JPH03296127A - タブレット機能付きフラットディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、エンジニアリングワークステーション（Ｅ
ＷＳ）に用いられるコンピュータ・エイディト・デザイ
ン（ＣＡＤ）やコンピュータ・エイデツド・エンジニア
リング（ＣＡＥ）および手書きワープロ、電子手帳など
の文字・図形入力などの入力支援を行うと同時に、描画
５表示する画像処理機能、さらに、手書きと描画像など
を同時に伝送するテレライティング装置や携帯型のブタ
エントリ端末などの手書き入力表示装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 第９図（ａ）に従来用いられている液晶デイスプレィと
透明ダブレットを一体化した構成図を示す。また、第９
図（ｂ）に、第９図（ａ）で示した液晶デイスプレィの
Ａ−Ａ線での断面図を示す。

液晶デイスプレィ１の上面に透明タブレット２がスペー
スｔの間隔で貼り合わせた構造になっており、透明タブ
レット２の上面に入力ペン３や指でタッチすることによ
り、その押された点の入力座標値を検出し、検出された
情報を液晶ディスプレイ１面で対応した点の画素に変換
され表示される。したがって、入力ペン３や指で押され
た点の軌跡が表示されることになる。

第９図（ｂ）で示したのはより詳細な断面図である。通
常の透明タブレット２は透明ガラスあるいは透明フィル
ム基板４の上に均一な透明抵抗膜５を上下に２枚設け、
入力ペン３などで押されることにより透明抵抗膜５同士
が導通状態となり、この２枚の透明抵抗膜５に定電流を
流してＸ方向、Ｙ方向にそれぞれ分流して、人力座標位
置に応じて変化するＸ、Ｙ方向の抵抗値の変化を測定し
座標検出する構造である。

また、アクティブマトリックス駆動型の液晶デイスプレ
ィ１の構造は、各画素にスイッチ素子として機能する能
動素子や非線形素子と液晶層ＴＮによる信号蓄積キャパ
シタを集積し、液晶を準スタティックに駆動する。スイ
ッチ素子には薄膜トランジスタ（ＴＰＴ）が用いられ、
ガラス基板上にアモルファスシリコン（ａ−８ｉ）やポ
リシリコン（ｐｏｌｙ−３ｉ）で形成される。第９図（
ｂ）はアモルファスシリコン（ａ−３ｉ）の１画素を示
した図であり、その構成は、ゲート電極Ｇ、ａ−３Ｌ、
ソース電極Ｓ、ドレイン電極りでスイッチ素子になって
おり、薄膜トランジスタＴＰＴを形成し、薄膜トランジ
スタＴＦＴの保護として保護膜１１を設けている。ゲー
ト絶縁膜１゜はゲート電極Ｇとドレイン電極りの交差に
よる絶縁層である。なお、ゲート電極Ｇは走査線（Ｙ駆
動線）であり、ソース電極りはデータ線（Ｘ駆動線）と
なる。また、アモルファスシリコンａＳｉは光に敏感で
、光が直接あたるとオフ電流が増加してしまうので、そ
の上に光遮蔽層９を設けている。表示のオン・オフは透
明対向電極８と画素電極７の電位差により液晶層ＴＮが
偏向され、光の透過、非透過状態が作られて表示が行わ
れる。なお、６ａ、６ｂはガラス基板である。

［発明が解決しようとする課題］ 上記において、透明タブレット２と液晶デイスプレィ１
を張り合せた場合、透明抵抗膜５の抵抗率の不均一によ
って実際に入力した位置と表示する位置とがずれた状態
になり座標検出誤差を生じる。液晶デイスプレィ１の表
示位置とを１対１に対応させるためには、透明タブレッ
ト２で押下された入力座標値の誤差を補正する回路が必
要になる問題点がある。また、透明タブレット２と液晶
デイスプレィ１を張り合せる時に、密着して張り合せた
場合にリング状の干渉縞が生じてしまい、偏向フィルタ
等の対策およびスペースｔの間隔を０．５〜１ｍｍ程度
の間隔を開ける必要があり、実際に入力ペン３等で人力
した時に、その厚みのために入力した位置と表示される
部分での位置ずれが生じ、手書きの入力の際、実際の手
書きの軌跡とその表示（エコーバック）のずれにより入
力しにくいという欠点が生じる。

また、以上の欠点を除去するこの発明と類似の試みとし
て、ＥＬデイスプレィについて、そのＥＬ表示駆動用の
マトリクス配線を利用して、静電結合型のタブレット機
能を一体化した例がある（伊勢雅博、電極・駆動回路を
共用したタブレット機能付ＥＬデイスプレィ、電子情報
通信学会春期全国大会、Ｄ〜２１１．１９８９）。しが
し、この方法では入力ペンとマトリクス配線間の結合容
量が極めて小さく、マトリクス配線からの極めて微弱な
パルスを検出する必要があり、ノイズの影響が強く、そ
の検出座標値の精度が悪いという欠点がある。特に、Ｔ
ＰＴアクデイプマトリクス型液晶デイスプレィ等のよう
に、マトリクス配線の細いデイスプレィに適用した場合
、その結合容量がより小さいので、座標検出はさらに困
難である。

この発明の目的は、従来の入力表示一体型デイスプレィ
に用いられている透明タブレットと液晶デイスプレィの
貼り合わせによる問題点を解決するために、透明タブレ
ットで入力した座標位置と液晶デイスプレィの表示画像
の表示位置とが同一の位置に特別の補正なしに描画およ
び表示することができ、かつ視差の小さい小型で簡易な
手書き人力装置であるタブレット機能付きフラットディ
スプレイを提供することにある。

［課題を解決するための手段〕 この発明にかかるタブレット機能付きフラットディスプ
レイは、１フィールドまたは１フレーム単位に座標検出
期間を設定する切り替え制御回路を設け、座標検出期間
にＸ駆動線またはＹ駆動線のペアに座標検出電流を順次
注入するＸ側ドライバおよびＹ側ドライバを設け、さら
に座標検出電流により発生する磁場の検出機能を具備す
る入力ペンを備えるとともに、この入力ペンの検出タイ
ミングにより入力ペンの表示面への接触部位の座標を特
定する座標検出回路を設けたものである。

［作用１ この発明においては、１フィールドまたは１フレーム単
位に切り替え制御回路により座標検出期間が設定され、
入力ペンで押された座標がこの座標検出期間に検出され
、その入力位置が描画表示される。

［実施例１ 以下、フラットディスプレイとして、ＴＰＴアクティブ
マトリクス型液晶デイスプレィを例にして、この発明を
説明する。

第１図、第２図はこの発明のタブレットモード時の座標
検出原理の説明図であり、第１図において、１２はＸ駆
動線で、ｘ１〜ｘｏの総称である。１３はＹ駆動線で、
Ｙ１〜Ｙ０の総称である。１４はタブレット入力面、１
５はＸ側ドライバ、１６はＹ側ドライバ、１７はスイッ
チで、ＳＷ１〜ＳＷｏの総称である。第２図において、
１８はコイル、１９はペンダウンスイッチである。

その他、第９図と同じ符号は同じものを示す。

この発明における座標検出の特徴は、第９図に示した従
来の透明タブレット２を除去し、液晶デイスプレィ１の
ｍ本のＸ駆動線１２とｎ本のＹ駆動線１３からなるｍＸ
ｎマトリクス配線をそのまま座標検出用のマトリクス配
線に利用することにある。以下に、座標検出の基本原理
について述べる。

この発明に使用する入力ペン３はコイル１８を具備し、
入力ペン３を表示面（タブレット入力面１４）に接触さ
せた時、Ｘ駆動線１２またはＹ駆動線１３の発生する磁
場を検出する。第１図において、タブレットモードの時
、Ｘ駆動線１２およびＹ駆動線１３の終端（Ｘ側、Ｙ側
ドライバ１５．１６に接続される側と反対側の端子）を
全て共通接続している。ここで、スイッチ１７を制御し
て、例えばＹ３駆動線に十Ｅの電圧を印加し、￥４の駆
動線を接地すると、Ｙ、、Ｙ４の駆動線にループ状の電
流が流れる。この時、第２図に示すように、入力ペン３
の先端がＹ　ａ　、　Ｙ−駆動線の間に存在していると
すると、Ｙ、、Ｙ４駆動線によるループ電流ｉによって
人力ペン３に巻かれているコイル１８の中に磁束φが発
生し、この磁束φの変化に応じて電磁結合によるペン電
圧Ｖｐが誘起される。図ではＹ３．Ｙ４駆動線によるル
ープ電流ｉを例示したが、実際には（ｘｌ。

Ｘ２）、（Ｘ２．Ｘ３）、（Ｘ３．Ｘ４）、”’（Ｙ、
、Ｙ、ｌ、（Ｙ２．Ｙ、）、（Ｙ３．Ｙ４）。

・・・・・・の順に、各隣接する駆動線のペアにループ
電流ｉを流し、ペン電圧Ｖｐが最大となるＸ駆動線１２
のベアおよびＹ駆動線１３のベアを検出し、その検出タ
イミングにより入力ペン３の接触座標を特定する。なお
、ペンダウンスイッチ１９は入力ペン３のタブレット入
力面１４への接触を検知するもので無くても動作可能で
あるが、誤操作防止の観点−からはあった方が好ましい
。また、第２図では磁束φの検出手段としてコイル１８
を例示しているがホール素子でもよい。

このように、この発明ではマトリクス配線（Ｘ駆動線１
２．Ｙ駆動線１３）にループ状の電流を流し、このルー
プ電流ｉの発生する磁束φを入力ペン３で検出する必要
から、マトリクス配線が形成されているガラス基板６ａ
がデイスプレィの表面側である。すなわち、表示部の構
成は、第９図（ｂ）に示した従来の液晶デイスプレィ１
と同じであるが、この発明では第２図に示すように、透
明対向電極８のガラス基板６ｂが表示面の奥側であり、
マトリクス配線基板６ａが表面側（操作者側）となって
いる。もし、透明対向電極８側が表面とすると透明対向
電極８がシールドとなり、マトリクス配線と入力ペン３
は電磁結合しに（い。

なお、第２図においては、説明の都合上、紙面に垂直な
方向のＹ駆動線１３のみを図示し、Ｘ駆動線１２．マト
リクス交点のＴＰＴ等は省略している。

第３図は上記原理に基づくこの発明の第１の実施例であ
って、２ｏは座標検出回路、２１は表示制御回路、２２
は切り替え制御回路、２３は共通接続用ＴＰＴである。

Ｘ側およびＹ側ドライバ１５．１６への制御信号は、切
り替え制御回路２２により座標検出回路２０からの信号
または表示制御回路２１からの制御信号の内のいずれか
一方が選択される。ずなわち、Ｘ側およびＹ側ドライバ
１５．１６は液晶デイスプレィ１のドライバと、タブレ
ットのドライバを兼用しており、１フィールドまたは１
フレームの期間中に表示期間と座標検出期間を設け、マ
トリクス配線の機能を切り替えている。ここで、共通接
続用ＴＰＴ２３はスイッチであり、選択信号ＳＥＬによ
りＸ駆動線１２、Ｙ駆動線１３の終端を、タブレットモ
ードの時は共通接続して第１図と等価な結線構成とする
と共に、デイスプレィモードの時は開放（スイッチオフ
）とする。また、この共通接続用ＴＰＴ２３はデイスプ
レィの製造時、マｌ−１ノクス交点のデイスプレィ用Ｔ
ＰＴの形成と同時に一括形成すればよい。

第４図は、第３図のタイミングチャートである。ブラン
キング信号はデイスプレィにおける垂直同期信号ＶＳＹ
ＮＣ、バックポーチ期間等の非表示期間を表しており、
このブランキング期間に１回の座標検出動作を完了する
。すなわち、このブランキング期間中に駆動線Ｘ　ｌ−
Ｘ−、Ｙ　＋〜Ｙ０に順次座標検出用ループ電流を注入
する。ここで、人力ペン３がマトリクス配線の（ｘ２゜
￥２）の位置にあるとすると、第４図のｘ２゜Ｙ２駆動
線への印加電圧に同期したペン電圧ｖｐが座標検出回路
２０に入力する。この時、パルス注入のシフトクロック
（図示せず）を計数するカウンタの値はＸ２．Ｙ２にな
っており、この値が入力ペン３の座標に相当する。以上
の動作をフィールド毎またはフレーム毎に繰り返して連
続した座標データを得る。このとき、フィールドまたは
１ フレームの周波数は５０〜６０Ｈｚ程度なので、座標検
出速度は５０〜６０サンプル／秒であり、通常の手書き
入力の速度には十分追随可能である。なお、Ｘ側、Ｙ側
ドライバ１５．１６の出力は、第４図に示すように、十
Ｅ電圧、接地電圧。

ハイインピーダンス（フローティング）の３ステート出
力である。

第５図はこの発明の第２の実施例であって、２４Ｘａ、
２４ＸｂはＸ側ドライバ、２４Ｙａ。

２４ＹｂはＹ側ドライバ、２５は接地用のＴＰＴである
。本実施例では、Ｘ側およびＹ側の駆動線を偶奇に分け
、奇数の駆動線をａ系のドライバで、また、偶数の駆動
線をｂ系のドライバで独立駆動している。ＴＰＴ２５は
第３図のＴＰＴ２３と同様に、タブレット機能の時にオ
ンするスイッチで、タブレットモードの時、Ｘ駆動線１
２およびＹ駆動線１３の終端を接地する。また、このＴ
ＰＴ２５はデイスプレィの製造時、マトリクス交点のデ
イスプレィ用ＴＰＴの形成と同時に一括形成すればよい
。

２ このような構成となっているので、隣接するＸまたはＹ
の駆動線１２．１３はａ系、ｂ系のドライバで駆動され
る。ここで、ａ系、ｂ系ドライバは左右また゛は上下に
分離しているので、その出力電流の向きは互いに反対方
向なので、例えばＹ１Ｙ２の駆動線に電圧を印加すると
、Ｙ、、Ｙ２駆動線に互いに反対方向のループ電流ｉが
流れ、実質ループ電流となる。ただし、厳密にはループ
電流ではないが、隣接する駆動線は平行で、しかもその
間隔が狭いので、第１図、第２図に示した電流ｉによる
磁束φと同じ磁束が発生する。以下、座標検出方法は第
３図と同様に、電流ｉの各駆動線への注入タイミングと
磁束φ（ペン電圧Ｖｐ）の検出タイミングから入力ペン
３の座標を特定する。

第６図にそのタイミングチャートを示す。なお、この方
法は、Ｘ側ドライバ２４Ｘａ、２４Ｘｂ、Ｙ側ドライバ
２４Ｙａ、２４Ｙｂの出力は十Ｅ電圧、接地電圧の２出
力でよく、汎用のＬＣＤドライバを流用可能である。な
お、各ドライバの出力はＴＦＴ２５を介してショートと
なるが、これに対しては、タブレットモードの時ドライ
バ出力電圧を下げればよい。ただし、−１ｉ１Ｒに液晶
ＬＣＤのマトリクス配線は１０数にΩの抵抗かあるので
、駆動出力電圧を低下しなくてもドライバがショートに
より破壊されることはない。

第７図は、第５図におけるタブレットモード時のＸ側お
よびＹ側のドライバ２４Ｘａ、２４Ｘｂ、２４Ｙａ、２
４Ｙｂの具体的構成例であり、２６ａ、２６ｂ、２７ａ
、２７ｂはシフトレジスタ、２８はバッファである。ス
タートパルスは、まず、ａ系のシフトレジスタ２６ａに
入力し、１クロック分遅延した後、ｂ系のシフトレジス
タ２６ｂに入力する。また、シフトレジスタ２６ａの最
終段の出力はシフトレジスタ２７ａに、シフトレジスタ
２７ｂの最終段出力はシフトレジスタ２７ｂに人力する
。

第８図はこの発明の第３の実施例である。第３図または
第５図の第１．第２の実施例では、ＸまたはＹの連接す
る２本の駆動線１２．１３に電流ｉを流していたのに対
し、この例ではに本駆動線をはさんでＬ本の駆動８８２
組に同時に電流ｉを流している。これにより、実質り回
巻きのコイルとなり、発生する磁束φの強度が強くなる
ので、ペン電圧Ｖｐが大きく検出精度が向上する。また
、Ｋ本の駆動線２９（非通電）をはさんでループ電流ｉ
としているので、入力ペン３のコイル１８の大きさに応
じてＫの値を変更することによりルプの物理的なサイズ
を自由に設定可能である。なお、この方法においても、
ループ電流ｉのシフトは駆動線１本単位の移動が可能な
ので、分割能の劣化はない。

なお、以上の説明においては、フラットディスプレイと
してＴＮ型液晶を例に説明したが、この発明はこれに限
るものではなく、ＴＮ型以外の液晶（ＳＴＮ、ＧＨ，強
誘電型等）、ＥＬ、プラズマ等の各種マトリクス型フラ
ットディスプレイにも適用可能である。ただし、ＴＰＴ
２２または２５の形成を考慮するとＴＰＴのアクティブ
マトリクス型が好都合である。

５ ［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、１フィールドまたは
ｌフレーム単位に座標検出期間を設定する切り替え制御
回路を設け、座標検出期間にＸ駆動線またはＹ駆動線の
ペアに座標検出電流を順次注入するＸ側ドライバおよび
Ｙ側ドライバを設け、さらに座標検出電流により発生す
る磁場の検出機能を具備する入力ペンを備えるとともに
、この入力ペンの検出タイミングにより入力ペンの表示
面への接触部位の座標を特定する座標検出回路を設けた
ので、マトリクス駆動型液晶デイスプレィにタブレット
機能が付加され、ペンタッチによる手書き入力した位置
とエコーバック表示される画像位置とが同一の位置に描
画表示することができる入力表示一体型構成となり、手
書き入力により文字・図形など描くと同時に表示するこ
とができる。したがって、従来の技術に比べてタブレッ
ト入力座標値の補正回路を必要とせず、さらに厚みを薄
くすることができ、ペン人力位置とそのエコーパック表
示位置の誤差を小さくでき、マンマロ シンインタフェースに優れた人力表示一体型のデバイス
を実現できる利点がある。また、従来は透明タブレット
に光が吸収されて光透過率が低下していたが・　この発
明では、座標検出専用の透明タブレットが不要なので、
光透過率が向上して表示コントラストに優れると共に、
専用のタブレット基盤が不要なので経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はこの発明のタブレットモード時の座標
検出原理の説明図、第３図はこの発明の第１の実施例を
示す回路図、第４図は、第３図のタイミングチャート、
第５図はこの発明の第２の実施例を示す回路図、第６図
は、第５図のタイミングチャート、図　第７図はＸ側お
よびＹ側ドライバの具体的構成例を示す図、第８図はこ
の発明の第３の実施例を示す回路図、第９図（ａ）。 （ｂ）は従来用いられている入力表示一体型デイスプレ
ィの構成図および断面図である。 図中、１は液晶デイスプレィ、２は透明タブレット、３
は人力ペン、４は透明ガラスまたは透明フィルム基板、
５は透明抵抗膜、６ａ、６ｂはガラス基板、７は画素電
極、８は透明対向電極、９は光遮蔽層、１０はゲート絶
縁膜、１１は保護膜、１２はＸ駆動線、１３はＹ駆動線
、１４はタブレット人力面、１５はＸ側ドライバ、１６
はＸ側ドライバ、１７はスイッチ、１８はコイル、１９
はペンダウンスイッチ、２０は座標検出回路、２１は表
示制御回路、２２は切り替え制御回路、２３は共通接続
用ＴＦＴ、２４Ｘａ、２４Ｘｂ、２４Ｙ、ａ、２４Ｙｂ
はＸ側およびＸ側ドライバ、２５は接地用ＴＦＴ、２６
ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂはシフトレジスタ、２８は
バッファ、ＴＰＴは薄膜トランジスタ、ａ−３Ｌはアモ
ルファスシリコン、Ｇはゲート電極、Ｓはソース電極、
Ｄはドレイン電極、ＴＮは液晶層である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　多数のＸ駆動線と多数のＹ駆動線からなるマトリクス
   配線を具備するフラットディスプレイにおいて、１フィ
   ールドまたは１フレーム単位に座標検出期間を設定する
   切り替え制御回路を設け、前記座標検出期間に前記Ｘ駆
   動線またはＹ駆動線のペアに座標検出電流を順次注入す
   るＸ側ドライバおよびＹ側ドライバを設け、さらに前記
   座標検出電流により発生する磁場の検出機能を具備する
   入力ペンを備えるとともに、この入力ペンの検出タイミ
   ングにより入力ペンの表示面への接触部位の座標を特定
   する座標検出回路を設けたことを特徴とするタブレット
   機能付きフラットディスプレイ。