JPH10269020A - 座標検出機能付液晶表示装置とその駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 横電界方式のアクティブマトリクス型の液晶
表示装置を採用し、高精度の位置検出を行う。 【解決手段】 表示期間はＳＥＬが“Ｈ”で、シフトレ
ジスタ12の選択信号は転送クロックに同期し順次シフト
される。出力Ｑが“Ｈ”でＳＷ１はＶonを出力しＳＷ２
で走査電極ＧにＶonが、また出力Ｑが“Ｌ”で走査電極
ＧにはＶoffが印加される。走査，信号，対向電極には
表示選択パルス，表示選択パルスと同期し表示画像デー
タに応じた信号，対向電圧が印加される。検出期間はＳ
ＥＬが“Ｌ”で、選択信号は同様に順次シフトされる。
出力Ｑが“Ｈ”でＳＷ１はＶsを出力しＳＷ２で走査電
極ＧにＶsが、出力Ｑが“Ｌ”で走査電極ＧにＶoffが印
加される。走査電極Ｇへ印加する検出走査パルスで、検
出用ペンと走査電極Ｇ間の静電容量結合の電位変化を検
出、その印加開始の時間差から走査電極Ｇ上の位置を求
める。同様に、信号電極も順次検出走査パルスを印加、
検出用ペンの電位変化を検出し印加開始の時間差から位
置を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、座標入力を行うタ
ブレットをマトリクス型ディスプレイと一体化した座標
検出機能付液晶表示装置とその駆動回路に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の座標検出機能付液晶表示
装置は、図11に示すブロック図のように構成されてい
る。図11において、１は液晶パネル、２は検出用ペン、
３は走査電極駆動回路、４は信号電極駆動回路、５は検
出部、６は制御部、Ｒ(１〜m)は走査電極、Ｓ(１〜n)は
信号電極である。また、図12は座標検出の原理とそのタ
イミングを示す図で、２は検出用ペン、ｒ１〜ｒ10，Ｓ
１は液晶パネルの各電極、Ｃ１〜Ｃ10(Ｃａ)は検出用ペ
ン２と電極ｒ１〜ｒ10(Ｓ１)の間に生じた静電容量結
合、Ｐ１〜Ｐ７は検出走査パルス、Ｄ１は検出信号波
形、Ｄ２は検出信号波形Ｄ１の微分波形である。

【０００３】従来、液晶パネルの各電極をそのまま用い
て座標検出を行う座標検出機能付液晶表示装置にあって
は、１垂直走査期間(１フレーム)中に表示期間と検出期
間とを設けて、液晶パネルの各走査電極，信号電極に対
し順次検出走査パルスの印加を行うと、液晶パネルに近
接した検出用ペン２と液晶パネルの電極間に生じた静電
容量結合を介して、検出用ペン２に検出走査パルスによ
る検出信号波形Ｄ１が検出され、その検出タイミングか
らその座標位置を決定している。

【０００４】さらに、図13は図11に示す座標検出機能付
液晶表示装置における座標検出の各信号のタイミングチ
ャートである。図13において、Ｖpは検出用ペン２に検
出された検出信号波形、dＶp／dtは検出信号波形Ｖpの
微分波形である。図13に示す検出信号波形Ｖpがピーク
に達した時間、あるいは微分波形dＶp／dtが０になった
時間等から、検出用ペン２の位置を判別する。

【０００５】前述した座標検出機能付液晶表示装置は主
に単純マトリクス型液晶表示装置で実現する方法を説明
したものである。最近ではアクティブマトリクス型液晶
表示装置を用いて実現する方法も考案されている。アク
ティブマトリクス型液晶表示装置で実現する場合におい
ても基本的な原理は単純マトリクス型液晶表示装置と同
様である。しかし、従来のアクティブマトリクス型液晶
表示装置の液晶パネルの場合には構造上の制約がある。
以下、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の液晶パ
ネルを用いた場合の実現方法を説明する。

【０００６】動作期間は単純マトリクス型表示装置の液
晶パネルの場合と同様で、１フレームが表示期間と検出
期間に分かれ、表示期間には表示動作を検出期間には検
出動作を行う。さらに、検出期間ではＸ座標(行方向)検
出期間とＹ座標(列方向)検出期間に分け、走査電極およ
び信号電極に順次検出走査パルスを印加する。検出走査
パルスが印加された各電極と検出用ペンの間の容量を介
して信号を検出し、その信号の検出タイミングによって
Ｘ、Ｙの座標値を決定する。ただし、一般的に従来のア
クティブマトリクス型液晶表示装置の液晶パネルには以
下の制約がある。

【０００７】図14は従来のアクティブマトリクス型液晶
表示装置の液晶パネルの構造を示す図である。図14に示
すようにマトリクス状に配置された信号電極Ｓと走査電
極Ｒの各交点に対応してスイッチング素子(ＴＦＴ)７
と、スイッチング素子７に接続された画素電極Ｈが配置
されるアレイ基板８があり。さらにアレイ基板８に対向
して配置された対向基板９には、対向電極Ｃが一般的に
はベタの電極として配置される。この液晶パネルは、表
面には対向基板９、裏面にはアレイ基板８を配置すると
いう構造をとる。このような配置であると、対向電極Ｃ
が走査電極Ｒや信号電極Ｓからの信号をシールドするこ
とになるために、検出用ペンで検出信号を充分に得るこ
とができない。また、充分な検出信号を得るためにアレ
イ基板８の面を表にすると、スイッチング素子７や走査
電極Ｒ、信号電極Ｓの反射がある。これを防ぐためには
各電極の配線やスイッチング素子７に反射防止用のブラ
ックマトリクス層を設ける必要がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように座標検出機
能付液晶表示装置に用いられるアクティブマトリクス型
液晶表示装置の液晶パネルでは構造上、液晶パネルの各
電極からの信号が対向電極によってシールドされること
で、微弱になり検出用ペンで検出することが困難である
という問題があった。また、液晶パネルのアレイ面を表
側にしても各電極の配線やスイッチング素子の反射、あ
るいはその反射を防止するためにブラックマトリクス層
を設けなければならないという問題があった。

【０００９】本発明は、前記従来技術の問題点を解決す
ることに指向するものであり、横電界方式のアクティブ
マトリクス型液晶表示装置の液晶パネルを採用し、対向
電極によるシールド効果を軽減することにより、より精
度の高い座標検出を行うことができる座標検出機能付液
晶表示装置とその駆動回路を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係る座標検出機能付液晶表示装置は、マト
リクス状に配置された複数の信号電極と走査電極および
その各交点に対応して設けられたスイッチング素子、ス
イッチング素子に接続された櫛形状の画素電極、および
画素電極と咬合して形成され、各走査電極と平行な対向
電極配線に接続された対向電極を有するアレイ基板と、
アレイ基板に対向して配置された対向基板と、アレイ基
板と対向基板に狭持された液晶層から成るアクティブマ
トリクス型の液晶パネルと、液晶パネルに有する走査電
極，信号電極，対向電極に電圧を印加する各駆動手段
と、液晶パネルに近接させたときに走査電極および信号
電極との間に生じる静電容量結合を介して信号を検出す
る検出用導体と、検出用導体を通じて検出された信号か
ら、検出用導体の位置を検出する検出手段を備えたこと
を特徴とする。

【００１１】また、液晶パネルに近接させたときに対向
電極および信号電極との間に生じる静電容量結合を介し
て信号を検出する検出用導体を備えたことを特徴とす
る。

【００１２】また、前記座標検出機能付液晶表示装置の
駆動回路には、表示期間に表示選択パルスを印加する走
査電極を指定するための選択信号を、検出期間に検出走
査パルスを印加する走査電極を指定するための選択信号
を順次シフトして出力するシフトレジスタと、シフトレ
ジスタの出力に応じて指定された電圧を選択し、走査電
極に印加する選択手段を備えたことを特徴とする。

【００１３】また、前記シフトレジスタは、検出期間に
検出走査パルスを印加する前記対向電極配線を指定する
ための選択信号を順次シフトして出力し、前記選択手段
は、シフトレジスタの出力に応じて指定された電圧を選
択し、対向電極配線に印加することを特徴とする。

【００１４】また、前記シフトレジスタは、表示期間に
表示選択パルスを印加する走査電極を指定するための選
択信号を順次シフトし、検出期間に検出走査パルスを印
加する対向電極配線を指定するための選択信号を順次シ
フトして出力し、前記選択手段は、表示期間にシフトレ
ジスタの出力に応じて指定された電圧を選択して走査電
極に印加し、検出期間にシフトレジスタの出力に応じて
指定された電圧を選択して対向電極配線に印加するよう
に構成したものである。

【００１５】前記構成における本発明の請求項１の記載
によれば、液晶パネルのアレイ基板上に対向電極を設け
たことで、検出用導体と液晶パネル間の対向電極による
シールド効果を軽減することができる。

【００１６】また、本発明の請求項２の記載によれば、
対向電極がアレイ基板の画素部分に配置されることか
ら、検出用導体との静電容量結合において走査電極より
大きな容量の対向電極を用いて、対向電極に検出走査パ
ルスを走査させることで、より高い精度で検出すること
ができる。

【００１７】また、本発明の請求項３の記載によれば、
検出走査パルスの電圧値をスイッチング素子が導通状態
にならない値とすることで、画素電極に関係ない信号が
印加されることを防ぐことができる。

【００１８】また、本発明の請求項４または５の記載に
よれば、検出走査パルスの極性を１垂直走査期間毎に反
転させることにより、印加される信号を交流化させるこ
とができる。

【００１９】また、本発明の請求項６の記載によれば、
表示期間と検出期間において走査電極に印加される各電
圧を選択することができる。

【００２０】また、本発明の請求項７の記載によれば、
検出期間にのみ検出走査パルスを対向電極に印加するこ
とができる。

【００２１】また、本発明の請求項８の記載によれば、
表示期間に表示選択パルスを印加する走査電極を指定す
るシフトレジスタを検出期間に検出走査パルスを印加す
る対向電極配線を指定するシフトレジスタとしても使用
できる。

【００２２】また、本発明の請求項９または10の記載に
よれば、検出走査パルスの極性を１垂直走査期間毎に反
転させることにより、印加される信号を交流化させるこ
とができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明にお
ける実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の実施
の形態における座標検出機能付液晶表示装置の液晶パネ
ルに用いられるアレイ基板の各電極のパターン構成を示
す部分平面図である。ここで、前記従来例を示す図14に
おいて説明した構成部材に対応し実質的に同等の機能を
有するものには同一の符号を付してこれを示す。図１に
おいて、７はスイッチング素子(ＴＦＴ)、Ｇは走査電
極、Ｓは信号電極、Ｃは対向電極、Ｃ′は対向電極Ｃが
接続される対向電極配線、Ｈは画素電極である。このよ
うに構成されるアレイ基板において、表示期間には、走
査電極ＧにＴＦＴ７を導通状態にする表示選択パルスが
印加されると、ＴＦＴ７を通じて信号電極Ｓに印加され
た画像信号が画素電極Ｈに印加される。画素電極Ｈと対
向電極Ｃとの電位差に応じて、液晶分子の配向状態が変
化して画面の表示が行われる。

【００２４】図２は本発明の実施の形態１における座標
検出機能付液晶表示装置の概略構成を示すブロック図で
ある。ここでも、前記従来例の図11で説明した構成部材
に対応するものには同一の符号を付して、さらに以下の
各図においても同様とする。図２において、１は図１に
示すアレイ基板を有する液晶パネル、２は検出用導体で
ある検出用ペン、４は信号電極駆動回路、５は検出用ペ
ン２からの検出信号の変化を検出する検出部、６は検出
部５や各駆動回路を制御する制御部、10は走査電極駆動
回路、11は対向電極駆動回路、Ｇ(１〜m)は走査電極、
Ｓ(１〜n)は信号電極、Ｃ(１〜m)は対向電極である。

【００２５】また、図３は本実施の形態１における座標
検出機能付液晶表示装置の座標検出の各信号を示すタイ
ミングチャートである。図３に示すように１フレームに
は表示動作を行う表示期間と検出動作を行う検出期間と
を設けている。さらに、図４は本実施の形態１における
座標検出機能付液晶表示装置に使用する走査電極駆動回
路の構成を示すブロック図である。図４において、12は
表示選択パルスを印加する走査電極Ｇを指定する選択信
号を順次シフトするシフトレジスタ、13は選択手段であ
るスイッチング回路、ＳＷ１は表示選択パルスの表示期
間と検出期間とで電圧レベルを選択する第１選択回路、
ＳＷ２は走査電極Ｇへの出力電圧を選択する第２選択回
路、Ｑ(１〜m)はシフトレジスタ12の出力、Ｇ(１〜m)は
走査電極、Ｖsは検出期間において検出走査パルスが印
加される走査電極Ｇに印加する電圧、Ｖonは走査電極Ｇ
に印加されＴＦＴを導通状態にする時に印加する電圧、
Ｖoffは走査電極Ｇに印加されＴＦＴを導通させない時
に印加する電圧、ＳＥＬは表示期間と検出期間を示す信
号、ＣＬＫはシフトレジスタの転送クロック、ＦＳはシ
フトレジスタのデータである選択信号である。

【００２６】１フレームの表示期間において、ＳＥＬは
“Ｈ”に設定され、図４に示す走査電極駆動回路のシフ
トレジスタ12に選択信号ＦＳが入力され、入力された転
送クロックＣＬＫに同期してシフトレジスタ12により順
次シフトされる。シフトレジスタ12の出力Ｑが“Ｈ”の
とき、ＳＷ１はＶonを出力し、ＳＷ２は走査電極ＧにＳ
Ｗ１の出力を印加し、シフトレジスタ12の出力Ｑが
“Ｌ”のとき、Ｖoffを走査電極Ｇに印加するように切
り替わり、走査電極Ｇに図３で示すように順次表示選択
パルスを印加し、信号電極Ｓには表示選択パルスに同期
して表示画像データに応じた信号を印加する。また、対
向電極Ｃには対向電圧を印加する。これらの動作によ
り、画素の液晶分子の配向状態を変化させて表示を行
う。

【００２７】そして次の検出期間において、ＳＥＬは
“Ｌ”に設定され、図４に示す走査電極駆動回路のシフ
トレジスタ12に選択信号ＦＳが入力され、入力される転
送クロックＣＬＫに同期してシフトレジスタ12により、
順次選択信号はシフトされる。シフトレジスタ12の出力
Ｑが“Ｈ”のとき、ＳＷ１はＶsを出力し、ＳＷ２は走
査電極ＧにＳＷ１の出力を印加し、シフトレジスタ12の
出力Ｑが“Ｌ”のとき、Ｖoffを走査電極Ｇに印加する
ように切り替わり、図３で示すように行方向検出期間に
おいて、走査電極Ｇに順次検出走査パルスを印加する。

【００２８】この場合、検出信号の強度を上げるために
複数本の走査電極Ｇに同時に検出走査パルスを印加す
る。また、検出走査パルスの電圧値は画素のＴＦＴが導
通状態にならないような値にする必要がある。図２に示
す走査電極Ｇと検出用ペン２の間には静電容量結合が存
在し、液晶パネル１上の検出用ペン２の位置に検出走査
パルスが近づくと、図３に示す検出信号波形Ｖpのよう
に検出用ペン２の電位が変化し、最も接近した時に最大
となる。また、この検出用ペン２が検出した検出信号を
微分回路を通して微分すると図３に示す微分波形dＶp／
dtとなり、この微分波形dＶp／dtが正から負に変化する
時点等を図２に示す検出部５で検出し、例えば、走査電
極Ｇへの検出走査パルスの印加を開始した時点との時間
差から、検出用ペン２が液晶パネルのどの走査電極Ｇ上
に存在するかを決定する。

【００２９】同様に、図３に示すように列方向検出期間
において信号電極Ｓにも順次検出走査パルスを印加す
る。この場合も、検出信号の強度を上げるために複数本
の信号電極Ｓに同時に検出走査パルスを印加する。図２
の信号電極Ｓと検出用ペン２の間には静電容量結合が存
在し、前記した行方向検出期間と同じように信号電極Ｓ
への検出走査パルスの印加を開始した時点との時間差か
ら、検出用ペン２が液晶パネル上のどの信号電極Ｓ上に
存在するかを決定する。

【００３０】なお、これらの出力電圧レベルは実施の形
態１の説明で示した組み合わせに限定されるものではな
い。また、検出走査パルスを各フレーム毎に反転するこ
とにより、検出走査パルスにより液晶に印加されるＤＣ
成分を解消することができる。

【００３１】図５は本発明の実施の形態２における座標
検出機能付液晶表示装置の概略構成を示すブロック図で
ある。図５において、１は液晶パネル、２は検出用ペ
ン、３は走査電極駆動回路、４は信号電極駆動回路、５
は検出部、６は制御部、11′は対向電極駆動回路、Ｇ
(１〜m)は走査電極、Ｓ(１〜n)は信号電極、Ｃ(１〜m)
は対向電極である。図６は本実施の形態２における座標
検出機能付液晶表示装置の座標検出の各信号を示すタイ
ミングチャートである。１フレームに表示動作を行う表
示期間と検出動作を行う検出期間を設けている。

【００３２】また、図７は本実施の形態２における座標
検出機能付液晶表示装置に使用する対向電極駆動回路の
構成を示すブロック図である。図７において、14は検出
走査パルスを印加する対向電極(対向電極配線)Ｃを指定
する選択信号を順次シフトするシフトレジスタ、15はス
イッチング回路、ＳＷは対向電極Ｃへの出力電圧を選択
する選択回路、Ｑ(１〜m)はシフトレジスタ14の出力、
Ｖcomは検出走査パルスが印加されない時に対向電極Ｃ
に印加される電圧、Ｖsは検出期間において検出走査パ
ルスが印加される対向電極Ｃに印加する電圧、ＣＬＫは
シフトレジスタの転送クロック、ＦＳはシフトレジスタ
のデータである選択信号である。

【００３３】１フレームの表示期間においては、走査電
極Ｇに図６で示すように順次表示選択パルスを印加し、
信号電極Ｓには表示選択パルスに同期して表示画像デー
タに応じた信号を印加する。また、図７に示す対向電極
駆動回路においてスイッチング回路15からは電圧Ｖcom
が出力され、対向電極Ｃに印加される。これらの動作に
より、画素の液晶分子の配向状態を変化させて表示を行
う。

【００３４】次に検出期間において、図７に示す対向電
極駆動回路のシフトレジスタ14に選択信号ＦＳが入力さ
れ、入力された転送クロックＣＬＫに同期して、シフト
レジスタ14により、順次選択信号はシフトされる。ＳＷ
はシフトレジスタ14からの出力Ｑが“Ｈ”の時にＶsを
選択し、図６で示すように行方向検出期間において、対
向電極Ｃに順次検出走査パルスを印加する。この場合、
検出信号の強度を上げるために複数本の対向電極Ｃに同
時に検出走査パルスを印加する。図５に示す対向電極Ｃ
と検出用ペン２の間には静電容量結合が存在し、液晶パ
ネル１上の検出用ペン２の位置に検出走査パルスが近づ
くと、図６に示すように検出用ペン２の電位が変化し、
最も接近した時に最大となる。この検出用ペン２が検出
した検出信号波形Ｖpを微分回路を通して微分すると図
６のような微分波形dＶp／dtとなり、微分波形が正から
負に変化する時点等を図５の検出部５で検出し、例え
ば、対向電極Ｃへの検出走査パルスの印加を開始した時
点との時間差から、検出用ペン２が液晶パネルのどの対
向電極Ｃ上に存在するかを決定する。

【００３５】同様に、図６で示すように列方向検出期間
において信号電極Ｓに順次検出走査パルスを印加する。
この場合も、検出信号の強度を上げるために複数本の信
号電極Ｓに同時に検出走査パルスを印加する。図５の信
号電極Ｓと検出用ペン２の間に静電容量結合が存在し、
前記行方向検出期間の説明と同じように、図６に示す検
出信号波形Ｖp，微分波形dＶp／dtが最大，正から負に
変化する時点等を検出部５で検出し、信号電極Ｓへの検
出走査パルスの印加を開始した時点との時間差から、検
出用ペン２が液晶パネルのどの信号電極Ｓ上に存在する
かを決定する。

【００３６】なお、図７で示した駆動回路は一例にすぎ
ず、液晶パネルの駆動方法や検出走査パルスの形態によ
ってその構成は変わり、また表示期間と検出期間におい
て、出力電圧が変更できればよい。また、出力電圧レベ
ルは本実施の形態２で示した組み合わせに限定されるも
のではない。さらに、検出走査パルスをフレーム毎に反
転することにより、検出走査パルスによる液晶に印加さ
れるＤＣ成分を解消することができる。

【００３７】図８は本発明の実施の形態３における座標
検出機能付液晶表示装置の概略構成を示すブロック図で
ある。図８において、１は液晶パネル、２は検出用ペ
ン、４は信号電極駆動回路、５は検出部、６は制御部、
16は走査および対向電極駆動回路、Ｇ(１〜m)は走査電
極、Ｓ(１〜n)は信号電極、Ｃ(１〜m)は対向電極であ
る。図９は本実施の形態３における座標検出機能付液晶
表示装置の座標検出の各信号を示すタイミングチャート
である。１フレームに表示動作を行う表示期間と検出動
作を行う検出期間を設けている。

【００３８】また、図10は本実施の形態３における座標
検出機能付液晶表示装置に使用する走査および対向電極
駆動回路の構成を示すブロック図である。図10におい
て、17は検出走査パルスを印加する走査電極または対向
電極を指定する選択信号を順次シフトするシフトレジス
タ、18はスイッチング回路、ＳＷ１は走査電極Ｇへの出
力電圧を選択する第１選択回路、ＳＷ２は対向電極Ｃへ
の出力電圧を選択する第２選択回路、Ｑ(１〜m)はシフ
トレジスタ17の出力、Ｖcomは検出走査パルスが印加さ
れない時に対向電極Ｃに印加される電圧、Ｖsは検出期
間において検出走査パルスが印加される対向電極Ｃに印
加する電圧、Ｖonは走査電極Ｇに印加されＴＦＴを導通
状態にする時に印加する電圧、Ｖoffは走査電極Ｇに印
加されＴＦＴを導通させない時に印加する電圧、ＳＥＬ
は表示期間と検出期間を示す信号、ＣＬＫはシフトレジ
スタの転送クロック、ＦＳはシフトレジスタのデータで
ある選択信号である。

【００３９】１フレームの表示期間において、ＳＥＬは
“Ｈ”に設定され、図10に示す走査および対向電極駆動
回路のシフトレジスタ17に選択信号ＦＳが入力され、入
力された転送クロックＣＬＫに同期してシフトレジスタ
17により順次シフトされる。ＳＷ１はシフトレジスタ17
の出力Ｑが“Ｈ”のときに、走査電極ＧにＶonを印加
し、シフトレジスタ17の出力Ｑが“Ｌ”のときは走査電
極ＧにＶoffを印加するように切り替わる。この動作の
結果、走査電極Ｇに図９で示すように順次表示選択パル
スが印加される。信号電極Ｓには表示選択パルスに同期
して表示画像データに応じた信号が印加される。また、
表示期間においてはＳＷ２は常にＶcomを選択し、対向
電極ＣにはＶcomが印加される。

【００４０】次に検出期間において、ＳＥＬは“Ｌ”に
設定され、図10に示す走査および対向電極駆動回路のシ
フトレジスタ17に選択信号ＦＳが入力され、入力される
転送クロックＣＬＫに同期してシフトレジスタ17によ
り、順次選択信号はシフトされる。ＳＷ１は検出期間に
おいてはＶoffを選択し、走査電極ＧにはＶoffが印加さ
れる。ＳＷ２はシフトレジスタ17の出力Ｑが“Ｈ”のと
きには対向電極ＣにＶsを印加し、シフトレジスタ17の
出力Ｑが“Ｌ”のときは対向電極ＣにＶcomを印加する
ように切り替わる。この動作の結果、対向電極Ｃに図９
で示す行方向検出期間のように順次検出走査パルスが印
加される。この場合、検出信号の強度を上げるために複
数本の対向電極Ｃに同時に検出走査パルスを印加する。

【００４１】図８の対向電極Ｃと検出用ペン２の間には
静電容量結合が存在し、液晶パネル１上の検出用ペン２
の位置に検出走査パルスが近づくと、図９に示すように
検出用ペン２の電位が変化し、最も接近した時に最大と
なる。この検出用ペン２が検出した検出信号波形Ｖpを
微分回路を通して微分すると図９のような微分波形dＶp
／dtとなり、微分波形が正から負に変化する時点等を図
８の検出部５で検出し、例えば、走査電極Ｇへの検出走
査パルスの印加を開始した時点との時間差から、検出用
ペン２が液晶パネル１のどの走査電極Ｇ上に存在するか
を決定する。

【００４２】同様に、図９で示す列方向検出期間のよう
に信号電極Ｓに順次検出走査パルスを印加する。この場
合も、検出信号の強度を上げるために複数本の信号電極
に同時に検出走査パルスを印加する。信号電極Ｓと検出
用ペン２の間には静電容量結合が存在し、前記行方向検
出期間で説明したように検出用ペン２の検出信号を検出
部５で検出し、信号電極Ｓへの検出走査パルスの印加を
開始した時点との時間差から、検出用ペン２が液晶パネ
ルのどの信号電極上に存在するかを決定する。

【００４３】なお、図10で示した駆動回路も一例にすぎ
ず、液晶パネルの駆動方法や検出走査パルスの電圧値等
により、その構成は変わってくる。また、シフトレジス
タ17が、表示期間では走査電極駆動回路のシフトレジス
タとして、検出期間では対向電極駆動回路のシフトレジ
スタとして動作すればよい。さらに、出力電圧レベルは
本実施の形態３で示した組み合わせに限定されるもので
はなく、検出走査パルスをフレーム毎に反転することに
より、検出走査パルスにより液晶に印加されるＤＣ成分
を解消することができる。

【００４４】以上のことから、本発明の座標検出機能付
液晶表示装置とその駆動回路によれば、アレイ基板上に
画素電極を配置し、それに対向する基板上に対向電極を
配置した従来のアクティブマトリクス型液晶パネルを採
用する座標検出機能付液晶表示装置のように、検出用ペ
ンと検出走査パルスが印加される電極の間に対向電極に
よるシールドがなくなり、検出用ペンに検出される信号
の強度があがるので、より精度の良い座標検出を行うこ
とができる。また、横電界方式の液晶パネルの構成上、
対向電極は画素内にも存在することから、対向電極を検
出用の電極として使用することにより、検出用電極と検
出用ペンの間の結合容量をより大きく取ることができ、
検出される信号の強度を上げることができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
記載の構成によれば、座標検出機能付液晶表示装置にお
いて、そのアレイ基板上に画素電極と対向電極を配置し
た横電界方式のアクティブマトリクス型液晶パネルを採
用することにより、従来の座標検出機能付液晶表示装置
のように検出用ペンと検出走査パルスが印加される電極
の間に対向電極によるシールドがなく、検出用ペンに検
出される信号の強度をあげることができるので、より精
度の良い座標検出を行うことが可能となる。

【００４６】また、本発明の請求項２記載の構成によれ
ば、横電界方式の液晶パネルであることから対向電極は
画素内にも存在することになり、対向電極を検出用の電
極として使用することによって、検出用電極と検出用ペ
ンの間の結合容量をより大きく取ることができ、検出用
ペンに検出される信号の強度を上げることができる。

【００４７】また、本発明の請求項３，４または５記載
の構成によれば、検出走査パルスの電圧値をＴＦＴが導
通状態とならない値とし、さらに１フレーム毎に検出走
査パルスの極性を反転させることにより、画素電極に関
係のない信号を印加されることがなく、印加される信号
のＤＣ成分を解消することができる。

【００４８】また、座標検出機能付液晶表示装置の駆動
回路において、本発明の請求項６記載の構成によれば、
１フレーム毎の表示期間と検出期間において走査電極に
印加される各電圧を選択することができ、請求項７記載
の構成によれば、検出期間のみ検出走査パルスを対向電
極に印加することができ、請求項８記載の構成によれ
ば、表示期間に表示選択パルスを走査電極へ、検出期間
に検出走査パルスを対向電極(対向電極配線)へ切り替え
印加することができ、画素電極に関係のない信号が印加
されることなく、シフトレジスタを共用することも可能
となり周辺回路を削減することができる。

【００４９】また、本発明の請求項９または10記載の構
成によれば、１フレーム毎に検出走査パルスの極性を反
転させ、印加される信号のＤＣ成分を解消することがで
きるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における座標検出機能付液
晶表示装置の液晶パネルに用いられるアレイ基板の各電
極のパターン構成を示す部分平面図である。

【図２】本発明の実施の形態１における座標検出機能付
液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。

【図３】本実施の形態１における座標検出機能付液晶表
示装置の座標検出の各信号を示すタイミングチャートで
ある。

【図４】本実施の形態１における座標検出機能付液晶表
示装置に使用する走査電極駆動回路の構成を示すブロッ
ク図である。

【図５】本発明の実施の形態２における座標検出機能付
液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。

【図６】本実施の形態２における座標検出機能付液晶表
示装置の座標検出の各信号を示すタイミングチャートで
ある。

【図７】本実施の形態２における座標検出機能付液晶表
示装置に使用する対向電極駆動回路の構成を示すブロッ
ク図である。

【図８】本発明の実施の形態３における座標検出機能付
液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。

【図９】本実施の形態３における座標検出機能付液晶表
示装置の座標検出の各信号を示すタイミングチャートで
ある。

【図１０】本実施の形態３における座標検出機能付液晶
表示装置に使用する走査および対向電極駆動回路の構成
を示すブロック図である。

【図１１】従来の座標検出機能付液晶表示装置の概略構
成を示すブロック図である。

【図１２】座標検出の原理とそのタイミングを示す図で
ある。

【図１３】従来の座標検出機能付液晶表示装置における
座標検出の各信号のタイミングチャートである。

【図１４】従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置
の液晶パネルの構造を示す図である。

【符号の説明】

１…液晶パネル、 ２…検出用ペン、 ３，10…走査電
極駆動回路、 ４…信号電極駆動回路、 ５…検出部、
６…制御部、 ７…ＴＦＴ、 ８…アレイ基板、 ９
…対向基板、 11，11′…対向電極駆動回路、 12，1
4，17…シフトレジスタ、 13，15，18…スイッチング
回路、 16…走査および対向電極駆動回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅田 智 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マトリクス状に配置された複数の信号電
   極と走査電極およびその各交点に対応して設けられたス
   イッチング素子、該スイッチング素子に接続された櫛形
   状の画素電極、および前記画素電極と咬合して形成さ
   れ、各走査電極と平行な対向電極配線に接続された対向
   電極を有するアレイ基板と、該アレイ基板に対向して配
   置された対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板に
   狭持された液晶層から成るアクティブマトリクス型の液
   晶パネルと、 該液晶パネルに有する走査電極，信号電極，対向電極に
   電圧を印加する各駆動手段と、前記液晶パネルに近接さ
   せたときに前記走査電極および前記信号電極との間に生
   じる静電容量結合を介して信号を検出する検出用導体
   と、該検出用導体を通じて検出された信号から、前記検
   出用導体の位置を検出する検出手段を備え、 １垂直走査期間が、表示期間と検出期間からなり、前記
   表示期間は、前記スイッチング素子を導通状態にする表
   示選択パルスを順次前記走査電極に印加し、前記表示選
   択パルスに同期して表示画像データに応じた画像信号を
   前記信号電極に印加し、前記スイッチング素子を通じて
   前記画素電極に前記画像信号を書き込み、前記画素電極
   と対向電極の間に、前記アレイ基板および対向基板に対
   して、ほぼ平行な電界を発生させることにより、液晶分
   子の配列を変化させ、表示画像データを表示し、 前記検出期間は、検出走査パルスを前記走査電極および
   前記信号電極に順次印加し、前記液晶パネルに検出用導
   体を近接させたときに前記検出用導体と前記走査電極お
   よび前記信号電極との間に生じる静電容量結合を介して
   前記検出用導体に生じる電圧の変化分を検出し、前記変
   化分を検出した時点から、前記検出用導体の前記液晶パ
   ネル上での位置を検出することを特徴とする座標検出機
   能付液晶表示装置。
2. 【請求項２】 マトリクス状に配置された複数の信号電
   極と走査電極およびその各交点に対応して設けられたス
   イッチング素子、該スイッチング素子に接続された櫛形
   状の画素電極、および前記画素電極と咬合して形成さ
   れ、各走査電極と平行な対向電極配線に接続された対向
   電極を有するアレイ基板と、該アレイ基板に対向して配
   置された対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板に
   狭持された液晶層から成るアクティブマトリクス型の液
   晶パネルと、 該液晶パネルに有する走査電極，信号電極，対向電極に
   電圧を印加する各駆動手段と、前記液晶パネルに近接さ
   せたときに前記対向電極および前記信号電極との間に生
   じる静電容量結合を介して信号を検出する検出用導体
   と、該検出用導体を通じて検出された信号から、前記検
   出用導体の位置を検出する検出手段を備え、 １垂直走査期間が、表示期間と検出期間からなり、前記
   表示期間は、前記スイッチング素子を導通状態にする表
   示選択パルスを順次前記走査電極に印加し、前記表示選
   択パルスに同期して表示画像データに応じた画像信号を
   前記信号電極に印加し、前記スイッチング素子を通じて
   前記画素電極に前記画像信号を書き込み、前記画素電極
   と対向電極の間に、前記アレイ基板および対向基板に対
   して、ほぼ平行な電界を発生させることにより、液晶分
   子の配列を変化させ、表示画像データを表示し、 前記検出期間は、検出走査パルスを前記対向電極および
   前記信号電極に順次印加し、前記液晶パネルに検出用導
   体を近接させたときに前記検出用導体と前記対向電極お
   よび前記信号電極との間に生じる静電容量結合を介して
   前記検出用導体に生じる電圧の変化分を検出し、前記変
   化分を検出した時点から、前記検出用導体の前記液晶パ
   ネル上での位置を検出することを特徴とする座標検出機
   能付液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記検出期間において、走査電極に印加
   される検出走査パルスの電圧値は、スイッチング素子が
   導通状態にならない値であることを特徴とする請求項１
   記載の座標検出機能付液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記検出期間において、走査電極に印加
   される検出走査パルスの極性を１垂直走査期間毎に反転
   させることを特徴とする請求項１または３記載の座標検
   出機能付液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記検出期間において、対向電極に印加
   される検出走査パルスの極性を１垂直走査期間毎に反転
   させることを特徴とする請求項２記載の座標検出機能付
   液晶表示装置。
6. 【請求項６】 マトリクス状に配置された複数の信号電
   極と走査電極およびその各交点に対応して設けられたス
   イッチング素子、該スイッチング素子に接続された櫛形
   状の画素電極、および前記画素電極と咬合して形成さ
   れ、各走査電極と平行に配線された対向電極配線に接続
   された対向電極を有するアレイ基板と、該アレイ基板に
   対向して配置された対向基板と、前記アレイ基板と前記
   対向基板に狭持された液晶層から成るアクティブマトリ
   クス型の液晶パネルを有し、 １垂直走査期間が、表示期間と検出期間からなり、前記
   表示期間は、前記スイッチング素子を導通状態にする表
   示選択パルスを順次前記走査電極に印加し、前記表示選
   択パルスに同期して表示画像データに応じた画像信号を
   前記信号電極に印加し、前記スイッチング素子を通じて
   前記画素電極に前記画像信号を書き込み、前記画素電極
   と対向電極の間に、前記アレイ基板および対向基板に対
   して、ほぼ平行な電界を発生させることにより、液晶分
   子の配列を変化させ、表示画像データを表示し、前記検
   出期間は、検出走査パルスを前記走査電極および前記信
   号電極に順次印加し、前記液晶パネルに検出用導体を近
   接させたときに前記検出用導体と前記走査電極および前
   記信号電極との間に生じる静電容量結合を介して前記検
   出用導体に生じる電圧の変化分を検出し、前記変化分を
   検出した時点から、前記検出用導体の前記液晶パネル上
   での位置を検出する座標検出機能付液晶表示装置におい
   て、 前記表示期間には、前記表示選択パルスを印加する前記
   走査電極を指定するための選択信号を順次シフトし、前
   記検出期間には、前記検出走査パルスを印加する前記走
   査電極を指定するための選択信号を順次シフトして出力
   するシフトレジスタと、該シフトレジスタの出力に応じ
   て指定された電圧を選択し、前記走査電極に印加する選
   択手段を備えたことを特徴とする座標検出機能付液晶表
   示装置の駆動回路。
7. 【請求項７】 マトリクス状に配置された複数の信号電
   極と走査電極およびその各交点に対応して設けられたス
   イッチング素子、該スイッチング素子に接続された櫛形
   状の画素電極、および前記画素電極と咬合して形成さ
   れ、各走査電極と平行に配線された対向電極配線に接続
   された対向電極を有するアレイ基板と、該アレイ基板に
   対向して配置された対向基板と、前記アレイ基板と前記
   対向基板に狭持された液晶層から成るアクティブマトリ
   クス型の液晶パネルを有し、 １垂直走査期間が、表示期間と検出期間からなり、前記
   表示期間は、前記スイッチング素子を導通状態にする表
   示選択パルスを順次前記走査電極に印加し、前記表示選
   択パルスに同期して表示画像データに応じた画像信号を
   前記信号電極に印加し、前記スイッチング素子を通じて
   前記画素電極に前記画像信号を書き込み、前記画素電極
   と前記対向電極の間に、前記アレイ基板および対向基板
   に対して、ほぼ平行な電界を発生させることにより、液
   晶分子の配列を変化させ、表示画像データを表示し、前
   記検出期間は、検出走査パルスを前記対向電極および前
   記信号電極に順次印加し、前記液晶パネルに検出用導体
   を近接させたときに前記検出用導体と前記対向電極およ
   び前記信号電極との間に生じる静電容量結合を介して前
   記検出用導体に生じる電圧の変化分を検出し、前記変化
   分を検出した時点から、前記検出用導体の前記液晶パネ
   ル上での位置を検出する座標検出機能付液晶表示装置に
   おいて、 前記検出期間には、前記検出走査パルスを印加する前記
   対向電極配線を指定するための選択信号を順次シフトし
   て出力するシフトレジスタと、該シフトレジスタの出力
   に応じて指定された電圧を選択し、前記対向電極配線に
   印加する選択手段を備えたことを特徴とする座標検出機
   能付液晶表示装置の駆動回路。
8. 【請求項８】 マトリクス状に配置された複数の信号電
   極と走査電極およびその各交点に対応して設けられたス
   イッチング素子、該スイッチング素子に接続された櫛形
   状の画素電極、および前記画素電極と咬合して形成さ
   れ、各走査電極と平行に配線された対向電極配線に接続
   された対向電極を有するアレイ基板と、該アレイ基板に
   対向して配置された対向基板と、前記アレイ基板と前記
   対向基板に狭持された液晶層から成るアクティブマトリ
   クス型の液晶パネルを有し、 １垂直走査期間が、表示期間と検出期間からなり、前記
   表示期間は、前記スイッチング素子を導通状態にする表
   示選択パルスを順次前記走査電極に印加し、前記表示選
   択パルスに同期して表示画像データに応じた画像信号を
   前記信号電極に印加し、前記スイッチング素子を通じて
   前記画素電極に前記画像信号を書き込み、前記画素電極
   と前記対向電極の間に、前記アレイ基板および対向基板
   に対して、ほぼ平行な電界を発生させることにより、液
   晶分子の配列を変化させ、表示画像データを表示し、前
   記検出期間は、検出走査パルスを前記対向電極および前
   記信号電極に順次印加し、前記液晶パネルに検出用導体
   を近接させたときに前記検出用導体と前記対向電極およ
   び前記信号電極との間に生じる静電容量結合を介して前
   記検出用導体に生じる電圧の変化分を検出し、前記変化
   分を検出した時点から、前記検出用導体の前記液晶パネ
   ル上での位置を検出する座標検出機能付液晶表示装置に
   おいて、 前記表示期間には、前記表示選択パルスを印加する前記
   走査電極を指定するための選択信号を順次シフトし、前
   記検出期間には、前記検出走査パルスを印加する前記対
   向電極配線を指定するための選択信号を順次シフトして
   出力するシフトレジスタと、前記表示期間には、前記シ
   フトレジスタの出力に応じて指定された電圧を選択して
   前記走査電極に印加し、前記検出期間には、前記シフト
   レジスタの出力に応じて指定された電圧を選択して前記
   対向電極配線に印加する選択手段を備えたことを特徴と
   する座標検出機能付液晶表示装置の駆動回路。
9. 【請求項９】 前記検出期間において、走査電極に印加
   される検出走査パルスの極性を１垂直走査期間毎に反転
   させることを特徴とする請求項６記載の座標検出機能付
   液晶表示装置の駆動回路。
10. 【請求項１０】 前記検出期間において、対向電極に印
    加される検出走査パルスの極性を１垂直走査期間毎に反
    転させることを特徴とする請求項７または８記載の座標
    検出機能付液晶表示装置の駆動回路。