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JP3587391B2 - Position detection device - Google Patents

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JP3587391B2
JP3587391B2 JP16841694A JP16841694A JP3587391B2 JP 3587391 B2 JP3587391 B2 JP 3587391B2 JP 16841694 A JP16841694 A JP 16841694A JP 16841694 A JP16841694 A JP 16841694A JP 3587391 B2 JP3587391 B2 JP 3587391B2
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、平板上の指示位置を検出する位置検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、平板上の指示位置を検出する位置検出装置として、図7に示すようなものがある。
【0003】
この位置検出装置は、絶縁されて平行に配列された複数の列電極X、X、・・・、 (総称する場合は符号Xで示す)およびこの列電極と直交して平行に配列された複数の行電極Y、Y、・・・、 (総称する場合は符号Yで示す)が形成された基板1と、該列電極Xに列電極走査信号を印加する列電極駆動部2と、行電極Yに行電極走査信号を印加する行電極駆動部3と、列電極Xあるいは行電極Yに印加された各走査信号を検出するための検出ペン4と、検出ペンから出力された検出信号に基づいて検出ペン4の先端座標を決定する座標決定部5と、列電極駆動部2および行電極駆動部3の動作を制御する制御部8から概略構成される。
【0004】
該制御部8は、列電極駆動部2および行電極駆動部3に、図8に示すような所定の時間差のパルス電圧を有する走査信号x,yを送出して列電極Xおよび行電極Yを走査する。それと同時に、列電極駆動部2、行電極駆動部3および座標決定部5に、列電極Xあるいは行電極Yを走査していることを知らせる制御信号を送出する。該列電極駆動部2および行電極駆動部3は、信号を出力または遮断するゲートを備えている。そして、制御部8からの信号によって、列電極Xを走査している期間は行電極駆動部3のゲートを閉じる一方、行電極Yを走査している期間には列電極駆動部2のゲートを閉じる。
【0005】
こうして、該列電極駆動部2および行電極駆動部3のゲートを通過したパルス電圧は、順次列電極X、X、・・・、 および行電極Y、Y、・・・、Yに印加されて列電極X及び行電極Yが走査される。一方、上記座標決定部5は、X座標検出回路6およびY座標検出回路7によって検出された検出信号と、制御部8からの制御信号とに基づいて、検出ペン4の先端座標を決定する。
【0006】
次に、上記位置検出装置を応用した他の位置検出装置として、図9に示すような位置検出装置が特公告昭50−10088号公報に開示されている。
【0007】
この位置検出装置は、互いに絶縁されて平行に配列された列電極Xおよび行電極Yと、インダクタンスLおよびコンデンサCから成る遅延回路11、12と、この遅延回路11、12を介して列電極Xおよび行電極Yに印加される互いに異なる周波数f、fの電圧信号を発生する信号発生器F、Fと、検出ペン13からの検出信号に基づいて検出ペン13の先端座標を決定する座標決定部14で概略構成される。各列電極Xおよび各行電極Yには、遅延回路11、12によってその位置に応じて位相の異なる電圧信号が印加される。したがって、検出ペン13によって位相の異なる周波数f,fの電圧信号が検出され、この検出信号と発信器F,Fの出力信号との位相を座標決定部14のx座標検出回路15およびY座標検出回路16で比較することによって、検出ペン13の先端座標を検出することができる。
【0008】
また、表示装置と一体化された位置検出装置がある。この位置検出装置の場合には、例えば表示装置として用いられているアクティブマトリクス型表示パネルにおける行電極及び列電極に走査信号x,yを出力する列電極駆動部および行電極駆動部が設けられ、検出ペンによって上記走査信号x,yを検出することによって検出ペンの先端の座標を検出することが可能となるのである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の位置検出装置においては、以下に述べるような問題がある。
【0010】
すなわち、図7および図9に示された上記位置検出装置においては、基本構成として、複数の列電極および複数の行電極と、上記各電極に何らかの走査信号を印加して駆動する電極駆動回路と、この電極駆動回路を制御するための制御回路が必要である。そこで、より高精度な位置検出を実施する場合には、より多数の列電極及び行電極を必要とし、さらには電極駆動回路や制御回路が複雑化する。このことは、上述の特公昭50−10088号公報に開示された位置検出装置の場合でも同様である。
【0011】
さらに、上記各電極に印加された走査信号を検出する検出ペンとして例えば容量結合性ペンを使用した場合、上側の列電極に印加された走査信号の検出精度と下側に印加された走査信号の検出精度とが異なり、上記検出ペンを表示画面に傾けて接触させた場合には検出位置に誤差が生ずることになる。
【0012】
本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたものであり、その目的は、簡単な構造で、指定された任意の一点の座標を高精度に検出できる位置検出装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の位置検出装置は、マトリックス状に配列された複数の絵素電極と、該複数の絵素電極に対向する対向電極と、前記複数の絵素電極と該対向電極との間に設けられた液晶とによって絵素マトリックスが構成されているアクティブマトリクス型の液晶表示パネルと一体となった位置検出装置であって、位置検出用信号を発生させる信号発生器と、該信号発生器からの位置検出用信号を出力する電極を有する信号発生部材と、一様な抵抗成分、インダクタンス成分及びキャパシタンス成分を有し、周縁部近傍の相互に異なる2点に第1信号検出電極および第2信号検出電極を有する導電膜と、該信号発生器から発生される位置検出用信号と、該信号発生部材にて該導電膜上の任意の1点を指示することに対応して該導電膜に印加された該信号発生器からの該位置検出用信号が該第1信号検出電極および第2信号検出電極によってそれぞれ検出される各検出信号とのそれぞれの位相差に基づいて、該信号発生部材で指示された該点の座標を決定する座標決定手段とを備え、前記導電膜が、前記アクティブマトリックス型の液晶表示パネルにおける前記対向電極であり、前記信号発生部材の電極は、前記導電膜と静電結合して該導電膜上に誘導電圧を誘起させるようになっており、さらに、前記信号発生器から発生される位置検出用信号が前記液晶表示パネルの表示影響を与えないように、該位置検出用信号が前記導電膜へ印加されることによる前記絵素電極と対向電極との間の電圧差の変動によって前記液晶が変化しない電圧のパルス信号になっており、そのことにより上記目的が達成される。
【0020】
【作用】
発明では、信号発生部材によって、導電膜上のある任意の1点に信号発生器からの位置検出信号が印加される。そして上記位置検出信号は上記導電膜上を伝搬し、上記導電膜の周縁部近傍の相互に異なる2点に設けられた第1信号検出電極および第2信号検出電極によって検出され、これらから第1検出信号および第2検出信号が出力される。
【0021】
これにより、上記信号発生器からの位置検出信号に基づいて、座標決定手段によって上記信号発生部材を介して印加された位置検出信号が、上記導電膜上を伝搬し第1信号検出電極および第2信号検出電極に検出されるまでの伝搬時間が検出されて上記信号発生部材先端で指示した点の座標が決定される。
【0022】
上記座標決定手段によって上記信号発生部材の先端座標が検出されるに際して、先ず、位相比較器によって、上記信号発生器からの位置検出信号の位相と上記第1検出信号の位相とが比較されて、上記伝搬時間に相当する位相差を表す第1位置情報信号が生成され、さらに上記信号発生器からの位置検出信号の位相と上記第2検出信号の位相とが比較されて上記伝搬時間に相当する位相差を表す第2位置情報信号が生成される。そして、次に、座標決定部によって、上記第1、第2位置情報信号に基づいて、前記導電膜を伝搬する信号の最大位相差と、前記検出された位相差との比率を求め、この比率に基づいて上記導電膜上における上記信号発生部材の先端座標が決定される。
【0023】
信号発生部材の先端が上記導電膜に接触すると、上記信号発生部材の先端に設けられた導電性の電極によって、上記導電膜を伝搬する位置検出用信号が印加される。以後、導電膜に設けられた第1信号検出電極および第2信号検出電極によって上記位置検出用信号が検出され、検出信号に基づいて上記信号発生部材の先端座標が決定される。
【0024】
上記信号発生部材の先端と上記導電膜と静電結合し、上記信号発生部材の信号電圧に起因する誘導電圧が上記導電膜上に誘起される。以後、導電膜に設けられた第1信号検出電極および第2信号検出電極によって上記位置検出用信号が検出され、検出信号に基づいて上記信号発生部材の先端座標が決定される。
【0025】
上記導電膜上を伝搬する上記位置検出用信号、上記導電膜上の互いに隣接する2辺にそれぞれ設けられている第1信号検出電極および第2信号検出電極によって検出され、検出信号に基づいて上記信号発生部材の先端座標が決定される。
【0026】
上記座標決定手段で決定された信号発生部材の先端座標に基づいて、表示装置によって表示パネルに画像が表示されて上記信号発生部材による指示位置に画像が表示される。
【0027】
アクティブマトリクス型の液晶表示パネルにおける対向電極に上記信号発生部材により印加されて伝搬する上記信号電圧が上記第1信号検出電極および第2信号検出電極によって検出されると、これらの電極からの検出信号に基づいて上記座標決定手段によって上記信号発生部材の先端座標が決定される。そして、この決定された上記信号発生部材の先端座標に基づいて、上記液晶表示パネル上における上記信号発生部材の指示位置が画像に表示される。
【0028】
【実施例】
以下、本発明の実施例の位置検出装置を図示の実施例により詳細に説明する。但し、本発明は以下の各実施例に限定されるものではない。
【0029】
(第1実施例)
図1は、本実施例における位置検出装置を示す図であり、この発明の位置検出装置の基本構成を示す。図1に示す位置検出装置は、パルス発生器21、導電膜22、信号発生ペン23、第1信号検出電極24、第2信号検出電極25、第1位相比較器26、第2位相比較器27、座標決定部28から概略構成される。
【0030】
上記パルス発生器21は一定周期のパルス信号を発生し、信号発生ペン23の先端部より矩形を成す導電膜22に上記パルス信号を印加する。第1信号検出電極24および第2信号検出電極25は導電膜22に印加された上記パルス信号を検出して検出信号を第1位相比較器26および第2位相比較器27に送出する。第1位相比較器26および第2位相比較器27は、パルス発生器21からのパルス信号と第1信号検出電極26および第2信号検出電極27からの検出信号との位相差をそれぞれ比較して第1位置情報信号S1および第2位置情報信号S2を生成する。そして、座標決定部28は、第1位相比較器26および第2位相比較器27で得られた第1位置情報信号S1および第2位置情報信号S2に基づいて信号発生ペン23の先端座標を決定して座標信号を出力する。
【0031】
以下、上述のことをさらに詳細に説明する。
【0032】
上記パルス発生器21から出力されたパルス信号は、上記信号発生ペン23によって導電膜22の任意の1点に印加される。導電膜22は一様な抵抗成分、インダクタンス成分及びキャパシタンス成分をもつ伝送系であり、上記信号発生ペン23から導電膜22に印加されたパルス信号は、信号の印加点(イ)から膜一面に一様に広がる。その際に上記導電膜22上を伝搬するパルス信号波形は、図3(b)のように元となる図3(a)に示す周期Tを有するパルス信号Spに対して位相差となまりを持つ波形となる。
【0033】
こうして、上記導電膜22上を伝搬するパルス信号は、導電膜22の夫々が四隅の互いに隣接する異なる2点(ロ)、(ハ)に設けられた第1信号検出電極24および第2信号検出電極25によって検出させる。上記第1信号検出電極24で検出された第1検出信号は図3(b)に示すような波形となり、第1位相比較器26によって、上記第1検出信号波形とパルス発生器21のパルス波形とから第1位置情報信号を得る。一方、上記第2信号検出電極25で検出された第2検出信号は図3(e)に示すような波形となり、第2位相比較器27によって、上記第2検出信号波形とパルス発生器21のパルス波形とから第2位置情報信号を得るのである。
【0034】
次に上記第1位相比較器26および第2位相比較器27によって実施される位置情報信号生成方法について述べる。
【0035】
上記第1,第2位相比較器26、27の構成として、図2に示すものが考えられる。但し、図2では第1位相比較器26を例示している。上記第1,第2位相比較器26,27はシュミットトリガ回路29およびAND回路30を有している。以下、第1位相比較器26に回路の動作を図2および図3に従って説明する。
【0036】
上記パルス発生器21から第1位相比較器26に送出された図3(a)に示すような周期Tを有するパルス波形を有するパルス信号Spは、アンド回路30の入力端子に印加される。また、第1信号検出電極によって検出されたパルス信号の検出信号は図3(b)に示すような位相差となまりを有しており、シュミットトリガ回路の入力端子に印加される。そうすると、上記シュミットトリガ回路29から図3(c)に示すような、パルス信号Spと同一周期Tを有する波形のパルス信号が出力されて、アンド回路30のもう一方の入力端子に印加される。ここで、シュミットトリガ29からのパルス信号は、その元となるパルス信号よりも導電膜22のパルス信号印加点(イ)と第1信号検出電極との距離(ロ)(第2信号検出電極で検出する場合には距離(ハ))に応じて位相が遅れている。そこで、このアンド回路30によって、パルス発生器21からのパルス信号とシュミットトリガ回路29からのパルスとの位相差がパルス幅変調された図3(d)に示される第1位置情報信号S1を得る。また、第2信号検出電極27で検出された場合は図3(g)に示される第2位置情報信号S2を得る。
【0037】
上記のようにして得られた第1、第2位置情報信号S1、S2は座標決定部28に送出され、この座標決定部28によって、導電膜22を伝播する信号の位相遅れの最大値と各位置情報信号S1、S2に基づく上記検出信号の位相遅れとの比率から、信号発生ペン23の先端が接触した導電膜22に於ける接触位置のX、Y座標が決定されて座標信号S3が出力される。
【0038】
上述のように、本実施例においては、パルス発生器21から出力される位置検出用信号を信号発生ペン23を経て導電膜22の任意の1点に印加する。そして、導電膜22の第1,第2信号検出電極24,25によって検出された検出信号とパルス発生器21からのパルス信号Spとの位相差を検出して、導電膜22上における信号発生ペン23の先端座標を表す第1,第2位置情報信号S1、S2を生成する。これにより、座標決定部28は、第1,第2位相比較器26,27からの第1,第2位置情報信号S1、S2に基づいて信号発生ペン23の先端座標を検出するようにしている。したがって、2つの信号検出電極24,25を持つ導電膜22にパルス信号を順次繰り返して印加するという非常に簡単な構造で信号発生ペン23の先端座標を高精度で検出できる。
【0039】
(第2実施例)
本実施例は、第1実施例における第1,第2信号検出電極を導電膜の互いに隣接する2辺に、該2辺のほぼ全長に亘る長さでそれぞれ設けた場合の実施例である。図4は、本実施例における位置検出装置を示すブロック図である。
【0040】
図4に示す位置検出装置は、パルス発生器31、導電膜32、信号発生ペン33、X方向信号検出電極34、Y方向信号検出電極35、X方向カウンタ36、Y方向カウンタ37、座標決定部38から、前記第1実施例と同様に構成される。
【0041】
パルス発生器31、導電膜32、信号発生ペン33は、図1に示すパルス発生器21、導電膜22、信号発生23と同じ構造を有しており、第1実施例で述べたように動作して導電膜33にパルス信号が印加される。X方向信号検出電極34およびY方向信号検出電極35は、導電膜32に印加されたパルス信号が1辺の電極に到達すると同時に検出信号をX方向カウンタ36およびY方向カウンタ37に送出する。これにより、X方向カウンタ36は上記パルス発生器31からパルス信号を入力すると同時にカウントを開始し、X方向検出電極34からの検出信号を受けるまでの時間、すなわち信号印加点(ニ)からX方向信号検出電極34までのパルス信号のX方向に沿う伝搬時間(ホ)を検出して、X方向位置検出信号を生成する。一方、Y方向カウンタ37は上記パルス発生器31からパルス信号を入力すると同時にカウントを開始し、Y方向信号検出電極35からの検出信号を受けるまでの時間、すなわち信号印加点(ニ)からY方向信号検出電極35までのパルス信号のY方向伝搬時間(ヘ)を検出して、Y方向位置検出信号を生成する。
【0042】
上記のようにして得られたX,Y方向位置検出信号は座標決定手段38に送出され、座標決定手段38によってX方向カウンタ36およびY方向カウンタ37で得られたパルス信号のX,Y方向伝搬時間と、導電膜32によるX,Y方向の最大伝搬時間との比較から信号発生ペン33先端のX,Y座標が第1実施例と同様な演算により得られる。
【0043】
したがって、本実施例によれば、座標決定の際に複雑な演算をする必要がなく簡単な比率計算で、高精度な位置検出が可能となる。
【0044】
(第3実施例)
本実施例は第1実施例に示す基本構成を表示装置と組み合わせた、より具体的な実施例である。本実施例に示す位置検出装置は、得られた座標検出信号に基づく画像を表示装置によって表示可能にした位置検出装置であり、図5に示すような構成を有している。
【0045】
パルス発生器41、導電膜42、信号発生ペン43、第1信号発生電極44、第2信号検出電極45、第1位相比較器46、第2位相比較器47、座標決定部48は、図1に示すパルス発生器21、導電膜22、信号発生ペン23、第1信号検出電極24、第2信号検出電極25、第1位相比較器26、第2位相比較器27、座標決定部28と同じ構造および相互の接続関係を有しており、第1実施例で述べたように動作して信号発生ペン43の先端座標を検出する。
【0046】
上記導電膜42は透明に形成されており、この導電膜42の下側に積層された表示装置の表示パネル50の表示内容を導電膜42を通して見ることが可能となっている。表示制御部49は座標決定部48からの信号発生ペン43の先端座標を表すX,Y座標信号に基づいて、表示装置を制御して表示パネル50上における信号発生ペン43の先端座標に例として点を表示する。
【0047】
その結果、上記信号発生ペン43が導電膜42上を摺動することによって、図形入力や図形検出が実施可能となる。
【0048】
その際に、上記表示パネル50上に積層される導電膜42は1枚の薄膜で形成されている。従って、本実施例の表示装置は、互いに交差して2層に配列された列電極および行電極を有する位置検出装置を表示パネルと一体化して成る従来技術の表示装置より薄型で、かつ簡単な構成とすることができる。
【0049】
また、第2実施例に示す基本構成を表示装置と組み合わせた実施例についても、上述したような本実施例における表示パネルと一体化した位置検出装置が提供できる。
【0050】
(第4実施例)
本実施例は、第3実施例における表示装置としてアクティブマトリクスタイプの液晶表示装置を用いた場合の実施例である。
【0051】
図6は本実施例の位置検出装置における概略ブロック図であり、アクティブマトリックスタイプの液晶表示装置に組み込まれている。
【0052】
この表示装置はアクティブマトリックスタイプの液晶表示パネル(以下、単に表示パネルという)51と、この表示パネル51を駆動する行電極駆動回路52および列電極駆動回路53に表示制御信号を供給する表示制御回路54と、第1位置検出電極67および第2位置検出電極68からの検出信号を受けて表示パネル51における信号発生ペン55の先端座標を検出する座標検出回路56と、座標検出の際にパルス信号を出力するパルス発生器57と、表示制御回路54に制御される座標検出回路56とパルス発生器57を制御する制御部58によって構成される。
【0053】
上記表示パネル51は、透明なTFT(薄膜トランジスタ)基板59上に平行に配列された複数の行電極G1,G2,G3,・・・,G6およびこの行電極群と直交して平行に配列された複数の列電極S1,S2,S3,・・・,S6を有する。そして各行電極Gと列電極Sとの交差位置にTFT60が設けられ、各TFT60のゲート電極には行電極Gが接続され、ソース電極には列電極Sが接続され、ドレイン電極には絵素電極61が接続されている。
【0054】
上記TFT基板59の裏面側にはこのTFT基板59に対向して対向基板62が配置され、この対向基板62上にはTFT基板59と略同面積の対向電極63が配置されている。そして、絵素電極61と対向電極63との間に液晶が設けられて、マトリックス状に配列された絵素電極61とこの絵素電極61に対向した液晶、対向電極63で絵素マトリックスを構成している。また、上記対向電極63には、電源回路65および対向電極駆動回路64によってバイアス電圧が供給されると共に、パルス発生器57から信号発生ペン55を経てパルス信号が対向電極63に繰り返して印加される。この場合、上記対向電極63は、信号発生ペン55の先端と静電結合し、パルス発生器57のパルス信号電圧に起因する誘導電圧が対向電極63に誘起される。表示パネル51は、TFT60がオンすることによって絵素電極61に電圧が印加され、各絵素電極61に印加される電圧と、対向電極63に印加されたバイアス電圧との電圧差によって液晶が駆動される。これにより、表示パネル51に表示が形成される。そして、このような表示の間に、パルス発生器57からのパルス信号が信号発生ペン55を経て対向電極63に繰り返し印加される。パルス信号は、パルス信号が対向電極63に印加されることによって、絵素電極61と対向電極63との間の電圧差が変動しても、液晶が変化しない電圧とされる。従って、表示パネル51には、パルス信号による影響のない正常な表示が形成される。
【0055】
第1信号検出電極65および第2信号検出電極66は、対向電極63の四隅における互いに隣接して異なる2点に設けられ、上記対向電極63に印加されたパルス信号を検出し、第1位相比較器67および第2位相比較器68に検出信号を送出する。上記第1、第2位相比較器67、68は図1に於ける第1、第2位相比較器26、27と同じ構成であり、図3に示す回路により構成され、実施例1における動作と同様な動作によって第1、第2位置情報信号S1、S2を座標検出回路56に送出する。座標検出回路56は第1、第2位置情報信号に基づいて、表示パネル51上における信号発生ペン55先端のX,Y座標を検出する。なお、パルス信号は、対向電極を伝搬する時間に基づく位相差を検出するために使用されるものであり、第1信号検出電極65および第2信号検出電極66によって検出することができる電圧であれば問題はない。従って、パルス信号によって液晶に印加される電圧が変動した場合に液晶が変化しない電圧がパルス信号として使用されても、信号発生ペン55の先端が接触した位置のX,Y座標を正確に検出することができる。
【0056】
尚、上記対向電極63に印加されるパルス信号は、各絵素による表示に影響を及ぼさない程度の電圧信号に定められる。具体的には、パルス信号が対向電極63に印加されることによって、絵素電極61と対向電極63との間の電圧差が変動しても、液晶が変化しない電圧のパルス信号とされる。
【0057】
こうして、上記座標検出回路56によって検出された座標信号を表示データの一部として表示制御回路54に入力することによって、表示制御回路54による制御の下に、行電極駆動回路52および列電極駆動回路53によって行電極Gおよび列電極Sが駆動されて、表示パネル51上における信号発生ペン55による指示座標に点が表示される。その結果、上記信号発生ペン55が表示パネル51上を摺動することによって、ペン入力が可能になる。
【0058】
上述のように、本実施例においては、アクティブマトリックスタイプの表示パネル51の対向電極63で上記導電膜を構成したので、上記アクティブマトリックスタイプの表示パネルをそのまま用いて位置検出装置を形成できる。したがって、本実施例によれば、簡単に且つ低コストで上記導電膜が表示パネルに一体化された位置検出装置を提供できる。
【0059】
また、本実施例では、第2実施例に示す基本構成をアクティブマトリックスタイプの液晶表示装置と組み合わせた実施例についても、上述したような表示パネルと一体化した位置検出装置が提供できる。
【0060】
第1実施例および第2実施例における信号発生ペン23、33が導電膜22、32にパルス信号を印加する場合、信号発生ペン23、33先端の導電性電極が直接導電膜22、32に接触して印加する構成であっても、信号発生ペン23、33の先端と上記導電膜22、32が静電結合し、上記パルス信号の信号電圧に起因する誘導電圧が上記導電膜22、32上に誘起されて印加されるものであってもよい。
【0061】
また、上記各実施例においては、基本信号としてパルス信号を用い、導電膜上を伝搬するパルス信号を検出し、信号発生器の出力信号との位相差を位相比較器にて検出するか、あるいは、カウンタによって伝搬時間を検出して座標を検出するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0062】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明の位置検出装置は、信号発生器からの信号電圧を信号発生部材にて、導電膜上の任意の1点を指示することにより上記導電膜に印加する。導電膜上の相互に異なる2点に設けられている第1信号検出電極および第2信号検出電極によって前記信号電圧が検出されるまでの伝搬時間が検出され、この伝搬時間に基づいて上記信号発生部材の先端座標を決定する。これにより、上記信号発生部材の摺動範囲をカバーする一枚の導電膜と信号発生器と信号発生部材という簡単な装置で、しかも高精度で平板上における信号発生部材の先端座標を検出できる。
【0063】
したがって、従来の位置検出装置のごとく位置検出面上に行電極および列電極を2層に配列する必要がなく、行電極や列電極の配列ピッチによる検出精度の制限および行/列電極2層構造のための電極間距離差による検出誤差が解消され、より高精度な座標検出を実施できる。
【0064】
また、上記座標決定手段を位相比較器および座標決定部で構成し、上記位相器によって、第1、第2信号検出電極からの第1、第2検出信号と上記信号発生器の出力信号との位相を比較して位相差を表す第1、第2位置情報信号を生成し、さらには、上記座標決定部によって、上記第1、第2位置情報信号に基づいて上記信号発生部材の先端座標を決定することにより、上記座標決定手段を容易に且つ簡単に構成できる。
【0065】
また、上記信号発生用部材の先端に設けた導電性の電極が上記導電膜に接触した際に上記導電膜上に信号発生器の信号電圧を印加することにより、上記第1、第2信号検出電極にて上記信号電圧を確実に検出できる。したがって、上記信号発生部材の先端座標をさらに高精度に検出できる。
【0066】
また、上記信号発生部材は上記導電膜と静電結合し、上記導電膜上に信号電圧に起因する誘導電圧を誘起させることにより、上記導電膜上に直接信号発生部材を接触しなくても、上記第1、第2信号検出電極にて検出信号を検出できる。尚、その際に、上記信号発生部材と静電結合する導電膜は1枚で形成されているので、X座標の検出精度とY座標の検出精度とは同じになり、上記信号発生部材の先端座標を高精度に検出できる。
【0067】
また、上記導電膜に互いに隣接する2辺に設けてある第1信号検出電極および第2信号検出電極にて上記導電膜上を伝搬する信号電圧が検出されるまでの伝搬時間を検出することにより、上記伝搬時間に基づいて容易に上記信号発生部材の先端座標が検出できる。
【0068】
また、上記導電膜を表示装置の表示パネルと一体に形成することにより、上記座標決定手段によって決定された信号発生部材の先端座標に基づいて上記信号発生部材による指示位置に画像を表示できる。
【0069】
したがって、あたかも筆記用具によって紙に書くように上記信号発生部材による部材入力が可能となる。
【0070】
また、上記導電膜をアクティブマトリックス型の液晶表示パネルにおける対向電極で構成することにより、上記アクティブマトリックス型の液晶表示パネルをそのまま用いて位置検出装置を形成できる。
【0071】
したがって、この発明によれば、簡単にかつ低コスト上記導電膜が表示パネルに一体化された位置検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の位置検出装置における基本構成を示すブロック図である。
【図2】図1に示す位置検出装置における位相比較器の具体的な回路図である。
【図3】図1に示す位置検出装置における各部分の信号波形図である。
【図4】本発明の第2実施例の位置検出装置の構成を示すブロック図である。
【図5】本発明の第3実施例の位置検出装置の構成を示すブロック図である。
【図6】本発明の第4実施例の位置検出装置の構成を示すブロック図である。
【図7】従来の位置検出装置のブロック図である。
【図8】図7に示す位置検出装置における列電極走査信号および行電極走査信号のタイミングチャートである。
【図9】図7とは異なる従来の位置検出装置のブロック図である。
【符号の説明】
21、31、41、57 パルス発生器
22、32、42 導電膜
23、33、43、55 信号発生ペン
24 第1信号検出電極
25 第2信号検出電極
26、46 第1位相比較器
27、47 第2位相比較器
28、38、48 座標決定部
34 X方向信号検出電極
35 Y方向信号検出電極
36 X方向カウンタ
37 Y方向カウンタ
44 第1信号検出電極
45 第2信号検出電極
49 表示制御部
50、51 表示パネル
52 行電極駆動回路
53 列電極駆動回路
54 表示制御回路
67 第1位置検出電極
68 第2位置検出電極
56 座標検出回路
58 制御部
S1、S2 第1、第2位置情報信号
S3 座標信号
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a position detection device that detects a designated position on a flat plate.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a position detecting device for detecting an indicated position on a flat plate as shown in FIG.
[0003]
This position detecting device comprises a plurality of column electrodes X which are insulated and arranged in parallel.1, X2, ...,X m (Collectively indicated by the symbol X) and a plurality of row electrodes Y arranged in parallel and perpendicular to the column electrodes1, Y2, ...,Y n A substrate 1 on which a column electrode X is applied with a column electrode scanning signal, and a row electrode Y which applies a row electrode scanning signal to the row electrode Y A drive unit 3, a detection pen 4 for detecting each scanning signal applied to the column electrode X or the row electrode Y, and coordinates for determining the tip coordinates of the detection pen 4 based on the detection signal output from the detection pen A determination unit 5 and a control unit 8 that controls the operations of the column electrode driving unit 2 and the row electrode driving unit 3 are schematically configured.
[0004]
The control unit 8 sends the column electrodes X and the row electrodes Y to the column electrode driving unit 2 and the row electrode driving unit 3 by sending scanning signals x and y having pulse voltages with a predetermined time difference as shown in FIG. Scan. At the same time, a control signal is sent to the column electrode drive unit 2, the row electrode drive unit 3, and the coordinate determination unit 5 to notify that the column electrode X or the row electrode Y is being scanned. The column electrode driving section 2 and the row electrode driving section 3 have gates for outputting or cutting off signals. The signal from the control unit 8 closes the gate of the row electrode driving unit 3 while scanning the column electrode X, and closes the gate of the column electrode driving unit 2 while scanning the row electrode Y. close.
[0005]
In this manner, the pulse voltage that has passed through the gates of the column electrode driving unit 2 and the row electrode driving unit 3 is sequentially applied to the column electrodes X1, X2, ...,X m And row electrode Y1, Y2, ..., YnTo scan the column electrode X and the row electrode Y. On the other hand, the coordinate determination unit 5 determines the tip coordinates of the detection pen 4 based on the detection signals detected by the X coordinate detection circuit 6 and the Y coordinate detection circuit 7 and the control signal from the control unit 8.
[0006]
Next, as another position detecting device to which the above-described position detecting device is applied, a position detecting device as shown in FIG. 9 is disclosed in Japanese Patent Publication No. 50-10088.
[0007]
This position detecting device includes a column electrode X and a row electrode Y, which are insulated from each other and are arranged in parallel, delay circuits 11 and 12 including an inductance L and a capacitor C, and a column electrode X via the delay circuits 11 and 12. And different frequencies f applied to the row electrodes Yx, FySignal generator F that generates a voltage signal ofx, FyAnd a coordinate determination unit 14 that determines the tip coordinates of the detection pen 13 based on the detection signal from the detection pen 13. Voltage signals having different phases are applied to the respective column electrodes X and the respective row electrodes Y by the delay circuits 11 and 12 according to their positions. Therefore, the frequencies f having different phases depending on the detection pen 13x, FyIs detected, and this detection signal and the transmitter Fx, FyBy comparing the phase with the output signal of the detection pen 13 by the x-coordinate detection circuit 15 and the Y-coordinate detection circuit 16 of the coordinate determination unit 14, the tip coordinates of the detection pen 13 can be detected.
[0008]
Further, there is a position detecting device integrated with a display device. In the case of this position detection device, for example, a column electrode driving unit and a row electrode driving unit that output scanning signals x and y are provided to row electrodes and column electrodes in an active matrix display panel used as a display device, By detecting the scanning signals x and y with the detection pen, the coordinates of the tip of the detection pen can be detected.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional position detecting device has the following problems.
[0010]
That is, in the position detection device shown in FIGS. 7 and 9, as a basic configuration, a plurality of column electrodes and a plurality of row electrodes, and an electrode drive circuit that applies some scanning signal to each of the electrodes to drive the electrodes. In addition, a control circuit for controlling the electrode driving circuit is required. Therefore, when performing more accurate position detection, a greater number of column electrodes and row electrodes are required, and the electrode driving circuit and the control circuit are complicated. This is the same in the case of the position detecting device disclosed in Japanese Patent Publication No. 50-10088.
[0011]
Furthermore, when, for example, a capacitive coupling pen is used as a detection pen for detecting the scanning signal applied to each of the above-described electrodes, the detection accuracy of the scanning signal applied to the upper column electrode and the detection accuracy of the scanning signal applied to the lower side are reduced. Different from the detection accuracy, when the detection pen is inclined and brought into contact with the display screen, an error occurs in the detection position.
[0012]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a position detecting device capable of detecting the coordinates of any one specified point with high accuracy with a simple structure. .
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The position detection device of the present inventionA plurality of pixel electrodes arranged in a matrix, a counter electrode facing the plurality of pixel electrodes, and a liquid crystal provided between the plurality of pixel electrodes and the counter electrode form a pixel matrix. It is configuredA position detecting device integrated with an active matrix type liquid crystal display panel, a signal generating member having a signal generator for generating a position detecting signal and an electrode for outputting a position detecting signal from the signal generator A conductive film having a uniform resistance component, an inductance component, and a capacitance component, and having a first signal detection electrode and a second signal detection electrode at two mutually different points near the periphery;A position detection signal generated from the signal generator;In response to indicating an arbitrary point on the conductive film by the signal generating member, the position detection signal from the signal generator applied to the conductive film is applied to the first signal detection electrode and the first signal detection electrode. With two signal detection electrodesRespectivelyDetectedBased on each phase difference with each detection signal,Coordinate determining means for determining the coordinates of the point indicated by the signal generating member, wherein the conductive film is formed on the active matrix type liquid crystal display panel.SaidAn opposing electrode, wherein the electrode of the signal generating member is electrostatically coupled to the conductive film to induce an induced voltage on the conductive film, and further detects a position generated by the signal generator. SignalSaidLCD panel displayToHas no effectAs described above, a pulse signal of a voltage that does not change the liquid crystal due to a change in a voltage difference between the picture element electrode and the counter electrode due to the application of the position detection signal to the conductive film.Thus, the above object is achieved.
[0020]
[Action]
BookAccording to the present invention, the position detection signal from the signal generator is applied to an arbitrary point on the conductive film by the signal generating member. The position detection signal propagates on the conductive film, and is detected by a first signal detection electrode and a second signal detection electrode provided at two different points near the periphery of the conductive film. A detection signal and a second detection signal are output.
[0021]
Thus, based on the position detection signal from the signal generator, the position detection signal applied by the coordinate determination means via the signal generation member propagates on the conductive film and the first signal detection electrode and the second signal detection electrode. The propagation time until the signal is detected by the signal detection electrode is detected, and the coordinates of the point specified by the tip of the signal generation member are determined.
[0022]
the aboveWhen the coordinate of the tip of the signal generating member is detected by the coordinate determining means, first, the phase of the position detection signal from the signal generator is compared with the phase of the first detection signal by the phase comparator. A first position information signal representing a phase difference corresponding to the propagation time is generated, and a phase of the position detection signal from the signal generator and a phase of the second detection signal are compared to obtain a position corresponding to the propagation time. A second position information signal representing the phase difference is generated. Then, next, the coordinate determining unit obtains a ratio between the maximum phase difference of the signal propagating through the conductive film and the detected phase difference based on the first and second position information signals. Is used to determine the coordinates of the tip of the signal generating member on the conductive film.
[0023]
signalWhen the tip of the generating member comes into contact with the conductive film, a position detection signal propagating through the conductive film is applied by a conductive electrode provided at the tip of the signal generating member. Thereafter, the position detection signal is detected by the first signal detection electrode and the second signal detection electrode provided on the conductive film, and the tip coordinates of the signal generation member are determined based on the detection signal.
[0024]
the aboveThe tip of the signal generating member and the conductive filmIsThe induced voltage is induced on the conductive film due to the electrostatic coupling and the signal voltage of the signal generating member. Thereafter, the position detection signal is detected by the first signal detection electrode and the second signal detection electrode provided on the conductive film, and the tip coordinates of the signal generation member are determined based on the detection signal.
[0025]
the aboveThe position detection signal propagated on the conductive film.IsThe first signal detection electrode and the second signal detection electrode provided on two adjacent sides of the conductive film respectively detect the coordinates of the tip of the signal generating member based on the detection signal.
[0026]
the aboveAn image is displayed on the display panel by the display device based on the tip coordinates of the signal generating member determined by the coordinate determining means, and the image is displayed at a position designated by the signal generating member.
[0027]
Active matrix typeThe signal voltage applied to and propagated by the signal generating member to the opposing electrode in the liquid crystal display panel is detected by the first signal detection electrode and the second signal detection electrode.WhenThe coordinates of the tip of the signal generating member are determined by the coordinate determining means based on the detection signals from these electrodes. Then, the designated position of the signal generating member on the liquid crystal display panel is displayed on an image based on the determined tip coordinates of the signal generating member.
[0028]
【Example】
Hereinafter, a position detecting device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
[0029]
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a position detecting device in the present embodiment, and shows a basic configuration of the position detecting device of the present invention. 1 includes a pulse generator 21, a conductive film 22, a signal generation pen 23, a first signal detection electrode 24, a second signal detection electrode 25, a first phase comparator 26, and a second phase comparator 27. , And a coordinate determination unit 28.
[0030]
The pulse generator 21 generates a pulse signal having a predetermined period, and applies the pulse signal to the conductive film 22 having a rectangular shape from the tip of the signal generating pen 23. The first signal detection electrode 24 and the second signal detection electrode 25 detect the pulse signal applied to the conductive film 22 and send out the detection signal to the first phase comparator 26 and the second phase comparator 27. The first phase comparator 26 and the second phase comparator 27 compare the phase difference between the pulse signal from the pulse generator 21 and the detection signals from the first signal detection electrode 26 and the second signal detection electrode 27, respectively. A first position information signal S1 and a second position information signal S2 are generated. Then, the coordinate determination unit 28 determines the tip coordinates of the signal generating pen 23 based on the first position information signal S1 and the second position information signal S2 obtained by the first phase comparator 26 and the second phase comparator 27. And output a coordinate signal.
[0031]
Hereinafter, the above will be described in more detail.
[0032]
The pulse signal output from the pulse generator 21 is applied to an arbitrary point on the conductive film 22 by the signal generating pen 23. The conductive film 22 is a transmission system having a uniform resistance component, an inductance component, and a capacitance component. A pulse signal applied to the conductive film 22 from the signal generating pen 23 is applied from the signal application point (a) to the entire surface of the film. Spread uniformly. At this time, the waveform of the pulse signal propagating on the conductive film 22 has a phase difference with the original pulse signal Sp having the period T shown in FIG. 3A as shown in FIG. 3B. It becomes a waveform.
[0033]
In this manner, the pulse signal propagating on the conductive film 22 includes the first signal detection electrode 24 and the second signal detection provided at two different points (b) and (c) where the conductive film 22 is adjacent to each other at the four corners. It is detected by the electrode 25. The first detection signal detected by the first signal detection electrode 24 has a waveform as shown in FIG. 3B, and the first phase comparator 26 generates the first detection signal waveform and the pulse waveform of the pulse generator 21. To obtain a first position information signal. On the other hand, the second detection signal detected by the second signal detection electrode 25 has a waveform as shown in FIG. 3E, and the second phase comparator 27 compares the second detection signal waveform with the pulse generator 21. The second position information signal is obtained from the pulse waveform.
[0034]
Next, a method of generating a position information signal performed by the first phase comparator 26 and the second phase comparator 27 will be described.
[0035]
FIG. 2 shows a possible configuration of the first and second phase comparators 26 and 27. However, FIG. 2 illustrates the first phase comparator 26. The first and second phase comparators 26 and 27 have a Schmitt trigger circuit 29 and an AND circuit 30. Hereinafter, the operation of the first phase comparator 26 will be described with reference to FIGS.
[0036]
A pulse signal Sp having a pulse waveform having a period T as shown in FIG. 3A sent from the pulse generator 21 to the first phase comparator 26 is applied to the input terminal of the AND circuit 30. Further, the detection signal of the pulse signal detected by the first signal detection electrode has a phase difference and a rounding as shown in FIG. 3B, and is applied to the input terminal of the Schmitt trigger circuit. Then, a pulse signal having a waveform having the same period T as the pulse signal Sp as shown in FIG. 3C is output from the Schmitt trigger circuit 29 and applied to the other input terminal of the AND circuit 30. Here, the pulse signal from the Schmitt trigger 29 is longer than the original pulse signal in the distance (b) between the pulse signal application point (a) of the conductive film 22 and the first signal detection electrode (in the second signal detection electrode). When detecting, the phase is delayed according to the distance (c). Therefore, the AND circuit 30 obtains the first position information signal S1 shown in FIG. 3D in which the phase difference between the pulse signal from the pulse generator 21 and the pulse from the Schmitt trigger circuit 29 is pulse width modulated. . When the signal is detected by the second signal detection electrode 27, a second position information signal S2 shown in FIG. 3G is obtained.
[0037]
The first and second position information signals S1 and S2 obtained as described above are sent to a coordinate determining unit 28, and the coordinate determining unit 28 determines the maximum value of the phase delay of the signal propagating through the conductive film 22 and the respective values. From the ratio of the detection signal based on the position information signals S1 and S2 to the phase delay, the X and Y coordinates of the contact position on the conductive film 22 with which the tip of the signal generating pen 23 contacts are determined, and the coordinate signal S3 is output. Is done.
[0038]
As described above, in this embodiment, the position detection signal output from the pulse generator 21 is applied to an arbitrary point on the conductive film 22 via the signal generation pen 23. Then, the phase difference between the detection signal detected by the first and second signal detection electrodes 24 and 25 of the conductive film 22 and the pulse signal Sp from the pulse generator 21 is detected, and the signal generation pen on the conductive film 22 is detected. The first and second position information signals S1 and S2 representing the coordinates of the 23 tips are generated. Thereby, the coordinate determination unit 28 detects the tip coordinates of the signal generating pen 23 based on the first and second position information signals S1 and S2 from the first and second phase comparators 26 and 27. . Therefore, the tip coordinates of the signal generating pen 23 can be detected with high accuracy with a very simple structure in which a pulse signal is sequentially and repeatedly applied to the conductive film 22 having the two signal detection electrodes 24 and 25.
[0039]
(Second embodiment)
This embodiment is an embodiment in which the first and second signal detection electrodes in the first embodiment are provided on two adjacent sides of the conductive film so as to extend over substantially the entire length of the two sides. FIG. 4 is a block diagram illustrating the position detection device according to the present embodiment.
[0040]
4 includes a pulse generator 31, a conductive film 32, a signal generating pen 33, an X-direction signal detection electrode 34, a Y-direction signal detection electrode 35, an X-direction counter 36, a Y-direction counter 37, and a coordinate determination unit. 38, the configuration is the same as in the first embodiment.
[0041]
The pulse generator 31, the conductive film 32, and the signal generating pen 33 have the same structure as the pulse generator 21, the conductive film 22, and the signal generator 23 shown in FIG. 1, and operate as described in the first embodiment. As a result, a pulse signal is applied to the conductive film 33. The X-direction signal detection electrode 34 and the Y-direction signal detection electrode 35 transmit the detection signal to the X-direction counter 36 and the Y-direction counter 37 at the same time when the pulse signal applied to the conductive film 32 reaches the electrode on one side. As a result, the X-direction counter 36 starts counting at the same time as inputting the pulse signal from the pulse generator 31, and waits until the detection signal from the X-direction detection electrode 34 is received, that is, from the signal application point (d) to the X-direction. The propagation time (e) of the pulse signal along the X direction to the signal detection electrode 34 is detected, and an X direction position detection signal is generated. On the other hand, the Y-direction counter 37 starts counting at the same time as inputting the pulse signal from the pulse generator 31, and waits for a detection signal from the Y-direction signal detection electrode 35, that is, from the signal application point (d) to the Y-direction. The Y-direction propagation time (f) of the pulse signal to the signal detection electrode 35 is detected to generate a Y-direction position detection signal.
[0042]
The X and Y direction position detection signals obtained as described above are sent to the coordinate determining means 38, and the pulse signal obtained by the X and Y direction counters 36 and 37 by the coordinate determining means 38 is propagated in the X and Y directions. From the comparison between the time and the maximum propagation time in the X and Y directions by the conductive film 32, the X and Y coordinates of the tip of the signal generating pen 33 can be obtained by the same calculation as in the first embodiment.
[0043]
Therefore, according to the present embodiment, it is not necessary to perform complicated calculations when determining coordinates, and high-accuracy position detection can be performed by simple ratio calculation.
[0044]
(Third embodiment)
This embodiment is a more specific embodiment in which the basic configuration shown in the first embodiment is combined with a display device. The position detecting device shown in the present embodiment is a position detecting device that enables an image based on the obtained coordinate detection signal to be displayed on a display device, and has a configuration as shown in FIG.
[0045]
The pulse generator 41, the conductive film 42, the signal generation pen 43, the first signal generation electrode 44, the second signal detection electrode 45, the first phase comparator 46, the second phase comparator 47, and the coordinate determination unit 48 are shown in FIG. The same as the pulse generator 21, conductive film 22, signal generation pen 23, first signal detection electrode 24, second signal detection electrode 25, first phase comparator 26, second phase comparator 27, and coordinate determination unit 28 shown in FIG. It has a structure and a mutual connection relationship, and operates as described in the first embodiment to detect the tip coordinates of the signal generating pen 43.
[0046]
The conductive film 42 is formed to be transparent, and the display content of the display panel 50 of the display device stacked under the conductive film 42 can be seen through the conductive film 42. The display control unit 49 controls the display device based on the X and Y coordinate signals indicating the tip coordinates of the signal generating pen 43 from the coordinate determination unit 48 and, as an example, the tip coordinates of the signal generating pen 43 on the display panel 50. Display points.
[0047]
As a result, the signal generation pen 43 slides on the conductive film 42, so that graphic input and graphic detection can be performed.
[0048]
At this time, the conductive film 42 laminated on the display panel 50 is formed of one thin film. Therefore, the display device of the present embodiment is thinner and simpler than the prior art display device in which the position detection device having the column electrodes and the row electrodes arranged in two layers crossing each other is integrated with the display panel. It can be configured.
[0049]
Further, also in an embodiment in which the basic configuration shown in the second embodiment is combined with a display device, a position detection device integrated with the display panel in the present embodiment as described above can be provided.
[0050]
(Fourth embodiment)
This embodiment is an embodiment in which an active matrix type liquid crystal display device is used as the display device in the third embodiment.
[0051]
FIG. 6 is a schematic block diagram of the position detecting device of the present embodiment, which is incorporated in an active matrix type liquid crystal display device.
[0052]
This display device includes an active matrix type liquid crystal display panel (hereinafter, simply referred to as a display panel) 51, and a display control circuit for supplying a display control signal to a row electrode driving circuit 52 and a column electrode driving circuit 53 for driving the display panel 51. 54, a coordinate detection circuit 56 for receiving detection signals from the first position detection electrode 67 and the second position detection electrode 68 and detecting the coordinates of the tip of the signal generating pen 55 on the display panel 51, and a pulse signal for detecting the coordinates. , A coordinate detection circuit 56 controlled by the display control circuit 54, and a control unit 58 controlling the pulse generator 57.
[0053]
The display panel 51 has a plurality of row electrodes G1, G2, G3,..., G6 arranged in parallel on a transparent TFT (thin film transistor) substrate 59, and is arranged in parallel at right angles to the row electrode group. There are a plurality of column electrodes S1, S2, S3,..., S6. A TFT 60 is provided at an intersection of each row electrode G and a column electrode S, a row electrode G is connected to a gate electrode of each TFT 60, a column electrode S is connected to a source electrode, and a pixel electrode is connected to a drain electrode. 61 are connected.
[0054]
A counter substrate 62 is disposed on the back side of the TFT substrate 59 so as to face the TFT substrate 59, and a counter electrode 63 having substantially the same area as the TFT substrate 59 is disposed on the counter substrate 62. Then, a liquid crystal is interposed between the pixel electrode 61 and the counter electrode 63.Provided, A pixel element 61 arranged in a matrix, a liquid crystal facing the pixel electrode 61 and a counter electrode 63 constitute a pixel matrix. A bias voltage is supplied to the counter electrode 63 by a power supply circuit 65 and a counter electrode driving circuit 64, and a pulse signal is repeatedly applied to the counter electrode 63 from a pulse generator 57 via a signal generating pen 55. . In this case, the counter electrode 63 is electrostatically coupled to the tip of the signal generating pen 55, and an induced voltage resulting from the pulse signal voltage of the pulse generator 57 is induced in the counter electrode 63.In the display panel 51, when the TFT 60 is turned on, a voltage is applied to the pixel electrodes 61, and the liquid crystal is driven by a voltage difference between a voltage applied to each pixel electrode 61 and a bias voltage applied to the counter electrode 63. Is done. Thus, a display is formed on the display panel 51. Then, during such display, a pulse signal from the pulse generator 57 is repeatedly applied to the counter electrode 63 via the signal generating pen 55. The pulse signal is a voltage at which the liquid crystal does not change even if the voltage difference between the pixel electrode 61 and the counter electrode 63 fluctuates when the pulse signal is applied to the counter electrode 63. Therefore, a normal display which is not affected by the pulse signal is formed on the display panel 51.
[0055]
The first signal detection electrode 65 and the second signal detection electrode 66 are provided at two different points adjacent to each other in the four corners of the counter electrode 63, and detect the pulse signal applied to the counter electrode 63, and perform the first phase comparison. The detection signal is sent to the detector 67 and the second phase comparator 68. The first and second phase comparators 67 and 68 have the same configuration as the first and second phase comparators 26 and 27 in FIG. 1 and are configured by the circuit shown in FIG. By the same operation, the first and second position information signals S1 and S2 are sent to the coordinate detection circuit 56. The coordinate detection circuit 56 detects the X and Y coordinates of the tip of the signal generating pen 55 on the display panel 51 based on the first and second position information signals.Note that the pulse signal is used to detect a phase difference based on the time of propagation through the counter electrode, and may be a voltage that can be detected by the first signal detection electrode 65 and the second signal detection electrode 66. If there is no problem. Therefore, even when a voltage that does not change the liquid crystal when the voltage applied to the liquid crystal is changed by the pulse signal is used as the pulse signal, the X and Y coordinates of the position where the tip of the signal generating pen 55 is in contact are accurately detected. be able to.
[0056]
The pulse signal applied to the counter electrode 63 is set to a voltage signal that does not affect the display by each picture element.Specifically, when a pulse signal is applied to the counter electrode 63, even if the voltage difference between the pixel electrode 61 and the counter electrode 63 fluctuates, the pulse signal has a voltage that does not change the liquid crystal.
[0057]
By inputting the coordinate signal detected by the coordinate detecting circuit 56 as a part of the display data to the display control circuit 54, the row electrode driving circuit 52 and the column electrode driving circuit are controlled by the display control circuit 54. The row electrode G and the column electrode S are driven by 53, and a point is displayed on the display panel 51 at the coordinates indicated by the signal generating pen 55. As a result, when the signal generating pen 55 slides on the display panel 51, pen input becomes possible.
[0058]
As described above, in the present embodiment, since the conductive film is formed by the counter electrode 63 of the active matrix type display panel 51, the position detecting device can be formed using the active matrix type display panel as it is. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide a position detecting device in which the conductive film is integrated with the display panel simply and at low cost.
[0059]
In this embodiment, a position detection device integrated with a display panel as described above can be provided also in an embodiment in which the basic configuration shown in the second embodiment is combined with an active matrix type liquid crystal display device.
[0060]
When the signal generating pens 23 and 33 in the first and second embodiments apply a pulse signal to the conductive films 22 and 32, the conductive electrodes at the tips of the signal generating pens 23 and 33 directly contact the conductive films 22 and 32. Even in the configuration in which the voltage is applied, the tips of the signal generation pens 23 and 33 and the conductive films 22 and 32 are electrostatically coupled, and an induced voltage resulting from the signal voltage of the pulse signal is applied to the conductive films 22 and 32. May be induced and applied.
[0061]
In each of the above embodiments, a pulse signal is used as a basic signal, a pulse signal propagating on a conductive film is detected, and a phase difference from an output signal of a signal generator is detected by a phase comparator, or , The counter detects the propagation time to detect the coordinates, but the present invention is not limited to this.
[0062]
【The invention's effect】
As is clear from the above,The present inventionIn the position detecting device, a signal voltage from a signal generator is applied to the conductive film by designating an arbitrary point on the conductive film by a signal generating member. A propagation time until the signal voltage is detected is detected by a first signal detection electrode and a second signal detection electrode provided at two different points on the conductive film, and the signal generation is performed based on the propagation time. Determine the tip coordinates of the member. Thus, the coordinates of the tip of the signal generating member on the flat plate can be detected with high accuracy using a simple device including one conductive film covering the sliding range of the signal generating member, the signal generator and the signal generating member.
[0063]
Therefore, it is not necessary to arrange the row electrodes and the column electrodes in two layers on the position detection surface as in the conventional position detection device, and the detection accuracy is restricted by the arrangement pitch of the row electrodes and the column electrodes, and the row / column electrode two-layer structure is used. The detection error due to the difference in the distance between the electrodes is eliminated, and more accurate coordinate detection can be performed.
[0064]
Also,the aboveThe coordinate determination means comprises a phase comparator and a coordinate determination unit, and the phase shifter compares the phases of the first and second detection signals from the first and second signal detection electrodes with the output signal of the signal generator. To generate first and second position information signals representing the phase differenceAnd furthermore,The coordinate determination unit determines the tip coordinates of the signal generating member based on the first and second position information signals.By, The coordinate determination means can be easily and simply configured.
[0065]
Also,the aboveWhen the conductive electrode provided at the tip of the signal generating member contacts the conductive film, a signal voltage of a signal generator is applied to the conductive film.By doingThe signal voltage can be reliably detected by the first and second signal detection electrodes. Therefore, the tip coordinates of the signal generating member can be detected with higher accuracy.
[0066]
Also,the aboveThe signal generating member is electrostatically coupled to the conductive film, and induces an induced voltage on the conductive film due to the signal voltage.ByThe detection signal can be detected by the first and second signal detection electrodes without directly contacting the signal generation member on the conductive film. In this case, since the conductive film electrostatically coupled to the signal generating member is formed by one sheet, the detection accuracy of the X coordinate and the Y coordinate become the same, and Coordinates can be detected with high accuracy.
[0067]
Also,the aboveA first signal detection electrode and a second signal detection electrode provided on two sides adjacent to the conductive film detect a propagation time until a signal voltage propagating on the conductive film is detected.By doingThe tip coordinates of the signal generating member can be easily detected based on the propagation time.
[0068]
Also,the aboveConductive film is formed integrally with the display panel of the display deviceBy doingAn image can be displayed at the position indicated by the signal generating member based on the tip coordinates of the signal generating member determined by the coordinate determining means.
[0069]
Therefore, the member input by the signal generating member becomes possible as if writing on paper with a writing instrument.
[0070]
Also,the aboveThe conductive film is composed of the counter electrode of the active matrix type liquid crystal display panelBy doingThe position detection device can be formed using the active matrix type liquid crystal display panel as it is.
[0071]
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a position detecting device in which the above conductive film is easily integrated with the display panel at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a position detecting device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a specific circuit diagram of a phase comparator in the position detection device shown in FIG.
FIG. 3 is a signal waveform diagram of each part in the position detection device shown in FIG.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a position detection device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a position detecting device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a position detecting device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram of a conventional position detecting device.
8 is a timing chart of a column electrode scanning signal and a row electrode scanning signal in the position detection device shown in FIG.
FIG. 9 is a block diagram of a conventional position detecting device different from FIG.
[Explanation of symbols]
21, 31, 41, 57 pulse generator
22, 32, 42 conductive film
23, 33, 43, 55 Signal generating pen
24 1st signal detection electrode
25 Second signal detection electrode
26, 46 First phase comparator
27, 47 Second phase comparator
28, 38, 48 Coordinate determination unit
34 X direction signal detection electrode
35 Y direction signal detection electrode
36 X direction counter
37 Y direction counter
44 1st signal detection electrode
45 2nd signal detection electrode
49 Display control unit
50, 51 Display panel
52 row electrode drive circuit
53 column electrode drive circuit
54 Display control circuit
67 1st position detection electrode
68 2nd position detection electrode
56 Coordinate detection circuit
58 Control unit
S1, S2 First and second position information signals
S3 coordinate signal

Claims (1)

マトリックス状に配列された複数の絵素電極と、該複数の絵素電極に対向する対向電極と、前記複数の絵素電極と該対向電極との間に設けられた液晶とによって絵素マトリックスが構成されているアクティブマトリクス型の液晶表示パネルと一体となった位置検出装置であって、
位置検出用信号を発生させる信号発生器と、
該信号発生器からの位置検出用信号を出力する電極を有する信号発生部材と、
一様な抵抗成分、インダクタンス成分及びキャパシタンス成分を有し、周縁部近傍の相互に異なる2点に第1信号検出電極および第2信号検出電極を有する導電膜と、
該信号発生器から発生される位置検出用信号と、該信号発生部材にて該導電膜上の任意の1点を指示することに対応して該導電膜に印加された該信号発生器からの該位置検出用信号が該第1信号検出電極および第2信号検出電極によってそれぞれ検出される各検出信号とのそれぞれの位相差に基づいて、該信号発生部材で指示された該点の座標を決定する座標決定手段とを備え、
前記導電膜が、前記アクティブマトリックス型の液晶表示パネルにおける前記対向電極であり、前記信号発生部材の電極は、前記導電膜と静電結合して該導電膜上に誘導電圧を誘起させるようになっており、さらに、前記信号発生器から発生される位置検出用信号が前記液晶表示パネルの表示影響を与えないように、該位置検出用信号が前記導電膜へ印加されることによる前記絵素電極と対向電極との間の電圧差の変動によって前記液晶が変化しない電圧のパルス信号になっている、位置検出装置。
A plurality of pixel electrodes arranged in a matrix, a counter electrode facing the plurality of pixel electrodes, and a liquid crystal provided between the plurality of pixel electrodes and the counter electrode form a pixel matrix. A position detection device integrated with a configured active matrix liquid crystal display panel,
A signal generator for generating a position detection signal;
A signal generating member having an electrode for outputting a position detection signal from the signal generator,
A conductive film having a uniform resistance component, an inductance component, and a capacitance component, and having a first signal detection electrode and a second signal detection electrode at two different points near the periphery;
A signal for position detection generated from the signal generator, and a signal from the signal generator applied to the conductive film in response to indicating an arbitrary point on the conductive film by the signal generating member. The coordinates of the point indicated by the signal generating member are determined based on the phase difference between the position detection signal and each detection signal detected by the first signal detection electrode and the second signal detection electrode, respectively. And a coordinate determining means,
The conductive film is a the counter electrode in the active matrix type liquid crystal display panel, the electrodes of the signal generating member, so as to induce an induced voltage to the conductive film and the capacitive coupling to the conductive film on the and which, furthermore, as the position detection signal generated from the signal generator does not affect the display of the liquid crystal display panel, the picture elements due to the position detection signal is applied to the conductive layer A position detecting device, wherein the liquid crystal is a pulse signal of a voltage that does not change due to a change in a voltage difference between an electrode and a counter electrode .
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