JP2007047920A - 位置検出装置、及び、それを備えた平面表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位置指示装置によって選択された位置を安定して検出する位置検出装置、及び、それを用いた液晶表示装置を提供する。
【解決手段】複数の表示画素ＰＸがマトリクス状に配置されるとともに、表示画素ＰＸの列方向に沿って延びた信号線Ｓｇと、表示画素Ｐｘの行方向に沿って延びた走査線Ｓｃと、を備えた液晶表示パネル１０と、平面上に並設された複数のコイルセンサＸｎが形成され、液晶表示パネル１０に重なるように配置されたセンサ基板３００と、を備え、複数のコイルセンサＸｎは、信号線Ｓｇの延びた方向、及び、走査線Ｓｃの延びた方向に対して角度θを成して延びている平面表示装置１００。
【選択図】図２

Description

本発明は、位置指示装置等によって選択された位置を検出する位置検出装置、及び、その位置検出装置を備えた平面表示装置に関する。

近年、通信機器の急激な成長により、屋外で移動しながら情報を授受するライフスタイルが普及している。それに伴い、モバイルコンピューティングの一つであるタブレットパーソナルコンピュータ（以下、タブレットＰＣ）が注目されている。

一般に、この種のタブレットＰＣに用いられる平面表示装置は、平面表示パネルとして、例えば液晶表示パネルと、この液晶表示パネルに対向して配置される面光源装置とを備えている。液晶表示パネルと面光源装置とは、重ねられてフレームに収容される。また、この液晶表示装置は、液晶表示パネルに対向して配置される位置検出装置をさらに備えている。

液晶表示パネルは、複数の表示画素がマトリクス状に配列された表示領域を備えている。表示領域には、表示画素が配列された行方向に沿って延びる複数の走査線と、列方向に沿って配置された複数の信号線とが備えられている。

位置検出装置は、例えば、複数のコイルセンサを平面上に並設したセンサ部を有している。位置検出装置は、平面上の位置検出方向に並設された複数のコイルセンサの中から順次選択されたコイルセンサに電流を入力し、各コイルセンサに電波（例えば、磁界、電界、もしくは電磁界）を放射させる。

このとき、複数のコイルセンサのいずれかの位置を指示する位置指示装置に備えられた共振回路が、コイルセンサから放出された電波によって共振すると、位置検出装置は位置指示装置の共振出力信号を対応するコイルセンサを介して受け取る。そして、位置検出装置は、受信信号強度の分布より位置指示装置が選択した位置の座標値を求める。

ここで、複数のコイルセンサが信号線または走査線と略平行な位置検出方向に沿って並設されると、信号線及び走査線に信号が書き込まれる際に生じるノイズによって、安定した位置検出ができない場合があった。

特に、液晶表示パネルに供給される信号と、位置検出装置における位置検出に用いられる信号との周波数が同一または近い場合、液晶表示パネルで位置検出に用いる信号の周波数に近いノイズが発生し、正確な位置検出を行うことが難しかった。また、位置指示装置の共振出力信号がノイズの影響を受けて、正確な位置検出ができない場合があった。

従来、上記のようなノイズによる誤差が生じないように、コイルセンサと位置指示装置との間の電波の送受信を少なくとも２回続けて行う位置指示装置が開発されている。（特許文献１参照）
特開２００３−６７１２４号公報

しかし、特許文献１に記載された位置検出装置では、信号線及び走査線への信号書き込み時に発生するノイズに対する考慮が成されていない。

本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、ノイズ等による位置検出結果の誤差、特に、信号線及び走査線への信号書き込み時に発生するノイズによる位置検出結果の誤差を削減し、位置指示装置によって選択された位置を安定して検出する位置検出装置、及び、それを用いた平面表示装置を提供することを目的とする。

本発明の第１態様による平面表示装置は、複数の表示画素がマトリクス状に配置されるとともに、前記表示画素の列方向に沿って延びた信号線と、前記表示画素の行方向に沿って延びた走査線と、を備えた表示パネルと、平面上に並設された複数のコイルセンサが形成され、前記表示パネルに重なるように配置されたセンサ基板と、を備え、前記複数のコイルセンサは、前記信号線の延びた方向、及び、前記走査線の延びた方向に対して角度を成して延びている。

また、本発明の第２態様による平面表示装置は、複数の表示画素がマトリクス状に配置されるとともに、前記表示画素の列方向に沿って延びた信号線と、前記表示画素の行方向に沿って延びた走査線と、を備えた表示領域を有する液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの前記表示領域に対応するセンサ領域を有する位置検出装置と、を備え、前記位置検出装置は、前記センサ領域に平面上に並設された複数のコイルセンサが形成されたセンサ基板を備え、前記複数のコイルセンサは、前記センサ基板の長手方向と平行な第１軸と、前記第１軸に直交する第２軸とは異なる方向に延びている。

また、本発明の第３様態による位置検出装置は、複数の表示画素がマトリクス状に配置されるとともに、前記表示画素の列方向に沿って延びた信号線と、前記表示画素の行方向に沿って延びた走査線とを備えた表示領域を有する平面表示パネルに重なるように配置される位置検出装置において、センサ基板と、前記センサ基板上に並設され、前記信号線及び走査線の両方の延在方向に対して角度を持って延びる部分を有した複数のコイルセンサとを具備している。

本発明によれば、ノイズ等による位置検出結果の誤差、特に、信号線及び走査線への信号書き込み時に発生するノイズによる位置検出結果の誤差を削減し、位置指示装置によって選択された位置を安定して検出する位置検出装置、及び、それを用いた平面表示装置を提供することができる。

以下、この発明の一実施形態に係る平面表示装置について、図面を参照して説明する。図１に示すように、平面表示装置１００は、平面表示パネルとしての液晶表示パネル１０と、液晶表示パネル１０を背面から照明する面光源装置２０と、面光源装置２０の背面側に配置された位置検出装置３０と、液晶表示パネル１０と面光源装置２０との周囲を保持するベゼルカバー４０と、を備えた液晶表示装置である。

液晶表示パネル１０は、対向配置された一対の基板すなわちアレイ基板１２及び対向基板１４と、アレイ基板１２と対向基板１４との間に保持された液晶層ＬＱと、を備えている。液晶表示パネル１０は、画像を表示する略矩形状の表示領域１１を有している。

表示領域１１は、マトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸによって構成されている。アレイ基板１２は、表示領域１１において、表示画素ＰＸの行方向（Ｘ方向）に沿って延在する複数の走査線Ｓｃ、表示画素ＰＸの列方向（Ｙ方向）に沿って延在する複数の信号線Ｓｇ、これら走査線Ｓｃと信号線Ｓｇとの交差部付近において表示画素ＰＸ毎に配置されたスイッチング素子ＳＷ、及び、スイッチング素子ＳＷに接続された画素電極ＰＥ等を備えている。対向基板１４は、表示領域１１において、全表示画素ＰＸに共通の対向電極ＣＥなどを備えている。

アレイ基板１２、及び、対向基板１４は、画素電極ＰＥと対向電極ＣＥとを対向させた状態で配設され、これらの間にギャップを形成している。液晶層ＬＱは、アレイ基板１２と対向基板１４とのギャップに封止された液晶組成物によって形成されている。

回路基板１８は、例えば液晶表示パネル１０を駆動する駆動用回路基板で、フレキシブル基板１６を介して、液晶表示パネル１０の一側縁に電気的に接続されている。フレキシブル基板１６は、例えば、液晶表示パネル１０の駆動ドライバである。回路基板１８は、面光源装置２０の背面側に向けてフレキシブル基板１６を湾曲させることにより、面光源装置２０の背面側に配置される。

面光源装置２０は、照明光を出射する略矩形状の出射領域２０Ａを有している。面光源装置２０は、出射領域２０Ａと液晶表示パネル１０の表示領域１１とが対応するように液晶表示パネル１０の背面に重ねられる。この状態で、液晶表示パネル１０と面光源装置２０とは、フレーム５０に収容される。さらに、液晶表示パネル１０、及び、面光源装置２０は、上方からベゼルカバー４０が取り付けられ、周囲を保持される。

図１、及び図２に示すように、位置検出装置３０は、液晶表示パネルと重なる略矩形状のセンサ基板３００を有している。センサ基板３００は、液晶表示パネル１０の表示領域１１に対応したセンサ領域３０２を有している。

センサ領域３０２には、平面的に並設された複数のコイルセンサ、すなわち、第１位置検出方向Ｄ１に延びた複数のコイルセンサＸｎ（ｎ＝１、２、…Ａ、Ａ：第１位置検出方向Ｄ１に延在するコイルセンサの総数）、及び、第２位置検出方向Ｄ２に延びた複数のコイルセンサＹｍ（ｍ＝１、２、…Ｂ、Ｂ：第２位置検出方向Ｄ２に延在するコイルセンサの総数）が、センサ領域３０２に備えられている。コイルセンサＸｎ、Ｙｍは図示しないプリント基板上にエッチング処理等によって形成されている。

第１位置検出方向Ｄ１及び第２位置検出方向Ｄ２は、信号線Ｓｇが延びたＹ方向、及び、走査線Ｓｃが延びたＸ方向と角度θを成して延びている。また、第１位置検出方向Ｄ１及び第２位置検出方向Ｄ２は、センサ基板３００の長手方向（Ｘ方向）及びその長手方向に略直行する方向（Ｙ方向）とは異なる方向に延びている。なお、本実施形態では角度θは約４５度である。

以下、第１位置検出方向に延びたコイルセンサＸｎと、Ｙ方向に延びた信号線Ｓｇとの関係について説明する。

図２に示すように、コイルセンサＸｎは、信号線Ｓｇとは角度θを成す第１位置検出方向Ｄ１に延びている。これらのコイルセンサＸｎは、選択回路３１２に接続されている。選択回路３１２は、コイルセンサＸｎを順次選択する。

選択回路３１２は、送受信切替回路３１４を介して高周波信号発生回路３１６及び受信回路３１８に接続されている。送受信切替回路３１４は、選択回路３１２によって選択されたコイルセンサ、例えばコイルセンサＸａの接続を、高周波信号発生回路３１６と受信回路３１８とに切替えている。高周波信号発生回路３１６は、コイルセンサＸａに入力される交流信号を発生する。受信回路３１８は、送受信切替回路３１４を介して選択回路３１２によって選択されたコイルセンサＸａからの共振出力信号を受信する。分かりやすくするために、図ではコイルセンサＹｍを省略している。

次に、図３及び図４を用いて位置検出装置３０の動作について説明する。

高周波信号発生回路３１６は、特定周波数、例えば周波数がｆ１の交流信号を発生し、出力する。高周波信号発生回路３１６の出力信号は、送受信切替回路３１４に入力される。送受信切替回路３１４では、図４に示すように一定のタイミングで、送信側、すなわち高周波信号発生回路３１６側と、受信側、すなわち受信回路３１８側とに接続が切替えられる。送受信切替回路３１４の接続が送信側になったときに、高周波信号発生回路３１６で発生した交流信号が、送受信切替回路３１４を介して選択回路３１２に入力される。

選択回路３１２に入力された交流信号は、例えば、選択回路３１２によって選択されたコイルセンサＸａに入力される。図３に示すように、コイルセンサＸａでは、入力された交流信号がコイルセンサＸａに沿った周方向Ｓ１及びその逆相へ交互に流れる。このとき、コイルセンサＸａの周囲には、電流の向きに応じて例えば電流が進む方向Ｓ１に対して右ねじ回転方向Ｆ１に電磁波が生じる。

ここで、コイルセンサＸａの近傍に、共振回路３２Ａを内蔵した位置指示装置３２があると、共振回路３２Ａがコイルセンサ周囲でＦ１方向及びその逆相に発生する交流電磁波により共振する。共振回路３２Ａの共振による共振出力信号は、送受信切替回路３１４が受信側に接続されるタイミングで、選択されたコイルセンサＸａを介して受信回路３１８に入力される。

図４に示すように、選択回路３１２は、コイルセンサＸ１乃至ＸＡを、Ｘ１、Ｘ２、…ＸＡの順に一定のタイミングで選択し、選択回路３１２が選択する順に、上記と同様の位置検出動作が行われる。また、コイルセンサＹｍについてもコイルセンサＸｎの場合と同様に位置検出動作が行われる。位置検出装置３０は、各コイルセンサＸｎ、Ｙｍで発生する共振出力信号の強度の分布から位置指示装置３２の座標位置を検出する。

一方、上記の液晶表示装置１００では、上記の位置検出装置３０による位置検出動作と並行して、液晶表示パネル１０が駆動されている。

液晶表示パネル１０が駆動されると、信号線Ｓｇに回路基板１８及びフレキシブル基板１６から画像表示に必要な信号が供給される。このとき、信号線Ｓｇには焼付き防止等のために交流信号が供給される。また、信号線Ｓｇを介して表示画素ＰＸ毎に異なる極性の信号が供給される。

ここで、信号線Ｓｇに供給される信号の極性が変化する度に充電電流が信号線Ｓｇに沿った方向Ｓ２に発生する。すなわち、信号線Ｓｇに供給される信号が正極性から負極性に変換されるときと、信号線Ｓｇに供給される信号が負極性から正極性に変換されるときとに、充電電流が発生する。このことから、信号線Ｓｇの周囲に、充電電流が流れる方向Ｓ２に右ねじが進む回転方向Ｆ２に電磁波が発生する。

上記のことから、信号線ＳｇとコイルセンサＸｎとには、それぞれＦ１方向、Ｆ２方向に電磁波が発生している。このとき、信号線Ｓｇの周囲でＦ２方向に発生する電磁波は、位置検出の際に用いられる電磁波、すなわちコイルセンサの周囲でＦ１方向に発生する電磁波に対するノイズとなる場合がある。Ｆ１方向に生じる電磁波に作用するノイズの大きさＦは、Ｆ２方向に生じる電磁波にcosθを乗じた大きさとなる。

上記の実施形態では、角度θが約４５度であるので、コイルセンサＸｎでＦ１方向に生じる電磁波は、Ｆ２方向に生じる電磁波に１/√２を乗じた大きさの電磁波の影響を受けることになる。

また、信号線Ｓｇと走査線Ｓｃとは、略直交するように配置されていることから、コイルセンサＸｎは走査線Ｓｃとも約４５度の角度を成して延びている。よって走査線Ｓｃの周囲に発生する電磁波によるノイズの大きさも、その走査線Ｓｃに発生する電磁波に１/√２を乗じた大きさとなる。

なお、上記実施形態では、コイルセンサＹｍもコイルセンサＸｎと同様に、信号線Ｓｇと走査線Ｓｃとに約４５度の角度を成して延びている。このことから、コイルセンサＹｍについても、信号線Ｓｇ、及び、走査線Ｓｃの周囲に発生する電磁波によるノイズの大きさは、信号線Ｓｇ、及び、走査線Ｓｃの周囲に発生する電磁波に１/√２を乗じた大きさとなる。

上記の本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１００によれば、コイルセンサＸｎが信号線Ｓｇと角度θを成して配置されることによって、Ｆ２方向に発生する電磁波によるノイズの影響を軽減することができる。つまり、コイルセンサＸｎが信号線Ｓｇと略平行に配置された場合には、Ｆ１方向に発生する電磁波がＦ２方向に発生する電磁波によるノイズの大きさＦは、Ｆ２方向に生じる電磁波と同じ大きさである。これに対して、上記の実施形態では、Ｆ１方向に発生する電磁波がＦ２方向に発生する電磁波によって受けるノイズの大きさＦは、Ｆ２方向に生じる電磁波にcosθを乗じた大きさである。

すなわち、コイルセンサＸｎが、信号線Ｓｇと角度θを持つように配置されることによって、コイルセンサＸｎが信号線Ｓｇと略平行に配置される場合と比較して、信号線Ｓｇの周囲でＦ２方向に発生する電磁波によるノイズの大きさＦを小さくすることができる。

したがって、位置検出装置３０は、安定した位置検出を行うことができる。

また、上記の実施形態によれば、液晶表示装置の基幹部に関する変更を行うことなく、位置検出装置のセンサ基板３００に配置されるコイルセンサＸｎ、コイルセンサＹｍ、信号線Ｓｇ、及び走査線Ｓｃの位置関係を工夫することによって、安定した位置検出を行うことができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

例えば、上記の実施形態では略矩形状のセンサ基板３００に対して、コイルセンサＸｎ及びコイルセンサＹｍが、センサ基板３００の長手方向（Ｘ方向）と幅方向（Ｙ方向）とは異なる方向に延びている。しかし、上記の場合に限らず、コイルセンサＸｎ及びコイルセンサＹｍがセンサ基板３００の長手方向と幅方向とに略平行に延びていても良い。

この場合には、センサ基板３００の長辺方向及び短辺方向を、液晶表示パネル１０の長辺方向及び短辺方向とずらして配置することによって、コイルセンサＸｎ及びコイルセンサＹｍが、信号線Ｓｇ及び走査線Ｓｃと異なる方向に延びるように配置する。このことによって、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記の実施形態では、コイルセンサＸｎ及びコイルセンサＹｍは、信号線Ｓｇ及び走査線Ｓｃとそれぞれ約４５度の角度θを成して延びていたが、コイルセンサＸｎ及びコイルセンサＹｍは、信号線Ｓｇが延びる方向と走査線Ｓｃが延びる方向とが成す角度を、ほぼ等しい大きさに二分する方向に伸びていれば良い。

上記の実施形態のように、信号線Ｓｇ及び走査線Ｓｃが略直交して延びている場合には、各度θが約４５度のときに最も高い効果が得られる。少なくとも、角度θは０度より大きく４５度以下であることが望ましい。

また、上記の実施形態では平面表示パネルとして液晶表示パネルを採用しているが、平面表パネルに限らず、例えば、有機ＥＬ表示パネルのような平面状の表示パネルであれば良い。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の一例を示す分解斜視図。 図１に示す位置検出装置の一構成例を示す図。 図２に示す位置検出装置の一動作例を説明する図。 図３に示す位置検出装置に用いた原理を説明する図。

符号の説明

１０…液晶表示パネル、ＰＸ…表示画素、２０…面光源装置、３０…位置検出装置、３２…位置指示装置、３２Ａ…共振回路、４０…ベゼルカバー、１００…液晶表示装置、３０２…センサ部、Ｘｎ、Ｙｍ…コイルセンサ、Ａ…コンデンサ、３０４…選択回路、３１０…検出部、３２０…信号発生部、３２２…発振器、３３０…信号受信部、３４０…送受信切替回路

Claims (7)

1. 複数の表示画素がマトリクス状に配置されるとともに、前記表示画素の列方向に沿って延びた信号線と、前記表示画素の行方向に沿って延びた走査線と、を備えた表示パネルと、
   平面上に並設された複数のコイルセンサが形成されるとともに、前記表示パネルに重なるように配置されたセンサ基板を有する位置検出装置、を備え、
   前記複数のコイルセンサは、前記信号線の延びた方向、及び、前記走査線の延びた方向に対して角度を成して延びている平面表示装置。
2. 複数の表示画素がマトリクス状に配置されるとともに、前記表示画素の列方向に沿って延びた信号線と、前記表示画素の行方向に沿って延びた走査線と、を備えた表示領域を有する液晶表示パネルと、
   平面上に並設された複数のコイルセンサが形成されるとともに、前記表示パネルに重なるように配置されたセンサ基板を有する位置検出装置、を備え、
   前記複数のコイルセンサは、前記センサ基板の長手方向と平行な第１軸と、前記第１軸に直交する第２軸とは異なる方向に延びている平面表示装置。
3. 前記コイルセンサは、第１位置検出方向に延びた第１コイルセンサ群と、第２位置検出方向に延びた第２コイルセンサ群とを有する請求項１または請求項２記載の平面表示装置。
4. 前記第１位置検出方向、及び、前記第２位置検出方向は、前記信号線の延びた方向、または、前記走査線の延びた方向に対して０度より大きく４５度以下の角度を成している請求項３記載の平面表示装置。
5. 前記第１位置検出方向、及び、前記第２位置検出方向は、前記信号線の延びた方向、及び、前記走査線の延びた方向に対して４５度の角度を成している請求項３記載の平面表示装置。
6. 前記表示画素は、表示素子として液晶組成物を備えた液晶表示画素である請求項１または請求項２記載の平面表示装置。
7. 複数の表示画素がマトリクス状に配置されるとともに、前記表示画素の列方向に沿って延びた信号線と、前記表示画素の行方向に沿って延びた走査線とを備えた表示領域を有する平面表示パネルに重なるように配置される位置検出装置において、
   センサ基板と、前記センサ基板上に並設され、前記信号線及び走査線の両方の延在方向に対して角度を持って延びる部分を有した複数のコイルセンサとを具備した位置検出装置。

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