JP2641205B2

JP2641205B2 - 表示装置

Info

Publication number: JP2641205B2
Application number: JP5347187A
Authority: JP
Inventors: 雅章中野; 雄作斎藤; 昭裕渡辺; 修司岩田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-03-09
Filing date: 1987-03-09
Publication date: 1997-08-13
Anticipated expiration: 2012-08-13
Also published as: JPS63220195A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、電子計算機とその操作者との対話の手段
として、平面状の表示パネル面上に座標入力面としての
機能を持たせた入力機能付の表示装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

第６図は例えば特願昭61-226767号公報に示された本
出願人による従来の入力機能付の表示装置の構成図であ
り、図において、１は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複数の電極群か
らなるＸ透明電極11とＹ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透明電極11に信号を与える
Ｘ用ドライバ、31,32はＹ透明電極12に信号を与えるＹ
用ドライバである。

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、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、液晶セル１の選択さ
れたＹ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の信号より検出信号
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、表示モード時は液晶表示コントローラ
６よりの表示データや制御信号をＸ用ドライバ21,22、
Ｙ用ドライバ31,32へそれぞれ供給し、位置検出モード
時は、位置検出走査回路81よりの各種信号をＸ用ドライ
バ21,22、Ｙ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へ書き込んだり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。第７図において、位置検出走査回路８内
に示された80はクロックジェネレータであり、その出力
端は、入出力モードコントローラ９を介してＹ用ドライ
バ31,32のクロック入力端子CK、分周器81の入力端及び
カウンタ82のクロック入力端子CKに接続されている。

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Ｙ用ドライバ31,32のデータ入力端子Ｄとカ
ウンタ82のスタート端子５とに接続される。83はラッチ
であり、カウンタ82の出力をラッチパルスｌによりラッ
チする。84は正弦波発生器であり、周波数f₀の正弦波を
発生する。85はエミッタ接地のトランジスタであり、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。

位置検出回路７内に示された70は中心周波数がf₀のバ
ンドパスフィルタである。71は位相比較器であり、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Ｙ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りデータ入力端子
Ｄのデータを順次シフトする。

またＹ用ドライバの出力端子Oi（ｉ＝１〜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
の値とにより電圧印加端子V1,V2,V3,V4に印加された電
圧の１つを出力する。その出力電圧の真理値表を第８図
に示す。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、電圧印加端子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。

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。

第７図ではＹ用ドライバ31,32、Ｙ透明電極121〜12n
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り、位置検出
モードではＹ用ドライバ、Ｙ透明電極と同様の動作をす
る。

次に動作について説明する。

従来の入力機能付の表示装置は、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フレーム周期を（ｎ＋２）の期間に分
割し、期間T₁からT_nまでは表示モード、期間T_n+1,T_n+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、従来より周知
の電圧平均化駆動法により表示を行う。

つまり直流電圧E1,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T₁,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12に印加され
る。この時、各々のＸ透明電極11、Ｙ透明電極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10図を用いて説明す
る。入出力モードコントローラ９の内部スイッチ群は、
期間T_n+1で第７図の実線で示すように接続され、入力ペ
ン４のある位置の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V_msin（２πf₀ｔ）及びそれをトランジスタ8
5で位相を180°ずらせた−V_msin（２πf₀ｔ）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Oi（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V_msin（２πf₀ｔ）または
−V_msin（２πf₀ｔ）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10図Ｃ）を、分周器81で（ｎ＋２）分周して出力さ
れるスタートパルスSP（第10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3
1,32のシフトレジスタのデータ入力端子Ｄ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“1"ずつ増加し、それに同期してＹ
用ドライバ31,32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±V_msin（２πf₀ｔ）の
電圧の印加されたＹ透明電極12が１つずつ隣へシフトさ
れる。

つまり、Ｙ透明電極12の抵抗値をR₀とすると、Ｙ透明
電極121、122、…12mに順番に（２V_m/R₀）・sin（２πf
₀ｔ）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り発生する交流磁束の液晶セル１面
に垂直な成分により起電力が生じる。

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
ー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。

但し、点ＸのＹ透明電極12mに電流が流れている場
合、距離は最短となるが、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、ピックアップコイル40の出
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f₀のバ
ンドパスフィルタ70を通る。上述のように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10図（ｂ）に示す。

また差動アンプ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±V
_msin（２πf₀ｔ）が印加されるので、差動アンプ72の出
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10図から明らかなように、バンドパスフィルタ70の
出力信号ｂ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12nに電流
を流している期間とでは180°異なる。

従って、差動アンプ72の出力信号ｒとバンドパスフィ
ルタ70の出力信号ｂを位相比較器71に入力すると、この
位相比較器71の出力信号の波形は第10図（ｐ）の様にな
る。

そして、コンパレータ73の基準電位端子ＢをVR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VRと
なった時にコンパレータ73は一致パルスｌを出力しラッ
チ83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はラッチパルスｌ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CPU10が読取ることにより、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T_n+1に行い、さらに期
間T_n+2に同様の動作をＸ用ドライバ21,22、Ｘ透明電極1
1に関して行い入力ペン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〕

従来の入力機能付の表示装置は以上のように構成され
ているので、１フレ−ム周期中の一定期間は座標検出の
ために絶えず透明電極に電流を流す必要が有り、消費電
力が増大する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、消費電力の少ない入力機能付の表示装置を
得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る表示装置は、入力ペンにスイッチを設
け、このスイッチのON/OFF情報に基づき、マトリクス電
極に表示用信号を印加する時間と座標検出のために位置
検出用交流成分信号を印加する時間の比を変化させる時
間比制御手段を設けたものである。

〔作用〕

この発明における表示装置は、入力ペンが表示パネル
面上に接した時にスイッチがON状態となり、このスイッ
チのON状態でＸ−Ｙマトリクス電極に表示用信号と座標
検出用の位置検出用交流成分信号を一定の時間比で印加
することにより、スイッチがONとなる以前は、座標を検
出する必要がないために表示用信号のみを印加し、電極
に位置検出用交流成分信号を印加することを止めて、消
費電力を少なくする。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を前記第７図と同一部分に
同一符号を付した第１図について説明する。第１図にお
いて、42は入力ペン４内に設けられたスイッチであり、
そのスイッチ42のON/OFF情報は信号線Ｗを介してCPU10
に読み取れる。100は入出力時間比制御回路で、CPU10よ
りの制御信号により入出力モードコントローラ９内のス
イッチを任意の時間比で切り換え、Ｘ用ドライバ21,22
とＹ用ドライバ31,32へ供給する信号を任意の時間比
で、液晶表示コントローラ６よりの信号か位置検出走査
回路８よりの信号かを選択させる。

200は電力供給回路であり、CPU10の制御信号により、
位置検出回路７及び位置検出走査回路８への電力供給出
力が制御される。300はタイマーである。

第２図は入力ペン４を示す縦断面図である。この入力
ペン４の内部には、ヘッドアンプ41が格納されており、
先端部にはピックアップコイル40を保護したペン先43が
取り付けられており、このペン先43は入力ペン４の軸方
向に一定幅だけスライドできる構成となっている。42は
スイッチであり、通常はOFF状態であるが、入力ペン４
を液晶セル１上に接触させてペン先43に一定の力を加え
ると、軸方向にスライドしたペン先43で押圧されてON状
態となる。

第３図は動作を説明するフローチャート、第４図は表
示装置全体がパワーオン状態となった時点からの時間の
経過（第４図（4a））に伴なうフレーム信号（第４図
（4b））、スイッチ42のON/OFF状態（第４図（4c））、
入出力モードコントローラ９の状態（第４図（4d））、
電力供給回路200の動作状態（第４図（4e））、タイマ
ー300のセット及びタイムアウト信号（第４図（4f）お
よび（4g））のタイムチャートを示す、以下、この第３
図，第４図を参照しながら動作について説明する。ま
ず、この発明における表示装置はパワーオン状態となっ
た時点では、表示機能のみが必要となるので、CPU10は
入力ペン４内のスイッチ42がOFF状態であることを認識
し（ステップ３−１）、電力供給回路200を非動作状態
とすると共に、入出力時間比制御回路100を全出力状態
とする（ステップ３−２）。これにより、位置検出回路
７及び位置検出走査回路８には電力が供給されないので
動作しない。

また、入出力モードコントローラ９の内部スイッチ
は、常時、第７図における点線側の接続となり、Ｘ用ド
ライバ21,22とＹ用ドライバ31,32には液晶表示コントロ
ーラ６よりの信号が印加される。

つまり、第９図における１フレーム周期は表示モード
のみで構成される。（第４図Td1期間）次に入力機能が必要となると、入力ペン４が液晶セル
１面上に置かれ、入力ペン４のペン先43が液晶セル１と
接触することにより、スイッチ42がON状態となる。

CPU10は、このスイッチ42がON状態となったことを信
号線により検出する（ステップ３−３）。そして、電力
供給回路200を動作状態とし（ステップ３−４）、入出
力時間比制御回路100を入出力時分割状態とし（ステッ
プ３−５）、タイマー300に一定時間をセットする（ス
テップ３−６）。

この状態で、位置検出回路７と位置検出走査回路８は
動作状態となり、入出力モードコントローラ９は、第９
図に示すように１フレーム周期内で表示モードと位置検
出モードを一定の時間比で繰り返し、従来例で示した動
作により表示と位置検出を行なう。この状態はスイッチ
42がONになった時点でセットしたタイマー300からタイ
ムアウト信号が出力されるまで続けられる（第４図Ti1
期間）。

タイマー300がタイムアウト信号を出力した時点で
（ステップ３−７）、CPU10は再びスイッチ42のON/OFF
状態を確認し、ONであれは、再びタイマー300に一定時
間をセットし、上記動作を繰り返す（第４図Ti2期
間）。

また、この時、スイッチ42がOFFであれば、パワーオ
ン状態時と同様に、電力供給回路200を非動作状態と
し、入出力時間比制御回路100を全出力状態とし、再び
スイッチ42のON状態となるのを待ち（第４図Td2期
間）、ONとなれば上記動作を繰り返す。

なお、上記実施例ではスイッチとして機械的スイッチ
を入力ペン本体に設けた例を示したが、第５図に示すよ
うなものをスイッチとして用いてもよい。

第５図は入力ペン４と液晶セル１の断面図を示すが、
液晶セル１の表面にはITO等の透明電極が一面に塗布さ
れ、その一端は抵抗400を介して定電圧源500に接続され
ている。

一方、入力ペン４はヘッドアンプ41と、ピックアップ
コイル40を保護するペン先43で構成され、ペン先43は入
力ペン４本体に固定されている。このペン先43の表面に
は導電性塗料44が塗布され、その導電性塗料の一端は入
力ペン４のケーブルを介して接地されている。

ここで、上記透明電極130と抵抗400の接続点Ｐの電位
に着目すると、入力ペン４のペン先43と液晶セル１面の
透明電極130とが接触していない時は、抵抗400には電流
が流れないので、接続点Ｐの電位は定電圧源500の電位
と等しいが、ペン先43が透明電極130と接触すると、定
電圧源500から抵抗400、透明電極130、導電性塗料44を
通して接地点Ｅへと電流の流れるループができるので、
抵抗400の抵抗値を適当に大きな値に選ぶと、接続点Ｐ
の電位は定電圧源の電位よりはかなりレベルの低い値と
なる。

以上のような、接続点Ｐの電位を比較することによっ
て、入力ペン４のペン先43が表示面に接触したことを検
出するスイッチを用いても、上記実施例と同様の効果を
奏する。

また、上記実施例では入力ペン４のペン先43が表示面
に接触した時にONとなるスイッチを１つ設け、ON時に入
出力モードコントローラが一定の時間比で表示モードと
入力モードを繰り返し動作をする例を示したが、入力ペ
ン４に２つ以上のスイッチを設け、使用者が直接スイッ
チを操作できるようにし、前記２つ以上のスイッチのON
/OFF状態により、表示モードと入力モードの時間比が変
わるようにしても上記実施例と同様の効果がある。ま
た、表示機能と位置検出機能の優先度をスイッチの状態
により変えることができる。例えば、入力ペンのスイッ
チがオフの時はマトリクス電極に常時表示信号が印加さ
れるので、表示品質が向上する。一方、入力ペンのスイ
ッチがオンの時は表示品質を低下させて、その分位置検
出機能を高くできる。さらに、位置検出モードの占める
時聞を多くすると位置検出の応答速度が早くなり、すば
やい入力ペンの動きにも追従できる等の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、入力ペンにスイッ
チを設け、スイッチのON/OFF状態により表示モードと入
力モードの時間比が変わるように構成したので、表示モ
ードだけが必要な場合、入力モードで消費される電力を
停止できるので、消費電力の少ない表示装置が得られる
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装置を示す構成
図、第２図はこの発明の表示装置に適用する入力ペンの
縦断面図、第３図はこの発明の表示装置の動作を説明す
るフローチャート、第４図はその動作を説明する主要部
分の状態を示すタイムチャート、第５図は入力ペンの他
の例を示す縦断面図、第６図は従来の表示装置の構成
図、第７図は従来の表示装置の位置検出モードに関する
構成図、第８図は第７図のＹ用ドライバ出力の真理値表
を示す図、第９図は表示モードと位置検出モードとの時
分割動作を説明する図、第10図は第７図の主な信号の出
力波形図である。１は液晶セル（平板状表示パネル）、４は入力ペン、６
は液晶表示コントローラ（表示用信号印加手段）、７は
位置検出回路、８は位置検出走査回路、10はCPU（位置
検出手段）、11はＸ透明電極、12はＹ透明電極、21,22
はＸ用ドライバ、31,32はＹ用ドライバ、40はピックア
ップコイル（位置検出用交流成分信号検出手段）、42は
スイッチ、43はペン先、44は導電性塗料（導体）、84は
正弦波発生器（位置検出用交流成分信号印加手段）、10
0は入出力時間比制御回路（時間比制御手段）、200は電
力供給回路。なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩田修司尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社応用機器研究所内 (56)参考文献特開昭57−157339（ＪＰ，Ａ) 実開昭57−161044（ＪＰ，Ｕ) 特公平７−38152（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれ複数の電極群からなるＸ−Ｙマト
リクス電極構成の平板状の表示パネルと、前記Ｘ−Ｙマ
トリクス電極に表示用信号を印加する表示用信号印加手
段と、前記Ｘ−Ｙマトリクス電極の少なくとも一方の電
極群に交流成分を有する信号を印加する位置検出用交流
成分信号印加手段と、前記表示パネルに接触させる位量
検出用交流成分信号検出手段を具備した入力ペンと、前
記位置検出用交流成分信号検出手段に生じる出力信号に
基づき前記表示パネル上の前記入力ペンの位置を検出す
る位置検出手段とを有する表示装置において、前記入力
ペンに設けた少なくとも一つのスイッチと、前記スイッ
チのON/OFF情報に基づき、前記Ｘ−Ｙマトリクス電極に
表示用信号を印加する時間と位置検出用交流成分信号を
印加する時間の比を変化させる時間比制御手段とを具備
したことを特徴とする表示装置。
【請求項２】前記スイッチのON/OFF情報に基づき、前記
表示用信号印加手段または及び位置検出手段に供給され
る電力を制御する電力供給回路を具備したことを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項記載の表示装置。
【請求項３】前記スイッチは前記平板状表示パネル面と
前記入力ペン先端部が接触することにより、ON/OFF状態
を変化することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
ないし第（２）項何れか一項記載の表示装置。
【請求項４】前記平板状表示パネルの表面に透明電極を
設け、前記入力ペンの先端部を導体で構成し、前記透明
電極と前記入力ペンの先端部の導体がスイッチの接点と
して動作することを特徴とする特許請求の範囲第（３）
項記載の表示装置。
【請求項５】前記Ｘ−Ｙマトリクス電極に印加する交流
成分信号は、電極に交流成分信号を順次１本ずつ流すと
ともに、前記位置検出手段は前記Ｘ−Ｙマトリクス電極
に流す交流成分信号の位相と位置検出用交流成分信号検
出手段に生じる信号の位相とを比較する位相比較手段を
備えたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項ない
し第（４）項何れか一項記載の表示装置。
【請求項６】前記平板状表示パネルは液晶パネルディス
プレイであることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
項ないし第（５）項何れか一項記載の表示装置。