JPS63219022A - 座標検出装置 - Google Patents

座標検出装置

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JPS63219022A
JPS63219022A JP62053468A JP5346887A JPS63219022A JP S63219022 A JPS63219022 A JP S63219022A JP 62053468 A JP62053468 A JP 62053468A JP 5346887 A JP5346887 A JP 5346887A JP S63219022 A JPS63219022 A JP S63219022A
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JP62053468A
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Inventor
Masaaki Nakano
雅章 中野
Yusaku Saito
雄作 斎藤
Akihiro Watanabe
昭裕 渡辺
Shuji Iwata
修司 岩田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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〕 この発明は、電子計算機へ座標データを入力するための
座標検出装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来のこの種の座標検出装置として、例えば、マトリッ
クス状電極を平板状表示パネルに配設し、この電極に′
#iL流を流しその発生する磁界をもとにペン座標を検
出する表示機能をもたせたものに゛本出願人が特願昭6
1−226767号として先に出願したものがある。
第6図は、例えば本出願人が先に出願した特願昭61−
226767号に示された先願の座標検出装置を示す構
成図でおり、図において、1は電界効果モード(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X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用ドラバ
、31.32はX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、表示用
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、表示用液晶セル1の選択されたX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の信号よシ検出信号を
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、この入出力モードコントローラ9は表示
モード時に液晶表示コントローラ6よシの表示データや
制御信号をX用ドライバ21.22、X用ドライバ31
.32へそれぞれ供給し、位置検出モード時に位置検出
走査回路8よシの各種信号をX用ドライバ21 .22
、X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へ書き込んだシ装置全体の制御を行う
第7図は第6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、80はクロックジェネレータでアシ
、その出力端は、入出力モードコントローラ9t−介し
てX用ドライバ31.32のクロック入力端子CK、分
周器81の入力端およびカウンタ82のクロック入力端
子CKに接続される。また、分周器81の出力端は入出
力モードコントローラ9を介してX用ドライバ31.3
2のデータ入力端子りとカウンタ82のスタート端子S
とに接続される。83はラッチでメジ、カウンタ82の
出力をラッチパルス(1)によりラッチする。84は正
弦波発生器であシ、周波数foの正弦波を発生する。8
5はエミッタ接地のトランジスタであシ、正弦波発生器
84の出力正弦波と位相の180°異なる正弦波を発生
する。
また、70は中心周波数がfoのバンドパスフィルタで
ある。71は位相比較器であシ、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。72は差動増幅器で
ある。73はコンパレータであり、位相比較器71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6図に示したものと同じX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シデータ入力
端子りのデータを順次シフトする。また、X用ドライバ
31.32の出力端子(Oi)(1=l−n)はシフト
レジスタ内のデータ(Di)(i =1〜n)と交流化
端子(DF’)O値とに!lil圧印加端子V1 、V
2 、V3.V4に印加された電圧の1つを出力する。
その出力電圧の真追値表を第8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
7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7図ではX用ドライバ31.32、X透明電極1
21〜12n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
シ、位置検出モードではX用ドライバ、X透明電極と同
様の動作をする。
次いで動作について説明する。先願の表示機能を持った
座標検出装置は、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9図に示すように1
フレ一ム周期を(n+2)の期間に分割し、期間T1か
らTn 1では表示モード、期間Tn+1 + Tn+
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7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、従来よシ周知の電
圧平均化駆動法により表示を行う。つマシ直流電圧(E
l 、E2.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Tl+T2+・・・+T
nごとにY透明電極121.122 、・・・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11に印加される。この時、各々のX透明電極
11、Y透明′区極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1O図を用いて説明す
る。期間Tn+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7図の実線で示すように接続され、入力
ペン4がある位置の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84で発
生した正弦波電圧Vmsin(2πfQt)及びそれを
トランジスタ85で位相を180゜ずらせたーvmSi
n(2πf6 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0i(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vmSin
(2πfOt)または−Vm 8jn (2πf(It
’)が出力される。
クロックジェネレータ80で発生した基本クロックC(
第1O図C)を分局器81で(rl+2)分周して出力
されるスタートパルスsp(第t。
図SP)はカウンタ82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31.32のシフトレジスタの
データ入力端子りに供給される。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82の出力値は”
l”ずつ増加し、それに同期してY用ドライバ31.3
2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±Vmsin (2πfQ t )の電
圧の印加されたY透明電極12が1つずつ隣ヘシフトさ
れる。
つまり、Y透明電極12の抵抗値をRoとすると、Y透
明電極121.122、−12mK順番に(2Vm/H
,0) −sin (2πfQt)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シ発生する交流磁束の表示用液晶
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。ただし、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、表示用液
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foのバ
ンドパスフィルタ70を通る。上述したように、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70の出力波形を第1O図(b)に示す。
また、差動増幅器72の2つの入力端子にはY用ドライ
バ31.32のv4端子に印加されるそれぞれの正弦波
電圧子V’m5in (2πfQt)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10図(r)参照)。
第1O図からも分かるように、バンドパスフィルタ70
の出力信号すの位相は、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121に電流を流している期間とでは180°異なる
。従って、差動増幅器72の出力信号rとバンドパスフ
ィルタ70の出力信号すを位相比較器71に入力すると
、出力信号pの波形は第10図(p)のようになる。そ
してコンパレータ73の基準電位端子BをV几の電位に
設定すると位相比較器71の出力信号pのレベルがV几
トなった時にコンパレータ73は一致パルス!を出力し
、ラツf83がその時のカウンタ82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Y透明電極12mを走
査した時にコンパレータ73は一致パルスを発生し、カ
ウンタ82の出力値mをラッチする。このラッチ83の
出力値をCPU1Qが読取ることによシ、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9図の期間’rm+tに行い、さら
に期間Tm十zK同様の動作をX用ドライバ21.22
、X透明電極11に関して付込、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〕
従来の座標検出装置は以上のように構成されているので
、座標は入力ペン4のピックアップコイル40の出力信
号の位相変化点をもとに検出されるので、入力ペン4を
傾けて表示用液晶セル1に当てると、平板状表示パネル
は厚さを有するために入力ペン4の軸延長上に位置する
電極を検出座標としてしまい正確な座標検出が行えない
という問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、ペンが傾いた場合でも正確に入力ペン先の座
標を検出できる座標検出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〕
この発明に係る座標検出装置は、入力ペンに設けられた
磁束検出手段に生じる信号の位相が反転する位相変化点
の前後に得られるピーク値を検出する2つのビー(検出
手段と、上記ピーク値を各別に保持する2つのピーク値
保持手段と、この2つのピーク値保持手段で保持された
それぞれのピーク値の加算値でそれぞれのピーク値の減
算値を除した値に上記変化点といずれか一方のピーク値
との間の距離を乗算する上記入力ペン先の座標位置演算
手段とを設けたものである。
〔作 用〕
この発明における座標検出装置は、従来の方式で検出し
た誤差を含む座標に対して、ピーク点とピークレベル値
をもとに補正演算を施し、正確な入力ペン先位置座標を
検出する。
〔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
図はこの発明の一実施例による表示機能を持った座標検
出装置を示す構成図、第2図はこの実施例の座標検出動
作部分を抽出して示す構成図であり、第1図および第2
図において第6図と同一構成要素には同一符号を付して
その説明を省略する。
第1図および第2図において、100は位置補正回路、
101.102はそれぞれピーク検出器であり、入力ペ
ン4出力信号にノ(ンドノくスフイルタフ0を通した出
力信号bl(第5図)の振幅レベルのピーク値を検出し
、第1のピーク検出信号pdtlおよび第2のピーク検
出信号pdt2を発生する。103,104はそれぞれ
ピークホールド回路でアシ、第1のピーク検出信号pd
tlおよび第2のピーク検出信号pdt2をホールド信
号トシて、バンドパスフィルタ70の出力信号blの振
幅レベルのピーク値を保持する。105,106はAD
変換器、107は加算器、ioa、ios。
110は減算器、111は割算器で、入力端子A。
BK対してC=B/Aなる値を出力端子Cに出力する。
112は掛算器で入力端子A、Hに対してC=AxBな
る値を出力端子Cに出力する。114はラッチで、第2
のピーク検出信号pdt2をラッチパルスとして、カウ
ンタ82の出力値をラッチする。
次に動作について説明する。先ず、入力ペン4が傾いた
場合に従来例において生じる位置検出誤差の原因および
その補正原理について第3図および°第4図によシ述べ
る。
すなわち第3図は、厚さaの上面ガラス板13の下面に
X透明電極11を止着させた構成の表示用液晶セル1を
示す断面図で、上面ガラス板13上にはピックアップコ
イル40の軸が上面ガラス板130法線に対してθ度傾
いて位置している状態を示す。
今、第3図において、X透明電極11のピッチを無限小
として考え、各透明電極11に順次正弦波電流を流して
いくと、ピックアップコイル40からの出力信号の位相
が反転するのはピックアップコイル40の軸延長線上に
位置するL点のX透明電極11に正弦波電流が流れた時
となるので、本来ピックアップコイル40の真下のに点
において出力信号の位相が反転しなければならないが、
K点よりずれた位置のL点が位相変化点となったことは
KL=atanθだけ座標読み取り誤差が生じたことに
なる。
そこで、第4図に示すように線状電極、I3eに正弦波
電流I = i sin (2πfQ t )が第4図
のZ方向(紙面の垂直方向)に流れた場合、線状電極J
leから上面ガラス板13の厚みaだけ離れた平面上を
、上面ガラス板13の法線に対してθ度傾いた軸を持つ
コイルC−eが移動した場合のコイルC2の出力電圧を
解析的に考える。
座標(x、a)に位置するコイルC!を鎖交する有効磁
界Hは、 H=Hcosθ−H)(stnθ   ・・・・・曲(
I)であり、HX、Hyは座標(x、a)における磁界
のX成分、X成分を表わし、それぞれ となる。
そこで、(2)式を(1)式へ代入して、となる。
ここで、コイルcJ3が(−〜、a)から(+−,a)
へと移動した時のコイル出方信号の位相変化点X6は)
l=Qとなる点で69、 である。
従って、従来例のように位相変化点のみで座標検出を行
なうとコイルc−eがガラス面に垂直(θ=0)の場合
は誤差は生じないが(位相が変化する)(=0なる点は
XO:Oで1コイルの真下に電流が流れている時となる
)コイルC,,eがθ度傾いた場合は、位相変化点は電
流の流れている電極からa tanθだけずれた位置と
なる。
また、コイルC2を(−−、a)から(+−,a)へと
移動させた時、コイルC!の出力レベルは位相反転前に
1度、位相反転後に1度、合計2回の出力レベルピーク
を取る点(xza)(x2+a)がd汀 存在f ルo X t p X 2 ハ了マ=0を満た
すXであるので、 さらに、コイルC−eを鎖交する有効磁界Hによるコイ
ルC2出力電圧の大きさEは、コイルの巻数をN、コイ
ルの断面積をΔSとすると、H=N ・ 2πfす・H
・ ΔS (但し、K:N−fo@ΔS@I) であるので2つのピークレベルの値は(5)式に(4)
式のXI、X2を代入して、 (61、(7)式より、 となる。
(3) 、 (4)式より位相変化点Xoとピークを示
す点x1またはx2との距離−eOは、 である。
従って、位相変化点XQと実際のコイルC形の真下の位
置x=Qとの差Δx = a tanθは+8) 、 
(9)式より ・・・・・・・・・・・・・・・・・・uolとなる。
以上よシ、従来例の方法で検出される誤差を含んだ座標
値に対して、位相変化点、ピーク検出点。
2つのピークレベル値を求め110式の演算により補正
を加えることで、コイルが傾いた場合でも正確な座標を
検出できることが解る。
以上の原理に基づき傾き誤差を補正する回路が第1図お
よび第2図に示した位置補正回路100であシ、引き続
きその動作を説明する。
この発明の一実施例による表示機能を持った座標検出装
置は第1図の位置補正回路100を除き第6図の従来例
と同様の動作を行い、第9図に示すように1フレームを
表示モードと位置検出モードに時間分割し駆動する。表
示モードでは電圧平均化駆動法で表示を行なう。
さらに位置検出モードにおいても、X透明電極11のそ
れぞれに順次正弦波電流を流して走査するのは従来例と
同様であるが、第3図に示すようKK点(K番目の電極
)の真上に位置する入力ペン4が法線に対してθ度傾い
た状態のバンドパスフィルタTO出力信号の振幅レベル
と位相は第5図のbl(レベル)、Ph(位相)となる
つまり、0番目の電極から順次正弦波電流を流して、走
査していくとpk1番目の電極を走査した時、バンドパ
スフィルタTOよりの出力信号blの第1のピークが第
1のピーク検出器101によシ検出され、その検出信号
pdtlによシ第1のピークホールド回路103はバン
ドパスフィルタ70よシの出力信号biの振幅レベルの
ピーク値をホールドするので、第1のピークホールド回
路103の出力信号h1は、その第1のピークレベルe
lを保持する。
続いて順次電極走査を行ない、L番目の電極を走査した
時、バンドパスフィルタ70の出力信号の位相が180
度返転しコンパレータ73は位相反転信号、+31を出
力し、カウンタ82の値りをラッチ83にラッチする。
さらに引き続き、順次電極走査を行ないpk2番目の電
極を走査した時、バンドパスフィルタ70の出力信号b
lの第2のピークが第2のピーク検出器102により検
出され、その検出信号pdt2により第2のピークホー
ルド回路104はバンドパスフィルタ70よ)の出力信
号blの振幅レベルのピーク値をホールドするので、第
2のピークホールド回路104の出力信号h2はその第
2のピークレベルe2t−保持する。またこの時の第2
のピーク検出信号pdt2はラッチ114のラッチパル
スとして供給され、カウンタ82の出力値pk2をラッ
チする。
この上うにして全電極走査が終了すると、2つのピーク
ホールド回路103,104のそれぞれのアナログ出力
el 、e2は各々がAD変換器105.106に入力
され、ディジタル信号の第1のピークレベルedlと第
2のピークレベルed2に変換される。
そして、これらのピークレベルの値ed l 、 ed
lは加算器107および減算器109によシ加減または
減算されて割算器111に加えられる。割算器111の
出力端子Cには−ed1−ed2−なる値がedl−)
−edl 出力され、これは(8)式の一目幻」二”Lu’L −
s i nθにlEl l+lE21= 対応する。
一方、ラッチ83には位相変化点の値りが、ラッチ1′
14には第2のピーク位g pk2がラッチされており
、減算器110に加えられて、減算器110はpk2−
Lなる値を出力する。これは(9)式のノo=acos
tlに対応する。
edl−edl そして、掛算器112により(pk2−1.)・edl
+ed□が計算され、これが(11式のatan#に対
応し、実際の入力ペン4の真下のに点と位相変化点りと
の距離に相当する。
よってこの値を位相変化点の値であるランチ803の出
力値りから減算器108によって引くことにより入力ペ
ン4の真下の座標であるに点を得ることができる。
これらの動作をX方向、Y方向について行なえば、入力
ペン4が傾いた場合でも正確に入力ペン4が位置する座
標を読み取ることができる。
なお、上記実施例では表示機能として液晶の場合につい
て説明したが、P D P (plasma disp
laypanel ) 、 E L (electro
 luminescence ) 、EcD(elec
tronic chromic display ) 
 などのようにXYマトリクス電極を持つ構造の座標検
出装置に使用しても上記実施例と同様の効果を奏する。
さらに上記実施例では表示機能を有する座標検出装置に
ついて説明したが、表示機岬を持たずに、直交する電極
群を絶縁体を介して基板で保持し、順次各電極に電流を
流し、入力ペン4の出力の位相変化点をもとに入力ペン
4の座標を検出するような専用の座標検出装置に使用し
てもよい。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、座標検出装置を入力
ペンの出力信号の位相変化点、ピーク点を検出し、これ
らとピークレベルから入力ペン座標の傾きによる誤差を
補正するような構成としたので入力ペンが傾いた状態で
あっても正確に入力ペン先の座標が検出でき、精度の高
いものが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による表示機能を持った座
標検出装置を示す構成図、第2図はこの発明の一実施例
による座標検出動作部分を抽出して示す構成図、第3図
は線状電極群を下面に止着した基板に対して傾いてピッ
クアップコイルが位置した場合の位置検出誤差が生じる
原因の説明図、第4図はピックアップコイル出力を解析
的に検討する際の説明図、第5図は第2図の主要部の出
力波形を示す波形図、第6図は従来の表示機能を持った
座標検出装置の一例を示す構成図、第7図は従来の表示
機能を持った座標検出装置の座標検出動作部分を抽出し
て示す構成図、第8図は第7図のY用ドライバ出力の真
理値表を示す説明図、第9図は従来の表示機能を持った
座標検出装置の表示モードと位置検出モードとの時分割
動作の説明図、第1O図は第7図の主要部の出力波形を
示す波形図である。 4は入力ペン、7は装置検出回路、8は位置検出走査回
路、11はX透明電極、12はY透明電極、13はガラ
ス基板、71は位相比較器、84は正弦波発生器、10
0は位置補正回路、101゜102はピーク検出器、1
03,104はピークホールド回路。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。 特許出願人  三菱電機株式会社 代理人 弁理士  1)澤 博 昭1 (外2名)−゛ 第3図 第4図 繊状を極<、le) 第5図 第8図 第9図 ミード +Z Q HQ    B      1−   α  ζ臥
     ψ 手続補正書(自発)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも一方の電極群を一枚の基板に止着する
    と共に、相互に絶縁して直交する線状電極群と、この線
    状電極群のそれぞれに順次交流成分を有する電流を流す
    交流成分電流印加手段と、磁束検出手段を有する入力ペ
    ンと、上記線状電極群に流す交流成分電流の位相と上記
    磁束検出手段に生じる信号の位相とを比較する位相比較
    手段とを備えた座標検出装置において、上記磁束検出手
    段に生じる信号の位相が反転する位相変化点の前後に得
    られるピーク値を検出する2つのピーク検出手段と、上
    記ピーク値を各別に保持する2つのピーク値保持手段と
    、この2つのピーク値保持手段で保持されたそれぞれの
    ピーク値の加算値でそれぞれのピーク値の減算値を除し
    た値に上記位相変化点といずれか一方のピーク値との間
    の距離を乗算する上記入力ペン先の座標位置演算手段と
    を備えたことを特徴とする座標検出装置。
  2. (2)上記線状電極群およびこの線状電極群が止着され
    ている基板は透明に形成されていることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の座標検出装置。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56108182A (en) * 1980-02-01 1981-08-27 Seiko Instr & Electronics Ltd Coordinate reader
JPS5719886A (en) * 1980-07-10 1982-02-02 Seiko Instr & Electronics Ltd Coordinate reader

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