JP3061404B2 - ディスプレイ一体型タブレット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ディスプレイ一体型タブレットに関し、特
に、図形入力精度の向上されたディスプレイ一体型タブ
レットに関する。

［従来の技術］ パソコン（パーソナルコンピュータ）やワープロ（ワ
ードプロセッサ）等の情報処理装置の周辺機器には、こ
の情報処理装置に画像を入力するためのタブレットとよ
ばれる画像入力装置や、情報処理装置の出力データをユ
ーザが視認できる形で表示するためのディスプレイなど
がある。

タブレットとして代表的なものに、静電容量結合型タ
ブレットがある。静電容量結合型タブレットは、パソコ
ン等に入力すべき図形などを規定する座標をユーザが指
定するための図形入力用パネルと、ユーザがこのパネル
上の位置を前記座標として指定するために用いるペンシ
ル状の導体、いわゆるライトペンとを含む。パネルは、
ｘ方向およびｙ方向にマトリックス状に配列される複数
の電極を有する。これらの電極には、順次的に電圧パル
スが与えられる。一方、ユーザはライトペンの先をパネ
ル上の任意の位置に接触させる。ライトペンは導体によ
って形成されるので、この接触によってライトペンがパ
ネル内の電極と静電気的に結合される。この結合によっ
て、ライトペンはパネル内の電極のうち、その先が接触
している位置に最も近い位置に配列される電極に前述の
電圧パルスが印加されたことを検出する。パネル内の電
極には時間順次に電圧パルスが印加されるので、ライト
ペンから検出出力が得られるタイミングから、ライトペ
ンの先が接触されている位置を知ることができる。この
ような原理を利用することにより、ユーザが指定したパ
ネル上の位置の座標がライトペンの検出出力に基づいて
検出される。

ライトペンの検出出力に基づいて検出された座標は、
たとえばディスプレイの表示パネル上に表示すべき図形
を示すデータ（以下、表示データと呼ぶ）として用いら
れる。そのため、ディスプレイの表示パネル上の座標と
タブレットのパネル上の座標とは１対１に対応させられ
る。

さて、タブレットはディスプレイと分離して構成され
る場合と、ディスプレイと一体化して構成される場合と
がある。第３図は、従来のディスプレイ一体型タブレッ
トの構成を説明するための図である。第３図を参照し
て、タブレットがディスプレイと一体化して構成される
場合には、ディスプレイの表示パネル51とタブレットの
図形入力用パネル52とがそれぞれ独立に形成される。そ
して、この表示パネル51と図形入力用パネル52とが互い
に密着させられる。表示パネル51にはたとえばEL（エレ
クトロ・ルミネッセンス）表示素子が用いられ、図形入
力用パネル52にはたとえば静電容量結合型のものが用い
られる。この場合、ユーザは密着されたパネル上に前述
のように、ライトペン２を接触させることによって、所
望の図形をパソコン等に入力することができる。

しかしながら、このような従来のディスプレイ一体型
タブレットは、次のような問題を有していた。

ユーザがライトペンを用いて指定した図形を正確に表
示パネル51に表示するためには、ライトペンによって指
定された位置をより正確に検出する必要がある。そのた
めには、表示パネル51を構成する画素と図形入力用パネ
ルを構成する画素とを１対１に精度よく一致させなけれ
ばならない。このため、表示パネル51および図形入力用
パネル52の製造が非常に困難となる。

また、表示パネル51としてEL表示素子が用いられる
と、図形入力用パネル52だけでなく表示パネル51内に
も、ｘ方向およびｙ方向にマトリックス状に電極が配列
される。そして、この電極を駆動するためのドライバ等
が必要となる。一方、タブレットも、図形入力用パネル
52内の電極を駆動するためのドライバを有する。したが
って、表示パネル51としてたとえばEL表示素子のよう
な、表示面上の画素に対応させた電極を有する表示パネ
ルが用いられる場合には、表示パネル51および図形入力
パネル52の両方が同様に配列された電極を有する。さら
に、表示パネル51および図形入力パネル52のそれぞれに
対して、互いに同様の機能を有するドライバ等の回路が
必要となる。このため、従来のディスプレイ一体型タブ
レットによれば、パネルの電極を駆動するためのドライ
バ等の回路が無駄に多数必要となり、その結果、装置全
体のコスト高および占有スペースの増大という問題が生
じる。

そこで、上記のような問題点を解決するために、１つ
のパネルが表示パネルおよび図形入力用パネルの両方の
機能を兼ね備えるように構成されたディスプレイ一体型
タブレットが、特願平１−163221や、“1989年電子通信
学会全国大会vol.7,pp.193"などに提案されている。

第４図は、上記文献等で提案されたディスプレイ一体
型タブレットの構成を示す概略ブロック図である。

第４図を参照して、パネル１は、薄膜EL表示素子によ
って構成される。すなわち、パネル１は、ｘ方向に互い
に平行に配列される列電極３と、ｙ方向に互いに平行に
配列される行の電極４とを含む。

第５図は、ELパネル１の構造を示す図である。第５図
を参照して、前記列電極３および前記行電極４はそれぞ
れ、ガラス基板30および40の内面に形成される。列電極
３と行電極４との間には絶縁膜50を介して蛍光体層60が
形成される。蛍光体層60は、電圧を印加されることによ
って発光する発光物質によって形成される。

再度第４図を参照して、列電極３および行電極４はそ
れぞれ列ドライバ５および行ドライバ６に接続される。
列ドライバ５および行ドライバ６は座標検出コントロー
ラ13および表示コントローラ14によって制御される。列
ドライバ５および行ドライバ６と、座標検出コントロー
ラ13および表示コントローラ14との間にはマルチプレク
サ７が設けられる。マルチプレクサ７は、座標検出コン
トローラ13の出力および表示コントローラ14の出力の内
のいずれか一方を選択的に列ドライバ５および行ドライ
バ６に与える。これによって、ELパネル１が表示パネル
および図形入力用パネルの両方の機能を果たすことが可
能となる。

表示コントローラ14は、RAM（ランダムアクセスメモ
リ）等の記憶回路部（図示せず）から与えられる表示デ
ータに応じて、列ドライバ５および行ドライバ６を制御
するための信号を出力する。

具体的に説明すると、パネル１内の蛍光体層60の輝度
とこれに印加される電圧との関係（電圧・輝度特性）に
おいて、蛍光体層に印加される電圧が200V程度以下であ
れば蛍光体層はほとんど発光しないので蛍光体層の輝度
は低い。しかし、蛍光体層に印加される電圧が200V程度
に達すると、蛍光体層は急激に発光しはじめるので、20
0V程度以上の電圧が印加された蛍光体層の輝度は非常に
高くなる。一方、パネル１において、ガラス基板による
表示面（第５図参照）を構成する画素は、列電極３と行
電極４との交点の各々である。そこで、パネル１に画像
を表示する場合には、行ドライバ６から行電極４の各々
に時間順次に一定電圧のパルス（順次走査パルス）が与
えられる。同時に、列ドライバ５から列電極３の各々ご
とに表示データに応じた電圧が印加される。つまり、行
ドライバ６によって行電極４の内の任意の電極にパルス
が印加されている期間には、パネル１の表示面のうちこ
の任意の電極に対応する行を構成する画素の各々に列ド
ライバ５から表示データに応じた電圧が与えられる。こ
れによって、パネル１内の蛍光体層の前記任意の行電極
と列電極３との交点の各々に対応する部分に、行ドライ
バ６が出力する順次走査パルスの電位と列ドライバ５が
対応する列電極に与える電位との差電圧が印加される。
この差電圧が200V以上である交点に対応する画素の蛍光
体層のみが発光する。これによって、パネル１の表示面
上に明暗による画像が表示される。このように、パネル
１への画像表示は、表示データに応じた電位を列ごとに
与えられた蛍光体層を１行ずつ走査することによって行
なわれる。表示コントローラ14は、上述のような原理で
パネル１上に画像が表示されるように、列ドライバ５の
出力電位およびタイミングならびに行ドライバ６の順次
走査パルスの出力タイミング等を制御する。

一方、座標検出コントローラ13は、パネル１が図形入
力用パネルとして機能するように列ドライバ５および行
ドライバ６を制御する。

パネル１を図形入力用パネルとして用いる場合、従来
と同様にライトペン２が用いられる。ライトペン２は、
パソコンやワープロなど（図示せず）に入力すべき図形
や、パネル１上の特定の位置や領域を指定するために、
パネル１の表示面を形成するガラス基板30（第５図参
照）に接触させられる。ライトペン２がパネル１の表示
面に接触すると、ライトペン２と列電極３および行電極
４との間に静電容量が形成される。

第６図は、ライトペン２が列電極３および行電極４と
静電気的に結合された様子を示すモデル図である。第６
図を参照して、パネル１の表示面を形成するガラス基板
30に接触したライトペン２は基板30を介して行電極４と
静電気的に結合し、かつ、ガラス基板30および絶縁膜50
を介して列電極３と静電気的に結合する。すなわち、ラ
イトペン２と列電極３および行電極４との間のガラス基
板30および絶縁膜50に静電容量Ｃが形成される。このと
き、列電極３または行電極４に端から順次的に電圧パル
スが印加されれば、ライトペン２の真下に位置する電極
（図中斜線で示す）に列ドライバ５または行ドライバ６
から電圧パルスが印加されたときに、ガラス基板50およ
び絶縁膜50に形成される静電容量が最大となる。したが
って、ライトペン２に誘起される電圧は、ライトペン２
の真下に位置する列電極および行電極にそれぞれ列ドラ
イバ５および行ドライバ６から電圧パルスが印加された
ときに最大となる。そこで、列電極３の各々に電圧パル
スが印加されるタイミングのずれを一定の時間期間に設
定しておけば、列ドライバ５からいくつかの電圧パルス
が出力されたときにライトペン２に誘起される電圧が最
大となったかを検出することによって、ライトペン２が
パネル１上のどの列の画素に接触しているかを知ること
ができる。同様に、行電極４の各々に電圧パルスが印加
されるタイミングのずれを一定の時間期間に設定してお
けば、行ドライバ６からいくつめの電圧パルスが出力さ
れたときにライトペン２に誘起される電圧が最大となる
かを検出することによって、ライトペン２がパネル１上
のどの行の画素に接触しているかを知ることができる。

前述したように、蛍光体層60の電圧・輝度特性は印加
電圧200V近辺で急峻に立ち上がる。したがって、蛍光体
層60に印加する電圧が電圧・輝度特性が急峻に立ち上が
る値（200V）よりも１桁程度低い値であれば、蛍光体層
60は発光しない。そこで、パネル１を図形入力用パネル
として用いる場合には、行ドライバ６から行電極４の各
々に前記低い電圧が時間順次に印加された後、列ドライ
バ５から列電極３の各々に前記低い電圧が時間順次に印
加される。このように、パネル１を介しての図形入力に
おいて、列電極３および行電極４がそれぞれ低い電圧で
走査される。座標検出コントローラ13は列ドライバ５お
よび行ドライバ６がそれぞれ列電極３の各々および行電
極４の各々を時間順次に走査するように、列ドライバ５
および行ドライバ６からの前記低い電圧の出力タイミン
グを制御する。

再度第４図を参照して、ライトペン２に誘起される電
圧は低いので、アンプ８によって増幅された後コンパレ
ータ９に与えられる。アンプ８の入力インピーダンスを
Ｚで表すと、ライトペン２は第６図に示されるように前
記入力インピーダンスＺに対応する抵抗値を有する抵抗
器15を介して接地されると考えられる。したがって、ラ
イトペン２に誘起された電圧に応じて抵抗器15に電流が
流れるので、ライトペン２の出力電圧はライトペン２と
列電極３および行電極４との間に形成される静電容量の
変化に追従して変化する。

コンパレータ９は、アンプ８を介して与えられるライ
トペン２の出力電圧を基準電圧源16の出力電圧Vrefと比
較し、その比較結果に応じた論理レベルの電圧を出力す
る。具体的には、アンプ８の出力電圧が基準電圧Vrefよ
りも高ければ、コンパレータ９は論理レベル“H"の電圧
を出力する。逆に、アンプ８の出力電圧が基準電圧Vref
よりも低ければ、コンパレータ９は論理レベル“L"の電
圧を出力する。コンパレータ９の出力は２入力ANDゲー
ト11の一方の入力端に与えられる。ANDゲート11の他方
の入力端には検出期間指示回路10の出力が与えられる。

検出期間指示回路10は、表示コントローラ14によって
制御されて、パネル１が図形入力用パネルとして用いら
れる期間のみ“H"レベルの電圧をANDゲート11に出力す
る。

パネル１は各１フレーム期間の前半において表示パネ
ルとして用いられ、各１フレーム期間の後半において図
形入力用パネルとして用いられる。つまり、パネル１は
表示パネルとしておよび図形入力用パネルとして時分割
して用いられる。第７図は、この時分割のタイミングを
示す図である。第４図および第７図を参照して、表示コ
ントローラ14は、１フレーム期間のうちの表示期間にお
いてパネル１に画像が表示されるように列ドライバ５お
よび行ドライバ６を制御するための信号を出力する。一
方、座標検出コントローラ13は、１フレーム期間のうち
の帰線期間に、ライトペン２の接触位置を検出できるよ
うに列ドライバ５および行ドライバ６を制御するための
信号を出力する。さらに詳細には、この帰線期間におい
て座標検出コントローラ13は、まずライトペン２の接触
位置のｙ座標を検出するために行ドライバ６を制御する
信号を出力した後、ライトペン２の接触位置のｘ座標を
検出できるように列ドライバ５を制御するための信号を
出力する。したがって、１フレーム期間が、パネル１に
画像を表示する期間（表示期間），ライトペン２の接触
位置のｙ座標を検出するための期間（ｙ座標検出期
間），およびライトペン２の接触位置のｘ座標を検出す
るための期間（ｘ座標検出期間）の３つの期間に分割さ
れる。

マルチプレクサ７は、前記表示期間において表示コン
トローラ14の出力を列ドライバ５および行ドライバ６に
与え、前記ｙ座標検出期間において座標検出コントロー
ラ13の出力を行ドライバ６に与え、ｘ座標検出期間にお
いて座標検出コントローラ13の出力を列ドライバ５に与
える。これによって、表示期間,y座標検出期間，および
ｘ座標検出期間のそれぞれにおいて列電極３および行電
極４がパネル１が果たすべき機能に応じた方式で駆動さ
れる。

そこで、検出期間指示回路10はｙ座標検出期間および
ｘ座標検出期間を指示するために設けられる。すなわ
ち、検出期間指示回路10は、表示コントローラ14によっ
て制御されて、表示コントローラ14が列ドライバ５およ
び行ドライバ６を制御する表示期間において“L"レベル
の電圧を出力し、表示コントローラ14が列ドライバ５お
よび行ドライバ６を制御しないｙ座標検出期間およびｘ
座標検出期間においてのみ“H"レベルの電圧を出力す
る。したがって、ｙ座標検出期間およびｘ座標検出期間
においてのみ、コンパレータ９の出力論理レベルがAND
ゲート11の出力に現れる。

ANDゲート11の出力は座標検出用カウンタ12に与えら
れる。

座標検出用カウンタ12は、ANDゲート11の出力に基づ
いてライトペン２の接触位置を検出する。

さて、座標検出コントローラ13は、ｙ座標検出期間お
よびｘ座標検出期間に列ドライバ５および行ドライバ６
を制御するとともに、座標検出用カウンタ12に一定周波
数のクロックパルスを与える。

ｙ座標検出期間において、行ドライバ６は、座標検出
コントローラ13によって制御されて、低いレベルの電圧
パルスを行電極４の各々に時間順次に印加する。このｙ
座標検出期間において、座標検出コントローラ13は、行
ドライバ６から行電極４に電圧パルスが印加されるタイ
ミングと同じタイミングで１つのパルスを座標検出用カ
ウンタ12に出力する。ｘ座標検出期間においては、列ド
ライバ５は座標検出コントローラ13によって制御され
て、列電極３の各々に低いレベルの電圧パルスを時間順
次に印加する。このｘ座標検出期間においては、座標検
出コントローラ13は列ドライバ５から列電極３に電圧パ
ルスが印加されるタイミングと同じタイミングで１つの
パルスを座標検出用カウンタ12に与える。したがって、
ｙ座標検出期間およびｘ座座標検出期間において、座標
検出用カウンタ12には、行電極４の走査開始および列電
極３の走査開始に応答して列電極３および行電極４の走
査周波数と同じ周波数のクロックパルスが与えられる。

座標検出用カウンタ12は、ANDゲート11の出力論理レ
ベルが“H"となるまで、座標検出コントローラ13から与
えられるパルスの数をカウントする。ANDゲート11の出
力論理レベルが“H"となると、座標検出用カウンタ12は
カウント動作を停止し、その時点でのカウント値をライ
トペン２の接触位置のｘ座標またはｙ座標を示す値とし
て出力する。ただし、座標検出用カウンタ12のカウント
値は、座標検出用コントローラ13によって、列電極３の
走査開始および行電極４の走査開始時において一旦リセ
ットされる。

さて、ANDゲート11の出力論理レベルが“H"となるの
は、ｘ座標検出期間およびｙ座標検出期間において、コ
ンパレータ９の出力電圧が“H"レベルとなる場合、すな
わち、アンプ８によって増幅されたライトペン２の出力
電圧が基準電圧Vref以上となった場合である。ここで、
基準電圧Vrefは、ｙ座標検出期間において列電極３のう
ちライトペン２の接触位置の真下に位置する電極に電圧
パルスが印加されることによってライトペン２の出力電
圧が最大となった場合および、Ｘ座標検出期間におい
て、行電極４のうちライトペン２の接触位置の真下に位
置する電極に電圧パルスが印加されることによってライ
トペン２の出力電圧が最大となった場合のアンプ８の出
力電圧に基づいて設定される。

第８図は、アンプ８およびコンパレータ９の出力電圧
を示す波形図である。アンプ８の出力電圧は、第８図
（ａ）に示されるように、列電極３の走査開始時または
行電極４の走査開始時から、電圧パルスが印加される電
極がライトペン２の接触位置に近付くにつれて増大しラ
イトペン２に接触位置の真下に位置する電極に電圧パル
スが印加される時刻t1において最大値を示す。そして、
この時刻t1以後においては、電圧パルスが印加される電
極がライトペン２の接触位置から再び遠ざかりはじめる
ので、アンプ８の出力電圧は時刻t1以後急速に低下す
る。時刻t1におけるアンプ８の出力電圧の大きさは、ラ
イトペン２がパネル１にどのように接触しているかによ
ってことなる。たとえば、ライトペン２がパネル１に傾
いて接触したり、パネル１から若干浮いていたりする
と、ライトペン２と列電極３または行電極４との間に形
成される静電容量が小さくなる。この結果、ライトペン
２の接触位置の真下に位置する電極に電圧パルスが印加
されたときのライトペン２の出力電圧が低くなる。この
ため、時刻t1におけるアンプ８の出力電圧が小さくな
る。そこで、ライトペン２とパネル１との接触状態が若
干悪い場合でもコンパレータ９の出力論理レベルが“H"
となるようにするために、基準電圧Vrefは、ライトペン
２が直角にパネル１の表示面上に接触している場合のア
ンプ８の出力電圧のピーク値よりもかなり低い電圧V_Sに
設定される（第８図（ａ）参照）。

したがって、コンパレータ９の出力電圧は第８図
（ｂ）に示されるように、アンプ８の出力電圧が前記電
圧V_S以上となる期間τ１において“H"レベルとなる。こ
の結果、ｘ座標検出期間およびｙ座標検出期間において
座標検出用カウンタ12のカウント動作は、ライトペン２
の接触位置の真下に位置する列電極３または行電極４に
電圧パルスが印加される時刻t1よりも若干速い時刻t2に
おいて停止される。したがって、座標検出用カウンタ12
の出力は、ｙ座標検出期間においてライトペン２の接触
位置のｙ座標にほぼ対応するカウント値を示し、ｘ座標
検出期間においてはライトペン２の接触位置のｘ座標に
ほぼ対応するカウント値を示す。

座標検出用カウンタ12の出力は、このディスプレイ一
体型タブレットが用いられるシステムの用途等に応じて
使用される。

たとえば、座標検出用カウンタ12の出力はパネル１に
画像を表示するために用いられる。この場合には、任意
の１フレーム期間における座標検出用カウンタ12の出力
がライトペン２の接触位置を表す座標（x,y）を示すデ
ータとして一旦メモリ（図示せず）に取り込まれる。次
に、このディスプレイ一体型タブレットに接続されるワ
ープロやパソコン等の情報処理機器がこのメモリに一旦
取り込まれた座標データに基づいて、ライトペン２の接
触位置を直線あるいは曲線で結んで描ける図形に対応す
る表示データを作成する。この表示データが表示コント
ローラ14に与えられる。この結果、前記任意の１フレー
ム期間の後の１フレーム期間内の表示期間において、ユ
ーザがライトペン２を用いて指定したパネル１上の点を
起点とする文字や図形がパネル１上に表示される。すな
わち、ユーザはあたかも紙に鉛筆で字を書くように、ラ
イトペン２でパネル１に文字や図形を描きながら、これ
らの文字や図形を上記のような情報処理機器に入力する
ことができる。

さらに、座標検出用カウンタ12の出力はたとえば、パ
ネル１上に表示された複数の選択項目のうちのいずれを
ユーザが選択したかを検出するために用いられる。たと
えば、複数の機能を示すアイコン等を使用するシステム
において、オペレータがどの機能を使用するかを指定す
るような場合にもこのディスプレイ一体型タブレットは
使用され得る。このような場合には、たとえば、パネル
１上に第１の機能，第２の機能，…のそれぞれを示す文
字や数字等が異なる領域に表示される。オペレータは、
ライトペン２の先を、パネル１の表示面上の、使用した
い機能を示す絵や文字や数字等のアイコンが表示された
領域に接触させる。この接触によって得られる座標検出
用カウンタ12の出力に基づいて、システム内のCPU（中
央演算処理装置；図示せず）が複数の機能のうちのいず
れが選択されたかを判断し、選択された機能を実現す
る。つまり、CPUは、座標検出用カウンタ12の出力が示
す座標が、どの機能を示す絵や文字や数字等のアイコン
が表示された領域に属するかを判別する。そして、座標
検出用カウンタ12の出力が示す座標が属すると判断され
た領域に表示された絵や文字や数字等のアイコンが示す
動作が開始される。したがって、オペレータはライトペ
ン２をパネル１の表示面上に接触させるだけで、所望の
機能によるデータ処理等を行なうことができる。

このように、座標検出用カウンタ12の出力は、ライト
ペン２の接触位置の座標そのものや、ライトペン２の接
触位置がパネル１上のどの領域に属するかなどを検出す
るために用いられる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように、従来のディスプレイ一体型タブレット
においては、ライトペンの検出出力がアンプによって増
幅された後、ライトペンのパネル上における接触位置の
座標が検出される。このため、以下のような問題が生じ
た。以下に、この問題点について第４図のディスプレイ
一体型タブレットを例にとって具体的に説明する。

第４図および第８図を参照して、基準電圧源16の出力
電圧Vrefはライトペン２がパネル１上に直角に接触して
いる場合のアンプ８の出力電圧のピーク値よりもかなり
低い電圧V_Sに設定される。このため、座標検出用カウン
タ12のカウント動作が停止されるタイミングは、実際に
ライトペン２の接触位置の真下に位置する列電極３また
は行電極４に電圧パルスが印加される時刻t1よりも若干
早い時刻t2となる。したがって、座標検出用カウンタ12
の出力が示すカウント値は、列電極３または行電極４の
走査が開始されてからライトペン２の接触位置の真下に
位置する電極に電圧パルスが印加されるまでの時間より
も短い時間内に座標検出コントローラ13から座標検出用
カウンタ12に与えられるパルスの数である。このため、
ライトペン２の接触位置の検出精度が悪くなる。たとえ
ば、アンプ８の出力電圧が電圧V_Sに達する時刻t2からア
ンプ８の出力電圧がピークを示す時刻t1までの期間内に
座標検出コントローラ13から座標検出用カウンタ12にｎ
個のクロックパルスが与えられる場合を想定する。この
場合、座標検出用カウンタ12の出力はライトペン２の実
際の接触位置よりもｘ方向およびｙ方向にそれぞれ１つ
の列電極３の幅のｎ倍分の距離だけおよび１つの行電極
４の幅のｎ倍分の距離だけずれた位置の座標を示す。

このように、従来のディスプレイ一体型タブレットに
おいては、コンパレータ９の出力がライトペン２の出力
が最大となったことを示すレベルとなる時刻t2とライト
ペン２の出力が実際に最大となる時刻t1との間に時間差
τ２が生じるので、座標検出用カウンタ12は列電極３の
走査開始時刻からライトペン２の接触位置の真下に位置
する列電極に電圧パルスが印加される時刻t1までの時間
τ４ではなく、列電極３の走査開始時刻からアンプ８の
出力電圧が電圧V_Sに達する時刻t2までの時間τ３を計測
し、同様に、行電極４の走査開始時刻からライトペン２
の接触位置の真下に位置する行電極に電圧パルスが印加
される時刻t1までの時間τ４ではなく、行電極４の走査
開始時刻からアンプ８の出力電圧が電圧V_Sに達する時刻
t2までの時間τ３を計測する。この結果、座標検出用カ
ウンタ12の出力がライトペン２の実際の接触位置よりも
若干ずれた位置を示す座標に対応するものとなる。

さらに、前に述べたようにライトペン２がパネル１に
傾いて接触したり、パネル１から若干浮いていたりする
と、ライトペン２の出力電圧が小さくなる。このためラ
イトペン２とパネル１との接触状況により、アンプ８の
出力電圧が電圧Vsに達する時刻t2までの時間τ３が変動
するため、誤検出の原因になる。また、低域ノイズや熱
雑音のランダムノイズがアンプ８の出力電圧に重畳した
場合には、アンプ８の出力信号波形の傾きがゆるやかで
あるため、上記時刻t2や時間τ３の変動が大きく、検出
精度が悪くなる。

また、アンプ８の入力インピーダンスは十分高く設定
されるので、ライトペン２の先端が衣類などの、摩擦帯
電等で高い電位となっている物体に接近または接触する
と、アンプ８の入力端の電位が異常に上昇する。この結
果、アンプ８からコンパレータ９に基準電圧Vrefよりも
高い電位が与えられる。したがって、ライトペン２がパ
ネル１に接触していないにも拘らずANDゲート11の出力
論理レベルが“H"となったり、ライトペン２の接触位置
とはまったく異なる位置に配列された列電極３または行
電極４に電圧パルスが印加されたことに応答してANDゲ
ート11の出力論理レベルが“H"となったりする。これに
よって、座標検出用カウンタ12の出力はライトペン２に
よって指示されたパネル１上の点の座標とは異なる座標
を示すものとなる。

座標検出用カウンタ12の出力は、前述したようにパネ
ル１に画像を表示するためやパネル１に表示された選択
項目のうちのいずれかを指定するためなどに用いられ
る。したがって、座標検出用カウンタ12が上記のように
ライトペン２の接触位置の座標をただしく検出しない
と、このディスプレイ一体型タブレットが関与するシス
テムが誤動作するなどの問題が生じる。

それゆえに本発明の目的は、上記のような問題点を解
決し、液晶パネルを用いたディスプレイ一体型タブレッ
トにおいて、静電結合による位置検出信号の出力が弱い
場合に正確にライトペンの接触位置の座標を検出するこ
とができるディスプレイ一体型タブレットを提供するこ
とである。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るディスプレイ一体型タブレットは、マト
リックス状に配列される電極を有する液晶パネルと、電
極に時間順次に所定の電圧を印加する電圧印加手段と、
液晶パネル上の任意の位置を指定するために液晶パネル
上の任意の位置に接触されるべき導体とを備える。液晶
パネル上の任意の位置に接触した導体は、電極のうち、
任意の位置に配列された電極に電圧印加手段から所定の
電圧が印加されたことを静電容量結合によって検出し、
導体の検出出力を２回微分する微分手段と、微分手段の
出力に基づいて任意の位置の座標を検出する手段とを含
む。

好ましくは、導体の検出出力を２回微分して生成した
信号を２値化して得られたパルス信号の立上がりおよび
立下がりの双方から導体の座標を検出する。

［作用］ 本発明に係るディスプレイ一体型タブレットは上記の
ように構成されるので、静電容量結合によってライトペ
ンなどに代表される座標検出用導体の位置が検出され、
その検出出力電圧が２回微分された後座標検出手段に与
えられる。したがって、導体のパネル上での接触位置の
座標は導体の出力電圧そのものではなく、導体の出力電
圧を２回微分した信号に基づいて検出される。

また、２値化された出力電圧の立ち上がりと立ち下が
りの双方の出力結果から、さらに精度よく位置検出を行
うことができる。

［実施例］ 第１図は、本発明の一実施例のディスプレイ一体型タ
ブレットの構成を示す概略ブロック図である。

第１図を参照して、このディスプレイ一体型タブレッ
トは第４図に示される従来のディスプレイ一体型タブレ
ットと異なり、アンプ８とコンパレータ９との間に微分
回路16aおよび16bを含み、かつ、座標検出用カウンタと
して２種類の時間期間を計測することができるカウンタ
を用いる。このディスプレイ一体型タブレットの他の部
分の構成および動作は第４図に示されるそれと同様であ
るので説明は省略する。

微分回路16aは、演算増幅器を用いた、減衰振動防止
型の微分回路である。すなわち、微分回路16aは、演算
増幅器160aと、演算増幅器160aの反転入力端子およびア
ンプ８の出力端間に直列に接続される抵抗161aおよびコ
ンデンサ162aと、演算増幅器160aの反転入力端子および
出力端子間に接続される抵抗163aとを含む。演算増幅器
160aの非反転入力端子は接地される。抵抗161aがコンデ
ンサ162aと直列に接続されることによって、減衰振動が
防止される。抵抗163aに流れる電流は、コンデンサ162a
の両端間の電圧の変化に反比例した変化を示す。したが
って、演算増幅器160aの出力端にはアンプ８の出力電圧
が微分された形で現れる。

第２図は、アンプ８と、微分回路16aおよび16bと、コ
ンパレータ９の各々の出力電圧を示す波形図である。ア
ンプ８の出力電圧は第２図（ａ）に示されるように、従
来と同じく、ｘ座標検出期間およびｙ座標検出期間にお
いて、ライトペン２の接触位置の真下に位置する列電極
３または行電極４に列ドライバ５または行ドライバ６か
ら電圧パルスが印加された時刻t1において最大となる。
したがって、微分回路16aの出力電圧、すなわち、演算
増幅回路160aの出力端の電圧は第２図（ｂ）に示される
ように、時刻t1において０となり、時刻t1の前後におい
てそれぞれ極小および極大を示す。

微分回路16bは、微分回路16aと同一の構成を有する。
すなわち、微分回路16bは、非反転入力端子を接地され
た演算増幅器160bと、演算増幅器160bの反転入力端子と
微分回路16aの出力端との間に直列に接続される抵抗161
bおよびコンデンサ162bと、演算増幅器160bの反転入力
端子および出力端子間に接続される抵抗163bとを含む。
この微分回路16bの動作も微分回路16aの動作と同様であ
る。したがって、微分回路16aの出力電圧は演算増幅器1
60bの出力端に微分された形で現れる。すなわち、演算
増幅器160bの出力電圧は、第２図（ｃ）に示されるよう
に、時刻t1において極小を示し、時刻t1の前後において
それぞれ極大を示す。この演算増幅器160bの出力電圧が
微分回路16bの出力電圧としてコンパレータ９に入力さ
れる。

アンプ８の出力電圧の最大値が大きいほど、微分回路
16bの出力電圧（第２図（ｃ））の極小値の絶対値は大
きくなる。したがって、コンパレータ９への入力電圧の
極小値の絶対値は、ライトペン２がパネル１上に直角に
接触しているときに最も大きくなると考えられる。そこ
で従来と同様に、基準電圧源18の出力電圧Vrefは、ライ
トペン２がパネル１上に直角に接触している場合におけ
る、微分回路16bの出力電圧の極小値よりもかなり高い
値V_S′に設定される（第２図（ｃ）参照）。したがっ
て、コンパレータ９の出力電圧は第２図（ｄ）に示され
るように、微分回路16bの出力電圧が基準電圧V_S′より
もさらに低い期間において“H"レベルとなり、それ以外
の期間に“L"レベルとなる。これによって、第１図にお
いて、ｘ座標検出期間およびｙ座標検出期間にそれぞれ
ライトペン２の接触位置の真下に位置する列電極３およ
び行電極４に電圧パルスが印加される時刻t1よりも若干
早い時刻t2においてコンパレータ11の出力電圧が“H"レ
ベルとなる。しかしながら、アンプ８の出力電圧は従来
と異なり２回微分された後にコンパレータ９に入力され
るので、コンパレータ９への入力電圧が時刻t1を頂点と
して従来よりもシャープな波形を描く。このため、コン
パレータ９の出力電圧が“H"レベルとなる期間の長さ
が、時刻t1を中心とする従来よりも短い時間となる。こ
の結果、コンパレータ９の出力電圧が“H"レベルとなる
時刻と、ライトペン２の接触位置の真下に位置する電極
に電圧パルスが印加される時刻t1との間のずれτ２が従
来よりも大幅に小さくなる。

一方、座標検出用カウンタ17は従来と同様に座標検出
コントローラ13から与えられるパルスの数をカウント
し、ANDゲート11の出力電圧が“H"レベルに立ち上がっ
た時点でのカウント値をライトペン２の接触位置の座標
を示すデータとして出力する。したがって、ANDゲート1
1の出力電圧が“H"レベルとなる時刻t2とアンプ８の出
力電圧が最大となる時刻t1との間のずれが小さいと、コ
ンパレータ９の出力電圧のレベルが座標検出用カウンタ
17にカウント値の出力を指定するレベル（“H"）となる
時刻が時刻t1に近づく。この結果、座標検出用カウンタ
17から出力される時刻t2におけるカウント値が従来より
も正確にライトペン２の接触位置を示す。

なお、微分回路16aおよび16bの構成は本実施例に示さ
れるものに限定されず、コンデンサおよび抵抗のみによ
って構成されてもよい。しかしながら、本実施例のよう
に微分回路16aおよび16bを演算増幅器を用いて構成すれ
ば、アンプ８の出力電圧がさらに増幅されるのでライト
ペン２の接触位置をより精度よく検出するために効果的
である。

また、微分回路は入力信号の直流成分（低周波成分）
を除去し交流成分（高周波成分）を抽出するためのハイ
パスフィルタでもある。一方、ｘ座標検出期間およびｙ
座標検出期間において列電極３の各々および行電極４の
各々には非常に高速で電圧パルスが印加されるためライ
トペン２の検出出力の変化は非常に急速である。すなわ
ち、アンプ８の出力電圧の周波数成分はｘ座標検出期間
およびｙ座標検出期間における列極３および行電極４の
走査周波数に依存し非常に高い。このため、アンプ８の
出力電圧は第１図における微分回路16aおよび16bを通過
できる。これに対し、衣類などの、摩擦帯電等によって
高い電位となっている物体にライトペン２が接触した場
合のライトペン２の出力の周波数成分は非常に低く、ほ
とんど直流成分と見なすことができる。したがって、ラ
イトペン２がこのような帯電物体に接触しても、この接
触に応答したライトペン２の出力電圧は微分回路16aお
よび16bによってほとんど阻止されるので、コンパレー
タ９には伝達されない。それゆえ、ライトペン２の先端
がこのような帯電物体に接触しても、コンパレータ11の
出力電圧が誤って“H"レベルに立ち上がるというような
誤動作は回避される。

さらに、本実施例では、座標検出用カウンタ17は、従
来と異なり、ANDゲート11の出力が“H"レベルに立ち上
がった後も座標検出コントローラ13から出力されるパル
スをカウントし続け、ANDゲート11の出力電圧が“L"レ
ベルに再び立ち下がった時点でのカウント値もライトペ
ン２の接触位置の座標を示すデータとして出力する。

そこで、このディスプレイ一体型タブレットが適用さ
れるシステム内のCPU等の制御装置は、座標検出用カウ
ンタ17の出力に基づいて、ｘ座標検出期間における列電
極３の走査開始時刻から時刻t1までの時間およびｙ座標
検出期間における行電極４の走査開始時刻から時刻t1ま
での時間を検出することもできる。

つまり、ライトペン２の接触位置の真下に位置する電
極に電圧パルスが印加された時刻t1は時刻t2と時刻t3の
ほぼ中間であると考えられる。そこで、前記制御装置
が、座標検出用カウンタ17からｘ座標検出期間において
出力される、時刻t2およびt3のカウント値に基づいて、
ライトペン２の接触位置のｘ座標を、時刻t1におけるカ
ウント値等の、列電極３の走査開始時刻からライトペン
２の出力が最大となる時刻までの時間t4の長さを示すデ
ータとして導出し、かつ、ｙ座標検出期間において座標
検出用カウンタ17から出力される、時刻t2およびt3での
カウント値に基づいて、ライトペン２の接触位置のｙ座
標を、時刻t1におけるカウント値等の、行電極４の走査
開始時刻からライトペン２の出力が最大となる時刻まで
の時間の長さを示すデータとして導出するように構成さ
れればよい。

このように、本実施例では、座標検出用カウンタ17が
ANDゲート11の出力電圧が立ち上がる時刻t2および立ち
下がる時刻t3の両方におけるカウント値を出力するの
で、アンプ８の出力電圧が最大となる時刻t1を容易に検
出することも可能となる。

なお、座標検出用カウンタ17は本実施例のように１つ
のカウンタによって構成されてもよいし、２つのカウン
タによって構成されてもよい。前者の場合には、たとえ
ば、時刻t2におけるカウント値がメモリ（図示せず）に
記憶されてもよい。このような場合には前記制御装置が
このメモリから時刻t2におけるカウント値を読み出せば
よい。後者の場合には、２つのカウンタのうちの一方が
ANDゲート11の出力電圧が立ち上がる時刻t2まで座標検
出コントローラ13の出力パルスをカウントし、他方のカ
ウンタがANDゲート11の出力電圧が立ち下がる時刻t3ま
で座標検出コントローラ13の出力パルスをカウントすれ
ばよい。

本実施例では、上記のように、アンプ８の出力電圧を
微分した信号がライトペン２の接触位置の座標検出のた
めに用いられるとともに、座標検出用カウンタ17がライ
トペン２の検出出力が最大であるとされる時間期間の始
めまでおよび終りまでの両方の時間を測定するので、従
来に比べよりいっそう正確にライトペン２の接触位置の
座標が検出される。

なお、上記実施例では本発明がELパネルを用いるディ
スプレイ一体型タブレットに適用された場合について説
明されたが、本発明は、走査電極を有する任意の種類の
パネル、たとえば液晶パネルなどを用いたディスプレイ
一体型タブレットなどにも適用可能である。また、本発
明を、表示用のパネルと図形入力用のパネルとを別々に
有するディスプレイ一体型タブレットに適用しても、同
様の効果が得られることも自明である。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、表示パネルとして液
晶パネルを用いたディスプレイ一体型タブレットにおい
て、静電結合を用いた検出用導体の検出出力が最大とな
る時刻により近い時刻に電圧が印加された電極の位置が
検出される。その結果、液晶表示パネル上の指定された
位置の座標が従来よりも正確に検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のディスプレイ一体型タブ
レットの構成を示すブロック図、第２図は実施例のディ
スプレイ一体型タブレットの動作を説明するための波形
図、第３図は従来のディスプレイ一体型タブレットの構
造を説明するための図、第４図は、最近提案されたディ
スプレイ一体型タブレットの構成を示すブロック図、第
５図はELパネルの構造を示す図、第６図は、静電容量結
合型タブレットの動作原理を示す図、第７図は第４図の
ディスプレイ一体型タブレットの動作タイミングを示す
図、第８図は第４図のディスプレイ一体型タブレットの
動作を説明するための波形図である。 図において、１はELパネル、２はライトペン、３は列電
極、４は行電極、５は列ドライバ、６は行ドライバ、７
はマルチプレクサ、８はアンプ、９はコンパレータ、10
は検出期間指示回路、11は２入力ANDゲート、12および1
7は座標検出用カウンタ、13は座標検出用コントロー
ラ、14は表示コントローラ、16aおよび16bは微分回路、
18は基準電圧源である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 3/03 - 3/033 G01B 7/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マトリックス状に配列される電極を有する
   液晶パネルと、 前記電極に時間順次に所定の電圧を印加する電圧印加手
   段と、 前記液晶パネル上の任意の位置を指定するために前記液
   晶パネル上の前記任意の位置に接触されるべき導体とを
   備え、 前記液晶パネル上の前記任意の位置に接触した前記導体
   は、前記電極のうち、前記任意の位置に配列された電極
   に前記電圧印加手段から前記所定の電圧が印加されたこ
   とを静電容量結合によって検出し、 前記導体の検出出力を２回微分する微分手段と、 前記微分手段の出力に基づいて、前記任意の位置の座標
   を検出する手段とをさらに備えた、ディスプレイ一体型
   タブレット。
2. 【請求項２】前記導体の検出出力を２回微分して生成し
   た信号を２値化して得られたパルス信号の立上がりおよ
   び立下がりの双方から前記導体の座標を検出することを
   特徴とする、請求項１に記載のディスプレイ一体型タブ
   レット。