JP5553920B2 - 表示パネルおよび表示装置 - Google Patents

Description

本開示は、デジタルディスプレイの表示面に対して手書き入力が可能な表示装置に用いられる表示パネルなどに関する。

従来より、ペンを用いて紙の上に文字等を記入する際に、紙に記入した情報を電子化し、その電子化された情報をサーバや端末に送信する技術が知られている（特許文献１）。

特開２００７−２２６５７７号公報

ところで、近年、スタイラスのような筆記具を用いて表示装置の表示領域に文字等を記入することによって、その表示における筆記具の筆跡を表示面にそのまま表示させる手書き入力可能なシステムが開発されている。しかし、そのようなシステムは、未だ発展途上である。特に、高精細な手書き入力の点においては、まだまだ開発の余地がある。

このようなシステムの１つとして、画像を表示する表示領域を有する表示装置と、表示領域上の位置を指示する指示装置とを備え、その指示装置に指示された表示領域上の位置に応じて表示制御を行う表示制御システムであって、表示領域に、表示領域における位置に関する情報を表す情報パターン（位置情報パターン）を設け、指示装置が、表示領域上において指示している位置の情報パターンを読み取ることによって、表示装置が軌跡表示等を行う表示制御システムが考えられる。

しかし、このような表示制御システムにおいては、表示領域では、画素がブラックマトリクスにより区画されているため、情報パターンを読み取る際に、このブラックマトリクスの影響を受けて正確に情報パターンを読み取れないおそれがある。

本開示は、かかる点に鑑みてなされたものであり、情報パターンの読み取り精度を向上させた表示パネルを提供する。

本開示における表示パネルは、画像を表示する表示領域を備える表示パネルであって、表示領域に表示する表示画像を形成するための複数の画素を区画するブラックストライプと、表示領域に配置され、表示領域における位置に関する情報を表す複数の情報パターンと、を備え、情報パターンは、ブラックストライプを構成する複数のブラックラインに平行又は略平行な複数の仮想基準線を用いて形成された格子において、該格子の格子点を仮想基準点にして配置された複数のマークを用いて形成され、複数のマークは、仮想基準点より仮想基準線に直交する対象方向の一方側に配置された複数の第１マークと、仮想基準点より対象方向の他方側に配置された複数の第２マークとを含み、対象方向における仮想基準線のピッチをＰとし、ブラックストライプのブラックラインの幅をＷとし、対象方向における第１マークの幅をＤ１とし、対象方向における第２マークの幅をＤ２とし、対象方向における第１マークの中心位置から該第１マークの仮想基準点までの対象方向の距離をＳ１とし、対象方向における第２マークの中心位置から該第２マークの仮想基準点までの対象方向の距離をＳ２とした場合に、Ｐ＞Ｗ＋Ｄ１／２＋Ｄ２／２＋Ｓ１＋Ｓ２の関係式を満たす。

本開示における表示パネルによれば、情報パターンの読み取り精度を向上させることができる。

表示制御システム１００をユーザが使用している状況を示す概略図 表示制御システム１００のブロック図 表示パネル２４の概略断面図 デジタルペン１０の断面を示す概略図 ドットパターンを説明するための光学フィルム４０の拡大図 仮想基準点に対するドット４２の位置によって、ドット４２の位置を数値化した情報が異なることを説明するための概略図 表示部２１の拡大図 第１基準線４４のピッチについて説明するための図 表示制御システム１００の処理の流れを示すフローチャート 図１０（ａ）は、第１基準線４４のピッチＰが第１ブラックライン３１ａのピッチＱの整数倍でない場合について、ブラックマトリクス３１上のドットパターンを示す概略図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示した領域をデジタルペン１０で撮像したときの画像を示す概略図であり、図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）の画像を２値化処理した後の概略図である。 図１１（ａ）は、第１基準線４４のピッチＰが第１ブラックライン３１ａのピッチＱの整数倍である場合について、ブラックマトリクス３１上のドットパターンを示す概略図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示した領域をデジタルペン１０で撮像したときの画像を示す概略図であり、図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）の画像を２値化処理した後の概略図である。 その他の実施形態のデジタルペン１１０の断面を示す概略図 その他の実施形態の表示制御システム２００のブロック図 その他の実施形態の表示制御システム２００の処理の流れを示すフローチャート その他の実施形態のドットパターンを示す概略図

以下、適宜図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

尚、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するものであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

（実施形態１）
以下、実施形態１を図面に基づいて詳細に説明する。

［１．表示制御システムの概要］
図１は、本実施形態に係る表示制御システム１００の外観を示す概略図である。表示制御システム１００は、光学式デジタルペン（以下、単に「デジタルペン」と称する。）１０と、表示装置２０とを備えている。詳しくは後述するが、表示装置２０は、液晶ディスプレイであり、表示部２１（表示領域）に様々な画像を表示することができる。また、表示装置２０には、表示部２１上における位置に関する情報を表すドットパターンが設けられている。デジタルペン１０は、ドットパターンを光学的に読み取ることによって、表示部２１上におけるデジタルペン１０の先端の位置に関する情報（以下、「位置情報」ともいう）を検出し、その位置情報を表示装置２０に送信する。表示装置２０は、その位置情報を入力として受け取り、様々な表示制御を行う。

例えば、デジタルペン１０の先端を表示部２１上で移動させた場合に、デジタルペン１０は、連続的に読み取ったドットパターンから、デジタルペン１０の先端の軌跡として、連続的な位置情報を検出する。表示装置２０は、デジタルペン１０の先端の軌跡に応じて、表示部２１に点を連続的に表示する。これにより、デジタルペン１０を用いて、表示部２１に文字や図形等を手書き入力することができる。または、表示装置２０は、デジタルペン１０の先端の軌跡に応じて、表示部２１が表示している点を連続的に消去する。これにより、デジタルペン１０を消しゴムのように用いて、表示部２１の文字や図形等を消去することができる。すなわち、デジタルペン１０は、読み取り装置として機能すると共に、表示制御システム１００への入力装置としても機能する。

［２．表示装置の構成］
以下、表示装置２０について説明する。図２は、表示制御システム１００の概略構成を示すブロック図である。

表示装置２０は、外部からの信号を受信する受信部２２と、表示装置２０全体を制御する表示側マイコン２３（表示制御部）と、画像を表示する表示部２１を備える表示パネル２４とを有している。

受信部２２は、詳しくは後述するが、デジタルペン１０から送信された信号を受信する。受信部２２が受信した信号は、表示側マイコン２３に送られる。

表示側マイコン２３は、ＣＰＵ及びメモリなどから構成されている。表示側マイコン２３には、ＣＰＵを動作させるためのプログラムが実装されている。例えば、表示側マイコン２３は、デジタルペン１０から送信された信号に基づいて表示パネル２４を制御して、表示パネル２４に表示させる内容を変更する。

図３は、表示パネル２４の概略断面図である。表示パネル２４は、液晶パネルである。表示パネル２４の基本的な構成は、光学フィルム４０を除いて、一般的な液晶パネルの構成と同様である。表示パネル２４は、主として液晶層２５と、カラーフィルタ３０と、光学フィルム４０と、を備える。

光学フィルム４０は、基材としてのＰＥＴフィルム４１と、複数のドット４２により構成されるドットパターンとを有している。

ＰＥＴフィルム４１の裏面（図３における下面）には、複数のドット４２が積層されている。そして、後述する単位エリア５０内の複数のドット４２の集合により、１つのドットパターンが形成されている。ＰＥＴフィルム４１には、複数のドットパターンが形成されている。ドットパターンは、表示領域における当該ドットパターンの位置に関する情報を表す情報パターンの一例である。ドット４２は、マークの一例である。また、ＰＥＴフィルム４１は基材の一例である。

また、表示装置２０は、表示パネル２４の背面側から、表示パネル２４に光を照射するバックライト装置なども備えている（図示省略）。バックライト装置は、光源の裏側に、表示パネル２４の表側から入射した光を拡散反射する拡散反射シートを備えている。

［３．デジタルペンの構成］
次に、デジタルペン１０の詳細な構成について説明する。図４は、デジタルペン１０の断面を示す概略図である。

デジタルペン１０は、円筒状の本体ケース１１と、本体ケース１１の先端に取り付けられたペン先部１２と、ペン先部１２に作用する圧力を検出する圧力センサ１３と、赤外光を出射する照射部１４と、入射してきた赤外光を光学的に読み取る読取部１５と、デジタルペン１０を制御する制御部１６と、外部へ信号を出力する送信部１７と、デジタルペン１０の各部材に電力を供給する電源１９とを有している。

本体ケース１１は、一般的なペンと同様の外形形状であり、円筒状に形成されている。ペン先部１２は、先細形状に形成されている。ペン先部１２の先端は、表示パネル２４の表面を傷つけない程度の丸みを帯びている。尚、ペン先部１２の形状は、ユーザが表示部２１に表示される画像を認識しやすい形状であることが好ましい。

圧力センサ１３は、本体ケース１１に内蔵され、ペン先部１２の基端部に連結されている。圧力センサ１３は、ペン先部１２に加わる圧力を検出し、その検出結果を制御部１６へ送信する。具体的には、圧力センサ１３は、ユーザがデジタルペン１０を用いて表示パネル２４の表示面上に文字などを記入する際に、表示パネル２４からペン先部１２に加わる圧力を検出する。つまり、圧力センサ１３は、デジタルペン１０を用いたユーザの入力意思の有無を判定する際に用いられる。

照射部１４は、本体ケース１１の先端部であって、ペン先部１２の近傍に設けられている。照射部１４は、例えば、赤外線ＬＥＤで構成されている。照射部１４は、本体ケース１１の先端から赤外光を照射するように設けられている。

読取部１５は、対物レンズ１５ａと、撮像素子１５ｂとを有している。対物レンズ１５ａは、ペン先側から入射してくる光を撮像素子１５ｂに結像させる。対物レンズ１５ａは、本体ケース１１の先端部において、ペン先部１２の近傍に設けられている。ここで、デジタルペン１０の先端を表示装置２０の表示面に向けた状態で照射部１４から赤外光を照射すると、赤外光は表示パネル２４を透過して、表示パネル２４の裏側に位置する拡散反射シートで拡散反射する。その結果、デジタルペン１０の角度に拘わらず、表示パネル２４を透過した赤外光の一部が、デジタルペン１０側へ戻ってくる。対物レンズ１５ａには、照射部１４から出射されて表示装置２０で拡散反射した赤外光が入射する。撮像素子１５ｂは、対物レンズ１５ａの光軸上に設けられている。そのため、対物レンズ１５ａを通過した赤外光は、撮像素子１５ｂの撮像面に結像される。撮像素子１５ｂは、撮像面に結像した光学像を電気信号に変換して画像信号を生成し、その画像信号を制御部１６へ出力する。撮像素子１５ｂは、例えば、ＣＣＤイメージセンサ又はＣＭＯＳイメージセンサで構成される。詳しくは後述するが、ドットパターンは、赤外光を吸収する材料（赤外光に対する透過率が低い材料）で形成されている。そのため、ドットパターンのドット４２からは、赤外光がデジタルペン１０へほとんど戻ってこない。他方、ドット４２間の領域からは、ドット４２の領域よりも多くの赤外光が戻ってくる。その結果、ドットパターンが黒く表現された光学像が、撮像素子１５ｂに撮像される。

制御部１６は、図２に示すように、特定部１６ａと、ペン側マイコン１６ｂとを有する。特定部１６ａは、読取部１５からの画像信号に基づいて、デジタルペン１０の表示部２１上の位置情報を特定する。詳しくは、特定部１６ａは、読取部１５が取得した画像信号からドットパターンのパターン形状を取得し、そのパターン形状に基づいてペン先部１２の表示部２１上の位置を特定する。特定部１６ａにより特定されたペン先部１２の位置に関する情報は、ペン側マイコン１６ｂへ送られる。ペン側マイコン１６ｂは、デジタルペン１０全体を制御する。ペン側マイコン１６ｂは、ＣＰＵ及びメモリなどから構成されており、ＣＰＵを動作させるためのプログラムが実装されている。

送信部１７は、信号を外部に送信する。具体的には、送信部１７は、特定部１６ａにより特定された位置情報を外部へ無線で送信する。送信部１７は、表示装置２０の受信部２２と近距離無線通信を行う。送信部１７は、本体ケース１１のうちペン先部１２とは反対側の端部に設けられている。

［４．ドットパターンの詳細］
以下に、ドットパターンについて詳しく説明する。

ドットパターンについて、図５を用いて説明する。図５は、光学フィルム４０を正面から見たときの拡大図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）には、ドットパターンのドット４２の位置を説明するために、光学フィルム４０上に、仮想の線（光学フィルム４０上に実際には存在しない線）として、第１基準線４４と第２基準線４５とを記載している。第１基準線４４と第２基準線４５は互いに直交している。図５では、例えば等間隔に配列された複数の第１基準線４４と、例えば等間隔に配列された複数の第２基準線４５により格子が形成されている。第１基準線４４は、仮想基準線の一例である。第１基準線４４と第２基準線４５とで構成される格子状のパターンは、仮想基準パターンの一例である。

ドット４２が配置される位置は、第１基準線４４と第２基準線４５とで構成される格子状のパターンに関連付けられている。具体的には、ドット４２が配置される位置は、第１基準線４４と第２基準線４５との交点（格子点）に関連付けられている。つまり、複数のドット４２は、複数の第１基準線４４及び複数の第２基準線４５を用いて形成された格子において、その格子の格子点を仮想基準点にして配置されている。図５に示すように、各ドット４２は、第１基準線４４と第２基準線４５との交点の周辺に配置される。各ドット４２は、各格子点の近傍に配置される。

図６は、ドット４２の配置パターンを示す図である。各ドット４２は、第１基準線４４の延伸方向をＸ方向とし、第２基準線４５の延伸方向をＹ方向とした場合に、第１基準線４４と第２基準線４５の交点から、Ｘ方向又はＹ方向に沿って、プラス側又はマイナス側へシフトした位置に配置される。具体的には、光学フィルム４０では、ドット４２が、図６（ａ）〜（ｄ）の何れかの配置をとる。図６（ａ）の配置では、ドット４２は、第１基準線４４と第２基準線４５との交点の上側の位置に配置される。この配置を数値化する際には「１」で表す。図６（ｂ）の配置では、ドット４２は、第１基準線４４と第２基準線４５との交点の右側の位置に配置される。この配置を数値化する際には「２」で表す。図６（ｃ）の配置では、ドット４２は、第１基準線４４と第２基準線４５との交点の下側の位置に配置される。この配置を数値化する際には「３」で表す。図６（ｄ）の配置では、ドット４２は、第１基準線４４と第２基準線４５との交点の左側の位置に配置される。この配置を数値化する際には「４」で表す。各ドット４２は、その配置パターンに応じて、デジタルペン１０において「１」から「４」の数値で表される。

そして、図５（ｂ）に示すように、６ドット×６ドットを１つの単位エリア５０として、単位エリア５０に含まれる３６個のドット４２で、１つのドットパターンを形成する。単位エリア５０に含まれる３６個のドット４２のそれぞれを、図６に示す「１」〜「４」の何れかの配置とすることによって、互いに異なる情報を持つ膨大な数のドットパターンを形成することができる。光学フィルム４０では、全てのドットパターン（単位エリア５０のドットパターン）が、互いに異なるパターンとなっている。

光学フィルム４０のドットパターンの１つ１つには、情報を付加されている。詳しくは、各ドットパターンは、単位エリア５０ごとの位置座標を表している。つまり、光学フィルム４０を、６ドット×６ドットの単位エリア５０で分割すると、各ドットパターンはその単位エリア５０の位置座標を表している。図５（ｂ）では、エリア５０ａのドットパターンは、エリア５０ａの中心位置の位置座標を表し、エリア５０ｂのドットパターンは、エリア５０ｂの中心位置の位置座標を表す。図５（ｂ）においてペン先が右下へ斜めに移動すると、デジタルペン１０が読み取るエリア５０は、エリア５０ａからエリア５０ｂへ変化する。上述のようなドットパターンのパターンニング（コーディング）及び座標変換（デコーディング）の方法は、例えば、特開２００６−１４１０６１号公報に開示されているような公知の方法を用いることができる。

［５．ドットの材料］
ドット４２は、可視光（波長４００〜７００ｎｍの光）を透過し、且つ、赤外光（波長７００ｎｍ以上の光）を吸収する材料で形成され得る。ドット４２は、例えば波長８００ｎｍ以上の赤外光を吸収する材料で形成されている。具体的には、ドット４２は、可視光に対して９０％以上の透過率を有し、且つ、赤外光に対しては５０％以下（例えば、２０％以下）の透過率を有する材料で形成されている。例えば、ドット４２は、赤外光に対する透過率が１０％以下の材料で形成してもよい。

このような材料として、例えば、ジイモニウム系、フタロシアニン系、シアニン系等の化合物が挙げられる。これらの材料は、単独で用いてもよく、混合して用いてもよい。ジイモニウム系の化合物として、ジイモニウム塩系化合物を含むことが好ましい。ジイモニウム塩系化合物は、近赤外線領域の吸収量が大きく、吸収域も広く、可視光領域の透過率が高い特性を有する。ジイモニウム塩系化合物は、市販品を用いることができ、例えば、日本化薬株式会社製のＫＡＹＡＳＯＲＢシリーズ（Ｋａｙａｓｏｒｂ ＩＲＧ−０２２，ＩＲＧ−０２３，ＩＲＧ−０２４等）や日本カーリット株式会社製のＣＩＲ−１０８０，ＣＩＲ−１０８１，ＣＩＲ−１０８３，ＣＩＲ−１０８５等が好適である。シアニン系化合物は、市販品を用いることができ、例えば、株式会社ＡＤＥＫＡ製のＴＺシリーズ（ＴＺ−１０３，ＴＺ−１０４，ＴＺ−１０５等）や日本化薬株式会社製のＣＹ−９，ＣＹ−１０等が好適である。

尚、以上の説明では、ドット４２が赤外光を吸収する場合（赤外光に対する透過率が低い場合）について説明している。しかし、ドット４２が赤外光を拡散反射するように形成されてもよい。その場合は、表示パネル２４の外側から光学フィルム４０に入射した赤外光は、ドット４２で拡散反射されるので、その一部が必ず撮像素子１５ｂに到達する。デジタルペン１０は、ドット４２からの反射光を認識することができる。他方、ドット４２間の領域では、赤外光が正反射をする。ドット４２間の領域からは、赤外光がほとんど撮像素子１５ｂに到達しない。撮像素子１５ｂには、ドットパターンが白く表現された光学像が撮像される。

［６．ブラックマトリクスと仮想基準線との関係］
図７は、表示部２１の拡大図である。詳細には、図７は、カラーフィルタ３０と光学フィルム４０とが重なった状態を正面から見た図である。

表示部２１（表示領域）には、複数の画素３２が設けられている。表示部２１には、複数の画素３２が行列状に配列されている。各画素３２は、赤色のサブ画素３２ｒと、緑色のサブ画素３２ｇと、青色のサブ画素３２ｂとを含んでいる。尚、色を区別しないときには、単に、「サブ画素」と称する。この表示部２１には様々な画像が表示される。

ブラックマトリクス３１は、複数の第１ブラックライン３１ａ（横ブラックライン）と、複数の第２ブラックライン３１ｂ（縦ブラックライン）とにより格子状に構成されている。第１ブラックライン３１ａは、表示面の第１方向（図７における横方向）に延びている。第１ブラックライン３１ａは、画素３２における３つのサブ画素の配列方向に延びている。第２ブラックライン３１ｂは、表示面の第２方向（図７における縦方向）に延びている。第１ブラックライン３１ａと第２ブラックライン３１ｂとが縦横に交わることで、ブラックマトリクス３１が形成される。ブラックマトリクス３１は、カーボンブラックを主成分とする材料で形成されている。ブラックマトリクス３１は、赤外線の吸収特性が高い材料で形成されている。第１ブラックライン３１ａは、第２ブラックライン３１ｂよりも太く形成されている。ブラックマトリクス３１では、例えば等間隔に配列された複数の第１ブラックライン３１ａが第１のブラックストライプを形成し、例えば等間隔に配列された複数の第２ブラックライン３１ｂが第２のブラックストライプを形成している。

次に、第１基準線４４（仮想基準線）のピッチについて説明する。

図８は、第１基準線４４のピッチについて説明するための図である。なお、複数のドット４２は、第１基準線４４に直交する方向（図８における縦方向）を対象方向とした場合に、自身の仮想基準点６０ａより対象方向の一方側（下側）に配置された複数の第１ドット４２ａ（第１マーク）と、自身の仮想基準点６０ｂより対象方向の他方側（上側）に配置された複数の第２ドット４２ｂ（第２マーク）とを含んでいる。図８において、Ｐは、第１基準線４４のピッチを表し、Ｗは、第１ブラックライン３１ａの幅を表し、Ｄ１は、対象方向における第１ドット４２ａの幅を表し、Ｄ２は、対象方向における第２ドット４２ｂの幅を表し、Ｓ１は、対象方向における第１ドット４２ａの中心位置から仮想基準点６０ａまでの対象方向の距離を表し、Ｓ２は、対象方向における第２ドット４２ｂの中心位置から仮想基準点６０ｂまでの対象方向の距離を表す。なお、図８では、第１基準線４４は第１ブラックライン３１ａに平行であるが、第１基準線４４は第１ブラックライン３１ａに略平行であればよい。

まず、図８に比べて第１基準線４４のピッチが短い場合について説明する。このような場合は、撮像素子１５ｂにより撮像された画像上で、第１ドット４２ａの下隣りに第２ドット４２ｂが存在する部分において、第１ドット４２ａと第２ドット４２ｂとが結合されて、各ドット４２の認識が困難になる。具体的に、後述する図１０（ｂ）の画像上では、第１ブラックライン３１ａがドット４２と同様に黒色で表現される。そのため、太い方の第１ブラックライン３１ａを挟んで、第１ドット４２ａの下隣りに第２ドット４２ｂが存在する場合は、第１ドット４２ａと第２ドット４２ｂが第１ブラックライン３１ａを介して結合してしまう。

それに対して、本実施形態では、このような問題を解決するために、第１基準線４４のピッチＰ（対象方向におけるピッチ）が、式１の関係式を満たすようにしている。
式１：Ｐ＞Ｗ＋Ｄ１／２＋Ｄ２／２＋Ｓ１＋Ｓ２

なお、本実施形態では、全てのドット４２が同じ形状で同じ大きさである。つまり、対象方向における第１ドット４２ａの幅Ｄ１と、対象方向における第２ドット４２ｂの幅Ｄ２とが等しい。さらに、対象方向における第１ドット４２ａの中心位置から仮想基準点６０ａまでの対象方向の距離Ｓ１と、対象方向における第２ドット４２ｂの中心位置から仮想基準点６０ｂまでの対象方向の距離Ｓ２とが等しい。そのため、式１は式２で表される。
式２：Ｐ＞Ｗ＋Ｄ１＋２×Ｓ１

本実施形態では、第１基準線４４のピッチＰが式１の関係式を満たすことにより、第１ドット４２ａの下隣りに第２ドット４２ｂが存在する場合においても、第１ドット４２ａと第２ドット４２ｂの間の距離Ｌは、第１ブラックライン３１ａの幅Ｗ以上となる。つまり、ドットパターンの画像において、第１ドット４２ａと第２ドット４２ｂが第１ブラックライン３１ａを介して結合することを避けることができる。

次に、ブラックマトリクス３１のピッチと、第１基準線４４のピッチについて説明する。

本実施形態では、第１基準線４４のピッチＰが、第１ブラックライン３１ａのピッチＱの整数倍となるよう構成されている。第１基準線４４のピッチＰは、第１ブラックライン３１ａのピッチＱの３倍以上に構成することが好ましい。本実施形態では、第１基準線４４のピッチＰは、第１ブラックライン３１ａのピッチＱの３倍としている。詳細については後述するが、このような構成により、デジタルペン１０によるドットパターンの読み取り精度を向上させることができる。

［７．動作］
続いて、このように構成された表示制御システム１００の動作について説明する。図９は、表示制御システム１００の処理の流れを示すフローチャートである。以下では、ユーザが、デジタルペン１０を用いて表示装置２０に文字をペン入力（記入）する場合について説明する。

まず、表示制御システム１００の電源がオンされると、ステップＳ１１において、デジタルペン１０のペン側マイコン１６ｂは、ペン先部１２に作用する圧力の監視を開始する。この圧力の検出は、圧力センサ１３が行う。圧力センサ１３によって圧力が検出されると（Ｙｅｓ）、ペン側マイコン１６ｂは、ユーザが表示装置２０の表示部２１に対して文字などをペン入力していると判定し、ステップＳ１２へ進む。圧力センサ１３によって圧力が検出されていない間（Ｎｏが続く間）は、ペン側マイコン１６ｂは、ステップＳ１１を繰り返す。尚、デジタルペン１０の電源がオンされると、照射部１４は赤外光の照射を開始する。

ステップＳ１２では、デジタルペン１０の読取部１５が、表示部２１に形成されたドットパターンを検出する。ここで、照射部１４から照射された赤外光は、上述の拡散反射シートで拡散反射し、一部の赤外光がデジタルペン１０側へ戻ってくる。そして、デジタルペン１０側へ戻る赤外光は、ドットパターンのドット４２をほとんど透過しない。対物レンズ１５ａには主にドット４２間の領域を透過した赤外光が到達する。そして、赤外光は、対物レンズ１５ａを介して撮像素子１５ｂに受光される。対物レンズ１５ａは、表示部２１上においてペン先部１２が指示している位置からの反射光を受光するように配置されている。その結果、表示部２１の表示面上におけるペン先部１２の指示位置のドットパターンが撮像素子１５ｂにより撮像される。このようにして、読取部１５は、ドットパターンを光学的に読み取る。読取部１５が取得した画像信号は、特定部１６ａに送信される。

ステップＳ１３では、特定部１６ａが、画像信号からドットパターンのパターン形状を取得し、そのパターン形状に基づいて、表示部２１の表示面上におけるペン先の位置を特定する。詳しくは、特定部１６ａは、得られた画像信号に所定の画像処理を施すことにより、ドットパターンのパターン形状を取得する。続いて、特定部１６ａは、取得したパターン形状におけるドット４２の配列からどの単位エリア５０（６ドット×６ドットの単位エリア）であるかを割り出すと共に、単位エリア５０のドットパターンからその単位エリア５０の位置座標（位置情報）を特定する。特定部１６ａは、ドットパターンのコーディング方法に対応した所定の演算により、ドットパターンを位置座標に変換する。特定された位置情報は、ペン側マイコン１６ｂに送信される。

続いて、ステップＳ１４では、ペン側マイコン１６ｂは、位置情報を送信部１７を介して表示装置２０へ送信する。

デジタルペン１０から送信された位置情報は、表示装置２０の受信部２２により受信される。受信された位置情報は、受信部２２から表示側マイコン２３に送信される。ステップＳ１５において、表示側マイコン２３は、位置情報を受信すると、表示部２１の表示面において位置情報に対応する位置の表示内容を変更するように表示パネル２４を制御する。この例では、文字の入力なので、表示部２１の表示面において位置情報に対応する位置に点を表示する。

続いて、ステップＳ１６において、ペン側マイコン１６ｂは、ユーザによるペン入力が継続しているか否かを判定する。圧力センサ１３が圧力を検出している場合には、ペン側マイコン１６ｂは、ユーザによるペン入力が継続していると判定して、ステップＳ１２へ戻る。そして、ステップＳ１２からステップＳ１６のフローを繰り返すことによって、デジタルペン１０のペン先部１２の移動に追従して、表示部２１の表示面上におけるペン先部１２の位置に、点が連続的に表示される。最終的には、デジタルペン１０のペン先部１２の軌跡に応じた文字が表示装置２０の表示部２１に表示される。

一方、ステップＳ１５において、圧力センサ１３が圧力を検出しない場合には、ペン側マイコン１６ｂは、ユーザによるペン入力が継続していないと判定して、処理を終了する。

こうして、表示装置２０は、表示部２１の表示面上におけるデジタルペン１０の先端の軌跡を表示部２１に表示する。これによって、デジタルペン１０を用いた表示部２１への手書き入力を行うことができる。

尚、以上の説明では、文字を記入する場合について説明したが、表示制御システム１００の使い方は、これに限られるものでない。文字（数字など）に限らず、記号及び図形等を記入できることはもちろんのことであるが、デジタルペン１０を消しゴムのように用いて、表示部２１に表示された文字、及び図形等を消すこともできる。つまり、表示装置２０は、デジタルペン１０の先端の移動に追従して、表示部２１上におけるデジタルペン１０の先端の位置の表示を連続的に消去することによって、表示部２１上におけるデジタルペン１０の先端の軌跡と一致する部分の表示を消去することができる。さらには、デジタルペン１０をマウスのように用いて、表示部２１に表示されるカーソルを移動させたり、表示部２１に表示されるアイコンを選択したりすることもできる。すなわち、デジタルペン１０を用いて、グラフィッカルユーザインターフェイス（ＧＵＩ）を操作することができる。このように、表示制御システム１００においては、デジタルペン１０が指示する表示部２１上の位置に応じて、表示装置２０への入力が行われ、表示装置２０がその入力に応じて様々な表示制御を行う。

［８．本実施形態の効果］
本実施形態では、上述したように、第１基準線４４のピッチＰが式１の関係式を満たす。そのため、第１ドット４２ａの下隣りに第２ドット４２ｂが存在する場合においても、ドットパターンの画像において、第１ドット４２ａと第２ドット４２ｂが第１ブラックライン３１ａを介して結合することを避けることができる。

なお、第１基準線４４のピッチＰが式３の関係式を満たすようにしてもよい。
式３：Ｐ＞１．１×（Ｗ＋Ｄ１／２＋Ｄ２／２＋Ｓ１＋Ｓ２）

これにより、光学系などの影響により撮像したドットパターンの画像がぼやけた場合であっても、第１ドット４２ａと第２ドット４２ｂが第１ブラックライン３１ａを介して結合することを避けることができる。

また、上述したように、第１基準線４４のピッチＰは、第１ブラックライン３１ａのピッチＱの整数倍となるよう構成されている。具体的には、第１基準線４４のピッチＰは、第１ブラックライン３１ａのピッチＱの３倍となっている。このような構成により、デジタルペン１０によるドットパターンの読み取り精度が向上する理由について説明する。

まず、第１基準線４４のピッチＰが、第１ブラックライン３１ａピッチＱの整数倍ではない場合を例に挙げて説明する。図１０は、第１基準線４４のピッチＰが、第１ブラックライン３１ａのピッチＱの２．３倍（整数倍でない）である場合の、ドットパターンとブラックマトリクス３１との位置関係を示す図である。

図１０（ａ）は、ブラックマトリクス３１上のドットパターンを示す概略図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示した領域をデジタルペン１０で撮像したときの画像を示す概略図である。図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）の画像を２値化処理（画像データを黒色の値と白色の値の２値で表現する処理）した後の概略図である。

図１０（ｃ）に示すように、隣り合うドット４２間の間隔が十分離れている場合は、２値化処理した後も、隣り合うドット４２同士が離れている。したがって、隣り合うドット４２それぞれを認識することができる。しかし、隣り合うドット４２間の間隔が狭く、さらに、隣り合うドット４２間に第１ブラックライン３１ａが存在する場合、図１０（ｃ）において破線に囲まれた領域のように、２値化処理により２つのドット４２と第１ブラックライン３１ａとが結合されたような形状になってしまう。２値化処理した後のドット４２の形状が大きく変形してしまうと、ドットパターンに付与された位置情報を正確に読み取ることができなくなる。

また、第１基準線４４のピッチＰが、第１ブラックライン３１ａピッチＱの整数倍ではない場合、ドット４２と第１ブラックライン３１ａとの重なり方が場所によって異なってくる。そのため、２値化処理した後のドット４２の形状にばらつきが生じてしまい、ドットパターンに付与された位置情報を正確に読み取ることができなくなる。

そこで、本実施形態では、第１基準線４４のピッチＰは、第１ブラックライン３１ａのピッチＱの３倍となるよう構成されている。

図１１は、第１基準線４４のピッチＰが、第１ブラックライン３１ａのピッチＱの３倍（整数倍）である場合の、ドットパターンとブラックマトリクス３１との位置関係を示す図である。

図１１（ａ）は、ブラックマトリクス３１上のドットパターンを示す概略図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示した領域をデジタルペン１０で撮像したときの画像を示す概略図である。図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）の画像を２値化処理した後の概略図である。

本実施形態では、第１基準線４４のピッチＰが、第１ブラックライン３１ａのピッチＱの整数倍となるよう構成している。そのため、ドット４２と第１ブラックライン３１ａとが規則的に重なる。その結果、２値化処理した後のドット４２の形状にばらつきが生じにくくなる。

また、本実施形態では、第１基準線４４のピッチＰは、第１ブラックライン３１ａのピッチＱの３倍以上（本実施形態では３倍）となっている。そのため、隣り合うドット４２間の距離を十分確保することができる。その結果、図１１（ｃ）に示すように、２値化処理した後であっても、隣り合うドット４２同士が結合してしまう現象を抑えることができる。ただし、第１基準線４４のピッチＰを大きくしすぎてしまうと、単位面積あたりのドットの数が減ることになるため、情報の密度が下がってしまう。したがって、第１基準線４４のピッチＰと第１ブラックライン３１ａのピッチＱとの関係は、表示パネル２４の表示面の大きさやドットパターンに付与したい情報量などに基づいて適宜設定される。

以上のように、本実施形態によると、第１基準線４４のピッチＰは、第１ブラックライン３１ａのピッチＱの整数倍となるよう構成されている。その結果、適切なドットパターンの画像を得ることができるので、ドットパターンの読み取り精度を向上させることができる。

（その他の実施形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。また、実施形態１で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。

そこで、以下、他の実施形態を例示する。

実施形態１では、表示装置として液晶ディスプレイを例に挙げて説明したが、これには限られるものではない。表示装置２０は、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、又は無機ＥＬディスプレイなどの、文字や映像を表示可能な装置であればよい。また、表示装置２０は、電子ペーパーのように表示面が自由に変形する装置であってもよい。

また、表示装置２０は、ノートＰＣ又は携帯型タブレットのディスプレイであってもよい。さらには、表示装置２０は、テレビ又は電子黒板等であってもよい。

実施形態１では、ドットパターンが形成された光学フィルム４０をカラーフィルタ３０上に配置する構成としたが、これには限られるものではない。カラーフィルタ３０に直接ドット４２を形成する構成であってもよい。

デジタルペン１０又は表示装置２０は、デジタルペン１０からの位置情報の入力を受けて行う処理を切り替える切替部を有していてもよい。具体的には、デジタルペン１０にスイッチを設け、文字等の入力、文字等の消去、カーソルの移動、及びアイコンの選択等をそのスイッチにより切り替え可能に構成してもよい。あるいは、表示装置２０に、文字等の入力、文字等の消去、カーソルの移動、及びアイコンの選択等を切り替えるためのアイコンを表示させ、デジタルペン１０を用いてそれらのアイコンを選択可能に構成してもよい。さらに、デジタルペン１０や表示装置２０に、マウスの右クリックや左クリックに相当するスイッチを設けてもよい。これにより、ＧＵＩの操作性をさらに向上させることができる。

また、デジタルペン１０及び表示装置２０の構成は、一例であって、これらに限られるものではない。図１２は、その他の実施形態に係るデジタルペン１１０の概略断面図である。例えば、図１２に示すデジタルペン１１０においては、ペン先部１２は、赤外光を透過可能な材料で形成されている。そして、対物レンズ１５ａは、ペン先部１２の先端に内蔵されている。読取部１５は、本体ケース１１内にレンズ１５ｃをさらに有し、対物レンズ１５ａとレンズ１５ｃとで光学系を構成している。複数（例えば、４個）の照射部１４は、本体ケース１１の先端において、ペン先部１２を囲むように配置されている。照射部１４の個数は、適宜設定することができる。また、照射部１４は、ペン先部１２を囲むリング状の１つのライトであってもよい。この構成によれば、デジタルペン１１０と表示部２１との接触点と、ドットパターンを読み取る読取部１５のレンズ１５ａとの位置がほぼ一致するため、ペン先部１２の先端の位置をより正確に検出することができる。その結果、ユーザは、実際にペンを使って記入しているのにより近い感覚で、デジタルペン１１０を用いた手書き入力を実現することができる。

また、デジタルペン１０と表示装置２０との間の信号の送受信は、無線通信により行われているが、これに限られるものではない。デジタルペン１０と表示装置２０とが有線で接続されており、その有線を介して信号の送受信を行ってもよい。

また、実施形態１では、デジタルペン１０で位置情報の特定を行って、その位置情報を表示装置２０へ送信しているが、これに限られるものではない。図１３は、その他の実施形態に係る表示制御システム２００のブロック図である。図１３に示すデジタルペン２１０は、圧力センサ１３と、照射部１４と、読取部１５と、制御部２１６と、送信部１７とを有している。圧力センサ１３、照射部１４、読取部１５及び送信部１７の構成は、実施形態１と同様である。制御部２１６は、ペン側マイコン１６ｂを有し、実施形態１の特定部１６ａを有していない。つまり、制御部２１６は、撮像素子１５ｂから入力された画像信号を、その画像信号からデジタルペン２１０の位置情報を特定することなく、送信部１７へ出力する。こうして、デジタルペン２１０からは、撮像素子１５ｂで撮像した画像信号が送信される。図１３に示す表示装置２２０は、外部からの信号を受信する受信部２２と、表示装置２２０全体を制御する表示側マイコン２３と、画像を表示する表示パネル２４と、デジタルペン１０の位置を特定する特定部２４０とを有している。受信部２２、表示側マイコン２３及び表示パネル２４の構成は、実施形態１と同様である。表示パネル２４の表示部２１には、複数のドットパターンが形成されている。受信部２２は、デジタルペン２１０から送信された画像信号を受信して、その画像信号を特定部２４０に送信する。特定部２４０は、実施形態１におけるデジタルペン１０の特定部１６ａと同様の機能を有する。この構成によれば、図１４に示すように、デジタルペン２１０がドットパターンの画像を撮像素子１５ｂで取得し（ステップＳ２２）し、その画像信号がデジタルペン２１０から表示装置２２０へ送信される（ステップＳ２３）。そして、表示装置２２０の特定部２４０が、デジタルペン２１０から受信した画像信号からデジタルペン２１０の位置を特定する（ステップＳ２４）。それ以外の処理は、実施形態１と同様である。

尚、表示制御システム２００のデジタルペン２１０において、ドットパターンの画像を取得後、画像処理まで行ってデータ量を低減した後に、画像処理後の信号を表示装置２２０へ送信してもよい。つまり、デジタルペン１０、１１０、２１０が指示する表示部２１上の位置に関する情報を表すドットパターンをデジタルペンが撮像する限りにおいては、表示領域における位置に関する情報が、どのような状態で、デジタルペンから表示装置２０、２２０へ送信されてもよい。表示装置は、受け取った位置に関する情報に応じて様々な表示制御を行う。

また、表示部２１上におけるデジタルペンの位置を特定する特定部は、デジタルペン１０および表示装置２０とは別個の制御装置として、設けてもかまわない。例えば、ディスプレイ装置（表示装置の例）とＰＣ本体（制御装置の例）とを備えたデスクトップＰＣにデジタルペンを加えた表示制御システムにおいては、ディスプレイ装置の表示部に形成されたドットパターンを、デジタルペンが光学的に読み取ってＰＣ本体へ送信する。そして、ＰＣ本体がドットパターンからデジタルペンの位置を特定し、その特定した位置に応じた処理をディスプレイ装置に命令するようにしてもよい。

また、実施形態１では、圧力センサ１３を、圧力が作用しているか否かを判定することだけに用いているが、これに限られるものではない。例えば、圧力センサ１３の検出結果に基づいて圧力の大きさを検出するように構成してもよい。これにより、圧力の連続的な変化を読み取ることができる。その結果、圧力の大きさに基づいて、ペン入力により表示される線の太さや濃さを変化させることができる。

尚、実施形態１では、圧力センサ１３を用いて、デジタルペン１０による入力の有無を検出しているが、これに限られるものではない。デジタルペン１０にペン入力のオン／オフを切り替えるスイッチを設け、そのスイッチがオンされたときにペン入力が有ると判定するように構成してもよい。この場合、デジタルペン１０が表示部２１の表示面に接触していなくても、ペン入力を行うことができる。または、表示装置２０が表示部２１の表示面を所定の振動数で振動させてもよい。この場合、表示装置２０が、デジタルペン１０が表示部２１の表示面に接触することによる振動数の変化を検出することによって、ペン入力の有無を検出する。

実施形態１では、画素領域３２は、長方形状であるが、これに限られるものではない。画素領域３２は、三角形や平行四辺形などの形状でもよく、これらを組み合わせた形状であってもよい。画素領域３２の形状は、表示装置が文字や映像を出力できるものであればよい。また、ブラックマトリクス３１も、画素領域３２の形状に合わせて適宜変更し得る。

また、実施形態１では、ドット４２は、第１基準線４４又は第２基準線４５上に配置されている。しかし、図１５に示すように、ドット４２は、第１基準線４４と第２基準線４５との交点から、第１基準線４４及び第２基準線４５に対して斜めの方向にシフトした位置に配置されてもよい。

尚、ドット４２の配置パターンは、これに限られるものではない。ドットパターンのコーディングは、任意の手法を採用することができるので、採用するコーディング手法に応じてドット４２の配置パターンを変更すればよい。

また、ドット４２を配置するための第１基準線４４及び第２基準線４５は、実施形態１に限られるものではない。例えば、第１基準線４４はブラックマトリクス３１上に規定してもよいし、画素領域３２上に規定してもよい。さらには、第１基準線４４を何色の画素領域３２上に規定するかは任意に選択することができる。第２基準線４５についても同様である。

また、実施形態１では、６ドット×６ドットの単位エリアでドットパターンを形成しているが、これに限られるものではない。単位エリアを構成するドットの個数は、デジタルペン１０や表示装置２０の設計に応じて適宜設定することができる。また、ドットパターンの構成は、所定エリアに含まれるドットそれぞれの配置の組合せに限られるものではない。ドットパターンが特定の位置情報を表すことができる限り、コーディングの手法は実施形態１に限られるものではない。

また、実施形態１では、情報パターンが矩形状のドットで構成されているが、これに限られるものではない。ドットの代わりに、三角形等の図形又はアルファベット等の文字で表される複数のマークによって、情報パターンが構成されていてもよい。例えば、マークは、画素領域３２の全面に亘って形成されていてもよい。

特定部１６ａは、演算により、ドットパターンを位置座標に変換しているが、これに限られるものではない。例えば、特定部１６ａは、全てのドットパターンと、そのそれぞれに対応付けられた位置座標を予め記憶しておき、取得されたドットパターンを、記憶しておいたドットパターンと位置座標との関係に照らし合わせて、位置座標を特定するようにしてもよい。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。

したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須ではない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されているからといって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定を受けるべきではない。

また、上述の実施形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等な範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

以上説明したように、ここに開示された技術は、表示パネル、表示装置及び表示制御システムなどについて有用である。

１０ デジタルペン
１１ 本体ケース
１２ ペン先部
１３ 圧力センサ
１４ 照射部
１５ 読取部
１６ 制御部
１７ 送信部
１９ 電源
２０ 表示装置
２１ 表示部
２２ 受信部
２３ 表示側マイコン
２４ 表示パネル
２５ 液晶層
３０ カラーフィルタ
３１ ブラックマトリクス
３１ａ 第１ブラックライン
３１ｂ 第２ブラックライン
３２ 画素
４０ 光学フィルム
４１ ＰＥＴフィルム
４２ ドット
４４ 第１基準線
４５ 第２基準線
１００、２００ 表示制御システム
２１０ デジタルペン
２１６ 制御部
２２０ 表示装置
２４０ 特定部

Claims (7)

1. 画像を表示する表示領域を備える表示パネルであって、
   前記表示領域に表示する表示画像を形成するための複数の画素を区画するブラックストライプと、
   前記表示領域に配置され、前記表示領域における位置に関する情報を表す複数の情報パターンと、を備え、
   前記情報パターンは、前記ブラックストライプを構成する複数のブラックラインに平行又は略平行な複数の仮想基準線を用いて形成された格子において、該格子の格子点を仮想基準点にして配置された複数のマークを用いて形成され、
   前記複数のマークは、前記仮想基準点より前記仮想基準線に直交する対象方向の一方側に配置された複数の第１マークと、前記仮想基準点より前記対象方向の他方側に配置された複数の第２マークとを含み、
   前記対象方向における前記仮想基準線のピッチをＰとし、前記ブラックストライプの前記ブラックラインの幅をＷとし、前記対象方向における前記第１マークの幅をＤ１とし、前記対象方向における前記第２マークの幅をＤ２とし、前記対象方向における前記第１マークの中心位置から該第１マークの前記仮想基準点までの前記対象方向の距離をＳ１とし、前記対象方向における前記第２マークの中心位置から該第２マークの前記仮想基準点までの前記対象方向の距離をＳ２とした場合に、Ｐ＞Ｗ＋Ｄ１／２＋Ｄ２／２＋Ｓ１＋Ｓ２の関係式を満たす、表示パネル。
2. Ｐ＞１．１×（Ｗ＋Ｄ１／２＋Ｄ２／２＋Ｓ１＋Ｓ２）の関係式を満たす、請求項１に記載の表示パネル。
3. 前記対象方向における前記第１マークの幅Ｄ１と、前記対象方向における前記第２マークの幅Ｄ２とが等しく、
   前記対象方向における前記第１マークの中心位置から該第１マークの前記仮想基準点までの前記対象方向の距離Ｓ１と、前記対象方向における前記第２マークの中心位置から該第２マークの前記仮想基準点までの前記対象方向の距離Ｓ２とが等しく、
   Ｐ＞Ｗ＋Ｄ１＋２×Ｓ１の関係式を満たす、請求項１に記載の表示パネル。
4. 前記仮想基準線のピッチは、前記ブラックストライプの前記ブラックラインのピッチの整数倍である、請求項１に記載の表示パネル。
5. 前記仮想基準線のピッチは、前記ブラックストライプの前記ブラックラインのピッチの３倍以上である、請求項１に記載の表示パネル。
6. 前記ブラックストライプを第１のブラックストライプとして、
   前記第１のブラックストライプに直交する第２のブラックストライプをさらに備え、
   前記第１のブラックストライプと前記第２のブラックストライプとでは、前記第１のブラックストライプの方が、ブラックラインが太い、請求項１に記載の表示パネル。
7. 請求項１に記載の表示パネルと、
   前記表示パネルを制御する表示制御部とを備える、表示装置。