部材を蒸着または塗布して形成したものであ
る。1005,1007は前記誘電性部材1004,1006に接合するよ
うに、例えばアルミニウム等の導電性物質により膜状に
形成された導電性部材で、これらがそれぞれ前記Ｘ透明
電極111,112,…,11k,前記Ｙ透明電極121,122,…,12nに
より共有される電極取り出し端子となる。1000はＸ透明
電極111,112,…,11kが作り込んであるＸ側ガラス板、10
01はＹ透明電極121,122,…,12nが作り込んであるＹ側ガ
ラス板、1002はスペーサ、1003は液晶であり、Ｘ側ガラ
ス板1000とＹ側ガラス板1001とはスペーサ1002を介して
貼り合わせてあり、間に液晶1003が封入されている。

また図示されていないが、Ｘ側ガラス板1000とＹ側ガラ
ス板1001には偏光板が設置されている。

第２図は第１図の断面を示した図である。

また、第３図は第１図に示した表示用液晶セルを用いて
構成された制御及び駆動回路の一実施例で、100は表示
用液晶セル（平面状表示パネル）、21はＸ用ドライバ、
31はＹ用ドライバ、４は入力ペン、５はメモリ、６は液
晶表示コントローラ、７は位置検出回路、８は位置検出
走査回路、91は入出力モードコントローラ、10はCPU、1
1はＸ透明電極、12はＹ透明電極、40はピックアップコ
イル（磁束検出手段）、41はヘッドアンプである。また
50は表示用信号印加手段で、上記液晶表示コントローラ
6,入出力モードコントローラ91,X,Y用ドライバ21,31に
より構成されている。60は交流成分電流印加手段で、入
出力モードコントローラ91,X,Y用ドライバ21,31の他位
置検出走査回路８により構成されている。70は位置検出
手段で、位置検出回路７及び位置検出走査回路８により
構成されている。80はモード切換手段で、CPU10及び入
出力モードコントローラ91により構成されている。

以下、動作について説明するが、第３図の各構成要素に
おいて、第８図の従来例の構成要素と同一符号は従来例
のそれらと同一の動作を行うものである。

本発明のように構成された液晶セルにおいては、Ｘ透明
電極11の片端は各々独立した接点となっていて、片端は
誘電性部材1004を介して単一の接点となっているので、
両端接点間及び透明電極間は直流的には絶縁されてい
る。又、Ｙ透明電極も同様である。ここに従来例で示さ
れているように周知の方法である電圧平均化駆動法によ
りＸ用ドライバ及びＹ用ドライバを動作させると、表示
用液晶セル100には表示が行われる。このように表示モ
ードにおいては従来例と同じ動作である。

次に、上記液晶セル100での位置検出モードの説明をす
る。Ｘ透明電極の両端接点間は電気回路的には第４図に
示すように、透明電極とコンデンサ1008が直列に接続さ
れたものとして表現される。このコンデンサが有するイ
ンピーダンスは第５図に示されるように、位置検出のた
めの交流磁束を発生させる交流の周波数においては十分
低い値となっている。

ここで、Ｘ用ドライバ21に従来例で示されるような位置
検出モードでの片側のドライバの動作をさせ、導電性部
材1007に接続されている入出力モードコントローラ91の
端子を低インピーダンスとすると、位置検出に必要な交
流磁束が発生する。交流磁束が発生してからの、入力ペ
ンの位置を検出する動作は従来例と同様である。

また、上記のことはＹ透明電極についても同じ作用とな
る。

なお上記実施例では、液晶セルの透明電極の片端に静電
容量成分を形成するのに誘電性部材を配置したが、透明
電極と導電性部材との間にギャップを形成し、このギャ
ップを液晶封入部内に配置することにより、液晶を透明
電極と導電性部材間で静電容量を形成する誘電性物質と
して利用するようにしてもよく、この場合も上記実施例
と同様の効果を得ることができる。ここで、上記静電容
量の値を制御する方法としては、第６図に示すようなギ
ャップの間隔ｔを変更する方法や、第７図に示すような
透明電極と導電性部材の相対向する部分の形状を調整し
て、これらの対向面面積を変更する方法がある。

また、上記実施例では、液晶を用いた平板状表示パネル
について説明したが、同様のＸ−Ｙマトリクス電極構成
の表示器であってもよく、上記実施例と同様の効果を奏
する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明にかかる表示装置によれば、Ｘ
−Ｙマトリクス電極構成の平板状表示パネルと、表示モ
ードにおいて前記Ｘ−Ｙマトリクス電極に表示用信号を
印加する表示用信号印加手段と、入力位置検出モードに
おいて前記Ｘ−Ｙマトリクス電極の少なくとも一方の電
極群に交流成分を有する電流を流す交流成分電流印加手
段と、磁束検出手段を具備した入力ペンと、前記磁束検
出手段に生じる信号に基づき前記表示パネル上の入力ペ
ンの位置を検出する位置検出手段と、前記表示モードと
入力位置検出モードとを交互に繰り返すように本表示装
置の動作モードを切り換えるモード切換手段とを備えて
なる表示装置において、前記平板状表示パネルのＸ−Ｙ
マトリクス電極の少なくとも一方の電極群の片側の電極
取り出し端子を当該電極群を構成する全電極が共有する
単一の端子とし、かつ、当該電極群を構成する各電極の
前記片側に対応する側の端部と前記単一の端子間をそれ
ぞれ静電容量を介して接続したものとしたので、表示の
ための直流電圧の印加に影響することなく、入力位置検
出モード時の交流磁束を発生させる交流信号を流すため
の閉回路を、Ｘ−Ｙマトリクス電極の少なくとも一方の
電極群の片側の電極取り出し端子数を１つにして形成す
ることができ、その結果、部品点数が少なく組立てに手
間がかからない安価な入力機能付の表示装置を得ること
ができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図はこの発明の一実施例による表示装置の
液晶セルの構造を示す図、第３図はこの発明の一実施例
による液晶セルを用いた表示装置の構成図、第４図はこ
の発明で構成された透明電極の電気的等価回路図、第５
図はこの発明で構成された透明電極の電気特性を示す
図、第６図，第７図はこの発明の他の実施例における静
電容量形成法を示す図、第８図，第９図は従来の表示装
置の構成図、第10図，第11図は従来の液晶セルの構造を
示す図、第12図はドライバの出力を説明する真理値表を
示す図、第13図は従来の表示装置の表示モードと位置検
出モードの時分割動作を説明する図、第14図は第９図の
主な信号の出力波形図である。図において、100は液晶セル（平板状表示パネル）、11
及び111,112,…,11kはＸ透明電極、121,122,…,12nはＹ
透明電極、1000はＸ側ガラス板、1001はＹ側ガラス板、
1002はスペーサ、1003は液晶、1004,1006は誘電性部
材、1005,1007は導電性部材、５はメモリ、６は液晶表
示コントローラ、７は位置検出回路、８は位置検出走査
回路、91は入出力モードコントローラ、21,31はX,Y用ド
ライバ、４は入力ペン、40はピックアップコイル（磁束
検出手段）、41はヘッドアンプ、50は表示用信号印加手
段、60は交流成分電流印加手段、70は位置検出手段、80
はモード切換手段である。なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩田修司兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社応用機器研究所内 (56)参考文献特開昭61−210397（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−157339（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ−Ｙマトリクス電極構成の平板状表示パ
ネルと、表示モードにおいて前記Ｘ−Ｙマトリクス電極に表示用
信号を印加する表示用信号印加手段と、入力位置検出モードにおいて前記Ｘ−Ｙマトリクス電極
の少なくとも一方の電極群に交流成分を有する電流を流
す交流成分電流印加手段と、磁束検出手段を具備した入力ペンと、前記磁束検出手段に生じる信号に基づき前記表示パネル
上の入力ペンの位置を検出する位置検出手段と、前記表示モードと入力位置検出モードとを交互に繰り返
すように本表示装置の動作モードを切り換えるモード切
換手段とを備えてなる表示装置において、前記平板状表示パネルのＸ−Ｙマトリクス電極の少なく
とも一方の電極群の片側の電極取り出し端子を当該電極
群を構成する全電極が共有する単一の端子とし、かつ、
当該電極群を構成する各電極の前記片側に対応する側の
端部と前記単一の端子間をそれぞれ静電容量を介して接
続したことを特徴とする表示装置。
【請求項２】前記Ｘ−Ｙマトリクス電極の少なくとも一
方の電極群を構成する全電極の前記片側に対応する側の
端部が誘電性部材によって一体的に結合され、当該誘電性部材が前記単一の端子を構成する導電性部材
に接合されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の表示装置。
【請求項３】前記Ｘ−Ｙマトリクス電極の少なくとも一
方の電極群を構成する全電極の前記片側に対応する側の
端部と前記単一の端子を構成する導電性部材間にギャッ
プが形成され、当該ギャップが液晶封入部内に配置されて、当該液晶が
前記静電容量を構成していることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の表示装置。
【請求項４】前記ギャップの長さを変更することによ
り、前記静電容量の値を制御するものとしたことを特徴
とする特許請求の範囲第３項記載の表示装置。
【請求項５】前記誘電性部材及び導電性部材の相対向す
る部分の形状を調整して、これらの対向面面積を変更す
ることにより、前記静電容量の値を制御するものとした
ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の表示装
置。