JP5779992B2 - 入力機能付表示装置 - Google Patents
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Description
電子ペンの入力座標を検出する方法には種々あるが、その一つとして、表示面上に点状の複数の符号をある規則に基づいた位置に設け、電子ペンの撮像素子でこの点状の符号群を撮像し、その符号のパターンを復号して、ペン先の座標を検出する方法(符号撮像型入力方式)が提案されている。
これによれば、不可視波長でかつ赤色に近い波長を用いることで、シリコン系光センサが可視領域から近赤外領域まで感度を有することから、汎用的に用いられて安価なシリコン系光センサでの位置情報パターンの読み取りが可能となる。
これによれば、表示手段の表示輝度を低下させることなく明るく視認性の良好な表示画像を行える装置が得られる。
これによれば、不可視光線に対して反射性を有する帯電部材に対して、吸収性を有する位置情報パターンが設けられるので、位置情報読取手段では明るい背景に暗い位置情報パターンが検出される。背景と位置情報パターンとのコントラストが高められることで、位置情報読取手段による位置情報パターンの読み取り精度が向上する。
これによれば、帯電粒子の配置状態によらず、不可視光線を反射させることができるので、位置情報読取手段では明るい背景に暗い位置情報パターンが検出される。背景と位置情報パターンとのコントラストが高められることで、位置情報読取手段による位置情報パターンの読み取り精度が向上する。
これによれば、不可視光線に対して吸収性を有する帯電部材に対して、吸収性を有する位置情報パターンが設けられるので、位置情報読取手段では暗い背景に明るい位置情報パターンが検出される。背景と位置情報パターンとのコントラストが高められることで、位置情報読取手段による位置情報パターンの読み取り精度が向上する。
これによれば、例えば、修飾膜が可視光線に対して光透過性(透明性)を有するとともに不可視光線に対して低反射性(吸収性)を有する第1の帯電部材が視認側に分布した状態では、不可視光線が修飾膜で殆ど吸収されるので、背景は暗くなる。この場合、反射性の高い位置情報パターンを用いることで背景と位置情報パターンとのコントラストが高められ、位置情報読取手段による表示領域への入力位置を高精度に検出することができる。
これによれば、帯電粒子の分布状態によらず、電気泳動素子に入射した不可視光線は反射部材において反射されるので、明るい背景に暗い位置情報パターンが検出される。背景と位置情報パターンとのコントラストが高められることで、位置情報読取手段による位置情報パターンの読み取り精度が向上する。
これによれば、第1電極、第2電極および隔壁との間に所定の電圧を印加することによって、帯電部材を隔壁側へと引き寄せることができる。これにより、入射した不可視光線は反射部材によって反射されることになる。
これによれば、画素構造の異なる画素によって位置情報パターンを構成することができるので、位置情報パターンを別部材として設ける必要がなくなり、装置の薄型化が可能となる。
図1は、第1実施形態の入力機能付表示装置の全体構成を示す平面図である。
図1に示すように、入力機能付表示装置100は、電子ペン(位置情報読取手段)110と、表示本体(表示手段)120とを備え、表示本体120の表示面に対して電子ペン110を用いた手書き入力が可能な表示装置である。ここでは、表示本体120に電子ペン110の位置情報(時間変動における座標値)を検出する手段として位置情報パターン16とこれを撮像する撮像素子を備えた電子ペン110を用い、表示本体120の表示面に対する電子ペン110の接点の時系列データにより手書き情報を取得して表示する、符号撮像型入力装置である。
図示は省略しているが、ハウジング9内には、表示体10の無線通信部、制御部、駆動制御部等が実装されている。
図2は、表示体の全体構成を示す平面図である。図3は、表示体の概略構成を示す断面図である。
図2及び図3に示すように、素子基板300と対向基板310とが平面視で重なる領域に表示領域5が形成されている。表示領域5には、m本の走査線66及びn本のデータ線68が形成され、各々の走査線66及びデータ線68の交点位置に対応して画素が設けられている。
素子基板300は、ガラスやプラスチック等からなる第1基板30を有し、その電気泳動素子32側の面に、走査線66、データ線68、選択トランジスタなどが形成された回路層34が設けられており、回路層34上に複数の画素電極35が配列形成されている。
各画素には、選択トランジスタ(図示略)、画素電極(第1電極)35及び電気泳動素子32が設けられている。
なお、第1基板30は、画像表示面とは反対側に配置されるため透明なものでなくても良い。
また、黒色粒子26及び白粒子27に代えて、例えば赤色、緑色、青色などの顔料を用いてもよい。かかる構成によれば、表示領域5に赤色、緑色、青色などを表示することができる。
図4は、電子ペンの概略構成を示す図である。
図4に示すように、電子ペン110は、細棒状のペン型ケース41の内部に対物レンズ42、発光素子43、撮像素子44、電子回路部品45、電池46等を具備して構成されている。発光素子43としては、赤外光線(近赤外光線:700nm以上)を発光可能なもので、発光ダイオード(LED)あるいはレーザーダイオード(半導体レーザー)が適する。撮像素子44としては、位置情報パターン16の部分領域(図2で示した微小単位領域Aの部分パターン16A)を撮像して記録することのできるCCD光センサあるいはCMOS光センサが用いられる。
電子回路部品45は、発光、撮像及び検出演算処理を実行するCPUなどの画像処理手段、検出データを本体に送信する無線回路等を備える。
電子ペン110の電源は、ペン型ケース41内に取り付けられる電池46から供給されるようになっている。
ここで、前回の照明時における撮像素子44によって得た情報を次回の照明時にフィードバックすれば、さらにSN比が改善する。
図5及び図6は電気泳動粒子の分布状態を示す図であって、図5は可視光表示時、図6は赤外光線(近赤外光線)照射時の状態を示す。なお、図5(a)は白表示の状態、図5(b)は黒表示の状態を示している。
なお、図5及び図6ではカプセルの外形を省略して図示している。また、図5および図6は、黒粒子が負に帯電し、白粒子が正に帯電している場合の動作説明図であるが、必要に応じて、黒粒子を正に、白粒子を負に帯電させてもよい。この場合、上記と同様に電位を供給すると、白表示と黒表示とを反転した表示が得られる。
図5(a)に示す白表示の場合には、対向電極37が相対的に低電位、画素電極35が相対的に高電位に保持される。これにより、正に帯電した白粒子27が対向電極37側に引き寄せられる一方、負に帯電した黒色粒子26が画素電極35側に引き寄せられる。その結果、表示面側となる対向電極37側からこの画素を見ると、白色(W)が認識される。つまり、可視光は、対向電極37側に分布している白粒子27で反射して観測者の目に入るため、白と認識される。
図6(a)に示すように対向電極37側に白粒子27が分布している場合、電子ペン110から照射された赤外光は白粒子27にて反射されて撮像素子44に入射する。このため、撮像素子44内の光センサは「明るい」と判断する。
図6(b)では対向電極37側に黒粒子26が分布している。黒粒子26は、近赤外光線を透過する特性を有しているため、対向電極37側から入射した光は当該対向電極37上で分布している黒粒子26を透過して、画素電極35側に分布している白粒子27にて反射される。白粒子27にて反射された赤外光は再び対向電極37上で分布している黒粒子26を透過して外部へ出射し、電子ペン110の撮像素子44に入るので、撮像素子44は「明るい」と判断する。
次に、第2実施形態の入力機能付表示装置について述べる。
図7は、本実施形態の入力機能付表示装置の概略構成を示す断面図である。図8は、本実施形態の素子基板上の構成を示す平面図である。
図7に示すように、本実施形態の入力機能付表示装置200は、導電性を有した導電性隔壁(隔壁)53を備えている。画素電極35等が形成された素子基板300には、導電性隔壁53を介して対向電極37を有する対向基板310が貼り合わされており、複数の画素電極35、導電性隔壁53および対向電極37に対してそれぞれ任意の電位が入力される構成となっている。
図9及び図10は電気泳動粒子の分布状態を示す図であって、図9は可視光表示時、図10は赤外光照射時の状態を示す。なお、図9(a)は白表示する場合、図9(b)は黒表示する場合を示している。
図10(a)に示すように導電性隔壁53の壁面に沿って黒粒子26が分布している場合、電子ペン110から照射された赤外光は素子基板側の反射層54にて反射されて、外部へ出射し、電子ペン110の撮像素子44に入射する。このため、撮像素子44は「明るい」と判断する。
次に、第3実施形態の入力機能付表示装置について述べる。
図11及び図12は、本実施形態の入力機能付表示装置の概略構成を示す断面図であって、1画素に対応する。図11及び図12は電気泳動粒子の分布状態を示す図であって、図11は可視光表示時、図12は赤外光照射時の状態を示す。なお、図11(a)は白表示する場合、図11(b)は黒表示する場合を示している。
このため、図11(a)に示すように、白粒子27を対向電極37側へ移動させると黒色の分散媒21(Bk)が白粒子27によって押し退けられるため、可視光は白粒子27で反射して白く見える。
一方、図11(b)に示すように、白粒子27を画素電極35側へ移動させると黒色の分散媒21(Bk)が対向電極37側を占有し、可視光はこの黒色の分散媒21(Bk)において殆ど吸収されて黒く見える。
次に、第4実施形態の入力機能付表示装置について述べる
図13は、本実施形態の入力機能付表示装置の概略構成を示す断面図であって、1画素に対応する。
図14及び図15は電気泳動粒子の分布状態を示す図であって、図14は可視光表示時、図15は赤外光照射時の状態を示す。なお、図14(a)は白表示する場合、図14(b)は黒表示する場合を示している。
図14(b)に示すように、白粒子27を画素電極35側、黒粒子26を対向電極37側へと移動させた状態では、可視光線は黒粒子26において殆ど吸収されて黒表示となる。
また、図15(b)に示すように、対向電極37側に分布する黒粒子26に近赤外光が入射すると、この場合もまた黒粒子26において近赤外光は殆ど吸収されてしまう。よって、電子ペン110の撮像素子44では「暗い」と判断される。
次に、第5実施形態の入力機能付表示装置について述べる。
図16は、本実施形態の入力機能付表示装置の概略構成を示す断面図であって、1画素に対応する。
図17及び図18は電気泳動粒子の分布状態を示す図であって、図17は可視光表示時、図18は赤外光照射時の状態を示す。なお、図17(a)は白表示する場合、図17(b)は黒表示する場合を示している。
また、図17(b)に示すように、対向電極37側に黒粒子26が存在する状態において、可視光が入射すると、黒粒子26の修飾膜26bにおいて殆どの可視光が吸収されて黒表示となる。
本実施形態の黒粒子26は、チタニア核26aの表面が近赤外光線に対する透過性の高い修飾膜26bによって覆われているので、図18(b)に示すように対向電極37側に黒粒子26が分布している状態において近赤外光線が黒粒子26に入射すると、修飾膜26bを透過してチタニア核26aで反射され、再び修飾膜26bを透過して外部へ出射する。その結果、電子ペン110の撮像素子の光センサ44では、「明るい」と判断される。
図19は、変形例1の入力機能付表示装置の画素構造を概略的に示す図である。図20は、赤外光線照射時における背景の表示状態を示す図である。
図19に示すように、本例における入力機能付表示装置200における表示本体120の表示領域には、画素構造の異なる第1画素40Aと第2画素40Bとが混在された状態で存在する。ここで、素子基板300及び対向基板310の構成は上記各実施形態と同様である。
一方、第2画素の電気泳動素子32Gは、上記した第5実施形態と同様に、透明な分散媒21中に、チタニアからなる白粒子27と、チタニア核26aの表面が、可視光を透過するとともに近赤外光を透過する修飾膜26bによって修飾されている黒粒子26とを保持してなる。
本例のように、画素ごとに異なる光学特性を有する電気泳動素子構造を採用することによって、別部材や印刷工程を別途用いることなく、位置情報パターンと同じ機能を付与することができる。
また、上記実施形態では、電気泳動素子を採用する構成について述べたが、これに限定するものではなく、電子粉流体(登録商標)でも各粒子に電気泳動粒子と同様の光学特性を付与すれば上記実施形態と同様の効果が得られる。
また、画素が着色した油と水(顔料を分散させた水)とからなり、この油と水の配置を変えることによって表示を行う、エレクトロウエッティング素子の場合でも、油と水の可視光領域以外の所定の波長領域(近赤外領域)の光の反射率を所定以上あるいは所定以下の反射率になるようにしておけば、上記実施形態と同様の効果が得られる。
Claims (10)
- 複数の画素からなる表示領域上の座標位置を表す位置情報パターンが付与されている表示手段と、不可視光線を用いて前記位置情報パターンを読み取る位置情報読取手段と、を備え、
前記表示手段は、前記位置情報読取手段により前記位置情報パターンから読み取った符号に基づいて表示を行い、
複数の帯電部材と、これを保持する分散媒とを構成部材として有する電気泳動素子と、
前記電気泳動素子側の面に第1電極を有する第1基板と、
前記電気泳動素子側の面に第2電極を有する第2基板と、を具備し、
前記電気泳動素子の構成部材の少なくとも一部及び前記位置情報パターンのうちいずれか一方が前記不可視光線に対して反射性を有し、他方が前記反射性よりも相対的に低い低反射性を有する
ことを特徴とする入力機能付表示装置。 - 前記不可視光線が近赤外領域の光である
ことを特徴とする請求項1に記載の入力機能付表示装置。 - 前記位置情報パターンが可視光線に対して透明性の高い材料を用いて形成されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の入力機能付表示装置。 - 前記電気泳動素子の構成部材の少なくとも一部が前記不可視光線に対して前記反射性を有する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の入力機能付表示装置。 - 前記電気泳動素子の構成部材の少なくとも一部が前記不可視光線に対して前記反射性を有し、残りの前記電気泳動素子の構成部材が前記不可視光線に対して透過性を有する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の入力機能付表示装置。 - 前記電気泳動素子の構成部材が前記不可視光線に対して前記低反射性を有する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の入力機能付表示装置。 - 互いに異なる極性に帯電した第1の前記帯電部材及び第2の前記帯電部材のうちいずれか一方が、可視光線及び前記不可視光線に対して前記反射性を有する中心核と、当該中心核を修飾する修飾膜とから構成されており、
前記修飾膜が前記可視光線に対して透明性を有するとともに前記不可視光線に対して前記低反射性を有し、あるいは、前記修飾膜が前記可視光線に対して前記低反射性を有するとともに前記不可視光線に対して透明性を有している
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の入力機能付表示装置。 - 複数の画素からなる表示領域上の座標位置を表す位置情報パターンが付与されている表示手段と、不可視光線を用いて前記位置情報パターンを読み取る位置情報読取手段と、を備え、
前記表示手段は、前記位置情報読取手段により前記位置情報パターンから読み取った符号に基づいて表示を行い、
所定の極性に帯電した電気泳動素子の構成部材と、これを保持する分散媒とを有する電気泳動素子と、
前記電気泳動素子側の面に第1電極を有する第1基板と、
前記電気泳動素子側の面に第2電極を有する第2基板と、を具備し、
前記第1基板には前記不可視光線に対する反射性が付与されており、
前記位置情報パターンは前記不可視光線に対して前記反射性よりも低い低反射性を有し、
前記第1基板及び前記第2基板との間に設けられ、前記画素を区画する導電性を有した隔壁を有する
ことを特徴とする入力機能付表示装置。 - 前記第1基板には、前記電気泳動素子側の面に前記不可視光線を反射する反射部材が設けられており、
前記電気泳動素子の構成部材が前記不可視光線に対して透過性を有している
ことを特徴とする請求項8に記載の入力機能付表示装置。 - 前記位置情報パターンが光学特性を異ならせた画素構造を利用して構成されている
ことを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の入力機能付表示装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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