JPH09292950A - 座標入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 座標検出速度を低下させることなく、良好な
Ｓ／Ｎを持つ座標検出信号を得て高精度な座標検出を行
う。複数の導電性の指示体（指など）による同時座標入
力を可能とする。 【解決手段】 スイッチ回路１９にて１本ずつ（又は複
数本単位で）列電極を選択的に切り替えると共に、Ｍ系
列発生回路２にて発生させたＭ系列信号ｍを行電極駆動
回路４により順次遅延させて行電極群７に印加する。選
択されている列電極に誘起された電圧と、指示体８によ
る指示が行われていないときに列電極に誘起されるはず
の基本パターンＶ（ｔ）との差分を検出し、その検出電
圧とＭ系列信号ｍとの相関演算を行うことによって座標
を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータやワ
ードプロセッサなどに使用される座標入力装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータやワードプロセッサなどに
所定の入力を行うための入力装置の一つとして、ペンや
指などの指示により図形や文字認識、コマンド実行が行
えるタブレットが良く知られている。また、タブレット
がさらに進化したものとして、液晶パネル等の電極構造
や駆動回路を共用化して安価な構成とした表示一体型タ
ブレット装置が特開平５−５３７２６号公報や特開平６
−３１４１６６号公報に開示されている。

【０００３】このような座標入力装置に要求されること
は、高速かつ高精度の座標検出である。最近では、表示
装置の画素が小さくなっている、すなわち、表示が細か
くなっているなどの理由から座標検出のさらなる高精度
化が望まれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、座標入
力装置の高速化と高精度化とは相反する効果であるた
め、従来の座標入力装置では高速な座標検出を維持した
まま座標検出精度をあげることができないという問題を
有している。すなわち、高速に座標検出を行う場合には
周波数帯域を広げないといけないので、精度が落ちてし
まう。

【０００５】このような座標入力装置のうち、表示一体
型の装置においてはさらに以下の理由によって座標検出
精度が悪くなっている。例えば、上記特開平５−５３７
２６号公報の構成は、表示期間と座標検出期間を時分割
で行うことにより、表示と座標検出機能の両立を図って
いる。このとき、座標検出動作が表示に影響を与えない
ように、座標検出期間を極力短く設定している。また検
出のための印加電圧は、表示の駆動ドライバーの耐圧で
制限されているため、あまり高い印加電圧は与えられな
い。さらに、デューティタイプの液晶表示装置と一体的
に設けられる座標入力装置の場合、片側（裏側）の透明
電極群はもう一方（表側）の電極群のすきまを通じて、
電子ペンの先端電極と静電結合するため、微小な検出電
圧しか得られない。これらの結果、上記表示一体型タブ
レット装置ではＳ／Ｎの悪い座標検出信号しか得ること
ができない。

【０００６】また、上記特開平６−３１４１６６号公報
には、アドレッシング方式であるＴＦＴ液晶パネルにタ
ブレット機能を付加した構成が示されている。ＴＦＴ液
晶は、表示品位の改善を行うべく、ゲート電極やソース
電極幅を狭くして画素電極の面積を広げて開口率を向上
させる方向にある。この場合も座標検出信号は電子ペン
の先端電極とゲート電極またはソース電極との間の結合
容量に比例して検出されるので、開口率の向上とともに
結合容量が小さくなり、検出信号のＳ／Ｎが悪化する。
なお、ＴＦＴ液晶表示装置と一体的に設けられる座標入
力装置についても、表示に影響を与えないように、座標
検出期間を極力短くしなければならないのは言うまでも
ない。

【０００７】さらに、従来の座標入力装置では、電子ペ
ンに電源を供給して座標検出信号を出力するために、電
子ペンの接続線は必須である。したがって、操作者が電
子ペンを操作する際にこの接続線が邪魔になり操作性を
著しく低下させていた。

【０００８】なお、透明電極を２枚重ねて間に絶縁スペ
ーサを挿入し、ペン先や指で押圧することで、検出電極
間に流れる電流から指示した座標を知ることができる感
圧方式のタブレットも提案されている。しかしながら、
この構成では、透明電極の透過率や反射による視認性の
問題や、複数の指示具や指を同時に使用した入力操作は
できないなどの問題がある。

【０００９】また、液晶の透明電極を交差させて、ペン
先や指との静電結合容量を測定することで、ペン入力機
能を実現する構成が米国特許ＵＳＰａｔ．４６３９７２
０に提案されている。しかしながら、この構成では、同
じ平面上に液晶電極を交差させるため、構造や駆動方法
が複雑になるという欠点がある。

【００１０】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたもので、その目的は、検出速度および検出
精度が高く、複数の指入力を同時に行うことができる座
標入力装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る座
標入力装置は、導電性の指示体が指示する面上の座標を
検出して座標データを出力するものであって、上記の目
的を達成するために、基板上に所定間隔で配列された第
１電極群と、第１電極群とは交差して所定間隔で配列さ
れると共に当該第１電極群と絶縁されて静電結合してい
る第２電極群と、座標検出期間を複数の単位期間に分割
し、各単位期間毎に第２電極群の電極を１本又は隣接す
る複数本単位で選択的に切り替える第２電極スイッチン
グ手段と、自己相関関数がパルス的な疑似ランダム信号
（例えばＭ系列信号）を発生する疑似ランダム信号発生
手段と、上記の各単位期間中に、第１電極群の各電極に
相互に位相の異なる疑似ランダム信号を順次印加する第
１電極駆動手段と、指示体が座標位置を指示していない
ときに第２電極群の１本又は隣接する複数本単位の電極
に誘起される電圧波形と略同波形の基本波形信号を出力
する基本波形出力手段と、第２電極スイッチング手段に
て選択されている第２電極群の電極に誘起された検出信
号と上記基本波形信号との差分信号を抽出する差分抽出
手段と、上記差分信号が所定値を越えたことを検出し、
これを検出したときに第２電極スイッチング手段にて選
択されている第２電極群の電極からｘ座標を検出するＸ
座標検出手段と、上記差分信号と上記疑似ランダム信号
との相関をとる相関検出手段と、上記相関検出手段の出
力の極値を求めてｙ座標を検出するＹ座標検出手段とを
備えていることを特徴としている。

【００１２】上記の構成によれば、座標検出期間が複数
の単位期間に分割されて、各単位期間毎に第２電極群の
電極が所定単位（１本又は隣接する複数本単位）で第２
電極スイッチング手段によって選択的に切り替えられて
いる。

【００１３】また、疑似ランダム信号発生手段で発生し
た疑似ランダム信号は第１電極駆動手段に入力されてい
る。そして、上記の各単位期間中においては、第１電極
駆動手段によって第１電極群の各電極に位相関係が異な
る疑似ランダム信号が順次印加される（例えば、シフト
レジスタにより疑似ランダム信号を順次時間遅延させな
がら各電極に供給することができる）。これにより、各
単位期間中においては、第１電極群における隣合う電極
には少しずつ位相の異なる電圧変化が現れることにな
る。

【００１４】上記の第１電極群と第２電極群とは静電結
合しており、第１電極群の電位変化が第２電極群に誘起
される。もし、座標位置を指示する導電性の指示体（例
えば、使用者自身の指又は金属ケースを先端に有するコ
ードレスペンなど）を第１電極群に近づければ、指示体
と第１電極とは電気的に結合し、第２電極群に誘起され
た電位が変化する。逆に、指示体が座標位置を指示して
いないとき（すなわち、上記１および第２電極群から所
定距離離れて上記電気的結合が無視できるとき）、第２
電極群の所定単位（１本又は隣接する複数本単位）の電
極に誘起される電圧波形は一定となる。この電圧波形と
略同波形の基本波形信号が基本波形出力手段から出力さ
れている（尚、基本波形出力手段としては、メモリ内に
あらかじめ記憶された基本波形パターンを読み出す構成
や、第２電極群に平板導電体を近接させて当該平板導電
体に誘起される電圧を適切に増幅する構成などが考えら
れる）。

【００１５】もし、第２電極スイッチング手段にて選択
されている第２電極群の電極付近に指示体がなければ、
当該電極に誘起された検出信号と上記基本波形信号との
差分は略ゼロとなる。一方、第２電極群の電極付近に指
示体があれば、上述のように電極に誘起された電位が変
化するのでその差分はゼロにはならない。この差分信号
が差分抽出手段にて抽出され、差分信号が所定値を越え
た時点で選択されている第２電極群の電極からｘ座標が
検出される。

【００１６】複数の指示体が異なる第２電極群の電極上
に置かれている場合は、指示体が置かれている電極が第
２電極スイッチング手段にて選択されているときに差分
信号が所定値を越えることになり、複数の指示体が指示
するそれぞれのｘ座標を検出することができる。このｘ
座標検出処理はＸ座標検出手段にて行われる。

【００１７】また、指示体が置かれている第２電極群の
電極が第２電極スイッチング手段にて選択されていると
きに上記の差分抽出手段によって得られる差分信号は、
当該指示体が置かれている第１電極群の電極に印加され
ている疑似ランダム信号に対応した波形パターンを示
す。この差分信号と上記疑似ランダム信号との相関をと
れば、指示体が置かれている第１電極群に印加されてい
る疑似ランダム信号の位相に応じた位置に相関出力の極
値があらわれ、上記のようにして検出されたｘ座標に対
応するｙ座標も検出することができる。このｘ座標検出
処理は相関検出手段およびＹ座標検出手段にて行われ
る。

【００１８】複数の指示体が同一の第２電極上にある異
なる第１電極に置かれている場合は、相関出力の極値が
複数得られるので、ｘ座標が重なっていても複数の指示
体が指示するそれぞれのｙ座標を検出することができ
る。

【００１９】本発明のように、指や金属片などの導電性
の指示体に誘起した電圧を検出する方式では、指示体と
第１電極群あるいは第２電極群との結合は非常に小さ
く、検出できる電圧レベルも非常に小さい。しかしなが
ら、本発明の座標入力装置は駆動信号に疑似ランダム信
号を使用し、座標検出する際に相関演算を行うことで、
時間的に分散した信号エネルギーを圧縮して一点に集め
ている。これにより、他のランダムノイズのような信号
との抑圧比を飛躍的に高めることができ、高いＳ／Ｎを
得ることができる。この結果、検出速度を低下させるこ
となく、検出精度の高い座標入力が可能になる。

【００２０】さらに、本発明では、第２電極群の各電極
を誘導電圧検出用の電極として使用し、第２電極スイッ
チング手段による第２電極群の電極切り替えを行ってい
るので、座標検出期間内において複数の座標を検出する
ことができ、複数の指示体による同時座標入力が可能と
なっている。

【００２１】請求項２の発明に係る座標入力装置は、座
標検出期間中に導電性の指示体が指示する表示パネル上
の座標を検出すると共に、その後の表示期間中の表示制
御によって検出座標に応じた表示情報を表示パネル上に
表示する表示一体型の座標入力装置であって、上記の目
的を達成するために、表示パネル基板上に所定間隔で配
列された第１電極群と、第１電極群とは交差して所定間
隔で配列されると共に当該第１電極群と絶縁されて静電
結合している第２電極群と、上記第１電極群を駆動する
第１順次駆動手段と、上記第２電極群を駆動する第２順
次駆動手段と、検出座標に応じた表示情報に基づいて第
１および第２順次駆動手段を駆動するための表示制御信
号を発生する表示制御手段と、自己相関関数がパルス的
な疑似ランダム信号（例えばＭ系列信号）を発生する疑
似ランダム信号発生手段と、表示期間には上記表示制御
信号を選択すると共に、座標検出期間には上記疑似ラン
ダム信号を選択して、第１および第２順次駆動手段へ時
分割出力する出力切替手段と、座標検出期間を複数の単
位期間に分割し、各単位期間毎に第２電極群の電極を１
本又は隣接する複数本単位で選択的に切り替える第２電
極スイッチング手段と、上記の各単位期間中に、第１電
極群の各電極に相互に位相の異なる疑似ランダム信号が
順次印加されるように第１順次駆動手段を制御する制御
手段（例えば、クロックや初期化パルスを発生するタイ
ミング発生回路）と、指示体が座標位置を指示していな
いときに第２電極群の１本又は隣接する複数本単位の電
極に誘起される電圧波形と略同波形の基本波形信号を出
力する基本波形出力手段と、第２電極スイッチング手段
にて選択されている第２電極群の電極に誘起された検出
信号と上記基本波形信号との差分信号を抽出する差分抽
出手段と、上記差分信号が所定値を越えたことを検出
し、これを検出したときに第２電極スイッチング手段に
て選択されている第２電極群の電極からｘ座標を検出す
るＸ座標検出手段と、上記差分信号と上記疑似ランダム
信号との相関をとる相関検出手段と、上記相関検出手段
の出力の極値を求めてｙ座標を検出するＹ座標検出手段
とを備えていることを特徴としている。

【００２２】本発明の座標入力装置は、上記請求項１に
係る座標入力装置と基本構成が同様の入力装置と表示パ
ネルとを一体的に構成してなる。したがって、座標検出
期間中の座標検出動作は請求項１に係る座標入力装置と
基本的には同じである。

【００２３】本発明の座標入力装置では、出力切替手段
により、表示期間には表示制御手段が出力する表示制御
信号が選択され、その後の座標検出期間には疑似ランダ
ム信号発生手段が発生する疑似ランダム信号が選択さ
れ、選択された方の信号が第１および第２順次駆動手段
へ時分割で切替え出力されている。

【００２４】そして、表示期間中は、第１および第２順
次駆動手段が、上記の表示制御信号に基づいて表示のた
めの第１および第２電極群の駆動を行う。一方、座標検
出期間中は、上記第１順次駆動手段が制御手段に制御さ
れて、第１電極群の各電極に相互に位相の異なる疑似ラ
ンダム信号を順次印加し、上記請求項１の第１電極駆動
手段と同様の動作を行う。その他の座標検出期間中の処
理は上述の通りである。

【００２５】このように、表示動作と座標入力動作を行
うに際して、第１電極群、第２電極群および第１順次駆
動手段を共通の構成要素とし、時分割利用することで、
表示一体型の座標入力装置を簡単な構成とすることがで
き、小型化が図れる。

【００２６】また、本発明に係る座標入力装置は、上記
請求項１の発明と同様、疑似ランダム信号を利用した相
関演算によって座標検出を行っているので、高いＳ／Ｎ
を得ることができ、検出速度を低下させることなく、検
出精度の高い座標入力が可能になる。

【００２７】また、従来の表示一体型の座標入力装置で
は、座標検出動作が表示に影響を与えないように座標検
出期間を極力短く設定しているので、座標検出精度が低
下していたが、本発明の座標入力装置では上述のように
高速で精度の高い座標検出が可能であり、短い座標検出
期間でも良好な座標検出精度を得ることができる。

【００２８】請求項３の発明に係る座標入力装置は、上
記請求項２の発明の構成において、上記の表示パネル
が、第１および第２電極群に接続される複数のスイッチ
ング素子と、該スイッチング素子が接続された複数の画
素電極がマトリクス状に配置された透明画素電極と、該
透明画素電極に対向して設けられた対向電極とを備え、
該スイッチング素子を駆動して該透明画素電極と対向電
極との間に封入された液晶の光学的性質を制御する液晶
表示パネルであることを特徴としている。

【００２９】このように表示パネルとしてアクティブマ
トリクス液晶表示パネルを利用した場合、通常、画像表
示の開口率をあげるために第１電極群および第２電極群
の面積を極力狭くするので、第１電極群あるいは第２電
極群と指などの指示体との電気的結合が小さくなり、得
られる検出信号が非常に小さくなる傾向にあるが、本発
明の座標入力装置は、疑似ランダム信号による相関検出
によって表示の開口率をあげても精度の高い検出信号を
得ることができる。

【００３０】請求項４の発明に係る座標入力装置は、上
記請求項２の発明の構成において、上記の表示パネル
が、対向して設けられた第１電極群と第２電極群との間
に封入された液晶の光学的性質を、第１電極群と第２電
極群との間の実効的印加電圧によって制御する液晶表示
パネルであることを特徴としている。

【００３１】表示パネルとしてこの種の液晶表示パネル
を利用した場合、通常、表示の開口率をあげるため、第
１電極群と第２電極群が交差して液晶を封入する面積を
できるだけ大きくとるので、指示体との電気的結合が、
近接する表側の電極群とは大きな結合となるが、反対側
の電極群は表側の電極群のすきまを通して結合するため
非常に小さい結合となっている。しかしながら、この場
合でも本発明の座標入力装置は、疑似ランダム信号の相
関検出により、低い電圧駆動でも精度の高い座標検出が
可能である。

【００３２】請求項５の発明に係る座標入力装置は、上
記請求項１、２、３または４の発明の構成において、上
記の疑似ランダム信号がＭ系列信号であることを特徴と
している。

【００３３】上記構成によれば、疑似ランダム信号をＭ
系列信号としているので、回路規模の小さい疑似ランダ
ム信号発生手段を構成することができる。この結果、高
速で動作する消費電力の小さい携帯型の座標入力装置を
構成する際に有利となる。

【００３４】

【発明の実施の形態】

〔実施の形態１〕本発明の実施の形態について図１ない
し図２５に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００３５】本実施の形態にかかる座標入力装置は、ス
ペクトラム拡散技術を利用して座標検出を行うものであ
る。

【００３６】図１に示すように、上記座標入力装置は、
タイミング発生回路１、Ｍ系列（Maximum Length Code)
発生回路２、列電極駆動回路３、行電極駆動回路４、座
標入力パネル基板５、列電極群６、行電極群７、および
検出回路１０を備えており、コンピュータやワードプロ
セッサなどの情報処理装置２０に接続されている。

【００３７】上記座標入力パネル基板５は、ガラス、フ
ェノール樹脂、ポリエチレンテレフタレート、またはア
クリルなどの電気的絶縁体をベースとした平板である。
上記座標入力パネル基板５の片面あるいは両面に互いに
直交するように列電極群（第１電極群）６と行電極群
（第２電極群）７が配置され、両電極群間は電気的に絶
縁されている。

【００３８】上記列電極群６はｎ個の列電極からなり、
各列電極をＳ１〜Ｓｎで示す。また、上記行電極群７は
ｍ個の行電極からなり、各行電極をＧ１〜Ｇｍで示す。
なお、列電極と行電極との数は等しくても異なっていて
もよい。

【００３９】上記タイミング発生回路１はシステム全体
を駆動するための各種の制御信号を発生させており、当
該制御信号をＭ系列発生回路２、列電極駆動回路３、行
電極駆動回路４、および検出回路１０に供給している。
後述のように、このタイミング発生回路１で発生した制
御信号のタイミングに基づいてシステム全体が動作す
る。上記制御信号には、クロックｃｋ１・ｃｋ２、Ｍ系
列初期化パルスｒｍ、座標検出サイクル信号ｄ、検出期
間信号ｄｅｔなどがある。

【００４０】上記Ｍ系列発生回路（疑似ランダム信号発
生手段）２は、上記制御信号に基づいて自己相関関数が
パルス的なＭ系列信号ｍを発生させる回路である。Ｍ系
列信号ｍは白色性の強いノイズで、時間差が０の時のみ
自己相関が“１”で、時間差が０以外の時には“０”と
なる関数である。

【００４１】上記行電極駆動回路（第１電極駆動手段）
４は、上記Ｍ系列信号ｍをシフトレジスタにより遅延さ
せ、位相のみ異なるＭ系列信号ｍを各行電極Ｇ１〜Ｇｍ
に順次印加する。

【００４２】座標の指示は、使用者自身の指または金属
ケースを先端に有するコードレスペンなどの導電性の指
示体８を、座標入力パネル基板５の上に置くことで行わ
れ、指示体８が置かれた位置座標は、上記検出回路１０
によって検出される。この検出回路１０は、後述の差動
増幅回路（差分抽出手段）１１、Ａ／Ｄ変換器１２、相
関演算器（相関検出手段）１３、ＬＰＦ（ローパスフィ
ルタ）１４、Ｙ座標検出回路（Ｙ座標検出手段）１５、
出力回路１６、基本パターン発生回路（基本波形出力手
段）１７、Ｘ座標検出回路（Ｘ座標検出手段）１８、お
よびスイッチ回路（第２電極スイッチング手段）１９を
備えている。

【００４３】上記情報処理装置２０は、上記検出回路１
０で検出された座標値に基づいて、対応する位置のディ
スプレイ上の画素の表示色を変更してあたかもペンで絵
を描くような効果を得たり、座標値に基づいて対応する
アプリケーションプログラムを駆動したりする。

【００４４】図２は本実施の形態の動作タイミングを示
す。

【００４５】使用者自身の指などの指示体８が指示する
座標を検出する周期は、総合座標検出期間Ｔｄで示さ
れ、これは個別の座標検出期間Ｔｄ１〜Ｔｄｓにｓ分割
されている。各座標検出期間Ｔｄｅ（ｅ＝１〜ｓ）の最
初のタイミングでは、Ｍ系列初期化パルスｒｍがタイミ
ング発生回路１から出力され、Ｍ系列発生回路２と行電
極駆動回路４に供給される。

【００４６】Ｍ系列発生回路２にＭ系列初期化パルスｒ
ｍが入力されると、Ｍ系列発生回路２は初期化され、引
き続いてタイミング発生回路１から供給されるクロック
ｃｋ１に従って、Ｍ系列信号ｍを発生する。

【００４７】Ｍ系列発生回路２から出力されたＭ系列信
号ｍは、座標検出期間Ｔｄｅには行電極駆動回路４に供
給され、行電極駆動回路４に内蔵されたシフトレジスタ
により、タイミング発生回路１から供給されるクロック
ｃｋ２に同期して遅延される。そして、遅延したＭ系列
信号ｍに対応した信号電圧ｇｉ（ｉ＝１〜ｍ）は、順
次、行電極Ｇ１〜Ｇｍに印加される。このように、座標
入力パネル基板５の上に形成された行電極群７にＭ系列
信号ｍの電位パターンが現れ、時間とともにそのパター
ンが移動していく。

【００４８】次に、指などの指示体８によって座標入力
パネル基板５上の座標を指示したときの動作を説明す
る。

【００４９】指示体８は導電体であり、座標入力パネル
基板５の上に設けられた保護パネル、空気層、透明基板
などの絶縁体（図示せず）を介して、列電極群６や行電
極群７と静電結合をしている。

【００５０】図３に、指を用いて座標を指示したとき
の、指と列電極群６および行電極群７との電気的結合状
態を示す。ここでは、指はすべての行電極Ｇ１〜Ｇｍお
よび列電極Ｓ１〜Ｓｎと同時に静電結合をしている。指
の位置が同図のような状態では、当該指が列電極Ｓ３お
よび行電極Ｇ１に最も近接しているので、これらの電極
との結合容量が最も大きくなる。

【００５１】指を座標入力パネル基板５に近づけていな
いときの電気的結合状態を図４に、また、図３のような
状態で指を座標入力パネル基板５に近づけたときの電気
的結合状態を図５にそれぞれ模式的に示している。

【００５２】１本の列電極Ｓ３と各行電極Ｇｉ（ｉ＝１
〜ｍ）との電気的結合状態を見た場合、図４に示すよう
に、座標入力パネル基板５に指を近づけていないとき、
各行電極Ｇｉは当該列電極Ｓ３とＣｓ３ｉ（ｉ＝１〜
ｍ）の結合容量で静電結合している。ここで、各行電極
Ｇｉの面積、および各行電極Ｇｉと列電極Ｓ３との距離
はほぼ一定に設定されているので、各結合容量Ｃｓ３ｉ
もほぼ等しくなる。したがって、１本の列電極Ｓ３から
は、各行電極Ｇｉに印加されている各信号電圧ｇｉが重
畳された総和電圧Σｇｉ（ｉ＝１〜ｍ）に比例した検出
電圧Ｖ（ｔ）が得られる。なお、同図では特に列電極Ｓ
３との結合部分のみを示しているが、任意の列電極Ｓｊ
（ｊ＝１〜ｎ）についても同じことが言える。

【００５３】図５に示すように、指を座標入力パネル基
板５に近づけた場合、前述のように指は全ての行電極Ｇ
ｉと結合容量Ｃｇｉで静電結合し、また列電極Ｓ３とは
結合容量Ｃｓ３で静電結合している。図５では特に列電
極Ｓ３との結合部分のみ示しているが、任意の列電極Ｓ
ｊ（ｊ＝１〜ｎ）についても同じことが言える。

【００５４】このように指を座標入力パネル基板５に近
づけた場合、前述の行電極Ｇｉと列電極Ｓ３との結合容
量はＣｓ３ｉ’（Ｃｓ３ｉ’＜Ｃｓ３ｉ）に減少する。
これは、指を座標入力パネル基板５に近づけることによ
って、行電極Ｇｉから発生する電気力線の一部が指に入
り、列電極Ｓ３に入る電気力線の本数が減るためであ
る。このことを、図６および図７を用いてさらに詳しく
説明する。

【００５５】ここでは、説明を簡単にするために、１本
の行電極Ｇｙと１本の列電極Ｓｘのみを取り出して説明
する。

【００５６】図６は、指を座標入力パネル基板５に近づ
けないときの様子であり、電気力線を破線で示してい
る。行電極Ｇｙに電圧を印加すると、ほとんどの電気力
線は列電極Ｓｘに向かって入る。一方、図７に示すよう
に、指などの導電体を列および行電極Ｓｘ・Ｇｙに近づ
けると、行電極Ｇｙから発生した電気力線の一部は指の
方に向かう。ここで電気力線の総本数が図６の場合と同
じとすると、列電極Ｓｘに入る電気力線の本数は減少す
る。したがって、指などの導電体が近づいたときには行
電極Ｇｙと列電極Ｓｘの結合は弱まり、両者間の結合容
量は減少するのである。

【００５７】実際には、座標入力パネル基板５上に多数
の行電極Ｇｉ（ｉ＝１〜ｍ）および列電極Ｓｊ（ｊ＝１
〜ｎ）が並んでおり、隣接する電極同士の影響もある
が、指などの導電体が近づくことによって行電極Ｇｉと
列電極Ｓｊ間の結合容量が減少することには変わりがな
い。そして、指からより近い位置にある電極ほど、その
減少の割合が大きい。これは、行電極Ｇｉと指との静電
結合が、その間の距離が短いほど強いので、逆に行電極
Ｇｉと列電極Ｓｊとの間の結合が弱まるからである。

【００５８】列電極Ｓｊと各行電極Ｇｉとの結合容量の
例を図８に示す。同図は、横軸にｙ座標（行電極）、縦
軸に列電極Ｓ３と各行電極Ｇｉとの結合容量をとったグ
ラフである。この例では、行電極Ｇ１と列電極Ｓ３の交
点上に指があるものとしているので、行電極Ｇ１と列電
極Ｓ３との間の結合容量Ｃｓ３１が最も小さくなってい
る。

【００５９】任意の列電極Ｓｊ上でのｙ方向の、行電極
と列電極と間の結合容量Ｃｓｊｉを、 Ｃｓｊｉ（ｘ）＝ｈｊ（ｙ） ………………（１） として、後に述べるようにモデルを連続系で扱うことに
する。

【００６０】以上説明したように、指の置かれていない
列電極Ｓｊには、各行電極Ｇｉの信号電圧ｇｉの総和電
圧Σｇｉに応じた検出電圧Ｖ（ｔ）が誘起されており、
このＶ（ｔ）を基本パターンとする。一方、指を電極に
近づけた場合、指に最も近い位置の列電極Ｓｊにおいて
は、指に最も近い位置の行電極Ｇｙからの誘導電圧が、
他の行電極からの誘導電圧に比べて小さくなるために、
その検出電圧は、基本パターンのＶ（ｔ）から、行電極
Ｇｙに印加される信号ｇｙ（Ｍ系列信号ｍに対応した信
号）の成分が少ない波形パターンＶｄｙ（ｔ）となり、
指の置かれていない列電極の波形パターン（基本パター
ン）Ｖ（ｔ）とは異なったものとなる。逆に、この検出
電圧の変化した電極を調べれば、指の置かれている位置
の列電極、すなわちｘ座標が分かるのである。

【００６１】ここで、各行電極Ｇｉに印加される信号電
圧ｇｉは、行電極駆動回路４に内蔵されているシフトレ
ジスタによって、Ｍ系列信号ｍが、順次、遅延されたも
のであり、シフトレジスタの動作クロックｃｋ２の周期
ずつ位相が異なっている（図２参照）。クロックｃｋ２
の周期をΔｔ₂ とすると、各行電極Ｇｉの信号電圧ｇｉ
は以下の式で表される。 ｇｉ（ｔ）＝ｍ（ｔ−Δｔ₂ ×ｉ） ………………（２） ただし、ｍ（ｔ）はＭ系列信号ｍを時間の関数として表
したもの、すなわち、Ｍ系列発生回路２の出力波形を示
す。

【００６２】座標検出期間Ｔｄｅにおいては、行電極Ｇ
ｉにはｙ座標位置に対応して遅延したＭ系列信号ｍが印
加されており、図３の状態では各列電極Ｓｊに誘導され
る検出電圧Ｖｄｊ’（ｔ）には、Ｇ１の電位パターンで
あるｍ（ｔ−Δｔ₂ ×１）の成分がもっとも少ない。

【００６３】上記の（１）式および（２）式より、検出
電圧Ｖｄｊ’（ｔ）は以下のように表される。 Ｖｄｊ’（ｔ）＝∫ｈｊ（ｙ）・ｍ（ｔ−ｙ）ｄｙ ………………（３） ただし、（３）式は実際には離散系なので∫はΣで表さ
れる。

【００６４】ここで、基本パターンであるＶ（ｔ）から
Ｖｄｊ’（ｔ）の差分をとれば、成分の少なくなってい
るパターンだけが再現できる。すなわち、指の置かれて
いる行電極Ｇｙでの信号電圧ｇｙによって誘導された誘
導電圧成分を多く含むパターンが検出できるのである。

【００６５】ここで、Ｍ系列について説明する。Ｍ系列
は２値系列信号であり、例えば図１２に示すように、シ
フトレジスタと排他的論理和とを用いて簡単に作ること
ができる。ただし、シフトレジスタの中間部分から取り
出されている帰還タップはレジスタのどの位置から取り
出してもよいわけでなく、特定の少数の組み合わせを使
った場合にのみ取り出されるデータ系列をＭ系列と呼
ぶ。

【００６６】Ｍ系列は主に以下の３つの性質を有してい
る。 １周期に含まれる“０”と“１”の数の割合が一定
で、ｋ段のシフトレジスタを使ったとすれば“１”の数
が２^k-1 個、“０”の数が（２^k-1 ）−１個になる。す
なわち、“０”の数が１つ少ない。 系列中に“０”または“１”が連続して現れるとき
の連続の長さをＬとすると、系列１周期中に長さＬの連
続が発生する頻度は、長さＬ＋１の頻度の２倍になる。 発生されたあるＭ系列と、レジスタの初期値だけが
違う同じＭ系列のデータを加算すると、もとのＭ系列を
時間的にずらせただけの同一の系列ができる。

【００６７】したがって、の性質より自分自身とそれ
を時間的にずらせたものの積は再びＭ系列になるので、
の性質より相関値がほぼ“０”になる。ただし、２つ
の波形の時間ずれがないときは同一の波形であるので相
関値は“１”である。言い換えれば、相関値が“１”の
ときには２つの波形は完全に一致し、“０”のときには
２つの波形の各時刻における瞬間値に類似性が見られな
いことを意味する。

【００６８】本実施の形態のＭ系列信号ｍは、ｎをシフ
トレジスタの段数、ａｉを係数、Ｘ_k-i を帰還タップか
らの出力とすると、Ｍ系列信号｛Ｘ_k ｝（＝ｍ）は次式
で表される（図１２参照）。 Ｘ_k ＝（ａ１×Ｘ_k-1 ）∧（ａ２×Ｘ_k-2 ）∧・・∧（ａｎ×Ｘ_k-n ) ………………（４） ただし、ａｉおよびＸ_k-i は０又は１、∧は排他的論理
和である。

【００６９】列電極Ｓｊでの検出電圧Ｖｄｊ’（ｔ）
は、先ず、図１の検出回路１０の中のスイッチ回路１９
の入力端子に入力される。スイッチ回路１９では、各列
電極Ｓｊ毎にひとつのスイッチを対応させ、タイミング
発生回路１からＭ系列初期化パルスｒｍが入力される毎
にそのスイッチ群から一つを順次選択し、後段の差動増
幅回路１１に検出電圧Ｖｄｊ’（ｔ）を出力する。この
とき、隣り合う複数の列電極をまとめて一つのスイッチ
に対応させて、出力される検出電圧のレベルがある程度
大きくなるようにしてもよい。

【００７０】また、図２に示すように、一つのスイッチ
を選択し続ける時間、すなわち座標検出期間Ｔｄｅは、
最初の行電極Ｇ１にＭ系列信号ｍを印加し始める時か
ら、最後の行電極ＧｍへのＭ系列信号ｍの印加が終了す
るまでである。したがって、スイッチ回路１９のスイッ
チがｓ個あるときには、各行電極Ｇｉにはｓ回のＭ系列
信号パターンが入力されることになる。

【００７１】スイッチ回路１９からの出力は、差動増幅
回路１１の反転入力端子に入力される。一方、差動増幅
回路１１の非反転入力端子には、基本パターン発生回路
１７がタイミング発生回路１からのＭ系列初期化パルス
ｒｍを基準にして発生した基本パターンＶ（ｔ）が入力
されている。したがって、差動増幅回路１１からは、両
入力の差分であるＶ（ｔ）−Ｖｄｊ’（ｔ）を増幅した
電圧パターンＶｄｊ（ｔ）が出力される。

【００７２】上記の基本パターン発生回路１７はメモリ
を含み、当該メモリにはあらかじめ基本パターンＶ
（ｔ）の情報が格納されているので、Ｍ系列初期化パル
スｒｍを基準にしてそれを読み出すことによって基本パ
ターンＶ（ｔ）を発生することができる。

【００７３】次に、差動増幅回路１１から出力された検
出電圧Ｖｄｊ（ｔ）は、Ａ／Ｄ変換器１２に入力されて
デジタル信号に変換される。そして、このＡ／Ｄ変換器
１２の出力は、Ｘ座標検出回路１８に入力される。

【００７４】上記のＸ座標検出回路１８は、Ａ／Ｄ変換
された上記の検出電圧Ｖｄｊ（ｔ）が所定レベルを越え
たか否かを監視する。座標検出期間Ｔｄｅ中に、上記の
検出電圧Ｖｄｊ（ｔ）が所定レベルを越えるということ
は、当該座標検出期間Ｔｄｅにおいて選択されているス
イッチ回路１９のスイッチに接続されている列電極の上
方に近接して指示体８が置かれていることを示してい
る。Ｘ座標検出回路１８には、スイッチ回路１９から、
選択中のスイッチを識別するためのスイッチ選択信号が
入力されており、Ｘ座標検出回路１８は、上記の検出電
圧Ｖｄｊ（ｔ）が所定レベルを越えたときに入力されて
いるスイッチ選択信号から、指示体８が指示しているｘ
座標を検出する。そして、Ｘ座標検出回路１８は、スイ
ッチ回路１９から入力したスイッチ選択信号から得られ
たｘ座標信号ＸＡＤＲを、出力回路１６に出力する。

【００７５】また、Ａ／Ｄ変換器１２から出力された検
出電圧Ｖｄｊ（ｔ）は、相関演算器１３の一方の入力端
子にも入力される。また、相関演算器１３のもう一方の
端子には、タイミング発生器１から出力されているＭ系
列初期化パルスｒｍが供給されている。この相関演算器
１３は、検出電圧Ｖｄｊ（ｔ）と、Ｍ系列発生回路２が
発生するＭ系列信号ｍと同じ次数のＭ系列との相関演算
を、Ｍ系列初期化パルスｒｍを基準にして行い、順次、
相関結果ｄｊ（τ）を出力してＬＰＦ１４に供給する。

【００７６】ここで、相関演算器１３の出力ｄｊ（τ）
は、 ｄｊ（τ）＝∫Ｖｄｊ（ｔ）・ｍ（ｔ−τ）ｄｔ ………………（５） で表され、（３）式より ｄｊ（τ）＝∫∫ｈｊ（ｙ）・ｍ（ｔ−ｙ）・ｍ（ｔ−τ）ｄｔｄｙ ………………（６） となる。（６）式において、以下の（７）式 δ（τ）＝∫ｍ（ｔ）・ｍ（ｔ−τ）ｄｔ ………………（７） を満足するｍ（ｔ）を用いると、（６）式のｄｊ（τ）
は、 ｄｊ（τ）＝∫ｈｊ（ｙ）・δ（τ−ｙ）ｄｙ ＝ｈｊ（τ） ………………（８） が得られる。

【００７７】（７）式は自己相関関数であり、これは比
較する２つの周期関数が同一である場合に自身の波形が
それを時間的にずらせたものとどの程度類似性を有する
かを示している。（８）式より、検出電圧Ｖｄｊ（ｔ）
とｍ（ｔ）との相関をとると、行電極Ｇ１〜Ｇｍと列電
極Ｓｊとの静電結合分布関数である図８のｈｊ（τ）そ
のものが復元できることになる。相関演算器１３の出力
ｄｊ（τ）＝ｈｊ（τ）なので、ＬＰＦ１４を介して求
められた関数ｄｊ（τ）の極値をとる位置τをＹ座標検
出回路１５で検出することによって、そのτが指示体８
の指示した行電極方向の座標、すなわちｙ座標となる。
そして、Ｙ座標検出回路１５は、検出したｙ座標信号Ｙ
ＡＤＲを、出力回路１６に出力する。

【００７８】上記のようにしてＸ座標検出回路１８で検
出されたｘ座標“ｘ”と、Ｙ座標検出回路１５で検出さ
れたｙ座標“ｙ”とは、出力回路１６を経由してコンピ
ュータなどの情報処理装置２０に出力される。座標情報
を受け取った情報処理装置２０は、その座標に対応する
位置のディスプレイ上の画素の表示色を変えたり、指示
する座標に対応したアプリケーションプログラムを作動
させる。

【００７９】ところで、実際には、差動増幅回路１１の
入力部では、熱雑音やショットノイズなどによるランダ
ムノイズが発生するので、検出結果に重大な影響を与え
る。発生したランダムノイズをｎｊ（ｔ）とすると、相
関演算器１３の出力ｄｊ（τ）は、（８）式の代わり
に、 ｄｊ（τ）＝ｈｊ（τ）＋∫ｎｊ（ｔ）・ｍ（ｔ−τ）ｄｔ ……………（９） と表される。

【００８０】（９）式の第２項はランダムノイズがＭ系
列信号ｍでコンボルーション変換されたものを意味し、
変換されたものはあらゆる周波数成分を有するランダム
ノイズとなる。（９）式の第１項はｈｊ（τ）であり、
図９に示すように、低域周波数成分を多く含む信号であ
る。したがって、実際の相関演算器１３の出力ｄｊ
（τ）の周波数スペクトラムは、図９に示すｈｊ（τ）
と∫ｎｊ（ｔ）・ｍ（ｔ−τ）ｄｔとを加算したものと
なる。この場合、ＬＰＦ１４を用いて、出力ｄｊ（τ）
に図１０に示すような高域周波数成分を抑圧するフィル
タリング処理を施すと、図１１のように高域のノイズの
みが多く抑圧され、Ｓ／Ｎの高い検出信号が得られる。

【００８１】上記の説明では、特に複数の指示体８に対
する座標検出については述べていないが、これから説明
するように、それについても全く同様に扱える。

【００８２】まず、複数の指示体８がそれぞれ異なる列
電極Ｓａ〜Ｓｚ上に置かれた場合を考える。上述のよう
に、スイッチ回路１９を用いて、総合座標検出期間Ｔｄ
をｓ分割した各座標検出期間Ｔｄｅ毎にスイッチングし
ながら、列電極Ｓ１〜Ｓｎを１本ずつ（または隣接した
複数本ずつ）順次選択しており、指示体８が置かれた列
電極Ｓａ〜Ｓｚがスイッチ回路１９にて選択されている
ときのみ、上述のようにＸ座標検出回路１８から列電極
Ｓａ〜Ｓｚに対応するｘ座標信号ＸＡＤＲが出力され
る。すなわち、総合座標検出期間Ｔｄ内においては、指
示体８が置かれている数だけｘ座標信号ＸＡＤＲが得ら
れ、複数のｘ座標ｘａ〜ｘｚが検出できる。また、求め
られた各ｘ座標に対応した相関演算器１３の出力から、
それぞれの列電極Ｓａ〜Ｓｚでのｙ座標がＹ座標検出回
路１５において求められるので、（ｘａ，ｙａ）〜（ｘ
ｚ，ｙｚ）の複数の座標値が得られる。

【００８３】次に、複数の指示体８が同一の列電極Ｓａ
上にある異なる行電極Ｇａ〜Ｇｚに置かれた場合を考え
る。ｘ座標については、スイッチ回路１９により列電極
Ｓａが選択されているときに、Ｘ座標検出回路１８から
列電極Ｓａに対応するｘ座標信号ＸＡＤＲが出力され
る。すなわち、ｘ座標ｘａが判明する。また、列電極Ｓ
ａが選択されている場合の相関演算器１３の出力ｄａ
（τ）は、次式で表される。

【００８４】 ｄａ（τ）＝ｈａ（τ）＋・・＋ｈｚ（τ）ｄｔ ＋∫ｎａ（ｔ）・ｍ（ｔ−τ）＋・・＋∫ｎｚ（ｔ）・ｍ（ｔ−τ）ｄｔ ……………（１０） 上記の関数ｄａ（τ）は、列電極Ｓａ上に置かれた指示
体８の数と同数の極値を有する。ＬＰＦ１４を介して求
められた関数ｄａ（τ）の極値をとる位置τａ〜τｚを
Ｙ座標検出回路１５で検出すれば、そのτａ〜τｚが指
示体８の指示した行電極方向の座標、すなわちｙ座標で
ある。このように、（ｘａ，ｙａ）〜（ｘａ，ｙｚ）の
複数の座標値が得られる。

【００８５】以下に、上記座標入力装置を構成する各回
路について詳細に説明する。

【００８６】（１）Ｍ系列発生回路２ Ｍ系列発生回路２の構成例を図１２に示す。このＭ系列
発生回路２は、次数が６のＭ系列で２⁶ −１＝６３の繰
り返し周期を持つＭ系列を発生するものであり、そのタ
イミングチャートを図１３に示す。Ｍ系列発生回路２の
動作を、図１２および図１３を用いて説明する。

【００８７】Ｍ系列発生回路２は、同期型セット端子付
きフリップフロップ２１〜２６と、排他的論理和２７と
から構成される。フリップフロップ２１と２６の端子Ｑ
は排他的論理和２７の入力端子に接続される。排他的論
理和２７の出力端子はフリップフロップ２１の端子Ｄに
接続されているとともに、Ｍ系列発生回路２の出力端子
となっており、Ｍ系列信号ｍを出力する。各フリップフ
ロップの端子ＣＫにはタイミング発生回路１からクロッ
クｃｋ１が供給され、各フリップフロップの端子Ｓには
Ｍ系列初期化パルスｒｍが供給される。

【００８８】Ｍ系列初期化パルスｒｍが“０”から
“１”になるとクロックｃｋ１の立ち上がりで、フリッ
プフロップ２１〜２６の端子Ｄが“１”にセットされ
る。次のクロックｃｋ１の立ち上がりまでは、フリップ
フロップ２１の端子Ｑとフリップフロップ２６の端子Ｑ
が“１”なので、排他的論理和２７の出力は“０”とな
り、Ｍ系列信号ｍは“０”となる。クロックｃｋ１の次
の立ち上がりでは、フリップフロップ２１には直前の排
他的論理和２７の出力である“０”がセットされ、フリ
ップフロップ２２〜２６には直前にフリップフロップ２
１〜２５に保持されていたデータが右方向へシフトして
“１”がセットされる。フリップフロップ２１の端子Ｑ
は“０”でフリップフロップ２６の端子Ｑは“１”とな
っているので、排他的論理和２７の出力は“１”とな
り、このクロックサイクルではＭ系列信号ｍは“１”と
なる。なお、図１３の２１Ｄないし２６Ｄは、フリップ
フロップ２１〜２６の端子Ｄに入力される信号を示して
いる。

【００８９】このように図１２のＭ系列発生回路２は、
図１３のように、“０１０１０１１００１１０１１１０
１１０１００１００１１１０００・・”で表されるＭ系
列信号ｍを、行電極駆動回路４に出力する。上記のパタ
ーンはクロックｃｋ１の６３クロック周期で繰り返す。

【００９０】なお、ここではＭ系列の次数を６とした例
で説明しているが、他の次数で構成するときは、下記の
表１に基づいて図１２の構成を変えればよい。表１は他
の次数のＭ系列を発生させる場合のＭ系列発生回路２を
構成する際の指標になる係数表である。

【００９１】

【表１】

【００９２】（２）行電極駆動回路４ 行電極駆動回路４は、図１４に示すように、ＡＮＤゲー
ト１００、ａ個のＤフリップフロップ１０１〜１０ａ、
およびａ個のアナログスイッチ１１１〜１１ａから構成
される。

【００９３】ＡＮＤゲート１００には、タイミング発生
回路１からの検出期間信号ｄｅｔとＭ系列発生回路２か
らのＭ系列信号ｍとが入力されている。検出期間信号ｄ
ｅｔは総合座標検出期間に“１”になり（図２参照）、
このときＡＮＤゲート１００はＭ系列信号ｍを通過させ
て、フリップフロップ１０１の入力端子ＤにＭ系列信号
ｍを供給する。フリップフロップ１０１〜１０ａはシフ
トレジスタを構成しており、クロックｃｋ２に同期して
入力されたデータが右シフトしていく。各フリップフロ
ップの出力端子Ｑは次段のフリップフロップの入力端子
Ｄと接続されるとともにアナログスイッチ１１１〜１１
ａの制御端子Ｕにも接続されている。

【００９４】アナログスイッチ１１１〜１１ａは、制御
端子Ｕに“０”が入力されるとａ側に接続され、“１”
が入力されるとｂ側に接続される。したがって、フリッ
プフロップ１０１〜１０ａの出力が“０”の時にはａ側
に接続されている電圧Ｖ０が、“１”の時にはｂ側に接
続されている電圧Ｖ１が行電極Ｇに印加される。シフト
レジスタには次々とＭ系列信号ｍがシフトされてくるの
で、Ｍ系列信号ｍに対応して電圧Ｖ０とＶ１の電位パタ
ーンが行電極Ｇに印加される。

【００９５】（３）スイッチ回路１９ 図１５にスイッチ回路１９の構成例を示す。スイッチ回
路１９は、列電極駆動回路３を介して各列電極Ｓ１〜Ｓ
ｎに接続された結線Ｓ１’〜Ｓｎ’にそれぞれ接続され
るスイッチＳＷ１〜ＳＷｎを備えている。ここでは、説
明を簡単にするために、スイッチ回路１９が６個のスイ
ッチＳＷ１〜ＳＷ６から構成されているものとする。各
スイッチＳＷ１〜ＳＷ６にはＬ端子とＲ端子があり、す
べてのＬ端子は基準電位につながれており、また、すべ
てのＲ端子は一つに結ばれて後段の差動増幅回路１１に
接続されている。

【００９６】上記のスイッチ回路１９に、タイミング発
生回路１から座標検出サイクル信号ｄ（図２参照）が入
力されると、すべてのスイッチＳＷ１〜ＳＷ６はＬ端子
に接続され、したがって、すべての列電極は基準電位と
なる。次に、スイッチ回路１９にＭ系列初期化パルスｒ
ｍが入力されると、先ず、スイッチＳＷ１のみがＲ端子
側に接続される。これにより、列電極Ｓ１に誘導された
電圧が、結線Ｓ１’を通じてスイッチ回路１９に入力
し、信号Ｖｙとして差動増幅回路１１へ出力される。さ
らに、座標検出期間Ｔｄｅが経過して次のＭ系列初期化
パルスｒｍが入力されると、スイッチＳＷ１はＬ端子に
切り替わり、代わってスイッチＳＷ２がＲ端子に接続さ
れる。これにより、列電極Ｓ２に誘導された電圧が、結
線Ｓ２’を通じてスイッチ回路１９に入力し、信号Ｖｙ
として差動増幅回路１１へ出力される。以下、同様にＳ
Ｗ６まで順次選択され、各列電極に誘導された電圧が、
差動増幅回路１１に出力される。

【００９７】また、スイッチ回路１９は、検出期間信号
ｄｅｔの立ち上がりでリセットされ、座標検出期間Ｔｄ
ｅ毎に入力されるＭ系列初期化パルスｒｍの入力回数を
カンウトするカウンタ２１を具備している。このカウン
タ２１によって、総合座標検出期間ＴｄにおけるＭ系列
初期化パルスｒｍの入力回数がカウントされ、スイッチ
回路１９は、当該カウンタ２１のカウント数をスイッチ
選択信号としてＸ座標検出回路１８に出力する。

【００９８】（４）相関演算器１３ 図１６に相関演算器１３の構成例を示す。相関演算器１
３は、ｋビットのｎ個のフリップフロップ３１〜３ｎ、
各中間出力を加算する加算器４０・４１、および２個の
加算器出力の差分を計算する減算器４２から構成され
る。ただし、上記ｎはＭ系列の繰り返し周期以上の個数
であり、本実施の形態ではｎは６３である。

【００９９】Ａ／Ｄ変換器１２から入力されたデジタル
データａｄｏはフリップフロップ３ｎの端子Ｄに入力さ
れ、クロックｃｋ１によって順次後段のフリップフロッ
プにｋビットのデータがシフトされていく。相関演算器
１３の入力端子（フリップフロップ３ｎの端子Ｄ）に印
加されたデジタルデータをａｄｏ（ｔ）とすると、ｉ番
目のフリップフロップの出力端子Ｑｉに現れるデジタル
データはａｄｏ（ｔ−ｉ）である。

【０１００】一方、６次のＭ系列信号ｍは、前記（１）
Ｍ系列発生回路２の項目で示したように下記のように表
される。 ｛ｍ１，ｍ２，・・・・ｍ６３｝＝｛０，１，０，・・・１｝ …（１１） 各フリップフロップの出力端子Ｑは、（１１）式の
“１”に対応する端子が加算器４０の入力端子に接続さ
れ、“０”に対応する端子が加算器４１の入力端子に接
続される。

【０１０１】例えば、フリップフロップ３１はｍ１＝０
に対応しているので加算器４１の入力端子に、フリップ
フロップ３２はｍ２＝１に対応しているので加算器４０
の入力端子に接続される。このように接続すると、加算
器４０の出力Ｓ１および加算器４１の出力Ｓ２は、以下
の計算結果から得られる。

【０１０２】

【数１】

【０１０３】上記で得られた加算器４０・４１の出力Ｓ
１・Ｓ２は減算器４２の入力端子に供給されており、減
算器４２では、 ｄｊ（τ）＝Ｓ１−Ｓ２ の計算を行い、ｄｊ（τ）として出力する。

【０１０４】図１６の構成例による理想的なタイミング
チャートを図１７に示す。クロックｃｋ１とＭ系列初期
化パルスｒｍはタイミング発生回路１から出力される制
御信号で、フリップフロップ３１〜３ｎに供給されてい
る。Ｍ系列初期化パルスｒｍはクロックｃｋ１の１周期
分だけ“１”となるパルスで、フリップフロップ３１〜
３ｎの同期リセット端子Ｒに入力され、クロックｃｋ１
の立ち上がりのタイミングで全フリップフロップの内容
が“０”になり、各フリップフロップのＱ端子出力ａｄ
ｏ（ｔ−ｉ）はすべて“０”になる（ただし、ｉ＝１〜
６３）。

【０１０５】指示体８が行電極Ｇ１に最も近接している
とすると、Ａ／Ｄ変換器１２を介した指示体８の検出出
力ａｄｏ（ｔ）は、図１７の５段目のように行電極Ｇ１
の電位変化によく似た波形となる。フリップフロップ３
１〜３ｎに入力されたデジタルデータａｄｏ（ｔ）はク
ロックｃｋ１に同期して右シフトしていく。

【０１０６】このときフリップフロップ３１〜３ｎの出
力はそれぞれ、図１７の６段目から８段目のように、ａ
ｄｏ（ｔ−１）、・・・、ａｄｏ（ｔ−６２）、ａｄｏ
（ｔ−６３）と遅延したデータが現れる。もともと行電
極Ｇ１に印加された電圧はＭ系列信号ｍ（ｔ）から１ク
ロック分遅れた信号であるから、減算器４２の出力には
Ｍ系列初期化パルスｒｍから１＋６３＋１＝６５クロッ
ク遅れた位置でのみ“１”となる。これはＭ系列の自己
相関が時間差が０の時のみ“１”になる性質からくる。

【０１０７】実際には列電極Ｓ３と各行電極との結合容
量は図８のようになっているので、図１７の検出出力ａ
ｄｏ（ｔ）の波形は空間的ローパスフィルタと等価な効
果を受け、図１８のように滑らかな波形となる。したが
って、各フリップフロップの出力ａｄｏ（ｔ−ｉ）も滑
らかな波形となる。この結果、減算器４２から得られる
出力ｄ３（τ）もＭ系列初期化パルスｒｍから１＋６３
＋１＝６５クロック遅延した位置をピークとする滑らか
な波形となる。ここで得られる出力ｄ３（τ）は（９）
式で与えられる。

【０１０８】また、複数本の指示体８が一本の列電極Ｓ
ｊ上で、複数の行電極Ｇａ〜Ｇｚに近接しているときに
は、それぞれの行電極Ｇａ〜Ｇｚに印加された電圧は、
Ｍ系列発生回路２の出力ｍ（ｔ）からａ、・・、ｚクロ
ック遅れた信号であるから、、減算器４２の出力ｄｊ
（τ）は、Ｍ系列初期化パルスｒｍから１＋６３＋ａ＝
６４＋ａ、・・、６４＋ｚクロック遅れた位置を極値と
する滑らかな波形となるのである。このとき得られる出
力波形ｄｊ（τ）は（１０）式で与えられる。

【０１０９】（５）ＬＰＦ１４ （１０）式で表現されるように、相関演算器１３の出力
ｄｊ（τ）には差動増幅回路１１で発生するランダムノ
イズのＭ系列変換されたものが含まれており、出力ｄｊ
（τ）の成分はやはりあらゆる周波数成分を持つランダ
ムノイズになっている。出力ｄｊ（τ）のランダム成分
が大きいとき、Ｙ座標検出回路１５でピークの位置を見
つけるときに、検出誤差の増大や誤検出につながってし
まう。

【０１１０】しかしながら、（１０）式の第１項のｈｊ
（τ）で表される検出信号成分は、図９に掲げるように
低域周波数成分を多く持っており、第２項のランダムノ
イズ成分は低域から高域周波数成分に広がった信号であ
る。したがって、ｈｊ（τ）を主に通過させるローパス
フィルタを使用することでＳ／Ｎを向上させることがで
きる。

【０１１１】図１９はＬＰＦ１４の構成例である。ＬＰ
Ｆ１４は、ｍ−１個のｋビットのフリップフロップ５１
〜５ｍ−１、ｍ個の乗算器６１〜６ｍ、および加算器７
０を有する。

【０１１２】各フリップフロップの前段の出力端子Ｑは
後段の入力端子Ｄに接続され、フリップフロップ５ｍ−
１の入力端子Ｄには相関演算器１３の出力ｄｊ（τ）が
供給される。また、各フリップフロップには、タイミン
グ発生回路１からのクロックｃｋ１とＭ系列初期化パル
スｒｍが供給される。

【０１１３】乗算器６１〜６ｍ−１の入力端子Ｄには、
対応するフリップフロップ５１〜５ｍ−１の出力端子Ｑ
がそれぞれ接続される。また、乗算器６ｍの入力端子Ｄ
には出力ｄｊ（τ）が入力される。乗算器６１〜６ｍの
入力端子Ｋにはあらかじめ定められた係数ｋ₁ 〜ｋ_m が
入力される。乗算器６１〜６ｍは、それぞれ、 Ｓ＝Ｄ×Ｋ ……………（１４） で表される乗算結果を出力する。

【０１１４】乗算器６１〜６ｍの各々の出力端子Ｓは加
算器７０の入力端子ｌ１〜ｌｍと接続されているので、
加算器７０はそれらの和を計算しｄｊｓ（τ）として出
力する。その結果ｄｊｓは、 ｄｊｓ（τ）＝Σｄｊ（τ−ｉ）×ｋ_m-i ……………（１５） で表される。ただし、ｉ＝０〜ｍ−１である。

【０１１５】ここで、上記の係数ｋ_i として次式に掲げ
る係数を与えると、ＬＰＦ１４はマッチドフィルタとな
り、Ｓ／Ｎを最大にとることができる。

【０１１６】 ｋ_i ＝１−Ｃｓｊｉ／（Ｃｓ１ｉ＋Ｃｓ２ｉ＋・・・＋Ｃｓｍｉ） ……………（１６） なお、回路規模を極力小さくするため、係数ｋ_i が小さ
いところは無視してフィルタリング回路を構成してもよ
い。

【０１１７】乗算器の個数ｍを５個とした場合の乗算係
数の指標例を表２を示す。各係数ｋ_i を0.1 、0.2 、0.
4 、0.2 、0.1 とすると、動作タイミングチャートは図
２０の最下段のようになる。すなわち、ＬＰＦ１４の出
力ｄｊｓ（τ）は、Ｍ系列初期化パルスｒｍから１＋６
３＋１＋２＝６７クロック遅れた位置にピーク（極値）
をもつ波形となる。なお、図２０の６１Ｄないし６５Ｄ
は、乗算器６１〜６５の入力端子Ｄに入力される信号を
示している。

【０１１８】

【表２】

【０１１９】また、複数本の指示体８が一本の列電極Ｓ
ｊ上で、複数の行電極Ｇａ〜Ｇｚに近接しているときに
は、ＬＰＦ１４の出力ｄｊｓ（τ）は、Ｍ系列初期化パ
ルスｒｍから１＋６３＋ａ＋２＝６６＋ａ、・・、６６
＋ｚクロック遅れた位置を極値とする滑らかな波形とな
る。

【０１２０】このように、ＬＰＦ１４をマッチドフィル
タとすると、相関演算器１３からの出力ｄｊ（τ）のＳ
／Ｎを最大にすることができる。また、理想的なマッチ
ドフィルタを使用したとき、指示体８が座標入力パネル
基板５の端を指示したときでもＬＰＦ１４の出力ｄｊｓ
（τ）はτに対して対称な形となる関数になる。したが
って、座標決定する際にパルスとして検出し易く、ノイ
ズや検出出力の変動に対して安定な座標検出を行うこと
ができる。

【０１２１】なお、（１６）式ではマッチドフィルタの
例を示したが、全体としてローパスフィルタの機能を果
たせば、回路規模を削減するため係数ｋ_i を“１”や
“０”といった単純な係数にしてもよい。また、このＬ
ＰＦ１４の構成は上記ＦＩＲ（有限インパルス）型だけ
ではなく、ＩＩＲ（無限インパルス）型にすることもで
きる。この場合、さらに回路規模を削減し、なおかつＳ
／Ｎの改善効果を発揮することも可能である。

【０１２２】（６）Ｙ座標検出回路１５ Ｙ座標検出回路１５の具体的な動作を図２１の構成例お
よび図２２のタイミングチャートに基づいて説明する。
Ｙ座標検出回路１５は、同期リセット端子Ｒ付ｋビット
のフリップフロップ７１・７２、リセット端子Ｒおよび
イネーブル端子ＥＮ付のｎビットのフリップフロップ７
３・７４・７５、比較器７６、同期リセット端子Ｒ付ｆ
ビットアップカウンタ７７、イネーブル端子ＥＮ付のｆ
ビットフリップフロップ７８、および補正回路７９を有
する。

【０１２３】最初にタイミング発生回路１からのＭ系列
初期化パルスｒｍが供給されると、フリップフロップ７
１ないし７５とアップカウンタ７７とがリセットされ、
すべての出力端子Ｑからの出力は“０”となる。フリッ
プフロップ７４の出力端子Ｑは比較器７６の入力端子ａ
に、フリップフロップ７１の出力端子Ｑは比較器７６の
入力端子ｂに接続されているので、比較器７６の出力端
子ａ＜ｂからは“０”が出力される。したがって、フリ
ップフロップ７３・７４・７５・７８のイネーブル端子
ＥＮが“０”となり、ディセーブル状態となる。

【０１２４】ＬＰＦ１４の出力ｄｊｓ（τ）はフリップ
フロップ７１・７３の入力端子Ｄに供給されているの
で、クロックｃｋ１に同期してフリップフロップ７１・
７２にデータがシフトしていく。フリップフロップ７１
の出力端子Ｑには出力ｄｊｓ（τ）の１クロック周期だ
け遅延したデータが出力され、比較器７６の入力端子ｂ
に入力されている。フリップフロップ７４は“０”を出
力しており、これが比較器７６の入力端子ａに入力して
いるので、フリップフロップ７１が“０”より大きくな
るまで、比較器７６の出力は“０”を保っている。

【０１２５】図２２の５段目のように、フリップフロッ
プ７１の出力７１Ｑ（ｂ）が“０”より大きくなると、
比較器７６の出力７６ａ＜ｂ（ＥＮ）は“１”になり、
クロックｃｋ１の次の立ち上がりのタイミングで、フリ
ップフロップ７３ないし７５をイネーブルにして、フリ
ップフロップ７３はｄｊｓ（τ）を、フリップフロップ
７４はｄｊｓ（τ−△ｔ₂ ）を、フリップフロップ７５
はｄｊｓ（τ−２×△ｔ₂ ）のデータをラッチする。

【０１２６】一方、アップカウンタ７７はＭ系列初期化
パルスｒｍでリセットされた後、クロックｃｋ１によっ
てカウントアップしており、比較器７６の出力７６ａ＜
ｂ（ＥＮ）が“１”になると、アップカウンタ７７の後
段に接続されたフリップフロップ７８のイネーブル端子
ＥＮも“１”になり、イネーブルとなってアップカウン
タ７７のデータをラッチしてデータＡＤＲとして補正回
路７９に出力する。

【０１２７】フリップフロップ７４に記憶されたデータ
よりフリップフロップ７１のデータｄｊｓ（τ−△
ｔ₂ ）が大きくなると、上述するように比較器７６の出
力が“１”になり、フリップフロップ７３ないし７５の
データとフリップフロップ７８のカウントデータが更新
されていく。もし、フリップフロップ７４に記憶されて
いるデータより、フリップフロップ７１のデータｄｊｓ
（τ−△ｔ₂ ）が小さくなると、比較器７６の出力は再
び“０”になり、フリップフロップ７３・７４・７５・
７８はディセーブルとなって、データを更新せず以前の
データを保持したままとなる。

【０１２８】すなわち、これらの動作が完了すると、ｄ
ｊｓ（τ）の極大値Ｍ２＝ｄｊｓ（τ_max ）はフリップ
フロップ７４に、その直前のデータＭ３＝ｄｊｓ（τ
_max −△ｔ₂ ）はフリップフロップ７５に、またその直
後のデータＭ１＝ｄｊｓ（τ_{ma x} ＋△ｔ₂ ）はフリップ
フロップ７３に保持され、補正回路７９に供給される。
また、同時に、極大値Ｍ２が取り込まれたタイミングと
して、アップカウンタ７７の値が座標値としてフリップ
フロップ７８に保持され、データＡＤＲとして補正回路
７９に供給される。

【０１２９】補正回路７９では、次式にＭ１・Ｍ２・Ｍ
３のデータを代入することによって、入力されたデータ
ＡＤＲを補正して、さらに精度の高いｆ＋αビットの出
力ＹＡＤＲを出力する。すなわち、入力データＡＤＲ
は、下記の（１７）式により出力ＹＡＤＲに補正され
る。

【０１３０】 ＹＡＤＲ＝ＡＤＲ＋（Ｍ３−Ｍ１）／（２×Ｍ２−Ｍ１−Ｍ３）／２ ……………（１７） 補正回路７９は、図２３に示すように、２倍器９０、減
算器９１・９２、加算器９３・９４、除算器９５、１／
２倍器９６により構成できる。なお、２倍器９０および
１／２倍器９６は結線によるビットシフトで構成しても
よい。

【０１３１】上述するように、補正回路７９を構成する
ことで、（１７）式に基づいて正確なピーク位置を検出
することができる。特に、ＬＰＦ１４にマッチドフィル
タを採用すると、ＬＰＦ１４の出力ｄｊｓ（τ）はτに
ついて対象な関数となるので、（１７）式の２次曲線補
完による検出精度はさらに向上する。

【０１３２】（７）出力回路１６ 次に、出力回路１６を図２４の構成例および図２５のタ
イミングチャートに基づいて説明する。出力回路１６
は、ｆ＋αビットのイネーブル端子ＥＮ付フリップフロ
ップ９７・９８、および情報処理装置２０とのインター
フェース９９を有する。

【０１３３】フリップフロップ９７のイネーブル端子Ｅ
Ｎには制御信号ＹＥＮ、フリップフロップ９８のイネー
ブル端子ＥＮには制御信号ＸＥＮがぞれぞれ入力され
る。制御信号ＹＥＮおよびＸＥＮは、タイミング発生回
路１から供給され、個別の座標検出期間Ｔｄｅと周期を
同じくして座標検出期間Ｔｄｅの最後に発生するパルス
である。

【０１３４】座標検出期間Ｔｄｅでは、列電極がＭ系列
信号ｍで駆動され、列電極に静電誘導された信号を相関
演算器１３で検出した後、ＬＰＦ１４を介し、信号のピ
ーク位置をＹ座標検出回路１５が計算をする。この一連
の動作が完了すると、Ｙ座標検出回路１５の出力ＹＡＤ
Ｒには検出したｙ座標が確定している。出力ＹＡＤＲは
フリップフロップ９７の入力端子Ｄに入力されており、
制御信号ＹＥＮは出力ＹＡＤＲが確定した後“１”とな
り、フリップフロップ９７にその値が記憶され、Ｙ座標
値ＹＡＤＲとしてインターフェース９９に出力される。

【０１３５】一方、Ｘ座標検出回路１８の出力ＸＡＤＲ
には検出したｘ座標が確定している。この出力ＸＡＤＲ
はフリップフロップ９８の入力端子Ｄに入力されてお
り、制御信号ＸＥＮは出力ＸＡＤＲが確定した後“１”
となり、フリップフロップ９８にその値が記憶され、Ｘ
座標値ＸＡＤＲとしてインターフェース９９に出力され
る。

【０１３６】コンピュータ１５とのインターフェース９
９には、ＲＳ（Recommanded Standard) ２３２ＣやＧＰ
ＩＢ (汎用インタフェースバス) などの各種規格に基づ
く方法や、情報処理装置２０の入出力バスに直結する方
法がある。

【０１３７】尚、本実施の形態では、基本パターン発生
回路１７の構成として、当該基本パターン発生回路１７
が内蔵するメモリ内にあらかじめ基本パターンＶ（ｔ）
の情報を記憶しておいて、その情報を読み出して基本パ
ターンＶ（ｔ）を発生させる構成としたが、これに限定
されるものではない。例えば、座標入力パネル基板５の
全面あるいは一部に図示しない平板の導電体を密着（近
接）させ、その平板導電体に誘起される電圧を適切に増
幅したものを基本パターンＶ（ｔ）として、差動増幅回
路１１に入力してもよい。これは、指などの指示体８を
座標入力パネル基板５上に置くことによる誘導電圧の低
下はわずかなので、十分広い面積を持った平板導電体で
誘導電圧を拾えば、基本パターンＶ（ｔ）が誘導される
からである。

【０１３８】以上のように、本実施の形態の座標入力装
置は、総合座標検出期間Ｔｄを複数の座標検出期間Ｔｄ
１〜Ｔｄｓにｓ分割し、各座標検出期間Ｔｄｅ毎にスイ
ッチ回路１９にて１本ずつ（又は複数本単位で）列電極
を選択的に切り替えると共に、Ｍ系列発生回路２にて発
生させたＭ系列信号ｍを行電極走査信号として利用し、
各座標検出期間Ｔｄｅ中においては位相を変化させなが
らＭ系列信号ｍを行電極に順次印加し、選択されている
列電極に誘起された電圧と基本パターンＶ（ｔ）との差
分を検出し、その検出電圧とＭ系列信号ｍとの相関演算
を行う構成である。

【０１３９】このように、走査信号として常に電位が変
化するＭ系列信号ｍを利用し、座標検出の際に相関演算
を行うことによって、時間的に散らばっていた信号エネ
ルギーを圧縮して一点に集めることができる。言い換え
れば、信号のエネルギー密度が高くなる。このとき、必
要な検出信号に対しては時間的に分散した信号エネルギ
ーを集め、ランダムノイズのような他の妨害信号に対し
ては信号エネルギーを集めないといった効果があるの
で、飛躍的に検出信号のＳ／Ｎを向上させることが可能
となる。

【０１４０】この結果、低い電源電圧で行電極をドライ
ブすることができる。これにより、座標入力装置の携帯
化が進む中での低電圧化の要求にも応じることが可能と
なる。また、光学的な高開口率を持つ細い行電極や列電
極を有する液晶パネル、プラズマディスプレイ、および
ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルに対しても、
実用に耐える座標検出ができる座標入力装置を提供する
ことが可能となる。

【０１４１】また、本実施の形態の座標入力装置は、上
述のように複数の指示体８によって指示された位置座標
を検出することができ、多用なアプリケーションに対応
する座標入力装置を提供することができる。

【０１４２】尚、以下に示すような表示一体型の座標入
力装置ではなく、座標入力機能のみを備えた座標入力装
置の場合は、列電極駆動回路３を省略しても動作可能で
ある。

【０１４３】〔実施の形態２〕本発明のその他の実施の
形態について図２６ないし図２９に基づいて説明すれ
ば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実
施の形態の図面に示した部材と同一の部材には同一の符
号を付記し、その説明を省略する。

【０１４４】本実施の形態にかかる座標入力装置は、Ｔ
ＦＴ（薄膜トランジタ）液晶表示装置に実施の形態１の
座標入力機能を付加した表示一体型座標入力装置であ
り、ＴＦＴ液晶パネルの行電極（ゲート電極）群、列電
極（ソース電極）群、行電極駆動回路、および列電極駆
動回路を共用化している。

【０１４５】本実施の形態の上記座標入力装置では、図
２６に示すように、実施の形態１の座標入力パネル基板
５がＴＦＴ液晶表示パネル（表示パネル）５’に置き代
わるとともに、表示制御回路（表示制御手段）２０１お
よび切り替え回路（出力切替手段）２０２が付加されて
いる。

【０１４６】上記ＴＦＴ液晶表示パネル５’は、透明な
ＴＦＴ基板２０３、対向基板２０５、および対向基板２
０５の上に形成された透明な対向電極２０４から構成さ
れる。ＴＦＴ基板２０３の対向電極２０４側には行電極
群７および列電極群６が互いに交差するように配置さ
れ、その交点にはＴＦＴ（スイッチング素子）２０６が
配置される。各ＴＦＴ２０６のゲートは行電極と接続さ
れ、そのソースは列電極と接続され、そのドレインは画
素電極２０７と接続されている。列電極群６は列電極駆
動回路３に接続され、行電極群７は行電極駆動回路４に
接続されている。また、画素電極２０７と対向電極２０
４との間には液晶が封入されている。

【０１４７】上記表示制御回路２０１は、情報処理装置
２０から出力された表示データを、ＴＦＴ液晶表示パネ
ル５’を表示デバイスとして駆動する制御信号および画
像データに変換する。この表示制御回路２０１は切り替
え回路２０２の一方の入力端子に接続されており、後述
する表示期間Ｔｄｓｐには表示制御回路２０１の出力を
行電極駆動回路４と列電極駆動回路３とに供給する。ま
た、Ｍ系列発生回路２は切り替え回路２０２のもう一方
の入力端子に接続されており、総合座標検出期間Ｔｄに
はＭ系列発生回路２の出力を行電極駆動回路４に供給す
る。

【０１４８】図２７は、図２６の動作を示すタイミング
チャートである。なお、表示期間Ｔｄｓｐにおいてなさ
れるＴＦＴ液晶表示装置の表示駆動の方法についてはよ
く知られているので、表示についての動作は省略する。

【０１４９】システム全体の動作周期であるシステム動
作サイクルＴｃは、表示期間Ｔｄｓｐと前述の総合座標
検出期間Ｔｄから構成される。システム動作サイクルＴ
ｃは垂直同期信号Ｖｄに基づいて、表示期間Ｔｄｓｐお
よび座標検出期間Ｔｄは検出期間信号ｄｅｔに基づいて
定められる。表示期間ＴｄｓｐにはＴＦＴ液晶表示パネ
ル５’が表示動作モードになり、総合座標検出期間Ｔｄ
にはＴＦＴ液晶表示パネル５’が座標入力デバイスとし
て動作する。また、総合座標検出期間Ｔｄは実施の形態
１と同様に、個別の指座標検出期間Ｔｄｅ（ｅ＝１〜
ｓ）にｓ分割されている。

【０１５０】ここで、ＴＦＴ液晶表示パネル５’で表示
機能と座標入力機能とを両立させるためには、以下に説
明するように、ＴＦＴ２０６に印加する電圧の工夫が必
要となる。

【０１５１】図２９に表示期間Ｔｄｓｐにおける動作波
形を示す。表示期間Ｔｄｓｐには、列電極Ｓ１によって
１列分の表示輝度に対応する電圧がＴＦＴ２０６に印加
される。それと同時に水平クロック信号ｃｈと同期し
て、行方向に順次行電極Ｇ１ないしＧｍが走査される。
それによって、各行電極に接続されるＴＦＴ２０６がＯ
Ｎとなって、列電極Ｓ１の表示データに対応する電圧が
画素電極２０７を介して液晶に充電される。なお、図２
９では、画素電極Ｐ１ｍは１列ｍ行目の画素電極を意味
する。このようにして、すべての画素に充電を完了す
る。なお、列電極Ｓ１以外の他の列電極Ｓ２〜Ｓｎにつ
いても同様である。

【０１５２】図２８にＴＦＴ２０６のドレイン電流対ゲ
ート電圧特性を示す。−Ｖｆ０および−Ｖｆ１はカット
オフになるゲート電圧で、Ｖｎはオン時のゲート電圧で
ある。上述のように、表示期間Ｔｄｓｐに行電極群７を
順次走査していくと、表示データに対応する電位が全画
素に充電完了する。表示期間Ｔｄｓｐの後の総合座標検
出期間Ｔｄにおいて、もしＴＦＴ２０６のゲートにＶｎ
を印加すればＴＦＴ２０６はオンとなり、一方、当該ゲ
ートに−Ｖｆ０または−Ｖｆ１を印加すればＴＦＴ２０
６にオフとなる。

【０１５３】総合座標検出期間Ｔｄになると、指示体８
が指示している座標を検出するためのＭ系列信号ｍを行
電極群７に印加するのであるが、このときにＴＦＴ２０
６がオンしないように電位を決定しなければならない。
なぜならば、もし総合座標検出期間ＴｄにＴＦＴ２０６
がオンすることになれば、表示期間Ｔｄｓｐに画素に充
電した画像データに対応する電荷が放電により失われて
しまうからである。そこで、総合座標検出期間Ｔｄにお
いては、列電極群６のすべてをを０Ｖにして、行電極群
７の電位を（例えば、図１４のＶ０およびＶ１）−Ｖｆ
０と−Ｖｆ１に選ぶと、ＴＦＴ２０６をオンさせずに行
電極群７を走査することができる。

【０１５４】上記構成によれば、総合座標検出期間Ｔｄ
において、行電極群７に印加されたＭ系列信号ｍに起因
して列電極群６に誘導電圧が誘起される。検出回路１０
はこれら検出信号とＭ系列信号ｍとの相関をとり、適当
なＬＰＦ１４でノイズを除去し、指あるいは金属ケース
を先端に有するコードレスペン等の指示体８の指示座標
を検出する。

【０１５５】上記で検出された座標値は、情報処理装置
２０に入力される。このとき情報処理装置２０は、この
座標値に基づいてＴＦＴ液晶表示パネル５’上における
指示体８の先端位置に点画像を表示するための表示デー
タを生成し、これを表示制御回路２０１へ出力する。表
示制御回路２０１は、上記の表示データに基づいて表示
用の制御信号および画像データを生成する。総合座標検
出期間Ｔｄの終了後、タイミング発生回路１が発生する
検出期間信号ｄｅｔに基づいて、切り替え回路２０２が
表示制御回路２０１を選択し、表示制御回路２０１が生
成した制御信号および画像データを、列電極駆動回路３
および行電極駆動回路４に供給する。そして、列電極駆
動回路３および行電極駆動回路４の動作によって、ＴＦ
Ｔ液晶表示パネル５’上における指示体８の先端位置に
点画像が表示される。

【０１５６】尚、本実施の形態において、請求項２に記
載の制御手段は、タイミング発生回路１によって構成さ
れている。

【０１５７】以上のように、本実施の形態の表示一体型
の座標入力装置は、Ｍ系列信号による相関検出手法を適
用して座標検出を行うとともに、表示機能も備えた構成
である。このとき、相関演算を行うことにより高いＳ／
Ｎを得ることができるので、検出精度が高くかつ検出ス
ピードも速くすることが可能となる。このため、総合座
標検出期間Ｔｄを比較的短く設定することができ、表示
に影響を与えることもない。さらに、時分割で表示と座
標検出とを行うことによって、表示デバイスの構造や駆
動回路を座標検出のものと共通に利用しているので、構
成を簡単にすることができる。この結果、透過率が高く
視認性がよく、軽量薄型で安価な表示一体型の座標入力
装置を提供することができる。

【０１５８】また、上記のＴＦＴ液晶表示パネル５’の
場合、列電極群６および行電極群７の面積を極端に狭く
して開口率を大きくするのが通常であり、座標検出信号
が非常に小さくなる。しかしながら、本実施の形態の座
標入力装置は、Ｍ系列信号による相関検出により、低い
電圧駆動でも精度の高い検出信号を得ることができる。

【０１５９】なお、本実施の形態においても、前述のよ
うに、基本パターン発生回路１７が内蔵するメモリ内に
あらかじめ基本パターンＶ（ｔ）の情報を記憶しておい
て、その情報を読み出して基本パターンＶ（ｔ）を発生
させる構成としてもよいが、これに限定されるものでは
ない。例えば、ＴＦＴ液晶表示パネル５’の対向電極２
０４に誘起される電圧を適切に増幅したものを基本パタ
ーンＶ（ｔ）として、検出回路１０における差動増幅回
路１１に入力してもよい。これは、指などの指示体８を
ＴＦＴ液晶表示パネル５’上に置くことによる誘導電圧
の低下はわずかなので、十分広い面積を持った対向電極
２０４で誘導電圧を拾えば、基本パターンＶ（ｔ）が誘
導されるからである。

【０１６０】また、本実施の形態では液晶表示パネルを
ＴＦＴ液晶パネルの例で説明したが、これに限定される
ものではなく、ＳＴＮ液晶パネルやＭＩＭ型液晶パネル
などの他の液晶表示パネル、あるいは液晶表示パネルに
限らず、ＥＬパネルやプラズマディスプレイなどにも、
本実施の形態の座標入力装置を適用することができる。
すなわち、表示をするために電圧を印加する電極群とそ
の電極群を駆動するシフトレジスタとを、表示と座標入
力のために共用できる構成のものは、上記同様にＭ系列
信号による相関検出手法を適用することができる。

【０１６１】例えば、デューティタイプの液晶駆動の場
合は、列電極群が配置された透明基板と、この透明基板
に対向して設けられ行電極群が配置された透明基板とを
備え、２つの透明基板の間に液晶を挟入して、列電極群
と行電極群の実効的印加電圧で液晶の光学的性質を制御
する構成となる。この構成によれば、行および列電極群
の交差する領域で画素が形成される。そして、列電極群
をアクティブにして画素マトリクスの行を選択する一
方、行電極群に表示データに応じた信号を出力すること
によって、液晶表示が行われる。

【０１６２】このようなデューティタイプの液晶では、
通常、表示の開口率をあげるため、列電極群と行電極群
が交差して液晶を挟入する面積をできるだけ大きくとる
のが通常であるが、このとき座標を指示する指示体との
電気的結合が、近接する表側の電極群とは大きな結合と
なるが、反対側の電極群は表側の電極群のすきまを通し
て結合するため非常に小さい結合となっている。しかし
ながら、この場合でも本実施の形態の座標入力装置は、
Ｍ系列信号による相関検出により、低い電圧駆動でも精
度の高い検出信号を得ることができる。

【０１６３】なお、上記実施の形態１および２ではＭ系
列信号ｍを用いたがこれに限定されるものではなく、
（７）式を満足するような、自己相関関数がパルス的な
ＰＮ系列( Pseudo random noise ）であればなんでもよ
い。このＰＮ系列には２値関数とアナログ関数とがあ
る。

【０１６４】上記で説明したＭ系列は、“０”と“１”
との２値系列であるため、図１２のように構成が単純で
回路規模が小さくなるというメリットがある。Ｍ系列以
外の２値系列の関数として、Ｇｏｌｄ系列、バーカーコ
ード、フランクコード、および相補系列コードなどがあ
り、これらを使ってもよい。但し、Ｍ系列はτ＝０以外
の特性がすなおでありＳ／Ｎがよく、また上述のように
構成も簡単であるため、Ｍ系列の方がより望ましい。

【０１６５】また、アナログ関数としてはチャープ信号
およびホワイトノイズ信号を利用することができる。但
し、アナログ関数を用いる場合は、行電極駆動回路４と
してアナログ電圧をシフトさせることができる駆動回路
が必要となる。このような駆動回路としては、例えば、
ＣＣＤの各タップにバッファアンプをつけた構成が考え
られる。すなわち、ＣＣＤはアナログ電圧をサンプルホ
ールドしてシフトしていく働きがあるので、中間タップ
付きのアナログ遅延素子として動作する。このＣＣＤの
各タップにバッファアンプを接続し、各バッファアンプ
にてバッファリングしている電圧を各行電極へ印加すれ
ば、ホワイトノイズ信号などのアナログ信号を遅延させ
ながら各行電極へ印加することができる。

【０１６６】上記のように、Ｍ系列信号ｍの代わりに
（７）式を満足する他の関数を採用したとき、検出回路
１０における相関演算器１３も採用した関数に対応する
回路にしなければならない。しかし、相関演算器１３は
積和演算なので、図１６に基づいて容易に構成すること
ができる。この場合もＭ系列のような２値系列を使用す
ると、相関演算器１３の回路構成は、積の係数が±１の
積和であるため回路規模は小さく、また高速に演算する
ことができる。

【０１６７】また、上記実施の形態１および２では、行
電極にＭ系列信号ｍなどのＰＮ系列信号を印加し、列電
極でこれを検出したが、これに限定されるものではな
く、逆に、列電極にＭ系列信号ｍなどのＰＮ系列信号を
印加し、行電極でこれを検出してもよいことは言うまで
もない。

【０１６８】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明に係る座
標入力装置は、基板上に所定間隔で配列された第１電極
群と、第１電極群とは交差して所定間隔で配列されると
共に当該第１電極群と絶縁されて静電結合している第２
電極群と、座標検出期間を複数の単位期間に分割し、各
単位期間毎に第２電極群の電極を１本又は隣接する複数
本単位で選択的に切り替える第２電極スイッチング手段
と、自己相関関数がパルス的な疑似ランダム信号を発生
する疑似ランダム信号発生手段と、上記の各単位期間中
に、第１電極群の各電極に相互に位相の異なる疑似ラン
ダム信号を順次印加する第１電極駆動手段と、指示体が
座標位置を指示していないときに第２電極群の１本又は
隣接する複数本単位の電極に誘起される電圧波形と略同
波形の基本波形信号を出力する基本波形出力手段と、第
２電極スイッチング手段にて選択されている第２電極群
の電極に誘起された検出信号と上記基本波形信号との差
分信号を抽出する差分抽出手段と、上記差分信号が所定
値を越えたことを検出し、これを検出したときに第２電
極スイッチング手段にて選択されている第２電極群の電
極からｘ座標を検出するＸ座標検出手段と、上記差分信
号と上記疑似ランダム信号との相関をとる相関検出手段
と、上記相関検出手段の出力の極値を求めてｙ座標を検
出するＹ座標検出手段とを備えている構成である。

【０１６９】それゆえ、第１電極群の各々の電極が同時
に電位変化をおこしており、それによって誘起される電
圧の僅かな変化に対して相関をとることで、効率良くエ
ネルギーを集めることと等価になるので、ノイズの少な
い良好な座標信号が得られる。その結果、指示体と座標
入力装置との距離が離れていても、また、高速に走査し
ても良好な座標検出精度が得られるという効果を奏す
る。さらに、第２電極スイッチング手段による第２電極
群の電極切り替えを行っているので、座標検出期間内に
おいて複数の座標を検出することができ、複数の指示体
による同時座標入力が可能であるという効果を併せて奏
する。

【０１７０】以上のように、請求項２の発明に係る座標
入力装置は、表示パネル基板上に所定間隔で配列された
第１電極群と、第１電極群とは交差して所定間隔で配列
されると共に当該第１電極群と絶縁されて静電結合して
いる第２電極群と、上記第１電極群を駆動する第１順次
駆動手段と、上記第２電極群を駆動する第２順次駆動手
段と、検出座標に応じた表示情報に基づいて第１および
第２順次駆動手段を駆動するための表示制御信号を発生
する表示制御手段と、自己相関関数がパルス的な疑似ラ
ンダム信号を発生する疑似ランダム信号発生手段と、表
示期間には上記表示制御信号を選択すると共に、座標検
出期間には上記疑似ランダム信号を選択して、第１およ
び第２順次駆動手段へ時分割出力する出力切替手段と、
座標検出期間を複数の単位期間に分割し、各単位期間毎
に第２電極群の電極を１本又は隣接する複数本単位で選
択的に切り替える第２電極スイッチング手段と、上記の
各単位期間中に、第１電極群の各電極に相互に位相の異
なる疑似ランダム信号が順次印加されるように第１順次
駆動手段を制御する制御手段と、指示体が座標位置を指
示していないときに第２電極群の１本又は隣接する複数
本単位の電極に誘起される電圧波形と略同波形の基本波
形信号を出力する基本波形出力手段と、第２電極スイッ
チング手段にて選択されている第２電極群の電極に誘起
された検出信号と上記基本波形信号との差分信号を抽出
する差分抽出手段と、上記差分信号が所定値を越えたこ
とを検出し、これを検出したときに第２電極スイッチン
グ手段にて選択されている第２電極群の電極からｘ座標
を検出するＸ座標検出手段と、上記差分信号と上記疑似
ランダム信号との相関をとる相関検出手段と、上記相関
検出手段の出力の極値を求めてｙ座標を検出するＹ座標
検出手段とを備えている構成である。

【０１７１】それゆえ、上記の請求項１の発明と同様に
ノイズの少ない良好な座標信号が得られ、指示体と座標
入力装置との距離が離れていても、また、高速に走査し
ても良好な座標検出精度が得られると共に、複数の指示
体による同時座標入力が可能であるという効果を奏す
る。さらに、表示機能と座標検出機能との各構成要素を
時分割で共用しているので、簡単な構成で表示機能と高
精度な座標入力とが可能になるという効果を併せて奏す
る。

【０１７２】以上のように、請求項３の発明に係る座標
入力装置は、請求項２の発明の構成において、上記の表
示パネルが、第１および第２電極群に接続される複数の
スイッチング素子と、該スイッチング素子が接続された
複数の画素電極がマトリクス状に配置された透明画素電
極と、該透明画素電極に対向して設けられた対向電極と
を備え、該スイッチング素子を駆動して該透明画素電極
と対向電極との間に封入された液晶の光学的性質を制御
する液晶表示パネルである構成となっている。

【０１７３】この場合、液晶表示パネルの開口率を高め
るために第１および第２電極群の面積を極力減らした場
合でも、疑似ランダム信号の相関検出により、低い電圧
駆動でも高精度の座標検出が可能である。したがって、
この種の液晶表示パネルへの適用は非常に有効であると
いう効果を奏する。

【０１７４】以上のように、請求項４の発明に係る座標
入力装置は、請求項２の発明の構成において、上記の表
示パネルは、対向して設けられた第１電極群と第２電極
群との間に封入された液晶の光学的性質を、第１電極群
と第２電極群との間の実効的印加電圧によって制御する
液晶表示パネルである構成となっている。

【０１７５】この場合、液晶表示パネルの入力面から見
て裏側に位置する電極群に誘起される電圧が小さくなる
が、疑似ランダム信号の相関検出により、有効に検出エ
ネルギーを集めて良好な座標検出が可能である。したが
って、この種の液晶表示パネルへの適用は非常に有効で
あるという効果を奏する。

【０１７６】以上のように、請求項５の発明に係る座標
入力装置は、請求項１、２、３または４の発明の構成に
おいて、上記の疑似ランダム信号がＭ系列信号である構
成となっている。

【０１７７】そえゆえ、疑似ランダム信号（Ｍ系列信
号）を回路規模の小さい疑似ランダム信号発生手段にて
発生させることができるので、請求項１、２、３または
４の発明の効果に加えて、高速で動作する消費電力の小
さい携帯型の座標入力装置を構成する際に有利となると
いう効果を併せて奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る座標入力装置
の要部の構成を示すブロック図である。

【図２】上記座標入力装置の動作を示すタイミングチャ
ートである。

【図３】指示体としての指と行電極および列電極との静
電結合の状態を示す説明図である。

【図４】上記座標入力装置に指示体を近づけていないと
きの電気的結合状態を示す説明図である。

【図５】上記座標入力装置に指示体としての指を近づけ
たときの電気的結合状態を示す説明図である。

【図６】行電極と列電極との間の電気力線を示す説明図
である。

【図７】上記座標入力装置に指示体としての指を近づけ
たときの、指と行および列電極との間の電気力線を示す
説明図である。

【図８】Ｙ軸方向における列電極Ｓ３と各行電極との結
合容量特性を示すグラフである。

【図９】上記座標入力装置における相関演算器の出力の
周波数スペクトラムを示すグラフである。

【図１０】上記座標入力装置におけるＬＰＦの信号伝達
特性を示すグラフである。

【図１１】上記ＬＰＦの出力の周波数スペクトラムを示
すグラフである。

【図１２】上記座標入力装置におけるＭ系列発生回路の
構成例を示す回路図である。

【図１３】上記Ｍ系列発生回路の動作を示すタイミング
チャートである。

【図１４】上記座標入力装置における行電極駆動回路の
構成例を示す回路図である。

【図１５】上記座標入力装置におけるスイッチ回路の構
成例を示す回路図である。

【図１６】上記座標入力装置における相関演算器の構成
例を示す回路図である。

【図１７】理想的な検出波形の場合の上記相関演算器の
動作を示すタイミングチャートである。

【図１８】空間的ローパスフィルタの効果を含めた実際
の検出波形の場合の上記相関演算器の動作を示すタイミ
ングチャートである。

【図１９】ＬＰＦをＦＩＲ型ローパスフィルタとした場
合の構成例を示す回路図である。

【図２０】上記ＦＩＲ型ローパスフィルタの動作を示す
タイミングチャートである。

【図２１】上記座標入力装置におけるＹ座標検出回路の
構成例を示す回路図である。

【図２２】上記Ｙ座標検出回路の動作を示すタイミング
チャートである。

【図２３】上記Ｙ座標検出回路における補正回路の構成
を示す回路図である。

【図２４】上記座標入力装置における出力回路の構成を
示す回路図である。

【図２５】上記出力回路の動作を示すタイミングチャー
トである。

【図２６】本発明の第２の実施の形態にかかる表示一体
型の座標入力装置の要部の構成を示すブロック図であ
る。

【図２７】上記表示一体型座標入力装置の動作を示すタ
イミングチャートである。

【図２８】上記表示一体型座標入力装置におけるＴＦＴ
のドレイン電流対ゲート電圧特性を示すグラフである。

【図２９】上記表示一体型座標入力装置の表示期間にお
ける表示動作を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１ タイミング発生回路（制御手段） ２ Ｍ系列発生回路（疑似ランダム信号発生手段） ３ 列電極駆動回路（第１電極駆動手段、第１順次駆
動手段） ４ 行電極駆動回路（第２順次駆動手段） ５ 座標入力パネル基板（基板） ５’ ＴＦＴ液晶表示パネル（表示パネル） ６ 列電極群（第１電極群） ７ 行電極群（第２電極群） ８ 指示体 １０ 検出回路 １１ 差動増幅回路（差分抽出手段） １２ Ａ／Ｄ変換器 １３ 相関演算器（相関検出手段） １４ ローパスフィルタ １５ Ｙ座標検出回路（Ｙ座標検出手段） １６ 出力回路 １７ 基本パターン発生回路（基本波形出力手段） １８ Ｘ座標検出回路（Ｘ座標検出手段） １９ スイッチ回路（第２電極スイッチング手段） ２０ 情報処理装置 ２０１ 表示制御回路（表示制御手段） ２０２ 切り替え回路（出力切替手段） ２０６ ＴＦＴ（スイッチング素子）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性の指示体が指示する面上の座標を検
   出して座標データを出力する座標入力装置であって、 基板上に所定間隔で配列された第１電極群と、 第１電極群とは交差して所定間隔で配列されると共に当
   該第１電極群と絶縁されて静電結合している第２電極群
   と、 座標検出期間を複数の単位期間に分割し、各単位期間毎
   に第２電極群の電極を１本又は隣接する複数本単位で選
   択的に切り替える第２電極スイッチング手段と、 自己相関関数がパルス的な疑似ランダム信号を発生する
   疑似ランダム信号発生手段と、 上記の各単位期間中に、第１電極群の各電極に相互に位
   相の異なる疑似ランダム信号を順次印加する第１電極駆
   動手段と、 指示体が座標位置を指示していないときに第２電極群の
   １本又は隣接する複数本単位の電極に誘起される電圧波
   形と略同波形の基本波形信号を出力する基本波形出力手
   段と、 第２電極スイッチング手段にて選択されている第２電極
   群の電極に誘起された検出信号と上記基本波形信号との
   差分信号を抽出する差分抽出手段と、 上記差分信号が所定値を越えたことを検出し、これを検
   出したときに第２電極スイッチング手段にて選択されて
   いる第２電極群の電極からｘ座標を検出するＸ座標検出
   手段と、 上記差分信号と上記疑似ランダム信号との相関をとる相
   関検出手段と、 上記相関検出手段の出力の極値を求めてｙ座標を検出す
   るＹ座標検出手段とを備えていることを特徴とする座標
   入力装置。
2. 【請求項２】座標検出期間中に導電性の指示体が指示す
   る表示パネル上の座標を検出すると共に、その後の表示
   期間中の表示制御によって検出座標に応じた表示情報を
   表示パネル上に表示する表示一体型の座標入力装置であ
   って、 表示パネル基板上に所定間隔で配列された第１電極群
   と、 第１電極群とは交差して所定間隔で配列されると共に当
   該第１電極群と絶縁されて静電結合している第２電極群
   と、 上記第１電極群を駆動する第１順次駆動手段と、 上記第２電極群を駆動する第２順次駆動手段と、 検出座標に応じた表示情報に基づいて第１および第２順
   次駆動手段を駆動するための表示制御信号を発生する表
   示制御手段と、 自己相関関数がパルス的な疑似ランダム信号を発生する
   疑似ランダム信号発生手段と、 表示期間には上記表示制御信号を選択すると共に、座標
   検出期間には上記疑似ランダム信号を選択して、第１お
   よび第２順次駆動手段へ時分割出力する出力切替手段
   と、 座標検出期間を複数の単位期間に分割し、各単位期間毎
   に第２電極群の電極を１本又は隣接する複数本単位で選
   択的に切り替える第２電極スイッチング手段と、 上記の各単位期間中に、第１電極群の各電極に相互に位
   相の異なる疑似ランダム信号が順次印加されるように第
   １順次駆動手段を制御する制御手段と、 指示体が座標位置を指示していないときに第２電極群の
   １本又は隣接する複数本単位の電極に誘起される電圧波
   形と略同波形の基本波形信号を出力する基本波形出力手
   段と、 第２電極スイッチング手段にて選択されている第２電極
   群の電極に誘起された検出信号と上記基本波形信号との
   差分信号を抽出する差分抽出手段と、 上記差分信号が所定値を越えたことを検出し、これを検
   出したときに第２電極スイッチング手段にて選択されて
   いる第２電極群の電極からｘ座標を検出するＸ座標検出
   手段と、 上記差分信号と上記疑似ランダム信号との相関をとる相
   関検出手段と、 上記相関検出手段の出力の極値を求めてｙ座標を検出す
   るＹ座標検出手段とを備えていることを特徴とする座標
   入力装置。
3. 【請求項３】上記の表示パネルは、第１および第２電極
   群に接続される複数のスイッチング素子と、該スイッチ
   ング素子が接続された複数の画素電極がマトリクス状に
   配置された透明画素電極と、該透明画素電極に対向して
   設けられた対向電極とを備え、該スイッチング素子を駆
   動して該透明画素電極と対向電極との間に封入された液
   晶の光学的性質を制御する液晶表示パネルであることを
   特徴とする請求項２記載の座標入力装置。
4. 【請求項４】上記の表示パネルは、対向して設けられた
   第１電極群と第２電極群との間に封入された液晶の光学
   的性質を、第１電極群と第２電極群との間の実効的印加
   電圧によって制御する液晶表示パネルであることを特徴
   とする請求項２記載の座標入力装置。
5. 【請求項５】上記の疑似ランダム信号は、Ｍ系列信号で
   あることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の
   座標入力装置。