JPH06250787A - 座標入力機能付き表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、座標入力機能付き表示装置におい
て、座標検出の解像度を表示装置の解像度よりも向上さ
せる。 【構成】互いに直交するように配設された縦電極２０と
横電極２２を有し、表示期間と座標検出期間とを設けて
動作するもので、座標検出期間内に縦横電極２０，２２
を、隣接する複数本からなる電極群毎に、順次電圧を印
加する縦電極ドライバ２４，横電極ドライバ２６と、表
示画面上の任意の位置を指示するためのものであって、
電極ドライバ２４，２６によって電圧が印加された電極
との間の容量を介して、電極に印加された電圧を検知す
るペン１０とを有し、ペン１０によって検出された電圧
値の変化に基づいて、表示解像度よりも細かい解像度で
ペン１０が指示する表示画面上の座標位置を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子手帳、ペン入力ワ
ープロ、ペン入力パソコン、ペン入力端末等の各種情報
処理装置に好適な、マトリクス状に配置されたＭ×Ｎ本
の電極を有する座標入力機能付き表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】座標入力装置であるタブレットと表示装
置とを重ね合わせた一体型入力表示装置が、情報処理装
置の表示入力デバイスとして用いられ始めている。一体
型入力表示装置は、情報の入力位置（座標）と表示位置
とが一致しているために操作性が優れている。

【０００３】一体型入力表示装置は、一般的に、ＬＣＤ
（液晶ディスプレイ）の表示面上に透明なタブレット
（位置指示手段であるペンを用いた座標入力装置）を重
ね合わせるか、またはＬＣＤの下に不透明のタブレット
を敷くかによって実現される。すなわち、通常の構成で
は、ＬＣＤとは別にタブレットが必要になる。

【０００４】これに対し、ドットマトリクスＬＣＤの電
極をそのまま使ってタブレット機能を実現できれば、専
用のタブレットは不要となるのでコストの上昇はかなり
抑えられる。このような構成であれば、ワードプロセッ
サ等におけるペン入力の応用の際には大きなメリットが
ある。

【０００５】このような、ＬＣＤの電極を座標検出に用
いるＬＣＤ一体型タブレットは、従来、図６に示すよう
なタイミングチャートに従って動作させることにより実
現されている。

【０００６】ＬＣＤの電極を利用した座標検出を行なう
場合、ＬＣＤの１フレーム周期（例えば１７ms）の動作
時間を、表示期間と座標検出期間（例えば８００μs ）
とに分割し、表示期間には一般のＬＣＤと全く同じ動作
をし、座標検出期間にはＬＣＤの縦、横電極に順次座標
検出用電圧を印加して、その電圧をペンと電極との間の
容量を介して検出し、Ｘ，Ｙ座標を測定する。

【０００７】座標検出期間では、まず、図７に示すＬＣ
Ｄの縦電極（Ｘ座標測定用）に順次電圧が印加される
（Ｘ測定期間）。ペンが用いられて座標検出面（表示画
面）上が押されると、ペン先の直下にある横電極に電圧
が印加された際に、図８に示すように、電極とペン先と
の容量によってペン先のセンサ（金属棒）には、図６に
示すようにパルス状の電圧が生じる。Ｘ座標測定開始か
ら、このパルス状の電圧が検出されるまでの時間（Ｔ
ｘ）を測定することによって、Ｔｘに応じたペン先のＸ
座標を検出することができる。

【０００８】続いて、同様にＹ座標の測定を行ない（Ｙ
測定期間）、Ｙ座標測定開始からパルス状の電圧が検出
されるまでの時間（Ｔｙ）を測定して、Ｔｙに応じたペ
ン先のＹ座標を検出する。こうして、ペンによって指示
された座標検出面上での１点（Ｘ座標，Ｙ座標）が求め
られる。

【０００９】このように１フレーム周期を表示期間と座
標検出期間とに分割しても、座標検出期間に電極に印加
される電圧のパルス幅が短いので、座標検出期間中の電
極への電圧印加は、ほとんど表示へ影響しない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の方式では次のような問題があった。

【００１１】すなわち、ＬＣＤの電極に対して１本毎に
電圧を印加していたため、ペンでは大きな検出電位が得
られず、ペンの直下にある電極からしか有効な電圧が検
出できなかった。

【００１２】このため、座標検出のためのパルスの発生
タイミングも、電極に対する電圧の印加のタイミングで
しか発生せず、従って、電極間隔（＝ＬＣＤの解像度）
より細かい解像度の座標を検出することは不可能であっ
た。

【００１３】ペン入力を行なう処理、例えば手書き文字
認識等への応用ではＬＣＤの解像度よりも細かい解像度
で座標検出ができることが望ましい場合があるが、従来
のＬＣＤ電極を利用した座標検出では十分対応できなか
った。

【００１４】本発明は前記のような点に鑑みてなされた
もので、座標検出の解像度を表示装置の解像度よりも向
上させた座標入力機能付き表示装置を提供することを目
的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、互いに交差す
るように異なる方向に配設されたＭ本とＮ本の電極を有
し、表示期間と座標検出期間とを設けて動作する表示装
置において、前記座標検出期間内に前記電極を、隣接す
る複数本からなる電極群毎に、順次電圧を印加する電極
駆動手段と、表示画面上の任意の位置を指示するための
ものであって、前記電極駆動手段によって電圧が印加さ
れた電極との間の容量を介して、電極に印加された電圧
を検出する位置指示手段と、前記位置指示手段によって
検出された電圧値に基づいて、前記位置指示手段が指示
する前記表示画面上の座標位置を検出する検出手段とを
具備し、前記電極によって決定される表示解像度よりも
細かい解像度で座標を検出することを特徴とする。

【００１６】

【作用】ドットマトリクス状の画素配列を持つ表示装置
の動作時間を、表示期間と座標検出期間とに分割し、表
示期間では通常のＬＣＤと同じ動作をし、座標検出期間
においては、画素駆動用の電極を用いて座標検出を行な
う。表示用の電極ドライバを座標検出用信号発生用に兼
用し、複数の電極をひとまとめにして電極群とし、その
電極群に順次電極を印加していく。複数の電極に一度に
電圧を印加するので、一本のみの電極に電圧を印加する
場合よりも大きな電圧がペンで検出でき、ペン直下の電
極群だけではなく、それに隣接する電極群からの電圧も
ペンで検出できる。このペンの検出信号をローパスフィ
ルタを通せば、その出力のパルスのタイミングは、ペン
先位置に応じてアナログ的に連続的に変化する。このパ
ルスの発生タイミングをカウントすることによって、駆
動する電極群より細かい解像度の座標を検出できる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図１は本実施例に係わる座標入力機能付き表示
装置を示す図である。図１に示すように、ペンにより電
圧検出を行ない、これを基に座標値を求める電圧検出機
能と、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）の表示／座標
検出面における電極に対する電圧の印加を行なう走査機
能が設けられている。

【００１８】図１において、電圧検出機能としては、ペ
ン１０、増幅器１２、ローパスフィルタ１４、比較器１
６、及びタイムカウンタ１８が設けられている。また、
走査機能には、複数の縦電極２０、複数の横電極２２、
縦電極ドライバ２４、及び横電極ドライバ２６が設けら
れている。

【００１９】ペン１０は、表示／座標検出面上の任意の
位置を指示するために用いられるもので、縦電極２０及
び横電極２２に印加された電圧を検出する。増幅器１２
は、ペン１０で検出した電圧を増幅する。ローパスフィ
ルタ１４は、増幅器１２で増幅した信号をフィルタリン
グする。比較器１６は、ローパスフィルタ１４を通過し
た信号が、所定の基準値（スレッシュホールドレベル）
より大きくなったかどうかを検出する。タイムカウンタ
１８は、Ｘ座標，Ｙ座標それぞれの測定開始から、比較
器１６の出力が発生するまでの時間（Ｔｘｎ）をカウン
トして、その値に応じた座標値を出力する。

【００２０】縦電極２０及び横電極２２は、表示／座標
検出兼用のもので、それぞれ複数本配設されマトリクス
状になっている。縦電極ドライバ２４は、縦電極２０を
駆動し、横電極ドライバ２６は、横電極２２を駆動す
る。縦電極ドライバ２４及び横電極ドライバ２６は、１
フレーム周期の動作時間を表示期間と座標検出期間とに
分割し、表示期間には一般のＬＣＤと全く同じ動作を
し、座標検出期間には縦電極２０と横電極２２のを例え
ば４本づつ（ xg1， xg2，…， xgn、 yg1， yg2，…，
ygn）をひとまとめにして、順次座標検出用電圧を印加
する。次に、本実施例の動作について説明する。

【００２１】ＬＣＤの１フレーム周期の動作時間は、図
６に示す例と同様に、表示期間と座標検出期間に分割さ
れる。表示期間においてはＬＣＤの走査機能における縦
電極ドライバ２４、横電極ドライバ２６は、一般のＬＣ
Ｄと同様に縦電極２０と横電極２２を駆動して任意のデ
ータを表示できる。

【００２２】座標検出期間になると、縦電極ドライバ２
４及び横電極ドライバ２６は、ＬＣＤの縦電極を例えば
４本ずつをひとまとめにした電極群（ xg1， xg2，…，
xgn、 yg1， yg2，…， ygn）ごとに順次電圧を印加す
る。図２には、各縦電極２０に対する電圧の印加のタイ
ミングを示している。

【００２３】ここでは、縦電極２０に対する電圧印加に
よる座標検出を例にして説明する。まず、図３（ａ）に
示すように、ペン１０のペン先が、ある電極群 Xgiの中
央にあるときには、図３（ｂ）に示すように、ペン先の
検出電位は電極群 Xgiに電圧が印加されたときに大きな
レベルになり、その前後の電極 Xgi-1，Xgi+1 に電圧が
印加されたときにもほぼ等しい小さな電位が検出され
る。この検出信号を増幅してローパスフィルタ１４を通
すと、図３（ｃ）のような滑らかな電圧波形が得られ
る。この場合、座標測定開始から、比較器１６により検
出された電圧がスレッシュホールドレベルを越えるまで
の時間をＴｘ１とする。

【００２４】次に、図４（ａ）のように、ペン先が電極
群 Xgiの中央よりやや右にあるときには、図４（ｂ）に
示すように、ペン先の検出電位は、ペン先と電極群 Xgi
に含まれる電極との平均距離が図３よりは大きくなるの
で、電極群 Xgiに電圧が印加されたときのレベルは多少
下がる。また、電極 Xgi-1とペン先との平均距離も大き
くなるので、電極 Xgi-1に電圧が印加されたときの検出
電位も下がる。一方、電極 Xgi+1とペン先との平均距離
は小さくなるので、電極 Xgi+1に電圧が印加されたとき
の検出電位は大きくなる（図４（ｂ））。

【００２５】このような検出信号を増幅してローパスフ
ィルタ１４を通すと、図４（ｃ）のような、図３（ｃ）
の波形を右にシフトしたような波形が得られる。この場
合、座標測定開始から、比較器１６により検出された電
圧がスレッシュホールドレベルを越えるまでの時間をＴ
ｘ２とする（Ｔｘ２＞Ｔｘ１）。

【００２６】さらに、図５（ａ）に示すように、ペン先
が図４（ａ）に示す場合よりも右にあって、電極 Xgiと
電極 Xgi+1の中間にあるような場合には、電極群 Xgi-1
からの電位は検出されず、電極群 Xgi， Xgi+1からはほ
ぼ等しい大きさの電位が検出される。

【００２７】この信号をローパスフィルタ１４を通す
と、図５（ｃ）のように図４（ｃ）の波形をさらに右に
シフトしたような波形が得られる。この場合、座標測定
開始から、比較器１６により検出された電圧がスレッシ
ュホールドレベルを越えるまでの時間をＴｘ３とする
（Ｔｘ３＞Ｔｘ２）。

【００２８】上記の説明からわかるように、ペン１０の
検出信号をローパスフィルタ１４を通した信号は、ペン
先の位置が電極群間のどの位置にあるかによって連続的
にその発生タイミングが変化することになる。

【００２９】比較器１６は、ローパスフィルタ１４を通
した信号がどの時点で一定の基準値を越えるかを判定
し、信号が一定値を越えたと判定した時点でパルスを１
つ出力する。従って、各電極の位置と関係なく、連続的
にパルスを出力することができる。

【００３０】タイムカウンタ１８は、電極群を走査する
シフトクロックの周期（図２のts）よりも速いクロック
で動作し、走査開始から比較器１６がパルスを出力する
までの時間をカウントし、そのカウント値を出力する。
ペン１０で検出され、ローパスフィルタ１４を通った信
号は、ペン先位置によってその発生タイミングが連続的
に変化する信号であるので、カウント値が電極群の間隔
や電極の間隔よりも細かい解像度でペン先のＸ座標を示
していることになる。こうして、Ｘ座標の測定が終わっ
たら、続いて同様にＹ座標の測定を行う。この結果、座
標入力面上の１点の座標が求められる。

【００３１】このようにして、ＬＣＤの解像度よりも細
かい解像度を得ることもできるので、手書き文字入力を
行なう場合には、より細かい文字の特徴を得ることがで
き認識精度が向上する。また、高性能なタブレットが、
専用タブレットを用いずにＬＣＤ電極をそのまま使って
実現できるのでコストパフォーマンスが向上する。

【００３２】なお、前記実施例においては、ＬＣＤの縦
電極、横電極の両方の電圧を検出しているが、例えば上
側に配設された電極のみに前述したような方式を採用
し、下側の電極に対しては従来技術と同様の図６のよう
な方式を採用して、座標検出を行なうようにすることも
できる。

【００３３】また、前述した方式によれば、ＬＣＤのド
ット数よりも高解像度の座標を検出できるが、応用上、
ＬＣＤのドット数と同じ解像度でよい場合には、タイム
カウンタ１８のカウント速度を遅くすることによって、
ＬＣＤの解像度と同じ解像度の座標データを得ることも
できる。

【００３４】なお、前記実施例では表示装置としてＬＣ
Ｄの場合を説明したが、ＥＬディスプレイなどの縦横電
極をもつドットマトリクスディスプレイに応用すること
ができる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、表示装置
の画素駆動用の電極を隣接する複数の電極群毎に順次電
極を印加することによりペンによって検出される電圧値
の変化に基づいて座標を検出することにより、電極の配
設位置とは関係なく連続的に位置検出ができるので、座
標検出の解像度を表示装置の解像度よりも向上させるこ
とが可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる座標入力機能付き表
示装置の構成を示すブロック図。

【図２】各電極に対する電圧の印加のタイミングを示す
図。

【図３】ペン先が電極群 Xgiの中央にあるときの電圧検
出を説明するための図。

【図４】ペン先が電極群 Xgi+1よりにあるときの電圧検
出を説明するための図。

【図５】ペン先が電極群 Xgi， Xgi+1の中央にあるとき
の電圧検出を説明するための図。

【図６】従来の座標入力機能付き表示装置の動作を説明
するためのタイミングチャート。

【図７】ペンとＬＣＤの電極との関係を説明するための
図。

【図８】ペンによる電圧検出を説明するための図。

【符号の説明】

１０…ペン（位置指示手段）、１２…増幅器、１４…ロ
ーパスフィルタ、１６…比較器、１８…タイムカウン
タ、２０…縦電極、２２…横電極、２４…縦電極ドライ
バ（電極駆動手段）、２６…横電極ドライバ（電極駆動
手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに交差するように異なる方向に配設
   されたＭ本とＮ本の電極を有し、表示期間と座標検出期
   間とを設けて動作する表示装置において、 前記座標検出期間内に前記電極を、隣接する複数本から
   なる電極群毎に、順次電圧を印加する電極駆動手段と、 表示画面上の任意の位置を指示するためのものであっ
   て、前記電極駆動手段によって電圧が印加された電極と
   の間の容量を介して、電極に印加された電圧を検出する
   位置指示手段と、 前記位置指示手段によって検出された電圧値に基づい
   て、前記位置指示手段が指示する前記表示画面上の座標
   位置を検出する検出手段と、 を具備し、 前記電極によって決定される表示解像度よりも細かい解
   像度で座標を検出することを特徴とする座標入力機能付
   き表示装置。