JP2006260060A - 座標入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 粒子移動／回転方式の画像表示装置に適用されても、表示画像の視認性を低下させることなく、画面の上に指示部材以外の物体があっても確実に座標を検出する。
【解決手段】 座標を入力する際は、透明電極１０１は、一方の端の電位を所定の基準電位と等しくした状態で、他方の端から基準電位が所定の基準電位と同電位である行用座標信号駆動回路１１６が出力する座標信号を受信する。同様に、電極１０２は、両端の基準電位を所定の基準電位と等しくした状態で、列用座標信号駆動回路１１７が出力する座標信号を受信する。こうして、行用座標信号駆動回路１１６及び列用座標信号駆動回路１１７の内部抵抗、座標入力装置１０の駆動電流の抵抗、及び行用座標信号駆動回路１１６及び列用座標信号駆動回路１１７の出力電位によって定まる座標信号駆動電流により発生する磁界を磁界検出装置１２０によって検出でき、座標が入力できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像表示装置の画面上の指示された位置の座標を検出して入力する座標入力装置（ディジタイザ）に関する。

特許文献１には、粒子移動方式の画像表示装置が開示されている。この画像表示装置は、色および帯電極性が異なる２種類の粒子を一対の基板間に封入し、これらの基板間の電圧を画素毎に制御する構成を採っている。一方の基板は透明であり、この基板側から眺めると、この基板に付着している粒子が透けて見える。１つの画素に着目すると、この画素において一方の基板に付着している粒子の色が、この画素の色となる。画素の色を変化させる場合には、この画素について、一対の基板間に、移動させるべき粒子を当該粒子が付着している基板とは反対側の基板に移動させるように電圧を印加する。これにより、この画素において、一対の基板間で粒子が移動して一方の基板に付着している粒子が入れ替わる。

また、特許文献２には、粒子回転方式の画像表示装置が開示されている。この画像表示装置は、球状の、２つの半球面で色および帯電状態が異なる粒子を一対の基板間に回転可能に支持し、これらの基板間の電圧を画素毎に制御する構成を採っている。一方の基板は透明であり、この基板側から眺めると、粒子の球面のうち、この基板に対向している半球面の色が透けて見える。１つの画素に着目すると、この画素における粒子の球面のうち、一方の基板に対向している半球面の色が、この画素の色となる。画素の色を変化させる場合には、この画素について、一対の基板間に、回転させるべき粒子が回転するように電圧を印加する。これにより、この画素において、粒子が回転し、一方の基板に対向している半球面が入れ替わる。

上述の粒子移動／回転方式の画像表示装置の画面において指示された位置の座標を検出する場合、既存の座標入力装置を用いることになる。既存の座標入力装置としては、特許文献３に開示の、光学系を用いて座標を検出する座標入力装置や、特許文献４に開示の、タッチパネルを用いて座標を検出する座標入力装置がある。

図１１は光学系を用いて座標を検出する座標入力装置４０の構成例を示す上面図であり、図１２は図１１のＡ−Ａ´断面図である。この図に示す座標入力装置４０は、画像表示装置の画面８０１の隣り合う２辺に沿って多数の発光素子８０２を有し、これらの発光素子８０２により照射された光束を対向する辺に沿って設けられた受光素子アレイ８０３に向けて送り出すことにより、画像表示装置の画面８０１を光束がシート状に覆うようにし、画面上の位置を指示するペン等の指示部材８０４により光束が遮られると、受光素子アレイ８０３が感知する光強度に基づいて２つの遮光方向を求め、両方向の交点の座標を算出する。この座標入力装置４０であれば、適用される画像表示装置が色の付いた粒子を移動または回転させて画像を形成する粒子移動／回転方式の画像表示装置であっても、画面上の指示された位置の座標を検出することができる。

このような座標入力装置４０を上述の粒子移動／回転方式の画像表示装置に適用すれば、画面において指示された位置の座標を検出して入力することができる。しかし、画像表示装置の画面上に指示部材８０４ではない物体（例えばメモ用紙）が存在すると、指示部材８０４ではない物体によって光路が遮られ、指示部材８０４を用いて指示された位置の座標を検出することが困難となる。

図１３はタッチパネルを用いて座標を検出する座標入力装置５０の構成例を示す断面図である。この座標入力装置５０は液晶を用いた画像表示装置に適用されており、この図には、この画像表示装置の厚さ方向の断面が示されている。この図において、液晶セル８１２と、液晶セル８１２の背面側に設けられた反射板８１１は画像表示装置を構成しており、液晶セル８１２の前面側（画像表示側）に順に積層された１／２波長板８１３、透明導電膜８１４、スペーサ８１５、透明導電膜８１６、１／４波長板８１７、及び偏光板８１８は座標入力装置５０を構成している。この座標入力装置５０は、指やペンなどの指示手段により偏光板８１８が押され、押された位置で透明導電膜８１４および透明導電膜８１６が接触すると、接触位置の電位に基づいて、押された位置の座標を検出する。

前記特許文献３、前記特許文献４に記載されるような座標入力装置５０を前記特許文献１、前記特許文献２に記載されるような粒子移動／回転方式の画像表示装置に適用すれば、画面において指示された位置の座標を検出して入力することができる。
特開２００２−８２３６１公報 特開２００１−２４２８０４公報 特開２００２−１１６４２８公報 特開２００１−３１２３６８公報

しかしながら、上述したように座標入力装置を粒子移動／回転方式の画像表示装置に適用すると、画像表示装置の画面上に複数の層を形成する必要があるため、表示画像の視認性が低下してしまうという問題がある。

本発明は、上記事実を考慮し、粒子移動／回転方式の画像表示装置に適用されても、表示画像の視認性を低下させることなく、画面の上に指示部材以外の物体があっても確実に座標を検出することができる座標入力装置を提供することを目的とする。

本発明は、画像が表示される画面を形成する画素を構成する一対の電極間の電圧を制御して該画素の色を制御する画像表示装置の前記一対の電極の各々に接続し、前記一対の電極の少なくとも一方に、前記画素の座標を表す座標信号として、所定の基準電位を基準として振幅する振幅電位を印加する座標信号駆動回路と、前記一対の電極の各々に接続され、前記座標信号駆動回路に前記座標信号が印加されているときの前記一対の電極の各々の他端の電位を、前記所定の基準電位と同電位、又は前記座標信号の振幅電位よりも小さな振幅の電位となるように切換える電位切換手段と、前記画面上の位置を指示するために用いられ、指示された位置またはその近傍の電界又は磁界の変化を検出する検出装置と、前記検出装置により検出された変化に基づいて前記座標を判別する座標判別回路と、を有する座標入力装置を提供する。

また、本発明は、画像が表示される画面の奥に前記画面と略平行に設けられた略透明な第１の電極と前記第１の電極の奥に前記画面と略平行に設けられた第２の電極とを有し、前記画面を形成する画素を駆動するときには、該画素を構成する前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方に該画素の駆動内容に応じた画素駆動信号を印加して前記第１の電極と前記第２の電極と間の間隙の電圧を制御することにより、前記間隙に封入された、表面に色を有する粒子を該間隙で移動または静止、あるいは表面に色毎の領域を有する粒子を回転または静止させて、前記画面における該画素の色を制御する画像表示装置の前記第１の電極及び前記第２の電極の各々に接続し、前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方に、前記画面における前記画素の座標を表す座標信号として、所定の基準電位を基準として振幅する振幅電位を印加する座標信号駆動回路と、前記第１の電極及び前記第２の電極の各々に接続され、前記座標信号駆動回路に前記座標信号が印加されるときの前記第１の電極及び前記第２の電極の各々の他端の電位を、前記所定の基準電位と同電位、又は前記座標信号の振幅電位よりも小さな振幅の電位となるように切換える電位切換手段と、前記画面上の位置を指示するために用いられ、指示された位置またはその近傍の電界又は磁界の変化を検出する検出装置と、前記検出装置により検出された変化に基づいて前記座標を判別する座標判別回路と、を有する座標入力装置を提供する。

上記の各座標入力装置では、画素を構成する各電極に流れる電流が当該画素の座標を表す座標信号に応じて変化する。これにより、この画素近傍の空間の電界又は磁界が変化する。このような電界又は磁界の変化は画面上の空域にまで及ぶ。画面上で当該画素近傍の位置が検出装置を用いて指示され、検出装置が当該空域内に存在している間に上記の電界又は磁界の変化が生じると、この変化が検出装置により検出される。検出装置により検出された変化は、この画素用の座標信号に応じた変化であるから、座標判別回路により、検出された変化に基づいて当該画素の座標が判別される。

以上説明した如く、本発明は、粒子移動／回転方式の画像表示装置に適用されても、表示画像の視認性を低下させることなく、画面の上に指示部材以外の物体があっても確実に座標を検出することができる座標入力装置を提供するという優れた効果を有する。

［第１実施形態］
［構成］
図１は本発明の第１実施形態に係る座標入力装置１０の構成を示す図であり、図２は当該座標入力装置１０の一部の構成を示す断面図である。この座標入力装置１０は、適用される画像表示装置の構成を有効に利用して構成されている。このため、図１及び図２には、この画像表示装置の構成も示されている。なお、図２において、この画像表示装置により表示される画像を観察する人にとって、図中の上方が手前、下方が奥に相当する。

本座標入力装置１０が適用される画像表示装置は、特許文献１に開示されているような、粒子移動方式の画像表示装置である。この画像表示装置は、図１に示すように、表示画像を眺める側から眺めると、行方向に延びた複数の透明電極１０１と列方向に延びた複数の電極１０２がマトリクス状に交差するように構成されている。これらの交点に当該画像表示装置の画素が存在する。なお、透明電極１０１は略透明なＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を用いて形成されている。

前記行方向に延びた複数の透明電極１０１は、行用電流印加スイッチ１２２と接続している。前記行用電流印加スイッチ１２２は、行用電極グランド１２３と接続しており、閉じられると、前記行方向に延びた複数の透明電極１０１の当該行用電流印加スイッチ１２２と接続している端の電位が所定の基準電位と等しくなるようになっている。同様に、列方向に延びた複数の電極１０２は、列用電流印加スイッチ１２４と接続している。前記列用電流印加スイッチ１２４は、列用電極グランド１２５と接続しており、閉じられると、前記列方向に延びた複数の電極１０２の当該列用電流印加スイッチ１２４と接続している端の電位が所定の基準電位と等しくなるようになっている。

図２に示すように、この画像表示装置の、画像が形成される部分は、基板１０３の上に、電極１０２、電極１０２を保護するための誘電体層１０４、リブ１０５、透明電極１０１を保護するための透明な誘電体層１０６、透明電極１０１、透明なガラス基板１０７を順に積層させた構成となっている。リブ１０５は誘電体層１０４と誘電体層１０６との間の間隙を画素毎に区切り、キャビティ（空洞）を画素毎に形成している。各キャビティには、乾燥した気体（例えば、空気または窒素）が充填されており、また、正極性黒色粒子１０８と負極性白色粒子１０９が封入されている。正極性黒色粒子１０８及び負極性白色粒子１０９は、好適には直径が５〜５０μｍの球状をなしている。正極性黒色粒子１０８は、その帯電極性が正極性であり、かつ、その色が黒色である。負極性白色粒子１０９は、その帯電極性が負極性であり、かつ、その色が白色である。これらの粒子としては、トナー粒子が好適である。

キャビティ内で誘電体層１０６側に存在する粒子の色は、ガラス基板１０７、透明電極１０１、及び誘電体層１０６を透して観察されるから、この画素の色となる。例えば、ある画素において誘電体層１０６側に存在する粒子が正極性黒色粒子１０８であれば当該画素の色は黒色となり、負極性白色粒子１０９であれば当該画素の色は白色となる。なお、黒色粒子と白色粒子とで帯電極性を入れ替え、後述の各種電位の正負を逆とした構成とすることもできる。また、画面に表示される画像のコントラストが低くてもよい場合には、正極性粒子および負極性粒子の色を任意の色とすることもできる。ただし、正極性粒子および負極性粒子の色は、互いに異なる色でなければならない。なお、画面とは、画像が表示される面であり、複数の画素により形成されている。ガラス基板１０７、透明電極１０１、誘電体層１０６、誘電体層１０４、電極１０２及び基板１０３は、この画面に略平行に設けられている。

図１及び図２に示すように、透明電極１０１には透明電極１０１に電気信号を印加するための行電極１１０が、電極１０２には電極１０２に電気信号を印加するための列電極１１１が接続されている。透明電極１０１と行電極１１０との対応関係と、電極１０２と列電極１１１との対応関係は、共に１対１である。また、この画像表示装置は、単純マトリクス駆動方式により画素を駆動するものであり、図１に示すように、出力端の電位を変動させて行用画素駆動信号を出力する行用画素駆動回路１１２と、出力端の電位を変動させて列用画素駆動信号を出力する列用画素駆動回路１１３と、行用画素駆動回路１１２から出力される行用画素駆動信号の印加先の行電極１１０を順に切り替える行用信号走査回路１１４と、列用画素駆動回路１１３から出力される列用画素駆動信号の印加先の列電極１１１を順に切り替える列用信号走査回路１１５とを有する。

この画像表示装置において、正極性黒色粒子１０８及び負極性白色粒子１０９にかかる電圧は、透明電極１０１の電位から電極１０２の電位を減算することで得られる。この電圧が負値であれば、正極性黒色粒子１０８が透明電極１０１（誘電体層１０６）側に、負極性白色粒子１０９が電極１０２側に引かれる。逆に、この電圧が正値であれば、負極性白色粒子１０９が透明電極１０１側に、正極性黒色粒子１０８が電極１０２（誘電体層１０４）側に引かれる。ただし、粒子は、引かれて直ぐに移動を開始する訳ではない。粒子が移動を開始するのは、透明電極１０１及び電極１０２間に印加される電圧とその印加時間の関係が所定の関係となったときである。このときの電圧を移動開始電圧、印加時間を移動開始時間という。

図３は、この画像表示装置において、画素の色を白色から黒色に変える場合の、正極性黒色粒子１０８の移動開始電圧と移動開始時間との関係を示す図である。この図に示されるように、移動開始電圧が高い場合には移動開始時間は短くなり、移動開始電圧が低い場合には移動開始時間は長くなる。例えば、移動開始時間が約２０［ｍｓ］の場合、移動開始電圧は約−９０［Ｖ］であり、移動開始時間が約３０［ｍｓ］の場合、移動開始電圧は約−７５［Ｖ］である。また、移動開始電圧がいくら高くても移動開始時間が零となることはなく、移動開始時間がいくら長くても移動開始電圧が零以下となることはない。

この画像表示装置は、移動開始電圧（絶対値）と移動開始時間との関係が一致する正極性黒色粒子１０８及び負極性白色粒子１０９を採用している。したがって、透明電極１０１と電極１０２間に印加される電圧とその印加時間との関係が、正極性黒色粒子１０８の移動開始電圧と移動開始時間との関係から定まる移動開始条件を満たす場合には、正極性黒色粒子１０８が移動する一方、負極性白色粒子１０９が正極性黒色粒子１０８と逆の方向に移動する。また、透明電極１０１と電極１０２間に印加される電圧とその印加時間との関係が移動開始条件を満たさない場合には、正極性黒色粒子１０８及び負極性白色粒子１０９は移動を開始せず、現在位置に留まる。

この画像表示装置は、移動開始電圧の絶対値を低くするために（移動開始時間を短くするために）、色を変更する画素について、透明電極１０１及び電極１０２間に、粒子が付着している誘電体層に当該粒子を引き寄せるための電圧を印加した後に、粒子が付着している誘電体層とは反対側の誘電体層に当該粒子を移動させるための電圧を印加する。このように移動のための電圧と正負が逆の電圧（以降、逆電圧という）をかけるステップを設けることにより、移動開始電圧の絶対値の低減（移動開始時間の短縮）を実現している。このステップにて印加される電圧とその印加時間との関係は、移動開始条件を満たさないように定められているから、このステップにおいて正極性黒色粒子１０８や負極性白色粒子１０９が移動してしまうことはない。なお、この画像表示装置は、画像の表示開始時に、全ての画素の色を白色または黒色に統一し、以降は、画面を走査する際に各画素の色を維持または変更する。この際、この画像表示装置は、走査に先立って、各画素においてどちらの誘電体層にどちらの粒子が付着しているかを把握しているから、透明電極１０１と電極１０２間に適切な電圧を印加することができる。

行用画素駆動回路１１２、列用画素駆動回路１１３、行用信号走査回路１１４、及び列用信号走査回路１１５は、行用画素駆動信号および列用画素駆動信号を用いて、画面を走査する。この走査において、行用画素駆動信号および列用画素駆動信号のうち、色を変更する画素の駆動に用いられる時間部分は、透明電極１０１と電極１０２間の電圧を、この画素において粒子が付着している誘電体層に当該粒子を引き寄せる電圧とし、次に、粒子が付着している誘電体層とは反対側の誘電体層に当該粒子を引き寄せる電圧とする信号であり、他の時間部分は、透明電極１０１と電極１０２間の電圧を零とする信号となる。

具体的には、画素の色を白色から黒色に変更する場合、この画素の駆動に用いられる一周期分（１００［ｍｓ］）の行用画素駆動信号の電位は、最初の５［ｍｓ］の期間では５０［Ｖ］、次の９５［ｍｓ］の期間では−５０［Ｖ］となり、この一周期分の列用画素駆動信号の電位は、最初の５［ｍｓ］の期間では−５０［Ｖ］、次の９５［ｍｓ］の期間では５０［Ｖ］となる。よって、この画素の駆動時には、透明電極１０１と電極１０２間の電圧は、最初の５［ｍｓ］の期間では１００［Ｖ］、次の９５［ｍｓ］の期間では−１００［Ｖ］となる。透明電極１０１と電極１０２間に−１００［Ｖ］の電圧が９５［ｍｓ］の時間だけ連続して印加された場合、この電圧とその印加時間との関係は移動開始条件を満たすから、この９５［ｍｓ］の期間にて、誘電体層１０４に付着していた正極性黒色粒子１０８が移動して誘電体層１０６に付着し、誘電体層１０６に付着していた負極性白色粒子１０９が移動して誘電体層１０４に付着する。

逆に、画素の色を黒色から白色に変更する場合、この画素の駆動に用いられる一周期分の行用画素駆動信号の電位は、最初の５［ｍｓ］の期間では−５０［Ｖ］、次の９５［ｍｓ］の期間では５０［Ｖ］となり、この一周期分の列用画素駆動信号の電位は、最初の５［ｍｓ］の期間では５０［Ｖ］、次の９５［ｍｓ］の期間では−５０［Ｖ］となる。よって、この画素の駆動時には、透明電極１０１と電極１０２間の電圧は、最初の５［ｍｓ］の期間では−１００［Ｖ］、次の９５［ｍｓ］の期間では１００［Ｖ］となる。透明電極１０１と電極１０２間に１００［Ｖ］の電圧が９５［ｍｓ］の時間だけ連続して印加された場合、この電圧とその印加時間との関係は移動開始条件を満たすから、この９５［ｍｓ］の期間にて、誘電体層１０４に付着していた負極性白色粒子１０９が移動して誘電体層１０６に付着し、誘電体層１０６に付着していた正極性黒色粒子１０８が移動して誘電体層１０４に付着する。

なお、画素の色が維持される場合、この画素の駆動に用いられる一周期分の行用画素駆動信号および列用画素駆動信号の電位は、共に０［Ｖ］一定となる。よって、この画素の駆動時には、誘電体層１０４と誘電体層１０６間の電圧は０［Ｖ］一定となる。この場合、正極性黒色粒子１０８も負極性白色粒子１０９も移動しない。

上述した画像表示装置に適用される本座標入力装置１０は、図１に示すように、出力端の電位を変動させて行用座標信号を出力する行用座標信号駆動回路１１６、出力端の電位を変動させて列用座標信号を出力する列用座標信号駆動回路１１７、行用信号走査回路１１４に接続する出力端を行用画素駆動回路１１２と行用座標信号駆動回路１１６との間で切り替える行用信号切替回路１１８、行用信号走査回路１１４に接続する出力端を列用画素駆動回路１１３と列用座標信号駆動回路１１７との間で切り替える列用信号切替回路１１９、指示された位置の近傍の磁界の変化を検出する磁界検出装置１２０、及び、磁界検出装置１２０により検出された変化を用いて、指示された位置の画素の座標を示す値を求めて記憶し、記憶した値から定まる座標を出力する座標判別回路１２１を有する。また、行用信号走査回路１１４及び列用信号走査回路１１５は、上述した画像表示装置の構成要素であるだけでなく、本座標入力装置１０の構成要素でもある。

行用信号切替回路１１８は、行用信号走査回路１１４に接続する出力端を、１画面分の画素駆動信号の出力の開始時に行用画素駆動回路１１２の出力端とし、この画素駆動信号の出力の終了時に行用座標信号駆動回路１１６の出力端とする。行用座標信号駆動回路１１６は、その出力端が行用信号走査回路１１４に接続されると、行用座標信号を予め定められた時間間隔で繰り返し出力する。また、列用信号切替回路１１９は、列用信号走査回路１１５に接続する出力端を、１画面分の画素駆動信号の出力の開始時に列用画素駆動回路１１３の出力端とし、この画素駆動信号の出力の終了時に列用座標信号駆動回路１１７の出力端とする。列用座標信号駆動回路１１７は、行用座標信号駆動回路１１６からの行用座標信号の１回目の出力が完了すると、列用座標信号を予め定められた時間間隔で繰り返し出力する。

また、行用座標信号駆動回路１１６は、行用回路グランド１２６と接続しており、行用座標信号駆動回路１１６の基準電位が所定の基準電位と同電位となるようになっている。同様に、列用座標信号駆動回路１１７は、列用回路グランド１２８と接続しており、列用座標信号駆動回路１１７の基準電位が所定の基準電位と同電位となるようになっている。

また、座標信号の振幅電位は、前記画素の移動開始電圧と移動開始時間との関係から定まる移動開始条件未満、即ち、図３における個々の移動開始条件を結んだ曲線より低い電位に設定するとなおよい。

図４は、行用画素駆動信号、列用画素駆動信号、行用座標信号および列用座標信号の出力タイミングを示す図である。この図では、全ての画素の色を変更する画素駆動信号が例示されている。この図において、区間Ｔ１の信号が画素駆動信号であり、区間Ｔ１の後の区間Ｔ２の信号が行用座標信号、区間Ｔ２の後の区間Ｔ３の信号が列用座標信号である。このように、行用座標信号の出力と列用座標信号の出力は、次に画素駆動信号の出力が開始されるまで、交互かつ排他的に行われる。よって、各信号の出力順序は、行用画素駆動信号、列用画素駆動信号、行用座標信号、列用座標信号、行用座標信号、列用座標信号、…、行用画素駆動信号、列用画素駆動信号、という順序となる。なお、行用座標信号および列用座標信号が連続して繰り返し出力される回数は複数回であるが、１回となるように本実施形態を変形してもよい。また、行用座標信号よりも先に列用座標信号が出力されるように本実施形態を変形してもよい。

行用座標信号は、行座標を表すパルス信号（高レベルが４０［Ｖ］で低レベルが−４０［Ｖ］）を画素の行数だけ連ねた信号である。これらのパルス信号における最初の電位変化方向はマイナス方向である。自然数ｉを用いて表現すると、第ｉ行の行座標を表すパルス信号Ｒｉは、周期が１００［μｓ］のパルスをｉ＋１周期分だけ連ねたパルス信号である。行用信号走査回路１１４は、行用座標信号の印加先の行電極１１０を順に切り替えることにより、パルス信号Ｒｉを第ｉ行の行電極１１０に印加する。

また、列用座標信号は、列座標を表すパルス信号（高レベルが４０［Ｖ］で低レベルが−４０［Ｖ］）を画素の列数だけ連ねた信号である。これらのパルス信号における最初の電位変化方向はプラス方向である。自然数ｊを用いて表現すると、第ｊ列の列座標を表すパルス信号Ｃｊは、周期が１００［μｓ］のパルスをｊ＋１周期分だけ連ねたパルス信号である。列用信号走査回路１１５は、列用座標信号の印加先の列電極１１１を順に切り替えることにより、パルス信号Ｃｊを第ｊ列の列電極１１１に印加する。これらの座標信号において、各パルス信号の間の電位は０［Ｖ］である。なお、パルス信号Ｒｉにおけるパルス数をｉ＋１とし、パルス信号Ｃｊにおけるパルス数をｊ＋１としたのは、第１行用のパルス信号および第１列用のパルス信号とノイズ等の他の信号とを識別し易くするためである。

図５は、行用座標信号が行電極１１０へ、列用座標信号が列電極１１１に印加される様子を示す図である。この図に示すように、行用座標信号は、まず行用座標信号を構成するパルス信号Ｒ１が第１行の行電極１１０へ、次にパルス信号Ｒ２が第２行の行電極１１０へ、次に…、というように印加される。この間、列用信号走査回路１１５は、列電極１１１に列用画素駆動回路１１３も列用座標信号駆動回路１１７も接続しない。このため、行用座標信号が印加されている透明電極１０１と、これに対向する電極１０２との間の電圧は、行電極１１０に印加されているパルス信号の電位と一致する。そして、行用座標信号の行電極１１０への印加が完了すると、列用座標信号が列電極１１１に印加される。列用座標信号は、まず列用座標信号を構成するパルス信号Ｃ１が第１列の列電極１１１へ、次にパルス信号Ｃ２が第２列の列電極１１１へ、次に…、というように印加される。この間、行用信号走査回路１１４は、行電極１１０に行用画素駆動回路１１２も行用座標信号駆動回路１１６も接続しない。このため、列用座標信号が印加されている電極１０２と、これに対向する透明電極１０１との間の電圧は、行電極１１０に印加されているパルス信号の電位の正負を逆転させたものとなる。

前述のように、画素駆動信号のパルス周期は１００［ｍｓ］であり、座標信号のパルス周期は１００［μｓ］である。両者には大きな開きがあることから、図４では、画素駆動信号のパルスと座標信号のパルスは、タイムスケールを異ならせて描かれている。本実施形態では、行用座標信号と列用座標信号とでパルス信号の周期や高電位、負電位が一致しているが、これらを両者で異なるように変形してもよい。これらの具体的な値についても、座標の検出精度が低下しない範囲で任意に設定してよい。ただし、座標信号の波形（高電位の値、負電位の値、及びパルス周期）は、座標信号が印加された場合の透明電極１０１と電極１０２間の電圧とその印加時間が前述の移動開始条件を満たさないように定められるべきである。このように定めることにより、画素の色の変化が座標信号の印加により引き起こされることがないことが保証される。

磁界検出装置１２０は、指示された位置の近傍における磁界の変化を検出するものであり、ペン形のピックアップ１２０１と信号検出回路１２０２とを有する。ピックアップ１２０１は、位置を指示する人に持たれ、指示された位置の近傍における磁界の変化に応じて変化する電気信号を発生させるものであり、その先端部分に、導線をリング状に巻いたコイルＦを内蔵している。コイルＦは、その軸方向がピックアップ１２０１の長手方向と略一致するように固定されている。信号検出回路１２０２は、コイルＦを流れる電流の変化を検出し、検出した変化を表す電気信号を座標判別回路１２１へ無線送信する。このように、コイルＦは磁界の変化を検出するためのものであるから、ピックアップ１２０１の先端部分の材質は、磁力線を透過させる材質でなければならない。もちろん、コイルＦが露出するようにピックアップ１２０１を構成すれば、そのような制限は無くなる。なお、ピックアップ１２０１と信号検出回路１２０２とを信号線で接続した例を図示したが、実際には、信号検出回路１２０２はピックアップ１２０１内に存在する。

座標判別回路１２１は、図示しないメモリを有し、本座標入力装置１０において用いられる、行座標を表す全てのパルス信号および列座標を表す全てのパルス信号の各々について、波形パターンを予め記憶している。この座標判別回路１２１は、信号検出回路１２０２から送られてくる電気信号の波形と、予め記憶している波形パターンとを比較し、この電気信号に合致する波形パターンを特定し、特定した波形パターンに対応する値を求めてメモリの所定領域に書き込む。メモリに書き込まれる値は、行座標を表す値であれば行を表す正値をとり、列座標を表す値であれば列を表す負値をとる。例えば、「１」は第１行を表し、「−１」は第１列を表す。

もちろん、行座標／列座標を表す値の形式は任意であり、例えば、第１行を「Ｘ１」、第１列を「Ｙ１」という文字列で表すようにしてもよい。なお、最初に行座標が得られ、次に列座標が得られることが判明しているのであれば、行座標／列座標を識別するための符号や文字列を使う必要はないが、本実施形態では、判明していないという立場を採り、行座標／列座標を識別するために正値／負値を用いるようにしている。また、特定した波形パターンから値を求める方法も任意である。例えば、波形パターンと行座標／列座標とを予め対応付けて記憶しておき、特定された波形パターンに対応する行座標／列座標を選択するようにしてもよいし、特定された波形パターンで示される信号の、パルス数（例えば２個）および最初の電位変化方向（例えばプラス方向）に基づいて、行座標／列座標を表す値（例えば「１」）を計算するようにしてもよい。

また、座標判別回路１２１は、一組の行座標および列座標を求めると、これらの値で表される座標を出力する。本実施形態では、座標判別回路１２１から出力される座標を入力するコンピュータ装置（図示略）は、行用座標信号駆動回路１１６及び列用座標信号駆動回路１１７を有する装置であってもよいし、行用座標信号駆動回路１１６及び列用座標信号駆動回路１１７を持たない装置であってもよい。このため、座標判別回路１２１は、以下のように動作する。座標判別回路１２１は、行座標を求めたときに、メモリの所定領域に列座標が記憶されていれば、これらの行座標および列座標で表される座標を出力し、求めた行座標を所定領域に上書きする。また、列座標を求めたときに、メモリの所定領域に行座標が記憶されていれば、これらの行座標および列座標で表される座標を出力し、求めた列座標を所定領域に上書きする。また、１画面分の行用画素駆動信号および列用画素駆動信号の出力が完了すると、所定領域を初期化する。

上記のメモリは、書き換え可能なメモリのみ、又は書き換え可能なメモリ及び書き換え不能なメモリから構成される。後者の構成では、所定領域は書き換え可能なメモリに確保され、波形パターンは書き換え不能なメモリ又は書き換え可能なメモリに記憶される。もちろん、座標判別回路１２１から行座標や列座標を個別に出力してよいのであれば、上記の所定領域は不要となるから、後者の構成において書き換え可能なメモリは不要となる。

ところで、図１では、ピックアップ１２０１と信号検出回路１２０２が信号線により接続されているように描かれているが、実際には、ピックアップ１２０１の操作性を向上させるために、信号検出回路１２０２をピックアップ１２０１内に設けた構成を採用している。また、本実施形態では、ピックアップ１２０１の操作性を向上させるために、信号検出回路１２０２が座標判別回路１２１へ電気信号を無線送信するようにしている。もちろん、信号検出回路１２０２及び座標判別回路１２１をピックアップ１２０１内に設けた構成とし、座標判別回路１２１が出力信号を図示しないコンピュータ装置へ有線または無線で送信し、これをコンピュータ装置が受信することにより、コンピュータ装置に座標を入力するようにしてもよい。なお、本明細書における「無線」には、電波や赤外線などが含まれる。
［動作］
上述した構成の座標入力装置１０の動作について説明する。

まず、上記の画像表示装置が画面を走査して画像を表示する。この際、色が維持される画素では、透明電極１０１及び電極１０２の電位が共に０［Ｖ］一定となり、この画素のキャビティ内の正極性黒色粒子１０８及び負極性白色粒子１０９は移動しない。つまり、両粒子は静止し続ける。よって、画素の色が維持される。

ところで、ピックアップ１２０１の先端部分が、色が維持される画素の近傍に位置する場合、この画素の駆動期間において、この画素の透明電極１０１及び電極１０２間の電圧は０［Ｖ］一定となるから、現実にも仮想的にも両電極間に電流が流れることはない。したがって、両電極の周りに磁界が生じることはなく、ピックアップ１２０１の先端部分内のコイルＦを流れる電流に変化が生じることもない。したがって、信号検出回路１２０２は座標判別回路１２１へ電気信号を送らない。よって、座標判別回路１２１により座標が求められることはない。

一方、色が変更される画素では、透明電極１０１及び電極１０２の電位が変動する。例えば、この画素の色が白色から黒色に変更される場合、この画素の駆動期間前では両電極１０１及び１０２の電位は共に０［Ｖ］であり、この駆動期間における最初の５［ｍｓ］の期間では透明電極１０１の電位が５０［Ｖ］となるとともに電極１０２の電位が−５０［Ｖ］となり、この駆動期間における次の９５［ｍｓ］の期間では透明電極１０１の電位が−５０［Ｖ］となるとともに電極１０２の電位が５０［Ｖ］となり、この駆動期間が終了すると両電極１０１及び１０２の電位は共に０［Ｖ］となる。９５［ｍｓ］の期間における透明電極１０１と電極１０２との間の電圧は−１００［Ｖ］であり、この電圧と当該時間の関係は、図３の移動開始電圧および移動開始時間から定まる移動開始条件を満たすから、９５［ｍｓ］の期間において、誘電体層１０４に付着していた正極性黒色粒子１０８が移動して誘電体層１０６に付着し、誘電体層１０６に付着していた負極性白色粒子１０９が移動して誘電体層１０４に付着する。誘電体層１０６側に存在する粒子の色が、ガラス基板１０７、透明電極１０１、及び誘電体層１０６を透して観察されるから、この画素の色は白色から黒色に変更されたことになる。

また、このとき、前記行用電流印加スイッチ１２２、及び前記列用電流印加スイッチ１２４は解放する。よって、行用画素駆動回路１１２から印加される行用画素駆動信号及び列用画素駆動回路１１３から印加される列用画素駆動信号の電位差は、正極性黒色粒子１０８及び負極性白色粒子１０９の移動開始電圧を上回ることが可能となり、粒子が移動して所望の画像を得られる。

ピックアップ１２０１の先端部分が、色が変更される画素の近傍に位置する場合、この画素の駆動期間において、この画素の透明電極１０１及び電極１０２間の電圧は−１００［Ｖ］又は１００［Ｖ］一定となるから、両電極間に電流が仮想的に流れる。この仮想的に流れる電流を変位電流という。なお、本明細書において、変位電流ではない電流は伝導電流である。当該変位電流が流れると、透明電極１０１及び電極１０２の周りに磁界が生じる。この磁界は、ガラス基板１０７の上空、すなわち図１及び図２においてピックアップ１２０１の先端部分が位置する空域に漏洩する。以降、ガラス基板１０７の外側に漏洩した磁界を漏洩磁界と呼ぶ。両電極間の電圧は一定であるから、上記の変位電流は変化しない。よって、この画素の上空の漏洩磁界は変化せず、この漏洩磁界内に位置するコイルＦを流れる電流も変化しない。したがって、信号検出回路１２０２は座標判別回路１２１へ電気信号を送らない。よって、座標判別回路１２１により座標が求められることはなく、図示しないコンピュータ装置に座標は入力されない。

以上のように、画面の走査時には、座標は入力されない。座標が入力されるのは、画面の走査の完了後である。画面の走査が完了すると、行用信号切替回路１１８が行用座標信号駆動回路１１６の出力端を行用信号走査回路１１４に、列用信号切替回路１１９が列用座標信号駆動回路１１７の出力端を列用信号走査回路１１５に接続する。以後、行用座標信号駆動回路１１６及び列用座標信号駆動回路１１７は、行用座標信号および列用座標信号を交互に出力する。以降の説明では、ピックアップ１２０１を用いて、行用座標信号の１回目の出力開始前から第２行第３列の画素近傍の位置が指示され、行用座標信号の２回目の出力開始前から第１行第３列の画素近傍の位置が指示されるものとする。

図６は、本座標入力装置１０による座標入力の様子を示す図であり、この図には、行用座標信号および列用座標信号の１回目の出力期間における様子が示されている。この図から明らかなように、行用座標信号を構成する、第１行の行座標を表すパルス信号Ｒ１、第２行の行座標を表すパルス信号Ｒ２、…が、行用信号走査回路１１４により行用座標信号から切り出され、対応する行電極１１０に印加される。また、列用座標信号を構成する、第１列の列座標を表すパルス信号Ｃ１、第２列の列座標を表すパルス信号Ｃ２、…が、列用信号走査回路１１５により列用座標信号から切り出され、対応する列電極１１１に印加される。以下、１回目に出力される座標信号におけるパルス信号Ｒ２及びパルス信号と２回目に出力される行用座標信号におけるパルス信号Ｒ１に着目して座標入力装置１０の動作を説明する。

行用座標信号の１回目の出力において第２行の行電極１１０にパルス信号Ｒ２が印加されると、この行電極１１０の電位が、０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、４０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、４０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、４０［Ｖ］、０［Ｖ］という順序で変化する。この間、第３列の列電極１１１は、列用画素駆動回路１１３及び列用座標信号駆動回路１１７のいずれにも接続されておらず、その電位は０［Ｖ］一定である。また、行電極１１０の電位が連続して−４０［Ｖ］または４０［Ｖ］となる期間は５０［μｓ］である。つまり、第２行第３列の画素の透明電極１０１と電極１０２間の電圧と、その印加時間は、移動開始条件を満たさない。よって、この画素の色は変わらない。

この画素の透明電極１０１を流れる電流が変化するから、この変化に応じて画素の上空の漏洩磁界が変化する。この漏洩磁界が変化すると、この漏洩磁界内に位置するコイルＦを流れる電流が変化する。信号検出回路１２０２は、この電流変化を検出し、検出した電流変化を波形で表す電気信号を座標判別回路１２１へ送る。当該画素の透明電極１０１に印加される電圧はパルス信号Ｒ２のみに応じて変化するから、この電気信号の波形は、座標判別回路１２１に予め記憶されている波形パターンのうち、第２行に関する波形パターンに合致する。こうして、ピックアップ１２０１により指示された位置の座標として、この画素の行座標が求められる。

第２行の行電極１１０にパルス信号Ｒ２が印加されると、コイルＦを流れる電流が変化し、この変化を表す電気信号が、信号検出回路１２０２から座標判別回路１２１へ送られる。パルス信号Ｒ２の出力期間における第３列の列電極１１１の電位は０［Ｖ］一定であるから、この電気信号は行用座標信号のみに応じた波形の信号となる。したがって、この電気信号の波形は、座標判別回路１２１に予め記憶されている波形パターンのうち、第２行に関する波形パターンに合致する。よって、座標判別回路１２１は、この波形パターンから行座標を表す値「２」を求める。この時点では、メモリの所定領域には列座標を表す値（負値）が記憶されていないから、座標判別回路１２１は、座標を出力せず、求めた値「２」をメモリの所定領域に書き込む。

列用座標信号の１回目の出力において第３列の列電極１１１にパルス信号Ｃ３が印加されると、この列電極１１１の電位が、０［Ｖ］、４０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、４０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、４０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、４０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、０［Ｖ］という順序で変化する。この間、第２行の行電極１１０は、行用画素駆動回路１１２及び行用座標信号駆動回路１１６のいずれにも接続されておらず、その電位は０［Ｖ］一定である。また、列電極１１１の電位が連続して４０［Ｖ］または−４０［Ｖ］となる期間は５０［μｓ］である。つまり、第２行第３列の画素の透明電極１０１と電極１０２間の電圧と、その印加時間は、移動開始条件を満たさない。よって、この画素の色は変わらない。

この画素に関する電極１０２を流れる電流が上述のように変化し、漏洩磁界が変化するから、この変化に応じて、この漏洩磁界内に位置するコイルＦを流れる電流が変化する。第３列の列電極１１１にパルス信号Ｃ３が印加されると、コイルＦを流れる電流が変化し、この変化を表す電気信号が、信号検出回路１２０２から座標判別回路１２１へ送られる。パルス信号Ｃ３の出力期間における第２行の行電極１１０の電位は０［Ｖ］一定であるから、この電気信号は列用座標信号のみに応じた波形の信号となる。したがって、この電気信号の波形は、座標判別回路１２１に予め記憶されている波形パターンのうち、第３列に関する波形パターンに合致する。よって、座標判別回路１２１は、この波形パターンから列座標を表す値「−３」を求める。この時点では、メモリの所定領域には行座標を表す値「２」が記憶されているから、座標判別回路１２１は、この値「２」と求めた値「−３」とで表される座標を出力し、求めた値「−３」をメモリの所定領域に書き込む。座標判別回路１２１から出力された座標は、第２行第３列を示す座標であり、図示しないコンピュータ装置に入力される。

行用座標信号の２回目の出力期間において第１行の行電極１１０にパルス信号Ｒ１が印加されると、この行電極１１０の電位が、０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、４０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、４０［Ｖ］、０［Ｖ］という順序で変化する。この間、第３列の列電極１１１の電位は０［Ｖ］一定であるから、第１行第３列の画素の色は変わらない。この画素の駆動期間においてコイルＦは漏洩磁界内に位置しているから、信号検出回路１２０２は、行用座標信号のみに応じた波形の電気信号を座標判別回路１２１へ送る。この電気信号の波形は、座標判別回路１２１に予め記憶されている波形パターンのうち、第１行に関する波形パターンに合致するため、座標判別回路１２１は、この波形パターンから行座標を表す値「１」を求める。この時点では、メモリの所定領域には列座標を表す値「−３」が記憶されているから、座標判別回路１２１は、この値「−３」と求めた値「１」とで表される座標を出力し、求めた値「１」をメモリの所定領域に書き込む。座標判別回路１２１から出力された座標は、第１行第３列を示す座標であり、図示しないコンピュータ装置に入力される。このように、本実施形態では、行用座標信号と列用座標信号とが連続して交互に出力されている期間において、列座標に続いて行座標が検出された場合にも、座標判別回路１２１が座標を出力することができる。なお、次に列用画素駆動信号の出力が完了したときにメモリの所定領域は初期化されるから、２回目の画面走査直前に列座標の値が所定領域に書き込まれていても、この列座標と２回目の画面走査直後に検出される行座標とに基づいて座標判別回路１２１から座標が出力されることはない。

ところで、このとき、前記行用電流印加スイッチ１２２、及び前記列用電流印加スイッチ１２４は、閉じられる。即ち、透明電極１０１は、一方の端の電位が所定の基準電位と等しくなった状態で、他方の端から基準電位が所定の基準電位と同電位である行用座標信号駆動回路１１６が出力する座標信号が入力される。同様に、電極１０２は、一方の端の電位が所定の基準電位と等しくなった状態で、他方の端から基準電位が所定の基準電位と同電位である列用座標信号駆動回路１１７が出力する座標信号が入力される。

従って、行用座標信号駆動回路１１６及び列用座標信号駆動回路１１７の内部抵抗、透明電極１０１又は電極１０２の抵抗、及び行用座標信号駆動回路１１６及び列用座標信号駆動回路１１７の出力電位によって定まる電流が、透明電極１０１又は電極１０２を流れる。そのとき、流れる電流により磁界が発生し、当該磁界は磁界検出装置１２０によって検出可能となる。

仮に、行用電流印加スイッチ１２２及び列用電流印加スイッチ１２４を解放したままとすると、透明電極１０１又は電極１０２を流れる電流値は約１／１０，０００倍と非常に小さくなってしまう。すると、発生する磁界も非常に小さくなってしまい、磁界の検出は容易ではなくなる。即ち、精度よく磁界の検出を行うためには、座標信号が入力されるのとは逆側の透明電極１０１及び電極１０２の電位を、行用信号切替回路１１８及び列用信号切替回路１１９の基準電位と同電位とする必要がある。

以上、説明したように、本実施形態によれば、画素駆動用の行電極１１０に行用座標信号を印加して、画素における透明電極１０１の電圧を変化させることにより、電極を流れる電流を変化させて当該画素の上空の漏洩磁界を変化させることができる。このとき、ピックアップ１２０１のコイルＦが当該漏洩磁界内に存在すれば、コイルＦを用いて当該漏洩磁界の変化を電流変化に変換して間接的に検出し、検出結果を用いて行座標を求めることができる。一方、本実施形態によれば、画素駆動用の列電極１１１に列用座標信号を印加して、画素における電極１０２の電圧を変化させることにより、電極を流れる電流を変化させて当該画素の上空の漏洩磁界を変化させることができる。このとき、ピックアップ１２０１のコイルＦが当該漏洩磁界内に存在すれば、コイルＦを用いて当該漏洩磁界の変化を電流変化に変換して間接的に検出し、検出結果を用いて列座標を求めることができる。これらにより、本実施形態によれば、ピックアップ１２０１を用いて指示された、画面上の位置またはその近傍位置の座標を求めることができる。また、座標信号印加時の透明電極１０１と電極１０２との間の電位差と、印加時間は、移動開始条件を満たさないから、本実施形態によれば、座標を求める際に画素の色を変えることなく、画面上の指示された位置の座標を求めることができる。

なお、本実施形態に係る座標入力装置１０は、検出対象を漏洩磁界の変化としているため、コイルＦとガラス基板１０７との距離が遠く離れても座標を求めることができる、という利点がある。もちろん、本実施形態に係る座標入力装置１０によれば、コイルＦとガラス基板１０７とが接触したとしても、またコイルＦの軸方向とガラス基板１０７とが垂直でなかったとしても、座標を求めることが可能である。

また、本実施形態によれば、位置の指示に用いられるピックアップ１２０１が画面に直接的に接触する構成となっており、粒子移動方式の画像表示装置の画面前面にタッチパネル等の層を形成する必要がないから、表示画像の明度やコントラストが低下しない。つまり、本実施形態によれば、表示画像の視認性を低下させることなく、画面上の指示された位置の座標を入力することができる。

また、本実施形態によれば、ピックアップ１２０１内の電流変化を検出して座標を求める構成を採っており、画面上に画面に並行な光路を確保する必要がないから、画面の上にピックアップ１２０１以外の物体があっても画面上の指示された位置の座標を確実に検出することができる。

また、本実施形態では、粒子移動方式の画像表示装置に座標入力装置１０を適用する際に新設すべき手段は、行用座標信号駆動回路１１６、列用座標信号駆動回路１１７、行用信号切替回路１１８、列用信号切替回路１１９、磁界検出装置１２０及び座標判別回路１２１のみである。これらのうち、磁界検出装置１２０以外は全て回路であり、小型化や集積化が容易である。また、磁界検出装置１２０の機能は単純であり、その構成を簡素とすることは容易である。よって、本実施形態によれば、座標入力装置１０の構成を小規模かつ簡素とすることができる。

また、タッチパネルを用いて座標を検出する座標入力装置１０と比較すると、精度の低いアナログの検出回路を用いずに済むから、本実施形態によれば、座標を高い精度で検出することができる。
［第２実施形態］
［構成］
第１実施形態では、コイルＦを用いて漏洩磁界の変化を検出するようにしたが、ホール素子を用いて検出するように変形してもよい。当該変形は、後述する第３実施形態においても同様に可能である。

図７は、ホール素子を用いて漏洩磁界の変化を検出する座標入力装置２０を説明するための図である。磁界検出装置２２０はピックアップ２２０１及び信号検出回路２２０２を有する。ピックアップ２２０１は、先端部分にホール素子Ｇを内蔵している。ホール素子Ｇは、その長手方向がピックアップ２２０１の長手方向と直交するように設けられている。信号検出回路２２０２は、ホール素子Ｇに生じるホール電圧の変化を検出し、検出した変化を表す電信信号を座標判別回路（図示せず）へ送る。ただし、信号検出回路２２０２は、座標信号が印加される行電極１１０及び列電極１１１が同一であれば、信号検出回路２２０２と同一波形の電気信号を出力する。

このような構成の座標入力装置２０において、ピックアップ２２０１を用いて画面上の位置が指示されたものとする。この場合、ピックアップ２２０１内のホール素子Ｇが特定の画素の近傍に位置する。この画素に対応する行電極１１０に行用座標信号が印加されると、この画素の上空の漏洩磁界が変化する。この変化は、この漏洩磁界内に位置するホール素子Ｇに生じるホール電圧に変化をもたらす。信号検出回路２２０２は、この電圧変化を検出し、検出した電圧変化を波形で表す電気信号を座標判別回路へ送る。そして、座標判別回路において行座標が求められる。列座標についても上述と同様の動作により求められる。以上より明らかなように、この座標入力装置２０は、漏洩磁界の変化を、電流変化ではなく、電圧変化に変換して間接的に検出する。
［第３実施形態］
［構成］
図８は本発明の第３実施形態に係る座標入力装置３０の構成を示す図であり、図９は当該座標入力装置３０の一部の構成を示す断面図である。この座標入力装置３０は、適用される画像表示装置の構成を有効に利用して構成されている。このため、これらの図には、この画像表示装置の構成も示されている。

本座標入力装置３０が適用される画像表示装置は、特許文献２に開示されているような、粒子回転方式の画像表示装置である。この画像表示装置が粒子移動方式の画像表示装置と大きく異なる点は、画像が形成される部分の構成である。図９に示すように、本実施形態に係る画像表示装置の画像が形成される部分は、基板１０３の上に、電極１０２、電極１０２を保護するための誘電体層１０４、球状の空洞部３０６を有するシート材３０７、透明電極１０１を保護するための透明な誘電体層１０６、透明電極１０１、透明なガラス基板１０７を順に積層させた構成となっている。

シート材３０７は、空間に絶縁性物質を充填させて形成されている。ただし、空洞部３０６には、この絶縁性物質ではなく、比重の異なる２種類の高抵抗液体が充填されている。さらに、空洞部３０６には回転する粒子である表示球体（粒子）３０８が入れられている。表示球体３０８の材質は任意であるが、その比重は、一方の高抵抗液体の比重よりも高く、他方の高抵抗液体の比重よりも低い。よって、表示球体３０８は、空洞部３０６内で浮遊する。また、表示球体３０８を構成する一方の半球部分の帯電状態と他方の半球部分の帯電状態は異なっている。よって、透明電極１０１と電極１０２との間の電圧を制御することにより、表示球体３０８が存在する空間の電界を変化させ、空洞部３０６内で浮遊している表示球体３０８の向きを制御することができる。また、表示球体３０８を構成する一方の半球部分の表面の色（例えば黒色）と他方の半球部分の表面の色（例えば白色）は異なっている。表示球体３０８の、透明電極１０１に対向している面は、ガラス基板１０７、透明電極１０１、及び誘電体層１０６を透して観察されるから、この面の色が、この画素の色となる。つまり、この画像表示装置によれば、透明電極１０１と電極１０２間の電圧を制御することにより、画素の色を制御することができる。

このような、画像が形成される部分の構成における相異に起因して、本実施形態に係る画像表示装置は、第１実施形態における行用画素駆動回路１１２及び列用画素駆動回路１１３に代えて、行用画素駆動回路３０１及び列用画素駆動回路３０２を有する。また、本実施形態に係る座標入力装置３０は、基本的には第１実施形態に係る座標入力装置３０と同様の構成を採っているが、上記の相異に起因して、行用座標信号駆動回路１１６、列用座標信号駆動回路１１７及び座標判別回路１２１ではなく、行用座標信号駆動回路３０３、列用座標信号駆動回路３０４及び座標判別回路３０５を有する。

また、座標判別回路３０５が座標判別回路１２１と異なる点は、メモリに予め記憶している波形パターンのみである。

この画像表示装置は、単純マトリクス駆動方式により画素を駆動するものであり、行用画素駆動回路３０１は出力端の電位を変動させて行用画素駆動信号を出力し、列用画素駆動回路３０２は出力端の電位を変動させて列用画素駆動信号を出力する。行用画素駆動信号は、行用信号切替回路１１８、行用信号走査回路１１４を経て行電極１１０に印加され、列用画素駆動信号は、列用信号切替回路１１９、列用信号走査回路１１５を経て列電極１１１に印加される。両信号は、両信号の電位差に応じた強度の電界を表示球体３０８に印加するためのものであるから、両信号の電位は当該画素の色を何色とするのかに応じて異なる。ただし、本画像表示装置では、画素の色をいずれの色とするにしても、表示球体３０８に印加すべき電界の強度（絶対値）は等しい。

図１０は、この画像表示装置において、外部から表示球体３０８に印加される電界の強度（絶対値）と、その強度の電界が印加された場合に表示球体３０８が回転を開始するまでの応答時間との関係を示す図である。この図に示す関係を満たす電界強度および応答時間に相当する、透明電極１０１および電極１０２間の電圧とその印加時間を回転開始電圧および回転開始時間という。この図に示されるように、例えば、５［ＫＶ／ｃｍ］以下の強度の電界を２００［ｍｓ］以下の時間だけ印加しても、表示球体３０８は回転しない。なお、図に示す関係は、表示球体３０８の材質や直径、透明電極１０１と電極１０２との距離などのパラメータに応じて変わるが、パラメータが変わっても、印加電界が強くなれば応答時間が短くなり、弱くなれば応答時間が長くなるという特徴や、印加電界がいくら強くても応答時間が零となることはなく、応答時間がいくら長くても印加電界が零以下となることはないという特徴は維持される。

行用画素駆動回路３０１及び列用画素駆動回路３０２は、色が変更される画素を駆動する際には、回転開始電圧と回転開始時間との関係から定まる回転開始条件を満たす行用画素駆動信号および列用画素駆動信号を出力し、色が維持される画素を駆動する際には、回転開始条件を満たさない行用画素駆動信号および列用画素駆動信号を出力する。

本実施形態によれば、第１実施形態に係る座標入力装置１０により得られる効果と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態により座標入力装置３０の構成を小規模かつ簡素とすることができるのは、粒子回転方式の画像表示装置に座標入力装置３０を適用する際に新設すべき手段が、行用座標信号駆動回路３０３、列用座標信号駆動回路３０４、行用信号切替回路１１８、列用信号切替回路１１９、磁界検出装置１２０及び座標判別回路３０５のみであるからである。

なお、コイルＦとガラス基板１０７とが完全に平行でなくとも略平行であれば、座標検出は可能である。

ところで、第１実施形態、第２実施形態に係る座標入力装置１０、２０は、色を変更する画素の駆動時に、透明電極１０１と電極１０２間に粒子の移動を阻害する向きの電圧（例えば、１００［Ｖ］）を印加した後に移動を促す向きの電圧（例えば、−１００［Ｖ］）を印加する画像表示装置に適用されるものである。これらの座標入力装置１０、２０を、特開２００１−３１２２２５号公報に示されるような、逆方向の電圧を印加しない粒子移動方式の画像表示装置に適用することができるように変形してもよい。

また、上述した各実施形態では、第１行の行電極１１０に第１行用のパルス信号を印加し、次に第２行の行電極１１０に第２行用のパルス信号を印加し、…、というように、各行電極１１０に時分割で信号を印加するようにしているが、複数行用のパルス信号を複数の行電極１１０に並行して同時に印加することができるように変形してもよい。これと同様のことが、列電極１１１にもあてはまる。

また、上述した各実施形態に係る座標入力装置１０、２０、３０を、異なる行座標の行用座標信号の電位や周波数が異なるように変形してもよいし、行座標を表すパルス信号が当該行座標のビット表現に応じたパルス信号となるように変形してもよい。列用座標信号についても同様である。

また、上述した各実施形態に係る座標入力装置１０、２０、３０を、行用座標信号の周波数と列用座標信号の周波数とが相異するように変形してもよい。

ところで、上述した各実施形態に係る座標入力装置１０、２０、３０は、単純マトリクス駆動方式で画素を駆動する画像表示装置に適用されるものである。これらの座標入力装置１０、２０、３０を、アクティブマトリクス駆動方式やスタティック駆動方式等の他の駆動方式で駆動される画像表示装置に適用することができるように変形してもよい。

また、上述した各実施形態によれば、画素の色の変化が座標信号の使用により引き起こされることがないことが保証されるが、このような保証が不要であれば、移動開始条件や回転開始条件を考慮せずに座標信号を定めてもよい。

また、上述した各実施形態に係る座標入力装置１０、２０、３０では、透明電極１０１又は電極１０２を流れる電流の変化に応じて変化する画素の上空の磁界の変化を検出しているが、該電流の変化に応じて変化する画素の上空の電界の変化を検出するように変形してもよい。

また、上述した各実施形態に係る座標入力装置１０、２０、３０は、粒子移動／回転方式の画像表示装置に適用されるものである。これらの座標入力装置１０、２０、３０を、液晶ディスプレイ等の他の画像表示装置に適用することができるように変形してもよい。ただし、各実施形態に係る座標入力装置１０、２０、３０は磁界の変化を検出して座標を検出するものであるから、適用可能な画像表示装置は、好適には、粒子移動／回転方式の画像表示装置のように、電磁気学的な場の変化が画面上の空域に現れ易い画像表示装置であり、少なくとも、画像が表示される画面を形成する画素を構成する一対の電極間の電圧を制御して当該画素の色を制御するような画像表示装置でなければならない。

本発明の第１実施形態に係る座標入力装置の構成を示す図である。 同座標入力装置の一部の構成を示す断面図である。 同座標入力装置が適用される画像表示装置における正極性黒色粒子の移動開始電圧と移動開始時間との関係を示す図である。 本発明の第１実施形態における、行用画素駆動信号、列用画素駆動信号、行用座標信号および列用座標信号の出力タイミングを示す図である。 本発明の第１実施形態において、座標信号が電極へ印加される様子を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る座標入力装置による座標入力の様子を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る座標入力装置の一部の構成を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る座標入力装置の構成を示す図である。 同座標入力装置の一部の構成を示す断面図である。 同座標入力装置が適用される画像表示装置における電界の強度と応答時間との関係を示す図である。 従来の、光学系を用いて座標を検出する座標入力装置の構成例を示す上面図である。 図１１のＡ−Ａ´断面図である。 従来の、タッチパネルを用いて座標を検出する座標入力装置の構成例を示す断面図である。

符号の説明

１０、２０、３０ 座標入力装置
１０１ 透明電極（導電性部材、第１の導電性部材）
１０２ 電極（導電性部材、第２の導電性部材）
１０８ 正極性黒色粒子（粒子）
１０９ 負極性白色粒子（粒子）
１１０ 行電極
１１１ 列電極
１１２ 行用画素駆動回路
１１３ 列用画素駆動回路
１１４ 行用信号走査回路
１１５ 列用信号走査回路
１１６ 行用座標信号駆動回路（座標信号駆動回路）
１１７ 列用座標信号駆動回路（座標信号駆動回路）
１１８ 行用信号切替回路
１１９ 列用信号切替回路
１２０ 磁界検出装置（検出装置）
１２０１ ピックアップ
１２０２ 信号検出回路
１２１ 座標判別回路（座標判別回路）
１２２ 行用電流印加スイッチ（電位切換手段）
１２３ 行用電極グランド
１２４ 列用電流印加スイッチ（電位切換手段）
１２５ 列用電極グランド
１２６ 行用回路グランド
１２８ 列用回路グランド
２２０ 磁界検出装置（検出装置）
２２０１ ピックアップ
２２０２ 信号検出回路
３０１ 行用画素駆動回路
３０２ 列用画素駆動回路
３０３ 行用座標信号駆動回路（座標信号駆動回路）
３０４ 列用座標信号駆動回路（座標信号駆動回路）
３０５ 座標判別回路（座標判別回路）
３０６ 空洞部
３０７ シート材
３０８ 表示球体
Ｆ コイル
Ｇ ホール素子

Claims (5)

1. 画像が表示される画面を形成する画素を構成する一対の電極間の電圧を制御して該画素の色を制御する画像表示装置の前記一対の電極の各々に接続し、前記一対の電極の少なくとも一方に、前記画素の座標を表す座標信号として、所定の基準電位を基準として振幅する振幅電位を印加する座標信号駆動回路と、
   前記一対の電極の各々に接続され、前記座標信号駆動回路に前記座標信号が印加されているときの前記一対の電極の各々の他端の電位を、前記所定の基準電位と同電位、又は前記座標信号の振幅電位よりも小さな振幅の電位となるように切換える電位切換手段と、
   前記画面上の位置を指示するために用いられ、指示された位置またはその近傍の電界又は磁界の変化を検出する検出装置と、
   前記検出装置により検出された変化に基づいて前記座標を判別する座標判別回路と、
   を有する座標入力装置。
2. 画像が表示される画面の奥に前記画面と略平行に設けられた略透明な第１の電極と前記第１の電極の奥に前記画面と略平行に設けられた第２の電極とを有し、前記画面を形成する画素を駆動するときには、該画素を構成する前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方に該画素の駆動内容に応じた画素駆動信号を印加して前記第１の電極と前記第２の電極と間の間隙の電圧を制御することにより、前記間隙に封入された、表面に色を有する粒子を該間隙で移動または静止、あるいは表面に色毎の領域を有する粒子を回転または静止させて、前記画面における該画素の色を制御する画像表示装置の前記第１の電極及び前記第２の電極の各々に接続し、前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方に、前記画面における前記画素の座標を表す座標信号として、所定の基準電位を基準として振幅する振幅電位を印加する座標信号駆動回路と、
   前記第１の電極及び前記第２の電極の各々に接続され、前記座標信号駆動回路に前記座標信号が印加されるときの前記第１の電極及び前記第２の電極の各々の他端の電位を、前記所定の基準電位と同電位、又は前記座標信号の振幅電位よりも小さな振幅の電位となるように切換える電位切換手段と、
   前記画面上の位置を指示するために用いられ、指示された位置またはその近傍の電界又は磁界の変化を検出する検出装置と、
   前記検出装置により検出された変化に基づいて前記座標を判別する座標判別回路と、
   を有する座標入力装置。
3. 前記画像表示装置は、単純マトリックス型表示装置であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の座標入力装置。
4. 前記所定の基準電圧は、前記画像表示装置のグランドレベルであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の座標入力装置。
5. 前記座標信号の振幅電位は、前記粒子の移動又は回転開始電圧と移動又は回転開始時間との関係から定まる移動又は回転開始条件未満であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の座標入力装置。

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