JPH0546553B2

JPH0546553B2 -

Info

Publication number: JPH0546553B2
Application number: JP58061246A
Authority: JP
Inventors: Nozomi Ozaki
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1983-04-07
Filing date: 1983-04-07
Publication date: 1993-07-14
Also published as: JPS59185381A

Description

【発明の詳細な説明】本発明液晶表示装置を利用した光入力装置に関
する。

近年マン−マシンインターフエイスとしての入
力装置の重要性は高まりつつあり、様々な方式の
入力装置が提案・研究されてきている。現在最も
広く使用されているのが、キーボードによる命令
の入力で、これらのスイツチ及びこの組み合わせ
により複雑な命令の入力を行なう。CRT等を使
用する固定化されたシステムでは、この外、ライ
ンペンにより入力、タブレツトボードによる入力
等のより合理的入力装置が使用されている。

小型携帯用機器では、スイツチによるデータ、
命令の入力がほとんどで、最近表示体からの入力
として表示体上に設けられた透明電極を使用した
タツチスイツチ、指による圧力で液晶の配列の変
化するのを容量として検知するスイツチ等が実現
されてきており、新しい入力方法として注目され
ている。しかしながらこれらの新しい方式も所謂
スイツチの形態の変更にすぎず、結局は一個のス
イツチとしての機能を果すに過ぎない。

小型携帯用機器におけるデータの入力は限られ
たもので、例えば画像データの入力を行なおうと
すれば、非常に複雑なスイツチの操作を要するで
あろう。またこのような画像を表示することので
きる満足のゆく表示体もあまりない状況である。
このような中、小型携帯用機器への使用を目的と
し、低電圧・低消費電流駆動の可能で高品質表示
の記憶型アクテイブパネルが実現された。本発明
は、この記憶型アクテイブパネルに光検知回路を
設けることにより、ラインペン等の光信号により
画像データを光入力のばらつきによる不安定性な
く安定的に光入力書き込みをすることが可能な光
入力装置たる表示パネルを提供することを目的と
する。

始めに簡単に本発明の光入力装置に使用する記
憶型アクテイブパネルの説明をする。

第１図に記憶型アクテイブパネルの画素の構成
を示す回路図を掲げた。記憶型アクテイブパネル
の画素は、この画素での表示内容をスタテイツク
に記憶する記憶回路１と、この記憶回路の情報に
より液晶に印加される信号を制御する制御回路２
によつて構成される。

同図はCMOS回路による例である。３，４は
DATA及びDATA信号であり、これは画素選択
信号５によりＮチヤンネル電界効果トランジスタ
６，７をON状態にし、インバータ８，９によつ
て構成されるメモリーセル内に書き込まれる。同
様にして、画素選択信号５によりこのメモリーセ
ル内のデータは外部へ読み出される。液晶駆動信
号（コモン信号１０）は、記憶回路が３の信号１
１，１２により、クロツクドインバータ１３，１
４を開閉することにより制御され、液晶を駆動す
る為の画素電極１５に印加される。信号１６は上
ガラス上に形成された透明電極１７に印加される
コモン信号であり、１８は液晶層を表わす。信号
１１，１２にによりクロツクドインバータ１３が
ON状態で、クロツクドインバータ１４がOFF状
態のとき、画素電極１５にはコモン信号の反転し
た信号が印加される為、液晶には交互にこのコモ
ン信号の電圧がかかる。逆にクロツクドインバー
タ１３がOFF状態で、クロツクドインバータ１
４がON状態のとき、画素電極１５にはコモン信
号が印加される為、液晶には電圧がかからない。
この液晶に印加される電圧の差を利用し、液晶の
配列を制御して表示を行なわせることができる。

さて、本発明はこのような記憶型アクテイブパ
ネルにおいて、各画素に光を検知し得る受光素子
を有し、この検知された信号を各画素内の記憶回
路に書き込むことのできる光入力装置たる記憶型
アクテイブパネルに関するものである。

第２図に、本発明による光入力可能な記憶型ア
クテイブパネルの画素の構成を示す。同図におい
て１〜１８は第１図と同様であり、電気的信号に
よりメモリーセルに表示データを入力し、表示を
行なう部分である。かかるパネルの画素ではこの
外、光を検知し得る受光素子１９を持ち、この受
光素子からの信号を検知しこれを一旦保持する光
検知回路２０持つ。この光検知回路内のデータ
は、光書き込み信号２１により、Ｎチヤンネルト
ランジスタ２２，２３をON状態とすることによ
り、図面から明らかなようにオンオフの２値情報
として記憶回路１へ書き込まれる。光を検知し、
新たにデータの書き込まれた画素では、図示する
ように記憶回路１の記憶内容に対応してクロツク
ドゲート１３，１４の開閉状態が変化し、対応す
る液晶表示画素をオンオフ駆動させ、表示が変わ
る。

光による入力状態では、パネルに均一に当つて
いる弱い光を入力信号（光入力）の無い状態と
し、他のライトペン等による強い光を入力するこ
とにより、受光素子に信号を送り、これを入力信
号のある状態と判断する。光入力可能な状態に移
るには、すべての画素でのデータの書き込み、読
み出しを中止し、光検知回路内に保持されている
データをリセツトし、次に信号２１によりＮチヤ
ンネルトランジスタ２２，２３をON状態にし、
光検知回路からの信号を記憶回路に書き込むこと
のできる状態とする。このときパネルには書き込
み用の光入力のない状態であり、光検知回路に保
持されている信号により、全画面が白または黒の
均一となる。この状態で光を入力すると受光素子
がこれを受けとり、光検知回路でこのレベルを調
整しこれを保持する。このとき光検知回路からの
信号は反転し、記憶回路１内のデータも反転す
る。これに伴ない白表示のときは黒に、黒表示の
ときは白に表示が変わる。このような光入力を、
集光された強い光の出るライトペンで行なえば、
このライトペンを走らせた部分の表示が反転し、
画像を描くことができる。

第２図１９の受光素子には、フオトダイオー
ド、フオトトランジスタ等を用いることができる
が、第３図には、受光素子としてフオトトランジ
スタを使用した場合の光検知回路の例を示した。
npn型のフオトトランジスタ２４をコレクタ接地
で用いた例であり、２５は負荷抵抗、２６は
HIGHレベル（V_DD）、２７はLOWレベル（V_SS1）
である。インバータ２８のゲート入力レベル２９
は、光の入力のない状態ではLOWレベル（V_SS1）
であるが、光３０がフオトトランジスタのベース
領域に当るとキヤリアが発生し、光電流３１が負
荷抵抗２５を流れる為、このゲート入力レベル２
９は、HIGH（V_DD）となる。インバータ２８の出
力信号３２は、ラツチ回路３３に送られ一旦保持
される。このラツチ回路からの信号３４，３５が
第２図２２，２３のＮチヤンネル電界効果トラン
ジスタを経て、同図１の記憶回路に書き込まれ
る。３６はこのラツチ回路を初期設定する信号で
ある。

このフオトトランジスタを含む光検知回路は、
光入力の不要な場合でも常に電流が流れる為、消
費電流の増大を招く。したがつて、このフオトト
ランジスタによる光検知回路部分は、他の回路と
は別の電源とされ、２７のLOWレベルは光入力
可能な状態以外ではV_DDに接続され、この部分で
のリーク電流をなくすこともできる。

第４図には、フオトトランジスタの構造を示す
断面図をあげた。記憶型アクテイブパネルは、２
層のアルミを持つCMOSプロセスで作られ、フ
オトトランジスタもこれと同時に作られる。３７
はｎ型シリコン基板であり、CMOSのｐウエル
工程でＰ拡散層のベース領域３８が形成される。
ソース、ドレインあるいはストツパーの工程では
エミツター領域３９及び基板であるコレクタに電
位を取る拡散層４０が形成される。４１はエミツ
ター信号、４２はコレクタ信号を取り出す第１層
目のアルミ膜である。４３はフイールド酸化膜、
４４は層間絶縁膜である。４５は第２層目のアル
ミ膜であり、これは液晶駆動信号の印加される画
素電極として用いられる。図に示すように、この
画素電極は、フオトトランジスタのベース領域の
上部では取り去られ、光４６がベースへ入射する
ように設計されている。４７は第２層目のアルミ
膜４５と液晶の直接の接触を防ぐ為の保護膜であ
る。

なお、各画素に設けられたフオトトランジスタ
の受光部分は、画素内の特定の狭い範囲内に配置
（限定配置）するより、第５図に示すように、画
素内に適当に分散させる方がよい。４８が画素で
あり、４９は分散されたフオトトランジスタのベ
ース領域である。これらのフオトトランジスタ
は、並列接続され、これらのフオトトランジスタ
に当る光量の和として光を検知する。このように
分散させることにより、受光部分の偏りによる入
力ミスをなくすことができる。

第６図には、ラインペンによる光信号の入力の
方法と、ライトペンの構造について示した。５０
がライトペンの断面であり、５１が光源となる電
球で、５２が光を集光する為のレンズである。５
３は本発明のパネルのシリコン基板であり、５４
は上ガラス、５５はこれらの間に封入された液晶
である。本発明の光入力可能な記憶型アクテイブ
パネルの光入力装置としてのライトペンは、
CRTで使用される複雑なものとは異なり、その
先端をパネル上面に接触させたとき、電球の光５
６が丁度パネルのシリコン基板上５７に、適当な
スポツト径のもとに集光すれば十分である。この
電球の点滅をライトペンに取り付けたスイツチに
より行なうことにより、これを点燈させ動かして
そのライトペンの軌跡により画像データを入力す
ることができる。

第７図のように本発明のパネル５８にライトペ
ン５９の先端を接触させ、電球を点燈して、“３”
の字を描くと、その部分の表示が変化し、文字を
書き込むことができる。

以上述べてきたように記憶型アクテイブパネル
の各画素に、光を検知し得る受光素子とこの受光
素子からの信号を検知し記憶回路に書き込むこと
のできる光検知回路を作り込むことにより、ライ
トペン等による画像データーの入力が可能とな
る。このような画像データの入力を行なう方法の
ひとつにイメージセンサーを使用するものである
が、このような装置では書き込まれたデータを即
座に読み出し別の場所で保持する必要があり、ま
たライトペン等による一連の書き込みでは書き込
まれた分だけを随時他の場所へ転送し、これらの
データの和としてひとつの画像を構成する必要が
あり周辺回路も複雑となる。また、本発明のよう
に記憶型アクテイブパネルを表示体として用いる
ことにより、光入力されたデータはその場で表示
され普通のペンで紙に描くのと同様に実際に目で
確認しながらデータを入力することができる。こ
のように本発明により他に類を見ない新しい入力
方法を実現することができる。このように、本発
明の光入力装置は液晶表示画素を複数備え微細な
表示を可能としているが、基板上の画素内にライ
トペン等の光信号入力手段からの光を検知する光
検知手段を設けているため、入力位置が極めて精
度よく表示画素と対応し、視差等がない高精度の
光入力、表示装置を実現できる。

また、画素内に設けた光検知手段の出力を２値
化して記憶する記憶手段と、前記記憶手段の前記
記憶内容に対応させて前記液晶表示画素をオンオ
フさせる手段とを備えたため、光入力がばらつい
てもそのばらつきによる不安定性な表示をするこ
となくきわめて安定的な表示が可能な光入力書き
込みをすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光入力装置に使用する記憶型
アクテイブパネルの画素部分の回路図。第２図は
本発明の光入力装置たる記憶型アクテイブパネル
の構成を示す図。第３図は本発明の光入力装置に
使用する光検知回路の実施例を示す図。第４図は
本発明の光入力装置の光検知回路に使用するフオ
トトランジスタの構造を示す断面図。第５図は本
発明の光入力装置の画素内に分散されたフオトト
ランジツスタのようすを示す図。第６図は本発明
の光入力装置でライトペンにより光信号を入力す
る方法を示す図。第７図は本発明の光入力装置で
ライトペンにより光信号を入力する方法を示す
図。

Claims

【特許請求の範囲】１液晶と前記液晶を挟持する一対の基板により
複数の画素を形成するとともに、光信号入力手段
からの光を検知する手段を備え前記光検知手段の
光検知信号に基づき前記液晶表示を変える光入力
装置において、前記基板上の前記画素内に前記光検知手段を備
えるとともに、前記光検知手段の出力を２値化し
て記憶する記憶手段と、前記記憶手段の前記記憶
内容に対応させて前記液晶表示画素をオンオフさ
せる手段とを備えたことを特徴とする光入力装
置。