JPH0916330A - ディスプレイ用透明デジタイザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 携帯型のコンピュータやワープロ、各種電子
案内板などの表示装置に、ペンや指で直接表示装置の画
面をタッチすることによって、メニューの選択、確認な
どに使用する。 【構成】 液晶、プラズマ等のディスプレイ上に搭載し
アプリケーションのインターフェースとして使用する
Ｘ、Ｙ座標を検出する為に配設された複数電極線を有す
るタブレットと入力位置を指定する指示器を有する座標
検出用デジタイザであって、前記ディスプレイ上に載置
した複数のシ−ルド層と、該シ−ルド層上にタブレット
を載置したディスプレイ用透明デジタイザ。 【効果】 デジタイザがＳ／Ｎ比の高いノイズ成分を信
号を入力出来るため、デ−タサンプリング数を増やすノ
イズ対策ル−チンを行なわなくて良く、高い処理能力が
得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、指或いは検出ペン等の
座標指示器にてタブレットをタッチした時の信号を、デ
ィスプレイからのノイズを防ぎＳ／Ｎ比を向上させるこ
とによって、確実に位置信号を入力することができるデ
ジタイザに関するものであって、特に大型のディスプレ
イに搭載した場合、このディスプレイのノイズを低減し
たものに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】携帯型のコンピュータやワープロ、各種
電子案内板など、表示装置として液晶を利用した薄型で
軽量な製品が市場で求められ使用されている。通常これ
らの表示装置にはキーボードは装備されておらず、ペン
や指で直接表示装置の画面をタッチすることによって、
使用者の意図するところを代用し入力している。例え
ば、メニューの選択、確認などに使用する。またこの入
力方法は位置の指定、絵の描画、サインなどは直接入力
するためキーボードやマウスより直感的であり使用し易
い方法と考えられている。ペンや指でタッチするこれら
の入力デバイスとしてデジタイザがあるが、このデジタ
イザの入力部分であるタブレットは透明な電極、透明な
膜及び透明なスペーサや接着材で構成されており、透過
性が高くディスプレイの表示を妨げないように工夫され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】またタブレットの入
力面とディスプレイとの距離が大きくなると、ポインタ
と呼ばれる画面に表示される指示ポイントと、実際に指
示するペンや指との位置に視差が目立つようになる為、
ディスプレイ表面にデジタイザ装置を密着しなければな
らなかった。ディスプレイ装置には表示部分によるノイ
ズとバックライトによるノイズがタブレットに誘起され
る。このノイズ信号は発生源であるディスプレイ装置に
近ければ近い程大きく、直接タブレットをディスプレイ
装置上に載せた場合、本来の信号である位置検出信号を
妨害することにより誤った座標を検出してしまったり、
ノイズ対策をソフトウエアによって行った場合データの
サンプリングを増やし、ノイズを識別する処理を行う場
合単位時間当たりに生成する座標数が極端に低下して使
用しづらかったり、位置検出ができないといった場合が
発生していた。特にディスプレイが大型の場合は、位置
検出に用いる電極に於ける信号が位置によって変化して
しまうだけでなく、電極線が長いアンテナとして働きノ
イズを多く受けてしまっており検出が困難であった。

【０００４】

【問題を解決するための手段】本発明は従来の問題に鑑
みなされたもので、液晶、プラズマ等のディスプレイ上
に搭載しアプリケーションのインターフェースとして使
用するＸ、Ｙ座標を検出する為に配設された複数電極線
を有するタブレットと、該タブレットの入力位置を指定
する指示器を有する座標検出用デジタイザであって、前
記ディスプレイ上に載置した複数のシ−ルド層と、該シ
−ルド層上にタブレットを載置したディスプレイ用透明
デジタイザを提案するものである。

【０００５】

【作用】本発明では、デジタイザのタブレットのディス
プレイの表示面側に複数枚のシールド層を設けることに
よって、タブレットに配置された電極線にディスプレイ
からのノイズの影響を防ぐものである。このシールド層
は干渉縞が入らないように面を粗すなどの処理がされて
おり、デジタイザの回路であるシグナルグランドまた
は、フレームグランドと接続されている。ディスプレイ
の表示面から発生したノイズはこのシールド層によって
局所的な大きいノイズが全体的に低く緩和された状態に
なり、ディスプレイ面から遠い方向へ伝播されてゆく。
この複数のノイズシールドによって通過するノイズは減
少し位置検出である信号を妨げることがなくなる。デジ
タイザはＳ／Ｎ比の高いノイズ成分を含まない信号を入
力出来る為、データサンプリング数を増やすノイズ対策
ルーチンを行わなくてよい為、座標生成に於いて高い処
理能力が得られる。シールド層による透過率に変化は小
さくディスプレイの表示が見づらくなることはなく、確
実に入力ができることになりユーザにとって使い勝手が
向上することとなる。

【０００６】

【実施例】本発明の実施例を添付図面を参照して説明す
る。図１は本発明を実施した入力装置の模式図であり、
図２はデジタイザの展開図、図３は全体外観図である。
本実施例では、静電容量結合方式デジタイザをプラズマ
ディスプレイに取り付ける場合を例として説明する。デ
ジタイザ１はメイン基板（図示せず）、透明タブレット
２とペン３で構成され、プラズマディスプレイ４上に直
接搭載され、筺体内に収まっている。タブレット２には
櫛歯状に電極線が配されており、この電極線に一定の信
号が印加されペン３との容量結合で信号を検出し、電圧
に変換しその電圧レベルと電極線の番号からペン３の位
置をメイン基板の制御回路で検出する。

【０００７】次にタブレット２の構成を説明すると、ペ
ン３が当接される入力面５はペン３からの摩擦や電極線
の劣化を防止する目的で、透明なアクリル或いはガラス
が防眩処理されており、この入力面５には位置検出用の
Ｘ方向・Ｙ方向の電極線６、７を、透明な絶縁性接着剤
で積層配置した電極層が接着され、この電極層の下部に
は一面に抵抗を持った層がシールド層８として接着され
ている。入力面５を除いた各層は透過率の高い基材が良
く、例えば厚さ１２５μ程度のＰＥＴにＩＴＯ膜やその
他透明な低抵抗の膜が生成されておればよく、実際には
シールド層８には２００Ω／□のＩＴＯ膜が一様に蒸着
されている。このシールド層９の抵抗膜はメイン基板と
コネクタなどを介しシグナルグランンド、或いは直接フ
レームグランドと接続できるようになっている。Ｘ及び
Ｙ電極線６、７はシールド層８と同様な膜状の誘電層に
電極線が長い櫛歯状にエッチングされており、Ｘ電極線
６とＹ電極線７は直交するように貼り合わされている。
また各層は透明な接着剤によって貼り合わされておりデ
ィスプレイ４上に載せた場合も干渉縞が見えないように
処理されている。

【０００８】デジタイザ１の動作として各電極線にメイ
ン基板から信号を印加し、ペン３先端部と電極６、７と
の静電容量結合から微少な電流がペン３に誘起される。
メイン基板はＸあるいはＹ電極線６、７にキャリア信号
を送出し、電極線と静電結合された信号をペン３から入
力し波形再現を行う。ペン３から入力された信号には電
極線と結合した信号だけでなく外部のノイズを拾ってし
まうためにバンドパスフィルタによって電極線からの信
号だけを取り出すようにする。バンドパスフィルタを通
過した信号は検波されＤＣ信号に変更後Ａ／Ｄ変化し制
御回路にて数値化され、このデータレベルと信号を印加
した電極線の関係からペンの所在を計算している。然し
ながら、大型のディスプレイ装置４上に載せ上記動作を
行った場合、この大型ディスプレイ４のバックライトノ
イズや、表示の為に表示面の各画素からスパークノイズ
が発生し、Ａ／Ｄ変換前のＤＣ信号に影響を及ぼし安定
してＤＣ信号を計測できずに正当なＡ／Ｄ変換値が取り
出せない状態になり、本来ペン３が存在して大きな信号
が入力されるはずの信号レベルが実際には小さかった
り、本来ペン３が存在せず信号が小さい場所がノイズの
為大きな信号が入力されるといったことが原因して、ペ
ン３の所在を正しく示さない場合があった。

【０００９】このノイズ対策としては、ソフトウエアに
て同一点を数回スキャンすることによってサンプリング
回数を増やして、ノイズを検出して誤った座標を算出し
ないようにすることが考えられるが、実際はサンプリン
グ回数やノイズの判断方法によって、ノイズの影響のた
め入力が出来ない場合や、単位時間あたりの座標数が少
なくなったりペンを速く動作させた場合入力が出来なく
なったりして使い勝手が低下してしまう。ハードウエア
によってシールド方法を考えた場合、通常の静電シール
ドとして電気抵抗の低い抵抗膜は一般に透過度が低く、
銀色、茶色や緑色に見えてしまうため最適と考えられる
ものは透過型のタブレットには向いていなかった。

【００１０】そこで前述のシートを複数枚使用すること
によってシールドの働きをさせるもので、複数枚用いて
も透過度の高いシートであることと、一様にＩＴＯ膜が
蒸着されている為、色むらが発生することもなく違和感
なく使用することができる。プラズマディスプレイ４の
画像は全体的に赤みが強くカラーフィルタ９をディスプ
レイ４の外部に取り付け色補正を行っているため、この
カラーフィルタ９とディスプレイ４の間にシールド層１
０を挟み、カラーフィルタ９の上部にタブレット２を取
り付ける。これらのシールドはメイン基板のシグナルグ
ランド或いはフレームグランドと接続され、ディスプレ
イノイズがグランドに落ちることになる。

【００１１】プラズマディスプレイ４の各画素にはガス
が封入されており、１対の電極線を備えこの電極線の充
放電を繰り返し紫外線が発生する。この紫外線が蛍光体
を励起しカラー表示を行う為、性質上電圧変動は大きく
ノイズが発生する。実際に発生したノイズの最大はプラ
ス側＋１２Ｖ、マイナス側−１２Ｖが記録された。通常
ディスプレイ４の表示方法は上から下に向かって横方向
に各画素が表示される。タブレット２は横方向に配され
た電極、つまりＹ軸方向検出用の電極線７はノイズ発生
源に対し平行に配されており、時間的に連続して各画素
のノイズを受けることになる。更にＹ電極線７は縦方向
であるＸ軸電極線６より長く、電気的な特性上電極線１
本の抵抗値を低くする必要がある為、電極幅を広くとら
なければならない。Ｙ電極７がＸ電極６を遮蔽してしま
わないように、入力者側から見てＹ電極７はＸ電極６の
下にならなければならないことからＹ電極層はディスプ
レイ４面に対しＸ電極線６層より近くにありクロストー
ク現象が発生しＸ電極６に比べノイズがのり易いことに
なる。

【００１２】シールド層１０を前述のように取り付けた
状態でノイズ成分の変化を図４に示す。ディスプレイ４
の画素表示を放射源とした場合、ノイズ信号の単位面積
当たりの輻射エネルギ密度の流れであるディスプレイの
ポインティングベクタをＰ、磁界強度（成分）をＨ、電
界強度（成分）をＥとする場合ポインティングベクタは
Ｐ＝Ｈ×Ｅと表され、磁界エネルギの流れを与えてお
り、このエネルギは電界と磁界によって運ばれ伝播され
る。然しながらシールドバリア１１を用いることによっ
て、各磁界・電界ベクタは反射損失と内部吸収損失及び
反復反射損失が発生し結果的に信号が減衰することにな
る。ディスプレイ４のポインティングベクタＰ0から、
シ−ルドバリア１１としてのシ−ルド層１０の反対側の
Ｐ’へ通過することによる状態の変化を図４に示す。ポ
インティングベクタＰの成分がＨｚ0とＥｙ0から成って
いる場合、シールドバリア１１によって入力時に反射成
分Ｅｙ’0とＨｚ’0が損失し、シールド層１０によって
Ｅｙ1、Ｈｚ1が内部吸収され最後に反射による成分損失
Ｈｚ2とＥｙ2が発生してしまうため最終的にはＥ’’ｙ
1とＨ’’ｚ1成分に変化してしまう。

【００１３】また、電磁エネルギは電気ベクトルと磁気
ベクトルによって運ばれるが導体内では電気ベクトルは
小さくなり波長も短くなる。シールドバリア１０内をこ
の平面波が進行するとき真空中の波長をλ0としたとき
導体内での波長λはおよそ次のように小さくなる。

【数１】 ｃ：光速度 ｒ：導電率 μ：透磁率 ω：各周波数

【００１４】ディスプレイ４の表示周波数はおよそ２５
ＭＨｚ前後と高周波であり、実際に表示の為に各画素が
発生するスパークノイズは更に高周波である。一般に高
周波ノイズの場合シールド壁の厚さとシールド効果の関
係はシールド壁が薄過ぎると無効であるが薄い程良く、
材質にも関係するが数μｍで極大を持つと言われてい
る。実際にＩＴＯ膜の厚さは０．１μ前後であり複数枚
使用することによって十分なシールド効果が期待でき
る。距離を持った２枚のシールド層が静電シールドと電
磁シールドの役目を果たし距離を持って離れているため
ディスプレイノイズの影響を抑え、且つ透明度が高いた
めデジタイザのシールドとして有効にはたらく。

【００１５】この応用例としてカラーフィルタを中間に
挟んでいるが任意の色味を抑える加工ができる透明導電
材料もあるため、シールド層とカラーフィルタを兼用し
たシールド層にすることによって、安価で且つカラーフ
ィルタの厚み低減による視差の防止を行うことが出来
る。

【００１６】メイン基板のハードウエアでは一定のキャ
リア信号を基に信号の送出／入力を行い、特にバンドパ
スフィルタと位相によるフィルタを施すことによってノ
イズ除去を行い、またディスプレイ４から放たれたノイ
ズはシールド層１０によってノイズレベルが低減され、
カラーフィルタ９を介し複数枚目のシールド層によって
同様にノイズ除去され、電極線にノイズがない状態でペ
ン３からの入力が行われるようになる。これはソフトウ
エアによるデータサンプリング回数の増加からなる処理
能力の低下問題がおこらずにノイズ対策ができることに
なる。

【００１７】

【発明の効果】本発明は如上の構成により、デジタイザ
がＳ／Ｎ比の高いノイズ成分を信号を入力出来るため、
デ−タサンプリング数を増やすノイズ対策ル−チンを行
なわなくて良く、高い処理能力が得られる。また、大型
のディスプレイまで表示ノイズを低減し、デジタイザは
確実に座標入力ができ操作性の向上を図ることが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を実施した入力装置の模式図

【図２】 デジタイザの展開図

【図３】 全体外観図

【図４】 シ−ルド説明図

【符号の説明】

１ デジタイザ ２ タブレット ３ ペン ４ ディスプレイ ５ 入力面 ６ Ｘ電極 ７ Ｙ電極 ８ シールド層 ９ カラーフィルタ １０ シ−ルド層 １１ シ−ルドバリア

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶、プラズマ等のディスプレイ上に搭
   載しアプリケーションのインターフェースとして使用す
   るＸ、Ｙ座標を検出する為に配設された複数電極線を有
   するタブレットと、該タブレットの入力位置を指定する
   指示器を有する座標検出用デジタイザであって、前記デ
   ィスプレイ上に載置した複数のシ−ルド層と、該シ−ル
   ド層上にタブレットを載置したことを特徴とするディス
   プレイ用透明デジタイザ。
2. 【請求項２】 前記シ−ルド層は透明導電性材からなる
   ことを特徴とする請求項１記載のディスプレイ用透明デ
   ジタイザ。