JP2000099268A - 座標位置検出機能付き液晶ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 座標位置合わせが不要で、かつ装置の厚さを
薄くすることができ、小型・軽量化が可能な座標検出機
能付き液晶ディスプレイ装置を提供する。 【解決手段】 液晶ディスプレイの一画素に相当する表
示素子２１が複数マトリクス状に配列された液晶ディス
プレイマトリクス部と、液晶ディスプレイマトリックス
部の各表示素子２１を選択するための行選択線Ｙ１、Ｙ
２、…、Ｙｎと、液晶ディスプレイパネル８の前面に配
置される上部透明電極１と、表示素子２１に対応する位
置に配置され、上部透明電極１との接触状態を検出する
下部透明電極１２と、同一列に属する下部透明電極１２
からの各出力を共通に導出するセンス線Ｓ１、Ｓ２、
…、Ｓｍを有し、対応する行選択線Ｙ１、Ｙ２、…、Ｙ
ｎと対応するセンス線Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｍとの間に下
部透明電極１２の各々が接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、座標検出機能付き
液晶ディスプレイ装置に関し、特に、アクティブマトリ
クス型の座標検出機能付き液晶ディスプレイ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】アクティブマトリクス型の液晶ディスプ
レイ装置の従来の座標位置検出機能の一例を図１０を参
照して説明する。

【０００３】一般的に、小型の携帯用端末においては、
タッチパネル３１と呼ばれる座標位置検出装置を、表示
用のＬＣＤ３３の前面にスペーサー３２を使用すること
により一定の間隔を置いて配置している。

【０００４】タッチパネル３１の構造は、図１１に示す
ように、スペーサー３６を使用することにより、上部電
極３５と下部電極３７を一定の間隔を開けて接触しない
ようにしているが、上部電極３５をペン３４で触れる
と、上部電極３５と下部電極３７が接触して通電が可能
な状態となる。

【０００５】下部電極３５には、図１２に示すように、
透明な抵抗膜４１と呼ばれる導電物質の両辺に、平行電
極３９及び４０を設けておき、これに電圧（Ｅ）を印加
すると電極間に電位勾配ができる。ここで、抵抗膜の抵
抗値は均一であるので、電位勾配は直線になり、距離と
電圧の関係は一次式となる。そこで、入力点Ｂの電圧を
上部電極で検出し、Ａ／Ｄ変換器を用いることによりＸ
軸方向の位置を検出することができる。

【０００６】次に、上部電極に電圧（Ｅ）を印可し下部
電極で電圧を検知しＹ軸方向の位置を検出する。そし
て、上記処理を時分割回路で短期間のサイクルで繰り返
すことによりＸ、Ｙ軸の入力位置の検出を行うことがで
きる。

【０００７】一方、特願平７−１９５６４０号公報に記
載の技術においては、図１３に示すような回路を使用
し、前記のような抵抗膜タッチパネルを使用した場合の
取り付け誤差や、タッチパネルの製造誤差により生じる
検出誤差を補正するため、液晶表示装置４２の３ヶ所に
十字マークを表示し、ＨＰ−ＨＧ端子間電圧及びＶＰ−
ＶＧ端子間電圧をモニターすることで、操作者がどの十
字マークをタッチしたかを検出する。

【０００８】そして、操作者がすべての十字マークをタ
ッチした場合には、タッチ領域のＸ軸方向の電圧補正値
をＥＥＰＲＯＭ４５に格納し、以後、ＣＰＵ４３は、操
作者がタッチパネルをタッチすると、ＥＥＰＲＯＭ４５
より前記電圧補正値を読み出してタッチした座標位置を
検出することにより、位置ずれを補正している。

【０００９】また、特願平６−１０５３５０号公報に記
載の技術では、例えば、バッテリ電源の消耗によりタッ
チパネルに対する印可電圧が低下したり、タッチパネル
自体の電気的特性が経年変化した場合に、タッチパネル
上の同位置をタッチしていても、その出力電圧が異なる
ようになって座標位置ずれが生じるのを防止するため、
液晶表示画面に頻繁に表示される所定の表示パターンに
タッチしたときのタッチパネルのデータを順次記憶装置
に記憶しておき、その変化に基づいて座標の位置ずれ補
正を行っている。

【００１０】さらに、特願平４−３０８７５６号公報に
記載の技術においては、図１４のようなペン４８により
タッチパネルにタッチしている座標位置の液晶表示部に
大きな面積を持つ円形のペンカーソル４７を表示し、ペ
ンが移動したらこれに連動してペンカーソル４７を移動
するように構成することにより、本来の移動目標に矢印
先端４６を使用し、タッチパネルの厳密な位置合わせを
行わなくても精度の高い座標入力ができるように構成さ
れている。

【００１１】また、実願平２−１４４０１号公報に記載
の技術においても、特願平７−１９５６４０号公報の場
合と同様に、画面に座標位置合わせ用の表示を出し、操
作者にタッチしてもらうことにより座標位置の補正を行
っている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の座
標検出機能付き液晶ディスプレイ装置においては、タッ
チパネルを液晶ディスプレイ装置の前面に配置する必要
があるため、液晶表示面との視差が存在し、それを補正
するために位置合わせが必要となる。また、タッチパネ
ルの取り付け位置の固体差や、タッチパネルの製造誤差
や経年変化による抵抗膜の抵抗値の変化や、タッチパネ
ルの抵抗膜を印可する電圧の変化等により位置ずれが生
じるため、位置合わせ作業が必要になり、操作者がこの
作業を行わなければならないという問題がある。

【００１３】また、上記液晶ディスプレイ装置では、座
標検出用のタッチパネルと液晶ディスプレイ装置とが別
の装置となっており、液晶ディスプレイ装置とタッチパ
ネルの間隔が必要であるため、液晶ディスプレイ装置単
体と比較した場合に、装置が厚くなって大型化するとい
う問題がある。

【００１４】そこで、本発明は上記従来の座標検出機能
付き液晶ディスプレイ装置における問題点に鑑みてなさ
れたものであって、座標位置合わせが不要で、かつ装置
の厚さを薄くすることができ、小型・軽量化が可能な座
標検出機能付き液晶ディスプレイ装置を提供することを
目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
座標検出機能付き液晶ディスプレイ装置であって、液晶
ディスプレイの一画素に相当する表示素子が複数マトリ
クス状に配列された液晶ディスプレイマトリクス部と、
該液晶ディスプレイマトリクス部の各表示素子を選択す
るための行選択線と、前記液晶ディスプレイの前面に配
置される上部透明電極と、前記表示素子に対応する位置
に配置され、前記上部透明電極との接触状態を検出する
ための下部透明電極と、同一列に属する前記下部透明電
極からの各出力を共通に導出するセンス線を有し、対応
する行選択線と対応するセンス線との間に前記下部透明
電極の各々が接続されることを特徴とする。

【００１６】請求項２記載の発明は、前記行選択線を択
一的に順次選択する制御手段と、選択制御時の前記セン
ス線の各出力と前記行選択線との選択状態とに従って、
前記透明電極が押下され、位置検出用電極と接触してい
る部分の位置検出を行う位置検出手段とを有することを
特徴とする。

【００１７】そして、本発明によれば、座標検出機能
を、液晶ディスプレイの各画素毎に配置されている座標
位置検出用の下部透明電極と上部透明電極が接触するこ
とにより、実際に上部電極が接触している画素を検出す
ることが可能になる。ここで、両電極が接触しているオ
ン状態が、または接触していないオフ状態かを判断する
ことにより画面が押下されていることを判断することが
できる。そのため、タッチパネルの固体差や取り付け位
置誤差のために必要であった座標位置合わせを行わなく
ても正確な座標位置を検出することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる座標検出機
能付き液晶ディスプレイ装置の実施の形態の具体例を図
面を参照しながら説明する。

【００１９】図１は、本発明にかかる座標検出機能付き
液晶ディスプレイ装置（以下「液晶ディスプレイ装置」
と略称する）に使用される液晶ディスプレイパネルを示
す図であって、この液晶ディスプレイパネル８は、行
（ゲート）選択線Ｙ１、Ｙ２、…、Ｙｎと、列（信号）
線Ｘ１、Ｘ２、…、Ｘｍと、これら両線の各交点の各々
に配置された一画素相当の表示素子２１としての表示セ
ルＰ１１、Ｐ１２、…、Ｐｎｍからなる（同図にはＰ１
１のみ示されている）。ここで、各表示セルは同一構成
であるので、表示セルＰ１１についてのみ説明し、他の
表示セルについては説明を省略する。

【００２０】液晶ディスプレイパネル８の一画素である
表示セルＰ１１は、表示画素Ｑ１１と下部透明電極部Ｄ
１１により構成されている。

【００２１】表示画素Ｑ１１は、トランジスタＴ１１と
液晶部Ｌ１１からなり、トランジスタＴ１１のソースに
列線Ｘ１が、ゲートに行選択線Ｙ１が各々接続されてい
る。また、液晶部Ｌ１１はトランジスタＴ１１のドレイ
ンと共通電極Ｇとの間に設けられている。

【００２２】一方、下部透明電極Ｄ１１は、２つの電極
Ｄ１１ａ、Ｄ１１ｂで構成され、下部透明電極Ｄ１１ａ
は行選択線Ｙ１に、下部透明電極Ｄ１１ｂはセンス線Ｓ
１に接続されている。尚、このセンス線Ｓ１は列線Ｘ１
に対応して設けられているものであり、Ｓ１、Ｓ２、
…、Ｓｍは、Ｘ１、Ｘ２、…、Ｘｍに各々対応して設け
られているものとする。

【００２３】このセンス線Ｓ１は、その列（第１列）に
属する下部透明電極Ｄ１１、Ｄ２１、…Ｄｎ１に対して
共通であり、その列（第１列）の各透明電極の接触状態
を検知するための線になっている。

【００２４】また、図２に示すように、座標検出機能付
き液晶表示部３の前面にはスペーサー２を配した上に上
部透明電極１を配置し、通常状態では上部透明電極１と
座標検出機能付き液晶表示部３とは接触しないように構
成される。

【００２５】図３は、本発明にかかる液晶ディスプレイ
装置の一実施例を示す全体図であって、図１に示した液
晶ディスプレイパネル８の周辺回路を含むブロック図で
あり、この液晶ディスプレイ装置は、前記液晶ディスプ
レイパネル８にゲートドライバ７を介して接続される表
示コントローラ４と、この表示コントローラ４と液晶デ
ィスプレイパネル８間に配置された表示メモリ５とソー
スドライバ６、さらには座標位置検出レシーバ１０と座
標位置演算回路１１で構成される。

【００２６】次に、上記構成を有する液晶ディスプレイ
装置の動作を図面を参照しながら説明する。

【００２７】図４（ａ）に示すように、上部透明電極１
がペンによって押されていない場合には、下部透明電極
Ｄ１１ａ、Ｄ１１ｂと上部透明電極１が接触していない
ので通電しないが、図４（ｂ）に示すように、上部透明
電極１がペン９によって押された場合には、下部透明電
極Ｄ１１ａ、Ｄ１１ｂと上部透明電極１とが接触し、図
１におけるＹ１とＳ１は通電状態になる。

【００２８】ここで、上記の上部透明電極１と下部透明
電極１２（Ｄ１１、Ｄ１２、…）が接触した位置を検出
する方法は以下のとおりである。

【００２９】図３において、表示コントローラ４は、表
示メモリ５に対してアドレス選択信号と表示データを書
き込み、ゲートドライバ７に対して行選択信号を供給す
るとともに、座標位置演算回路１１に対しても行選択信
号を供給する。

【００３０】表示メモリ５のアドレス選択信号及び表示
データは、ソースドライバ６にも供給されており、これ
らの情報に従って液晶ディスプレイパネル８に表示する
データが選択され、ソースドライバ６を経由して液晶デ
ィスプレイパネル８の列線Ｘ１、Ｘ２、…Ｘｍが駆動さ
れる。

【００３１】また、行選択信号はゲートドライバ７へ供
給されて、液晶ディスプレイパネル８の行選択線Ｙ１、
Ｙ２、…Ｙｎが駆動される。

【００３２】このようにして液晶ディスプレイパネル８
への表示データの表示が可能となる。

【００３３】前記行選択信号は、液晶ディスプレイパネ
ル８内の下部透明電極１２の選択信号としても用いられ
ており、さらには座標位置演算回路１１へも入力されて
ペン９の座標位置のＹ成分として用いられる。尚、ペン
９のＸ座標成分には、センス線Ｓ１、Ｓ２…Ｓｍの下部
透明電極１２からの出力が用いられることになる。

【００３４】液晶ディスプレイパネル８に表示を行う場
合には、行選択信号Ｙ１に対して、トランジスタＴ１
１、Ｔ１２をオンにするに十分な電圧（たとえばハイレ
ベル）を印可し、他の行選択線に対してはオフにするに
十分な電圧（たとえばローレベル）を印可する。

【００３５】そして、列選択線Ｘ１、Ｘ２に対して表示
すべきデータ（たとえばハイレベルで白、ローレベルで
黒を）各々供給することにより、白や黒の画面の表示が
可能となる。

【００３６】尚、位置検出用の下部透明電極Ｄ１１、Ｄ
１２は上部よりペン９等で押されて上部透明電極１と接
触している場合に通電状態となり、それ以外は絶縁状態
となるため、下部透明電極Ｄ１１が通電状態で、下部透
明電極Ｄ１２が絶縁状態であるならばセンスラインＳ１
にＹ１の電圧が出力され、Ｓ２には何も出力されない状
態となる。

【００３７】そこで、行選択線Ｙ１、Ｙ２、…Ｙｎを順
次選択状態（たとえば、ハイレベル状態）とする操作を
繰り返し行うことで、センスラインＳ１、Ｓ２…Ｓｍか
らの電圧を検出すれば、ペン９の位置を判断することが
できることになる。

【００３８】座標位置演算回路１１では、センスライン
Ｓ１、Ｓ２…Ｓｍの座標位置検出レシーバ１０を経た出
力信号と行選択信号とを用いることによりペン９の位置
の位置座標（Ｘ、Ｙ）を特定することができる。

【００３９】尚、下部透明電極は、図５に示すように、
下部透明電極ａ１３や下部透明電極ｂ１４のように配置
されるが、図６に示すように、下部透明電極ａ１５や下
部透明電極ｂ１６を配置することにより、一画素の大き
さを小さくすることが可能である。

【００４０】また、カラー液晶ディスプレイパネルの場
合には、図７に示すように、一画素が赤表示素子液晶Ｒ
Ｌ１１、緑表示素子液晶ＧＬ１１、青表示液晶ＢＬ１１
の３色の素子で構成されているが、この場合でも下部透
明電極ａ１７、ｂ１８を配置することにより、座標検出
を行うことが可能である。また、図８に示すように、下
部透明電極ａ１９や下部透明電極ｂ２０を配置すること
により一画素を小さくすることができる。

【００４１】また、カラー液晶ディスプレイの場合に
は、一画素中に存在する赤、緑、青の表示画素のオンと
オフの組み合わせにより色の表現を行う。

【００４２】このとき、図１に示したように、位置検出
用の下部透明電極Ｄ１１、Ｄ１２は上部よりペンや指等
で押されて上部透明電極１と接触している場合には通電
状態となり、それ以外は絶縁状態となる。

【００４３】従って、Ｄ１１の下部透明電極が通電状
態、Ｄ１２が絶縁状態であるならばセンスラインＳ１に
Ｙ１の電圧が出力され、Ｓ２には何も出力されない状態
となる。

【００４４】そこで、行選択線Ｙ１、Ｙ２、…Ｙｎを順
次選択状態（たとえば、ハイレベル状態）とする操作を
繰り返し行うことで、センスラインＳ１、Ｓ２…Ｓｍか
らの電圧を検出すれば、ペン９（図３、図４）の位置を
判断できることになる。

【００４５】図３に示すように、座標位置演算回路１１
では、センスラインＳ１、Ｓ２…Ｓｍの座標位置検出レ
シーバ１０を経た出力信号と行選択信号とを用いること
によりペン９の位置の位置座標（Ｘ、Ｙ）が特定可能と
なる。

【００４６】また、カラー液晶ディスプレイの場合に
は、図７、図８に示すように赤緑青の３素子に対して一
つの検出用の下部透明電極１７、１８または１９、２０
が存在しており、白黒液晶の場合と同様に、センスライ
ンＳ１、Ｓ２…Ｓｍからの出力を座標位置検出レシーバ
３０より検出し座標位置演算回路１１で演算することに
より座標位置の検出を行うことができる。

【００４７】次に、文字認識等画面の表示画素の解像度
以上に座標位置の精度が必要な場合には図９のような構
成が考えられる。

【００４８】図７や図８では、カラー液晶の赤緑青の表
示素子により構成されている一画素に対して検出用の下
部透明電極が１対１で配置されていたが、この構成であ
ると画面の表示画素と同じ解像度でしか座標の検出がで
きない。

【００４９】例えば、横６４０×縦４８０のカラー液晶
ディスプレイの場合には、座標位置検出の解像度は横６
４０×縦４８０の解像度しか検出ができないが、図９の
ように赤緑青の表素子各々に対して検出用の下部透明電
極を配置することにより、図９の画素の構成ならば横方
向に３倍の精度で座標位置の検出が可能となる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画素毎に座標検出用の下部透明電極を配置し、該電極が
上部透明電極と接続されているかどうかを判断している
ため、抵抗膜式タッチパネルにおける経年劣化による抵
抗値の変化や電圧の変動等が生ずることがなく、座標位
置合わせが不要であるとともに、タッチパネル部と液晶
ディスプレイ部とを一体化できるため、装置の厚さを薄
くすることができ、小型・軽量化が可能な座標位置検出
機能付き液晶ディスプレイ装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる液晶ディスプレイ装置に使用さ
れる液晶ディスプレイパネルの等価回路を示す図であ
る。

【図２】図１の液晶ディスプレイパネルの概略断面図で
ある。

【図３】本発明にかかる液晶ディスプレイ装置の全体構
成を示すブロック図である。

【図４】図１の液晶ディスプレイパネルにおいて、上部
透明電極を押下したときに下部透明電極と接触すること
を説明するための概略図であって、（ａ）は押下される
前の状態を、（ｂ）は押下された状態を示す。

【図５】図１の液晶ディスプレイパネルの一画素を示す
概略図である。

【図６】図１の液晶ディスプレイパネルの一画素を小型
化した場合を示す概略図である。

【図７】本発明にかかる液晶ディスプレイ装置に使用さ
れるカラー液晶ディスプレイパネルの一画素を示す概略
図である。

【図８】図７のカラー液晶ディスプレイパネルの一画素
を小型化した場合を示す概略図である。

【図９】本発明にかかる液晶ディスプレイ装置に使用さ
れるカラー液晶ディスプレイパネルの検出精度を向上さ
せた一画素を説明するための概略図である。

【図１０】従来のタッチパネル付き液晶ディスプレイパ
ネルの一例を示す概略図である。

【図１１】従来のタッチパネル付き液晶ディスプレイパ
ネルの上部透明電極を押下した状態を示す概略図であ
る。

【図１２】従来のタッチパネル座標位置検出方法の一例
を示す図であって、（ａ）は回路図、（ｂ）は検出点の
位置と電圧の関係を示す図である。

【図１３】従来のタッチパネルの座標位置検出回路の一
例を示すブロック図である。

【図１４】従来の座標位置検出用カーソルの一例を示す
概略図である。

【符号の説明】

１ 上部透明電極 ２ スペーサー ３ 液晶表示部 ４ 表示コントローラ ５ 表示メモリ ６ ソースドライバ ７ ゲートドライバ ８ 液晶ディスプレイパネル ９ ペン １０ 座標位置検出レシーバ １１ 座標位置演算回路 １２〜２０ 下部透明電極 ２１ 表示素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶ディスプレイの一画素に相当する表
   示素子が複数マトリクス状に配列された液晶ディスプレ
   イマトリクス部と、 該液晶ディスプレイマトリクス部の各表示素子を選択す
   るための行選択線と、 前記液晶ディスプレイの前面に配置される上部透明電極
   と、 前記表示素子に対応する位置に配置され、前記上部透明
   電極との接触状態を検出するための下部透明電極と、 同一列に属する前記下部透明電極からの各出力を共通に
   導出するセンス線を有し、 対応する行選択線と対応するセンス線との間に前記下部
   透明電極の各々が接続されることを特徴とする座標検出
   機能付き液晶ディスプレイ装置。
2. 【請求項２】前記行選択線を択一的に順次選択する制御
   手段と、選択制御時の前記センス線の各出力と前記行選
   択線との選択状態とに従って、前記透明電極が押下さ
   れ、位置検出用電極と接触している部分の位置検出を行
   う位置検出手段とを有することを特徴とする請求項１記
   載の座標検出機能付き液晶ディスプレイ装置。