JPH11305932A - 座標入力装置および表示一体型座標入力装置 - Google Patents

座標入力装置および表示一体型座標入力装置

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JPH11305932A
JPH11305932A JP15442698A JP15442698A JPH11305932A JP H11305932 A JPH11305932 A JP H11305932A JP 15442698 A JP15442698 A JP 15442698A JP 15442698 A JP15442698 A JP 15442698A JP H11305932 A JPH11305932 A JP H11305932A
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清広 野▲崎▼
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Hiroyuki Iwahashi
弘幸 岩橋
健吾 ▲高▼濱
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コードレスペンおよび指でのポインティング
を可能にする。 【解決手段】 座標検出期間には、第１電極駆動回路３
２は、ＴＦＴ液晶パネル３１のソース電極Ｓnを順次選
択してＸ信号電流増幅回路３４に接続し、非選択電極に
は交流電圧を印加する。Ｘ信号電流増幅回路３４は、選
択電極を流れる指(または導体ペン)との距離に応じた大
きさの検出電流を検出してＸ座標検出電圧を得る。第２
電極駆動回路３３およびＹ信号電流増幅回路３５は、同
様に動作してＹ座標検出電圧を得る。座標検出回路３６
は、Ｘ座標検出電圧およびＹ座標検出電圧に基づいて、
指示位置のｘ,ｙ座標を求める。こうして、コードレス
ペンおよび指でのポインティングを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、コンピュータや
ワードプロセッサ等に使用される座標入力装置および表
示一体型座標入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータやワードプロセッサ等に入
力するための入力装置の一つとして、ペンや指等での指
示によって図形や文字入力およびコマンド実行指示等が
行えるタブレットがよく知られている。また、上記タブ
レットがさらに進化した入力装置として、液晶パネル等
の電極や駆動回路を共用して安価な構造とした表示一体
型タブレット装置が、特開平５−５３７２６号公報に開
示されている。
【０００３】この表示一体型タブレット装置は、図３５
に示すような構成を有し、制御回路１の制御の下に、切
り替え回路２は、座標検出期間には検出制御回路３を選
択する。そして、検出制御回路３からの各信号に基づい
て、セグメント駆動回路４はセグメント電極走査信号を
生成して、液晶パネル５のセグメント電極Ｘを順次走査
する。続いて、コモン駆動回路６はコモン電極走査信号
を生成してコモン電極Ｙを順次走査する。ｘ座標検出回
路７およびｙ座標検出回路８は、電子ペン９の先端電極
に誘起された誘導電圧に基づいて、電子ペン９の先端座
標を検出する。一方、表示期間には、上記切り替え回路
２は表示制御回路１０を選択して、セグメント駆動回路
４およびコモン駆動回路６を制御して、液晶パネル５に
画像を表示する。
【０００４】また、操作者の指あるいはコードレスペン
の位置を検出するタッチパネル兼用透明ディジタイザ
が、特開平８−１７９８７１号公報に開示されている。
このタッチパネル兼用透明ディジタイザは、図３６に示
すような構成を有している。そして、ディジタイザとし
て動作する場合には、発振ペン１１から発振されたＡＣ
信号を、静電容量結合によって誘起される第１のタブレ
ット１２の電極Ｘと第２のタブレット１３の電極Ｙの電
圧として受信する。そして、隣接電極Ｘn,Ｘn+1あるい
は隣接電極Ｙm,Ｙm+1毎の信号レベルを平衡入力回路１
４で平衡処理し、バンドパスフィルタ１５で必要な周波
数のみが取り出される。制御回路１６は、上記信号に基
づいて発振ペン１１の位置を検出する。
【０００５】一方、タッチパネルとして動作する場合に
は、制御回路１６によって、アナログスイッチ１７,１
８を制御して、信号発振器１９からの信号を電極Ｘと電
極Ｙとに順次印加する。そして、対向している電極の静
電容量の変化を検知することによって、指がタッチして
いる位置を検出する。
【０００６】また、操作者の指の位置を検出するタッチ
パネルが、特開昭６０−１２３９２７号公報に開示され
ている。このタッチパネルは、平行に配列された複数の
電極のうちの順次選択される１つの電極は信号検出回路
に接続する一方、他の電極は交流信号を発生する信号源
に接続する。そして、操作者の指と電極との間の静電容
量によって電極に誘起される信号を上記信号検出回路に
よって検出し、この検出信号に基づいて指がタッチして
いる位置を検出する。その場合に、下側に位置する電極
に誘起された信号を検出する際に、上側に位置する電極
の幅が広いと静電シールドとして機能してしまって十分
な信号検出ができない。そこで、上側の電極の幅を下側
の電極の幅よりも狭くしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の表示一体型タブレット装置,タッチパネル兼用透明
ディジタイザおよびタッチパネルにおいては、以下のよ
うな問題がある。
【０００８】上記表示一体型タブレット装置では、電子
ペン９の先端電極に誘起された微小な誘導電圧を増幅し
てｘ座標検出回路７およびｙ座標検出回路８に送り、こ
の両検出回路７,８でｘ座標およびｙ座標を検出してい
る。したがって、電子ペン９と両検出回路７,８との間
にケーブル線が必要となる。そのケーブル線は、操作者
にとって違和感を生じさせると共に、その引張力によっ
て電子ペン９の操作性が著しく低下する。また、上記ケ
ーブル線が、操作性が液晶パネル５上における今見よう
とする位置にある場合には、画面が見ずらく操作性が悪
い。さらに、上述のような構成上、指によるタッチによ
ってポインティングを行うことができない。
【０００９】これに対して、上記タッチパネル兼用透明
ディジタイザにおいては、発振ペン１１と制御回路１６
との間にはケーブル線を必要とはせず、コードレスペン
を実現している。ところが、発振ペン１１には、発振回
路とこの発振回路を駆動するための電池を搭載する必要
があり、そのために重量が大きくなって操作性が著しく
低下する。また、上記電池を定期的に交換する必要があ
り、面倒である。
【００１０】さらに、このタッチパネル兼用透明ディジ
タイザを表示装置上に載置して表示一体型のタブレット
とする場合には、ディジタイザの制御回路と表示装置の
制御回路とが独立しているために、部品数が増加する。
また、組み立て時に検出点と表示点とを一致させるため
の調整工程が必要となり、工数が増えてコストアップに
つながる。また、タッチパネル兼用透明ディジタイザに
は、ＩＴＯ(インジウム錫酸化物)膜等で形成された電極
Ｘ,Ｙが形成されているために、上記表示装置からの光
の一部が上記電極Ｘ,Ｙで反射吸収されて視認性が悪化
する。さらに、タッチパネル兼用透明ディジタイザを上
記表示装置上に載置するために、装置の厚みが増えて薄
型軽量化にとって大きな妨げとなる。
【００１１】また、上記タッチパネル兼用透明ディジタ
イザの上記電極Ｘ,Ｙを表示装置の電極と共用して、表
示一体型のタッチタブレットを形成することは以下の理
由から非常に困難である。
【００１２】すなわち、一般に液晶ディスプレイやＥＬ
(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイやプラズマデ
ィスプレイ等を用いた表示装置では、所定の間隔を設け
た２枚の基板に互いに直交する電極を配設している。一
例として、ＳＴＮ(超ツイステッドネマチック)型等のデ
ューティータイプ液晶表示装置の断面を図３７に示す。
【００１３】図３７においては模式的に示しているが、
実際には上ガラス基板２１および下ガラス基板２２の厚
さは０.７mm程度であり、上偏光板２３および下偏光板
２４の厚さは０.１mm程度である。これに対して、液晶
スペーサ２５の厚さは７μmであり、セグメント電極２
６とコモン電極２７との間の距離と、各電極２６,２７
から指２８までの距離との比率は約１００倍となる。
【００１４】さらに、上記液晶表示装置上に、この液晶
表示装置を保護するための透明の保護パネルを、所定の
間隙を開けて積載する場合がある。この保護パネルは、
液晶表示装置の表面に傷が付いたり、液晶表示装置に直
接圧力が加わって表示を劣化させたり、ガラス基板２
１,２２が割れるのを防ぐために設けられ、押圧時の保
護パネルのたわみを考慮して空隙を設けて積載される。
一般には、上記保護パネルは１mm厚の透明アクリル等を
用い、空隙を２mm程度にしている。この保護パネルを積
載した場合には、セグメント電極２６とコモン電極２７
との間の距離と各電極２６,２７から指２８までの距離
との比率は約５４０倍となる。
【００１５】また、表示品位の高いＴＦＴ(薄膜トラン
ジスタ)型等のアクティブアドレッシングタイプの液晶
表示装置がある。この液晶表示装置の場合には、ソース
電極とゲート電極は同一のガラス基板状に蒸着されてい
る。したがって、ソース電極からゲート電極までの距離
と各電極から指までの距離との比率は約千倍にもなる。
【００１６】このように、上記各液晶表示装置において
は、互いに直交する電極間の距離と各電極から指までの
距離との比率が約１００〜千倍になるため、指と電極と
の結合容量に比べて直交電極間の結合容量が非常に大き
く、一方の電極から出た電気力線のうち指等の遮蔽物に
よって遮蔽される電気力線は極僅かであり、隣り合う電
極間での信号変化を検出するのは現実的には極めて困難
なのである。
【００１７】また、特開昭６０−１２３９２７号公報に
開示されているタッチパネルにおいては、平行に配列さ
れた複数の電極のうちの順次選択される１つの電極は信
号検出回路に接続する一方、他の電極は交流信号を発生
する信号源に接続して、操作者の指と電極との間の静電
結合容量によって電極に誘起される信号を上記信号検出
回路によって検出するようにしている。したがって、ケ
ーブル線や発振回路や電池が搭載されたペンを用いる必
要がない。
【００１８】ところが、通常、上記タッチパネルの駆動
回路は多層基板で形成されており、配線間に静電容量が
存在する。また、上記電極相互間にも静電結合容量が存
在する。このような状態で、制御信号等の直流電圧が印
加された配線や電極が存在すると、上記静電結合容量や
各機器の抵抗によって上記交流信号の位相が回ってしま
う。したがって、上記信号検出回路による電極の誘起信
号の検出が正確に行えず、正確な位置検出ができないと
いう問題がある。
【００１９】尚、上記特開昭６０−１２３９２７号公報
に開示されているタッチパネルにおいては、上側に位置
する電極が静電シールドとして機能しないように、上側
の電極の幅を下側の電極の幅よりも狭くしている。そし
て、このような静電シールドの問題は、図３５に示すよ
うなデューティタイプの表示一体型タブレット装置にお
いても発生する。ところが、デューティタイプ表示一体
型タブレット装置の場合には、上側の電極と下側の電極
との交差領域で画素を形成する関係上、上側の電極の幅
を下側の電極の幅よりも狭くすることはできないという
問題がある。
【００２０】そこで、この発明の目的は、ペンにケーブ
ル線や発振回路や電池を搭載する必要がなくて操作性が
よく、指でのポインティングが可能であり、正確な位置
検出ができる軽量薄型の座標入力装置、および、表示一
体型座標入力装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明の座標入力装置は、互いに所定
間隔で平行に配列された第１電極と上記第１電極とは交
差する方向に互いに所定間隔で平行に配列された第２電
極を含み,上記第１電極は上記第２電極から絶縁されて
いるタブレットと、直流電源電圧を生成する直流電圧生
成手段と、上記タブレット上の指示座標を検出するため
の検出制御信号を出力する制御手段と、上記直流電源電
圧および検出制御信号に同位相,同振幅の交流電圧を重
畳して重畳電圧および重畳検出制御信号を生成する交流
印加手段と、上記重畳検出制御信号に基づいて,上記第
１電極および第２電極を選択すると共に,非選択電極に
は上記重畳電圧を印加する電極駆動手段と、上記電極駆
動手段によって選択された電極を流れる電流を検出し,
この電流に基づいて上記タブレット上の指示座標を検出
する座標検出手段を備えたことを特徴としている。
【００２２】上記構成によれば、交流的に見て、タブレ
ットの選択電極が座標指示導体である指やペン及び人体
を介して接地される一方、直流電源電圧を生成する直流
電圧生成手段はコンセント等を介して接地される。その
ために、上記選択電極には、上記座標指示導体との静電
結合容量に応じた(即ち、上記座標指示導体との距離に
応じた)強さの電流が流れる。したがって、上記電流に
基づいて最大電流が流れる選択電極(第１電極および第
２電極)の位置を求めることによって、上記表示部上に
おける上記座標指示導体による指示座標が得られる。
【００２３】その場合に、交流印加手段によって、制御
手段からの検出制御信号にも上記タブレットの非選択電
極に印加される交流電圧(重畳電圧)と同位相,同振幅の
交流電圧が重畳されている。したがって、電極相互間や
配線間に静電結合容量が存在しても上記静電結合容量や
各機器の抵抗の存在によって上記非選択電極に印加され
た交流電圧の位相が回ってしまうことはなく、座標検出
手段による上記電流の検出が高精度で行われる。
【００２４】こうして、上記座標指示導体と上記第１,
第２電極との静電結合容量に係る値を直接且つ高精度で
検出することによって、精度良く上記座標指示導体によ
る指示座標が求められる。つまり、精度の良い座標入力
が行われる。さらに、上記座標指示導体としてのペンに
は電極とケーブル線または発振回路と電池は設けられて
おらず、操作性よく座標が入力される。
【００２５】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
係る発明の座標入力装置において、上記座標検出手段
は、検出した電流における上記交流印加手段によって重
畳された交流成分を除去する交流成分除去手段を有して
いることを特徴としている。
【００２６】上記構成によれば、座標検出手段によって
検出された電流に重畳されている交流成分が除去され
る。したがって、上記検出電流が上記交流成分に比して
非常に小さい場合でも、上記検出電流を直流的に扱うこ
とが可能となって処理が簡単になる。
【００２７】また、請求項３に係る発明は、請求項１に
係る発明の座標入力装置において、上記交流印加手段に
よって重畳される交流電圧の周波数は、上記直流電圧生
成手段のインピーダンスが最小となる周波数、あるい
は、当該周波数の近傍の周波数であることを特徴として
いる。
【００２８】上記構成によれば、電流経路のインピーダ
ンスが低下して流れる電流が大きくなり、それに伴って
上記座標検出手段によって検出される電流も大きくな
る。したがって、Ｓ/Ｎ比が向上して、精度の高い座標
検出が行われる。
【００２９】また、請求項４に係る発明は、請求項１に
係る発明の座標入力装置において、上記座標検出手段は
サンプリングホールド回路を有すると共に、上記検出制
御信号は,上記交流印加手段によって重畳される上記交
流電圧に同期すると共に,上記サンプリングホールド回
路に供給されてサンプリングホールドタイミングを指示
するクロック信号を含んでいることを特徴としている。
【００３０】上記構成によれば、上記座標検出手段によ
って、常に上記検出電流のピークにおいてサンプリング
ホールドが行われ、高いＳ/Ｎ比で精度の良い座標検出
が行われる。
【００３１】また、請求項５に係る発明は、請求項１に
係る発明の座標入力装置において、上記交流印加手段に
よって直流電源電圧に交流電圧が重畳されて生成された
重畳電圧は少なくとも２つ在り、上記重畳電圧の供給ラ
イン同士は所定容量以上の容量を有するコンデンサで接
続されて、上記各重畳電圧は交流的に同位相,同振幅に
なっていることを特徴としている。
【００３２】上記構成によれば、上記電極駆動手段によ
って上記第１電極の非選択電極に印加される電圧と上記
第２電極の非選択電極に印加される電圧とを上記２つの
重畳電圧とすれば、この２つの重畳電圧は同位相,同振
幅となって交流的に一致することになる。こうして、ノ
イズ成分が減少されてＳ/Ｎ比が高められ、精度の良い
座標検出が行われる。
【００３３】また、請求項６に係る発明は、請求項１に
係る発明の座標入力装置において、上記直流電圧生成手
段は、直流/直流コンバータを含むことを特徴としてい
る。
【００３４】上記構成によれば、上記直流電圧生成手
段、延いては座標入力装置の小型化が図られる。
【００３５】また、請求項７に係る発明は、請求項１に
係る発明の座標入力装置において、少なくとも、上記タ
ブレットの外周にループ状の電気経路を形成したことを
特徴としている。
【００３６】上記構成によれば、上記タブレットに外部
から電磁ノイズが混入すると、この電磁ノイズを打ち消
すように逆起電力が発生する。こうして、Ｓ/Ｎ比が高
められて精度の良い座標検出が行われる。
【００３７】また、請求項８に係る発明は、請求項１に
係る発明の座標入力装置において、上記電極駆動手段に
よって同時に選択される電極は複数であることを特徴と
している。
【００３８】上記構成によれば、上記座標検出手段によ
って、複数の選択電極を流れる電流が検出される。こう
して、大きな検出電流に基づいて、精度の良い座標検出
が行われる。
【００３９】また、請求項９に係る発明は、請求項８に
係る発明の座標入力装置において、上記電極駆動手段に
よって同時に選択される電極の本数と配列ピッチの積
は、１０mm乃至３０mmであることを特徴としている。
【００４０】上記構成によれば、上記タブレット上の座
標を指示する座標指示導体が指である場合に、上記選択
電極の本数増加による検出電流の増大と上記選択電極の
本数減少による解像度の上昇とが最適にバランスされ
る。こうして、比較的大きな検出電流によって比較的解
像度の高い座標検出が行われる。
【００４１】また、請求項１０に係る発明は、請求項１
にかかる発明の座標入力装置において、上記制御手段
は,上記第１電極を選択する期間と第２電極を選択する
期間とをオーバーラップさせる検出制御信号を出力する
ようになっており、上記座標検出手段は,上記電極駆動
手段によって選択された第１電極を流れる電流に基づい
て上記タブレット上のｘ座標を検出するＸ座標検出手段
と,第２電極を流れる電流に基づいてｙ座標を検出する
Ｙ座標検出手段とで構成されていることを特徴としてい
る。
【００４２】上記構成によれば、上記第１電極を選択す
る期間と第２電極を選択する期間とにオーバーラップ期
間があるために、座標検出のトータル時間が短縮され
る。あるいは、座標検出期間長を上記オーバーラップ期
間を設けない場合と同じ時間長とすれば、検出可能な座
標点数が増加される。
【００４３】また、請求項１１に係る発明は、請求項１
０に係る発明の座標入力装置において、上記検出制御信
号は、上記第１電極および第２電極のうち何れか一方の
選択を開始させた後に、他方の選択を開始させるような
検出制御信号であることを特徴としている。
【００４４】上記構成によれば、上記Ｘ座標検出手段に
よるｘ座標検出の開始と上記Ｙ座標検出手段によるｙ座
標検出の開始とに時間差が生ずる。したがって、Ｘ座標
検出開始時の突入電流とＹ座標検出開始時の突入電流と
が合わさって、上記座標検出手段の検出信号に現れるノ
イズが増幅されることがない。
【００４５】また、請求項１２に係る発明は、請求項１
にかかる発明の座標入力装置において、人体と静電結合
可能な位置に設けられると共に、直流の基準電位点に接
続された電極を備えたこと特徴としている。
【００４６】上記構成によれば、直流の基準電位点に接
続された電極が人体と静電結合可能な位置に設けられて
いる。したがって、上記電極と人体とが静電結合され
て、人体と大地との結合容量によるインピーダンスと電
源回路のインピーダンスとを経由しない電流経路が形成
される。その結果、上記電流経路のインピーダンスが低
下して上記座標検出手段によって検出される電流が大き
くなる。さらに、上記電流経路のループ面積が大地を経
由する電流経路よりも小さくなり、周囲の磁界ノイズの
影響を受けにくく、Ｓ/Ｎ比が向上して座標検出精度が
向上する。
【００４７】また、請求項１３に係る発明の表示一体型
座標入力装置は、互いに所定間隔で平行に配列された第
１電極と上記第１電極とは交差する方向に互いに所定間
隔で平行に配列された第２電極を含み,上記第１電極は
上記第２電極から絶縁されている画像表示パネルと、直
流電源電圧を生成する直流電圧生成手段と、１フレーム
中の表示期間には上記画像表示パネルに画像を表示する
ための表示制御信号を出力する一方,上記１フレーム中
の座標検出期間には上記画像表示パネル上の指示座標を
検出するための検出制御信号を出力する制御手段と、上
記直流電源電圧および検出制御信号に同位相・同振幅の
交流電圧を重畳して重畳電圧および重畳検出制御信号を
生成する交流印加手段と、上記表示期間には,上記表示
制御信号に基づいて,上記第１電極および第２電極を駆
動して上記画像表示パネルに画像を表示する一方,上記
座標検出期間には,上記重畳検出制御信号に基づいて,上
記第１電極および第２電極を選択すると共に,非選択電
極には上記重畳電圧を印加する電極駆動手段と、上記電
極駆動手段によって選択された電極を流れる電流を検出
し,この電流に基づいて上記画像表示パネル上の指示座
標を検出する座標検出手段を備えたことを特徴としてい
る。
【００４８】上記構成によれば、座標検出期間には、電
極駆動手段によって、画像表示パネルの第１電極および
第２電極が選択されて座標検出手段によって電流が検出
される一方、非選択電極には、交流印加手段で直流電源
電圧に交流電圧が重畳された重畳電圧が印加される。そ
うすると、交流的に見て、画像表示パネルの選択電極が
座標指示導体である指やペンおよび人体を介して接地さ
れる一方、上記直流電源電圧を生成する直流電圧生成手
段はコンセント等を介して接地される。その為に、上記
選択電極には、上記座標指示導体との静電結合容量に応
じた(即ち、上記座標指示導体との距離に応じた)強さの
電流が流れる。したがって、上記電流に基づいて最大電
流が流れる選択電極(第１電極および第２電極)の位置を
求めることによって、上記画像表示パネル上における上
記座標指示導体による指示座標が得られる。
【００４９】その場合に、交流印加手段によって、制御
手段からの検出制御信号にも上記画像表示パネルの非選
択電極に印加される重畳電圧と同位相,同振幅の交流電
圧が重畳されている。したがって、電極相互間や配線間
に静電結合容量が存在していても上記静電結合容量や各
機器の抵抗の存在によって上記非選択電極に印加された
重畳電圧の位相が回ってしまうことはなく、座標検出手
段による上記電流の検出が高精度で行われる。
【００５０】こうして、上記座標指示導体と上記第１,
第２電極との静電結合容量に係る値を直接且つ高精度で
検出することによって、精度よく上記座標指示導体での
指示座標が求められる。さらに、上記座標指示導体とし
てのペンに電極とケーブル線または発振回路と電池は設
けられておらず、操作性よく座標が入力される。さら
に、画像表示用電極と座標検出用電極とを兼用して、薄
く、部品点数が少なく、視認性の良い表示一体型座標入
力装置が実現される。
【００５１】また、請求項１４に係る発明は、請求項１
３に係る発明の表示一体型座標入力装置において、上記
第１電極と第２電極とは同一基板上に形成され、上記基
板上には,上記第１,第２電極に接続された複数のスイッ
チング素子および夫々のスイッチング素子に接続された
透明画素電極がマトリック状に配列されて形成されると
共に、上記透明画素電極に対向する対向電極が形成され
ると共に,上記基板に対向して配置される対向基板と、
上記各画素電極と対向電極との間に封入された液晶を有
していることを特徴としている。
【００５２】上記構成によれば、上記画像表示パネルは
ＴＦＴ液晶表示手段で構成されるので、上記表示期間に
おいては、高輝度,高画質の画像が表示される。
【００５３】また、請求項１５に係る発明は、請求項１
４に係る発明の表示一体型座標入力装置において、上記
座標検出期間に上記第１電極および第２電極の非選択電
極に印加される重畳電圧は、上記スイッチング素子が非
導通状態となる電圧であることを特徴としている。
【００５４】上記構成によれば、上記座標検出期間に
は、上記第１電極および第２電極に上記スイッチング素
子が非導通状態となるような電圧が印加されるので、上
記表示期間に上記画像表示パネルの液晶に充電された電
荷が、上記スイッチングがオンすることによって失われ
ることがない。
【００５５】また、請求項１６に係る発明は、請求項１
３に係る発明の表示一体型座標入力装置において、上記
制御手段は,上記第１電極を選択する期間と第２電極を
選択する期間とをオーバーラップさせる検出制御信号を
出力するようになっており、上記座標検出手段は,上記
電極駆動手段によって選択された第１電極を流れる電流
に基づいて上記画像表示パネル上のｘ座標を検出するＸ
座標検出手段と,第２電極を流れる電流に基づいてｙ座
標を検出するＹ座標検出手段とで構成されていることを
特徴としている。
【００５６】上記構成によれば、上記第１電極を選択す
る期間と第２電極を選択する期間とにオーバーラップ期
間があるために、座標検出のトータル時間が短縮され
る。あるいは、座標検出期間長を上記オーバーラップ期
間を設けない場合と同じ時間長とすれば、検出可能な座
標点数が増加される。
【００５７】また、請求項１７に係る発明は、請求項１
３に係る発明の表示一体型座標入力装置において、上記
画像表示パネルは,上記第１電極と第２電極とを異なる
透明基板上に透明電極で形成すると共に,上記異なる透
明電極の間に液晶を封入したデューティタイプの画像表
示パネルであり、上記座標検出手段は,上記電極駆動手
段によって選択された第１電極を流れる電流に基づいて
上記画像表示パネル上のｘ座標を検出するＸ座標検出手
段と,第２電極を流れる電流に基づいてｙ座標を検出す
るＹ座標検出手段とで構成されていることを特徴として
いる。
【００５８】上記構成によれば、デューティタイプの画
像表示パネル上におけるｘ座標とｙ座標とが、異なる座
標検出手段で検出される。したがって、上記第１電極お
よび第２電極のうち上側に位置する電極の下側に位置す
る電極に対する静電シールド作用によって、上記選択さ
れた第１電極を流れる電流の波形と第２電極を流れる電
流の波形とに差異が生じても、夫々の波形に適した方法
によって的確に指示座標が検出される。
【００５９】また、請求項１８に係る発明は、請求項１
７に係る発明の表示一体型座標入力装置において、上記
Ｘ座標検出手段およびＹ座標検出手段のうち少なくとも
一方は、包絡線検波手段および波形微分手段を備えて、
上記検出電流の包絡線微分波形に基づいて上記指示座標
を検出することを特徴としている。
【００６０】デューティタイプの画像表示パネルでは、
座標検出期間において、上記第１,第２電極のうち下側
に位置する電極を流れる電流の波形は、上側に位置する
電極の静電シールド作用によって、指示座標までは単調
増加し指示座標を越えると一定値に安定する形状を呈す
る。そこで、上記構成によれば、上記下側の電極を流れ
る電流に基づいて座標検出を行う座標検出手段に包絡線
検波手段および波形微分手段を備えることによって、上
記下側に位置する電極を流れる電流の波形の変曲点に基
づいて指示座標が的確に検出される。
【００６１】また、請求項１９に係る発明は、請求項１
７に係る発明の表示一体型座標入力装置において、上記
制御手段は、上記第１電極を選択する期間と第２電極を
選択する期間とをオーバーラップさせる検出制御信号を
出力するようになっていることを特徴としている。
【００６２】上記構成によれば、上記第１電極を選択す
る期間と第２電極を選択する期間とにオーバーラップ期
間があるために、座標検出のトータル時間が短縮され
る。あるいは、座標検出期間長を上記オーバーラップ期
間を設けない場合と同じ時間長とすれば、検出可能な座
標点数が増加される。
【００６３】また、請求項２０に係る発明は、請求項１
６あるいは請求項１９に係る発明の表示一体型座標入力
装置において、上記検出制御信号は、上記第１電極およ
び第２電極のうち何れか一方の選択を開始させた後に、
他方の選択を開始させるような検出制御信号であること
を特徴としている。
【００６４】上記構成によれば、上記Ｘ座標検出手段に
よるｘ座標検出の開始と上記Ｙ座標検出手段によるｙ座
標検出の開始とに時間差が生ずる。したがって、Ｘ座標
検出開始時の突入電流とＹ座標検出開始時の突入電流と
が合わさって、上記座標検出手段の検出信号に現れるノ
イズが増幅されることがない。
【００６５】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。図１は、第１実施の形態の表
示一体型座標入力装置におけるブロック図である。この
表示一体型座標入力装置は、表示パネル３１,第１電極
駆動回路３２,第２電極駆動回路３３,Ｘ信号電流増幅回
路３４,Ｙ信号電流増幅回路３５,座標検出回路３６,直
流電源回路３７,交流印加回路３８,制御回路３９および
パネル制御回路４０によって概略構成される。ここで、
表示パネル３１は、画像の表示機能とタブレット機能と
を合わせ持っている。尚、以下の説明においては表示パ
ネル１がＴＦＴ液晶パネルである場合について説明す
る。したがって、座標検出時に走査される第１電極はソ
ース電極であり、第２電極はゲート電極である。
【００６６】上記直流電源回路３７は、交流１００Ｖか
ら所定の電流電圧を生成し、制御回路３９,パネル制御
回路４０,Ｘ信号電流増幅回路３４,Ｙ信号電流増幅回路
３５,座標検出回路３６および交流印加回路３８に供給
する。交流印加回路３８は、発振回路を含み、所定の直
流成分を有する正弦波交流電圧(励振信号)を生成し、第
１電極駆動回路３２,第２電極駆動回路３３,Ｘ信号電流
増幅回路３４およびＹ信号電流増幅回路３５に供給す
る。また、制御回路３９から入力される各種制御信号に
上記励振信号を重畳させてパネル制御回路４０に供給す
る。
【００６７】上記制御回路３９は、クロック発生器を含
み、タイミング信号をパネル制御回路４０に送出してパ
ネル制御回路４０を制御し、後に詳述する表示期間にお
いては表示動作を実行させる一方、座標検出期間には座
標検出動作を実行させる。また、上記座標検出期間には
座標検出回路３６を制御してＸ座標およびＹ座標を得
る。さらに、上述の如く、各種制御信号を交流印加回路
３８に送出して、上記励振信号を重畳させる。
【００６８】上記パネル制御回路４０は、表示期間に
は、第１電極駆動回路３２および第２電極駆動回路３３
を駆動制御して、制御回路３９からの画像信号に基づい
て表示パネル３１に画像を表示する。一方、座標検出期
間には、第１電極駆動回路３２および第２電極駆動回路
３３を駆動制御して、座標検出動作を行う。
【００６９】上記ＴＦＴ液晶パネル３１は、第１の透明
なガラス基板(以下、ＴＦＴ基板と言う)４１、第２の透
明なガラス基板(以下、対向基板と言う)４２、対向基板
４２上に形成された透明な対向電極４３、ＴＦＴ基板４
１上における対向電極４３側に配設されたソース電極Ｓ
n(ｎ＝１〜Ｎ)、ＴＦＴ基板４１上における対向電極４
３側にソース電極Ｓnに直交するように配設されたゲー
ト電極Ｇm(ｍ＝１〜Ｍ)、ＴＦＴ基板４１上の各ソース
電極Ｓnと各ゲート電極Ｇmとの交点に配置されたＴＦＴ
４４、ＴＦＴ基板４１に形成されてＴＦＴ４４のドレイ
ンに接続された画素電極４５から概略構成されている。
【００７０】尚、特に図示しないが、上記画素電極４５
と対向電極４３との間には液晶が封入されており、ＴＦ
Ｔ基板４１における対向基板４２の反対側の面には上偏
光板が接着されており、対向基板４２における対向電極
４３の反対側の面には下偏光板が接着されている。本実
施の形態においては、上記ＴＦＴ液晶パネル３１は、タ
ッチパネルとして使用する際に指と各電極Ｓn,Ｓmとの
静電結合が対向電極４３で遮蔽されないように、ＴＦＴ
基板４１側を入力面として使用される。
【００７１】以下、上記第１電極駆動回路３２,第２電
極駆動回路３３,Ｘ信号電流増幅回路３４,Ｙ信号電流増
幅回路３５および座標検出回路３６の概略動作について
説明する。
【００７２】上記第１電極駆動回路３２は、総てのソー
ス電極Ｓnと接続されており、上記表示期間には各ソー
ス電極Ｓnにパネル制御回路４０からの画像信号に基づ
く表示信号を供給する。一方、上記座標検出期間におけ
るＸ座標検出期間には、総てのソース電極Ｓnのうち選
択されたソース電極(以下、選択電極Ｓsと言う)をＸ信
号電流増幅回路３４に接続し、選択されないソース電極
(以下、非選択電極Ｓnsと言う)には交流印加回路３８か
らの上記重畳電圧としての交流電圧ＶSを印加する。そ
して、選択電極Ｓsとなるソース電極Ｓnの番号「ｎ」を１
からＮまで順次振ることによってソース電極Ｓnを一端
から他端まで順次走査するのである。
【００７３】上記第２電極駆動回路３３は、総てのゲー
ト電極Ｇmと接続されており、上記表示期間には各ゲー
ト電極Ｇmにパネル制御回路４０からの画像信号に基づ
く走査信号を供給する。一方、上記座標検出期間におけ
るＹ座標検出期間には、総てのゲート電極Ｇmのうち選
択されたゲート電極(以下、選択電極Ｇsと言う)をＹ信
号電流増幅回路３５に接続し、選択されないゲート電極
(以下、非選択電極Ｇnsと言う)には交流印加回路３８か
らの上記重畳電圧としての交流電圧ＶGを印加する。そ
して、選択電極Ｇsとなるゲート電極Ｇmの番号「ｍ」を１
からＭまで順次振ることによってゲート電極Ｇmを一端
から他端まで順次走査するのである。
【００７４】上記Ｘ信号電流増幅回路３４は、上記第１
電極駆動回路３２によって接続された選択電極Ｓsを流
れる電流を検出して増幅した後、扱い易い電圧まで電圧
増幅する。そして、交流印加回路３８からの励振信号電
圧との差をとってＸ座標検出電圧を得る。こうして得ら
れたＸ座標検出電圧は上記座標検出回路３６に出力され
る。
【００７５】上記Ｙ信号電流増幅回路３５は、上記第２
電極駆動回路３３によって接続された選択電極Ｇsを流
れる電流を検出して増幅した後、扱い易い電圧まで電圧
増幅する。そして、交流印加回路３８からの励振信号電
圧との差をとってＹ座標検出電圧を得る。こうして得ら
れたＹ座標検出電圧は上記座標検出回路３６に出力され
る。
【００７６】そうすると、上記座標検出回路３６は、Ｘ
座標検出電圧およびＹ座標検出電圧の夫々をサンプリン
グホールドし、Ａ/Ｄ変換した後、曲線近似して夫々の
ピーク値を検出する。そして、ソース電極Ｓnの走査を
開始してからＸ座標検出電圧のピーク検出までの時間中
におけるクロック数をカウントし、このカウント値をＸ
座標値に変換する。同様に、ゲート電極Ｇmの走査を開
始してからＹ座標検出電圧のピーク検出までのクロック
数のカウント値をＹ座標値に変換する。
【００７７】次に、この発明の座標検出の動作原理につ
いて説明する。指をＴＦＴ液晶パネル３１上においた場
合、図２に示すように、全ソース電極Ｓnと全ゲート電
圧Ｇmは上記指と静電的に結合する。但し、指との距離
が近い電極Ｓn,Ｇm程、上記静電結合容量は大きくな
る。したがって、指と最も強く結合している電極Ｓn,Ｇ
mの位置が分かれば、その位置が指を置いた位置である
と特定できる。
【００７８】上記ＴＦＴ液晶パネル３１上に指を置いた
場合には、ソース電極Ｓnと指と人体とを経路として、
また、ゲート電極Ｇmと指と人体とを経路として、微小
電流が流れる。その場合に、上記指との静電結合が強い
電極Ｓn,Ｇm程多くの電流が流れる。そこで、ソース電
極Ｓnおよびゲート電極Ｇmを端から順次走査して、最も
多くの電流が流れている電極Ｓn,Ｇm近傍に指が置かれ
ていると判断するのである。
【００７９】図３は、上記座標検出系の等価回路であ
る。電源回路５１は、インピーダンスがＺcであって接
地されている。励振信号電圧発生源５２は、電源回路５
１に直列に接続されて励振信号電圧Ｖsinを発生する。
Ｃp1は、指と選択電極Ｓs,Ｇsとの静電結合容量であ
る。Ｃp2は、指と上記選択電極以外の電極(非選択電極
Ｓns,Ｇns,画素電極４５及び非検出側電極(ソース電極
選択時におけるゲート電極Ｇmまたはゲート電極選択時
におけるソース電極Ｓn))との静電結合容量である。
尚、上記検出電流をある程度大きくするために、選択電
極Ｓs,Ｇsを複数本としても差し支えない。
【００８０】５３は、大地と結合する人体モデルを集中
定数で表したものであり、抵抗Ｒhと容量Ｃhとの直列接
続で表される。
【００８１】上記のような等価回路において、指と選択
電極Ｓs,Ｇsとの間に流れる電流(すなわち、静電結合容
量Ｃp1を流れる電流)ｉ1を電流計５４で計測するのであ
る。
【００８２】後に詳細に説明するように、ＴＦＴ液晶パ
ネル３１のソース電極Ｓn,ゲート電極Ｇmおよび対向電
極４３には励振信号電圧Ｖsinが印加されている。ま
た、総てのＴＦＴのソース・ゲートの間にはカットオフ
電圧が印加されているので画素電極４５は電気的に浮い
た状態にあるが、画素電極４５は全面で対向電極４３と
静電結合しており、対向電極４３から励振信号電圧Ｖsi
nが誘起されている。さらに、パネル制御回路４０から
第１電極駆動回路３２および第２電極駆動回路３３に供
給される各種制御信号にも上述のように交流印加回路３
８によって上記励振信号が重畳されている。
【００８３】このように、上記ソース電極Ｓnやゲート
電極Ｇmのみならず、総ての電極や駆動回路の配線に励
振信号電圧Ｖsinが載るようにしているのは、次の２つ
の理由による。先ず、第１の理由は、上記交流電圧ＶS,
ＶGの位相の回りを防ぐことにある。通常、両電極駆動
回路３２,３３は多層基板で形成されるので、配線間に
静電結合容量が存在する。また、ソース電極Ｓn,ゲート
電極Ｇmおよび対向電極４３の相互間にも静電結合容量
が存在する。このような状態で直流電圧が印加された配
線や電極が存在すると、上記静電結合容量,液晶の静電
容量,アナログスイッチ(図示せず)および各電極の抵抗
の存在によって上記非選択電極Ｓns,Ｇnsに印加される
交流電圧ＶS,ＶGの位相が回ってしまう。
【００８４】そうすると、後に詳述するような構成を有
する上記Ｘ信号電流増幅回路３４およびＹ信号電流増幅
回路３５の初段の電流増幅において、オペアンプの反転
入力端子と非反転入力端子に入力される交流電圧の位相
がずれることになり、その差分が増幅されて正常な検出
が行えないのである。
【００８５】これに対して、本実施の形態においては、
総ての電極や駆動回路の配線に交流的に一致する電圧が
加わっているので、ＴＦＴ液晶パネル３１及び両電極駆
動回路３２,３３上における各電極間や各配線間の静電
結合容量を考慮する必要はない。したがって、上述のＸ
信号電流増幅回路３４およびＹ信号電流増幅回路３５の
初段の電流増幅においても、上記アンプの反転入力端子
と非反転入力端子における入力間の位相のずれはなく、
正常な検出を行えるのである。
【００８６】また、第２の理由は、直流電圧が印加され
た電極、つまり交流的に接地状態にある電極が存在する
と、指と大地とを結ぶ経路が上記接地状態にある電極を
介する経路と人体を介する経路との２経路になる。その
ために、上記検出電流も、非常に微小であるにも拘わら
ず２分割されることになる。しかも、人体側の静電結合
容量が電極間の静電結合容量に比べて非常に小さい。し
たがって、検出電流の多くは上記接地状態にある電極を
介する経路側に流れることになり、人体を介する経路側
を流れる電流(本来の検出電流)を検出することが非常に
困難になるためである。
【００８７】上記等価回路における電源回路５１のイン
ピーダンスＺcの周波数特性を図４に示す。ここで、図
４は両対数グラフに表したものであり、電源回路５１は
トランスを介して大地と結合しているために、図のよう
な特性を示す。ここで、最小のインピーダンスをＺc0と
し、そのときの周波数をｆ0とする。尚、実測によれば
上記インピーダンスＺc0は数百kΩ〜数kΩであり、周波
数ｆ0は数十kＨz〜数百kＨzである。そして、励振信号
電圧発生源５２からの励振信号電圧Ｖsinの周波数を、
上記周波数ｆ0近傍に設定するのが望ましいのである。
以下、その理由について説明する。
【００８８】今、上記励振信号電圧Ｖsinの振幅をｖと
する。また、指と選択電極Ｓs,Ｇsとの結合容量Ｃp1
に、指と上記選択電極以外の電極との結合容量Ｃp2を加
えた結合容量、すなわち、指とＴＦＴ液晶パネル３１の
全電極との結合容量は、数pＦである。そのうち、指と
選択電極Ｓs,Ｇsとの結合容量Ｃp1の割合は数％に過ぎ
ない。また、上記人体モデル５３の抵抗Ｒhは２００Ω
であり、容量Ｃhは２００pＦである。
【００８９】ここで、分かりやすくするために具体的な
数値を上げて説明する。すなわち、上記励振信号の周波
数ｆ1を１００kＨzとし、この周波数ｆ1における電源回
路５１のインピーダンスＺc1を１kΩとし、励振信号振
幅ｖを１Ｖrmsとし、指と選択電極Ｓs,Ｇsとの静電結合
容量Ｃp1を０.５pＦとし、指と上記選択電極以外の電極
との静電結合容量Ｃp2を９.５pＦとする。そうすると、
上記等価回路における１００kＨzでの全インピーダンス
Ｚallは、式(１) Ｚall＝Ｚc1＋１/ω(Ｃp1＋Ｃp2)＋Ｒh＋１/ωＣh …（１） 但し、ω＝２πｆ1より、Ｚall≒１６８kΩとなる。し
たがって、人体を流れる電流ｉは、式(２) ｉ＝ｖ/Ｚall …（２） より、ｉ≒５.９μＡrmsとなる。
【００９０】上記検出電流ｉ1は、人体を流れる電流ｉ
のうち、指と選択電極Ｓs,Ｇsとの結合容量Ｃp1側を流
れる電流であるから、式(３) ｉ1＝ｉ{Ｃp1/(Ｃp1＋Ｃp2)} …（３） より、ｉ1＝０.３０μＡrmsとなる。
【００９１】この検出電流ｉ1＝０.３０μＡrmsは、指
の直下に選択電極Ｓs,Ｇsがある場合であるが、そうで
ない場合には指と選択電極Ｓs,Ｇsとの距離が大きくな
るにしたがって、指と選択電極Ｓs,Ｇsとの静電結合容
量Ｃp1が小さくなり、座標検出期間全体を通してみる
と、図５に示すように、指の位置で振幅が最大となる検
出電流が得られる。
【００９２】図５に示す検出電流ｉ1の極値の絶対値
は、走査されている選択電極Ｓs,Ｇsと指との結合の強
さに応じて増減する。一方、励振信号周波数ｆ1は既知
であるから、走査開始時に励振信号を同期させれば時間
軸方向への検出電流ｉ1の極値の位置は予め分かる。し
たがって、極値の位置における検出電流ｉ1の値を読み
出して絶対値をとれば検出電流ｉ1の極値の絶対値を得
ることができる。こうして得られる検出電流ｉ1の極値
の絶対値が最大値を呈する位置を指の位置であると判定
するのである。
【００９３】このように、本実施の形態においては、指
と電極Ｓn,Ｇmとの静電結合容量に係る値を直接検出す
るので、上記特開平８−１７９８７１号公報の場合のよ
うに直交する２種類の電極間の静電結合容量の指の存在
による変化を検出する場合に比較して、精度よく指によ
る指示座標を検出できるのである。
【００９４】ここで、式(２)および式(３)から分かるよ
うに、上記等価回路の全インピーダンスＺallが小さい
ほど検出電流ｉ1は大きくなる。そして、式(１)の各項
のうちの第１項にのみ励振信号の周波数ｆ1でのインピ
ーダンスＺc1が含まれ、このインピーダンスＺc1は、図
４から励振信号の周波数ｆ1がｆ0の場合に最小値になる
ことが分かる。したがって、励振信号周波数ｆ1を上記
周波数ｆ0近傍に設定するのが望ましいのである。
【００９５】一方、上記式(１)の第２項および第４項
は、ωが大きいほど小さくなる。したがって、励振信号
周波数ｆ1はなるべく大きいほど検出電流ｉ1は大きくな
る。そこで、上述の２点に加えて電波障害の規制等も考
慮して、上記全インピーダンスＺallが小さくなるよう
に、励振信号周波数ｆ1の値を設定することになる。
尚、式(２)より、励振信号電圧Ｖsinの振幅ｖは、大き
い方が検出電流ｉ1は大きくなることが分かる。
【００９６】以下、上記構成を有する表示一体型座標入
力装置の動作タイミングについて説明する。図６は、上
記動作タイミングを示すタイミングチャートを示す。１
つのフレームは、ＴＦＴ液晶パネル３１上における指で
指示された座標を検出する座標検出期間と、画像信号に
基づいてＴＦＴ液晶パネル３１に画像を表示する表示期
間とに時分割される。
【００９７】上記表示期間は、上記制御回路３９から上
記パネル制御回路４０に供給される座標検出サイクル信
号のレベルが“Ｌ"になることによって設定される。そ
うすると、パネル制御回路４０は、第１電極駆動回路３
２および第２電極駆動回路３３に画像信号と制御信号を
出力する。以後、第１電極駆動回路３２および第２電極
駆動回路３３によってＴＦＴ液晶パネル３１が駆動され
て画像が表示される。尚、画像表示に関する両電極駆動
回路３２,３３およびＴＦＴ液晶パネル３１の動作は、
従来よりよく知られたＴＦＴ液晶表示装置と同じである
から説明を省略する。但し、フリッカを押さえるため
に、単位時間当たりのフレーム数を６０フレーム/秒以
上が望ましい。
【００９８】一方、上記座標検出サイクル信号のレベル
が“Ｈ"になることによって、上記座標検出期間が設定
される。そうすると、パネル制御回路４０は、第１電極
駆動回路３２にＸ検出期間信号XDETと制御信号を出力す
る。また第２電極駆動回路３３にＹ検出期間信号YDETと
制御信号を出力する。上記座標検出期間は、Ｘ座標検出
期間とＹ座標検出期間とに２分割され、Ｘ座標検出期間
は、Ｘ検出期間信号XDETのレベルが“Ｈ"になることに
よって設定される。また、Ｙ座標検出期間は、Ｙ検出期
間信号YDETのレベルが“Ｈ"になることによって設定さ
れる。
【００９９】次に、上記第１電極駆動回路３２,第２電
極駆動回路３３,直流電源回路３７,交流印加回路３８,
Ｘ信号電流増幅回路３４,Ｙ信号電流増幅回路３５およ
び座標検出回路３６の構成と動作について、詳細に説明
する。
【０１００】図７は、上記第１電極駆動回路３２の具体
的回路の一例を示す回路図である。図７においては、説
明を簡単にするために、ソース電極Ｓnは５本(ｎ＝１〜
５)としている。上記第１電極駆動回路３２は、ＡＮＤ
ゲート６１,Ｄフリップフロップ６２〜６６,アナログス
イッチ６７〜７１およびソース側表示駆動回路８３で概
略構成される。そして、ＡＮＤゲート６１には、パネル
制御回路４０からのＸ検出期間信号XDETと上記制御信号
としての第１電極選択信号XSELとが入力される。また、
各Ｄフリップフロップ６２〜６６のクロック端子ＣＫに
は、パネル制御回路４０からの上記制御信号としての第
１クロックXCKが入力される。また、ソース側表示駆動
回路８３には、パネル制御回路４０からの画像信号およ
び表示用の制御信号が入力される。
【０１０１】図８は、上記Ｘ検出期間信号XDET,第１電
極選択信号XSEL及び第１クロックXCKのタイミングチャ
ートである。以下、図７および図８に従って、第１電極
駆動回路３２の動作を説明する。上記座標検出期間にお
いて、Ｘ検出期間信号XDETのレベルが“Ｈ"になるとＸ
座標検出期間に入り、ＡＮＤゲート６１は第１電極選択
信号XSELを通過させてＤフリップフロップ６２の入力端
子Ｄに供給する。各Ｄフリップフロップ６２〜６５の出
力端子Ｑは次段のＤフリップフロップ６３〜６６の入力
端子Ｄに接続されて、Ｄフリップフロップ６２〜６６は
シフトレジスタを構成している。したがって、第１クロ
ックXCKの立ち上がりに同期して、Ｄフリップフロップ
６２に入力されたデータが右シフトされて行く。また、
上記各Ｄフリップフロップ６２〜６６の出力端子Ｑの夫
々は、対応するアナログスイッチ６７〜７１の制御端子
Ｕに接続されている。
【０１０２】上記アナログスイッチ６７〜７１は、制御
端子Ｕに入力される制御信号のレベルが“Ｈ"になると
端子ａ側に切り替わって、端子ａを対応するソース電極
Ｓnに接続する。一方、“Ｌ"になると端子ｂ側に切り替
わって、端子ｂを対応するソース電極Ｓnに接続する。
各アナログスイッチ６７〜７１の端子ｂには、交流印加
回路３８からの交流電圧ＶSが供給されている。一方、
夫々の端子ａは、上述のように、Ｘ信号電流増幅回路３
４の初段のオペアンプに接続されている。したがって、
各Ｄフリップフロップ６２〜６６の出力信号が“Ｈ"の
場合には、対応するソース電極Ｓnが選択されてＸ信号
電流増幅回路３４に接続される。また、“Ｌ"の場合に
は、上記交流印加回路３８からの交流電圧ＶSが対応す
るソース電極Ｓnに印加される。
【０１０３】つまり、図７の例では、上記ソース電極Ｓ
2,Ｓ3が選択されてＸ信号電流増幅回路３４に接続され
ており、ソース電極Ｓ1,Ｓ4,Ｓ5には交流電圧ＶSが印加
されている。そして、次のクロックの立ち上がりでソー
ス電極Ｓ3,Ｓ4が選択されてＸ信号電流増幅回路３４に
接続される一方、ソース電極Ｓ1,Ｓ2,Ｓ5に交流電圧ＶS
が印加される。以下、同様にして、隣接する２本のソー
ス電極Ｓn,Ｓn+1が順次選択されてソース電極Ｓnが走査
されるのである
【０１０４】一方、上記表示期間においては、上記ソー
ス側表示駆動回路８３は、パネル制御回路４０からの画
像信号および表示用の制御信号に基づいて、ソース電極
Ｓnに表示信号を供給する。
【０１０５】図９は、上記第２電極駆動回路３３の具体
的回路の一例を示す回路図である。上記第２電極駆動回
路３３は、上記第１電極駆動回路３２と同様に、ＡＮＤ
ゲート７２,Ｄフリップフロップ７３〜７７,アナログス
イッチ７８〜８２およびゲート側表示駆動回路８４で概
略構成される。そして、ＡＮＤゲート７２には、パネル
制御回路４０からのＹ検出期間信号YDETと第２電極選択
信号YSELとが入力される。また、各Ｄフリップフロップ
７３〜７７のクロック端子ＣＫには、パネル制御回路４
０からの第２クロックYCKが入力される。また、ゲート
側表示駆動回路８４には、パネル制御回路４０からの画
像信号及び表示用の制御信号が入力される。また、Ｄフ
リップフロップ７３〜７７はシフトレジスタを構成して
いる。そして、各Ｄフリップフロップ７３〜７７の出力
端子Ｑの夫々は、対応するアナログスイッチ７８〜８２
の制御端子Ｕに接続されている。
【０１０６】上記各アナログスイッチ７８〜８２の端子
ｂには、交流印加回路３８からの交流電圧ＶGが供給さ
れる一方、夫々の端子ａはＹ信号電流増幅回路３５の初
段のオペアンプに接続されている。また、各アナログス
イッチ７８〜８２夫々は、何れかのゲート電極Ｇmに接
続されている。
【０１０７】図１０は、上記Ｙ検出期間信号YDET,第２
電極選択信号YSELおよび第２クロックYCKのタイミング
チャートである。上記構成の第２電極駆動回路３３は、
第１電極駆動回路３２と同様に動作して以下のようにＴ
ＦＴ液晶パネル３１を駆動する。すなわち、上記座標検
出期間においては、各Ｄフリップフロップ７３〜７７の
出力信号が“Ｈ"の場合には、対応するゲート電極Ｇmが
選択されてＹ信号電流増幅回路３５に接続される。一
方、“Ｌ"の場合には、交流印加回路３８からの交流電
圧ＶGが対応するゲート電極Ｇmに印加される。そして、
ＡＮＤゲート７２へ入力されるレベル“Ｈ"の時間長が
２クロック分の第２電極選択信号YSELに基づいて、隣接
する２本のゲート電極Ｇm,Ｇm+1が順次選択されてゲー
ト電極Ｇmが走査されるのである。
【０１０８】一方、上記表示期間においては、上記ゲー
ト側表示駆動回路８４は、パネル制御回路４０からの画
像信号および表示用の制御信号に基づいて、ゲート電極
Ｇmに走査信号を供給する。
【０１０９】ここで、上述の第１電極駆動回路３２およ
び第２電極駆動回路３３の動作説明においては、説明を
簡単にするために励振信号を無視して説明した。実際に
は、第１電極駆動回路３２,第２電極駆動回路３３,Ｘ信
号電流増幅回路３４,Ｙ信号電流増幅回路３５およびパ
ネル制御回路４０には、上述のように、交流印加回路３
８によって励振信号電圧Ｖsinが重畳された電圧が供給
される。したがって、Ｘ検出期間信号XDET,Ｙ検出期間
信号YDET,第１電極選択信号XSEL,第２電極選択信号YSE
L,第１クロックXCK,第２クロックYCK,交流電圧ＶSおよ
び交流電圧ＶGを含めて、上記ＴＦＴ液晶パネル３１に
入力される総ての信号電圧には励振信号電圧Ｖsinが重
畳されている。したがって、上記Ｘ検出期間信号XDET，
第１電極選択信号XSEL，第１クロックXCK,Ｙ検出期間信
号YDET,第２電極選択信号YSELおよび第２クロックYCKの
直流の基準電位から見た実際の波形は、図１１および図
１２に示すような波形である。
【０１１０】但し、実際のＴＦＴ液晶パネル３１におい
て、ＳＶＧＡ(スーパー・ビデオ・グラフィックス・アレ
イ)カラー画面対応の場合には、ソース電極ＳnはＲＧＢ
３色用で２４００本あり、ゲート電極Ｇmは６００本あ
る。これらの電極Ｓn,Ｇmを表示に影響が無いように走
査するためには、第１クロックXCK及び第２クロックYCK
の周波数は数ＭＨzにする必要がある。これに対して、
上記励振信号電圧Ｖsinの周波数は、上述したように、
数十kＨz〜数百kＨzである。したがって、第１クロック
XCK及び第２クロックYCKの実際の波形は、図１１および
図１２とは異なる波形になる。
【０１１１】上述のように、上記ＴＦＴ液晶パネル３１
に入力される総ての信号電圧には、同位相,同振幅の交
流の励振信号電圧Ｖsinが重畳されているので、ＴＦＴ
液晶パネル３１,第１電極駆動回路３２および第２電極
駆動回路３３上において各電位の電位差を見る分には、
励振信号電圧Ｖsinは重畳されていないも同然である。
したがって、励振信号電圧Ｖsinの重畳は、先に説明し
たような第１電極駆動回路３２および第２電極駆動回路
３３の動作に何ら変更を要するものではない。
【０１１２】上記座標検出期間に非選択電極Ｓns,Ｇns
に印加される交流電圧ＶS,ＶGは、ＴＦＴ液晶パネル３
１に画像が表示されないような電圧である必要がある。
そのために、交流電圧ＶS,ＶGは、(ＶS−ＶG)の値がＴ
ＦＴ液晶パネル３１上のＴＦＴのソース・ゲート間がカ
ットオフ電圧になるように設定する。こうすることによ
って、上記表示期間中に液晶に充電された電荷(画像デ
ータ)が放電によって失われないのである。
【０１１３】次に、電源回路について説明する。図１３
は、上記直流電源回路３７の要部回路図である。この直
流電源回路３７は、一般によく知られたトランス型直流
電源回路であり、トランス８５,整流回路８６,８７から
概略構成される。家庭用コンセント８８からの交流１０
０Ｖをトランス８５によって分圧し、整流回路８６,８
７によって直流電圧Ｖ+,Ｖ-およびＧＮＤを生成する。
【０１１４】図１４は、上記交流印加回路３８の一例を
示す回路図である。発振回路９１は、正弦波の励振信号
電圧Ｖsinを発生する。この励振信号電圧Ｖsinは、コン
デンサＣ1を介してオペアンプ９２の非反転入力端子
(＋)に入力される。同様に、コンデンサＣ2,Ｃ3を介し
てオペアンプ９３,９４の非反転入力端子(＋)に入力さ
れる。さらに、オペアンプ９２の非反転入力端子(＋)に
は、直流電源回路３７からの直流電圧Ｖ+およびＧＮＤ
を抵抗Ｒ1,Ｒ2で抵抗分割して得られた所望電位の直流
電圧Ｖ1が入力される。同様に、オペアンプ９３の非反
転入力端子(＋)には、直流電源回路３７からの直流電圧
Ｖ-およびＧＮＤを抵抗Ｒ3,Ｒ4で抵抗分割して得られた
所望電位の直流電圧Ｖ2が入力される。また、オペアン
プ９４の非反転入力端子(＋)には、制御回路３９からの
制御電圧Ｖ3が入力される。
【０１１５】一方、各オペアンプ９２〜９４の反転入力
端子(−)は、出力端子に接続されている。その結果、オ
ペアンプ９２,９３の出力端子からは、直流電圧Ｖ1,Ｖ2
に励振信号電圧Ｖsinが重畳された出力電圧Ｖi1,Ｖi2が
出力される。また、オペアンプ９４の出力端子からは、
制御電圧Ｖ3に励振信号電圧Ｖsinが重畳された出力電圧
Ｖi3が出力される。
【０１１６】図１５に、上記出力信号Ｖi1,Ｖi2,Ｖi3の
波形を示す。図１５(a)は出力信号Ｖi1,Ｖi2およびＶsi
nであり、図１５(b)は出力信号Ｖi3である。尚、上記制
御回路３９からの制御電圧Ｖ3に励振信号電圧Ｖsinが重
畳された出力電圧Ｖi3としては、第１電極駆動回路３２
および第２電極駆動回路３３に供給されるＸ検出期間信
号XDET,Ｙ検出期間信号YDET,第１電極選択信号XSEL,第
２電極選択信号YSEL,第１クロックXCKおよび第２クロッ
クYCK等がある。また、出力信号Ｖi1,Ｖi2としては、非
選択電極Ｓns,Ｇnsに印加される交流電圧ＶS,ＶG等があ
る。
【０１１７】ここで、上記発振回路９１としては、ウィ
ーンブリッジ発振回路,ブリッジＴ型発振回路,移相型Ｃ
Ｒ発振回路やＰＬＬ(位相同期ループ周波数復調器)で構
成されたものが用いられる。さらに、歪み率を低くする
ために、高調波成分を除去するフィルタを設けても差し
支えない。尚、励振信号電圧Ｖsinの振幅ｖは、上述の
ように、大きいほど選択電極Ｓs,Ｇsを流れる検出電流
を大きくできる。しかしながら、検出電流を増幅するオ
ペアンプ等のＩＣ(集積回路)の性能による制限や消費電
力の抑制のために、数Ｖrmsに設定するのが適当であ
る。
【０１１８】次に、電流増幅回路について説明する。図
１６は、上記Ｘ信号電流増幅回路３４の一例を示す回路
図である。このＸ信号電流増幅回路３４は、オペアンプ
９５〜９９,コンデンサＣS1〜ＣS6,抵抗ＲS1〜ＲS13お
よびインダクタンスＬS1から概略構成される。第１電極
駆動回路３２のアナログスイッチ６７〜７１によって選
択された選択電極Ｓsからの検出電流ＩSsigは、オペア
ンプ９５の反転入力端子(−)に入力される。
【０１１９】また、上記オペアンプ９５の非反転入力端
子(＋)には、非選択電極Ｓnsに印加されているのと同じ
交流電圧ＶSが入力される。これは、オペアンプ９５の
入力インピーダンスが高いことを利用して反転入力端子
(−)の電位もＶSにし、総てのソース電極Ｓnの電位が選
択/非選択に拘わらずＶSになるようにするためである。
こうすることによって、選択電極Ｓsにソースが接続さ
れたＴＦＴ４４のゲート・ソース間もカットオフ電圧に
保持されるのである。
【０１２０】上記オペアンプ９５は、反転入力端子(−)
に入力された検出電流ＩSsigを増幅する電流増幅回路を
構成している。ここで、オペアンプ９５の電源電圧Ｖ
iS1，ＶiS2は直流電源回路３７の出力に基づく直流電圧
Ｖ1,Ｖ2に励振信号電圧Ｖsinを重畳した電圧Ｖi1,Ｖi2
である。言うまでもなく、電源電圧ＶiS1,ＶiS2は、非
反転入力端子(＋)に入力される交流電圧ＶSに対してプ
ラス電位とマイナス電位であり、振幅,位相共に励振信
号電圧Ｖsinに一致している。その結果、オペアンプ９
５の出力電圧は、交流電圧ＶSに微小な検出電圧が重畳
されたものとなる。
【０１２１】次に、上記オペアンプ９５の出力電圧を扱
い易くするために、次段のコンデンサＣS2によって直流
成分をカットする。そして、オペアンプ９６では、直流
成分がＧＮＤ電位である励振信号電圧ＶiGND(＝Ｖsin)
を基準として電圧増幅する。そのために、オペアンプ９
６の電源電圧Ｖi4,Ｖi5は非反転入力端子(＋)に入力さ
れる励振信号電圧ＶiGNDに対してプラス電位とマイナス
電位であり、振幅,位相共に、励振信号電圧ＶiGND(＝Ｖ
sin)に一致している。
【０１２２】次に、上記オペアンプ９６の出力電圧に含
まれる検出信号成分を抽出するために、励振信号成分を
キャンセルする。そのために、以下に述べるように、励
振信号電圧ＶiGNDの振幅をオペアンプ９６の出力電圧の
励振信号成分の振幅に合わせた後、その位相を反転させ
た信号電圧を加えるのである。
【０１２３】すなわち、オペアンプ９７の反転入力端子
(−)には、抵抗ＲS5を介して励振信号電圧ＶiGNDが入力
されている。一方、非反転入力端子(＋)には可変抵抗Ｒ
S6を介して励振信号電圧ＶiGNDが入力されて、且つ、コ
ンデンサＣS5を介してＶGND（つまり、直流のＧＮＤ)に
接続されている。そして、可変抵抗ＲS6を調整して非反
転入力端子(＋)に入力される励振信号電圧ＶiGNDの位相
をずらす一方、出力端子に接続されている可変抵抗ＲS8
によって振幅を調整する。こうして生成されたオペアン
プ９６の出力電圧の励振信号成分と同じ振幅で位相が反
転された信号電圧が、オペアンプ９６の出力電圧に加え
られてオペアンプ９８の反転入力端子(−)に入力され
る。
【０１２４】その結果、上記オペアンプ９８の出力端子
からは、励振信号成分のない電圧信号が得られる。その
電圧信号をオペアンプ９９によって再度増幅すると共
に、Ｓ/Ｎ比の向上を図るために、インダクタンスＬS1
とコンデンサＣS6とで構成されるバンドパスフィルタを
通して出力電圧信号ＶSOUTを得る。この電圧信号ＶSOUT
を上記Ｘ座標検出電圧として座標検出回路３６に送出す
る。
【０１２５】ここで、上記オペアンプ９８,９９の非反
転入力端子(＋)には、夫々、入力抵抗ＲS10,ＲS13を介
して直流のＧＮＤが接続されている。また、オペアンプ
９７,98,９９の電源電圧は直流電圧ＶS1,ＶS2であり、
夫々、直流のＧＮＤに対してプラスとマイナスの電位を
有する。また、コンデンサＣS1,ＣS3,ＣS4は、夫々、オ
ペアンプ９５,９６,９８の発振を抑える。
【０１２６】図１７は、上記Ｙ信号電流増幅回路３５の
一例を示す回路図である。このＹ信号電流増幅回路３５
は、図１６に示すＸ信号電流増幅回路３４と全く同様の
構成を有し、オペアンプ１００〜１０４,コンデンサＣ
G1〜ＣG6,抵抗ＲG1〜ＲG13およびインダクタンスＬG1か
ら概略構成される。そして、オペアンプ１００の反転入
力端子(−)には、第２電極駆動回路３３のアナログスイ
ッチ７８〜８２によって選択された選択電極Ｇsからの
検出電流ＩGsigが入力される。一方、非反転入力端子
(＋)には、非選択電極Ｇnsに印加されているのと同じ交
流電圧ＶGが入力される。
【０１２７】上記構成のＹ信号電流増幅回路３５は、Ｘ
信号電流増幅回路３４の場合と全く同様に動作して、オ
ペアンプ１０４の出力端子から電圧信号ＶGOUTを出力す
る。そして、この電圧信号ＶGOUTを、上記Ｙ座標検出電
圧として座標検出回路３６に送出するのである。
【０１２８】次に、上記座標検出回路３６について説明
する。図１８は、上記座標検出回路３６の一例を示す回
路図である。この座標検出回路３６は、アナログスイッ
チ１０５,サンプリングホールド回路１０６,Ａ/Ｄ変換
器１０７および比較器１０８で概略構成されている。
【０１２９】上記アナログスイッチ１０５の制御端子Ｕ
には、上記制御回路３９から出力された励振信号電圧Ｖ
sinが重畳されていないＸ検出期間信号XDETが入力され
る。そして、Ｘ検出期間信号XDETのレベルが“Ｈ"の場
合(つまり、Ｘ座標検出期間の場合)には、アナログスイ
ッチ１０５は端子ａ側に切り替え接続されて、Ｘ信号電
流増幅回路３４からのＸ座標検出電圧ＶSOUTをサンプリ
ングホールド回路１０６に送出する。一方、“Ｌ"の場
合(つまり、Ｙ座標検出期間の場合)には、アナログスイ
ッチ１０５は端子ｂ側に切り替え接続されて、Ｙ信号電
流増幅回路３５からのＹ座標検出電圧ＶGOUTをサンプリ
ングホールド回路１０６に送出する。
【０１３０】上記サンプリングホールド回路１０６に
は、制御回路３９から出力されたクロックCKが入力され
る。そして、所定のクロック数毎に、アナログスイッチ
１０５から入力されたＸ座標検出電圧ＶSOUTあるいはＹ
座標検出電圧ＶGOUTをサンプリングホールドする。ここ
で、上記所定のクロック数のタイミングは、上述したよ
うに、Ｘ座標検出電圧ＶSOUTあるいはＹ座標検出電圧Ｖ
GOUTが極値を取る時間に設定されている。したがって、
サンプリングホールド回路１０６からは、ｎ番目(ｎは
自然数)のサンプリングホールド時のＸ座標検出電圧Ｖ
SOUTあるいはＹ座標検出電圧ＶGOUTの絶対値ＰnがＡ/Ｄ
変換器１０７に出力される。
【０１３１】上記絶対値Ｐnは、ベース電位とＸ座標検
出電圧ＶSOUTまたはＹ座標検出電圧ＶGOUTの差である。
ここで、Ｘ座標検出電圧ＶSOUTまたはＹ座標検出電圧Ｖ
GOUTは、何れも図１９に示すような波形となる。上記Ａ
/Ｄ変換器１０７では、サンプリングホールド回路１０
６からの信号電圧ＰnをＡ/Ｄ変換し、そのディジタル値
ＰＤnと信号電圧Ｐnのサンプリングホールド時までのク
ロック数ＣＫnを比較器１０８に出力する。
【０１３２】上記比較器１０８は、入力されるディジタ
ル値ＰＤnを順次比較して各座標検出期間毎に最大値を
求め、その最大値時のクロック数ＣＫnから指で指示さ
れた位置の１次元座標値を算出する。この１次元座標値
の算出を上記Ｘ座標検出電圧ＶSOUTとＹ座標検出電圧Ｖ
GOUTとに関して順次行うことによって、指による指示座
標(ｘ,ｙ)を求めて出力する。
【０１３３】また、より精密に上記１次元座標値を求め
る場合には、Ａ/Ｄ変換器１０７からのディジタル値Ｐ
Ｄnで得られる波形を曲線近似すればよい。例えば、最
小二乗法を利用してディジタル値ＰＤnによって得られ
る波形を２次曲線で近似し、この得られた２次曲線の頂
点位置を１次元座標値とするのである。こうすれば、分
解能を励振信号の半周期分以上に細かくすることができ
る。このような曲線近似演算や頂点位置検出演算は、Ａ
/Ｄ変換器１０７から出力されるディジタル値ＰＤnに基
づいて、本表示一体型座標入力装置全体の制御を司るＣ
ＰＵ(中央演算処理装置)等で行えばよい。
【０１３４】ここで、上記クロックCKの周波数は、励振
信号電圧Ｖsinの周波数の２倍に設定する。また、励振
信号電圧ＶsinとクロックCKとは同調させておく。こう
することによって、励振信号電圧Ｖsinのピークは所定
のクロック数で現れることになる。例えば、励振信号電
圧Ｖsinの周波数を１００kＨzとすると、励振信号電圧
Ｖsinのピークは５μsec毎に現れる。そして、Ｘ座標検
出期間およびＹ座標検出期間の開始時に励振信号電圧Ｖ
sinの位相９０度を合わせておけば、座標検出開始から
ｎ×５μsec(ｎは自然数)後にピークが現れることにな
る。そこで、上記クロックCKの周波数を２００kＨzとす
ると、クロックCKの１周期は５μsecであり、座標検出
開始時にクロックCKを同期させれば、ｎ回目のクロック
時に励振信号電圧Ｖsinのピークがあることが分かるの
である。この場合の励振信号電圧ＶsinとクロックCKと
のタイミングチャートを図２０に示す。
【０１３５】上述の説明では、指による座標入力につい
て述べたが、手で把持した導体ペンでＴＦＴ液晶パネル
３１の表面を指示しても同様に座標入力ができることは
言うまでもない。
【０１３６】上述したように、第１実施の形態において
は、上記制御回路３９からの座標検出サイクル信号に従
って、１フレームが座標検出期間と表示期間とに時分割
される。そして、表示期間には、パネル制御回路４０か
ら、第１電極駆動回路３２および第２電極駆動回路３３
に画像信号と制御信号とが送出される。そして、従来か
ら良く知られたＴＦＴ液晶表示装置と同様にして、第１
電極駆動回路３２によってＴＦＴ液晶パネル３１のソー
ス電極Ｓnが駆動される一方、第２電極駆動回路３３に
よってゲート電極Ｇmが駆動されて、ＴＦＴ液晶パネル
３１に画像が表示される。
【０１３７】一方、上記座標検出期間には、パネル制御
回路４０から、第１電極駆動回路３２にＸ検出期間信号
XDETと制御信号とが送出され、第２電極駆動回路３３に
Ｙ検出期間信号YDETと制御信号とが送出される。そし
て、第１電極駆動回路３２は、Ｘ座標検出期間には、Ｔ
ＦＴ液晶パネル３１のソース電極Ｓnをｎ＝１からｎ＝
Ｎまで順次走査し、選択電極ＳsをＸ信号電流増幅回路
３４に接続する一方、非選択電極Ｓnsには直流電源回路
３７からの直流電圧に交流印加回路３８によって励振信
号電圧Ｖsinが重畳された交流電圧ＶSを印加する。
【０１３８】そうすると、交流的に見て選択電極Ｓsが
人体を通して接地される一方、直流電源回路３７はコン
セントを通して接地されているために、選択電極Ｓsを
指との距離に応じた大きさの電流が流れる。この電流を
Ｘ信号電流増幅回路３４によって、電流増幅および電圧
増幅した後励振信号電圧Ｖsinとの差を取ってＸ座標検
出電圧ＶSOUTを得る。
【０１３９】また、Ｙ座標検出期間には、第２電極駆動
回路３３は、Ｘ座標検出期間における第１電極駆動回路
３２と同様にして、ゲート電極Ｇmを順次走査して選択
電極ＧsをＹ信号電流増幅回路３５に接続する一方、非
選択電極Ｇnsには直流電圧に励振信号電圧Ｖsinが重畳
された交流電圧ＶGを印加する。そして、Ｙ信号電流増
幅回路３５によって、選択電極Ｇsを流れる指との距離
に応じた大きさの電流を電流増幅および電圧増幅した
後、励振信号電圧Ｖsinとの差を取ってＹ座標検出電圧
ＶGOUTを得る。
【０１４０】そして、上記座標検出回路３６によって、
Ｘ座標検出電圧ＶSOUTのピークを求め、Ｘ座標検出開始
から上記ピークまでの走査時間に基づいて指示位置のｘ
座標を求める。一方、Ｙ座標検出電圧ＶGOUTのピークを
求め、Ｙ座標検出開始から上記ピークまでの走査時間に
基づいて指示位置のｙ座標を求める。
【０１４１】すなわち、本実施の形態によれば、上記Ｔ
ＦＴ液晶パネル３１,第１電極駆動回路３２および第２
電極駆動回路３３を画像表示装置と座標検出装置とで兼
用して、指による指示座標あるいは導体ペンによる指示
座標を検出して表示できる。したがって、画像表示装置
と座標検出装置とを積層して表示一体型のタブレットを
構成する場合のような部品点数の増加や、コストアップ
や、視認性の悪化や装置の厚みの増加等の問題を回避で
きる。
【０１４２】その場合に、特開平５−５３７２６号公報
に開示された表示一体型タブレット装置のようにペンの
先端電極から検出信号を本体側に送出するためのケーブ
ル線を必要とせず、ペンの操作性を向上できる。また、
特開平８−１７９８７１号公報に開示されたタッチパネ
ル兼用透明ディジタイザのようにペンに発振回路と電池
を搭載する必要が無い。したがって、電池交換の煩わし
さから解放される。
【０１４３】また、本実施の形態においては、指と電極
Ｓn,Ｇmとの静電結合容量に関する値を直接検出してい
る。したがって、上記特開平８−１７９８７１号公報の
場合のように直交する２種類の電極間の静電結合容量の
指の存在による変化を検出する場合に比して、指による
指示座標を精度よく検出できる。
【０１４４】また、本実施の形態においては、上記非選
択電極Ｓns,Ｇnsに印加される交流電圧ＶS,ＶGに限ら
ず、上記検出制御信号としてのＸ検出期間信号XDET,Ｙ
検出期間信号YDET,第１電極選択信号XSEL,第２電極選択
信号YSEL,第１クロックXCKおよび第２クロックYCKを含
めて、座標検出期間にＴＦＴ液晶パネル３１に入力され
る総ての信号電圧には励振信号電圧Ｖsinが重畳されて
いる。したがって、ＴＦＴ液晶パネル３１および両電極
駆動回路３２,３３上における各電極間や各配線間に静
電結合容量が存在しても非選択電極Ｓns,Ｇnsに印加さ
れる交流電圧ＶS,ＶGの位相が回ることがない。さら
に、指と大地とを結ぶ経路は人体を介する１経路であ
る。したがって、Ｘ信号電流増幅回路３４およびＹ信号
電流増幅回路３５の初段の電流増幅において、上記アン
プの反転入力端子と非反転入力端子における入力間の位
相のずれがなく、高い検出値を得ることができ、正確に
指示座標を検出できるのである。
【０１４５】また、上記実施の形態においては、上記座
標検出期間に非選択電極Ｓns,Ｇnsに印加される電圧
ＶS,ＶGは、(ＶS−ＶG)の値がＴＦＴ液晶パネル３１上
のＴＦＴ４４のソース・ゲート間がカットオフ電圧にな
るように設定されるので、上記表示期間中に液晶に充電
された電荷(つまり画像データ)が放電によって失われる
ことがない。
【０１４６】また、上記交流印加回路３８によって直流
電源回路３７からの直流電圧に重畳される励振信号電圧
Ｖsinの周波数ｆ1を、上記直流電源回路３７のインピー
ダンスＺcが最小になる周波数ｆ0、あるいは、周波数ｆ
0に近い周波数にしている。こうすることによって、電
流経路の全インピーダンスを小さくして、検出信号の電
流値を大きくできる。したがって、Ｓ/Ｎ比を向上して
精度の高い座標検出が可能となる。
【０１４７】また、上記Ｘ信号電流増幅回路３４および
Ｙ信号電流増幅回路３５は、オペアンプ９７,１０２に
よって、検出信号に重畳されている励振信号電圧Ｖsin
と同じ振幅で位相が反転された交流信号を生成し、この
生成された交流信号を上記検出信号に加えるようにして
いる。したがって、検出信号に重畳されている交流電圧
成分を除去することができ、以後の検出信号の取り扱い
においてＤＣ的に扱うことが可能になって検出信号の処
理が簡単になる。すなわち、上記実施の形態において
は、上記オペアンプ９７,１０２で上記向流成分除去手
段を構成するのである。
【０１４８】また、上記座標検出回路３６は、サンプリ
ングホールド回路１０６を有し、励振信号電圧Ｖsinに
同期したクロックCKに同期してＸ座標検出電圧ＶSOUT及
びＹ座標検出電圧ＶGOUTをサンプリングホールドするよ
うにしている。したがって、常にＸ座標検出電圧ＶSOUT
およびＹ座標検出電圧ＶGOUTのピークをサンプリングホ
ールドすることができ、Ｓ/Ｎ比を向上して精度の高い
座標検出を行うことができる。
【０１４９】尚、上記実施の形態においては、表示パネ
ルとしてＴＦＴ液晶パネル３１を用いた場合を例に説明
しているが、この発明はこれに限定されるものではな
い。例えばマトリック状に表示駆動用の電極が配置され
たＳＴＮ型液晶ディスプレイ,プラズマディスプレイあ
るいはＥＬディスプレイ等にも適用できる。
【０１５０】また、上記ソース電極Ｓnあるいはゲート
電極Ｇmを走査する場合には、上述したように、複数本
の選択電極ＳsあるいはＧsを同時に走査する方が検出電
流がある程度大きくなって扱い易い。特に、電極Ｓn,Ｇ
mのピッチと本数との積が、指先の幅と同程度となるの
が望ましい。例えば、電極Ｓn,Ｇmが０.２mm毎に配置さ
れているとすると、人の指先は体の大小によってばらつ
くが概ね１０mm〜３０mmであるから、５０本〜１５０本
内の所定本数をまとめて走査することによって、Ｓ/Ｎ
比を向上できるのである。
【０１５１】これは、指をＴＦＴ液晶パネル３１上に置
いたときに、指の腹は表示面上に押し付けられるので、
指の幅に亙って電極Ｓn,Ｇmと指との間隔が同じにな
り、静電結合容量も略等しくなる。したがって、全選択
電極の幅が指の幅になるまでは選択電極Ｓs,Ｇsの本数
を順次増やしていくと、選択電極本数に比例して検出電
流値も増加する。ところが、全選択電極の幅が指の幅を
越えると、選択電極本数を増加しても検出電流値は増加
しなくなる。一方では、選択電極本数を多くすると解像
度が悪化する。以上のことから、全選択電極の合計幅が
指の幅程度（１０mm〜３０mm)であるときに検出精度が
最も良くなるのである。
【０１５２】また、上記交流印加回路３８の出力電圧の
うち、特に、直流電圧Ｖ1,Ｖ2に励振信号電圧Ｖsinが重
畳された出力電圧Ｖi1,Ｖi2に基づく電圧信号は、その
位相と振幅とが一致していないと、差分が増幅されてし
まってＳ/Ｎ比が悪化する。特に、交流電圧ＶS,ＶGはＸ
信号電流増幅回路３４あるいはＹ信号電流増幅回路３５
の初段のオペアンプ９５,１００に入力されるので、交
流電圧ＶS,ＶGの僅かな不一致も大きく増幅されてしま
う。したがって、図１４に示すように、交流印加回路３
８の出力電圧Ｖi1,Ｖi2を直接大きな容量のコンデンサ
９０で互いに接続することが望ましい。そうすることに
よって、交流電圧ＶS,ＶGが交流的に同位相,同振幅とな
ってＳ/Ｎ比が向上するのである。また、上記実施の形
態においては、上記直流電源回路３７として、トランス
型直流電源回路を用いているが、ＤＣ/ＤＣコンバータ
を利用して小型化を図ることが望ましい。
【０１５３】また、上記実施の形態においては、図２１
に示すように、ソース電極Ｓ1,Ｓ2とゲート電極Ｇ1,Ｇ2
とは交差位置において、静電容量Ｃ11,Ｃ12,Ｃ21,Ｃ22
で結合しており、ループＬＰが形成されている。そし
て、ソース電極Ｓnとゲート電極Ｇmとの距離は、例えば
数μmのごとく非常に近い距離にあるので静電容量Ｃ11,
Ｃ12,Ｃ21,Ｃ22は比較的大きい。したがって、上記ルー
プＬＰを切るように磁束が貫くとループＬＰに起電力が
発生する。この起電力はノイズとして検出されてＳ/Ｎ
比を悪化させる。そこで、少なくともＴＦＴ液晶パネル
３１を囲むように電気的に浮いた状態のループを配置し
て、そのループによる起電力によって外部からの磁束の
影響を打ち消し、Ｓ/Ｎ比の向上を図ることが望まし
い。
【０１５４】また、上記実施の形態においては、画像表
示機能と座標入力機能とを併せ持つ表示一体型座標入力
装置を例に説明している。しかしながら、この発明は、
画像表示機能を有しない座標入力装置にも適用可能であ
る。その場合にも上述した表示一体型座標入力装置と同
じ座標入力効果を発揮できる。
【０１５５】ところで、上記第１実施の形態において
は、図６に示すように、上記座標検出期間には、パネル
制御回路４０から、第１電極駆動回路３２に対するＸ検
出期間信号XDETを出力した後に、引き続いて第２電極駆
動回路３３に対するＹ検出期間信号YDETを出力すること
によって、座標検出期間をＸ座標検出期間とＹ座標検出
期間とに２分割するようにしている。ここで、ちらつき
なく表示を行うには座標検出期間に自ずと制限がある。
一方では、１本の電極を駆動するにはある時間以上の駆
動時間が必要である。したがって、上記座標検出期間に
駆動できる総電極数には制限がある。このような制限の
下で、上記座標検出期間をＸ座標検出期間とＹ座標検出
期間とに２分割するということは、上記座標検出期間内
に検出可能な座標数が少なくなることを意味する。
【０１５６】このように、上記座標検出期間内に検出可
能な座標数が少ない場合には、指を動かした場合の座標
点の軌跡が滑らかではなく、ユーザの使用感が低下して
しまう。また、当該座標入力装置を文字認装置の入力装
置として使用する場合には、文字認識率の低下を来す。
尚、ユーザの使用感や文字認識率の向上を重視して座標
検出期間を長くするとフレーム長も長くなり、表示の際
にちらつきが発生して視認性が低下してしまう。また、
指でタッチしてから座標点が表示されるまでの反応時間
が短くなってしまう。
【０１５７】図２２は、第２実施の形態における表示一
体型座標入力装置のブロック図である。この表示一体型
座標入力装置は、上述のような座標検出期間の問題に対
応した表示一体型座標入力装置である。図２２におい
て、表示パネル１１１,第１電極駆動回路１１２,第２電
極駆動回路１１３,Ｘ信号電流増幅回路１１４,Ｙ信号電
流増幅回路１１５,直流電源回路１１８,交流印加回路１
１９,制御回路１２０およびパネル制御回路１２１は、
図１における表示パネル３１,第１電極駆動回路３２,第
２電極駆動回路３３,Ｘ信号電流増幅回路３４,Ｙ信号電
流増幅回路３５,直流電源回路３７,交流印加回路３８,
制御回路３９およびパネル制御回路４０と基本構成およ
び基本動作は同一である。
【０１５８】本実施の形態においては、座標検出回路を
Ｘ座標検出用のＸ座標検出回路１１６とＹ座標検出用の
Ｙ座標検出回路１１７とに分けて設けている。そして、
両座標検出回路１１６,１１７は、夫々直流電源回路１
１８から所定の電流電圧が供給されて、Ｘ信号電流増幅
回路１１４からのＸ座標検出電圧あるいはＹ信号電流増
幅回路１１５からのＹ信号検出電圧に基づいて、互いに
独立してｘ座標あるいはｙ座標を求めるのである。
【０１５９】図２３は、上記制御回路１２０からパネル
制御回路１２１に供給される座標検出サイクル信号、パ
ネル制御回路１２１から第１電極駆動回路１１２に対し
て出力されるＸ検出期間信号XDETおよびパネル制御回路
１２１から第２電極駆動回路１１３に対して出力される
Ｙ検出期間信号YDETによって設定される本表示一体型座
標入力装置の動作タイミングチャートである。
【０１６０】図２３から分かるように、本実施の形態に
おいては、Ｘ座標検出期間とＹ座標検出期間とは、互い
に重なり合う期間が存在するように設定されている。こ
うして、Ｘ座標検出期間とＹ座標検出期間とをオーバー
ラップさせることによって、座標検出期間の短縮化(座
標検出期間を図６の場合と同じとすれば検出可能座標点
数の増大化)を図るのである。その場合に、Ｘ座標検出
期間の開始時点とＹ座標検出期間の開始時点とを一致さ
せない方が望ましい。
【０１６１】その理由は、以下の通りである。すなわ
ち、Ｘ座標検出開始時には、Ｘ信号電流増幅回路１１４
およびＸ座標検出回路１１６が動作し始めるために、直
流電源回路１１８や交流印加回路１１９からＸ信号電流
増幅回路１１４およびＸ座標検出回路１１６に新たに電
流が流れ始める。このＸ座標検出開始時の突入電流がＸ
座標検出回路１１６に悪影響を及ぼして、検出信号にノ
イズとして現れる。同様に、Ｙ座標検出開始時にも突入
電流が発生して検出信号にノイズとして現れる。したが
って、Ｘ座標検出とＹ座標検出とを同時に開始すると、
両突入電流が合わさって上記ノイズが増幅されるのであ
る。
【０１６２】尚、第１実施の形態において述べたよう
に、元来、上記ソース電極Ｓnが選択されている場合に
は、非選択ソース電極Ｓ1…Ｓn-1,Ｓn+1…ＳNおよび非
選択ゲート電極Ｇ1…ＧMには励振信号Ｖsinが重畳され
た交流電圧ＶS,ＶGが印加されている。同様に、ゲート
電極Ｇmが選択されている場合には、非選択ゲート電極
Ｇ1…Ｇm-1,Ｇm+1…ＧMおよび非選択ソース電極Ｓ1…Ｓ
Nには励振信号Ｖsinが重畳された交流電圧ＶG,ＶSが印
加されている。したがって、例えば、ソース電極Ｓnが
選択されている場合にゲート電極Ｇmを同時に選択して
も、交流電圧ＶGが印加されているゲート電極が１本減
るだけであるから、選択電極Ｓnの電流には検出誤差と
なるような大きな変動は生じない。また、電極を複数本
同時に選択する場合であっても、交流電圧ＶGが印加さ
れているゲート電極が２本〜１５０本減るだけであるか
ら、選択電極Ｓnの電流には検出誤差となるような大き
な変動は生じない。したがって、Ｘ座標検出期間とＹ座
標検出期間とに互いにオーバーラップする期間が存在し
ても何等問題はないのである。
【０１６３】図２４は上記Ｘ座標検出回路１１６のブロ
ック図であり、図２５はＹ座標検出回路１１７のブロッ
ク図である。両座標検出回路１１６,１１７共、図１８
に示す座標検出回路３６から、Ｘ信号電流増幅回路３４
からのＸ座標検出電圧ＶSOUTとＹ信号電流増幅回路３５
からのＹ座標検出電圧ＶGOUTとを切り換え選択するアナ
ログスイッチ１０５を除去した構成を有している。そし
て、サンプリングホールド回路１２５,１２８、Ａ/Ｄ変
換器１２６,１２９、および、比較器１２７,１３０は、
図１８に示すサンプリングホールド回路１０６,Ａ/Ｄ変
換器１０７および比較器１０８と同様に動作して、座標
検出電圧ＶSOUT,ＶGOUTのピークをサンプリングホール
ドし、Ａ/Ｄ変換し、座標値ｘ,ｙを求めて出力するので
ある。このように、２つの座標検出回路１１６,１１７
によって、Ｘ座標検出電圧ＶSOUTとＹ信号検出電圧Ｖ
GOUTとに基づいてｘ座標およびｙ座標を独立して求める
ことによって、Ｘ座標検出期間とＹ座標検出期間とを互
いにオーバーラップさせることが可能となるのである。
【０１６４】このように、第２実施の形態においては、
座標検出回路をＸ座標検出用のＸ座標検出回路１１６と
Ｙ座標検出用のＹ座標検出回路１１７とに分けて設ける
と共に、制御回路１２０とパネル制御回路１２１とによ
って、Ｘ座標検出期間とＹ座標検出期間とを互いにオー
バーラップする期間が存在するように設定している。し
たがって、第１実施の形態における座標検出期間を略半
分まで短縮することが可能となる。したがって、指でタ
ッチしてから座標点が表示されるまでの反応時間を短く
でき、ちらつきに対する影響を少なくして、視認性を高
めることができる。
【０１６５】また、上記座標検出期間を、第１実施の形
態の場合(図６)と同じに設定すれば検出可能な座標点数
を増加させることができる。したがって、その場合に
は、指を動かした場合の座標点の軌跡を滑らかにでき、
ユーザの使用感を高めることができる。さらに、当該座
標入力装置を文字認装置の入力装置として使用する場合
には、高い文字認識率を得ることができるのである。
【０１６６】次に、上記各実施の形態における選択電極
Ｓs,Ｇsを流れる電流をより精度良く検出できる第３実
施の形態について説明する。図３に示す座標検出系の等
価回路において、指と選択電極Ｓs,Ｇsとの間を流れる
電流(すなわち、静電結合容量Ｃp1を流れる電流)ｉ
1は、信号経路内のインピーダンス総計が小さい程大き
くなり、Ｓ/Ｎ比が向上して座標検出精度が良くなる。
そこで、第３実施の形態においては、図２６の等価回路
に示すように、電源回路５１のグランド電位に接続され
たタッチ電極１３１を設ける。そして、指をＴＦＴ液晶
パネル３１上に置いている側の手とは反対の手でタッチ
電極１３１に触れることによって、新たな信号経路１３
２が形成される。その場合、人体５３と大地との結合容
量Ｃhによるインピーダンスと、電源回路５１のインピ
ーダンスＺcとが省略される。したがって、上記信号経
路内のインピーダンス総計が小さくなり、検出信号が大
きくなるのである。
【０１６７】また、上述の様に両手を使用するのが面倒
な場合には、以下のようにしても差し支えない。すなわ
ち、図２７の等価回路に示すように、電源回路５１のグ
ランド電位に接続された導電体１３３を人体５３の足元
に敷く。この場合には、人体５３と導電体１３３とも静
電結合するために、新たな信号経路１３４が形成され
る。その場合には、人体５３と大地との結合容量Ｃhに
よるインピーダンスと電源回路５１のインピーダンスＺ
cとの合成インピーダンスに比較して、人体５３と導電
体１３３との静電結合容量Ｃh'によるインピーダンスの
方が小さい。したがって、上記信号経路内のインピーダ
ンス総計が低下するのである。
【０１６８】図２６および図２７に示す等価回路の場合
は上記信号経路が短くなり、この信号経路が作るループ
面積が小さくなる。したがって、ＴＦＴ液晶パネル３１
の近傍に磁界ノイズ源が存在する場合でも、磁界ノイズ
によって発生する起電力が小さくなってＳ/Ｎ比が向上
する。尚、上記タッチ電極１３１および導電体１３３に
印加する電圧は、上記グランド電位に限定されるもので
はなく、直流電位であれば差し支えない。
【０１６９】ところで、図３５に示すような構成を有す
る表示一体型タブレット装置は、所謂デューティタイプ
の表示一体型座標入力装置であり、座標検出時には、セ
グメント電極Ｘおよびコモン電極Ｙを順次走査した際に
電子ペン９の先端電極に誘起された誘導電圧に基づい
て、電子ペン９の先端座標を検知するようにしている。
そのために、下側に位置する電極を走査して上記誘導電
圧を検出する際に、上側に位置する電極の幅が広いと静
電シールドとして機能してしまい、高精度での座標検出
ができないという問題がある。
【０１７０】図２８は、第４実施の形態におけるデュー
ティタイプ表示一体型座標入力装置のブロック図であ
る。このデューティタイプ表示一体型座標入力装置は、
上述のような上側の電極による静電シールドの問題に対
応した表示一体型座標入力装置である。図２８におい
て、第１電極駆動回路１４２,第２電極駆動回路１４３,
Ｘ信号電流増幅回路１４４,Ｙ信号電流増幅回路１４５,
直流電源回路１４８,交流印加回路１４９,制御回路１５
０およびパネル制御回路１５１は、図１における第１電
極駆動回路３２,第２電極駆動回路３３,Ｘ信号電流増幅
回路３４,Ｙ信号電流増幅回路３５,直流電源回路３７,
交流印加回路３８,制御回路３９およびパネル制御回路
４０と基本構成および基本動作は同一である。
【０１７１】本実施の形態においては、表示パネルをデ
ューティタイプの液晶パネル１４１で構成している。こ
のデューティタイプ液晶パネル１４１は、複数のコモン
電極(透明電極)Ｃp(ｐ＝１〜Ｐ)が平行に配列された透
明基板１５２と複数のセグメント電極(透明電極)Ｓq(ｑ
＝１〜Ｑ)が平行に配列された透明基板１５３とを、コ
モン電極ＣpとセグメントＳqとが互いに対向して直交す
るようにスペーサ(図示せず)を介して所定間隔で配置
し、両電極Ｃp,Ｓq間には液晶を充填している。こうし
て、コモン電極Ｃpとセグメント電極Ｓqとが交差する領
域で画素を構成するのである。特に図示はしないが、両
透明基板１５２,１５３の夫々には偏光板が接着されて
いる。尚、本実施の形態においては、上記セグメント電
極Ｓqがコモン電極Ｃpよりも上側(つまり、操作者に近
い側)に在るものとする。
【０１７２】また、図２２に示す第２実施の形態におけ
る表示一体型座標入力装置の場合と同様に、座標検出回
路をＸ座標検出用のＸ座標検出回路１４６とＹ座標検出
用のＹ座標検出回路１４７とに分けて設けている。そし
て、両座標検出回路１４６,１４７の夫々は、直流電源
回路１４８から所定の電流電圧が供給されて、Ｘ信号電
流増幅回路１４４からのＸ座標検出電圧あるいはＹ信号
電流増幅回路１４５からのＹ信号検出電圧に基づいて、
互いに独立してｘ座標またはｙ座標を求める。
【０１７３】上記構成のデューティタイプ表示一体型座
標入力装置は、表示期間には、制御回路１５０,パネル
制御回路１５１,第１電極駆動回路１４２および第２電
極駆動回路１４３によって、図３５に示すデューティタ
イプ表示一体型座標入力装置の表示制御回路１０,セグ
メント駆動回路４およびコモン駆動回路６と同様のデュ
ーティタイプの表示動作を行って、デューティタイプ液
晶パネル１４１に画像を表示する。以下、本実施の形態
における特徴である座標検出について詳細に説明する。
【０１７４】先ず、ｘ座標及びｙ座標の検出方法につい
て説明する。ｘ座標の検出方法は、上記各実施の形態に
おける座標検出回路３６,Ｘ座標検出回路１１６および
Ｙ座標検出回路１１７の場合と同様に、図５における検
出電流ｉ1の極値の絶対値が最大値を呈する位置を指の
ｘ座標位置であると判定する。
【０１７５】これに対してｙ座標の検出方法は、上述の
ｘ座標の場合とは少し異なる方法による。Ｘ座標検出期
間における検出電流ｉ1の包絡線は図５に点線で示すよ
うに略左右対象であるが、Ｙ座標検出期間における検出
電流ｉ1の包絡線はデューティタイプ液晶パネル１４１
上の位置によって形状が異なる。例えば、図２９に示す
デューティタイプ液晶パネル１４１と第１電極駆動回路
１４２と第２電極駆動回路１４３との位置関係におい
て、デューティタイプ液晶パネル(以下、単に液晶パネ
ルと言う)１４１上の位置を指等の導体で指示した場
合には、図３０(a)に示すような検出電流ｉ1の絶対値の
包絡線が得られる。以下同様に、液晶パネル１４１上の
位置〜位置を導体で指示した場合における検出電流
ｉ1の絶対値の包絡線が、図３０(b)〜図３０(d)に示す
ように得られる。
【０１７６】上述の各包絡線には、以下のような共通す
る特徴がある。 ・指の位置ｙ1〜ｙ4に盛り上がり部がある。 ・座標ｙ＝０から上記盛り上がり部の開始座標までは包
絡線は単調増加する。 ・上記盛り上がり部の終端以降はｙ座標に拘わりなく一
定となる安定部がある。また、以下のような指示位置に
よって異なる特徴がある。 ・上記盛り上がり部の頂点と上記安定部との差Ｍnは、
指示位置のｘ座標が小さい程大きい。 ・上記盛り上がり部や上記安定部の値は、指示位置のｙ
座標が小さい程小さい。
【０１７７】上述のようなＸ座標検出期間とＹ座標検出
期間とで検出電流ｉ1の絶対値の包絡線の形状が異なる
理由は、以下の通りである。図２８に示すようにセグメ
ント電極Ｓqの幅が広いので、Ｘ座標検出時にセグメン
ト電極Ｓqの近傍に導体があるとこの導体とセグメント
電極Ｓqとの静電結合容量は比較的大きくなる。一方、
Ｙ座標検出時における上記導体とコモン電極Ｃpとの静
電結合は、上側にあるセグメント電極Ｓqによってシー
ルドされるのでセグメント電極Ｓqの隙間を通してのみ
行われ、静電結合容量は非常に小さくなる。尚、セグメ
ント電極Ｓqの幅に対する隙間の比は約１/１０である。
導体と選択電極Ｓs,Ｃsとの間の静電結合容量が大きい
ほど上記励振信号の周波数ｆ1における導体と選択電極
Ｓs,Ｃsとの間のインピーダンスが小さくなり、検出電
流ｉ1が大きくなる。したがって、導体と選択電極Ｓs,
Ｃsとの間の静電結合容量が小さい場合は上記インピー
ダンスが大きく、検出電流ｉ1は小さくなる。
【０１７８】また、上記セグメント電極Ｓqおよびコモ
ン電極Ｃpは、ＩＴＯ等の透明電極で形成されている。
そして、その抵抗率は約１０〜２０Ω/□であり、１本
の電極Ｓq,Ｃpの両端抵抗値は数ＫΩ程度になる。ま
た、セグメント電極Ｓqとコモン電極Ｃpとの間の距離は
数μm程度で非常に近く、電極Ｓq,Ｃp間の静電結合も非
常に強い。
【０１７９】このように、電極抵抗分と電極間静電結合
容量分とが液晶パネル１４１内で複雑に絡み合っている
中でセグメント電極Ｓqとコモン電極Ｃpとを順次選択す
ることによって、図５および図３０に示すような包絡線
の形状が生ずる。つまり、Ｘ座標検出期間においては、
指とセグメント電極Ｓqとの静電結合容量が大きく、検
出電流ｉ1が大きい。したがって、上記電極抵抗分およ
び電極間静電結合容量分の影響を無視でき、図５に示す
ような包絡線形状になる。これに対して、Ｙ座標検出期
間においては、指とコモン電極Ｃpとの静電結合容量が
小さく、検出電流ｉ1が微小である。したがって、上記
電極抵抗分および電極間静電結合容量分の影響が大き
く、図３０に示すような包絡線形状になるのである。
【０１８０】上述のようなＹ座標検出期間における検出
電流ｉ1の包絡線形状の特徴から、Ｙ座標検出回路１４
７においてはダイナミックレンジを大きく取る必要があ
る。それに対して指位置(ｙ＝ｙn)近傍における検出電
流値の変化は小さく、ノイズ量によっては上記安定部の
値が指位置での値を上回ることがある。したがって、Ｙ
座標検出時においては、検出電流ｉ1の絶対値比較では
精度の良いｙ座標が得られない。
【０１８１】そこで、本実施の形態においては、以下の
ような座標検出方法を用いる。図３１(a)に示すように
包絡線波形に盛り上がり部がある場合には、このような
包絡線波形を微分回路を通すことによって図３１(b)に
示すような包絡線微分波形が得られる。したがって、上
記包絡線微分波形のゼロクロス点をもってｙ座標位置と
すればよい。また、図３２(a)に示すように包絡線波形
に盛り上がり部が無い場合には、このような包絡線波形
を微分回路を通すことによって図３２(b)に示すような
包絡線微分波形が得られる。したがって、上記包絡線微
分波形における単調増加部の微分値と上記安定部の微分
値との間の閾値を跨ぐ点をもってｙ座標位置とすればよ
い。すなわち、本実施の形態においては、上記包絡線波
形における単調増加部の微分値と上記安定部の微分値と
の間における０近傍に閾値を設定し、この閾値を跨ぐ点
をもってｙ座標位置とするのである。
【０１８２】尚、本実施の形態における座標検出期間と
表示期間とのタイミングは、図６に示す第１実施の形態
の表示一体型座標入力装置のタイミングと同様である。
【０１８３】以下、本実施の形態におけるＸ座標検出回
路１４６およびＹ座標検出回路１４７の具体的構成につ
いて説明する。図３３はＸ座標検出回路１４６のブロッ
ク図である。Ｘ座標検出回路１４６は、図１８に示す座
標検出回路３６からアナログスイッチ１０５を除去した
構成を有している。そして、サンプリングホールド回路
１５５,Ａ/Ｄ変換器１５６および比較器１５７は、図１
８に示すサンプリングホールド回路１０６,Ａ/Ｄ変換器
１０７および比較器１０８と同様に動作して、Ｘ座標検
出電圧ＶSOUTのピークをサンプリングホールドし、Ａ/
Ｄ変換し、座標値ｘを求めて出力する。
【０１８４】図３４はＹ座標検出回路１４７のブロック
図である。このＹ座標検出回路１４７は、包絡線検波回
路１５８,微分回路１５９および比較器１６０で概略構
成されている。包絡線検波回路１５８には、Ｙ信号電流
増幅回路１４５からのＹ座標検出電圧ＶCOUTが入力され
る。そして、入力されたＹ座標検出電圧ＶCOUTを整流し
た後にフィルタ(図示せず)を通して高周波成分を除去し
て図３１(a)あるいは図３２(a)に示すような包絡線波形
を得、微分回路１５９に出力する。そうすると、微分回
路１５９は、入力された包絡線波形を微分して図３１
(b)あるいは図３２(b)に示すような包絡線微分波形を
得、比較器１６０に出力する。比較器１６０には制御回
路１５０から出力されたクロックＣＫが入力される。そ
して、包絡線微分波形と閾値とを比較して上記閾値を跨
いだ時点のクロック数ＣＫnから指で指示された位置の
ｙ座標を求めて出力する。
【０１８５】ここで、上記比較器１６０で用いる閾値を
０Ｖより僅かに高く設定する。こうすることによって、
包絡線波形に上記盛り上がり部がある場合でも無い場合
でもｙ座標を得ることができるのである。
【０１８６】尚、上記座標検出期間に非選択電極Ｓns,
Ｃnsに印加される交流印加回路１４９からの交流電圧Ｖ
s,Ｖcは、デューティタイプの液晶パネル１４１に画像
が表示されないような電圧である必要がある。そのため
に、交流電圧Ｖs,Ｖcは(Ｖs−Ｖc)の値が液晶パネル１
４１上のセグメント電極Ｓqとコモン電極Ｃpとの間の電
圧が液晶の配向に影響を与えない電圧になるように設定
する。そうすることによって、上記座標検出期間中に液
晶が反転して画像データが失われることがないのであ
る。
【０１８７】このように、第４実施の形態においては、
デューティタイプ表示一体型座標入力装置における座標
検出回路を、Ｘ座標検出用のＸ座標検出回路１４６とＹ
座標検出用のＹ座標検出回路１４７とに分けて設ける。
そして、下側に位置するコモン電極Ｃp走査時における
Ｙ座標検出電流がセグメント電極Ｓqのシールド作用に
よって小さくなるというデューティタイプ液晶パネル１
４１特有の問題を解決するために、Ｘ座標検出回路１４
６の検出方法とＹ座標検出回路１４７の検出方法とを異
ならせている。
【０１８８】すなわち、上記Ｘ座標検出回路１４６は、
上側に位置するセグメント電極Ｓqの走査によるＸ座標
検出電流は十分大きいために上記各実施の形態の座標検
出回路３６,Ｘ座標検出回路１１６およびＹ座標検出回
路１１７と同様に、サンプリングホールド回路１５５,
Ａ/Ｄ変換器１５６および比較器１５７で構成する。ま
た、Ｙ座標検出回路１４７は、Ｙ座標検出電流の絶対値
包絡線が指示座標までは単調増加し指示座標を越えると
一定値に安定する形状を呈するために、変曲点を求める
べく包絡線検波回路１５８,微分回路１５９および比較
器１６０で構成するのである。
【０１８９】したがって、上側に位置するセグメント電
極Ｓqのシールド作用によって下側に位置するコモン電
極Ｃp走査によるＹ座標検出電流が非常に低くなり波形
がＸ座標検出電流と異なっても、セグメント電極Ｓqの
幅を狭くすることなく(セグメント電極Ｓqの幅が隙間よ
り広くても)、安定して高精度にｙ座標をすることがで
きる。すなわち、本実施の形態によれば、ペンからケー
ブル線や発振回路や電池を無くしてペンの走査性を向上
し、指と座標検出電極との静電結合容量に関する値を直
接検出して指示座標を精度よく検出できるデューティタ
イプ表示一体型座標入力装置を提供できるのである。
【０１９０】尚、上記説明では、上記座標検出期間と表
示期間とのタイミングは図６に示す第１実施の形態の表
示一体型座標入力装置のタイミングと同様であるとして
説明している。しかしながら、座標検出期間と表示期間
とのタイミングはこれに限定されるものではなく、制御
回路１５０とパネル制御回路１５１とによって、Ｘ座標
検出期間とＹ座標検出期間とを互いにオーバーラップす
る期間が存在するように設定して、第２実施の形態と同
様に、座標検出期間を短縮して表示反応時間の短縮やち
らつきの防止を図ったり、座標検出点を増やして滑らか
な入力軌跡の表示や文字認識率の向上を図っても差し支
えない。
【０１９１】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１に係
る発明の座標入力装置は、交流印加手段によって制御手
段からの検出制御信号に交流電圧が重畳された重畳検出
制御信号に基づいて、電極駆動手段によって、タブレッ
トの第１電極および第２電極を選択すると共に、非選択
電極には、上記交流印加手段によって直流電圧生成手段
からの直流電源電圧に上記重畳検出制御信号と同位相,
同振幅の交流電圧が重畳された重畳電圧を印加し、座標
検出手段によって検出された上記選択電極を流れる電流
に基づいて上記タブレット上の指示座標を検出するの
で、上記選択電極を流れる座標指示導体(指や導体ペン
等)との静電結合容量(距離)に応じた大きさの電流に基
づいて、上記座標指示導体と上記第１,第２電極との静
電結合容量に係る値を直接検出できる。したがって、こ
の発明によれば、上記座標指示導体と上記第１,第２電
極との静電結合容量に係る値を間接的に検出する従来の
座標入力装置よりも精度よく座標入力を行うことができ
る。さらに、上記座標指示導体としてのペンに電極とケ
ーブル線または発振回路と電池を設ける必要がなく、座
標入力時の操作性を向上できる。
【０１９２】さらに、上記検出制御信号には、非選択電
極に印加される上記重畳電圧と同位相,同振幅の交流電
圧が重畳されているので、電極相互間や配線間に静電結
合容量が存在していても上記静電結合容量や各機器の抵
抗の存在によって上記非選択電極に印加された交流電圧
の位相が回ってしまうことがなく、上記座標検出手段に
よる電流の検出が精度良く行われる。したがって、上記
座標指示導体による上記タブレット上の指示座標を正確
に検出できる。
【０１９３】また、請求項２に係る発明の座標入力装置
における上記座標検出手段は、検出した電流における上
記交流印加部によって重畳された交流成分を除去する交
流成分除去手段を有しているので、上記検出電流が上記
交流成分に比して非常に小さい場合でも上記検出電流を
直流的に扱うことが可能となり、座標入力時の処理を簡
単にできる。
【０１９４】また、請求項３に係る発明の座標入力装置
は、上記交流印加手段によって重畳される交流電圧の周
波数を、上記直流電圧生成手段のインピーダンスが最小
となる周波数、または、当該周波数の近傍の周波数にし
たので、電流経路のインピーダンスを低下させて上記選
択電極を流れる電流を大きくできる。したがって、上記
座標検出手段によって検出される電流を大きくできる。
すなわち、この発明によれば、Ｓ/Ｎ比を向上させて、
精度の高い座標検出を行うことができる。
【０１９５】また、請求項４に係る発明の座標入力装置
における上記座標検出手段はサンプリングホールド回路
を有し、上記検出制御信号は、上記交流印加手段によっ
て重畳される交流電圧に同期して上記サンプリングホー
ルド回路におけるサンプリングホールドタイミングを指
示するクロック信号を含んでいるので、上記座標検出手
段は、常に検出電流のピークでサンプリングホールドを
行うことができる。したがって、Ｓ/Ｎ比が高く精度の
よい座標検出を行うことができる。
【０１９６】また、請求項５に係る発明の座標入力装置
は、上記交流印加手段によって直流電源電圧に交流電圧
が重畳されて生成された少なくとも２つの重畳電圧の供
給ライン同士を、所定容量以上の容量を有するコンデン
サで接続して交流的に同位相,同振幅にしているので、
上記電極駆動手段によって上記第１,第２電極の非選択
電極に印加される電圧として上記２つの重畳電圧を用い
れば、上記第１電極の非選択電極に印加される重畳電圧
と上記第２電極の非選択電極に印加される重畳電圧とは
互いに同位相,同振幅となって、交流的に一致する。し
たがって、この発明によれば、ノイズ成分を減少してＳ
/Ｎ比を高めることができ、精度のよい座標検出を行う
ことができる。
【０１９７】また、請求項６に係る発明の座標入力装置
における上記直流電圧生成手段は、直流/直流コンバー
タを含むので、上記直流電圧生成手段、延いてはこの発
明の座標入力装置の小型化を図ることができる。
【０１９８】また、請求項７に係る発明の座標入力装置
は、少なくとも上記タブレットの外周にループ状の電気
経路を形成したので、上記タブレットに外部から電磁ノ
イズが混入すると、この電磁ノイズを打ち消すように逆
起電力が発生する。したがって、この発明によれば、Ｓ
/Ｎ比を高めて、精度の良い座標検出を行うことができ
る。
【０１９９】また、請求項８に係る発明の座標入力装置
は、上記電極駆動手段によって同時に選択される電極は
複数なので、複数の選択電極から検出された大きな電流
に基づいて、精度の良い座標検出を行うことができる。
【０２００】また、請求項９に係る発明の座標入力装置
は、上記電極駆動手段によって同時に選択される電極の
本数と配列ピッチとの積を１０mm乃至３０mmにしたの
で、上記タブレット上の座標を指示する座標指示導体が
指である場合に、上記選択電極の本数増加による検出電
流の増加と上記選択電極の本数減少による解像度の上昇
とを最適にバランスさせることができる。したがって、
この発明によれば、比較的大きな検出電流によるＳ/Ｎ
比の高い座標検出と、比較的解像度の高い座標検出とを
可能にできる。
【０２０１】また、請求項１０に係る発明の座標入力装
置における上記制御手段は、上記第１電極を選択する期
間と第２電極を選択する期間とをオーバーラップさせる
検出制御信号を出力し、上記座標検出手段は、上記電極
駆動手段によって選択された第１電極を流れる電流に基
づいて上記タブレット上のｘ座標を検出するＸ座標検出
手段と、第２電極を流れる電流に基づいてｙ座標を検出
するＹ座標検出手段とで構成されているので、上記第１
電極を選択する期間と第２電極を選択する期間とをオー
バーラップさせて座標検出のトータル時間を短縮でき
る。あるいは、座標検出期間長を上記オーバーラップさ
せない場合と同じ時間長にすれば、検出可能な座標点数
を増加できる。
【０２０２】また、請求項１１に係る発明の座標入力装
置における上記検出制御信号は、上記第１電極および第
２電極のうち何れか一方の選択を開始させた後に、他方
の選択を開始させるような検出制御信号であるので、Ｘ
座標検出開始時の突入電流とＹ座標検出開始時の突入電
流とが合わさることがなく、上記座標検出手段の検出信
号に現れるノイズが増幅されることを防止できる。
【０２０３】また、請求項１２に係る発明の座標入力装
置は、人体と静電結合可能な位置に直流の基準電位点に
接続された電極を設けたので、上記電極と人体とが静電
結合されて、人体と大地との結合容量によるインピーダ
ンスと電源回路のインピーダンスとを経由しない検出電
流の経路が形成される。したがって、上記検出電流の経
路のインピーダンスを低下させて上記座標検出手段によ
る検出電流を大きくできる。さらに、上記検出電流経路
のループ面積を大地を経由する電流経路よりも小さくで
き、周囲の磁界ノイズの影響を受けにくくしてＳ/Ｎ比
を向上できる。すなわち、この発明によれば、座標検出
精度を更に向上できる。
【０２０４】また、請求項１３に係る発明の表示一体型
座標入力装置は、座標検出期間においては、電極駆動手
段によって、制御手段からの検出制御信号に基づいて画
像表示パネル上の第１電極および第２電極を選択すると
共に、非選択電極には直流電圧生成手段からの直流電源
電圧に交流印加手段で交流電圧が重畳された重畳電圧を
印加し、座標検出手段によって、上記選択電極を流れる
電流を検出し、この電流に基づいて上記画像表示パネル
上における指示座標を得るので、上記選択電極を流れる
座標指示導体(ペンや指等)との静電結合容量(距離)に応
じた大きさの電流に基づいて、上記座標指示導体と上記
第１,第２電極との静電結合容量に係る値を直接検出す
ることができる。したがって、上記座標指示導体と上記
第１,第２電極との静電結合容量に係る値を間接的に検
出する従来の座標入力装置よりも精度よく座標入力を行
うことができる。さらに、上記座標指示導体としてのペ
ンに電極とケーブル線または発振回路と電池を設ける必
要がなく、座標入力時の操作性を向上できる。さらに、
画像表示用電極と座標検出用電極とを兼用して、薄く、
部品点数が少なく、視認性の良い表示一体型座標入力装
置を実現できる。
【０２０５】さらに、上記検出制御信号には、上記交流
印加手段によって、非選択電極に印加される重畳電圧と
同位相,同振幅の交流電圧が重畳されているので、電極
相互間や配線間に静電結合容量が存在していても上記静
電結合容量や各機器の抵抗の存在によって上記非選択電
極に印加された交流電圧の位相が回ってしまうことがな
く、上記座標検出手段による電流の検出を高精度で行う
ことができる。したがって、上記座標指示導体による上
記画像表示パネル上の指示座標を正確に検出できる。
【０２０６】また、請求項１４に係る発明の表示一体型
座標入力装置は、上記第１,第２電極を同一基板に形成
し、上記基板上には、上記第１,第２電極に接続された
複数のスイッチング素子および夫々のスイッチング素子
に接続された透明画素電極をマトリック状に配列すると
共に、上記透明画素電極に対向する対向電極が形成され
て上記基板に対向して配置される対向基板と、上記各画
素電極と対向電極との間に封入された液晶を有している
ので、上記表示期間には、上記画像表示パネルに、高輝
度,高画質の画像を表示できる。
【０２０７】また、請求項１５に係る発明の表示一体型
座標入力装置は、上記座標検出期間に上記第１電極およ
び第２電極の非走査電極に印加される重畳電圧を、上記
スイッチング素子が非導通状態となる電圧にしたので、
上記表示期間に上記画像表示パネルの液晶に充電された
電荷(画像データ)が、上記スイッチングのオンによって
失われることがない。
【０２０８】また、請求項１６に係る発明の表示一体型
座標入力装置における上記制御手段は、上記第１電極を
選択する期間と第２電極を選択する期間とをオーバーラ
ップさせる検出制御信号を出力し、上記座標検出手段
は、上記電極駆動手段によって選択された第１電極を流
れる電流に基づいて上記画像表示パネル上のｘ座標を検
出するＸ座標検出手段と、第２電極を流れる電流に基づ
いてｙ座標を検出するＹ座標検出手段とで構成されてい
るので、上記第１電極を選択する期間と第２電極を選択
する期間をオーバーラップさせて座標検出のトータル時
間を短縮できる。あるいは、座標検出期間長を上記オー
バーラップさせない場合と同じ時間長にすれば、検出可
能な座標点数を増加できる。
【０２０９】また、請求項１７に係る発明の表示一体型
座標入力装置における上記画像表示パネルはデューティ
タイプの画像表示パネルであり、上記座標検出手段は、
上記選択された第１電極を流れる電流に基づいて上記画
像表示パネル上のｘ座標を検出するＸ座標検出手段と、
上記選択された第２電極を流れる電流に基づいてｙ座標
を検出するＹ座標検出手段とで構成したので、上記デュ
ーティタイプ画像表示パネルにおけるｘ座標とｙ座標と
を異なる座標検出手段で検出できる。したがって、上記
第１電極および第２電極のうち上側に位置する電極の下
側に位置する電極に対する静電シールド作用によって、
上記選択された第１電極を流れる電流の波形と第２電極
を流れる電流の波形とに差異が生じても、夫々の波形に
適した方法によって的確に指示座標を検出できる。さら
に、上記画像表示パネルをデューティタイプの画像表示
パネルで構成したので、この発明の表示一体型座標入力
装置を安価に構成できる。
【０２１０】また、請求項１８に係る発明の表示一体型
座標入力装置における上記Ｘ座標検出手段およびＹ座標
検出手段のうち少なくとも一方は、包絡線検波手段およ
び波形微分手段を備えて上記検出電流の包絡線微分波形
に基づいて上記指示座標を検出するので、上記一方の座
標検出手段に上記第１,第２電極のうち下側に位置する
電極を流れる電流を供給すれば、上側に位置する電極の
静電シールド作用に起因して、指示座標までは単調増加
して上記指示座標を越えると一定値に安定する上記下側
の電極を流れる電流波形の変曲点に基づいて、上記指示
座標を的確に検出できる。
【０２１１】また、請求項１９に係る発明の表示一体型
座標入力装置における上記制御手段は、上記第１電極を
選択する期間と第２電極を選択する期間とをオーバーラ
ップさせる検出制御信号を出力するので、座標検出のト
ータル時間を短縮できる。あるいは、座標検出期間長を
上記オーバーラップ期間を設けない場合と同じ時間長に
すれば、検出可能な座標点数を増加できる。
【０２１２】また、請求項２０に係る発明の表示一体型
座標入力装置における上記検出制御信号は、上記第１電
極及び第２電極のうち何れか一方の選択を開始させた後
に、他方の選択を開始させるような検出制御信号である
ので、Ｘ座標検出期間とＹ座標検出期間とをオーバーラ
ップさせる場合にＸ座標検出開始時の突入電流とＹ座標
検出開始時の突入電流とが合わさることがなく、上記座
標検出手段の検出信号に現れるノイズが増幅されること
を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の表示一体型座標入力装置におけるブ
ロック図である。
【図２】図１における全ソース電極と全ゲート電極と指
との静電的な結合の説明図である。
【図３】図１に示す表示一体型座標入力装置における座
標検出系の等価回路図である。
【図４】図３に示す等価回路における電源回路のインピ
ーダンスの周波数特性を示す図である。
【図５】検出電流の波形の一例を示す図である。
【図６】図１に示す表示一体型座標入力装置の動作タイ
ミングを示すタイミングチャートである。
【図７】図１における第１電極駆動回路の具体的回路の
一例を示す図である。
【図８】図７におけるＸ検出期間信号,第１電極選択信
号および第１クロックのタイミングチャートである。
【図９】図１における第２電極駆動回路の具体的回路の
一例を示す図である。
【図１０】図９におけるＹ検出期間信号,第２電極選択
信号および第２クロックのタイミングチャートである。
【図１１】図８におけるＸ検出期間信号,第１電極選択
信号および第１クロックの直流の基準電位から見た実際
の波形を示す図である。
【図１２】図１０におけるＹ検出期間信号,第２電極選
択信号および第２クロックの直流の基準電位から見た実
際の波形を示す図である。
【図１３】図１における直流電源回路の要部回路図であ
る。
【図１４】図１における交流印加回路の一例を示す回路
図である。
【図１５】図１４に示す交流印加回路の出力信号の波形
を示す図である。
【図１６】図１におけるＸ信号電流増幅回路の一例を示
す回路図である。
【図１７】図１におけるＹ信号電流増幅回路の一例を示
す回路図である。
【図１８】図１における座標検出回路の一例を示す回路
図である。
【図１９】図１８におけるサンプリングホールド回路に
入力されるＸ座標検出電圧またはＹ座標検出電圧の波形
を示す図である。
【図２０】図１８におけるサンプリングホールド回路に
入力されるクロックと励振信号電圧とのタイミングチャ
ートである。
【図２１】図１におけるＴＦＴ液晶パネルのソース電極
とゲート電極との静電結合によって形成されるループの
説明図である。
【図２２】図１とは異なる表示一体型座標入力装置にお
けるブロック図である。
【図２３】図２２に示す表示一体型座標入力装置の動作
タイミングを示すタイミングチャートである。
【図２４】図２２におけるＸ座標検出回路の一例を示す
回路図である。
【図２５】図２２におけるＹ座標検出回路の一例を示す
回路図である。
【図２６】タッチ電極の機能を説明するための等価回路
図である。
【図２７】図２６におけるタッチ電極に代わる導電体の
機能を説明するための等価回路図である。
【図２８】この発明のデューティタイプ表示一体型座標
入力装置におけるブロック図である。
【図２９】図２８における液晶パネルと第１電極駆動回
路と第２電極駆動回路との位置関係を示す図である。
【図３０】図２９に示す液晶パネル上の指示位置と検出
電流の絶対値の包絡線波形との関係を示す図である。
【図３１】検出電流の包絡線波形に盛り上がり部がある
場合のｙ座標検出方法の説明図である。
【図３２】検出電流の包絡線波形に盛り上がり部が無い
場合のｙ座標検出方法の説明図である。
【図３３】図２８におけるＸ座標検出回路の一例を示す
回路図である。
【図３４】図２８におけるＹ座標検出回路の一例を示す
回路図である。
【図３５】従来の表示一体型タブレット装置のブロック
図である。
【図３６】従来のタッチパネル兼用透明ディジタイザの
ブロック図である。
【図３７】デューティータイプ液晶表示装置の断面を示
す図である。
【符号の説明】
３１,１１１…ＴＦＴ液晶パネル、３２,１１２,１４２
…第１電極駆動回路、３３,１１３,１４３…第２電極駆
動回路、３４,１１４,１４４…Ｘ信号電流増幅回路、３
５,１１５,１４５…Ｙ信号電流増幅回路、３６…座標検
出回路、 ３７,１１８,１４８…直流電源
回路、３８,１１９,１４９…交流印加回路、３９,１２
０,１５０…制御回路、４０,１２１,１５１…パネル制
御回路、９１…発振回路、 １１６,
１４６…Ｘ座標検出回路、１１７,１４７…Ｙ座標検出
回路、 １４１…デューティタイプ液晶パネル、Ｓn…
ソース電極、 Ｇm…ゲート電極、Ｓq
…セグメント電極、 Ｃp…コモン電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩橋 弘幸 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 ▲高▼濱 健吾 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 互いに所定間隔で平行に配列された第１
    電極と、上記第１電極とは交差する方向に互いに所定間
    隔で平行に配列された第２電極を含み、上記第１電極は
    上記第２電極から絶縁されているタブレットと、 直流電源電圧を生成する直流電圧生成手段と、 上記タブレット上の指示座標を検出するための検出制御
    信号を出力する制御手段と、 上記直流電源電圧および検出制御信号に同位相,同振幅
    の交流電圧を重畳して重畳電圧および重畳検出制御信号
    を生成する交流印加手段と、 上記重畳検出制御信号に基づいて、上記第１電極および
    第２電極を選択すると共に、非選択電極には上記重畳電
    圧を印加する電極駆動手段と、 上記電極駆動手段によって選択された電極を流れる電流
    を検出し、この電流に基づいて上記タブレット上の指示
    座標を検出する座標検出手段を備えたことを特徴とする
    座標入力装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の座標入力装置におい
    て、 上記座標検出手段は、上記検出した電流における上記交
    流印加手段によって重畳された交流成分を除去する交流
    成分除去手段を有していることを特徴とする座標入力装
    置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の座標入力装置におい
    て、 上記交流印加手段によって重畳される交流電圧の周波数
    は、上記直流電圧生成手段のインピーダンスが最小とな
    る周波数、あるいは、当該周波数の近傍の周波数である
    ことを特徴とする座標入力装置。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の座標入力装置におい
    て、 上記座標検出手段は、サンプリングホールド回路を有す
    ると共に、 上記検出制御信号は、上記交流印加手段によって重畳さ
    れる上記交流電圧に同期すると共に、上記サンプリング
    ホールド回路に供給されてサンプリングホールドタイミ
    ングを指示するクロック信号を含んでいることを特徴と
    する座標入力装置。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の座標入力装置におい
    て、 上記交流印加手段によって直流電源電圧に交流電圧が重
    畳されて生成された重畳電圧は少なくとも２つ在り、上
    記重畳電圧の供給ライン同士は所定容量以上の容量を有
    するコンデンサで接続されて、上記各重畳電圧は交流的
    に同位相,同振幅になっていることを特徴とする座標入
    力装置。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載の座標入力装置におい
    て、 上記直流電圧生成手段は、直流/直流コンバータを含む
    ことを特徴とする座標入力装置。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載の座標入力装置におい
    て、 少なくとも、上記タブレットの外周にループ状の電気経
    路を形成したことを特徴とする座標入力装置。
  8. 【請求項８】 請求項１に記載の座標入力装置におい
    て、 上記電極駆動手段によって同時に選択される電極は複数
    であることを特徴とする座標入力装置。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載の座標入力装置におい
    て、 上記電極駆動手段によって同時に選択される電極の本数
    と配列ピッチの積は、１０mm乃至３０mmであることを特
    徴とする座標入力装置。
  10. 【請求項１０】 請求項１に記載の座標入力装置におい
    て、 上記制御手段は、上記第１電極を選択する期間と第２電
    極を選択する期間とをオーバーラップさせる検出制御信
    号を出力するようになっており、 上記座標検出手段は、上記電極駆動手段によって選択さ
    れた第１電極を流れる電流に基づいて上記タブレット上
    のｘ座標を検出するＸ座標検出手段と、第２電極を流れ
    る電流に基づいてｙ座標を検出するＹ座標検出手段とで
    構成されていることを特徴とする座標入力装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の座標入力装置にお
    いて、 上記検出制御信号は、上記第１電極および第２電極のう
    ち何れか一方の選択を開始させた後に、他方の選択を開
    始させるような検出制御信号であることを特徴とする座
    標入力装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１に記載の座標入力装置におい
    て、 人体と静電結合可能な位置に設けられると共に、直流の
    基準電位点に接続された電極を備えたこと特徴とする座
    標入力装置。
  13. 【請求項１３】 互いに所定間隔で平行に配列された第
    １電極と、上記第１電極とは交差する方向に互いに所定
    間隔で平行に配列された第２電極を含み、上記第１電極
    は上記第２電極から絶縁されている画像表示パネルと、 直流電源電圧を生成する直流電圧生成手段と、 １フレーム中の表示期間には上記画像表示パネルに画像
    を表示するための表示制御信号を出力する一方、上記１
    フレーム中の座標検出期間には上記画像表示パネル上の
    指示座標を検出するための検出制御信号を出力する制御
    手段と、 上記直流電源電圧および検出制御信号に同位相,同振幅
    の交流電圧を重畳して重畳電圧および重畳検出制御信号
    を生成する交流印加手段と、 上記表示期間には、上記表示制御信号に基づいて、上記
    第１電極及び第２電極を駆動して上記画像表示パネルに
    画像を表示する一方、上記座標検出期間には、上記重畳
    検出制御信号に基づいて、上記第１電極および第２電極
    を選択すると共に、非選択電極には上記重畳電圧を印加
    する電極駆動手段と、 上記電極駆動手段によって選択された電極を流れる電流
    を検出し、この電流に基づいて上記画像表示パネル上の
    指示座標を検出する座標検出手段を備えたことを特徴と
    する表示一体型座標入力装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の表示一体型座標入
    力装置において、 上記第１電極と第２電極とは同一基板上に形成され、 上記基板上には、上記第１,第２電極に接続された複数
    のスイッチング素子および夫々のスイッチング素子に接
    続された透明画素電極がマトリック状に配列されると共
    に、 上記透明画素電極に対向する対向電極が形成されると共
    に、上記基板に対向して配置される対向基板と、 上記各画素電極と対向電極との間に封入された液晶を有
    していることを特徴とする表示一体型座標入力装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の表示一体型座標入
    力装置において、 上記座標検出期間に上記第１電極および第２電極の非選
    択電極に印加される重畳電圧は、上記スイッチング素子
    が非導通状態となる電圧であることを特徴とする表示一
    体型座標入力装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１３に記載の表示一体型座標入
    力装置において、 上記制御手段は、上記第１電極を選択する期間と第２電
    極を選択する期間とをオーバーラップさせる検出制御信
    号を出力するようになっており、 上記座標検出手段は、上記電極駆動手段によって選択さ
    れた第１電極を流れる電流に基づいて上記画像表示パネ
    ル上のｘ座標を検出するＸ座標検出手段と、第２電極を
    流れる電流に基づいてｙ座標を検出するＹ座標検出手段
    とで構成されていることを特徴とする表示一体型座標入
    力装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１３に記載の表示一体型座標入
    力装置において、 上記画像表示パネルは、上記第１電極と第２電極とを異
    なる透明基板上に透明電極で形成すると共に、上記異な
    る透明電極の間に液晶を封入したデューティタイプの画
    像表示パネルであり、 上記座標検出手段は、上記電極駆動手段によって選択さ
    れた第１電極を流れる電流に基づいて上記画像表示パネ
    ル上のｘ座標を検出するＸ座標検出手段と、第２電極を
    流れる電流に基づいてｙ座標を検出するＹ座標検出手段
    とで構成されていることを特徴とする表示一体型座標入
    力装置。
  18. 【請求項１８】 請求項１７に記載の表示一体型座標入
    力装置において、 上記Ｘ座標検出手段およびＹ座標検出手段のうち少なく
    とも一方は、包絡線検波手段および波形微分手段を備え
    て、上記検出電流の包絡線微分波形に基づいて上記指示
    座標を検出することを特徴とする表示一体型座標入力装
    置。
  19. 【請求項１９】 請求項１７に記載の表示一体型座標入
    力装置において、 上記制御手段は、上記第１電極を選択する期間と第２電
    極を選択する期間とをオーバーラップさせる検出制御信
    号を出力するようになっていることを特徴とする表示一
    体型座標入力装置。
  20. 【請求項２０】 請求項１６あるいは請求項１９に記載
    の表示一体型座標入力装置において、 上記検出制御信号は、上記第１電極および第２電極のう
    ち何れか一方の選択を開始させた後に、他方の選択を開
    始させるような検出制御信号であることを特徴とする表
    示一体型座標入力装置。
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