JP4773330B2 - ディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置の表示面に対して直接位置入力を行う表示兼入力装置に使用して好適なディスプレイ装置に関する。詳しくは、ディスプレイの表示面側に位置検出装置を設ける場合に、良好な位置指示器への給電を実現して、常に安定な位置検出を行うことができるようにしたものである。

液晶ディスプレイのように表示面が平面の表示装置では、この表示面に位置検出装置を組み合わせて、画像出力と位置入力とを容易に関連付けられるようにした表示兼入力装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

このような位置入力に用いられる位置検出装置として、電磁誘導型の位置検出装置がよく用いられるが、電磁誘導型の位置検出装置においては、位置指示器が離間した状態でも位置の検出が可能である。このため、電磁誘導型の位置検出装置を利用して、液晶ディスプレイの背面側に検出手段を設けるようにした表示兼入力装置もある（例えば、特許文献２参照。）。

一般に、位置指示器からの信号の検出に当っては、検出コイルはできるだけ表面に近いところに設けることによって、検出をより高精度に行うことが可能になる。このため、ディスプレイの表面側に、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）のような透明部材を用いて検出コイルを形成することが検討されている。一方、位置検出装置として、例えば電磁誘導型を採用している場合には、従来から位置指示器からの信号の検出と、位置指示器への給電を一つのコイルを兼用して行っていた。

特許第２１３９４４６号公報 米国特許第４９８８８３７号明細書

しかしながら、位置指示器への給電を行う際には、コイルを形成する部材の抵抗値が問題になる。すなわち、位置指示器からの信号の検出に当っては、コイルの両端間の電圧を検出するので抵抗値は問題とされないが、位置指示器への給電はコイルに交番電流を流して行うので、抵抗値が問題となる。このため、上述したＩＴＯのような透明部材では、その抵抗値を小さくできないために、充分な給電を行うことができなくなる恐れがあった。

これに対して従来の技術では、例えばディスプレイの表示を妨害しない周縁部に、銅線等の抵抗値の低い部材によるコイルを別に設けて、この周縁部のコイルから給電を行うことも考えられた。しかしながら、この方式を採用したとしても、表示面積の広い位置検出装置では、表示面の中央部において給電を充分に行うことができない。このため、定期的に位置指示器を周縁部に持って行く動作が使用者に要求され、それを怠ると、使用中に位置指示器が機能しなくなるなどの問題が生じていた。

この発明はこのような問題点に鑑みて成されたものであって、本発明の目的は、透明部材からなる検出手段をディスプレイの表示面側に設ける場合にも、良好な位置指示器への給電を行って、常に安定した位置検出を行うことができるようにすることである。

上記の課題を解決し、本発明の目的を達成するため、共振回路を有する位置指示器と、平面型表示部と、前記位置指示器への給電を行うための駆動コイルと、前記位置指示器が指示する位置を検出するための位置検出装置を備えたディスプレイ装置において、前記位置検出装置による前記位置指示器が指示する位置の検出は透明部材で行われるとともに前記位置検出装置は前記平面表示部の表示面側に設けられており、前記駆動コイルは前記平面型表示部の背面側に配置されていることを特徴とする。

本発明のディスプレイ装置によれば、位置指示器に対して給電を行う駆動コイルを表示部の背面側に設けるので、任意の材質で駆動コイルを形成することが可能になる。また、この駆動コイルを表示部の背面側の自由な位置に配置することができる。したがって、位置指示器への給電が良好に行われるように、駆動コイルの材質や配置を決めることで、常に安定した位置検出を実現することができる。

以下、本発明による位置検出装置及びディスプレイ装置について、図面を参照しながら説明する。まず図１は、本発明の位置検出装置及びディスプレイ装置に適用される表示兼入力装置の第１の実施の形態例の構成を示した模式的な断面図である。

図１において、平面型ディスプレイ、例えば液晶ディスプレイで形成されるディスプレイ１の表示面側に、検出手段として、例えば電磁誘導型の位置検出装置の検出コイル２を形成する。この検出コイル２は、特許文献１に記載されているように、透明基板上に３０μｍ以下の細い銅線によりループコイルを形成したものや、ＩＴＯなどの透明導電部材によってディスプレイ１の表示に障害を与えないように形成したものが用いられる。そして、このディスプレイ１の背面側に駆動コイル３が設けられる。

このような構成の表示兼入力装置において、位置検出を行う場合には、駆動コイル３に所定周波数の信号が印加される。これよって、駆動コイル３からは所定周波数の信号が送信され、この信号によって位置指示器１０に内蔵される共振回路１１が共振される。そして、その共振信号が位置指示器１０から送信され、この送信信号が検出コイル２で受信されて位置検出が行われる。すなわち受信レベルの最も大きくなる検出コイル２の位置が、位置指示出器１０の指示している位置として検出される。

したがってこのような構成の表示兼入力装置では、位置指示器に対して給電を行う駆動コイルを表示部の背面側に設けるので、任意の材質で駆動コイルを形成することが可能になる。また、この駆動コイルを表示部の背面側の自由な位置に配置することができる。このように駆動コイルの材質や配置を最適化することにより、位置指示器への給電が良好に行われるようになり、常に安定した位置検出を実現することができる。

さらに、このような表示兼入力装置で、検出コイル２には図２に示すような構成が考えられる。図２において、検出コイル２はＸ軸方向及びＹ軸方向に配設された多数のループコイル２０Ｘ、２０Ｙからなる。そして、これらのループコイル２０Ｘ、２０Ｙに共振回路１１が接近すると共振が生じ、この共振信号と選択回路２１Ｘ、２１Ｙによるループコイル２０Ｘ、２０Ｙの選択位置から、座標算出回路２３でＸ−Ｙ座標が算出される。

これに対して、駆動コイル３の形状には、例えば図３に示すような各種の形状が考えられる。まず、図３のＡに示すのは駆動コイルを並べて配置する形状で、表示部の背面側の全面に亙って複数の駆動コイルが配置される。この場合に、駆動コイルを並べる方向はＸ軸方向、Ｙ軸方向のいずれでもよく、さらに斜め（対角線）方向に並べてもよい。また、図３のＢに示すようなスパイラル形状による駆動コイルとすることも可能である。

あるいは、図３のＣ，Ｄに示すように、周縁部と中央部にそれぞれ駆動コイルを形成する形状も考えられる。この場合に、図３のＣに示される駆動コイルは全体として一つのコイルである。また、図３のＤに示される駆動コイルは、周縁部のコイルと中央部のコイルが別体とされている。さらに図３のＤに示される駆動コイルの形状では、周縁部のコイルは表示部の表面側に置き、中央部のコイルのみ表示部の背面側とすることもできる。

さらに図４は、本発明の位置検出装置及びディスプレイ装置に適用される表示兼入力装置の第２の実施の形態例の構成を示した模式的な断面図である。この第２の実施の形態例では、ディスプレイ１の背面にバックライトモジュール４が設けられている。そこで、この第２の実施の形態例においては、駆動コイル３がバックライトモジュール４の背面側に設けられる。

これによって、この第２の実施の形態例においても、駆動コイル３がバックライトモジュール４の背面側に設けられるので、駆動コイル３はディスプレイ１の表示を妨害することなく任意の位置に設けることができる。したがって、例えば図３に示すような各種の形状を採用して、位置指示器への給電が良好に行われるように、駆動コイルの材質や配置を最適化することで、常に安定した位置検出を実現することができる。

また、図５は、本発明の位置検出装置及びディスプレイ装置に適用される表示兼入力装置の第３の実施の形態例の構成を示した模式的な断面図である。この第３の実施の形態例では、検出コイル２に重ねて、感圧検出装置等の他の方式の位置検出手段５を設けている。なお、他方式の位置検出手段５以外の構成は、図１に示した第１の実施の形態例の構成と同じである。

これによって、この第３の実施の形態例においても、駆動コイル３がディスプレイ１の背面側に設けられるので、駆動コイル３はディスプレイ１の表示を妨害することなく任意の位置に設けることができる。したがって、例えば図３に示すような各種の形状を採用して、位置指示器への給電が良好に行われるように、駆動コイルの材質や配置を決めることで、常に安定した位置検出を実現することができる。

なお、検出コイルと駆動コイルの具体的な動作として、所定の駆動コイルに所定周波数の信号を印加して、ペンの共振回路を共振させ、駆動コイルへの信号を止め、Ｘ軸・Ｙ軸に並んだ個々の検出コイルを切り替えながら、ペンの共振回路から送信される信号レベルを検出するという、送信受信を交互に繰り返す方式がある。

また、別な具体例として、所定の駆動コイルに所定周波数の信号を印加しながら、順次検出コイルを切り替えている状態で、ペンの共振回路が近づくと、駆動コイル、共振回路、検出コイルが互い電磁結合をする。この事で、検出コイルに誘導信号が発生して検出するという、送信受信が同時に行なわれる方式もある。

さらに、別な具体的な動作の例として、駆動コイルから所定周波数の信号を印加し、ペンに含まれる大容量コンデンサに、ペンの共振回路によって受信された信号をエネルギーとして蓄電する。この電源によりペンから信号を送信し、検出コイルで信号を検出する方法もある。

なお本発明は、上述の説明した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形例、応用例を含むことは言うまでもない。

本発明のディスプレイ装置に適用される表示兼入力装置の第１の実施の形態例の構成を示す模式的な断面図である。 本発明のディスプレイ装置に適用される検出コイルの説明のための図である。 本発明のディスプレイ装置に適用される駆動コイルの形状を示す模式図である。 本発明のディスプレイ装置に適用される表示兼入力装置の第２の実施の形態例の構成を示す模式的な断面図である。 本発明のディスプレイ装置に適用される表示兼入力装置の第３の実施の形態例の構成を示す模式的な断面図である。

符号の説明

１…ディスプレイ、２…検出コイル、３…駆動コイル、４…バックライトモジュール、５…他の方式の位置検出手段、１０…位置指示器、１１…共振回路

Claims (7)

1. 共振回路を有する位置指示器と、平面型表示部と、前記位置指示器への給電を行うための駆動コイルと、前記位置指示器が指示する位置を検出するための位置検出装置を備えたディスプレイ装置において、
   前記位置検出装置による前記位置指示器が指示する位置の検出は透明部材で行われるとともに前記位置検出装置は前記平面型表示部の表示面側に設けられており、前記駆動コイルは前記平面型表示部の背面側に配置されていることを特徴とするディスプレイ装置。
2. 前記位置指示器の共振回路によって受信された信号を電源として信号を送信するようにしたことを特徴とする請求項１のディスプレイ装置。
3. 前記位置指示器にはコンデンサを備え、共振回路によって受信された信号を該コンデンサに蓄電して電源とするようにしたことを特徴とする請求項２のディスプレイ装置。
4. 前記透明部材は、ＩＴＯ部材からなることを特徴とする請求項３記載のディスプレイ装置。
5. 前記位置検出装置は電磁誘導型の検出コイルを備えたことを特徴とする請求項４記載のディスプレイ装置。
6. 前記平面型表示部にはバックライトモジュールが併設されており、
   前記バックライトモジュールの背面側に前記駆動コイルが設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のディスプレイ装置。
7. 前記電磁誘導型の検出コイル以外の任意の検出方式による位置検出手段を前記電磁誘導型の検出コイルに併設したことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のディスプレイ装置。

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