(57)【要約】【課題】バックライト光源の駆動回路が収容される筐体の空間と受信ユニットが収容される筐体の空間とを連続させてもあるいは共通化しても、受信ユニットの受信超音波への干渉ノイズとなる超音波が発生しにくい入出力一体型ディスプレイ表示装置を実現する。【解決手段】デジタイザ装置１において、冷陰極管からなるランプ２２ｂを点灯させるインバータ２２ｃを、巻線型のコイルを用いたインバータとする。【選択図】図１
2006065815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波デジタイザを利用した、バックライト光源を備える入出力一体型ディスプレイ表示装置において、
上記バックライト光源はインバータ回路により昇圧駆動され、上記インバータ回路は昇圧素子として巻き線型のコイルを使用していることを特徴とする入出力一体型ディスプレイ表示装置。
【請求項２】
超音波の受信ユニットと上記インバータ回路とが同一筐体内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の入出力一体型ディスプレイ表示装置。
【請求項３】
超音波デジタイザを利用した、バックライト光源を備える入出力一体型ディスプレイ表示装置において、
上記バックライト光源はＬＥＤであることを特徴とする入出力一体型液晶ディスプレイ表示装置。
【請求項４】
超音波の受信ユニットと上記ＬＥＤの駆動ユニットとが同一筐体内に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の入出力一体型ディスプレイ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波デジタイザを利用した、入出力一体型ディスプレイ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、液晶ディスプレイを用いた薄型軽量の入出力一体型ディスプレイ表示装置が開発されているが、一般的に大半を占める入力方式としては、抵抗膜方式と電磁誘導方式との両者がある。
【０００３】
抵抗膜方式のデジタイザとは以下のようなものである。ディスプレイの表面に、透明導電膜を塗布した２枚のフィルムを一定の隙間を保持するように貼り合わせて形成する。この透明導電膜がペンにより押されて上下で接触することにより、フィルムの周辺から見た透明導電膜の抵抗変化が発生する。そして、この抵抗変化を検出することで、位置座標を計算して、ディスプレイに表示する。
【０００４】
電磁誘導方式のデジタイザとは、ディスプレイの背面にコイルのパターンフィルムを配置して、ペンの位置座標を電磁界変化を検出して計算し、ペンの位置をディスプレイに表示するものである。
【０００５】
両者とも、ディスプレイの表面または背面に、フィルムおよびその保持やシールド機構を設けるために、入出力一体型のディスプレイ表示装置としては、薄型軽量とならないという問題があった。
【０００６】
しかしながら更なる薄型軽量化の要望が高まるにつれて、最近デジタイザの方式として、超音波方式が注目されはじめている。
【０００７】
超音波方式のデジタイザとは、表面にも裏面にもフィルム等を配置することなく、そのかわりに、ディスプレイの周辺部分に超音波受信素子を複数配置することで、ペンの超音波送信素子から送信される超音波を受信して、該超音波を測量し、三点測量による位置座標計算をおこない、ペンで入力したものを、ディスプレイに出力する方式である。この基本的な考え方と詳細とについては、特許文献１に記載されている。
【０００８】
図２ないし図４を用いて一般的な超音波方式のペン入力デジタイザの原理を簡単に説明する。図２および図４は、後述の本発明のデジタイザ装置（入出力一体型ディスプレイ表示装置）１を示す図１の平面図であるが、従来存在する部材を示す便宜上、これらの部材番号を用いて説明する。図２に示すように、超音波方式のデジタイザ装置１は、液晶ディスプレイ２、受信ユニット３、およびペン４を備えている。液晶ディスプレイ２は液晶パネル２１およびバックライト２２を備え、液晶パネル２１はバックライト２２から光照射を受けて表示を行う。また、液晶パネル２１はペン４からの押圧による入力を受け付ける。バックライト２２は、インバータ２２ｃによってランプ２２ｂを点灯させ、導光板２２ａを介して一様な光を液晶パネル２１に照射する。受信ユニット３は、１つの赤外線受信素子３１と２つの超音波受信素子３２・３３とでペン４からのそれぞれの信号を受信可能とする。ペン４は、赤外線送信素子４１から赤外線を、超音波送信素子４２から超音波をそれぞれ送信することが可能である。図３は、ペン入力位置を算出するために採用される信号発信タイミングの一例を、受信タイミングで示すものである。
【０００９】
図２におけるペン４が液晶パネル２１の画面に接触して図示しないペン内部のスイッチがオンすると、ペン４からは、赤外線と超音波とが同時に送信される。その後、ペン４から送信された赤外線は、光速であるために、音速である超音波の速度と比較して十分無視できるほど早いタイミングで、つまりスイッチのオンと同時に、受信ユニット３の赤外線受信素子３１に到達する。やがて、超音波は図４に示すように、超音波受信素子３２・３３までの距離を音速で移動して、それぞれの受信素子で検出される。このとき、ペン４の位置によって、赤外線受信素子３１への赤外線の到達時刻に対する超音波受信素子３２への到達時間差ｔ１と超音波受信素子３３への到達時間差ｔ２とは変化する。
【００１０】
この到達時間差と音速との値から、図４に示す距離Ｌ１（超音波送信素子４２と超音波受信素子３２との間の距離）とＬ２（超音波送信素子４２と超音波受信素子３３との間の距離）とが計算され、さらに、超音波受信素子３２と超音波受信素子３３との間の距離Ｌ０がもともと決まっていることから、ペンの座標（Ｘ，Ｙ）はマイコン等の演算回路によって計算されて、ペン先に重なるよう調整された描画が液晶パネル２１上に表示される。
【特許文献１】米国特許第４８１４５５２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、超音波デジタイザとランプを用いたバックライトとを使用する入出力一体型液晶ディスプレイ装置においては、以下の理由で、超音波デジタイザへのノイズによる顕著な性能低下が発生する。
【００１２】
液晶ディスプレイのバックライトの光源が冷陰極管などの放電ランプであってランプを点灯するためのインバータの昇圧素子が圧電素子である場合は、電気エネルギ→機械エネルギ→電気エネルギ変換によりランプを駆動することになる。従って、圧電タイプのインバータ回路は、昇圧の時に素子が機械振動するために、ランプの点灯周波数で超音波が発生する。このランプの点灯周波数は、３０ｋＨｚから１２０ｋＨｚであり、実際は、４０ｋＨｚ〜８０ｋＨｚが一般的に利用される。また、超音波デジタイザの使用する超音波発生の周波数も、４０ｋＨｚ〜８０ｋＨｚが一般的である。
【００１３】
従って、図１１に示すように、受信ユニット３以外が筐体Ａに収められ、受信ユニット３が筐体Ａとは別の場所に設けられた筐体Ｂに収められれば、インバータ２２ｃからの超音波が受信ユニット３の受信超音波に干渉することはない。このとき、受信ユニット３は接続線ｍを介して筐体Ａ内の液晶パネル２１と接続される。従来は、上記図１０の配置を取っている。しかし、筐体Ａと筐体Ｂとを直接接続したり、さらにはこれら筐体を一体化したりして、バックライト光源（ランプ２２ｂ）の駆動回路（インバータ２２ｃ）が収容される筐体の空間と受信ユニット（受信ユニット３）が収容される筐体の空間とを連続させるあるいは共通化すると、当該駆動回路からの超音波が受信ユニットの受信超音波に干渉してしまい、デジタイザは正確な位置を特定できないほど性能が低下する。
【００１４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、バックライト光源の駆動回路が収容される筐体の空間と受信ユニットが収容される筐体の空間とを連続させてもあるいは共通化しても、受信ユニットの受信超音波への干渉ノイズとなる超音波が発生しにくい入出力一体型ディスプレイ表示装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の入出力一体型ディスプレイ表示装置は、上記課題を解決するために、超音波デジタイザを利用した、バックライト光源を備える入出力一体型ディスプレイ表示装置において、上記バックライト光源はインバータ回路により昇圧駆動され、上記インバータ回路は昇圧素子として巻き線型のコイルを使用していることを特徴としている。
【００１６】
上記の発明によれば、バックライト光源の駆動回路であるインバータ回路は昇圧素子として巻き線型のコイルを使用するので、圧電素子を用いる場合と異なって、干渉する超音波はあまり発生しない。従って、超音波の受信ユニットとバックライト光源の駆動回路とを、連続したあるいは共通化した空間内に配置しても、当該駆動回路から受信ユニットへの超音波の干渉がない。
【００１７】
以上により、バックライト光源の駆動回路が収容される筐体の空間と受信ユニットが収容される筐体の空間とを連続させてもあるいは共通化しても、受信ユニットの受信超音波への干渉ノイズとなる超音波が発生しにくい入出力一体型ディスプレイ表示装置を実現することができるという効果を奏する。
【００１８】
また、干渉がほとんどないので、超音波の受信ユニットとバックライト光源の駆動回路との配置に大きな自由度を得ることができるという効果を奏する。
【００１９】
本発明の入出力一体型ディスプレイ表示装置は、上記課題を解決するために、超音波の受信ユニットと上記インバータ回路とが同一筐体内に配置されていることを特徴としている。
【００２０】
上記の発明によれば、超音波の受信ユニットと上記インバータ回路とが同一筐体内に配置されるので、入出力一体型ディスプレイ表示装置を小型にすることができるという効果を奏する。さらに、受信ユニットの基板とインバータ回路の基板とを同一基板とすることができるので、入出力一体型ディスプレイ表示装置を非常に小型にすることができるという効果を奏する。
【００２１】
本発明の入出力一体型ディスプレイ表示装置は、上記課題を解決するために、超音波デジタイザを利用した、バックライト光源を備える入出力一体型ディスプレイ表示装置において、上記バックライト光源はＬＥＤであることを特徴としている。
【００２２】
上記の発明によれば、バックライト光源にＬＥＤを用いるので、昇圧素子を使用する必要がなく、圧電素子を用いる場合と異なって、干渉する超音波は発生しない。従って、超音波の受信ユニットとバックライト光源の駆動回路とを、連続したあるいは共通化した空間内に配置しても、当該駆動回路から受信ユニットへの超音波の干渉がない。
【００２３】
以上により、バックライト光源の駆動回路が収容される筐体の空間と受信ユニットが収容される筐体の空間とを連続させてもあるいは共通化しても、受信ユニットの受信超音波への干渉ノイズとなる超音波が発生しない入出力一体型ディスプレイ表示装置を実現することができるという効果を奏する。
【００２４】
また、干渉がないので、超音波の受信ユニットとバックライト光源の駆動回路との配置に大きな自由度を得ることができるという効果を奏する。
【００２５】
本発明の入出力一体型ディスプレイ表示装置は、上記課題を解決するために、超音波の受信ユニットと上記ＬＥＤの駆動ユニットとが同一筐体内に配置されていることを特徴としている。
【００２６】
上記の発明によれば、受信ユニットとＬＥＤの駆動ユニットとが同一筐体内に配置されるので、入出力一体型ディスプレイ表示装置を小型にすることができるという効果を奏する。さらに、受信ユニットの基板とＬＥＤの駆動ユニットの基板とを同一基板とすることができるので、入出力一体型ディスプレイ表示装置を非常に小型にすることができるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の入出力一体型ディスプレイ表示装置は、以上のように、上記バックライト光源はインバータ回路により昇圧駆動され、上記インバータ回路は昇圧素子として巻き線型のコイルを使用している、あるいは、上記バックライト光源はＬＥＤである。
【００２８】
それゆえ、バックライト光源の駆動回路が収容される筐体の空間と受信ユニットが収容される筐体の空間とを連続させてもあるいは共通化しても、受信ユニットの受信超音波への干渉ノイズとなる超音波が発生しにくいまたは発生しない入出力一体型ディスプレイ表示装置を実現することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の実施形態について、各実施例を挙げて説明する。
【実施例１】
【００３０】
図１に、本実施例の超音波デジタイザを利用した入出力一体型ディスプレイ表示装置であるデジタイザ装置１の構成を示す。
【００３１】
デジタイザ装置１は、液晶ディスプレイ２、受信ユニット３、およびペン４を備えている。液晶ディスプレイ２は、液晶パネル２１およびバックライト２２を備えている。液晶パネル２１は超音波デジタイザを利用して入出力を行う表示部である。さらに、バックライト２２は、導光板２２ａ、ランプ（バックライト光源）２２ｂ、およびインバータ（インバータ回路）２２ｃを備えている。このうち導光板２２ａおよびランプ２２ｂは液晶パネル２１の裏面側に設けられている。ランプ２２ｂは冷陰極管（ＣＣＦＴ：Ｃｏｌｄ  Ｃａｔｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｔｕｂｅ、またはＣＦＬ：Ｃｏｌｄ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌａｍｐ）ランプである。受信ユニット３は、赤外線受信素子３１、超音波受信素子３２、および超音波受信素子３３を備えている。ペン４は、赤外線送信素子４１および超音波送信素子４２を備えている。インバータ２２ｃと受信ユニット３とは、液晶パネル２１を挟んで互いに向い合うように、それぞれ液晶パネル２１の端辺の外側に設けられている。
【００３２】
一般的に、インバータ２２ｃのなかで高圧を発生させる素子の材料には、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミック（ＰＺＴ）をベースとし、性能をよくするために添加物が添加されたものなどが使用される。
【００３３】
また、超音波受信素子３２、および超音波受信素子３３の材料には、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミック（ＰＺＴ）をベースとし、性能をよくするために添加物が添加されたものや、ＰＶＤＦ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ）からつくられた、加工性が良く、大面積で薄膜化が容易なもの等を使用する。
【００３４】
図１のデジタイザ装置１の平面図を図２に示す。上記各部材の機能については前述の図２の説明においても述べた。
【００３５】
いま、ペン４が液晶パネル２１にタッチされると、ペン４の中の図示しないスイッチがオンして、ペン４の内部のマイコン等の制御により、赤外線送信素子４１からは赤外線が、超音波送信素子４２からは超音波が、それぞれ同時に出力される。この出力された赤外線と超音波とを、液晶パネル２１の横に配置された赤外線受信素子３１、超音波受信素子３２・３３で受信する。赤外線と超音波との受信信号のタイミングチャートを図３に示す。前述したように、赤外線受信素子３１への到達信号を基準に、２つの超音波受信素子３２・３３で、ペン４から送信された超音波を検出することにより、図４に示すところのペン４からの２つの超音波受信素子３２・３３への距離Ｌ１とＬ２とが計算され、２つの超音波受信素子３２・３３間の距離Ｌ０から、三点測量の計算にもとづき、ペン４の座標（Ｘ，Ｙ）が決定される。
【００３６】
また、実際の測量では、図５に示すように赤外線受信素子３１と２つの超音波受信素子３２・３３とに入力された合計３つの信号波形は、増幅回路４１〜４３により増幅されて、ＡＤ回路５１〜５３によりデジタル化され、さらにマイコン等の演算部６０にデジタルデータが入力されて、該演算部６０により計算された座標（Ｘ，Ｙ）が液晶パネル２１に表示される。
【００３７】
次に、超音波デジタイザの超音波受信回路において、バックライトに用いられるインバータの昇圧素子として巻線型のコイルを用いた場合と、圧電素子を用いた場合との、干渉の程度の違いについて説明する。
【００３８】
巻線型のコイルと圧電素子とのそれぞれについて、受信部分とランプインバータとの距離を一定にして、ランプインバータから発振される超音波がどのように、受信回路に影響を及ぼすかの比較実験を行った。
表示用のパネルには１２型のＴＦＴ−ＬＣＤを使用した。
１．巻線型のインバータにはＴＤＫ社製の４．０Ｗのバックライトインバータを使用した。
２．圧電型のインバータにはＮＥＣトーキン製の４．０Ｗのバックライトインバータを使用した。
両者ともインバータのグランドを、裏面側にある導体である筐体に接続した。受信回路は１２型ＴＦＴ−ＬＣＤの左短辺側に配置され、インバータは下長辺側に配置される構成とした。
【００３９】
このときのそれぞれのノイズの電圧波高値は以下の通りとなった。
０．バックグラウンド（回路初期ノイズ）      ６０ｍＶ
１．巻線型のインバータ                      ８０ｍＶ
２．圧電型のインバータ                      ７５０ｍＶ
上記結果から分かるように、巻線型のコイルを用いたインバータではノイズが小さい。なお、この巻線型のコイルは、液晶ディスプレイ用のバックライトに用いられる冷陰極管ランプを点灯するインバータに搭載されるものである。一般的には、１Ｗ〜７Ｗ程度の出力を行うことが可能な巻線コイルである。
【００４０】
従って、本実施例では、図１のインバータ２２ｃを、巻線型のコイルを用いたインバータとした。ランプ２２ｂの駆動回路であるインバータ２２ｃが昇圧素子として巻き線型のコイルを使用するので、圧電素子を用いる場合と異なって、干渉する超音波はあまり発生しない。従って、受信ユニット３とインバータ２２ｃとを、連続したあるいは共通化した空間内に配置しても、インバータ２２ｃから受信ユニット３への超音波の干渉がない。
【００４１】
以上により、インバータ２２ｃが収容される筐体の空間と受信ユニット３が収容される筐体の空間とを連続させてもあるいは共通化しても、受信ユニット３の受信超音波への干渉ノイズとなる超音波が発生しにくい。
【００４２】
図６ないし図８に、デジタイザ装置１の受信ユニット３とインバータ２２ｃとを同一の筐体Ｃ内に配置した例を示す。これらの図では、液晶ディスプレイ２（＝液晶パネル２１＋バックライト２２）と受信ユニット３とを合わせた構成が筐体Ｃ内に収められている。
【００４３】
図６では、受信ユニット３とインバータ２２ｃとが液晶パネル２１の対向する２つの短辺の外側に、液晶パネル２１を挟むようにして配置されている。図７では、受信ユニット３が液晶パネル２１の１つの短辺の外側に配置されており、インバータ２２ｃが液晶パネル２１の一方の長辺の外側にランプ２２ｂと並設されるように配置されている。図８では、受信ユニット３とインバータ２２ｃとが液晶パネル２１の一方の短辺の外側に、受信ユニット３が上、インバータ２２ｃが下となるように重ねて配置されている。
【００４４】
前述したように超音波の干渉がほとんどないので、図６ないし図８のように、受信ユニット３とインバータ２２ｃとの配置に大きな自由度を得ることができる。また、受信ユニット３とインバータ２２ｃとが同一筐体内に配置されるので、デジタイザ装置１を小型にすることができる。さらに、受信ユニット３の基板とインバータ２２ｃの基板とを同一基板とすることができるので、デジタイザ装置１を非常に小型にすることができる。
【実施例２】
【００４５】
図９に、本実施例の超音波デジタイザを利用した入出力一体型ディスプレイ表示装置であるデジタイザ装置１１の構成を示す。実施例１と同じ機能を有する部材には同じ符号を付してある。
【００４６】
デジタイザ装置１１は、図１のデジタイザ装置１において、バックライト２２をバックライト５とし、バックライト５と液晶パネル２１とで液晶ディスプレイ６としたものである。バックライト５は導光板２２ａとＬＥＤユニット２２ｄとを備えている。ＬＥＤ２２ｄはバックライト光源であるＬＥＤと、このＬＥＤを駆動する駆動回路とを備えている。デジタイザ装置１１の表示動作についてはデジタイザ装置１と同様であるので、説明を省略する。
【００４７】
本実施例では、バックライト光源にＬＥＤを用いるので、インバータ回路に用いる昇圧素子を使用する必要がなく、圧電素子を用いる場合と異なって、干渉する超音波は発生しない。従って、受信ユニット３とＬＥＤの駆動回路（図９ではＬＥＤの駆動回路を含むＬＥＤユニット２２ｄ）とを、連続したあるいは共通化した空間内に配置しても、当該駆動回路から受信ユニット３への超音波の干渉がない。
【００４８】
以上により、ＬＥＤの駆動回路（図９ではＬＥＤの駆動回路を含むＬＥＤユニット２２ｄ）が収容される筐体の空間と受信ユニット３が収容される筐体の空間とを連続させてもあるいは共通化しても、受信ユニット３の受信超音波への干渉ノイズとなる超音波が発生しない。
【００４９】
図１０に、デジタイザ装置１１の受信ユニット３とＬＥＤユニット２２ｄとを同一の筐体Ｄ内に配置した例を示す。この図では、液晶ディスプレイ６（＝液晶パネル２１＋バックライト５）と受信ユニット３とを合わせた構成が筐体Ｄ内に収められている。また、受信ユニット３が液晶パネル２１の１つの短辺の外側に配置されており、ＬＥＤユニット２２ｄが液晶パネル２１の一方の長辺の外側に配置されている。
【００５０】
前述したように超音波の干渉がないので、受信ユニット３とＬＥＤユニット２２ｄまたはＬＥＤの駆動回路との配置に大きな自由度を得ることができる。また、受信ユニット３とＬＥＤユニット２２ｄまたはＬＥＤの駆動回路とが同一筐体内に配置されるので、デジタイザ装置１１を小型にすることができる。さらに、受信ユニット３の基板とＬＥＤユニット２２ｄの基板またはＬＥＤの駆動回路の基板とを同一基板とすることができるので、デジタイザ装置１１を非常に小型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態を説明するものであり、入出力一体型ディスプレイ表示装置の第１の構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１の入出力一体型ディスプレイ表示装置の部材のレイアウトを示す平面図である。
【図３】図１の入出力一体型ディスプレイ表示装置の赤外線および超音波の受信検出波形を示す波形図である。
【図４】入出力一体型ディスプレイ表示装置の３点測量によるペン入力座標の検出方法を示す平面図である。
【図５】図１の入出力一体型ディスプレイ表示装置の赤外線および超音波の受信から表示部による表示までの信号の流れを示すブロック図である。
【図６】図１の入出力一体型ディスプレイ表示装置の受信ユニットとインバータ回路とを同一筐体内に配置した第１の構成例を示す分解斜視図である。
【図７】図１の入出力一体型ディスプレイ表示装置の受信ユニットとインバータ回路とを同一筐体内に配置した第２の構成例を示す分解斜視図である。
【図８】図１の入出力一体型ディスプレイ表示装置の受信ユニットとインバータ回路とを同一筐体内に配置した第３の構成例を示す分解斜視図である。
【図９】本発明の実施形態を説明するものであり、入出力一体型ディスプレイ表示装置の第２の構成を示す分解斜視図である。
【図１０】図９の入出力一体型ディスプレイ表示装置の受信ユニットとインバータ回路とを同一筐体内に配置した構成例を示す分解斜視図である。
【図１１】従来技術を示すものであり、入出力一体型ディスプレイ表示装置の受信ユニットとインバータ回路とを別々の筐体内に配置した構成例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１、１１            デジタイザ装置（入出力一体型ディスプレイ表示装置）
３                  受信ユニット
２２ｂ              ランプ（バックライト光源）
２２ｃ              インバータ（インバータ回路）
【図１】
2006065815.tif 000003
【図２】
2006065815.tif 000004
【図３】
2006065815.tif 000005
【図４】
2006065815.tif 000006
【図５】
2006065815.tif 000007
【図６】
2006065815.tif 000008
【図７】
2006065815.tif 000009
【図８】
2006065815.tif 000010
【図９】
2006065815.tif 000011
【図１０】
2006065815.tif 000012
【図１１】
2006065815.tif 000013