JP2000267065A - アクティブマトリクス型液晶表示装置の座標位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示画面を複数エリアに分割し、ブロック順
次駆動する場合でも、座標入力装置が指示した表示画面
上の座標位置を確実に検出できるアクティブマトリクス
型液晶表示装置の座標検出方法を提供する。 【解決手段】 水平方向の座標位置は、映像信号垂直ブ
ランキング中に、画面エリア11A ，…，11D 毎に、映像
信号線駆動回路22から個別に電位変化を与える。電位変
化を座標入力装置35によって検出し、対応する画面エリ
アおよび内部ブロックを検出する。ブロック内の映像信
号線14に加わっている電位を所定の時間毎に変化させ、
座標入力装置35による検出電位の時間変化からブロック
内の位置を検出する。垂直方向の座標位置は、映像信号
表示出力中に走査線13に順次印加される走査パルスを座
標入力装置35によって検出し、検出タイミングから特定
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、座標入力装置が指
示する表示画面上の座標位置を検出するアクティブマト
リクス型液晶表示装置の座標位置検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、特に低消費電力で、小型化、軽量
化が可能な液晶表示装置を用いた携帯型情報機器の開発
が進められており、これら携帯型情報機器の入力ペンな
どの座標入力装置を用いて表示画面上の座標位置を検出
する座標位置検出方法としては、表示画面上に余分な積
層膜などを設ける必要がない静電結合方式が、表示品位
を劣化させることがない等の理由により有望視されてい
る。

【０００３】この静電結合方式による座標位置検出方法
は、入力ペンの先端を表示画面の所望の位置に接触させ
ることにより、液晶表示素子の走査線および映像信号線
に順次印加されるパルス電圧を入力ペンの電極との間に
存在する静電容量を用いて検出し、検出タイミングか
ら、入力ペンが接触した表示画面の座標位置を検出して
いる。

【０００４】また、液晶表示装置では、同一面積の絶縁
基板上での表示有効領域を拡大するために、画素スイッ
チング素子と走査線駆動回路や映像信号線駆動回路とを
同時に一括形成する駆動回路内蔵形についての開発が進
められている。特に、映像信号駆動回路として、シフト
レジスタなどによって構成されるタイミング回路によっ
てサンプリングスイッチを制御し、ビデオ信号線を介し
て供給される映像信号を映像信号線容量に保持した後に
画素容量に書き込むブロック順次方式のサンプルホール
ド型駆動回路内蔵液晶表示装置が開発されている。

【０００５】このようなサンプルホールド型の駆動回路
内蔵液晶表示装置では、ビデオ信号線の帯域低下による
画質劣化を回避するために、表示領域画面を複数の画面
エリアに分割し、ブロック順次方式により各画面エリア
で同時に表示している。このため、静電結合方式の入力
ペンによって、入力ペンが位置する水平座標を検出しよ
うとすると、各画面エリアで同時に映像信号が印加され
るため、入力ペンがどの画面エリアにあるかを判定する
ことができない。

【０００６】この問題を解決するためには、表示領域を
分割せずに、表示領域の端からブロック順次方式で映像
信号を書き込んで表示すればよい。

【０００７】しかし、表示画面を分割していない場合の
ビデオ信号周波数は、表示画面をｍ個に分割した場合に
比較してｍ倍高くなり、正確に映像信号を伝送すること
が困難になる。このため、画面分割していないサンプル
ホールド型駆動回路内蔵液晶表示装置では、画面分割し
ている場合に比較してコントラスト低下などの著しい画
質劣化を引き起こし、実用には供さない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このようにサンプルホ
ールド型駆動回路内蔵液晶表示装置では、静電結合方式
により座標検出しようとしても、どの画面エリアかを判
別することができない。

【０００９】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、表示画面を複数エリアに分割してブロック順次駆動
する場合でも、座標入力装置が指示した表示画面上の座
標位置を確実に検出できるアクティブマトリクス型液晶
表示装置の座標位置検出方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、それぞれ互い
に交差して配置された複数本の走査線および映像信号
線、および、これら走査線および映像信号線に接続され
る画素スイッチング素子を有する液晶表示素子と、走査
信号を前記複数の走査線に順次印加する走査線駆動回路
と、予め水平方向に設定された画面エリア内の前記映像
信号線に対し、予め設定された複数本のブロック単位で
順次映像信号を印加するブロック順次駆動用の映像信号
線駆動回路とを有し、前記走査線および映像信号線に印
加された電圧を検出する座標入力装置が指示した座標位
置を検出するアクティブマトリクス型液晶表示装置の座
標位置検出方法であって、水平方向の座標位置は、映像
信号垂直ブランキング期間中に、前記画面エリア毎に前
記映像信号駆動回路により個別に電位変化を加え、この
電位変化を前記座標入力装置で検出し、その検出タイミ
ングから対応する画面エリア内のブロックを検出し、ブ
ロック内の映像信号線に加わっている電位を所定の時間
毎に変化させ、前記座標入力装置による検出電位の時間
変化からブロック内の詳細位置を決定し、垂直方向の座
標位置は、映像信号出力期間中に前記走査線に順次印加
される走査パルスを座標入力装置によって検出し、検出
タイミングから特定するものである。

【００１１】そして、水平方向の座標位置は、映像信号
垂直ブランキング中に、予め設定した画面エリア毎に映
像信号駆動回路から個別に電位変化を与え、この電位変
化を座標入力装置によって検出し、その検出タイミング
から対応する画面エリアおよび内部ブロックを検出し、
ブロック内の映像信号線に加わっている電位を所定の時
間毎に変化させ、座標入力装置による検出電位の時間変
化からブロック内の詳細位置を検出し、垂直方向の座標
位置は、映像信号表示出力中に走査線に順次印加される
走査信号を座標入力装置によって検出し、検出タイミン
グから特定する。

【００１２】また、画面エリアは、液晶表示素子の水平
方向に複数に分割設定されており、表示期間中に、各画
面エリアが同時にブロック順次駆動されるものである。

【００１３】さらに、座標入力装置は、走査線および映
像信号線の少なくともいずれかと静電結合することによ
り電圧検出するものである。

【００１４】またさらに、液晶表示素子は、隣接する映
像信号線の極性が相互に逆極性であり、極性反転は水平
映像期間毎および垂直映像期間の少なくともいずれか毎
に行なわれるものである。

【００１５】そしてまた、液晶表示素子は、対向電極の
電位が水平方向の座標位置検出期間中は固定電位とする
ものである。

【００１６】また、水平方向の座標位置検出時、検出開
始前に、映像信号線の電位を、直前の極性により、正極
性の場合には正極性最低電位に、負極性の場合には負極
性最低電位に設定するものである。

【００１７】さらに、液晶表示素子は、走査線駆動回路
と映像信号駆動回路とを一体に有する構造であるもので
ある。

【００１８】またさらに、ブロック内の詳細位置を決定
する際、ブロック内の複数の映像信号線毎に印加電位を
所定の時間毎に変化させるものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明のアクティブマトリ
クス型液晶表示装置の座標位置検出方法の一実施の形態
を図面を参照して説明する。

【００２０】サンプルホールド型駆動回路内蔵アクティ
ブマトリクス液晶表示装置は、図１に示すように、11は
アクティブマトリクス型の液晶表示素子で、この液晶表
示素子11は、透明なガラス基板12上に、図２で示すよう
に複数本の走査線13と複数本の映像信号線14とを、図示
しない絶縁層を介して、互いに交差するように配置して
いる。そして、これら走査線13および映像信号線14の各
交差部には、走査線13および映像信号線14にそれぞれ接
続される画素駆動用の画素スイッチング素子としての薄
膜トランジスタ（Thin Film Transistor）15がそれぞれ
設けられている。この画素スイッチング素子15は補助容
量16に接続するとともに、画素電極17にも接続されてお
り、図示しない対向基板側の対向電極18との間に密封さ
れた液晶19を駆動し所望の画素表示する。

【００２１】また、図１に戻って、複数本の走査線13に
対しては走査線駆動回路21が設けられ、複数本の映像信
号線14に対しては映像信号線用のサンプルホールド型の
映像信号線駆動回路22が設けられている。これら走査線
駆動回路21および映像信号線駆動回路22は、液晶表示素
子11と共通の透明なガラス基板12上に一体に設けられて
いる。

【００２２】さらに、走査線駆動回路21は、図２で示す
ように、シフトレジスタ21A とバッファ21B とを有し、
シフトレジスタ21A にスタート信号Y-STが入力されるこ
とにより、垂直走査基本クロックY-CLK が入力される度
に、バッファ21B を介して走査パルスを複数の走査線13
に順次供給する。

【００２３】ここで、液晶表示素子11の表示画面は、図
１で示すように、水平方向に対して複数の画面エリア11
A ，11B ，11C ，11D に区分されており、映像信号線駆
動回路22は、これら複数の画面エリア11A ，11B ，11C
，11D を同時にブロック順次駆動する。すなわち、映
像信号線駆動回路22は、各画面エリア11A ，11B ，11
C，11D 毎に設けられたサンプリングスイッチ23、バッ
ファ24、シフトレジスタによるタイミング回路25を有す
る。各タイミング回路25には、図２で示すように、水平
走査基本クロックX-CLK と共通のスタート信号X-STとが
それぞれ入力される。また、各サンプリングスイッチ23
には、ビデオ信号線27からビデオ信号Videoがそれぞれ
入力される。この映像信号線駆動回路22は、水平走査基
本クロックX-CLK とスタート信号X-STとによりタイミン
グ制御され、ビデオ信号線27とサンプリングスイッチ23
を介して入力される映像信号を、映像信号線14に対し
て、複数本まとめたブロック毎に順次サンプリングす
る。このようにして映像信号線14にサンプリングされた
映像信号は、薄膜トランジスタ15により液晶19と補助容
量16に書き込まれる。

【００２４】ここで、液晶表示素子11は、１回のサンプ
リングにより、各画面エリア11A ，11B ，11C ，11D 毎
に１８本の映像信号線14に映像信号を同時にサンプルす
る。

【００２５】図１において、31は制御回路で、この制御
回路31は外部から加わる表示データや同期信号に従って
全体を統括制御する。また、32は表示信号回路で、この
表示信号回路32は、制御回路31からの表示指令に基づき
Ｙ制御回路33に垂直走査指令を、Ｘ制御回路34に水平走
査指令を出力する。さらに、Ｙ制御回路33は走査線駆動
回路21に対してスタート信号Y-STおよび垂直走査基本ク
ロックY-CLK を出力し、Ｘ制御回路34は映像信号線駆動
回路22に対して、各タイミング回路25に共通のスタート
信号X-STと、各タイミング回路25毎の水平走査基本クロ
ックX-CLK1，X-CLK2，X-CLK3，X-CLK4を出力する。

【００２６】また、35はペン型の座標入力装置で、この
座標入力装置35の先端を液晶表示素子11の表面に接触さ
せることにより、この間に生じる静電容量を利用して、
接触部に対向する液晶表示素子11内の走査線13または映
像信号線14に印加されたパルス状の電圧を検出し、内蔵
の増幅器により増幅して出力する。

【００２７】さらに、36は座標位置検出回路で、この座
標位置検出回路36は座標入力装置35から検出信号が入力
されると、制御回路31から入力される同期信号等に基づ
き、検出タイミングから座標入力装置36が指示している
表示画面上の座標位置を決定し、そのＸ、Ｙ座標を外部
に出力する。

【００２８】次に、図１および図２で示した液晶表示装
置について、基本的な表示動作を説明する。

【００２９】液晶表示素子11の表示画面は、水平方向に
対し複数の画面エリア11A ，11B ，11C ，11D に区分さ
れており、映像信号線14に対しては、図２で示したビデ
オ信号線27から供給される映像信号が、各画面エリア同
時にブロック順次方式でサンプリングされる。このよう
にして全ての映像信号線14に映像信号が書き込まれた
後、走査線駆動回路21からある走査線13に走査パルスが
出力されると、該当する走査線13に接続された１ライン
分の薄膜トランジスタ15がオンとなり、それぞれ対応す
る映像信号線14に書き込まれている映像信号を補助容量
16に書き込み、液晶19を駆動して画素表示する。

【００３０】このように映像信号線駆動回路22による映
像信号線14への映像信号書き込み動作となる水平走査
と、走査線駆動回路21による走査線13への走査パルス出
力となる垂直走査とを繰り返して１画面分を映像表示
し、垂直ブランキング期間を経て次の画面を表示する。

【００３１】このような液晶表示装置において、座標入
力装置35が指示した表示画面上の座標位置を検出する方
法を図３を用いて説明する。

【００３２】なお、座標入力装置35は表示画面のＸ、Ｙ
座標（ｎ，ｍ）上を指示しているものとする。また、図
３において、Ａは水平タイミング信号、Ｂはｍ番目の走
査線パルス、X-CLK1〜X-CLK4は図１で示した各タイミン
グ回路25用の水平走査基本クロック、Sig １〜Sig ９お
よびSig Ａ〜Sig Ｉは１ブロック分１８本の映像信号線
14の電位、Ｃは座標入力装置35の出力波形を示してい
る。

【００３３】まず、Ｙ方向である垂直方向の座標位置検
出について説明する。

【００３４】Ｙ方向の座標位置検出は映像表示期間中に
行ない、映像表示期間中は１水平期間の幅を持つ走査パ
ルスが一番目の走査線13から最終番目の走査線13に向か
って順次印加されていく。そして、図３で示すようにｍ
番目の走査線14に走査パルスが入力されると、このｍ番
目の走査線13上に位置している座標入力装置35はこれを
検出して出力を生じる。ここで、座標入力装置35は、内
蔵する増幅器の入力抵抗と静電容量とによって微分回路
を構成するので、その出力波形は図３Ｃで示すように、
図３Ｂで示す走査パルスを微分したものとなる。

【００３５】また、座標位置検出回路36はこの座標入力
装置35からの出力信号を入力し、垂直走査スタート信号
Y-STとの位相差を計算することによりＹ座標（ｍ）が得
られる。

【００３６】次に、Ｘ方向（水平方向）の座標位置検出
について説明する。

【００３７】ここで、座標入力装置35はｎ番目の映像信
号線14を指示しており、このｎ番目の映像信号線14は２
番目の画面エリア11B の第ｋブロックの５番目にある。

【００３８】また、Ｘ方向の座標検出は垂直ブランキン
グ期間中に行ない、この水平方向座標位置検出期間中、
液晶表示素子11の図示しない対向電極電位は固定電位と
しておく。

【００３９】まず、映像表示期間である垂直位置検出期
間の終了後、映像信号線駆動回路22により、各画面エリ
ア11A ，11B ，11C ，11D 毎に印加電位を個別に変化さ
せる。たとえば１水平周期に相当するStep１において、
全ての映像信号線14を所定電位にする。なお、パネル内
の映像信号線14は隣接間で互いに逆極性であり、その極
性反転は水平映像期間毎あるいは垂直映像期間毎に行な
われる。

【００４０】このStep１では正極性の信号線を正極性最
低電位に、負極性信号線を負極性最低電位に設定する。
Step２では、１番目の画面エリア11A を駆動するタイミ
ング回路25にのみ水平走査クロックX-CLK1を供給し、ブ
ロック順次方式により対応する映像信号線14の電位を、
正極性の信号線については正極性最大電位に、負極性信
号線については負極性最大電位にする。この動作によ
り、画面エリア11A の全信号線のみに最高電位の映像信
号がサンプルされるが、他の画面エリア11B ，11C ，11
D では信号線電位は変化しない。すなわち、Step１にお
けるリセット動作により全ての映像信号線14は最低電位
になり、Step２の動作により画面エリア11A の映像信号
線14はブロック単位で順次最高電位をサンプリングす
る。

【００４１】Step３では画面エリア11B を上述した画面
エリア11A と同様に動作させる。このため画面エリア11
B の映像信号線14はブロック単位で順次最高電位をサン
プリングする。

【００４２】さらに、座標入力装置35は画面エリア11B
のｋブロックの５ライン目に位置しているので、ｋブロ
ック目のサンプリングでｋブロック内の全映像信号線
（Sig１〜Sig Ｉ）は、正負の極性に関係無く、最低電
位から最高電位に上昇する。

【００４３】このとき、このｋブロック内を指示してい
る座標入力装置35は対応する映像信号線14の電位変化を
検出し、図示のように上に凸のパルスを出力する。した
がって、座標位置検出回路36により、このパルス信号と
水平走査開始信号X-STとの位相差を計算することによ
り、座標入力装置35が画面エリア11B のｋブロック上に
あることを特定できる。

【００４４】また、Step４では画面エリア11C に、Step
５では画面エリア11D に対して、画面エリア11A と同様
に動作させ対応する画面エリアの映像信号線14をブロッ
ク単位で順次最高電位をサンプリングさせる。しかし、
座標入力装置35は画面エリア11B にあるので、その検出
出力はまったく変化しない。

【００４５】次に、特定された画面エリア11B のｋブロ
ック内での詳細位置決定する。すなわち、上述の動作に
よりStep５が終了した時点で全ての映像信号線14は正負
の最高電位に設定されている。そこで、ブロック内の映
像信号線14の電位を所定の時間毎に変化させることによ
り詳細位置決定する。たとえばＸ方向について映像信号
線３ライン分の解像度を得る場合は、Step６からStep８
までに、ｋブロック内での映像信号線電位を表１のよう
に変化させる。

【００４６】

【表１】 このように各映像信号線14の電位が変化するので、各位
置に座標入力装置35が居たと仮定すると、各位置での検
出信号波形は次のように変化する。

【００４７】

【表２】 また、画面エリア11B のｋブロックの５番目の表示信号
線上に座標入力装置35が位置しているので、その検出信
号は、「下に凸、上に凸、変化無」と変化する。そし
て、この検出信号の極性時間変化は、３本の映像信号線
分で見ると互いに異なっている。したがって、この座標
入力装置35の検出信号の、Step６からStep８までの極性
時間変化を判別することにより、ｋブロック内の詳細な
Ｘ方向座標位置を計算できる。

【００４８】このようにStep１からStep８までの動作に
より、画面上におけるＸ方向の座標位置（ｎ）を検出で
きる。

【００４９】なお、Step２からStep５までの操作におい
て、特定すべき画面エリアのタイミング回路25にのみ水
平走査基本クロックX-CLK を供給することで、画面エリ
アの検出とブロック検出をしているが、タイミング回路
25を動作させる方法は特に限定されない。

【００５０】また、Ｘ方向の検出解像度を映像信号線３
本分としているが、Step数を増やすことにより、より詳
細な位置検出が可能となる。極端には９Stepとすること
により、映像信号線１本分の解像度を得ることができ
る。また、各Stepを１水平期間としたが、各Stepを同じ
長さにする必要は無く、任意の時間に定めても全く問題
はない。さらに、画面エリアの数も特に限定しない。

【００５１】また、上述の構成では、一切の構造変更を
要しないのでコスト上昇を抑制できる。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、アクティブマトリクス
型液晶表示装置の表示画面複数エリアに分割し、各画面
エリアでブロック順次駆動をしていても、座標入力装置
により指示した表示画面上の座標を確実に検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアクティブマトリククス型液晶表示装
置の座標位置検出方法の一実施の形態を説明する装置構
成図である。

【図２】同上詳細図である。

【図３】同上動作を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

11 液晶表示素子 13 走査線 14 映像信号線 15 画素スイッチング素子としての薄膜トランジスタ 21 走査線駆動回路 22 映像信号線駆動回路 35 座標入力装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H093 NA16 NA32 NA33 NC23 NC34 NC49 NC72 ND60 5C006 AA01 AF53 AF64 BB14 BB16 BC03 BC13 BF02 BF03 BF04 BF11 BF38 EC05 FA21 5C080 AA10 BB05 DD09 FF11 GG06 JJ02 JJ04

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ互いに交差して配置された複数
   本の走査線および映像信号線、および、これら走査線お
   よび映像信号線に接続される画素スイッチング素子を有
   する液晶表示素子と、走査信号を前記複数の走査線に順
   次印加する走査線駆動回路と、予め水平方向に設定され
   た画面エリア内の前記映像信号線に対し、予め設定され
   た複数本のブロック単位で順次映像信号を印加するブロ
   ック順次駆動用の映像信号線駆動回路とを有し、前記走
   査線および映像信号線に印加された電圧を検出する座標
   入力装置が指示した座標位置を検出するアクティブマト
   リクス型液晶表示装置の座標位置検出方法であって、 水平方向の座標位置は、映像信号垂直ブランキング期間
   中に、前記画面エリア毎に前記映像信号駆動回路により
   個別に電位変化を加え、この電位変化を前記座標入力装
   置で検出し、その検出タイミングから対応する画面エリ
   ア内のブロックを検出し、 ブロック内の映像信号線に加わっている電位を所定の時
   間毎に変化させ、前記座標入力装置による検出電位の時
   間変化からブロック内の詳細位置を決定し、 垂直方向の座標位置は、映像信号出力期間中に前記走査
   線に順次印加される走査パルスを座標入力装置によって
   検出し、検出タイミングから特定することを特徴とする
   アクティブマトリクス型液晶表示装置の座標位置検出方
   法。
2. 【請求項２】 画面エリアは、液晶表示素子の水平方向
   に複数に分割設定されており、表示期間中に、各画面エ
   リアが同時にブロック順次駆動されることを特徴とする
   請求項１記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置の
   座標位置検出方法。
3. 【請求項３】 座標入力装置は、走査線および映像信号
   線の少なくともいずれかと静電結合することにより電圧
   検出することを特徴とする請求項１または２記載のアク
   ティブマトリクス型液晶表示装置の座標位置検出方法。
4. 【請求項４】 液晶表示素子は、隣接する映像信号線の
   極性が相互に逆極性であり、極性反転は水平映像期間毎
   および垂直映像期間の少なくともいずれか毎に行なわれ
   ることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載のア
   クティブマトリクス型液晶表示装置の座標位置検出方
   法。
5. 【請求項５】 液晶表示素子は、対向電極の電位が水平
   方向の座標位置検出期間中は固定電位とすることを特徴
   とする請求項１ないし４いずれか記載のアクティブマト
   リクス型液晶表示装置の座標位置検出方法。
6. 【請求項６】 水平方向の座標位置検出時、検出開始前
   に、映像信号線の電位を、直前の極性により、正極性の
   場合には正極性最低電位に、負極性の場合には負極性最
   低電位に設定することを特徴とする請求項１ないし５い
   ずれか記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置の座
   標位置検出方法。
7. 【請求項７】 液晶表示素子は、走査線駆動回路と映像
   信号駆動回路とを一体に有する構造であることを特徴と
   する請求項１ないし６いずれか記載のアクティブマトリ
   クス型液晶表示装置の座標位置検出方法。
8. 【請求項８】 ブロック内の詳細位置を決定する際、ブ
   ロック内の複数の映像信号線毎に印加電位を所定の時間
   毎に変化させることを特徴とする請求項１ないし７いず
   れか記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置の座標
   位置検出方法。