JP2548925B2 - 入力機能付マトリクス型表示装置 - Google Patents

入力機能付マトリクス型表示装置

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JP2548925B2 JP744687A JP744687A JP2548925B2 JP 2548925 B2 JP2548925 B2 JP 2548925B2 JP 744687 A JP744687 A JP 744687A JP 744687 A JP744687 A JP 744687A JP 2548925 B2 JP2548925 B2 JP 2548925B2
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友孝 松本
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 圧力や光による入力操作によって静電容量或いは静電
容量を接続した抵抗が変化する入力素子を表示素子内或
いは近接して配置し、圧力や光による入力操作を行った
時に、入力素子の静電容量或いは抵抗が変化することに
より、バスラインのインピーダンス変化となるから、そ
のインピーダンス変化の有無を検出して、入力座標を読
取るものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、アクティブマトリクス型液晶表示装置等の
マトリクス型表示装置に、圧力或いは光等を用いて入力
操作を行うことができる入力機能付マトリクス型表示装
置に関するものである。
CRT(陰極線管)表示装置に於いては、ライトペンに
より表示内容を直接指示して入力操作を行うことができ
る。しかし、マトリクス型表示装置は、線順次方式によ
り駆動されるものであるから、点順次方式により駆動さ
れるCRT表示装置と同様な入力操作を行うことは困難で
ある。従って、マトリクス型表示装置上に透明な入力装
置を重ねて配置することにより、表示内容を指示して入
力操作を行う構成が知られている。この場合、新たに入
力装置を必要とするものであるから、マトリクス型表示
装置のみで入力操作を可能とすることが要望されてい
る。
〔従来の技術〕
マトリクス型表示装置に入力機能を付加する為に、例
えば、第8図に示す構成が知られている。即ち、液晶表
示パネル等の表示パネル51上に、透明のタブレット等の
座標検出パネル52を載せて、表示パネル51の表示内容を
指示して入力を行ったり、或いは、入力操作を行った内
容を表示パネル51に表示させるものである。
又第9図に示すように、表示パネル51上の一辺に発光
素子53を設け、対向辺に受光素子54を配列して、表示パ
ネル51上の指示することにより、発光素子53からの光が
遮られて、受光素子54に入射されなくなるので、それを
受光素子54によって検出し、指示位置を検出するもので
ある。
又液晶表示パネルは、ガラス基板間に液晶を封入した
もので、単純マトリクス型の場合は、互いに直交して配
置されたバスライン55,56の交点に液晶セルが形成さ
れ、等価的にはコンデンサ57で表される。そして、対向
配置されたガラス基板は、周辺のみスペーサを介して封
止されているから、指等により押すことにより、対向間
隔が変化し、それによって等価コンデンサ57の静電容量
が変化する。この静電容量の変化を検出することによ
り、指示位置を検出することができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第8図に示す従来例は、表示パネル51の外に入力パネ
ル52を必要とし、この入力パネル52は表示内容を透過で
きるように透明である必要がある。従って、高価な構成
となる欠点がある。
又第9図に示す従来例は、表示パネル51の周辺に複数
の発光素子53と受光素子54とを配列するものであるか
ら、複雑且つ高価な構成となる欠点がある。
又第10図に示す従来例は、単純マトリクス型液晶パネ
ルに対してのみ適用できるものであり、アクティブマト
リクス型液晶パネル等には適用できないものである。又
静電容量の変化分のみを検出する構成が複雑となる欠点
がある。
本発明は、比較的簡単な構成で入力機能を付加するこ
とを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の入力機能付マトリクス型表示装置は、第1図
を参照して説明すると、直交配置したスキャンバスライ
ンやデータバスライン等のバスライン1,2の交点に、薄
膜トランジスタ(以下TFTと略称する)6と液晶セル7
等からなる表示素子3を接続したマトリクス型表示装置
に於いて、押圧やスポット光入射等による入力操作によ
って、静電容量或いは静電容量9を接続した抵抗8が変
化する入力素子4を、表示素子3の内部或いは近接して
配置し、この入力素子4をバスライン1,2に接続し、入
力素子4が接続されたバスライン1,2の一端に接続し
て、このバスライン1,2のインピーダンス変化を検出す
る検出素子5を、表示素子3による表示領域の外側のガ
ラス基板等の基板上に設けたものであり、ドライバ12,1
3からパルス信号をバスライン1,2に印加し、入力操作に
よって入力素子4の静電容量或いは抵抗が変化すること
により、その入力素子4が接続されたバスライン1,2の
インピーダンスが変化し、それを検出素子5により検出
して、入力位置を検出するものである。
〔作用〕
入力操作によって入力素子4の静電容量が増加した場
合、或いは抵抗8の値が小さくなった場合は、その入力
素子4が接続されたバスライン1,2の容量成分が増加
し、ドライバ12,13から加えたパルス信号の波形がなま
ることになる。検出素子5は、パルス信号波形がなまら
ない状態で印加された場合は、コンデンサ11に蓄積され
る電荷が多くなるが、パルス信号波形がなまった場合
は、コンデンサ11に蓄積される電荷が少なくなる。従っ
て、入力操作に対応してパルス信号波形がなまったバス
ライン1,2対応の検出素子5の出力レベルは、他のバス
ライン1,2対応の検出素子5の出力レベルより小さくな
るから、入力位置を検出することができる。
〔実施例〕
以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説
明する。
第2図は本発明の一実施例の平面図、第3図(A)は
第2図の入力素子部に於けるA−A′線に沿った断面図
であり、光入力操作を行う場合について示すものであ
る。各図に於いて、21,22はガラス基板、23は透明電
極、24はバスライン、25はSiN等の絶縁層、26はアモル
ファスシリコン層、27は透明電極、28は接続ラインであ
る。この実施例は、アモルファスシリコン層26を光導電
素子とし、絶縁層25(第2図に於いては図示を省略)を
静電容量を形成する為の誘電体とした入力素子を示すも
のである。即ち、第1図に示す入力素子4が構成され
る。又透明電極27は、バスライン24にゲートが接続され
たTFTのソースに接続されている。
従って、光を入射すると、アモルファスシリコン層26
の抵抗値が小さくなり、バスライン24と接続ライン28と
の間は、低抵抗を介してコンデンサが接続された構成と
なり、光を入射しない非選択バスラインのインピーダン
スに比較して、光を入射した選択バスラインのインピー
ダンスが変化することになる。
又ガラス基板21,22間に液晶が封入されており、アク
ティブマトリクス型液晶パネルの場合は、一方の透明電
極23が液晶セルの共通対向電極、バスライン24がスキャ
ンバスライン又はデータバスラインとなる。そして、ス
キャンバスラインにゲートが接続されたTFTのドレイン
がデータバスラインに接続され、ソースが液晶セルの透
明電極27に接続される構成となる。
又アモルファスシリコン層26は、アクティブマトリク
ス型液晶パネルのTFTを構成する為のアモルファスシリ
コン層と同時に形成することができ、又絶縁層25はTFT
のゲート絶縁膜を形成する時に同時に形成することがで
きる。従って、第3図(A)に示す構成は従来の製作工
程に比較して特に複雑となることはない。
第3図(B)は第2図の検出素子部のB−B′線に沿
った断面図であり、21,22はガラス基板、23はガラス基
板22側の液晶セルの共通対向電極、24はガラス基板21側
のバスライン、29はSiN等の検出素子部TFTのゲート絶縁
層、30はアモルファスシリコン膜からなる検出素子部の
TFTの半導体活性層、31はドレイン電極、32はソース電
極、33は液晶を誘電体としたコンデンサ11(第1図参
照)を形成する為の液晶セル電極、34はソース電極32を
接続する為の接続ライン、35はガラス基板21,22間を封
止する封止スペーサであり、第2図の右側に示すよう
に、バスライン24がゲート電極となって第1図に示す薄
膜トランジスタ10構成される。又電極33に検出端子が接
続されている。
なお、電極33を共通対向電極23と対向させて液晶を誘
電体としたコンデンサ11を形成した場合を示すものであ
るが、ガラス基板21上に、この電極33と薄膜誘電体を介
してアース側の電極を設けてコンデンサ11を形成するこ
ともできる。
第4図は本発明の一実施例の等価回路であり、R1はバ
スライン抵抗、R2は光導電素子の抵抗、C1はバスライン
の浮遊容量、C2は付加容量(第1図に於ける静電容量
9、第2図に於ける絶縁層25を誘電体とした静電容
量)、C3は検出容量(第1図に於けるコンデンサ11、第
2図に於ける電極33と共通対向電極23との間の静電容
量)、20はTFTで、第1図に於ける薄膜トランジスタ10
に相当するものである。
第5図は動作説明図であり、バスラインに対する入力
パルス信号をVin、TFT20のゲートに加えられる出力パル
ス信号をVout、TFT20のドレイン電極からの出力信号をV
sとして示すものである。光を入射しない場合の抵抗R2
は抵抗R1に比較して充分に大きい値であり、付加容量C2
は無視できる状態となり、又浮遊容量C1は小さいもので
あるから、バスラインに伝搬するパルス信号は、殆ど抵
抗R1により減衰されるものとなる。
従って、光を入射しない非選択バスラインに於いて
は、(a)に示すように、入力パルス信号Vinに対して
出力パルス信号Voutの波形は、立上り,立下りのなまり
は無視できる程度の劣化となる。これに対して、光を入
射した選択バスラインに於いては、抵抗R2が小さくなる
から、付加容量C2がバスラインに接続された状態とな
り、バスラインの容量成分が大きくなることにより、
(b)に示すように、入力パルス信号Vinに対して出力
パルス信号Voutの波形は、立上り,立下りがなまること
になる。
TFT20は、ゲートに加えられたパルス信号に対応し
て、ソース及びドレイン側にゲート絶縁層を介して電荷
が誘起される。そして、パルス信号がなくなると、誘起
された電荷が検出容量C3に流れて出力信号Vsが得られ
る。その場合、パルス信号の波形が急峻であると、誘起
された電荷は、パルス信号の立下りによって検出容量C3
に急速に流れ込むが、パルス信号の波形がなまっている
場合は、誘起された電荷は、パルス信号の立下りの傾斜
に対応して徐々に検出容量C3に流れ込むことになり、そ
の間に検出容量C3以外にも漏出するから検出信号Vsは低
い値となる。
従って、バスライン対応のTFT20の出力信号Vsを所定
レベルと比較することにより、光入射を行った選択バス
ラインを検出することができる。又その出力信号Vsの比
較タイミングは、入力パルス信号Vinを加えるタイミン
グ信号を利用して設定することができる。
又アクティブマトリクス型液晶パネルに於いては、ス
キャンバスラインにTFTのゲートが接続され、線順次方
式によりスキャンバスラインに順次パルス信号が加えら
れてTFTがオンとなるように制御されるものであるか
ら、そのパルス信号を前述の入力パルス信号として用い
ることもできる。又データバスラインにTFTのドレイン
が接続されるものであり、データバスラインに印加する
データ電圧は、表示内容によっては0Vの場合もあるか
ら、入力操作時には、前述の入力パルス信号Vinに相当
するパルス信号をデータバスラインに印加するように制
御することもできる。
第6図は本発明の他の実施例の説明図であり、指47等
により液晶パネルを押圧して入力する場合を示すもので
ある。同図に於いて、41,42はガラス基板、43は液晶セ
ルの共通対向電極、44はスキャンバスライン、45はデー
タバスライン、46は液晶セルの表示電極であって、ガラ
ス基板41,42間に液晶が封入されている。この実施例
は、アクティブマトリクス型液晶パネルの要部を示すも
ので、TFT等は図示を省略している。
表示内容等に対応して所望の位置を指47等により押圧
すると、ガラス基板42が点線で示すように撓むから、共
通対向電極43とスキャンバスライン44及びデータバスラ
イン45との間隔が狭くなり、それらの間の静電容量が大
きくなる。
第7図は前述の構成の等価回路を示し、R1はバスライ
ンの抵抗、C1はバスラインの浮遊容量、C3は検出容量、
C4はバスラインの対向容量、20はTFTである。液晶パネ
ルを押圧しない場合は、対向容量C4は各バスラインとも
同一であるが、第6図の点線で示すように押圧して対向
間隔を狭くすると、対向容量C4は大きくなる。従って、
入力パルス信号Vinに対して、出力パルス信号Voutの波
形はなまることになる。それによって出力信号Vsはレベ
ルが低くなるから、押圧入力操作の位置を検出すること
ができる。この場合も、入力操作モードとした時に、ス
キャンバスライン44とデータバスライン45とに、位置検
出用のパルス信号を印加するように制御することができ
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、バスライン1,2の交
点に表示素子3を接続したマトリクス型表示装置に於い
て、光或いは押圧等による入力操作によってバスライン
1,2のインピーダンスを変化させる静電容量、或いは抵
抗値が変化する抵抗に静電容量を接続し、バスライン1,
2のインピーダンス変化をTFT10とコンデンサ11等からな
る検出素子5を、表示素子3を配列するガラス基板等の
基板上に於ける表示素子3による表示領域の外側に設け
たものであり、表示素子3を基板上に配列した表示領域
内に各種の内容を表示し、その表示素子3の内部又は近
接した配置した入力素子4の抵抗値(光伝導素子の抵抗
値)や静電容量を入力操作によって変化させ、表示領域
外の検出素子5によって、パスライン1,2のインピーダ
ンス変化を検出するものであり、単純マトリクス型液晶
パネルのみでなく、アクティブマトリクス型液晶パネル
にも適用可能であり、例えば、このアクティブマトリク
ス型液晶パネルの場合、バスライン1,2の交点のTFTと同
時に検出素子5を構成するTFTを形成することができ
る。又液晶パネルのみでなく、他の形式のマトリクス型
表示装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図、第2図は本発明の一実施
例の平面図、第3図(A)は第2図のA−A′線に沿っ
た断面図、第3図(B)は第2図のB−B′線に沿った
断面図、第4図は本発明の一実施例の等価回路、第5図
は本発明の一実施例の動作説明図、第6図は本発明の他
の実施例の説明図、第7図は本発明の他の実施例の等価
回路、第8図,第9図及び第10図は従来例の説明図であ
る。 1,2はバスライン、3は表示素子、4は入力素子、5は
検出素子、6,10はTFT、7は液晶セル、8は抵抗、9は
静電容量、11はコンデンサ、12,13はドライバである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G09G 3/36 G09G 3/36 (72)発明者 立岡 浩一 川崎市中原区上小田中1015番地 富士通 株式会社内 (72)発明者 市村 照彦 川崎市中原区上小田中1015番地 富士通 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−66142(JP,A) 実開 昭58−62377(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直交配置されたバスライン(1,2)の交点
    に、表示素子(3)が接続されたマトリクス型表示装置
    に於いて、 入力操作によって静電容量或いは静電容量を接続した抵
    抗が変化する入力素子(4)を、基板上に配列された前
    記表示素子(3)の内部或いは近接して配置し、該入力
    素子(4)を前記バスライン(1,2)に接続し、 前記入力素子(4)が接続された前記バスライン(1,
    2)の一端に接続して該バスライン(1,2)のインピーダ
    ンス変化を検出する検出素子(5)を、前記表示素子
    (3)による表示領域の外側の前記基板上に設けた ことを特徴とする入力機能付マトリクス型表示装置。
  2. 【請求項2】前記入力素子(4)は、光によって抵抗値
    が変化する光伝導素子(8)と、該光伝導素子(8)と
    直列に接続された静電容量(9)とによって構成されて
    いることを特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載の
    入力機能付マトリクス型表示装置。
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