JP3154891B2 - ペン入力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はペン入力装置に関し、詳
しくは、パーソナルコンピュータやワードプロセッサ等
の入力手段として、表示装置の表示画面に設けたタブレ
ットに手書き文字や図形を入力するペン入力装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、手書き文字や図形をパーソナルコ
ンピュータやワードプロセッサ等に入力する手段とし
て、例えば、液晶ディスプレイと静電誘導型タブレット
を表示装置の表示画面に積層して、使用者がペンで紙に
書く感覚で文字や図形を入力するタブレット装置が実用
化されている。しかしながら、このタブレット装置は、
電極のある部分とない部分とでは反射率や透過率が異な
るために表示画面上で格子状に電極が見え、液晶表示の
品位を低下させる原因となっていた。そこで、上記の問
題を解決するタブレットとして、液晶パネルの表示電極
と静電誘導型タブレットの位置検出電極を兼ね備えた表
示一体型タブレットが提案されている（特開平０５−２
６５６５０号公報、参照）。

【０００３】図６は従来のペン入力装置の回路構成の一
例を示すブロック図である。また、図６は特開平０５−
２６５６５０号公報に記載されている表示一体型タブレ
ットにおいて、検出モード信号を検出するための回路構
成を示すものである。２１は液晶パネルであり、液晶と
その液晶を駆動する表示電極と静電誘導型タブレットの
位置検出電極を兼ね備えた電極から構成されている。２
２は検出ペンであり、液晶パネルの電極と静電的に結合
した先端電極を設け、液晶パネル２１に近接した際に液
晶を駆動する信号（反転信号）の立ち上がり／立ち下が
り時に誘起する誘導電圧を検出する。２３は検出ペン２
２の先端電極に誘起される誘導電圧を電圧／電流増幅す
る前置増幅器である。

【０００４】２４は液晶パネル２１の液晶を駆動すると
ともに液晶に印加される電圧の印加方向反転時点を設定
するための反転信号を生成する反転信号生成回路であ
る。２５は反転信号の立ち上がり／立ち下がりに同期し
た第１ゲート信号とその第１ゲート信号の時間以外から
なる第２ゲート信号を生成するゲート信号生成回路であ
る。２６は電圧／電流増幅した誘導電圧を第１ゲート信
号によりサンプリングする第１アナログゲート回路であ
り、２７は電圧／電流増幅した誘導電圧を第２ゲート信
号によりサンプリングする第２アナログゲート回路であ
る。

【０００５】２８は第１処理回路であり、第１ゲート信
号によりサンプリングした誘導電圧を全波整流する全波
整流回路２８ａと、整流した誘導電圧を直流電圧に変換
する積分回路２８ｂから構成される。２９は第２処理回
路であり、第２ゲート信号によりサンプリングした誘導
電圧を全波整流する全波整流回路２９ａと、整流した誘
導電圧を直流電圧に変換する積分回路２９ｂから構成さ
れる。３０は比較回路であり、第１処理回路２８により
変換された直流電圧のレベルと第２処理回路２９により
変換された直流電圧のレベルとを比較し、検出ペンの先
端が液晶パネル２１の表示画面に近接したか否かを判定
し、“Ｈｉｇｈ”または“Ｌｏｗ”の電圧レベルの検出
モード／非検出モード信号を出力する。

【０００６】図７は従来の回路構成の一例を示す回路図
である。図７に示すように、アナログスイッチ（例え
ば、ＦＥＴ）からなる第１及び第２アナログゲート回路
２６、２７と、ダイオードブリッジ等からなる全波整流
回路２８ａ、２９ａ、オペアンプ等からなる積分回路２
８ｂ、２９ｂ、比較回路３０を示している。

【０００７】図８は図６における回路構成の各信号波形
とそのタイミングを示すタイムチャートである。図８に
おいて、（Ａ）のａｓは反転信号生成回路２４から発生
する反転信号であり、液晶パネルの液晶が電気分解によ
って劣化するのを防止するために、液晶に印加する電圧
の印加方向を周期的に反転させる。その際に、液晶パネ
ルの電極に印加されている駆動信号の電圧が一斉に変化
する。（Ｂ）のｇ１及び（Ｃ）のｇ２は、ゲート信号生
成回路２５から生成される第１ゲート信号及び第２ゲー
ト信号であり、第１及び第２アナログゲート回路２６、
２７にそれぞれ送出される。また、第１ゲートと第２ゲ
ート信号のデューティ比(tg1:tg2)は設計時点で予め設
定されている。（Ｄ）のｓｋは誘導電圧であり、検出ペ
ン２２を液晶パネル２１の表示画面に近づけると、反転
信号ａｓにより液晶への電圧印加方向が反転する毎に、
検出ペン２２の先端電極と液晶パネル２１の電極との距
離に依存するスパイク状の誘導電圧ｓｋ（静電誘導電
圧）が誘起することにより得られる。

【０００８】（Ｅ）のｓｐ１は、第１アナログゲート回
路２６が第１ゲート信号ｇ１により誘導電圧ｓｋをサン
プリングし、全波整流回路２８ａで全波整流したサンプ
リング信号の波形である。（Ｆ）のｓｐ２は、第２アナ
ログゲート回路２７が第２ゲート信号ｇ２により誘導電
圧ｓｋをサンプリングし、全波整流回路２９ａで全波整
流したサンプリング信号の波形である。（Ｇ）のｄｖ１
は、全波整流したサンプリング信号ｓｐ１を積分回路２
８ｂで直流電圧に変換した波形である。（Ｈ）のｄｖ２
は全波整流したサンプリング信号ｓｐ２を積分回路２９
ｂで直流電圧に変換した波形である。（Ｉ）のｐｍ１
は、比較回路３０が直流電圧ｄｖ１のレベルとｄｖ２の
レベルを比較した出力信号であり、直流電圧ｄｖ１のレ
ベルがｄｖ２のレベルより大きいので検出モード信号と
して“Ｈ”の信号が出力される。このとき、検出ペン２
２が液晶パネル２１に接近していると判定できる。

【０００９】（Ｊ）のｎｓはノイズ信号（例えば、高周
波誘導電圧）であり、検出ペン２２を液晶パネル２１の
表示画面から遠ざけた場合に誘導される波形の一例であ
る。（Ｋ）のｓｐ３は第１アナログゲート回路２６が第
１ゲート信号ｇ１によりノイズ信号ｎｓをサンプリング
し、全波整流回路２８ａで全波整流したサンプリング信
号の波形である。（Ｌ）のｓｐ４は第２アナログゲート
回路２７が第２ゲート信号ｇ２によりノイズ信号ｎｓを
サンプリングし、全波整流回路２９ａで全波整流したサ
ンプリング信号の波形である。

【００１０】（Ｍ）のｄｖ３は全波整流したサンプリン
グ信号ｓｐ３を積分回路２８ｂで直流電圧に変換した波
形である。（Ｎ）のｄｖ４は全波整流したサンプリング
信号ｓｐ４を積分回路２９ｂで直流電圧に変換した波形
である。（Ｏ）のｐｍ２は、比較回路３０が直流電圧ｄ
ｖ１のレベルとｄｖ２のレベルを比較した出力信号であ
り、直流電圧ｄｖ１のレベルがｄｖ２のレベルより低い
ので非検出モード信号として“Ｌ”の信号が出力され
る。このとき、検出ペン２２は液晶パネル２１から離れ
ていると判断できる。従って、検出ペン２２は液晶パネ
ル２１から離れて、ノイズ信号ｎｓが誘導されても、こ
のノイズ信号ｎｓを除去して検出モード信号ｐｍを正し
く抽出することができる。

【００１１】従って、検出モード信号ｐｍを検出する際
に、検出ペン２２が液晶パネル２１に接近しているとき
には、スパイク状の誘導電圧ｓｋから検出モード信号ｎ
ｓとして“Ｈ”の信号を出力し、逆に検出ペン２２が液
晶パネル２１から離れているときには、ノイズ信号ｎｓ
を誘導しても“Ｈ”の信号を出力しないように、ゲート
信号生成回路２５から出力される第１ゲート信号ｇ１と
第２ゲート信号ｇ２のデューティ比（サンプリング時間
の配分）を予め設定している。即ち、検出ペン２２が液
晶パネル２１に接近していることを確実に検出するに
は、第１ゲート信号ｇ１の時間間隔(tg1)をスパイク状
の誘導電圧ｓｋの放電時定数より３倍以上に設定するこ
とがＳ／Ｎ比がよくなる。

【００１２】また、検出ペン２２が液晶パネル２１から
遠ざかっていることを確実に検出するには、第２ゲート
信号ｇ２の時間間隔(tg2)を、第１ゲート信号ｇ１の時間
間隔(tg1)に比較して大きく設定することがＳ／Ｎ比が
よくなる。従って、ゲート信号のデューティ比の設定
は、液晶パネルの電極と検出ペンの先端電極間の静電容
量（スパイク状の誘導電圧の検出波形）、前置増幅器２
３の増幅度、図７に示すような積分回路２８ｂ、２９ｂ
のコンデンサＣ１、Ｃ２、抵抗Ｒ１、Ｒ２の時定数等の
条件と上記のＳ／Ｎ比の関係から適性な数値となるよう
回路設計時点に決められている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ゲート
信号のデューティ比の設定は、回路設計時点に部品精度
のバラツキを考慮して行うものであるが、生産台数が多
くなることにより、ロット毎に予期できない部品精度の
バラツキが発生し、上記検出モード／非検出モード信号
の検出においてＳ／Ｎ比が悪くなり正常に動作しない可
能性が考えられる。また、部品精度のバラツキを抑える
ため、精度の高い部品を採用することによるコストアッ
プ、補償部品の点数の増加が考えられる。

【００１４】本発明は以上の事情を考慮してなされたも
ので、検出モード信号を検出する設定条件として、二つ
のサンプリング時間を決定するゲート信号のデューティ
比を制御する手段を設けることにより、部品精度のバラ
ツキを吸収し個々の製品に最適なデューティ比を決定し
て安定した検出モード／非検出モード信号の検出を可能
にするとともにデューティ比を自動設定できる機能をも
兼ね備えたペン入力装置を提供するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段とその作用】上記の目的を
達成するために、本発明が講じた技術的手段は、次の通
りである。図１は本発明の基本構成を示すブロック図で
ある。図１において、本発明は、液晶とその液晶を駆動
するための電極からなる液晶パネル１０１と、前記液晶
パネル１０１の電極と静電的に結合し液晶を駆動する信
号の立ち上がり／立ち下がり時に誘起する誘導電圧を検
出する先端電極を有する検出ペン１０２と、前記液晶パ
ネル１０１の液晶を駆動するとともに液晶に印加する電
圧の印加方向を反転する反転信号を生成する反転信号生
成手段１０３と、前記反転信号の立ち上がり／立ち下が
りに同期した第１ゲート信号とその第１ゲート信号の時
間以外からなる第２ゲート信号を生成するゲート信号生
成手段１０４と、前記反転信号の立ち上がり／立ち下が
りの変化時に前記検出ペン１０２の先端電極に誘起され
る誘導電圧を第１ゲート信号によりサンプリングして直
流電圧に変換する第１サンプリング処理手段１０５と、
第１サンプリング処理手段１０５のサンプリング後に誘
起する誘導電圧を第２ゲート信号によりサンプリングし
て直流電圧に変換する第２サンプリング処理手段１０６
と、前記第１サンプリング処理手段１０５により変換さ
れた直流電圧のレベルと前記第２サンプリング処理手段
１０６により変換された直流電圧のレベルとの比較に基
づいて前記検出ペン１０２の先端が前記液晶パネル１０
１の表示画面に近接したか否かを判定してその判定結果
を検出モード／非検出モード信号として出力する判定手
段１０７と、前記ゲート信号生成手段１０４が生成する
第１ゲート信号と第２ゲート信号のデューティ比を制御
するデューティ比制御手段１０８とを備え、前記デュー
ティ比制御手段１０８は、設定されたデューティ比に基
づき第１及び第２サンプリング処理手段１０５、１０６
に供給するゲート信号のサンプリング時間を制御し、第
１サンプリング処理手段１０５で変換された直流電圧の
レベルと第２サンプリング処理手段１０６で変換された
直流電圧のレベルを調整することにより判定手段１０７
が検出モード／非検出モード信号を安定して判定するよ
う構成したことを特徴とするペン入力装置である。

【００１６】上記構成によれば、液晶に印加する電圧の
印加方向を周期的に反転させる反転信号を供給すること
により液晶を駆動する電圧が一斉に変化し、検出ペンを
液晶パネル１０１の表面に近づけていると、検出ペン１
０２の先端電極と液晶パネル１０１の電極との距離に依
存するスパイク状の誘導電圧が誘起される。検出ペン１
０２の先端電極に誘起される誘導電圧を、第１ゲート信
号によりサンプリングする時間と、第２ゲート信号によ
りサンプリングする時間のデューティ比を設定変更でき
るので、部品精度にバラツキのある個々の製品に対して
も、検出ペン１０２の先端が液晶パネル１０１に接近し
ているときと接近していないときとを正確に判定し、安
定した検出モード／非検出モード信号の検出が可能にな
る。

【００１７】前記デューティ比制御手段１０８には、前
記デューティ比を数値データで設定する設定キー１０９
ａなどで構成されるデューティ比設定手段１０９を備え
ることが好ましい従って、外部に設けられた設定キー１
０９ａから第１、第２ゲート信号のデューティ比を数値
データで設定変更できるので、個々の製品に適した検出
モード／非検出モード信号が安定して検出できる。

【００１８】前記デューティ比設定手段１０９は前記デ
ューティ比の自動設定機能を指示する自動設定機能キー
１０９ｂをさらに備え、前記自動設定機能キー１０９ｂ
により自動設定機能が指示され前記検出ペン１０２が前
記液晶パネル１０１の表示画面の所定領域に近接した際
に、前記デューティ比制御手段１０８は、前記ゲート信
号のデューティ比を所定の数値データから順次変更する
よう前記ゲート信号生成手段１０４を制御するとともに
判定手段１０７が検出モード信号を出力した際のゲート
信号のデューティ比を検出しそのデューティ比の数値デ
ータを初期設定して前記ゲート信号を制御するよう構成
することが好ましい。従って、自動設定機能キー１０９
ｂにより自動設定機能を指示し検出ペン１０２を液晶パ
ネル１０１の表示画面の所定領域に近接するだけで、自
動的に検出モード信号を検出して精度の高いデューティ
比が設定される。

【００１９】前記デューティ比を数値データで記憶する
記憶手段１１０をさらに備えた構成にすることが好まし
い。従って、外部に設けられた設定キー１０９ａから設
定されたデューティ比を記憶することにより前記デュー
ティ比設定手段１０９はデューティ比の設定変更が容易
に行える。

【００２０】前記ゲート信号生成手段１０４が生成する
第１ゲート信号の時間間隔は、前記反転信号の立ち上が
り／立ち下がりの変化時点を含み且つ前記反転信号の半
周期より短い間隔であり、前記ゲート信号生成手段１０
４が生成する第２ゲート信号の時間間隔は、第１ゲート
信号の生成が終了した後に開始してから反転信号の変化
するまでに終了する間隔に構成することができる。従っ
て、液晶に印加する電圧の印加方向の反転に起因する誘
導電圧を第１ゲート信号でサンプリングし、ノイズに起
因する誘導電圧を第２ゲート信号でサンプリングするこ
とができるので、検出ペンの先端が液晶パネルの表示画
面に近接しているか否かを正しく判定できる。

【００２１】前記反転信号および前記ゲート信号は、液
晶を駆動する信号を形成するクロック信号からなり、前
記クロック信号の整数倍で形成されることが好ましい。
従って、デューティ比の数値データとクロック信号の数
とを対応させて制御することができる。

【００２２】前記検出ペン１０２の先端電極に誘起され
る誘導電圧を電圧／電流増幅する前置増幅器１１１をさ
らに備えた構成にすることが好ましい。従って、前置増
幅器１１１は、検出ペン１０２の先端電極に誘起される
誘導電圧を電圧／電流増幅するので、第１及び第２サン
プリング処理手段１０５、１０６は誘導電圧を安定して
サンプリングすることができる。

【００２３】前記第１および第２サンプリング処理手段
１０５、１０６は、前記誘導電圧を第１及び第２ゲート
信号によりサンプリングするアナログゲート回路１０５
ａ、１０６ａと、サンプリングした誘導電圧を全波整流
する全波整流回路１０５ｂ、１０６ｂと、全波整流した
誘導電圧を直流電圧に変換する積分回路１０５ｃ、１０
６ｃからそれぞれ構成することができる。従って、アナ
ログゲート回路１０５ａ、１０６ａが第１及び第２ゲー
ト信号により誘導電圧をそれぞれサンプリングすると、
全波整流回路１０５ｂ、１０６ｂはサンプリングした誘
導電圧を全波整流し、積分回路１０５ｃ、１０６ｃで直
流電圧に変換される。

【００２４】なお、本発明において、液晶パネル１０１
としては、液晶パネルの表示電極と静電誘導型タブレッ
トの位置検出電極を兼ね備えている。検出ペン１０２と
しては、液晶パネルの電極と静電的に結合し液晶を駆動
する信号の立ち上がり／立ち下がり時に誘起する誘導電
圧を検出する先端電極を有する。反転信号生成手段１０
３、ゲート信号生成手段１０４、デューティ比制御手段
１０８、記憶手段１１０としては、ＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ、Ｉ／Ｏポートからなるマイクロコンピュータが用
いられる。特に、記憶手段１１０としては、この中のＲ
ＯＭ（Ｅ²ＰＲＯＭ）が用いられる。

【００２５】第１サンプリング処理手段１０５、第２サ
ンプリング処理手段１０６としては、アナログゲート回
路１０５ａ、１０６ａ、全波整流回路１０５ｂ、１０６
ｂ、積分回路１０５ｃ、１０６ｃからそれぞれ構成して
いる。判定手段１０７としては、オペアンプからなる比
較回路が用いられる。設定手段１０９の設定キー１０９
ａ、自動設定機能キー１０９ｂとしては、キーボードが
用いられる。前置増幅器１１１としては、オペアンプが
用いられる。

【００２６】

【実施例】以下、図に示す実施例に基づいて本発明を説
明する。なお、これによって、本発明は限定されるもの
でない。また、本発明は、主として、手書き文字や図形
をパーソナルコンピュータやワードプロセッサ等の表示
装置の表示画面に設けたタブレットに入力する入力装置
として用いて好適であり、各構成要素は本発明の「検出
モード信号を検出する設定条件を変更可能にしたペン入
力装置」を達成する以外に、外部のノイズに影響されな
い検出モード信号（ペン入力信号）を得るペン入力装置
の構成を示す。

【００２７】図２は本発明のペン入力装置の一実施例を
示すブロック図である。図２において、１は液晶パネル
であり、液晶とその液晶を駆動する表示電極と静電誘導
型タブレットの位置検出電極を兼ね備えた電極から構成
されている。２は検出ペンであり、液晶パネルの電極と
静電的に結合した先端電極を設け、液晶パネル１に近接
した際に液晶を駆動する信号の立ち上がり／立ち下がり
時に誘起する誘導電圧を検出する。３は検出ペン２の先
端電極に誘起される誘導電圧を電圧／電流増幅する前置
増幅器である。４は液晶パネル１の液晶を駆動するとと
もに液晶に印加される電圧の印加方向反転時点を設定す
るための反転信号を生成する反転信号生成回路である。
５は反転信号の立ち上がり／立ち下がりに同期した第１
ゲート信号とその第１ゲート信号の時間以外からなる第
２ゲート信号を生成するゲート信号生成回路である。

【００２８】６は電圧／電流増幅した誘導電圧を第１ゲ
ート信号によりサンプリングする第１アナログゲート回
路であり、７は電圧／電流増幅した誘導電圧を第２ゲー
ト信号によりサンプリングする第２アナログゲート回路
である。第１及び第２アナログゲート回路６、７はアナ
ログスイッチ（ＦＥＴ）から構成される。８は第１処理
回路であり、第１ゲート信号によりサンプリングした誘
導電圧を全波整流する全波整流回路８ａと、整流した誘
導電圧を直流電圧に変換する積分回路８ｂから構成され
る。９は第２処理回路であり、第２ゲート信号によりサ
ンプリングした誘導電圧を全波整流する全波整流回路９
ａと、整流した誘導電圧を直流電圧に変換する積分回路
９ｂから構成される。また、全波整流回路８ａ、９ａは
ダイオードブリッジ等から構成される。積分回路８ｂ、
９ｂはオペアンプから構成される。

【００２９】１０は比較回路であり、第１処理回路８に
より変換された直流電圧のレベルと第２処理回路９によ
り変換された直流電圧のレベルとの比較し、検出ペン２
の先端が液晶パネル１の表示画面に近接したか否かを判
定し、“Ｈｉｇｈ”または“Ｌｏｗ”の電圧レベルの検
出モード／非検出モード信号ｐｍを出力する。比較回路
１０はオペアンプから構成されるが、Ａ／Ｄ変換回路と
マイクロコンピュータで構成してもよい。１１はデュー
ティ比を設定する設定回路、１２はデューティ比を制御
するデューティ比制御回路、１３は設定されたデューテ
ィ比を記憶する記憶回路である。反転信号生成回路４、
ゲート信号生成回路５、設定回路１１、デューティ比制
御回路１２、記憶回路１３としては、ＣＰＵ、ＲＯＭ、
ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポートからなるマイクロコンピュータで
構成することができる。また、記憶回路１３としては、
書き換え可能で、且つ不揮発性のＥ²ＰＲＯＭ等のＲＯ
Ｍを設けることにより、そのデューティ比を外部から書
き換え初期設定することが可能となる。１４はキーキー
ボードであり、設定キー１４ａ、自動設定機能キー１４
ｂが含まれる。

【００３０】図３は図２における回路構成の各信号波形
とそのタイミングを示すタイムチャートである。図３に
おいて、（１）のａｓは反転信号生成回路４から発生す
る反転信号であり、液晶パネルの液晶が電気分解によっ
て劣化するのを防止するために、液晶に印加する電圧の
印加方向を周期的に反転させる。その際に、液晶パネル
の電極に印加されている駆動信号の電圧が一斉に変化す
る。（２）のｇ１及び（３）のｇ２は、ゲート信号生成
回路５から生成される第１ゲート信号及び第２ゲート信
号であり、第１及び第２アナログゲート回路６、７にそ
れぞれ送出される。また、第１ゲート信号と第２ゲート
信号のデューティ比(tg1:tg2)は誘導電圧の時定数によ
り設定し直すことができる。（４）のｓｋは誘導電圧で
あり、検出ペン２を液晶パネル１の表示画面に近づける
と、反転信号ａｓにより液晶への電圧印加方向が反転す
る毎に、検出ペン２の先端電極と液晶パネル１の電極と
の距離に依存するスパイク状の誘導電圧（静電誘導電
圧）が誘起することにより得られる。

【００３１】（５）のｓｐ１は、第１アナログゲート回
路６が第１ゲート信号ｇ１により誘導電圧ｓｋをサンプ
リングし、全波整流回路８ａで全波整流したサンプリン
グ信号の波形である。（６）のｓｐ２は、第２アナログ
ゲート回路７が第２ゲート信号ｇ２により誘導電圧ｓｋ
をサンプリングし、全波整流回路９ａで全波整流したサ
ンプリング信号の波形である。（７）のｄｖ１は、全波
整流したサンプリング信号ｓｐ１を積分回路８ｂで直流
電圧に変換した波形である。（８）のｄｖ２は全波整流
したサンプリング信号ｓｐ２を積分回路９ｂで直流電圧
に変換した波形である。

【００３２】（９）のｐｍ１は、比較回路１０が直流電
圧ｄｖ１のレベルとｄｖ２のレベルを比較した出力信号
であり、直流電圧ｄｖ１のレベルがｄｖ２のレベルより
大きいので検出モード信号として“Ｈ”の信号が出力さ
れる。このとき、検出ペン２が液晶パネル１に接近して
いると判定できる。（１０）のｎｓはノイズ信号（例え
ば、高周波誘導電圧）であり、検出ペン２を液晶パネル
１の表示画面から遠ざけた場合に誘導される波形の一例
である。（１１）のｓｐ３は第１アナログゲート回路６
が第１ゲート信号ｇ１によりノイズ信号ｎｓをサンプリ
ングし、全波整流回路８ａで全波整流したサンプリング
信号の波形である。（１２）のｓｐ４は第２アナログゲ
ート回路７が第２ゲート信号ｇ２によりノイズ信号ｎｓ
をサンプリングし、全波整流回路９ａで全波整流したサ
ンプリング信号の波形である。

【００３３】（１３）のｄｖ３は全波整流したサンプリ
ング信号ｓｐ３を積分回路８ｂで直流電圧に変換した波
形である。（１４）のｄｖ４は全波整流したサンプリン
グ信号ｓｐ４を積分回路９ｂで直流電圧に変換した波形
である。（１５）のｐｍ２は、比較回路１０が直流電圧
ｄｖ１のレベルとｄｖ２のレベルを比較した出力信号で
あり、直流電圧ｄｖ１のレベルがｄｖ２のレベルより低
いので非検出モード信号として“Ｌ”の信号が出力され
る。このとき、検出ペン２は液晶パネル１から離れてい
ると判断できる。従って、検出ペン２は液晶パネル１か
ら離れて、ノイズ信号ｎｓが誘導されても、このノイズ
信号ｎｓを除去して検出モード／非検出モード信号ｐｍ
を正しく抽出することができる。

【００３４】上記のように液晶への電圧印加方向が反転
する際に検出ペン２を液晶パネル１の表面に近づけてい
ると、検出ペン２の先端電極と液晶パネルの電極との距
離に依存するスパイク状の電圧ｓｋが誘起される。この
スパイク状の誘導電圧ｓｋを利用して検出ペン２が液晶
パネル１に接近しているか否かを判定する。まず、検出
ペン１の先端電極に誘導されたスパイク状の誘導電圧ｓ
ｋを、ゲート信号生成回路５にて生成された第１及び第
２ゲート信号ｇ１、ｇ２と第１及び第２アナログゲート
回路６、７によりそれぞれサンプリングを行う。次に、
サンプリングされた信号を、第１処理回路８、第２処理
回路９においてスパイク状の誘導電圧ｓｋを全波整流回
路８ａ、９ａで全波整流し、その結果を積分回路８ｂ、
９ｂにより直流電圧ｄｖ１，ｄｖ２に変換する。この直
流電圧を比較回路１０で比較することにより、ゲート信
号ｇ１によりサンプリングされた信号の電圧ｄｖ１の方
が高い場合に検出モード信号ｐｍが“Ｈ”となり、検出
ペン２が液晶パネル１に十分に接近していることが判定
できる。

【００３５】また、検出ペン２の先端電極が液晶パネル
１より離れており、ノイズｎｓ（高周波誘導電圧のノイ
ズ）が誘導されている場合は、第２ゲート信号ｇ２によ
ってサンプリングされた信号の電圧ｄｖ２の方が高くな
り、検出モード信号ｐｍは“Ｈ”にならないで“Ｌ”に
なる。従って、検出モード信号ｐｍが“Ｈ”の場合に
は、引き続き検出ペン２から座標信号を検出することを
有効と見なし、非検出モード信号が“Ｌ”の場合には座
標信号を検出することを停止することにより、正しい座
標のみを検出することができる。

【００３６】図４はデューティ比の手動設定処理を示す
フローチャートである。図４は、検出ペン２を表示画面
上の指定ポイント、例えば画面中央をポイント入力した
状態で検出モード信号ｐｍが“Ｈ”となる第１，第２ゲ
ートのデューティ比の設定値をキーボード１４などから
直接数値入力する方法を示す。 ステップＳ４０１：検出ペン２を液晶パネルの表示画面
上の指定ポイント、例えば、画面中央にポイント入力す
る。 ステップＳ４０２：設定キー１４ａから第１、第２ゲー
ト信号のデューティ比を数値データで入力する。 ステップＳ４０３：検出モード信号ｐｍが“Ｈ”になる
か否かチェックする。ペン入力信号が“Ｈ”となるまで
デューティ比の設定を変更していく。 ステップＳ４０４：検出モード信号ｐｍが“Ｈ”になれ
ば、デューティ比が設定を完了し、その数値データが記
憶回路１３に自動的に記憶される。

【００３７】図５はデューティ比の自動設定処理を示す
フローチャートである。図５は、検出ペン２を表示画面
上の指定ポイント、例えば画面中央をポイント入力した
状態で検出モード信号ｐｍが“Ｈ”となる第１，第２ゲ
ートのデューティ比の設定値を自動検索し、記憶する方
法である。 ステップＳ５０１：検出ペン２を液晶パネルの表示画面
上の指定ポイントにポイント入力し、自動設定機能キー
１４ｂを入力する。 ステップＳ５０２：第１ゲート信号ｇ１のサンプリング
時間(tg1)を最小に設定する。 ステップＳ５０３：検出モード信号ｐｍが“Ｈ”になる
か否かチェックする。 ステップＳ５０４：第１ゲート信号ｇ１のサンプリング
時間を大きくしていき、検出モード信号ｐｍが“Ｈ”に
なるまでデューティ比を変更する。 ステップＳ５０５：検出モード信号が“Ｈ”になれば、
第１ゲート信号ｇ１のサンプリング時間を固定し、デュ
ーティ比(tg1:tg2)を決定する。その数値データを記憶
回路１３に記憶し自動設定が完了する。

【００３８】従って、デューティ比制御回路１２は設定
されたデューティ比に基づきゲート信号生成回路５を制
御することにより、第１及び第２アナログゲート回路
６、７に供給するゲート信号ｇ１、ｇ２のサンプリング
時間を調整し、第１処理回路８、第２処理回路９から出
力される直流電圧ｄｖ１、ｄｖ２のレベルをコントロー
ルできる。部品精度にバラツキのある個々の製品に対し
ても、検出ペン２の先端が液晶パネル１に接近している
ときと接近していないときとを正確に判定し、安定した
検出モード信号を得ることが可能になる。

【００３９】

【発明の効果】本発明は、上述した構成よりなるから、
次の効果を奏し得るのである。 （１）液晶に印加する電圧の印加方向を周期的に反転さ
せる反転信号を供給することにより液晶を駆動する電圧
が一斉に変化し、検出ペンを液晶パネルの表面に近づけ
ていると、検出ペンの先端電極と液晶パネルの電極との
距離に依存するスパイク状の誘導電圧が誘起される。検
出ペンの先端電極に誘起される誘導電圧を、第１ゲート
信号によりサンプリングする時間と、第２ゲート信号に
よりサンプリングする時間のデューティ比を変更制御で
きるので、部品精度にバラツキのある個々の製品に対し
ても、検出ペンの先端が液晶パネルに接近しているとき
と接近していないときとを正確に判定し、安定した検出
モード／非検出モード信号の検出が可能になる。 （２）外部に設けられた設定キーから第１、第２ゲート
信号のデューティ比を数値データで設定変更するように
すれば、個々の製品に適した検出モード／非検出モード
信号が安定して検出できる。 （３）自動設定機能キーを設けることにより、自動設定
機能を指示し検出ペンを液晶パネルの表示画面の所定領
域に近接するだけで、自動的に検出モード信号を検出し
て精度の高いデューティ比が設定される。 （４）外部に設けられた設定キーから設定されたデュー
ティ比を記憶するようにすれば、よりデューティ比の設
定変更が容易に行える。 （５）液晶に印加する電圧の印加方向の反転に起因する
誘導電圧を第１ゲート信号でサンプリングし、ノイズに
起因する誘導電圧を第２ゲート信号でサンプリングする
構成により、検出ペンの先端が液晶パネルの表示画面に
近接しているか否かを正しく判定できる。 （６）デューティ比の数値データとクロック信号の数と
を対応させて制御する構成により、精度の高いデューテ
ィ比が設定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すブロック図である。

【図２】本発明のペン入力装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。

【図３】図２における回路構成の各信号波形とそのタイ
ミングを示すタイムチャートである。

【図４】デューティ比の手動設定処理を示すフローチャ
ートである。

【図５】デューティ比の自動設定処理を示すフローチャ
ートである。

【図６】従来のペン入力装置の回路構成の一例を示すブ
ロック図である。

【図７】従来の回路構成の一例を示す回路図である。

【図８】図６における回路構成の各信号波形とそのタイ
ミングを示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１ 液晶パネル ２ 検出ペン ３ 前置増幅器 ４ 反転信号生成回路 ５ ゲート信号生成回路 ６ 第１アナログゲート回路 ７ 第２アナログゲート回路 ８ 第１処理回路 ８ａ 全波整流回路 ８ｂ 積分回路 ９ 第２処理回路 ９ａ 全波整流回路 ９ｂ 積分回路 １０ 記憶回路 １１ 設定回路 １２ デューティ比制御回路 １３ 記憶回路 １４ キーボード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 3/033 - 3/037 G06F 3/03

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶とその液晶を駆動するための電極か
   らなる液晶パネルと、 前記液晶パネルの電極と静電的に結合し液晶を駆動する
   信号の立ち上がり／立ち下がり時に誘起する誘導電圧を
   検出する先端電極を有するペンと、 前記液晶パネルの液晶を駆動するとともに液晶に印加す
   る電圧の印加方向を反転する反転信号を生成する反転信
   号生成手段と、 前記反転信号の立ち上がり／立ち下がりに同期した第１
   ゲート信号とその第１ゲート信号の時間以外からなる第
   ２ゲート信号を生成するゲート信号生成手段と、 前記反転信号の立ち上がり／立ち下がりの変化時に前記
   検出ペンの先端電極に誘起される誘導電圧を第１ゲート
   信号によりサンプリングして直流電圧に変換する第１サ
   ンプリング処理手段と、 第１サンプリング処理手段のサンプリング後に誘起した
   誘導電圧を第２ゲート信号によりサンプリングして直流
   電圧に変換する第２サンプリング処理手段と、 前記第１サンプリング処理手段により変換された直流電
   圧のレベルと前記第２サンプリング処理手段により変換
   された直流電圧のレベルとの比較に基づいて前記検出ペ
   ンの先端が前記液晶パネルの表示画面に近接したか否か
   を判定してその判定結果を検出モード／非検出モード信
   号として出力する判定手段と、 前記ゲート信号生成手段が生成する第１ゲート信号と第
   ２ゲート信号とのデューティ比を制御するデューティ比
   制御手段とを備え、 前記デューティ比制御手段は、第１ゲート信号と第２ゲ
   ート信号とのデューティ比を制御することにより第１及
   び第２サンプリング処理手段に供給するゲート信号のサ
   ンプリング時間を制御し、第１サンプリング処理手段で
   変換された直流電圧のレベルと第２サンプリング処理手
   段で変換された直流電圧のレベルを調整して判定手段が
   検出モード／非検出モード信号を安定して判定するよう
   構成したことを特徴とするペン入力装置。
2. 【請求項２】 デューティ比制御手段には前記デューテ
   ィ比を数値データで設定するデューティ比設定手段を備
   えたことを特徴とする請求項１記載のペン入力装置。
3. 【請求項３】 前記デューティ比の自動設定機能を指示
   する自動設定機能キーをさらに備え、前記自動設定機能
   キーにより自動設定機能が指示され前記検出ペンが前記
   液晶パネルの表示画面の所定領域に近接した際に、前記
   デューティ比制御手段は、前記ゲート信号のデューティ
   比を所定の数値データから順次変更するよう前記ゲート
   信号生成手段を制御するとともに判定手段が検出モード
   信号を出力した際のゲート信号のデューティ比を検出し
   そのデューティ比の数値データを初期設定として前記ゲ
   ート信号を制御することを特徴とする請求項１または２
   記載のペン入力装置。