(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある所定の周波数で発生する電磁波発生手段を有する情報入力指示器からの電磁波信号を受信及び検出することにより前記情報入力指示器によって指示された位置の座標値を求める座標検出装置であって、コンピュータ表示器を含む装置内に複数の櫛状センサをＸ軸方向に併設してなるＸ軸方向の櫛状センサ群及び複数の櫛状センサをＹ軸方向に併設してなるＹ軸方向の櫛状センサ群の各櫛状センサの一端を櫛状センサを併設している全領域の下部に設けたアース層に接地することによって構成される位置検出部と、Ｘ軸方向櫛状センサ群の他端を順次選択するＸ軸方向の選択手段と、Ｙ軸方向櫛状センサ群の他端を順次選択するＹ軸方向の選択手段で構成されることを特徴とする座標入力表示装置。
【請求項２】
アクティブ素子を有する液晶表示装置において表示を行う前面側と対向面側に座標入力表示装置が配され、マトリクス状に配設された表示用の画素電極、走査信号線、データ信号線及びアクティブ素子を有する基板上に、前記Ｘ軸方向櫛状センサを走査信号線と層間絶縁を施して、上下重設して配線することと、前記Ｙ軸方向櫛状センサをデータ信号線と層間絶縁を施して、上下重設して配線し、情報入力指示器より指示された座標位置を前記櫛状センサで検出し、液晶表示画面上に表示することを特徴とする請求項１に記載の座標入力表示装置。
【請求項３】
アクティブ素子を有する液晶表示装置において表示を行う前面側と対向面側に座標入力表示装置が配され、マトリクス状に配設された表示用の画素電極、走査信号線、データ信号線及びアクティブ素子を有する基板上に、前記Ｘ軸方向櫛状センサを走査信号線と層間絶縁を施して、相互併設して平行に配線することと、前記Ｙ軸方向櫛状センサをデータ信号線と層間絶縁を施して、相互併設して平行に配線し、情報入力指示器より指示された座標位置を前記櫛状センサで検出し、液晶表示画面上に表示することを特徴とする請求項１に記載の座標入力表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ペンによるデータ処理システム用の情報入力装置に関する。より具体的には、本発明はタブレットまたはコンピュータ表示装置内に配置され、電子ペン等の情報入力指示器で指示された座標位置を検出し、これによって得られる情報をコンピュータ表示装置に表示する座標入力表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子ペン入力による座標入力装置はコンピュータ表示装置内に組込む事によって、従来のキーボード又は、マウスによる入力媒体よりも、より簡単にデータ入力手段を提供することは、当技術分野では周知である。特に携帯用のコンピュータにおいては、携帯性、操作性の良いものが追求されており、電子ペンによる情報入力が最も有力な入力方式といえる。
【０００３】
座標位置の検出方式として従来、考案されている電気的結合方式として大きく分けて、電磁誘導方式と静電結合による方式がある。
【０００４】
従来の電磁誘導方式による座標入力装置は例えば特開平２−１６２４１０号公報に基本原理のひとつがあるように、Ｘ軸及びＹ軸両方向が互いに直交するようにタブレット側に配置されたループコイルと情報入力指示器との間で電磁波信号の送受信を行い、情報入力指示器で指示された座標位置を特定する方式が考案されている。
【０００５】
この様な入力装置を備えた座標入力装置に配置されている、電磁波信号を送受するループコイル及び選択回路を図１に示す。複数のループコイル１は２次元的に配置され、各々の座標位置におけるループコイル１は互いに重なり合うように配線されており、ループコイル１の切り替えは２つの選択回路２により構成されている。
【０００６】
しかしながら、これらの方法の中で、座標検出機能を備えたコンピュータ表示装置に適用する場合、表示画面内にループコイル状の電極を透明性導電膜で配設する方法は、通常の櫛型電極に比べて、一電極当たりの配線長が大きくなることによってコイル自体の抵抗値が高くなるという欠点があり、電極がループ形状であるため配線領域が大きくなる等の欠点があった。
【０００７】
また、静電結合方式を利用した座標位置検出機能を備えたコンピュータ表示装置を液晶表示装置に適用した例が特開平６−３１７７８３にあるように、アクティブマトリクス型液晶表示装置の各画素にデータ入出力用の電極を画素電極と併設して配置された構造をとっている。
【０００８】
しかしながら、アクティブマトリクス型液晶表示装置に画素電極と併設して座標検出用電極を配置することは開口率の低下を招き、これにより光の透過率が低下するという欠点がある。また、静電結合方式では位置検出は可能ではあるが、筆圧検出はできないという欠点があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、前記、電磁誘導方式による座標入力装置において位置検出部の信号受信感度を低下させることなく、ループコイル自体の形状を液晶表示装置等に配線しやすい形状に改善し、特にアクティブマトリクス型液晶表示装置に適用する場合、開口率を低下させず、透明性導電膜として配設しても配線抵抗を極力小さくなる様な電極形状の座標入力表示装置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】
前記目的を達成するために、本発明の座標入力表示装置における電磁波信号受信用センサの基本的な構成を図２に示す。本発明の構成は、ループコイル形状ではなく、櫛状のセンサがＸ軸方向及びＹ軸方向に複数本配置され、一つのマトリクスを形成し、このマトリクスで配線された櫛状センサの全領域部分の下部にアース層４を配設し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の櫛状センサ群の一端をこのアース層に接続させ、もう他端を選択回路２に接続させて、切り替え信号により選択回路２を制御し、順次櫛状センサを選択する。これら基本構成をとることにより、図３に示す様に電気的にはループコイルを２次元的に平面に配設するのではなく、ＸＹ平面に対し垂直に複数のループコイルが並んでいる状態と等価となる。
【００１１】
また、本発明をコンピュータ表示装置に適用する場合、例えばアクティブマトリクス型液晶表示装置における表示面と反対の背面側に配され、マトリクス状に表示用画素電極、走査信号電極、データ信号電極及び薄膜トランジスタを有する同一基板上に前記のＸ軸方向櫛状センサと走査信号電極とを絶縁層を介して重畳配置し、さらにＹ軸方向櫛状センサとデータ信号電極とを層間絶縁して重畳配置する。
【００１２】
アクティブマトリクス型液晶表示装置に本発明を適用する場合には、櫛状センサを画素電極の開口面積を低下させることなく配設することが望ましく、これにより、開口率の低下を抑える事ができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の概略形態図を図４に示す。Ｘ軸方向櫛状センサ群５のＹ軸方向櫛状センサ群６をマトリクス上に配設し、両軸方向櫛状センサ群の全配設領域部分の下部にアース層４を配設し、Ｘ軸方向櫛状センサ群５の一端をこのアース層４に接続し、他端を選択回路９と接続する。また、Ｙ軸方向櫛状センサ群６の一端をこのアース層４に接続し、他端を選択回路２と接続する。各選択回路２から選択された信号は増幅器７を介して後段のＸＹ軸切り替え回路８でＸ軸方向櫛状センサ群５からの受信信号とＹ軸方向櫛状センサ群６からの受信信号の切り替えを行い、信号処理回路９で、位置検出及び筆圧検出処理を行う。
【００１４】
【実施例】
本発明の実施例１について、以下に説明する。
【００１５】
（実施例１）図５及び図６に本発明をアクティブマトリクス表示装置に適用した場合の実施例を示す。尚、アクティブ素子としては薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を適用した例を示している。
【００１６】
図５は本実施例における画素構成図を示しており、画素電極側透明性基板１９上に配されたＴＦＴ２０を制御する走査信号電極１７とデータ信号電極１６とが交差し、そしてまた絶縁層を挟んで情報入力指示器からの電磁波信号受信用としてのＸ軸方向櫛状センサ１３とＹ軸方向櫛状センサ１４とが交差し互いに重なり合う状態で形成され、ＴＦＴ２０のソース電極２１はデータ信号電極１６と、ゲート電極は走査信号電極１７と、ドレイン電極２２は画素電極２３と各々接続された状態でマトリクス配列されている。
【００１７】
図６は、図５のＡ-Ａ’間におけるアクティブマトリクス型液晶表示装置の断面図である。本実施例の基本構造は、液晶１２を挟んで互いに対向する２つの透明性基板を有し、対向電極１１側の透明性基板１０は情報入力対象面として、画素電極側の透明性基板１９は背面側として配されている。画素電極側の透明性基板１９上には走査信号電極１７とデータ信号電極１６がゲート絶縁膜１８を挟んで配設されており、さらに電子ペン等の情報入力指示器からの電磁波信号受信用としてのＸ軸方向櫛状センサ１３とＹ軸方向櫛状センサ１４がセンサ絶縁膜１５を挟んで互いに直交して配設されている。
【００１８】
このように液晶表示デバイス内に情報入力指示器からの電磁波信号を受信する櫛状センサを各画素を挟んで格子状に配設することで、情報入力指示器から発生された電磁波信号の信号レベル及び周波数変化量をＸ軸方向櫛状センサ１３とＹ軸方向櫛状センサ１４を選択回路２で順次選択して受信することにより、信号処理回路９で信号レベルは位置情報に、周波数変化は筆圧情報として信号処理することにより、情報入力指示器の位置及び筆圧を特定し、コンピュータ表示画面上にそれら情報を表示させるものである。
【００１９】
前記Ｘ軸方向櫛状センサ１３及びＹ軸方向櫛状センサ１４の配設方法としては、データ信号電極１６をパターニング後、その上に、プラズマＣＶＤ法等により、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、ＴａＯｘなどの材質でセンサ絶縁膜１５を厚さ３００〜６００ｎｍで成膜し、その上にＸ軸方向櫛状センサ１３をスパッタ法により、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｒ等の金属材料で透明性絶縁膜上に堆積し、その後、パターニングして、作成される。さらに、センサ絶縁膜１５を前記方法により再度、成膜し、Ｙ軸方向櫛状センサ１４をＸ軸方向櫛状センサ１３と同様の方法で、パターニングし配線の一方を選択回路に接続し他方を周囲に設けたアース層に接地する。
【００２０】
各櫛状センサはパターン幅数μｍで、面抵抗が数百Ω程度で極力低抵抗にパターニングすることが望ましい。これは情報入力指示器からの電磁波信号の信号レベルを極力低下させずに各櫛状センサで受信するためである。
【００２１】
他の方法として、実施例２を以下に示す。
【００２２】
（実施例２）図７、図８に他の方法でＸ軸方向櫛状センサ１３及びＹ軸方向櫛状センサ１４を配設する方法を示す。尚、液晶表示装置は実施例１と同様にＴＦＴを利用したアクティブマトリクス型液晶表示装置に適用する。
【００２３】
図７は本実施例における画素構成図を示しており、画素電極側透明性基板１９上に配されたＴＦＴ２０を制御する走査信号電極１７と平行にＸ軸方向櫛状センサ１３が配設され、これら２つのパターンと交差して、データ信号電極１６とＹ軸方向櫛状センサ１４が平行に配設された状態で形成され、ＴＦＴ２０のソース電極２１はデータ信号電極１６と、ゲート電極は走査信号電極１７と、ドレイン電極２２は画素電極２３と各々接続された状態でマトリクス配列されている。
【００２４】
図８は図７のＢ−Ｂ’間におけるアクティブマトリクス型液晶表示装置の断面図である。本実施例の基本構造は、液晶１２を挟んで互いに対向する２つの透明性基板を有し、対向電極１１側の透明性基板１０は情報入力対象面として、画素電極側透明性基板１９は背面側として配されている。画素電極側透明性基板１９上には走査信号電極１７とデータ信号電極１６がゲート絶縁膜１８を挟んで配設されており、さらに電子ペン等の情報入力指示器からの電磁波信号受信用としてのＸ軸方向櫛状センサ１３とＹ軸方向櫛状センサ１４がセンサ絶縁膜１５を挟んで互いに直交して配設されている。
【００２５】
このように実施例１と同様に液晶表示デバイス内に情報入力指示器からの電磁波信号を受信する櫛状センサを各画素を挟んで格子状に配設することで、情報入力指示器から発生された電磁波信号の信号レベル及び周波数変化量をＸ軸方向櫛状センサ１３とＹ軸方向櫛状センサ１４を選択回路２で順次選択して受信することにより、信号処理回路９で信号レベルは位置情報に、周波数変化は筆圧情報として信号処理することにより、情報入力指示器の位置及び筆圧を特定し、表示画面上にそれら情報を表示させるものである。
【００２６】
前記Ｘ軸方向櫛状センサ１３及びＹ軸方向櫛状センサ１４の配設方法としては、走査信号電極１７とＸ軸方向櫛状センサ１３をパターニング後、その上に、プラズマＣＶＤ法等により、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、ＴａＯｘなどの材質でセンサ絶縁膜１５を厚さ３００〜６００ｎｍで成膜し、その上にデータ信号電極１６とＹ軸方向櫛状センサ１４をスパッタ法により、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｒ等の金属材料で透明性絶縁膜上に堆積し、その後、パターニングし配線の一方を選択回路に接続し他方を周囲に設けたアース層に接地する。
【００２７】
各櫛状センサはパターン幅数μｍで、面抵抗が数百Ω程度で極力低抵抗にパターニングすることが望ましい。これは情報入力指示器からの電磁波信号の信号レベルを極力低下させずに各櫛状センサで受信するためである。
【００２８】
他の方法として、実施例３を以下に示す。
【００２９】
（実施例３）図９にＣＲＴに本発明の実施例を示す概観図を示す。ＣＲＴ表示装置２４の表示画面の表示側ガラス面の内側に透明性導電膜で配線された櫛状センサ群２５をマトリクス配置し、情報入力指示器で指示された位置、筆圧情報をもとに、表示画面に表示するものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の座標入力表示装置によれば、電磁誘導方式で情報入力指示器からの電磁波信号を受信する際に、その受信センサにあたる部分を櫛状センサにすることにより、コンピュータ表示装置、例えば液晶表示装置内で使用されるＴＦＴ駆動制御用透明電極と座標入力用櫛状センサの透明電極が同一透明電極基板の同一面に配置する事により、部品材料点数の削減、製造工程の短縮による製造コストの削減が可能となる。
【００３１】
前記のように本発明を適用すれば、コンピュータ表示装置と座標入力装置を一体化することで、表示画面をより薄型にすることができ、特に携帯機器等に適用すれば、携帯性の向上が期待できる。
【００３２】
座標入力部の電磁波信号受信センサ部をループコイル形状ではなく、櫛状にすることにより、配線面積を低減でき、選択回路が２分の１で済む為、コンピュータ表示装置の座標入力用センサとして組み込む場合は画素数が非常に多く、同画素数近くセンサを配設する場合、ＸＹ両軸あわせて相当数の選択回路を必要とする。従って、位置の精度を高精度にするには、センサ本数を多数必要とし、本発明による櫛状センサを使用すれば、低コストでしかも座標精度の向上も期待できる。
【００３３】
また、位置精度の高精度化と情報入力指示器からの筆圧情報をもとに、手書きによる自筆サインで個人を認識することで、よりセキュリティ性の高い、サイン認識が実現できる。このような技術は近年、インターネットで接続されたコンピュータで電子商取引として利用され、本発明による技術はこのような分野でもその有効性が期待できる。
【００３４】
実施例１においては、液晶表示用の透明導電膜と座標入力用櫛状センサの透明導電膜の画素電極間の隙間を有効に利用することで、配線面積を上げることなく配設できる。これによって、開口率の低下を防ぎ、ＴＦＴ液晶表示装置の明るさとしての性能を維持できる。
【００３５】
実施例２においては、液晶表示用の透明導電膜と座標入力用櫛状センサの透明導電膜を平行に配設することで、製造工程を短縮でき、配線面積は実施例１に比べると、大きくなるが、ＴＦＴの材質を多結晶シリコンにすることにより、アクティブ素子サイズをａ−Ｓｉ・ＴＦＴに比べて小さくでき、開口率を余り下げずに済むような工夫をすることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の座標入力表示装置で適用されるループコイル状センサを示す。
【図２】本発明で考案した櫛状センサの基本構成図を示す。
【図３】本発明で考案した櫛状センサの等価回路構成図を示す。
【図４】櫛状センサを使用した座標入力表示装置の実施形態図を示す。
【図５】本発明の実施例１を示す液晶表示装置の画素構成図を示す。
【図６】本発明の実施例１を示す液晶表示装置の断面図を示す。
【図７】本発明の実施例２を示す液晶表示装置の画素構成図を示す。
【図８】本発明の実施例２を示す液晶表示装置の断面図を示す。
【図９】本発明の実施例３を示すＣＲＴ表示装置の概観図を示す。
【符号の説明】
１  ループコイル
２  選択回路
３  櫛状センサ
４  アース層
５  Ｘ軸方向櫛状センサ群
６  Ｙ軸方向櫛状センサ群
７  増幅器
８  ＸＹ軸切り替え回路
９  信号処理回路
１０  透明性基板
１１  対向電極
１２  液晶
１３  Ｘ軸方向櫛状センサ
１４  Ｙ軸方向櫛状センサ
１５  センサ絶縁膜
１６  データ信号電極
１７  走査信号電極
１８  ゲート絶縁膜
１９  画素電極側透明性基板
２０  ＴＦＴ
２１  ソース電極
２２  ドレイン電極
２３  画素電極
２４  ＣＲＴ表示装置
２５  櫛状センサ群
【図１】
0003834778.tif 000002
【図２】
0003834778.tif 000003
【図３】
0003834778.tif 000004
【図４】
0003834778.tif 000005
【図５】
0003834778.tif 000006
【図６】
0003834778.tif 000007
【図７】
0003834778.tif 000008
【図８】
0003834778.tif 000009
【図９】
0003834778.tif 000010