JP2649402B2 - 強誘電性液晶タッチパネル装置 - Google Patents

強誘電性液晶タッチパネル装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は強誘電性液晶タッチパネル装置に関するもの
である。
[従来の技術] 近年、情報機器で扱う情報量の増大や複雑化にともな
って、各装置も大型で複雑になる傾向がある。そこで、
機器全体をコンパクトにまとめるために、入力機能と他
の機能例えば表示機能とを兼ねた装置が考えられてい
る。
このような複数の機能を備えた装置として液晶を用い
たパネルがあり、以下に示すようなものが知られてい
る。
第1のものは、液晶パネルの表示面を押したときのパ
ネルの電極間距離の変化を電気容量の変化としてとら
え、これにより液晶パネルの押された位置を検出するも
のであり、入力機能を備えた液晶パネルを構成するもの
である。(「第11回液晶討論会予稿集」(1985年)(p3
8〜p39)) 第2のものは、熱電気光学効果を用いた液晶表示装置
に、半導体レーザと集光レンズからなるライトペンで熱
書込みを行い、その表示状態の違いを電気容量の変化と
してとらえ、これにより液晶パネルの熱書込みがされた
位置を検出するものであり、入力機能を備えた液晶パネ
ルを構成するものである。(「第11回液晶討論会予稿
集」(1985年)(p42〜p43)) [解決しようとする課題] 上記第1の液晶パネルでは、液晶が誘電率異方性を示
すため、電気容量が液晶の表示状態(オン、オフあるい
は中間調状態)によっても変化することになり、パネル
の表示面を押したときの電気容量の変化と表示状態によ
る電気容量の変化とを分離する必要がある。そのため
に、検出回路の構成が複雑なものとなるとともに、電極
距離がばらつくと上記各容量を分離することが極めて難
しくなるという問題があった。
上記第2の液晶パネルでは、書込み状態の変化を電気
容量の変化として検出するため、表示状態を考えずに入
力を行うことができないという問題があった。さらに、
書込みのためにライトペン等の特殊な装置が必要であ
り、装置が高価なものになるという問題もあった。
以上のように、従来は入力機能と他の機能例えば表示
機能とを兼ねた有効な液晶パネルを得ることはできなか
った。
本発明の目的は、押圧位置検出と発音、さらには表示
をも一つの液晶パネルで行なうことのできる強誘電性液
晶タッチパネル装置を得ることである。
[課題を解決するための手段] 本発明における強誘電性液晶タッチパネル装置は、対
向した電極間に強誘電性液晶を挟んだ強誘電性液晶パネ
ルと、上記強誘電性液晶パネルを押圧したときに生じる
起電力により押圧位置を上記電極を通して検出する位置
検出手段と、上記強誘電性液晶パネルを発音させるため
の発音信号を上記電極に供給する発音制御手段とを備え
たものである。
上記強誘電性液晶タッチパネルは、上記位置検出手段
と上記発音制御手段の上記電極への接続を選択する選択
手段を備えていることが好ましい。
上記選択手段は、上記位置検出手段と上記発音制御手
段の上記電極への接続を時分割で選択するものであるこ
とが好ましい。
上記強誘電性液晶パネルは、位置検出、発音の他、表
示機能をも実行するのものであることが好ましい。
[実施例] 本発明は、本願特許出願人によりすでに出願された特
願昭63−217690号において記載されている、強誘電性液
晶の圧電効果を利用したものである。
以下、図面に基いて本発明の一実施例の説明を行う。
本例は、単一の強誘電性液晶パネルを用いて、例えば
キー入力と表示を行うものである。
第1図において、は強誘電性液晶パネルである。こ
れは第2図に示すような構成となっている。すなわち、
対向する基板1cおよび1dの対向面上に、ITO等を用いた
透明な電極1aおよび1b、ポリイミド等を用いた配向層1f
および1gが形成され、基板1cおよび1d間に強誘電性液晶
1eが封入されている。上記基板1cにはプラスチック(PE
Tフィルム等)等のフレキシブルな透明体を用いること
が好ましく、上記基板1dにはガラス等の透明体を用いる
ことが好ましい。電極1aおよび1bは第1図に示されるよ
うにマトリクスを構成している。1hはエポキシ樹脂等を
用いたシール材、1iおよび1jは偏光板である。
なお、上記強誘電性液晶パネル1は、上記の特願昭63
−217690号の各図面に掲載された特性等から得られた条
件、すなわち同号第19頁〜第20頁に記載されているよう
な条件により構成されていることが好ましい。この条件
は以下に示すようなものである。
(1)配向層が、ホモジニアス配向処理をしたものであ
ること。
(2)配向層が、互いに平行またた反平行からずらして
ホモジニアス配向処理したものであること。
(3)配向膜が、ストロングラビング法によるホモジニ
アス配向処理したものであること。
(4)強誘性電液相が、強誘電性を示す相であること。
(5)対向した電極の間隔は、できるだけ狭いこと。
(6)一方の配向層を強誘電性液相の自発分極を吸引す
る材料で形成し、他方の配向層を強誘電性液相の自発分
極を反発する材料で形成すること。
(7)強誘電性液晶に、自発分極が大きいものを使用す
ること (8)ポーリング処理を行う場合には、強誘電性液晶が
ネマティック相やアイソトロピック相にある温度から行
うこと。
第1図において、2aおよび2bは、上記強誘電性液晶パ
ネルにおいて基板1c側が押圧されたときに、電極1aお
よび1b間に生じる起電力により、その押圧位置を電極1a
および1bを通して検出する位置検出手段である。この位
置検出手段2aおよび2bは、主として電圧検出用のオペア
ンプにより構成されている。
3aおよび3bは、上記強誘電性液晶パネルの表示状態
を電極1aおよび1bを通して制御する表示制御手段であ
る。この表示制御手段3aおよび3bは、主として液晶の駆
動を行う駆動回路により構成されている。
5aおよび5bは、上記位置検出手段2aおよび2bと表示制
御手段3aおよび3bの、上記電極1aおよび1bへの接続を時
分割で選択する選択手段である。すなわち、位置検出手
段2aおよび2bと表示制御手段3aおよび3bの、同一の電極
1aおよび1bへの接続が、時分割で切り換わるものであ
る。この選択手段5aおよび5bは、主としてアレイ状に設
けられたスイッチング素子により構成されている。位置
検出手段2aおよび2bが、選択手段5aおよび5bにより電極
1aおよび1bに接続されているときには、表示制御手段3a
および3bの電極1aおよび1bへの接続は断たれる。逆に、
表示制御手段3aおよび3bが、選択手段5aおよび5bにより
電極1aおよび1bに接続されているときには、位置検出手
段2aおよび2bの電極1aおよび1bへの接続は断たれる。
6は、上記選択手段5aおよび5bへ制御信号を送出する
制御手段である。
つぎに、上記各構成要素による強誘電性液晶タッチパ
ネルの動作について説明する。
制御手段6からは、例えば周期1mecで“1"と“0"とが
切り換わる制御信号が、選択手段5aおよび5bに送られ
る。
制御信号が“1"のときには、上記選択手段5aおよび5b
により、位置検出手段2aおよび2bと電極1aおよび1bとが
接続される。強誘電性液晶パネルが押圧されたときに
は、この期間で押圧位置が検出される。押圧位置は、マ
トリクス構成された電極1aおよび1bの複数の交点に生じ
る起電力のうち、最も起電力が大きい交点が押圧位置と
判断される。
一方、制御信号が“0"のときには、上記選択手段5aお
よび5bにより、表示制御手段3aおよび3bと電極1aおよび
1bとが接続される。このとき、電極1aでは、所定の1電
極が選択され表示制御手段3aにより選択信号が印加さ
れ、他の電極には非選択信号が印加される。電極1bでは
選択信号に同期して全ての電極に表示信号が表示制御手
段3bにより印加される。つぎに制御信号が“0"になる
と、上記所定の1電極以外の電極1aが選択される。すな
わち、表示制御に対しては、制御信号が“0"になるごと
に電極1aが1電極ずつ選択され、通常の液晶表示装置で
行われるような線順次走査が行われる。
上記の実施例では、制御信号が“0"になるごとに電極
1aが1電極ずつ選択されていたが、制御信号が“0"の期
間に電極1aを数電極あるいは全電極順次選択し、これら
の電極を連続して走査してもよい。
なお、第2図で示した強誘電性液晶パネルは偏光板を
2枚使用する複屈折モードでの表示を前提としたが、強
誘電性液晶に2色性色素を混入して表示を行うゲストホ
ストモードの適用も可能であり、このときには偏光板は
1枚でよい。
第3図は、上記実施例における具体的な使用例とし
て、キー入力装置を示したものである。
これは同図に示すように、電極1aおよび1bの交点で、
文字、数字、記号等の各入力キーの表示を行うものであ
る。表示を行うためには、従来の液晶表示パネルと同様
に、電極1aおよび1bを所望の形状にパターン形成すれば
よい。使用者は、強誘電性液晶パネルに表示されてい
る文字、数字、記号等を見ながら所望の入力キーを押せ
ばよい。また、入力キーが押されたときには、入力があ
ったキーに対応した電極に、発音制御手段4aおよび4bに
より発音信号を供給して発音されるようにすれば、より
効果的である。
なお、電極1aおよび1bの複数の交点で、文字、数字、
記号等の各入力キーの表示を行うようにしてもよい。
つぎに本発明の他の実施例について述べる。
これは、上記実施例における位置検出手段と表示制御
手段に加えて発音制御手段を設け、上記実施例と同様
に、選択手段によりこれらを時分割で順次電極に接続す
るものである。すなわち、第1図において、選択手段5a
および5bには、位置検出手段2aおよび2bと表示制御手段
3aおよび3bの他に、発音制御手段が接続されることにな
る。従って、以下においては、第1図に発音制御手段が
加わったものとして説明を行う。
第4図は本例における動作の一例について示したタイ
ミング図である。
同図において、期間t1では、第1図における選択手段
5aおよび5bにより発音制御手段と電極1aおよび1bとが接
続される。そして周波数f(4096Hz程度)の交流電圧が
発音制御手段により電極1aおよび1b間に印加され、強誘
電性液晶の圧電効果により強誘電性液晶パネルから音が
出る。
期間t2(62.5msec程度)では、選択手段5aおよび5bに
より、位置検出手段2aおよび2bと表示制御手段3aおよび
3bが選択される。このときの動作はすでに述べた上記実
施例の場合と同様である。
以上のように、第4図の例では、発音に対しては1/t3
Hz(8Hz程度)の変調がかかっており、発音の休止期間
t2で位置検出および表示制御が行われる。変調はこれに
限るものではなく、例えば、基本周波数4096Hzに対して
8Hzおよび256Hz等の変調をかけてもよい。このようなと
きには、256Hzの休止期間で位置検出を行い、8Hzの休止
期間で表示制御を行うようにしてもよい。
つぎに、本発明の他の実施例を第5図に基いて述べ
る。
定常状態では、選択手段5cおよび5dにより、位置検出
手段2と電極1cおよび1dとが接続され、発音制御手段4
と電極1cおよび1dとは接続されていない。強誘電性液液
晶パネルが押圧され、位置検出手段2により押圧位置
が検出されると、制御手段6aからの出力により、上記選
択手段5cおよび5dの状態が反転する。すなわち、位置検
出手段2と電極1cおよび1dとは非接続となり、発音制御
手段4と電極1cおよび1dとが接続される。その結果、発
音制御手段から所定の発音信号が電極1cおよび1dに送ら
れて発音した後に定常状態にもどる。すなわち、強誘電
性液晶パネルが押圧されたときにのみ発音されるもの
である。
[効果] 本発明によれば、強誘電性液晶の圧電効果を用い、パ
ネルの押圧位置を起電力により検出するので、セル厚の
バラツキなどに関係なく確実に押圧位置を検出すること
ができる。
また、同一のパネルを用いて、位置検出と発音の機
能、さらには表示の機能をも得られるため、機器全体の
小型、薄型化を達成することができる。
また、選択手段を設けることにより、位置検出と発音
制御、さらには表示制御をも個別に行うことができるた
め、各機能を確実に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示したブロック図、第2図
は第1図における強誘電性液晶パネルの断面図、第3図
は第1図の実施例を用いたキー入力装置を示した説明
図、第4図は本発明の他の実施例におけるタイミング
図、第5図は本発明の他の実施例における説明図であ
る。 ……強誘電性液晶パネル 2a、2b、2……位置検出手段 3a、3b……表示制御手段 4a、4b、4……発音制御手段 5a、5b、5c、5d……選択手段
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 (56)参考文献 特開 平2−1891(JP,A) 特開 昭63−204313(JP,A) 特開 昭63−243969(JP,A) 実開 昭61−188184(JP,U)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】対向した電極間に強誘電性液晶を挟んだ強
    誘電性液晶パネルと、 上記強誘電性液晶パネルを押圧したときに生じる起電力
    により押圧位置を上記電極を通して検出する位置検出手
    段と、 上記強誘電性液晶パネルを発音させるための発音信号を
    上記電極に供給する発音制御手段と からなる強誘電性液晶タッチパネル装置。
  2. 【請求項2】対向した電極間に強誘電性液晶を挟んだ強
    誘電性液晶パネルと、 上記強誘電性液晶パネルを押圧したときに生じる起電力
    により押圧位置を上記電極を通して検出する位置検出手
    段と、 上記強誘電性液晶パネルを発音させるための発音信号を
    上記電極に供給する発音制御手段と、 上記位置検出手段と上記発音制御手段の上記電極への接
    続を選択する選択手段と からなる強誘電性液晶タッチパネル装置。
  3. 【請求項3】上記選択手段は、上記位置検出手段と上記
    発音制御手段との上記電極への接続を時分割で選択する
    ものである請求項2記載の強誘電性液晶タッチパネル装
    置。
  4. 【請求項4】対向した電極間に強誘電性液晶を挟んだ強
    誘電性液晶パネルと、 上記強誘電性液晶パネルを押圧したときに生じる起電力
    により押圧位置を上記電極を通して検出する位置検出手
    段と、 上記強誘電性液晶の表示状態を上記電極を通して制御す
    る表示制御手段と、 上記誘電性液晶パネルを発音させるための発音信号を上
    記電極に供給する発音制御手段と、 からなる強誘電性液晶タッチパネル装置。
  5. 【請求項5】対向した電極間に強誘電性液晶を挟んだ強
    誘電性液晶パネルと、 上記強誘電性液晶パネルを押圧したときに生じる起電力
    により押圧位置を上記電極を通して検出する位置検出手
    段と、 上記強誘電性液晶の表示状態を上記電極を通して制御す
    る表示制御手段と、 上記強誘電性液晶パネルを発音させるための発音信号を
    上記電極に供給する発音制御手段と、 上記位置検出手段と上記表示制御手段と上記発音制御手
    段の上記電極への接続を選択する選択手段と からなる強誘電性液晶タッチパネル装置。
  6. 【請求項6】上記選択手段は、上記位置検出手段と上記
    表示制御手段と上記発音制御手段との上記電極への接続
    を時分割で選択するものである請求項5記載の強誘電性
    液晶タッチパネル装置。
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