JPS63194297A - 表示兼入力装置およびその駆動方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、指などで表示面に触れて人力することがで
きる表示兼入力装置およびその駆動方法に関するもので
ある。

〔従来の技術） 表示装置の表示面に表示された情報に基づき表示画面の
一部に触れて入力する装置が普及しつつある。従来、こ
の種の装置は表示装装置の表示面上に透明人力盤を重ね
て配置して構成されていた。

第４図に従来の表示兼入力装置の例を示す。

この図で、１は表示装置、２は透明入力盤である。透明
入力盤２は表示装置１の表示面３に近接している。４は
前記表示面３に表示されている文字の例である。透明人
力盤２の上から表示面３を見ると文字４が見える。透明
人力盤２は上から指などで押圧すると押圧した位置の座
標が検出され、その座標値を出力することができる機能
を持つ。例えば、表示されている文字４のうちｒＡＪの
部分の上から透明入力盤２を指で押圧すると、「Ａ」に
関連した情報の入力を行わせることができる。

以上に説明したように従来の表示兼入力装置は、表示装
置１と、透明人力盤２とが別個で単に重ねただけのもの
が多かった。

第５図は従来の表示兼入力装置の他の例を示す図であり
（特公昭６０−１６４６号公報参照）、アクティブマト
リクス形液晶ディスプレイの各画素に人力機能を持った
素子を組み込んだ場合の等価回路の例である。

この図において、５は液晶セル、６はコンデンサ、７は
電界効果トランジスタ（以下ＦＥＴと記す）、８．９は
駆動回路である。駆動回路８．９からゲート線１０．デ
ータ線１１に信号を送出するとＦＥＴ７が導通状態にな
り、コンデンサ６はＦＥＴ７を経てデータ線１１から充
電される。ゲート線１０の信号が消滅した後は液晶セル
５はコンデンサ６の充電電圧によって駆動される。液晶
セル５．コンデンサ６、ＦＥＴ７の１組は１個の画素に
対応している。

１２は他のＦＥＴであり感光性スイッチ素子１３が直列
に接続されている。感光性スイッチ素子１３はフォトダ
イオード、フォトトランジスタなどである。感光性スイ
ッチ素子１３に光が当っているとき、感光性スイッチ素
子１３は低抵抗となる。ゲート線１０にゲート電圧が印
加されてＦＥＴ１２のゲートが開いているときに検出信
号発生回路１４から検出信号を検出線１５に発すると、
感光性スイッチ素子１３に光が当っているときは検出線
１５はＦＥＴ１２．感光性スイッチ素子１３を介して低
抵抗で接地される。もし、感光性スイッチ素子１３に光
が当っていないときには感光性スイッチ素子１３が高抵
抗となり、ゲート線１ｏに信号が発せられるときでも検
出線１５は高抵抗で接地されることになる。検出回路１
６は感光性スイッチ素子１３の抵抗の高低の状態を電位
の高低に変換して検出する。すなわち、検出回路１６は
どの画素に存在する感光性スイッチ素子１３に光が当っ
ているか、あるいは当っていないかの状態を検出する。

なお、１７は電源線である。

表示面３を指で振れると、指先の画素は遮光され、その
他の部分は遮光されないので、検出回路１６は指で触れ
た部分の位置を検出することができる。

〔発明が解決しようとする問題点） 第４図の従来例では、透明入力盤２が表示装置１と独立
しているために、透明人力盤２を構成するための費用が
必要となる上、表示面３の上に透明人力盤２が重なるた
め、透明入力盤２による周囲光の反射によって表示が見
えにくくなる欠点がある。

また、第５図の従来例では表示装置自身が人力機能を持
つため、上記欠点はないが、検出信号発生回路１４およ
び検出回路１６を接続するため、多数の検出線用の端子
を表示装置に設けなければならない欠点がある。駆動回
路９の接続だけでも端子数が多く、これに加えて検出線
１５を設けることは極めて困難であるという問題点があ
った。

この発明は、表示装置自体の入力機能を持たせることに
より別個の透明入力盤を重ねることを不要とし、また、
入力位置検出回路を接続のために表示装置の端子数を増
加させる必要がない表示兼入力装置およびその駆動方法
を実現することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明にかかる表示兼入力装置は、アクティブマトリ
クス形液晶表示装置において、各ユニット中のスイッチ
素子のゲート端子とゲート線との間に挿入された感光性
スイッチ素子と各データ線に接続されそれぞれのデータ
線に生じる電圧を検出する電圧検出回路を設けたもので
ある。

また、この発明にかかる表示兼入力装置の駆動方法は、
上記表示兼入力装置を用い、各行のうち所定の数の行だ
けそれらの行に含まれるユニットの液晶表示セルを消去
し、消去帯を形成しながら、線順次走査して映像の表示
を行うとともに、消去帯のユニットに対し、データ線に
ハイレベルの電圧を印加し、また、ゲート線にゲート電
圧を印加し、同一の行のゲート線に再度ゲート電圧を印
加してデータ線の電圧を検出し、次いで消去帯を順次ず
らし、電圧印加、電圧検出の過程を実行することにより
、遮光された部分に存在するユニットの座標を識別し、
遮光された位置を入力情報として人力を行うようにした
ものである。

（作用〕 この発明にかかる表示兼入力装置は、感光性スイッチ素
子に照射される周囲光を指などで遮光することにより、
その遮光部の位置を検出し、人力を行う。

また、この発明の駆動方法は、消去帯を設けるため表示
部の組による誤入力がなく、安定な動作となる。

（実施例〕 第１図は液晶を用いて構成したこの発明の表示兼入力装
置における１画素分、つまり１ユニツトの等価回路であ
る。２０はエンハンスメント形ＦＥＴである。ゲート２
１はフォトダイオード２２を経てゲート線２３に接続さ
れている。また、ドレイン２４は、データ線２５に、ソ
ース２６はコンデンサ２７に接続されている。２８は液
晶セルであり、データ線２５の電圧またはコンデンサ２
７の電圧によって駆動される。液晶セル２８が駆動され
ているときと駆動されていないときの差を偏光板を使っ
て検出することにより表示する。

入力機能については、この発明ではフォトダイオード２
２の遮光の有無を検出することにより実現する。なお、
ドレイン２４をソース、ソース２６をドレインとみなし
てもよい。なお、Ｒｏは抵抗器でフォトダイオード２２
のオフ時のインピーダンスが十分高ければ必ずしも必要
でない。

第１図において、周囲光がフォトダイオード２２に当っ
て低抵抗となっているときにゲート線２３にゲート電圧
■。を与える。このときデータ線２５にハイレベル電圧
ＶＤを印加するとＦＥＴ２ｏは導通状態となり、コンデ
ンサ２７はデータ線２５から充電されてその電圧■、が
ハイレベル電圧ｖ０となる。液晶セル２８のコンデンサ
２７と反対の側の電極（対向電極）の電圧■。をＶｃｌ
／２としておくと液晶セル２８は駆動状態となる。ある
いはデータ線２５の電圧をほぼＯボルトのローレベル電
圧とするとコンデンサ２７は放電し、ｖｇはローレベル
電圧となる。したがって、液晶セル２８は上記の場合と
逆向きの電圧で駆動される。データ線２５の電圧をＶ。

／２とすると液晶セル２８に印加される電圧がほぼ０ボ
ルトとなって駆動されない。すなわち、消去状態となる
。この方法は、フォトダイオード２２の部分を除けば従
来のアクティブマトリクス形液晶ディスプレイと全く同
じ表示方法である。

次に入力方法を説明する。

初めに、ゲート線２３にゲート電圧■６を、また、デー
タ線２５にハイレベル電圧■。を印加する。もし、フォ
トダイオード２２が遮光されておらず、低抵抗状態にあ
れば上記説明のようにコンデンサ２７はハイレベル電圧
Ｖ。の電圧に充電される。フォトダイオード２２が指な
どで遮光されていればコンデンサ２７は充電されない。

この過程を以下書込みと呼ぶことにする。書込み後にゲ
ート線２３にゲート電圧■。を印加する。この過程を以
下読取りと呼ぶ。読取りの時にフォトダイオード２２が
遮光されていないときはＦＥＴ２０は導通状態となり、
データ線２５にはコンデンサ２７の電圧Ｖ、が生じる。

すなわち、書込み時にフォトダイオード２２が指などで
遮光されていたときはデータ線２５に生じる電圧はほぼ
Ｏボルトのローレベルであり、遮光されていなかったと
きはハイレベル電圧ｖＩ）である。また、書込み時に遮
光されていなかったときでも、読取り時に遮光されてい
るときはコンデンサ２７の電圧Ｖ、はデータ線２５に生
じない。データ線２５のグラウンドに対するインピーダ
ンスを十分に低くしておけばデータ線２５の電位はロー
レベルとなる。すなわち、データ線２５に生じる電圧は
、書込み、または読取りのすくなくとも一方の場合でフ
ォトダイオード２２が遮光されていたときはローレベル
であり、両方の場合において遮光されなかったときはハ
イレベル電圧■。どなる。この状態の差を検出すると指
で表示面を触れたか否かが識別できる。

データ線２５は電圧印加回路と電圧検出回路の両方を接
続しておく。読取りのときはこの電圧検出回路に電圧を
発生させないので、電圧検出回路の機能を電圧発生回路
が妨害することはない。

第２図はこの発明の実施例の等価回路を示す図である。

第２図においては、第１図に示した１画素分のユニット
がｍｎ個縦方向にｍ個、横方向にｎ個のマトリクス状に
配列されている。２９はゲート線群であり、２９．から
２９Ｉａまでゲート線が存在する。また、３０はデータ
線群であり、３０１から３０．までのｎ本のデータ線が
存在する。３１は走査用ドライバ回路（以下走査ドライ
バと記す）。３２は映像信号用ドライバ回路（以下映像
ドライバと記す）。３３は電圧検出回路である。なお、
第１図中の抵抗器Ｒ０は省略しである。

、第２図の回路では線順次走査が行われる。例えば一番
上の行の表示ユニット群を駆動する場合、データ線群３
０の各線に映像に対応した電圧を映像ドライバ３２から
印加し、ゲート線２９１にゲート電圧を印加して１行分
の映像表示を行う。次いで順次行をずらして映像表示さ
せる。この発明では入力機能を持たせるため、以下に説
明するように通常と異なる線順次走査を行う。

第３図にこの発明の実施例における手順のフローチャー
トの例を示す。この発明においては、初めにゲート線２
９□から２９ｑまでの９本のゲート線を順番に選択し、
この問答ユニットはすべて消去する　（１）。すなわち
、１行目からｑ行目までの全ユニットは何も表示されな
い。次にｑ＋１番目の行の全ユニットを消去する　（２
）。以下消去されている行のすべてを消去帯と呼ぶ。次
いで１番目の行に戻って、１行分の映像の表示を行う　
（３）。

このとき２番目からｑ＋１番目までのｑ行の全ユニット
が消去されている。次に消去されているｑ行のユニット
のほぼ中央の１行の全ユニットの書込みを行う　（４）
。第１図を用いて説明した通り、もしこのとき書込みを
行った行のユニットの上が指などで覆われ遮光されてい
ればその部分のユニットのコンデンサ２７は充電されな
い。次に同じ行の読取りを行う　（５）。このとき書込
み時、または読取り時に遮光されていたユニットがあれ
ばそこからは電圧が発生せず、その他の全ユニットから
は電圧が発生する。どのユニットから電圧が発生しなか
ったかを電圧検出回路３３によって検出し、この検出結
果と読取り時に走査ドライバ３１のどのゲート線を選択
したかの情報とから、座標検出回路３４によって遮光さ
れていたユニットの座標値を識別する　（６）。この後
、消去する行と、映像を表示する行を１行ずつずらして
いき　（７）。

（８）　、　（９）ずらした消去帯の中央の行の書込み
（１０）と読取り（１１）を行う。最後の行（ｍａｘ）
が選択された後は次のフレーム（またはフィールド）の
画面の先頭が後につながっているとみなしたように消去
帯を構成してい＜　（１２）　、　（１３）。もし、画
面のどこかのユニットが遮光されていれば１画面全部を
走査したとき、読取り時にコンデンサ２７から電圧を発
生しない画素が必ずあり、その座標が座標検出回路３４
によって識別される。ゲート線の選択は走査ドライバ３
１が行ってもよいし、座標検出回路３４からの信号に基
づいて行ってもよい。

以上の説明においては、消去帯の中に書込みと読取りを
行うのは１行のみのユニットとしたが、２本以上の複数
の行について１行ずつ順次書込みと読取りを行ってもよ
い。あるいは、複数の行について同時に書込みした後、
同一の複数の行の読取りを行ってもよい。

液晶は同一方向にのみ電圧を印加すると劣化するので、
入力のための上記書込みに当っても書込みを行った行の
次の行は全ユニットのデータ線をローレベルとしてもよ
い。また、複数行に書込みを行う場合は一行おきとし、
間の行は全ユニットのデータ線をローレベルとしてもよ
い。

１フレーム（または１フイールド）の走査によって複数
のユニットが遮光されていることが検出されたときは、
それらの複数の点の座標値の平均値をそのときの入力点
としてもよい。

消去帯を設ける理由を次に述べる。液晶ディスプレイは
非発光形であり、液晶セルを駆動して光を通さない部分
を作ることが原理である。このため、液晶表示器では表
示されている部分は影を発生する。もし、消去帯を設け
ないと、表示されている部分の影によってフォトダイオ
ードが十分に照明されず、指などで触れていないのに人
力があったように誤識別する危険がある。このため、入
力の検出を行う書込み、読取りを行う行の近傍には表示
されている部分が存在しないように消去帯を設ける方が
よい。したがって、消去帯の幅は表示されている部分の
影が誤人力の原因とならないだけあればよい。

フォトダイオードは各ユニットに設けるように説明した
が、全ユニットに設ける必要はない。例えば指で遮光す
る場合は幅が数ｍｍ以上あるため、感光部があるユニッ
トは例えば１〜３ｍｍ間隔位で並べてもよい。この間隔
は何で遮光するかにより適宜窓めればよい。

以上において２２はフォトダイオードとしたがフォトト
ランジスタなど他の感光性スイッチ素子であってもよい
。これら感光性スイッチ素子の接続の向きはＦＥＴ２０
がｎチャネルかｐチャネルかによって異なるが、適宜窓
めればよい。

２ｏはＦＥＴとしたが、ＯＦＦ抵抗が十分大きい素子で
あれば他のスイッチ素子であってもよい。

以上では一画面全体について書込み、読取りの走査を行
うように説明したが、入力が予定または期待される領域
に限ってもよい。

また、表示部の影の影響を避けるためには、消去帯を設
ける方がよいが、表示面の真上から照明されている場合
等、影の影響が少ない場合には表示部による影の影響が
ないから消去帯は最低１行分でよい。すなわち、この場
合には入力のための書込み、読取りを行う打具外のすべ
ての行の画素は映像の表示を行ってもよい。

表示、書込み、読取りは線順次で行う方が簡単であるが
、線順次であることはこの発明の必須な要件ではなく、
他の選択方法であってもよいことは当然である。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、この発明の表示兼入力
装置では従来の表示装置の各ユニットにフォトダイオー
ドなどの感光性スイッチ素子１個を追加するだけで人力
と表示の両機能が実現できる。このため、構成が簡単で
コストアップが少ない。端子の数は従来の表示装置と比
べて全く増えないので製造が容易であるばかりでなくド
ライバなど周辺回路の接続が容易である利点がある。ま
た、この発明の駆動方法は、消去帯を設けるようにした
ので、表示部の影による誤入力がなく、安定な動作が実
現できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の表示兼入力装置における１画素分の
ユニットの等価回路図、第２図はこの発明の一実施例を
示す等価回路図、第３図はこの発明の表示・入力方法を
示すフローチャート、第４図は従来例を示す斜視略図、
第５図は他の従来例を示す等価回路図である。 図において、１は表示装置、２は透明人力盤、３は表示
面、４は文字、５は液晶セル、６はコンデンサ、７はＦ
ＥＴ、８および９は駆動回路、１０はゲート線、１１は
データ線、１２はＦＥＴ、１３は感光性スイッチ素子、
１４は検出信号発生回路、１５は検出線、１６は検出回
路、２０はＦＥＴ、２１はゲート、２２はフォトダイオ
ード、２３はゲート線、２４はドレイン、２５はデータ
線、２６はソース、２７はコンデンサ、２８は液晶セル
、２９はゲート線群、３０はデータ線群、３１は走査ド
ライバ、３２は映−像ドライバ、３３は電圧検出回路、
３４は座標検出回路である。 第１図 Ｖｏ　　　　　Ｖｏ／２ 第２図 ３４厘ｍタエ四玲 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）開閉される電流が接続される２個の電流端子とゲ
   ート端子とを持つスイッチ素子と、そのスイッチの一方
   の電流端子に接続されたコンデンサと液晶表示セルとを
   有するユニットが多数マトリクス状に配置され、他方の
   電流端子が各列毎に共通のデータ線を介して映像ドライ
   バに、また、ゲート端子が各行毎に共通のゲート線を介
   してゲートドライバに接続されたアクティブマトリクス
   形液晶表示装置において、前記各ユニット中の前記スイ
   ッチ素子のゲート端子とゲート線との間に挿入された感
   光性スイッチ素子と、各データ線に接続されそれぞれの
   データ線に生じる電圧を検出する電圧検出回路とを有す
   ることを特徴とする表示兼入力装置。
2. （２）間隔をおいたユニットのみに対し、感光性スイッ
   チ素子と、データ線の電圧検出回路とを配置したことを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の表示兼入力
   装置。
3. （３）多数の画素がマトリクス状に配置され、開閉され
   る電流が接続される２個の電流端子とゲート端子とを持
   つスイッチ素子と、そのスイッチの一方の電流端子に接
   続されたコンデンサと液晶表示セルとを有し、他方の電
   流端子が各列毎に共通のデータ線を介して映像ドライバ
   に、また、ゲート端子が各行毎に共通のゲート線を介し
   てゲートドライバに接続されたアクティブマトリクス形
   液晶表示装置において、各画素中の上記スイッチ素子の
   ゲート端子とゲート線との間に挿入された感光性スイッ
   チ素子と、各データ線に接続されデータ線に生じる電圧
   を検出する電圧検出回路とを有する表示兼入力装置を用
   い、前記各行のうち所定の数の行だけそれらの行に含ま
   れるユニットの液晶表示セルを消去し、消去帯を形成し
   ながら、線順次走査して映像の表示を行うとともに、消
   去帯のユニットに対し、データ線にハイレベルの電圧を
   印加し、また、ゲート線にゲート電圧を印加し、同一の
   行のゲート線に再度ゲート電圧を印加してデータ線の電
   圧を検出し、次いで消去帯を順次ずらし、前記電圧印加
   、電圧検出の過程を実行することにより、遮光された部
   分に存在するユニットの座標を識別し、遮光された位置
   を入力情報として入力を行うことを特徴とする表示兼入
   力装置の駆動方法。