JPH09282096A - ペン入力装置 - Google Patents

ペン入力装置

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JPH09282096A
JPH09282096A JP8094192A JP9419296A JPH09282096A JP H09282096 A JPH09282096 A JP H09282096A JP 8094192 A JP8094192 A JP 8094192A JP 9419296 A JP9419296 A JP 9419296A JP H09282096 A JPH09282096 A JP H09282096A
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voltage
circuit
liquid crystal
pen
signal
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JP8094192A
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Katsumi Hirano
勝己 平野
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Sharp Corp
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Publication date
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0442—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using active external devices, e.g. active pens, for transmitting changes in electrical potential to be received by the digitiser

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ペン入力装置において、座標入力時のノイズ
を除去し安定した検出を行う。 【解決手段】 ペン入力装置において、液晶パネルの液
晶に印加される電圧の印加方向反転時点を認識するため
の反転信号を生成する反転信号生成手段と、該反転信号
に基づいて設定されたサンプリング時間に検出ペンの先
端電極に誘起される誘起電圧を直流電圧に変換する手段
と、該変換後の電圧値と予め設定されたしきい値との比
較に基づき前記検出ペンの先端電極が前記液晶パネルの
表面に接近しているか否かを判定する手段と、を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はペン入力装置に関
し、詳しくは、パーソナルコンピュータやワードプロセ
ッサ等の入力手段として、表示装置の表示画面に設けた
タブレットに手書き文字や図形を入力するペン入力装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来のペン入力装置の回路構成の
一例を示すブロック図であり、１０１は液晶パネル、１
０２はバックライト、１０３は検出ペン、１０４は増幅
器、１０５は反転信号生成回路、１０７はゲート信号生
成回路、１０８は全波整流回路、１０９は第１処理回
路、１０９ａはアナログゲート回路、１０９ｂは積分回
路、１１０は第２処理回路、１１０ａはアナログゲート
回路、１１０ｂは積分回路、１１４は比較回路である。
【０００３】また、図７は該回路構成の各信号波形とそ
のタイミングを示すタイムチャートであり、（Ａ）は反
転信号、（Ｂ）は第１ゲート信号、（Ｃ）は第２ゲート
信号、（Ｄ）はスパイク状の誘導電圧、（Ｅ）はｇ１に
よるサンプリング信号、（Ｆ）はｇ２によるサンプリン
グ信号、（Ｇ），（Ｈ）は直流電圧、（Ｉ）は検出モー
ド信号、（Ｊ）はノイズ信号、（Ｋ）はｇ１によるサン
プリング信号、（Ｌ）はｇ２によるサンプリング信号、
（Ｍ），（Ｎ）は直流電圧、（Ｏ）は検出モード信号を
表す。
【０００４】液晶パネルの液晶が電気分解によって劣化
するのを防止するために、反転信号のレベルに応じて液
晶に印加する電圧の印加方向を周期的に反転させるよう
にしている。その際に、電極に印加されている駆動信号
の電圧が一斉に変化する。そのために、上記液晶への電
圧印加方向が反転する際に検出ペンを液晶パネルの表面
に近付けていると、検出ペンの先端電極と液晶パネルの
電極との距離に依存するスパイク状の電圧が誘起され
る。
【０００５】つまり、上記スパイク状の誘導電圧が所定
レベル以上であれば、検出ペンが液晶パネルに接近して
いると判断できる。逆に上記スパイク状の誘導電圧が所
定レベル以下の場合は、検出ペンは液晶パネルから離れ
ていると判断できる。
【０００６】その所定レベルの設定方法として、液晶パ
ネルの液晶に印加される電圧の印加方向反転時点を認識
するための反転信号を生成する反転信号生成手段と、そ
の反転信号に基づいて設定された第１のサンプリング時
間に検出ペンの先端電極に誘起された誘導電圧と、第１
のサンプリング時間以外の第２のサンプリング時間に検
出ペンの先端電極に誘起された誘導電圧とを、設計時点
に設定する第１，第２のサンプリング時間と図６に示す
ような積分回路のＣ１，Ｒ１，Ｃ２，Ｒ２による時定数
の設定により、それぞれ直流電圧に変換し、変換後の電
圧値の比較結果に基づいて上記検出ペンの先端電極が上
記液晶パネルの表面に接近しているか否かを判定し、液
晶パネルの表面に接近している場合に検出モードとする
ことによって、正しく座標信号のみを抽出する。
【０００７】また、特開平５−２６５６５０号公報で
は、液晶パネルの液晶に印加される電圧の印加方向反転
時点を認識するための反転信号に基づいて設定された第
１のサンプリング時間に検出ペンの先端電極に誘起され
た誘導電圧と、第１のサンプリング時間以外の第２のサ
ンプリング時間に検出ペンの先端電極に誘起された誘導
電圧とをそれぞれの基準電圧と比較し、その両方の結果
に基づいて検出ペンの先端電極が上記液晶パネルの表面
に接近しているか否かを判定している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】液晶への電圧印加方向
が反転する際に検出ペンを液晶パネルの表面に近付けて
いると、検出ペンの先端電極と液晶パネルの電極との距
離に依存するスパイク状の電圧が誘起される。この特性
を利用して検出モード／非検出モードを判定している。
【０００９】しかし、液晶の電圧印加方向の反転は表示
期間中であり、バックライトを点灯している必要があ
る。この場合、バックライトからのノイズも同時に検出
ペンの先端電極に誘起され、検出ペンの先端電極に誘起
されるスパイク状の電圧を正確に検出することができな
くなり、上記検出モードの検出が正常に動作しない可能
性が考えられる。
【００１０】そこで、本発明は、バックライトからのノ
イズの影響を受けずに、外来ノイズのみを検出し、正し
い検出モードを判定するためのものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のペン入力
装置は、液晶パネルの液晶に印加される電圧の印加方向
反転時点を認識するための反転信号を生成する反転信号
生成手段と、該反転信号に基づいて設定されたサンプリ
ング時間に検出ペンの先端電極に誘起される誘起電圧を
直流電圧に変換する手段と、該変換後の電圧値と予め設
定されたしきい値との比較に基づき前記検出ペンの先端
電極が前記液晶パネルの表面に接近しているか否かを判
定する手段と、を有するペン入力装置である。
【００１２】請求項２記載のペン入力装置は、座標検出
期間のみバックライトを消灯し、前記反転信号生成手段
により生成された反転信号に基づいて設定されるサンプ
リング時間を座標検出期間内に設定することにより、バ
ックライトからのノイズに影響されることなくモード検
出を実行することを特徴とする請求項１記載のペン入力
装置である。
【００１３】請求項３記載のペン入力装置は、前記反転
信号に基づいて設定されるサンプリング時間を座標検出
期間内に２回以上設定可能なことを特徴とする請求項２
記載のペン入力装置である。
【００１４】請求項４記載のペン入力装置は、前記しき
い値は座標検出期間内に反転信号に基づいて設定される
サンプリング時間以外の第２のサンプリング時間に検出
ペンの先端電極に誘起される誘導電圧を直流電圧に変換
してしきい値とすることを特徴とする請求項２記載のペ
ン入力装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１〜図４
に基づいて説明する。
【００１６】本発明は、バックライトからのノイズ影響
されない座標検出期間に外部からのノイズを正しく検出
することにより、安定した検出モードを得るための座標
入力ノイズ除去方法を適用するペン入力装置である。
【００１７】図１は、第１，第２，第３の請求項の発明
の基本構成を示すブロック図である。
【００１８】図１において、１は液晶パネルであり、液
晶とその液晶を駆動する表示電極と静電型タブレットの
位置検出電極を兼ね備えた電極から構成されている。
【００１９】２はバックライトであり、座標検出期間は
消灯する機能を有し、人間の目に見えない間隔で点滅を
繰り返している。
【００２０】３は検出ペンであり、液晶パネルの電極と
静電的に結合した先端電極を設け、液晶パネル１に近接
した際に液晶への電圧印加方向の反転時に誘起される誘
導電圧を検出する。
【００２１】４は検出ペン３の先端電極に誘起される誘
導電圧を電圧／電流増幅する増幅器である。
【００２２】５は液晶パネル１の液晶に印加される電圧
の印加方向を反転させるための反転信号を生成する反転
信号生成回路である。
【００２３】６は液晶パネル１を静電型タブレットとし
て利用することを示す信号を生成する座標検出期間信号
生成回路である。
【００２４】７は反転信号に同期したゲート信号を生成
するゲート信号生成回路である。第２，第３の請求項で
は、座標検出期間のみに発生する。
【００２５】１１は変換回路であり、増幅器４で増幅さ
れた誘導電圧をゲート信号によりサンプリングするアナ
ログゲート回路１１ａとサンプリングされた誘導電圧を
直流電圧に変換するサンプルホールド回路１１ｂから構
成される。
【００２６】１３はしきい値設定回路であり、抵抗器に
よる電圧分割によりしきい値電圧を生成する。
【００２７】１４は比較回路であり、変換回路１１によ
り変換された直流電圧のレベルとしきい値設定回路１３
により設定されたしきい値の電圧のレベルとを比較し、
検出ペン３の先端電極が液晶パネル１に近接したか否か
を判定し、“Ｈｉｇｈ”または“Ｌｏｗ”の電圧レベル
の検出モード／非検出モード信号ｐｍを出力する。
【００２８】また、図２は第４の請求項に基づき、図１
のしきい値設定回路１３の代わりに検出ペン３に誘起す
る誘導電圧を利用して直流電圧を生成する第２の変換回
路１２を備えた構成であり、１２は、増幅器４で増幅さ
れた誘導電圧を第２のゲート信号によりサンプリングす
る第２アナログゲート回路１２ａとサンプリングされた
誘導電圧を直流電圧に変換する第２サンプルホールド回
路１２ｂから構成される。
【００２９】図３は、図１のしきい値設定回路１３と比
較回路１４の部分の回路例である。ペン信号とゲート信
号はアナログゲート回路を経てサンプルホールド回路に
入力され、比較回路にてしきい値設定回路からの信号と
比較後、検出モード信号として出力される。
【００３０】図４は、図１の構成の場合の各信号波形と
タイミングを示すタイムチャートである。図４におい
て、（１）のｄｔは、座標検出期間信号であり、液晶パ
ネル１を静電型タブレットとして利用することを示す信
号である。
【００３１】（２）のａｋは、反転信号生成回路５から
発生する反転信号であり、液晶パネルの液晶が電気分解
によって劣化するのを防止するために、液晶に印加する
電圧の印加方向を周期的に反転させる。本来上記（１）
の座標検出期間中は不要であるが、請求項ではこの期間
にも発生させる。
【００３２】（３）のｇｌは、ゲート信号生成回路７か
らの発生するゲート信号であり、アナログゲート回路に
送出される。
【００３３】（４）のｓｋは、誘導電圧であり、検出ペ
ン３を液晶パネル１に近付けると反転信号ａｋにより液
晶への電圧印加方向が反転する毎に、検出ペン３の先端
電極と液晶パネル１の電極との距離に依存するスパイク
状の誘導電圧が誘起することにより得られる。
【００３４】（５）のｓｐは、アナログゲート回路１１
ａがゲート信号ｇｌにより誘導電圧ｓｋをサンプリング
した結果の信号波形である。
【００３５】（６）のｄｖは、サンプリング信号ｓｐを
サンプルホールド回路１１ｂで直流電圧に変換した波形
である。本図では、座標検出期間ｄｔの期間のみ出力し
た場合である。
【００３６】（７）のｓｖは、しきい値設定回路１３の
発生するしきい値電圧である。本図では、座標検出期間
ｄｔ期間のみ出力した場合である。
【００３７】（８）のｐｍは、比較回路１４が直流電圧
ｄｖのレベルとしきい値電圧ｓｖのレベルを比較した結
果の出力信号であり、直流電圧ｄｖのレベルがしきい値
電圧ｓｖのレベルより大きいので検出モード信号として
“Ｈ”の信号が出力される。本図では、座標検出期間ｄ
ｔの期間のみ出力した場合である。
【００３８】上述のように液晶への電圧印加方向が反転
する際に検出ペン３を液晶パネル１の表面に近付けてい
ると、検出ペン３の先端電極と液晶パネル１の電極との
距離に依存するスパイク状の電圧が誘起される。このス
パイク状の誘導電圧を利用して検出ペン３が液晶パネル
１に接近しているか否かを判定する。
【００３９】まず、検出ペン３の先端電極に誘導された
電圧を、ゲート信号生成回路７にて生成されたゲート信
号ｇｌとアナログゲート回路１１ａによりサンプリング
を行う。
【００４０】次に、サンプリングされた信号をサンプル
ホールド回路１１ｂにおいて、スパイク状の電圧を直流
電圧に変換する。この直流電圧としきい値設定回路１３
にて設定された電圧を比較回路１４で比較する。
【００４１】比較の結果、ゲート信号ｇｌでサンプリン
グされた信号の電圧の方が高い場合にモード信号が
“Ｈ”となり、検出ペン３が液晶パネル１に十分に接近
していることが判定できる。また、検出ペン３が液晶パ
ネル１より離れており、ゲート信号ｇｌでサンプリング
される信号の電圧の方が低い場合にはモード信号が
“Ｌ”である。従って、モード信号が“Ｈ”の場合には
座標信号を有効と見なし、モード信号が“Ｌ”の場合に
は座標信号の出力を停止させることにより、正しい座標
のみを検出することができる。
【００４２】第２の請求項の特徴は、座標検出期間にバ
ックライトを消灯させる機能を共有する機器において、
従来の反転信号に加えて座標検出期間内に反転信号を発
生させる。その座標検出期間内の反転信号に同期させた
ゲート信号を生成することにより、バックライトからの
ノイズの少ない環境下での判定が行える。
【００４３】まず、検出ペン３の先端電極に誘導された
電圧を、座標検出期間内のみに発生されたゲート信号ｇ
ｌとアナログゲート回路１１ａによりサンプリングを行
う。
【００４４】次に、サンプリングされた信号をサンプル
ホールド回路１１ｂにおいて、スパイク状の電圧を直流
電圧に変換する。この直流電圧としきい値設定回路１３
にて設定された電圧を比較回路１４で比較する。比較後
の判定は上述と同様である。
【００４５】第３の請求項の一例は、座標検出期間内の
始めと終わりに２回の反転信号とそれに同期させたゲー
ト信号を生成し、このゲート信号ｇｌにてサンプリング
された信号ｓｐを直流電圧に変換することによって、安
定した直流電圧ｄｖが得られる。なお、検出ペン３が液
晶パネル１から離れている場合に、２回のサンプリング
時間のどちらか片方のサンプリング時間内に検出ペン３
の先端電極に突発的なノイズによる誘導電圧が発生した
としても、２回のサンプリングの両方に誘導電圧が発生
しなければ有効な直流電圧に変換しないよう設定してお
くことにより上述の判定に正確さが増す。
【００４６】まず、検出ペン３の先端電極に誘導された
電圧を、座標検出期間内に２回発生されたゲート信号ｇ
ｌとアナログゲート回路１１ａによりサンプリングを行
う。
【００４７】次に、サンプリングされた信号をサンプル
ホールド回路１１ｂにおいて、スパイク状の電圧を直流
電圧に変換する。変換後の直流電圧のレベルは２回のサ
ンプリングの状況により変化する。この直流電圧としき
い値設定回路１３にて設定された電圧を比較回路１４で
比較する。比較後の判定は上述と同様である。
【００４８】また、第４の請求項は、しきい値の設定を
座標検出期間中の上記サンプリング時間以外に検出ペン
に誘起される誘導電圧によって設定することにより、連
続的な外来ノイズによりこのしきい値電圧が高くなり、
モード信号を“Ｌ”にする。これにより座標信号が外来
ノイズにより信頼性がなくなっていることを表現でき
る。
【００４９】まず、検出ペン３の先端電極に誘導された
電圧を、座標検出期間内のみに発生された第１ゲート信
号と第１アナログゲート回路１１ａによりサンプリング
を行う。
【００５０】次に、サンプリングされた信号を第１サン
プルホールド回路１１ｂにおいて、スパイク状の電圧を
直流電圧に変換する。
【００５１】更に、検出ペン３の先端電極に誘導された
電圧を、座標検出期間内第１ゲート信号以外の時間を示
す第２ゲート信号と第２アナログゲート回路１２ａによ
りサンプリングを行う。
【００５２】次に、サンプリングされた信号を第２サン
プルホールド回路１２ｂにおいて、直流電圧に変換す
る。
【００５３】第１サンプルホールド回路１１ｂで生成さ
れた直流電圧と、第２サンプルホールド回路１２ｂで生
成された直流電圧とを比較回路１４で比較する。比較後
の判定は上述と同様である。
【００５４】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、検出ペン
に誘起される誘導電圧を直流電圧に変換した値とあらか
じめ設定されたしきい値とを比較するため、ノイズの影
響を受けにくく回路の簡素化が可能である。
【００５５】請求項２記載の発明によれば、検出モード
の判定のための電圧変換をバックライトからのノイズの
少ない座標検出期間中に行うことにより、バックライト
のノイズ対策が不要となりコストダウンが図れる。
【００５６】また、判定回路の動作も座標検出期間内の
みでよいので、この期間のみ電源を供給すればよく他の
期間は電源供給を停止できる。これにより省電力化が容
易に行える。
【００５７】請求項３記載の発明によれば、検出モード
の判定のための電圧変換を座標検出期間中に２回以上行
うことにより、突発的な外来ノイズによる検出モードの
誤判定を防止できる。
【００５８】請求項４記載の発明によれば、検出モード
の判定のための電圧変換によるしきい値の設定を座標検
出期間中に検出ペンに誘起される誘導電圧によって設定
することにより、連続的な外来ノイズによる検出モード
の誤判定を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例４の構成を示すブロック図であ
る。
【図３】図１の回路構成のしきい値設定回路の一例を示
す図である。
【図４】本発明の第２，第３実施例における回路構成の
各信号波形を示すタイミングチャートである。
【図５】従来のペン入力装置の回路構成のブロック図で
ある。
【図６】従来の回路構成の積分回路を示す回路図であ
る。
【図７】図５における回路構成の各信号波形を示すタイ
ミングチャートである。
【符号の説明】
１ 液晶パネル ２ バックライト ３ 検出ペン ４ 増幅器 ５ 反転信号生成回路 ６ 検出期間信号生成回路 ７ ゲート信号生成回路 ８ 全波整流回路 ９ 第１処理回路 ９ａ アナログゲート回路 ９ｂ 積分回路 １０ 第２処理回路 １０ａ アナログゲート回路 １０ｂ 積分回路 １１ 第１変換回路 １１ａ 第１アナログゲート回路 １１ｂ 第１サンプルホールド回路 １２ 第２変換回路 １２ａ 第２アナログゲート回路 １２ｂ 第２サンプルホールド回路 １３ しきい値生成回路 １４ 比較回路 １０１ 液晶パネル １０２ バックライト １０３ 検出ペン １０４ 増幅器 １０５ 反転信号生成回路 １０７ ゲート信号生成回路 １０８ 全波整流回路 １０９ 第１処理回路 １０９ａ アナログゲート回路 １０９ｂ 積分回路 １１０ 第２処理回路 １１０ａ アナログゲート回路 １１０ｂ 積分回路 １１４ 比較回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液晶パネルの液晶に印加される電圧の印
    加方向反転時点を認識するための反転信号を生成する反
    転信号生成手段と、該反転信号に基づいて設定されたサ
    ンプリング時間に検出ペンの先端電極に誘起される誘起
    電圧を直流電圧に変換する手段と、該変換後の電圧値と
    予め設定されたしきい値との比較に基づき前記検出ペン
    の先端電極が前記液晶パネルの表面に接近しているか否
    かを判定する手段と、を有するペン入力装置。
  2. 【請求項２】 座標検出期間のみバックライトを消灯
    し、前記反転信号生成手段により生成された反転信号に
    基づいて設定されるサンプリング時間を座標検出期間内
    に設定することにより、バックライトからのノイズに影
    響されることなくモード検出を実行することを特徴とす
    る請求項１記載のペン入力装置。
  3. 【請求項３】 前記反転信号に基づいて設定されるサン
    プリング時間を座標検出期間内に２回以上設定可能なこ
    とを特徴とする請求項２記載のペン入力装置。
  4. 【請求項４】 前記しきい値は座標検出期間内に反転信
    号に基づいて設定されるサンプリング時間以外の第２の
    サンプリング時間に検出ペンの先端電極に誘起される誘
    導電圧を直流電圧に変換してしきい値とすることを特徴
    とする請求項２記載のペン入力装置。
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