JPWO2013035319A1 - 表示装置及び表示制御システム - Google Patents

Abstract

表示制御システム（１００）複数の画素（４０）が設けられて画像を表示する表示部（２１）を有する表示装置（２０）と、表示部（２１）上の位置を指示するデジタルペン（１０）とを備えている。表示部（２１）には、表示部（２１）上の位置を表す位置情報パターンが設けられている。デジタルペン（１０）は、表示部（２１）上において指示している位置の位置情報パターンを光学的に読み取るように構成されている。表示装置（２０）は、デジタルペン（１０）が読み取った位置情報パターンに対応する位置の表示内容を変更するように表示部（２１）を制御する。

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制御システム並びにそれに用いられる表示装置及び表示パネルに関するものである。

特許文献１は、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を開示する。

特開２００７−２２６５７７号公報

本開示は、表示装置の表示面に高精細に手書き入力を行うこと表示制御システム並びにそれに用いられる表示装置及び表示パネルを提供する。

本開示における表示制御システムは、複数の画素が設けられて画像を表示する表示部を有する表示装置と、前記表示部上の位置を指示する指示装置とを備え、該指示装置に指示された位置に応じた表示制御を行うものである。前記表示部には、該表示部上の位置を表す位置情報パターンが設けられ、前記指示装置は、前記表示部上において指示している位置の前記位置情報パターンを光学的に読み取るように構成され、前記表示装置は、前記指示装置が読み取った前記位置情報パターンに対応する位置の表示内容を変更するように前記表示部を制御するものとする。

本開示における表示装置は、複数の画素が設けられて画像を表示する表示部を有するものである。そして、前記表示部には、外部から光学的に読み取り可能であって該表示部上の位置を表す位置情報パターンが設けられているものとする。

本開示における表示パネルは、複数の画素が設けられて画像を表示する表示部を有するものである。そして、前記表示部には、外部から光学的に読み取り可能であって該表示部上の位置を表す位置情報パターンが設けられているものとする。

本開示における表示制御システムによれば、高精細な手書き入力を行うことができる。

本開示における表示装置によれば、高精細な手書き入力を行うことができる。

本開示における表示パネルによれば、高精細な手書き入力を行うことができる。

図１は、実施形態１に係る表示制御システムの概略図である。 図２は、表示制御システムのブロック図である。 図３は、表示パネルの概略断面図である。 図４は、表示部の拡大図である。 図５は、デジタルペンの概略断面図である。 図６は、カラーフィルタの平面図である。 図７は、ドットの配置を示す図であり、（Ａ）は、符号「１」に対応する配置を、（Ｂ）は、符号「２」に対応する配置を、（Ｃ）は、符号「３」に対応する配置を、（Ｄ）は、符号「４」に対応する配置を示す。 図８は、表示制御システムの処理の流れを示すフローチャートである。 図９は、その他の実施形態に係るカラーフィルタの平面図であって、（Ａ）は変形例１に係るドットパターンを、（Ｂ）は変形例２に係るドットパターンを、（Ｃ）は変形例３に係るドットパターンを示す。 図１０は、変形例に係るデジタルペンの概略断面図である。 図１１は、実施形態２に係る表示制御システムのブロック図である。 図１２は、表示制御システムの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、適宜図面を参照しながら、実施の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。

なお、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》
［１．表示制御システムの概要］
図１は、実施形態１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の位置に関する情報（以下、「位置情報」ともいう）を検出し、該位置情報を表示装置２０に送信する。表示装置２０は、該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、表示装置２０は、デジタルペン１０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の軌跡に応じて表示部２１の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。デジタルペン１０は、指示装置の一例である。

［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と、画像を表示する表示パネル２４とを有している。

受信部２２は、詳しくは後述する、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や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も実装されている。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、一般的な液晶パネルの構成と同様である。詳しくは、表示パネル２４は、一対のガラス基板２５と、各ガラス基板２５の外表面に設けられた偏光フィルタ２６と、一対のガラス基板２５の間に設けられた一対の配向膜２７と、一対の配向膜２７の間に設けられた液晶層２８と、各配向膜２７に設けられた透明電極２９と、表面側のガラス基板２５と透明電極２９との間に設けられたカラーフィルタ３０とを有している。表示パネル２４の表面には、表示部２１が形成されている。

図４は、表示部２１の拡大図である。表示部２１には、複数の画素４０が設けられている。表示部２１には、複数の画素４０が行列状に配列されている。各画素４０は、赤色のサブ画素４１ｒと、緑色のサブ画素４１ｇと、青色のサブ画素４１ｂ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４１」と称する。この表示部２１に様々な画像が表示される。詳しくは後述するが、サブ画素４１には、ドット３３が設けられている。そして、複数のドット３３の集合でドットパターンを構成している。ドット３３は、マークの一例であり、ドットパターンは、位置情報パターンの一例である。

［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５は、デジタルペン１０の概略構成を示す断面図である。

デジタルペン１０は、円筒状の本体部１１と、本体部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。デジタルペン１０は、ペン形状をしている。

本体部１１は、一般的なペンと同様の円筒で形成されている。ペン先部１２は、先細形状であって、その先端は表示部２１の表面を傷つけない程度に丸く形成されている。また、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、本体部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を用いて表示部２１上に文字などを記入する際にペン先部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、本体部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で構成されており、本体部１１の先端から赤外光を照射するように構成されている。

読取部１５は、本体部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。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、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は本体部１１の先端部に設けられているので、対物レンズ１５ａには、照射部１４から出射され、表示装置２０で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。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イメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサで構成される。詳しくは後述するが、前記ドットパターンは赤外光を吸収する材料で形成されているので、ドットパターンからは赤外光が返ってこない。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を取得し、該ドットパターン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、デジタルペン１０全体を制御する。ペン側マイコン１６ｂは、ＣＰＵや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も実装されている。ペン側マイコン１６ｂは、制御部の一例である。

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により特定した位置情報を外部へ無線送信する。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、本体部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．カラーフィルタの詳細構造］
続いて、カラーフィルタ３０の詳細構造について説明する。図６は、カラーフィルタ３０の平面図である。

カラーフィルタ３０は、ブラックマトリクス３１と、該ブラックマトリクス３１により区画され、特定の色の光を透過させる複数の画素領域３２と、画素領域３２内に設けられたドット３３とを有している。画素領域３２には、赤色（Ｒ）の光を透過させる赤色画素領域３２ｒと、緑色（Ｇ）の光を透過させる緑色画素領域３２ｇと、青色（Ｂ）の光を透過させる青色画素領域３２ｂとを含んでいる。各画素領域３２は、長方形状をしている。各画素領域３２は、表示部２１のサブ画素４１に対応している。具体的には、赤色画素領域３２ｒは、赤色のサブ画素４１ｒに対応し、緑色画素領域３２ｇは、緑色のサブ画素４１ｇに対応し、青色画素領域３２ｂは、青色のサブ画素４１ｂに対応する。尚、透過させる色を区別しないときには、単に、「画素領域３２」と称する。画素領域は、着色層の一例である。

赤色画素領域３２ｒ、緑色画素領域３２ｇ及び青色画素領域３２ｂは、画素領域３２の短手方向において、この順で並んでいる。画素領域３２の長手方向については、同じ色の画素領域３２が並んでいる。つまり、赤色画素領域３２ｒの長手方向の隣りには、別の赤色画素領域３２ｒが並んでいる。同様に、緑色画素領域３２ｇの長手方向の隣りには、別の緑色画素領域３２ｇが並んでいる。青色画素領域３２ｂについても同様である。ブラックマトリクス３１は、画素領域３２の長手方向に延びる縦線と、画素領域３２の短手方向に延びる横線とを含み、格子状に形成されている。横線は、縦線に比べて、太く形成されている。ブラックマトリクス３１及びドット３３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。ドット３３は、中実の円形に形成されている。ドット３３は、全ての画素領域３２ではなく、いくつかの画素領域３２に設けられている。カラーフィルタ３０においては、複数のドット３３が一かたまりとなってドットパターンを形成している。このドットパターンは、カラーフィルタ３０の位置に応じて異なっている。

以下に、ドットパターンについて詳しく説明する。

まず、カラーフィルタ３０上に第１基準線３４と第２基準線３５とを規定する。これら第１及び第２基準線３４，３５は、仮想的な線であり、実際に存在する線ではない。第１基準線３４は、画素領域３２の短手方向に延びる直線である。第１基準線３４は、画素領域３２の長手方向に画素領域３２を２つおきに、複数並設されている。各第１基準線３４は、画素領域３２の長手方向中央に位置している。第２基準線３５は、画素領域３２の長手方向に延びる直線である。第２基準線３５は、緑色画素領域３２ｇ上に設けられており、画素領域３２の短手方向に緑色画素領域３２ｇを２つおきに、複数並設されている。各第２基準線３５は、緑色画素領域３２ｇの短手方向中央に位置している。これら第１基準線３４及び第２基準線３５により、カラーフィルタ３０上には格子が規定される。

各ドット３３は、第１基準線３４と第２基準線３５との交点の周辺に配置される。図７は、ドット３３の配置パターンを示す図である。ドット３３は、該交点から、互いに直交する四方（図６，７では、上下左右）の何れかにオフセットした位置に配置される。具体的には、ドット３３は、図７（Ａ）〜（Ｄ）の何れかの配置となる。図７（Ａ）の配置では、ドット３３は、第１基準線３４と第２基準線３５との交点から、第１基準線３４上を右側にオフセットした位置に配置される。このとき、ドット３３は、青色画素領域３２ｂ上に配置される。この配置を数値化する際には「１」で表す。図７（Ｂ）の配置では、ドット３３は、第１基準線３４と第２基準線３５との交点から、第２基準線３５上を上側にオフセットした位置に配置される。このとき、ドット３３は、緑色画素領域３２ｇ上に配置される。この配置を数値化する際には「２」で表す。図７（Ｃ）の配置では、ドット３３は、第１基準線３４と第２基準線３５との交点から、第１基準線３４上を左側にオフセットした位置に配置される。このとき、ドット３３は、赤色画素領域３２ｒ上に配置される。この配置を数値化する際には「３」で表す。図７（Ｄ）の配置では、ドット３３は、第１基準線３４と第２基準線３５との交点から、第２基準線３５上を下側にオフセットした位置に配置される。このとき、ドット３３は、緑色画素領域３２ｇ上に配置される。この配置を数値化する際には「４」で表す。何れの配置においても、第１基準線３４と第２基準線３５との交点からのドット３３のずれ量は、一定である。

そして、６ドット×６ドットを１つの単位エリアとして、単位エリアに含まれる３６個のドット３３で１つのドットパターンを形成する。単位エリアに含まれる３６個のドット３３のそれぞれを前記「１」〜「４」の何れかの配置とすることによって、膨大な数のドットパターンを形成することができる。各単位エリアのドットパターンは、全て異なっている。複数のドット３３で構成されるドットパターンは、ブラックパターンの一例である。

これら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、単位エリアごとの位置座標を表している。つまり、カラーフィルタ３０を、６ドット×６ドットの単位エリアで分割すると、各ドットパターンはその単位エリアの位置座標を表している。こ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）や座標変換（デコーディング）の方法は、例えば、特開２００６−１４１０６７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．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８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に対して文字を入力していると判定し、ステップＳ１２へ進む。圧力が検出されていない間（ＮＯ）は、ペン側マイコン１６ｂは、ステップＳ１１を繰り返す。

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。圧力センサ１３により圧力が検出されると、照射部１４からは赤外光が出射される。この赤外光は、少なくとも表示装置２０のカラーフィルタ３０に設けられたドット３３に吸収される一方、画素領域３２等において反射される。反射された赤外光は、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上における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を取得し、該ドットパターンに基づいてペン先部１２の、表示部２１上の位置を特定する。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、ドットパターンを取得する。例えば、ブラックマトリクス３１は、ドット３３と同様に、カーボンブラックで形成されているため、赤外光を吸収する。そのため、読取部１５からの画像には、ブラックマトリクス３１もドット３３同じ状態で含まれている。そこで、読取部１５からの画像信号に所定の画像処理を施すことによりドット３３をブラックマトリクス３１から判別し易くし、処理後の画像信号から複数のドット３３の配列を取得する。続いて、特定部１６ａは、取得されたドット３３の配列から６ドット×６ドットの単位エリアを割り出すと共に、該単位エリアのドットパターンから該単位エリアの位置座標（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、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における、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、ユーザによる入力が継続していると判定して、ステップＳ１１へ戻る。そして、前記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Ｓ１６において、圧力センサ１３が圧力を検出していない場合には、ペン側マイコン１６ｂは、ユーザによる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が表示部２１上におけるデジタルペン１０の先端の軌跡を表示部２１に表示することによって、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。文字に限らず、数字、記号及び図形等を記入できる。また、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、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の移動に追従して、表示部２１上におけるデジタルペン１０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上の位置が表示装置２０に入力され、表示装置２０が該入力に応じて様々な表示制御を行う。

［６．実施形態の効果］
したがって、本実施形態によれば、表示制御システム１００は、複数の画素４０が設けられて画像を表示する表示部２１を有する表示装置２０と、前記表示部２１上の位置を指示するデジタルペン１０とを備え、該デジタルペン１０に指示された位置に応じた表示制御を行う。前記表示部２１には、該表示部２１上の位置を表す位置情報パターンが設けられ、前記デジタルペン１０は、前記表示部２１上において指示している位置の前記位置情報パターンを光学的に読み取るように構成され、前記表示装置２０は、前記デジタルペン１０が読み取った前記位置情報パターンに対応する位置の表示内容を変更するように前記表示部２１を制御する。

また、表示装置２０は、複数の画素４０が設けられて画像を表示する表示部２１を有する。そして、前記表示部２１には、外部から光学的に読み取り可能であって該表示部２１上の位置を表す位置情報パターンが設けられている。

さらに、表示パネル２４は、複数の画素４０が設けられて画像を表示する表示部２１を有する。そして、前記表示部２１には、外部から光学的に読み取り可能であって該表示部２１上の位置を表す位置情報パターンが設けられている。

前記の構成によれば、表示部２１の位置情報パターンを読み取ることでデジタルペン１０の位置を検出することによって、高精細な手書き入力を行うことができる。つまり、表示装置の表示面に手書き入力を行う構成としては、表示装置に静電容量センサ等のセンサを内蔵させ、表示面におけるスタイラスの接触点をセンサにより検出することにより、スタイラスの位置を検出し、スタイラスの軌跡に応じた入力を行う構成が考えられる。このような構成では、手書き入力の精細さは、スタイラスの位置検出の精度、即ち、センサの位置検出分解能に依存する。しかしながら、センサは或る程度の大きさを有するため、あまり多くのセンサを表示装置に設けることは難しい。また、タッチセンサの個数が増えると、コストも増大してしまう。それに対し、本実施形態によれば、手書き入力の精細さは、デジタルペン１０によるドットパターンの検出精度に依存する。この検出精度は、ドットパターンを高密度化することにより容易に向上させることができる。ドットパターンをどこまで高密度化できるかは、ドットパターンを高密度に作製する能力だけでなく、デジタルペン１０の解像度やドットパターンの判別能力に依存する。しかし、ドットパターンを高密度に作製することはタッチセンサの検出分解能を向上させることに比べて容易である。また、デジタルペン１０の解像度をそれほど上げなくても、タッチセンサの検出分解能に比べて高密度のドットパターンを十分に読み取ることができる。よって、表示部２１のドットパターンを読み取ることでデジタルペン１０の位置を検出することによって、表示装置側のセンサでペンの位置を検出する構成に比べて、高精細な手書き入力を行うことができる。

また、前記表示部２１は、ブラックマトリクス３１と、該ブラックマトリクス３１により区画される画素領域３２とを有し、前記位置情報パターンは、複数のドット３３で構成されており、前記ドット３３は、前記ブラックマトリクス３１と同じ材料で形成されている。

前記の構成によれば、表示パネル２４の製造、ひいては表示装置２０の製造を簡略化することができる。つまり、ブラックマトリクス３１の材料とドット３３の材料とが同じなので、表示パネル２４を製造する際の材料の種類を削減することができる。それに加えて、ブラックマトリクス３１の材料とドット３３の材料とが同じなので、ブラックマトリクス３１とドット３３とを共通の工程で形成することもできる。

前記ドット３３は、前記画素領域３２に配置されている。

この構成によれば、ブラックマトリクス３１とドット３３とが同じ材料で形成されている場合であっても、ブラックマトリクス３１とドット３３とを容易に判別することができる。

前記デジタルペン１０は、光を照射する照射部１４と、該照射部１４から照射され前記表示部２１で反射した光を受光することにより前記位置情報パターンを読み取る読取部１５とを有する。

この構成によれば、暗い環境下であっても、デジタルペン１０が光源を有するので、位置情報パターンを高い精度で光学的に読み取ることができる。

前記デジタルペン１０は、読み取った前記位置情報パターンに基づいて、該位置情報パターンが設けられた前記表示部２１上の位置を特定する特定部１６ａを有する。

この構成によれば、デジタルペン１０の指示位置の特定をデジタルペン１０が行うので、表示装置２０の処理を簡略化することができる。

［７．変形例］
以下に、ドットパターンの変形例について説明する。図９は、変形例に係るドットパターンを示す。

図９（Ａ）に示すドットパターンにおいては、ドット３３は、第１基準線３４と第２基準線３５との交点から、第１及び第２基準線３４，３５に対して斜めの方向にオフセットした位置に配置されている。すなわち、ドット３３は、第１基準線３４と第２基準線３５との交点から左上、右上、左下、右下にオフセットした位置に配置されている。尚、この変形例では、第１及び第２基準線３４，３５は、ブラックマトリクス３１上に設けられている。

図９（Ｂ）に示すドットパターンにおいては、ドット３３は、ブラックマトリクス３１の太さよりも大きく、ブラックマトリクス３１上に配置されている。すなわち、ドット３３は、ブラックマトリクス３１上に配置されているものの、ブラックマトリクス３１からはみ出している。

このように、ドット３３は、前記ブラックマトリクス３１上に配置され、該ブラックマトリクス３１よりも幅が広い。この構成によれば、ドット３３が画素領域３２上に配置される構成と比べて、ドット３３が画素領域３２に与える影響を低減することができる。

図９（Ｃ）に示すドットパターンにおいては、ドット３３は、ブラックマトリクス３１上に配置されているものの、赤外光に対する反射率がブラックマトリクス３１と異なっている。具体的には、ブラックマトリクス３１中に白抜きのドット３３を形成している。

このように、ドット３３は、前記ブラックマトリクス３１上に、該ブラックマトリクス３１が部分的に取り除かれた状態で形成されている。この構成によれば、ドット３３が画素領域３２上に配置される構成と比べて、ドット３３が画素領域３２に与える影響を低減することができる。

尚、図９（Ｂ），（Ｃ）の変形例においては、隣り合うドット３３の縦方向及び横方向への間隔は、隣り合う第１基準線３４の間隔以下、及び隣り合う第２基準線３５の間隔以下となっている。

次に、デジタルペン１０の変形例について説明する。図１０は、変形例に係るデジタルペン１０の概略構成を示す断面図である。

変形例に係るデジタルペン１０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、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、本体部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、リング状に形成されていてもよい。

すなわち、前記デジタルペン１０は、ペン先部１２を有するペン形状をしており、前記読取部１５は、撮像素子１５ｂと、ペン先部１２に設けられ、前記表示部２１で反射した光を該撮像素子１５ｂに結像させる対物レンズ１５ａとを有する。

この変形例によれば、デジタルペン１０と表示部２１との接触点とドットパターンを読み取る部分とが一致するため、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１０を用いた手書き入力を実現することができる。

《発明の実施形態２》
次に、実施形態２に係る表示制御システム２００について説明する。図１１は、表示制御システム２００の概略構成を示すブロック図である。表示制御システム２００は、デジタルペン２１０の位置の特定を、デジタルペン２１０ではなく表示装置２２０が行う点で実施形態１と異なる。以下、実施形態１と同様の構成については、同様の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる部分を中心に説明する。

デジタルペン２１０は、図１１に示すように、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、該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。

表示装置２２０は、図１１に示すように、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、図４に示したような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から送信された信号を受信して、該信号を特定部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。つまり、本実施形態では、デジタルペン２１０からの送信信号は撮像素子１５ｂで取得した画像信号なので、特定部２４０が該画像信号からデジタルペン２１０の位置を特定する。すなわち、特定部２４０は、特定部１６ａと同様に、画像信号からドットパターンを取得し、該ドットパターンに基づいてペン先部１２の、表示部２１上の位置座標を特定する。特定部２４０は、特定した位置情報を表示側マイコン２３へ送信する。表示側マイコン２３は、位置情報に基づいて、表示部２１に表示される表示情報を変更するように表示パネル２４を制御する。

次に表示制御システム２００の動作について説明する。図１２は、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である。以下では、ユーザが、デジタルペン２１０を用いて表示装置２２０に文字を記入する場合について説明する。

表示制御システム２００の電源がオンされると、ステップＳ２１において、デジタルペン２１０のペン側マイコン１６ｂは、ペン先部１２に圧力が作用したか否かを監視する。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２２０の表示部２１に対して文字を入力していると判定し、ステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２では、デジタルペン２１０の読取部１５が、表示部２１に形成されたドットパターンの画像を取得する。読取部１５が取得した画像信号は、ステップＳ２３において、送信部１７を介して表示装置２２０へ送信される。

デジタルペン２１０から送信された画像信号は、ステップＳ２４において、表示装置２２０の受信部２２により受信される。受信された画像信号は、特定部２４０に送られる。特定部２４０は、該画像信号に基づき、ドットパターンを取得し、デジタルペン２１０の位置を特定する。特定部２４０が特定した位置情報は、表示側マイコン２３へ送られる。

続いて、ステップＳ２５において、表示側マイコン２３は、位置情報を受信すると、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における位置情報に対応する位置に点を表示する。

その後、ステップＳ２６において、ペン側マイコン１６ｂは、ユーザによる入力が継続しているか否かを判定する。入力が継続している場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１１へ戻り、前記のフローを繰り返す。一方、入力が継続していない場合には、処理を終了する。こうして、デジタルペン２１０のペン先部１２の軌跡に応じた文字が表示装置２２０の表示部２１に表示される。

このような処理を行うことで、表示制御システム２００は、ユーザが操作するデジタルペン２１０の位置を高精細に検知し、表示部２１に高精細に反映させることができる。

したがって、前記表示装置２２０は、前記デジタルペン２１０が読み取った前記位置情報パターンに基づいて、該位置情報パターンが設けられた前記表示部２１上の位置を特定する特定部２４０をさらに有する。

この構成によれば、デジタルペン２１０の指示位置の特定を表示装置２２０が行うので、デジタルペン２１０の処理を簡略化することができる。

《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の形態にも適用可能である。また、上記実施形態１，２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。

そこで、以下、その他の実施形態を例示する。

前記実施形態では、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２０，２２０は、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、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２０，２２０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２０，２２０は、ノートＰＣや携帯型タブレットのディスプレイであり得る。さらには、表示装置２０，２２０は、テレビや電子黒板等であり得る。

デジタルペン１０，２１０又は表示装置２０，２２０に、入力モードを切り替える切替部を設けてもよい。具体的には、デジタルペン１０，２１０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該スイッチにより切り替えるように構成してもよい。あるいは、表示装置２０，２２０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、それらをデジタルペン１０，２１０を用いて選択するように構成してもよい。さらに、デジタルペン１０，２１０や表示装置２０，２２０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、操作性をさらに向上させることができる。

前記デジタルペン１０，２１０と表示装置２０，２２０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１０，２１０と表示装置２０，２２０とが有線で接続されており、該有線を介して信号の送受信を行ってもよい。

また、前記実施形態１では、デジタルペン１０が位置情報の特定まで行って、その位置情報を表示装置２０へ送信し、前記実施形態２では、デジタルペン２１０がドットパターンの画像信号を取得し、その画像信号を表示装置２２０へ送信しているが、これに限られるものではない。例えば、デジタルペン１０，２１０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２０，２２０へ送信してもよい。つまり、デジタルペン１０が指示する表示部２１上の位置に関する情報をデジタルペン１０，２１０が取得し、該位置に関する情報がデジタルペン１０，２１０から表示装置２０，２２０へ送信され、表示装置２０，２２０が該位置に関する情報に応じて様々な表示制御を行う限りにおいては、該位置に関する情報はどのようなものであってもよい。

また、前記実施形態１，２では、表示部２１上におけるデジタルペン１０の位置を特定する特定部は、デジタルペン１０又は表示装置２２０に設けられているが、これに限られるものではなく、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ドットパターンが設けられ、デジタルペンが該ドットパターンを光学的に読み取ってＰＣ本体へ送信し、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、該特定した位置に応じた処理を表示装置に命令するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、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、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、前記実施形態では、圧力センサ１３を用いて、デジタルペン１０，２１０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１０，２１０に入力のオン・オフを切り替えるスイッチを設け、スイッチがオンされたときに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１０，２１０が表示部２１の表面に接触していなくても、入力を行うことができる。または、表示装置２０，２２０が表示部２１の表面を所定の振動数で振動させ、デジタルペン１０，２１０が表示部２１の表面に接触することによる振動数の変化を表示装置２０，２２０が検出することによって、入力の有無を検出するように構成してもよい。

前記実施形態では、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。

前記ドット３３は円形状であるが、これに限られるものではない。ドット３３は、三角形や四角形などの多角形状であってもよく、楕円などの形状であってもよい。

また、前記ドット３３を配置するための第１及び第２基準線３４，３５は、前記実施形態に限られるものではない。例えば、第１基準線３４は、画素領域３２の長手方向に画素領域３２を２つおきに設けられているが、画素領域３２の長手方向において画素領域３２ごとに設けられてもよいし、画素領域３２を１つおき、又は３つ以上おきに設けられてもよい。また、第２基準線３５は、緑色画素領域３２ｇ上又はブラックマトリクス３１上に設けられているが、これに限られるものではない。例えば、第２基準線３５は、赤色画素領域３２ｒ又は青色画素領域３２ｂ上に設けられてもよい。また、第２基準線３５は、特定の一色の画素領域３２上に設けられている必要はない。第２基準線３５は、赤色画素領域３２ｒ、緑色画素領域３２ｇ及び青色画素領域３２ｂ上に混在して設けられてもよいし、画素領域３２上だけでなくブラックマトリクス３１上にも混在して設けられてもよい。さらに、隣り合う第２基準線３５の間に何個の画素領域３２を介在させるかは、前記実施形態に限られるものではない。

前記実施形態では、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１０，２１０や表示装置２０，２２０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、パターニングの手法は前記実施形態に限られるものではない。

前記実施形態では、位置情報パターンがドットで構成されているが、マークはドットに限られるものではない。ドットの代わりに、三角形、四角形等の図形やアルファベット等の文字で表されるマークによって位置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の全面を塗りつぶして形成されていてもよい。

さらに、位置情報パターンは、表示部２１による表示で表現されていてもよい。すなわち、
また、ドット３３は、カラーフィルタ３０に設けられているが、これに限られるものではない。ドット３３は、ガラス基板２５や偏光フィルタ２６に設けられていてもよい。

あるいは、ドット３３を、表示パネル２４の画素４０で表現することもできる。すなわち、表示部２１に含まれる複数の画素４０の一部を位置情報パターンのために使用し、前記「１」〜「４」に対応する位置の画素４０又はサブ画素４１の表示を制御する（例えば、対応する画素４０を黒色等の特定の色の点として表示させる）ことによって、表示部２１に位置情報パターンを表示することもできる。このようにして、表示部２１にドット３３を設ける構成を実現することもできる。すなわち、前記表示装置２０は、前記表示部２１に前記位置情報パターンを表示させる。この構成によれば、従来の表示装置２０に特段の改良を加えることなく、前述の表示制御システム１００を実現することができる。

また、ドット３３は、ブラックマトリクス３１と同じ材料で形成されているが、これに限られるものではない。例えば、ドット３３を、赤外光を反射する材料で形成してもよい。

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、そのそれぞれに紐付けされた位置座標を記憶しておき、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ことをもって、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するべきではない。

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の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、表示装置と指示装置とを備えた表示制御システムについて有用である。

１００，２００ 表示制御システム
１０，２１０ 光学式デジタルペン
１１ 本体部
１２ ペン先部
１３ 圧力センサ
１４ 照射部
１５ 読取部
１５ａ 対物レンズ
１５ｂ 撮像素子
１６ 制御部
１６ａ 特定部
１６ｂ ペン側マイコン
１７ 送信部
１９ 電源
２０，２２０ 表示装置
２１ 表示部
２２ 受信部
２３ 表示側マイコン
２４ 表示部
３０ カラーフィルタ
３１ ブラックマトリクス
３２ セル
３３ ドット
３４ 第１基準線
３５ 第２基準線

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制御システム並びにそれに用いられる表示装置に関するものである。

特許文献１は、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を開示する。

特開２００７−２２６５７７号公報

本開示は、表示装置の表示面に高精細に手書き入力を行うこと表示制御システム及びそれに用いられる表示装置を提供する。

本開示における表示制御システムは、複数の画素が設けられて画像を表示する表示部を有する表示装置と、前記表示部上の位置を指示する指示装置とを備え、該指示装置に指示された位置に応じた表示制御を行うものである。前記表示部には、該表示部上の位置を表す位置情報パターンが設けられ、前記指示装置は、前記表示部上において指示している位置の前記位置情報パターンを光学的に読み取るように構成され、前記表示装置は、前記指示装置が読み取った前記位置情報パターンに対応する位置の表示内容を変更するように前記表示部を制御するものとする。

本開示における表示装置は、複数の画素が設けられて画像を表示する表示部を有するものである。そして、前記表示部には、外部から光学的に読み取り可能であって該表示部上の位置を表す位置情報パターンが設けられているものとする。

本開示における表示パネルは、複数の画素が設けられて画像を表示する表示部を有するものである。そして、前記表示部には、外部から光学的に読み取り可能であって該表示部上の位置を表す位置情報パターンが設けられているものとする。

本開示における表示制御システムによれば、高精細な手書き入力を行うことができる。

本開示における表示装置によれば、高精細な手書き入力を行うことができる。

本開示における表示パネルによれば、高精細な手書き入力を行うことができる。

図１は、実施形態１に係る表示制御システムの概略図である。 図２は、表示制御システムのブロック図である。 図３は、表示パネルの概略断面図である。 図４は、表示部の拡大図である。 図５は、デジタルペンの概略断面図である。 図６は、カラーフィルタの平面図である。 図７は、ドットの配置を示す図であり、（Ａ）は、符号「１」に対応する配置を、（Ｂ）は、符号「２」に対応する配置を、（Ｃ）は、符号「３」に対応する配置を、（Ｄ）は、符号「４」に対応する配置を示す。 図８は、表示制御システムの処理の流れを示すフローチャートである。 図９は、その他の実施形態に係るカラーフィルタの平面図であって、（Ａ）は変形例１に係るドットパターンを、（Ｂ）は変形例２に係るドットパターンを、（Ｃ）は変形例３に係るドットパターンを示す。 図１０は、変形例に係るデジタルペンの概略断面図である。 図１１は、実施形態２に係る表示制御システムのブロック図である。 図１２は、表示制御システムの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、適宜図面を参照しながら、実施の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。

なお、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》
［１．表示制御システムの概要］
図１は、実施形態１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の位置に関する情報（以下、「位置情報」ともいう）を検出し、該位置情報を表示装置２０に送信する。表示装置２０は、該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、表示装置２０は、デジタルペン１０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の軌跡に応じて表示部２１の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。デジタルペン１０は、指示装置の一例である。

［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と、画像を表示する表示パネル２４とを有している。

受信部２２は、詳しくは後述する、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や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も実装されている。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、一般的な液晶パネルの構成と同様である。詳しくは、表示パネル２４は、一対のガラス基板２５と、各ガラス基板２５の外表面に設けられた偏光フィルタ２６と、一対のガラス基板２５の間に設けられた一対の配向膜２７と、一対の配向膜２７の間に設けられた液晶層２８と、各配向膜２７に設けられた透明電極２９と、表面側のガラス基板２５と透明電極２９との間に設けられたカラーフィルタ３０とを有している。表示パネル２４の表面には、表示部２１が形成されている。

図４は、表示部２１の拡大図である。表示部２１には、複数の画素４０が設けられている。表示部２１には、複数の画素４０が行列状に配列されている。各画素４０は、赤色のサブ画素４１ｒと、緑色のサブ画素４１ｇと、青色のサブ画素４１ｂ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４１」と称する。この表示部２１に様々な画像が表示される。詳しくは後述するが、サブ画素４１には、ドット３３が設けられている。そして、複数のドット３３の集合でドットパターンを構成している。ドット３３は、マークの一例であり、ドットパターンは、位置情報パターンの一例である。

［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５は、デジタルペン１０の概略構成を示す断面図である。

デジタルペン１０は、円筒状の本体部１１と、本体部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。デジタルペン１０は、ペン形状をしている。

本体部１１は、一般的なペンと同様の円筒で形成されている。ペン先部１２は、先細形状であって、その先端は表示部２１の表面を傷つけない程度に丸く形成されている。また、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、本体部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を用いて表示部２１上に文字などを記入する際にペン先部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、本体部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で構成されており、本体部１１の先端から赤外光を照射するように構成されている。

読取部１５は、本体部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。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、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は本体部１１の先端部に設けられているので、対物レンズ１５ａには、照射部１４から出射され、表示装置２０で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。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イメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサで構成される。詳しくは後述するが、前記ドットパターンは赤外光を吸収する材料で形成されているので、ドットパターンからは赤外光が返ってこない。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を取得し、該ドットパターン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、デジタルペン１０全体を制御する。ペン側マイコン１６ｂは、ＣＰＵや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も実装されている。ペン側マイコン１６ｂは、制御部の一例である。

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により特定した位置情報を外部へ無線送信する。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、本体部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．カラーフィルタの詳細構造］
続いて、カラーフィルタ３０の詳細構造について説明する。図６は、カラーフィルタ３０の平面図である。

カラーフィルタ３０は、ブラックマトリクス３１と、該ブラックマトリクス３１により区画され、特定の色の光を透過させる複数の画素領域３２と、画素領域３２内に設けられたドット３３とを有している。画素領域３２には、赤色（Ｒ）の光を透過させる赤色画素領域３２ｒと、緑色（Ｇ）の光を透過させる緑色画素領域３２ｇと、青色（Ｂ）の光を透過させる青色画素領域３２ｂとを含んでいる。各画素領域３２は、長方形状をしている。各画素領域３２は、表示部２１のサブ画素４１に対応している。具体的には、赤色画素領域３２ｒは、赤色のサブ画素４１ｒに対応し、緑色画素領域３２ｇは、緑色のサブ画素４１ｇに対応し、青色画素領域３２ｂは、青色のサブ画素４１ｂに対応する。尚、透過させる色を区別しないときには、単に、「画素領域３２」と称する。画素領域は、着色層の一例である。

赤色画素領域３２ｒ、緑色画素領域３２ｇ及び青色画素領域３２ｂは、画素領域３２の短手方向において、この順で並んでいる。画素領域３２の長手方向については、同じ色の画素領域３２が並んでいる。つまり、赤色画素領域３２ｒの長手方向の隣りには、別の赤色画素領域３２ｒが並んでいる。同様に、緑色画素領域３２ｇの長手方向の隣りには、別の緑色画素領域３２ｇが並んでいる。青色画素領域３２ｂについても同様である。ブラックマトリクス３１は、画素領域３２の長手方向に延びる縦線と、画素領域３２の短手方向に延びる横線とを含み、格子状に形成されている。横線は、縦線に比べて、太く形成されている。ブラックマトリクス３１及びドット３３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。ドット３３は、中実の円形に形成されている。ドット３３は、全ての画素領域３２ではなく、いくつかの画素領域３２に設けられている。カラーフィルタ３０においては、複数のドット３３が一かたまりとなってドットパターンを形成している。このドットパターンは、カラーフィルタ３０の位置に応じて異なっている。

以下に、ドットパターンについて詳しく説明する。

まず、カラーフィルタ３０上に第１基準線３４と第２基準線３５とを規定する。これら第１及び第２基準線３４，３５は、仮想的な線であり、実際に存在する線ではない。第１基準線３４及び第２基準線３５は、仮想線の一例である。第１基準線３４は、画素領域３２の短手方向に延びる直線である。第１基準線３４は、画素領域３２の長手方向に画素領域３２を２つおきに、複数並設されている。各第１基準線３４は、画素領域３２の長手方向中央に位置している。第２基準線３５は、画素領域３２の長手方向に延びる直線である。第２基準線３５は、緑色画素領域３２ｇ上に設けられており、画素領域３２の短手方向に緑色画素領域３２ｇを２つおきに、複数並設されている。各第２基準線３５は、緑色画素領域３２ｇの短手方向中央に位置している。これら第１基準線３４及び第２基準線３５により、カラーフィルタ３０上には格子が規定される。

各ドット３３は、第１基準線３４と第２基準線３５との交点の周辺に配置される。図７は、ドット３３の配置パターンを示す図である。ドット３３は、該交点から、互いに直交する四方（図６，７では、上下左右）の何れかにオフセットした位置に配置される。具体的には、ドット３３は、図７（Ａ）〜（Ｄ）の何れかの配置となる。図７（Ａ）の配置では、ドット３３は、第１基準線３４と第２基準線３５との交点から、第１基準線３４上を右側にオフセットした位置に配置される。このとき、ドット３３は、青色画素領域３２ｂ上に配置される。この配置を数値化する際には「１」で表す。図７（Ｂ）の配置では、ドット３３は、第１基準線３４と第２基準線３５との交点から、第２基準線３５上を上側にオフセットした位置に配置される。このとき、ドット３３は、緑色画素領域３２ｇ上に配置される。この配置を数値化する際には「２」で表す。図７（Ｃ）の配置では、ドット３３は、第１基準線３４と第２基準線３５との交点から、第１基準線３４上を左側にオフセットした位置に配置される。このとき、ドット３３は、赤色画素領域３２ｒ上に配置される。この配置を数値化する際には「３」で表す。図７（Ｄ）の配置では、ドット３３は、第１基準線３４と第２基準線３５との交点から、第２基準線３５上を下側にオフセットした位置に配置される。このとき、ドット３３は、緑色画素領域３２ｇ上に配置される。この配置を数値化する際には「４」で表す。何れの配置においても、第１基準線３４と第２基準線３５との交点からのドット３３のずれ量は、一定である。

そして、６ドット×６ドットを１つの単位エリアとして、単位エリアに含まれる３６個のドット３３で１つのドットパターンを形成する。単位エリアに含まれる３６個のドット３３のそれぞれを前記「１」〜「４」の何れかの配置とすることによって、膨大な数のドットパターンを形成することができる。各単位エリアのドットパターンは、全て異なっている。複数のドット３３で構成されるドットパターンは、ブラックパターンの一例である。

これら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、単位エリアごとの位置座標を表している。つまり、カラーフィルタ３０を、６ドット×６ドットの単位エリアで分割すると、各ドットパターンはその単位エリアの位置座標を表している。こ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）や座標変換（デコーディング）の方法は、例えば、特開２００６−１４１０６７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．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８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に対して文字を入力していると判定し、ステップＳ１２へ進む。圧力が検出されていない間（ＮＯ）は、ペン側マイコン１６ｂは、ステップＳ１１を繰り返す。

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。圧力センサ１３により圧力が検出されると、照射部１４からは赤外光が出射される。この赤外光は、少なくとも表示装置２０のカラーフィルタ３０に設けられたドット３３に吸収される一方、画素領域３２等において反射される。反射された赤外光は、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上における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を取得し、該ドットパターンに基づいてペン先部１２の、表示部２１上の位置を特定する。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、ドットパターンを取得する。例えば、ブラックマトリクス３１は、ドット３３と同様に、カーボンブラックで形成されているため、赤外光を吸収する。そのため、読取部１５からの画像には、ブラックマトリクス３１もドット３３同じ状態で含まれている。そこで、読取部１５からの画像信号に所定の画像処理を施すことによりドット３３をブラックマトリクス３１から判別し易くし、処理後の画像信号から複数のドット３３の配列を取得する。続いて、特定部１６ａは、取得されたドット３３の配列から６ドット×６ドットの単位エリアを割り出すと共に、該単位エリアのドットパターンから該単位エリアの位置座標（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、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における、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、ユーザによる入力が継続していると判定して、ステップＳ１１へ戻る。そして、前記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Ｓ１６において、圧力センサ１３が圧力を検出していない場合には、ペン側マイコン１６ｂは、ユーザによる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が表示部２１上におけるデジタルペン１０の先端の軌跡を表示部２１に表示することによって、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。文字に限らず、数字、記号及び図形等を記入できる。また、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、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の移動に追従して、表示部２１上におけるデジタルペン１０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上の位置が表示装置２０に入力され、表示装置２０が該入力に応じて様々な表示制御を行う。

［６．実施形態の効果］
したがって、本実施形態によれば、表示制御システム１００は、複数の画素４０が設けられて画像を表示する表示部２１を有する表示装置２０と、前記表示部２１上の位置を指示するデジタルペン１０とを備え、該デジタルペン１０に指示された位置に応じた表示制御を行う。前記表示部２１には、該表示部２１上の位置を表す位置情報パターンが設けられ、前記デジタルペン１０は、前記表示部２１上において指示している位置の前記位置情報パターンを光学的に読み取るように構成され、前記表示装置２０は、前記デジタルペン１０が読み取った前記位置情報パターンに対応する位置の表示内容を変更するように前記表示部２１を制御する。前記画素４０は、赤色のサブ画素４１ｒと、緑色のサブ画素４１ｇと、青色のサブ画素４１ｂとを有する。前記位置情報パターンは、前記サブ画素４１に設けられ、光を吸収又は反射する複数のドット３３で形成されている。前記デジタルペン１０は、光を照射する照射部１４と、該照射部１４から照射され前記表示部２１で反射した光を受光することにより前記位置情報パターンを読み取る読取部１５とを有する。

また、表示装置２０は、複数の画素４０が設けられて画像を表示する表示部２１を有する。そして、前記表示部２１には、外部から光学的に読み取り可能であって該表示部２１上の位置を表す位置情報パターンが設けられている。前記画素４０は、赤色のサブ画素４１ｒと、緑色のサブ画素４１ｇと、青色のサブ画素４１ｂとを有する。前記位置情報パターンは、前記サブ画素４１に設けられ、光を吸収又は反射する複数のドット３３で形成されている。

さらに、表示パネル２４は、複数の画素４０が設けられて画像を表示する表示部２１を有する。そして、前記表示部２１には、外部から光学的に読み取り可能であって該表示部２１上の位置を表す位置情報パターンが設けられている。

前記の構成によれば、表示部２１の位置情報パターンを読み取ることでデジタルペン１０の位置を検出することによって、高精細な手書き入力を行うことができる。つまり、表示装置の表示面に手書き入力を行う構成としては、表示装置に静電容量センサ等のセンサを内蔵させ、表示面におけるスタイラスの接触点をセンサにより検出することにより、スタイラスの位置を検出し、スタイラスの軌跡に応じた入力を行う構成が考えられる。このような構成では、手書き入力の精細さは、スタイラスの位置検出の精度、即ち、センサの位置検出分解能に依存する。しかしながら、センサは或る程度の大きさを有するため、あまり多くのセンサを表示装置に設けることは難しい。また、タッチセンサの個数が増えると、コストも増大してしまう。それに対し、本実施形態によれば、手書き入力の精細さは、デジタルペン１０によるドットパターンの検出精度に依存する。この検出精度は、ドットパターンを高密度化することにより容易に向上させることができる。ドットパターンをどこまで高密度化できるかは、ドットパターンを高密度に作製する能力だけでなく、デジタルペン１０の解像度やドットパターンの判別能力に依存する。しかし、ドットパターンを高密度に作製することはタッチセンサの検出分解能を向上させることに比べて容易である。また、デジタルペン１０の解像度をそれほど上げなくても、タッチセンサの検出分解能に比べて高密度のドットパターンを十分に読み取ることができる。よって、表示部２１のドットパターンを読み取ることでデジタルペン１０の位置を検出することによって、表示装置側のセンサでペンの位置を検出する構成に比べて、高精細な手書き入力を行うことができる。

また、前記表示部２１は、ブラックマトリクス３１と、該ブラックマトリクス３１により区画される画素領域３２とを有し、前記位置情報パターンは、複数のドット３３で構成されており、前記ドット３３は、前記ブラックマトリクス３１と同じ材料で形成されている。

前記の構成によれば、表示パネル２４の製造、ひいては表示装置２０の製造を簡略化することができる。つまり、ブラックマトリクス３１の材料とドット３３の材料とが同じなので、表示パネル２４を製造する際の材料の種類を削減することができる。それに加えて、ブラックマトリクス３１の材料とドット３３の材料とが同じなので、ブラックマトリクス３１とドット３３とを共通の工程で形成することもできる。

前記ドット３３は、前記画素領域３２に配置されている。

この構成によれば、ブラックマトリクス３１とドット３３とが同じ材料で形成されている場合であっても、ブラックマトリクス３１とドット３３とを容易に判別することができる。

前記デジタルペン１０は、光を照射する照射部１４と、該照射部１４から照射され前記表示部２１で反射した光を受光することにより前記位置情報パターンを読み取る読取部１５とを有する。

この構成によれば、暗い環境下であっても、デジタルペン１０が光源を有するので、位置情報パターンを高い精度で光学的に読み取ることができる。

前記デジタルペン１０は、読み取った前記位置情報パターンに基づいて、該位置情報パターンが設けられた前記表示部２１上の位置を特定する特定部１６ａを有する。

この構成によれば、デジタルペン１０の指示位置の特定をデジタルペン１０が行うので、表示装置２０の処理を簡略化することができる。

［７．変形例］
以下に、ドットパターンの変形例について説明する。図９は、変形例に係るドットパターンを示す。

図９（Ａ）に示すドットパターンにおいては、ドット３３は、第１基準線３４と第２基準線３５との交点から、第１及び第２基準線３４，３５に対して斜めの方向にオフセットした位置に配置されている。すなわち、ドット３３は、第１基準線３４と第２基準線３５との交点から左上、右上、左下、右下にオフセットした位置に配置されている。尚、この変形例では、第１及び第２基準線３４，３５は、ブラックマトリクス３１上に設けられている。

図９（Ｂ）に示すドットパターンにおいては、ドット３３は、ブラックマトリクス３１の太さよりも大きく、ブラックマトリクス３１上に配置されている。すなわち、ドット３３は、ブラックマトリクス３１上に配置されているものの、ブラックマトリクス３１からはみ出している。

このように、ドット３３は、前記ブラックマトリクス３１上に配置され、該ブラックマトリクス３１よりも幅が広い。この構成によれば、ドット３３が画素領域３２上に配置される構成と比べて、ドット３３が画素領域３２に与える影響を低減することができる。

図９（Ｃ）に示すドットパターンにおいては、ドット３３は、ブラックマトリクス３１上に配置されているものの、赤外光に対する反射率がブラックマトリクス３１と異なっている。具体的には、ブラックマトリクス３１中に白抜きのドット３３を形成している。

このように、ドット３３は、前記ブラックマトリクス３１上に、該ブラックマトリクス３１が部分的に取り除かれた状態で形成されている。この構成によれば、ドット３３が画素領域３２上に配置される構成と比べて、ドット３３が画素領域３２に与える影響を低減することができる。

尚、図９（Ｂ），（Ｃ）の変形例においては、隣り合うドット３３の縦方向及び横方向への間隔は、隣り合う第１基準線３４の間隔以下、及び隣り合う第２基準線３５の間隔以下となっている。

次に、デジタルペン１０の変形例について説明する。図１０は、変形例に係るデジタルペン１０の概略構成を示す断面図である。

変形例に係るデジタルペン１０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、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、本体部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、リング状に形成されていてもよい。

すなわち、前記デジタルペン１０は、ペン先部１２を有するペン形状をしており、前記読取部１５は、撮像素子１５ｂと、ペン先部１２に設けられ、前記表示部２１で反射した光を該撮像素子１５ｂに結像させる対物レンズ１５ａとを有する。

この変形例によれば、デジタルペン１０と表示部２１との接触点とドットパターンを読み取る部分とが一致するため、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１０を用いた手書き入力を実現することができる。

《発明の実施形態２》
次に、実施形態２に係る表示制御システム２００について説明する。図１１は、表示制御システム２００の概略構成を示すブロック図である。表示制御システム２００は、デジタルペン２１０の位置の特定を、デジタルペン２１０ではなく表示装置２２０が行う点で実施形態１と異なる。以下、実施形態１と同様の構成については、同様の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる部分を中心に説明する。

デジタルペン２１０は、図１１に示すように、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、該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。

表示装置２２０は、図１１に示すように、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、図４に示したような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から送信された信号を受信して、該信号を特定部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。つまり、本実施形態では、デジタルペン２１０からの送信信号は撮像素子１５ｂで取得した画像信号なので、特定部２４０が該画像信号からデジタルペン２１０の位置を特定する。すなわち、特定部２４０は、特定部１６ａと同様に、画像信号からドットパターンを取得し、該ドットパターンに基づいてペン先部１２の、表示部２１上の位置座標を特定する。特定部２４０は、特定した位置情報を表示側マイコン２３へ送信する。表示側マイコン２３は、位置情報に基づいて、表示部２１に表示される表示情報を変更するように表示パネル２４を制御する。

次に表示制御システム２００の動作について説明する。図１２は、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である。以下では、ユーザが、デジタルペン２１０を用いて表示装置２２０に文字を記入する場合について説明する。

表示制御システム２００の電源がオンされると、ステップＳ２１において、デジタルペン２１０のペン側マイコン１６ｂは、ペン先部１２に圧力が作用したか否かを監視する。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２２０の表示部２１に対して文字を入力していると判定し、ステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２では、デジタルペン２１０の読取部１５が、表示部２１に形成されたドットパターンの画像を取得する。読取部１５が取得した画像信号は、ステップＳ２３において、送信部１７を介して表示装置２２０へ送信される。

デジタルペン２１０から送信された画像信号は、ステップＳ２４において、表示装置２２０の受信部２２により受信される。受信された画像信号は、特定部２４０に送られる。特定部２４０は、該画像信号に基づき、ドットパターンを取得し、デジタルペン２１０の位置を特定する。特定部２４０が特定した位置情報は、表示側マイコン２３へ送られる。

続いて、ステップＳ２５において、表示側マイコン２３は、位置情報を受信すると、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における位置情報に対応する位置に点を表示する。

その後、ステップＳ２６において、ペン側マイコン１６ｂは、ユーザによる入力が継続しているか否かを判定する。入力が継続している場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１１へ戻り、前記のフローを繰り返す。一方、入力が継続していない場合には、処理を終了する。こうして、デジタルペン２１０のペン先部１２の軌跡に応じた文字が表示装置２２０の表示部２１に表示される。

このような処理を行うことで、表示制御システム２００は、ユーザが操作するデジタルペン２１０の位置を高精細に検知し、表示部２１に高精細に反映させることができる。

したがって、前記表示装置２２０は、前記デジタルペン２１０が読み取った前記位置情報パターンに基づいて、該位置情報パターンが設けられた前記表示部２１上の位置を特定する特定部２４０をさらに有する。

この構成によれば、デジタルペン２１０の指示位置の特定を表示装置２２０が行うので、デジタルペン２１０の処理を簡略化することができる。

《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の形態にも適用可能である。また、上記実施形態１，２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。

そこで、以下、その他の実施形態を例示する。

前記実施形態では、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２０，２２０は、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、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２０，２２０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２０，２２０は、ノートＰＣや携帯型タブレットのディスプレイであり得る。さらには、表示装置２０，２２０は、テレビや電子黒板等であり得る。

デジタルペン１０，２１０又は表示装置２０，２２０に、入力モードを切り替える切替部を設けてもよい。具体的には、デジタルペン１０，２１０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該スイッチにより切り替えるように構成してもよい。あるいは、表示装置２０，２２０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、それらをデジタルペン１０，２１０を用いて選択するように構成してもよい。さらに、デジタルペン１０，２１０や表示装置２０，２２０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、操作性をさらに向上させることができる。

前記デジタルペン１０，２１０と表示装置２０，２２０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１０，２１０と表示装置２０，２２０とが有線で接続されており、該有線を介して信号の送受信を行ってもよい。

また、前記実施形態１では、デジタルペン１０が位置情報の特定まで行って、その位置情報を表示装置２０へ送信し、前記実施形態２では、デジタルペン２１０がドットパターンの画像信号を取得し、その画像信号を表示装置２２０へ送信しているが、これに限られるものではない。例えば、デジタルペン１０，２１０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２０，２２０へ送信してもよい。つまり、デジタルペン１０が指示する表示部２１上の位置に関する情報をデジタルペン１０，２１０が取得し、該位置に関する情報がデジタルペン１０，２１０から表示装置２０，２２０へ送信され、表示装置２０，２２０が該位置に関する情報に応じて様々な表示制御を行う限りにおいては、該位置に関する情報はどのようなものであってもよい。

また、前記実施形態１，２では、表示部２１上におけるデジタルペン１０の位置を特定する特定部は、デジタルペン１０又は表示装置２２０に設けられているが、これに限られるものではなく、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ドットパターンが設けられ、デジタルペンが該ドットパターンを光学的に読み取ってＰＣ本体へ送信し、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、該特定した位置に応じた処理を表示装置に命令するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、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、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、前記実施形態では、圧力センサ１３を用いて、デジタルペン１０，２１０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１０，２１０に入力のオン・オフを切り替えるスイッチを設け、スイッチがオンされたときに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１０，２１０が表示部２１の表面に接触していなくても、入力を行うことができる。または、表示装置２０，２２０が表示部２１の表面を所定の振動数で振動させ、デジタルペン１０，２１０が表示部２１の表面に接触することによる振動数の変化を表示装置２０，２２０が検出することによって、入力の有無を検出するように構成してもよい。

前記実施形態では、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。

前記ドット３３は円形状であるが、これに限られるものではない。ドット３３は、三角形や四角形などの多角形状であってもよく、楕円などの形状であってもよい。

また、前記ドット３３を配置するための第１及び第２基準線３４，３５は、前記実施形態に限られるものではない。例えば、第１基準線３４は、画素領域３２の長手方向に画素領域３２を２つおきに設けられているが、画素領域３２の長手方向において画素領域３２ごとに設けられてもよいし、画素領域３２を１つおき、又は３つ以上おきに設けられてもよい。また、第２基準線３５は、緑色画素領域３２ｇ上又はブラックマトリクス３１上に設けられているが、これに限られるものではない。例えば、第２基準線３５は、赤色画素領域３２ｒ又は青色画素領域３２ｂ上に設けられてもよい。また、第２基準線３５は、特定の一色の画素領域３２上に設けられている必要はない。第２基準線３５は、赤色画素領域３２ｒ、緑色画素領域３２ｇ及び青色画素領域３２ｂ上に混在して設けられてもよいし、画素領域３２上だけでなくブラックマトリクス３１上にも混在して設けられてもよい。さらに、隣り合う第２基準線３５の間に何個の画素領域３２を介在させるかは、前記実施形態に限られるものではない。

前記実施形態では、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１０，２１０や表示装置２０，２２０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、パターニングの手法は前記実施形態に限られるものではない。

前記実施形態では、位置情報パターンがドットで構成されているが、マークはドットに限られるものではない。ドットの代わりに、三角形、四角形等の図形やアルファベット等の文字で表されるマークによって位置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の全面を塗りつぶして形成されていてもよい。

さらに、位置情報パターンは、表示部２１による表示で表現されていてもよい。

また、ドット３３は、カラーフィルタ３０に設けられているが、これに限られるものではない。ドット３３は、ガラス基板２５や偏光フィルタ２６に設けられていてもよい。

あるいは、ドット３３を、表示パネル２４の画素４０で表現することもできる。すなわち、表示部２１に含まれる複数の画素４０の一部を位置情報パターンのために使用し、前記「１」〜「４」に対応する位置の画素４０又はサブ画素４１の表示を制御する（例えば、対応する画素４０を黒色等の特定の色の点として表示させる）ことによって、表示部２１に位置情報パターンを表示することもできる。このようにして、表示部２１にドット３３を設ける構成を実現することもできる。すなわち、前記表示装置２０は、前記表示部２１に前記位置情報パターンを表示させる。この構成によれば、従来の表示装置２０に特段の改良を加えることなく、前述の表示制御システム１００を実現することができる。

また、ドット３３は、ブラックマトリクス３１と同じ材料で形成されているが、これに限られるものではない。例えば、ドット３３を、赤外光を反射する材料で形成してもよい。

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、そのそれぞれに紐付けされた位置座標を記憶しておき、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ことをもって、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するべきではない。

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の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、表示装置と指示装置とを備えた表示制御システムについて有用である。

１００，２００ 表示制御システム
１０，２１０ 光学式デジタルペン
１１ 本体部
１２ ペン先部
１３ 圧力センサ
１４ 照射部
１５ 読取部
１５ａ 対物レンズ
１５ｂ 撮像素子
１６ 制御部
１６ａ 特定部
１６ｂ ペン側マイコン
１７ 送信部
１９ 電源
２０，２２０ 表示装置
２１ 表示部
２２ 受信部
２３ 表示側マイコン
２４ 表示部
３０ カラーフィルタ
３１ ブラックマトリクス
３２ セル
３３ ドット
３４ 第１基準線
３５ 第２基準線

Claims (21)

1. 複数の画素が設けられて画像を表示する表示部を有する表示装置と、前記表示部上の位置を指示する指示装置とを備え、該指示装置に指示された位置に応じた表示制御を行う表示制御システムであって、
   前記表示部には、該表示部上の位置を表す位置情報パターンが設けられ、
   前記指示装置は、前記表示部上において指示している位置の前記位置情報パターンを光学的に読み取るように構成され、
   前記表示装置は、前記指示装置が読み取った前記位置情報パターンに対応する位置の表示内容を変更するように前記表示部を制御する表示制御システム。
2. 前記表示部は、ブラックマトリクスと、該ブラックマトリクスにより区画される着色層とを有し、
   前記位置情報パターンは、複数のマークで構成されており、
   前記マークは、前記ブラックマトリクスと同じ材料で形成されている、請求項１に記載の表示制御システム。
3. 前記マークは、前記着色層に配置されている、請求項２に記載の表示制御システム。
4. 前記マークは、前記ブラックマトリクス上に配置され、該ブラックマトリクスよりも幅が広い、請求項２に記載の表示制御システム。
5. 前記表示部は、ブラックマトリクスと、該ブラックマトリクスにより区画される着色層とを有し、
   前記位置情報パターンは、複数のマークで構成されており、
   前記マークは、前記ブラックマトリクス上に、該ブラックマトリクスが部分的に取り除かれた状態で形成されている、請求項１に記載の表示制御システム。
6. 前記表示装置は、前記表示部に前記位置情報パターンを表示させる、請求項１に記載の表示制御システム。
7. 前記指示装置は、光を照射する照射部と、該照射部から照射され前記表示部で反射した光を受光することにより前記位置情報パターンを読み取る読取部とを有する、請求項１に記載の表示制御システム。
8. 前記指示装置は、ペン先部を有するペン形状をしており、
   前記読取部は、撮像素子と、ペン先部に設けられ、前記表示部で反射した光を該撮像素子に結像させる対物レンズとを有する、請求項１に記載の表示制御システム。
9. 前記表示装置は、前記指示装置が読み取った前記位置情報パターンに基づいて、該位置情報パターンが設けられた前記表示部上の位置を特定する特定部をさらに有する、請求項１に記載の表示制御システム。
10. 前記指示装置は、読み取った前記位置情報パターンに基づいて、該位置情報パターンが設けられた前記表示部上の位置を特定する特定部を有する、請求項１に記載の表示制御システム。
11. 複数の画素が設けられて画像を表示する表示部を有する表示装置であって、
    前記表示部には、外部から光学的に読み取り可能であって該表示部上の位置を表す位置情報パターンが設けられている表示装置。
12. 前記表示部は、ブラックマトリクスと、該ブラックマトリクスにより区画される着色層とを有し、
    前記位置情報パターンは、複数のマークで構成されており、
    前記マークは、前記ブラックマトリクスと同じ材料で形成されている、請求項１１に記載の表示装置。
13. 前記マークは、前記着色層に配置されている、請求項１２に記載の表示装置。
14. 前記マークは、前記ブラックマトリクス上に配置され、該ブラックマトリクスよりも幅が広い、請求項１２に記載の表示装置。
15. 前記表示部は、ブラックマトリクスと、該ブラックマトリクスにより区画される着色層とを有し、
    前記位置情報パターンは、複数のマークで構成されており、
    前記マークは、前記ブラックマトリクス上に、該ブラックマトリクスが部分的に取り除かれた状態で形成されている、請求項１１に記載の表示装置。
16. 前記位置情報パターンは、前記表示部により表示される、請求項１１に記載の表示装置。
17. 複数の画素が設けられて画像を表示する表示部を有する表示パネルであって、
    前記表示部には、外部から光学的に読み取り可能であって該表示部上の位置を表す位置情報パターンが設けられている表示パネル。
18. 前記表示部は、ブラックマトリクスと、該ブラックマトリクスにより区画される着色層とを有し、
    前記位置情報パターンは、複数のマークで構成されており、
    前記マークは、前記ブラックマトリクスと同じ材料で形成されている、請求項１７に記載の表示パネル。
19. 前記マークは、前記着色層に配置されている、請求項１８に記載の表示パネル。
20. 前記マークは、前記ブラックマトリクス上に配置され、該ブラックマトリクスよりも幅が広い、請求項１８に記載の表示パネル。
21. 前記表示部は、ブラックマトリクスと、該ブラックマトリクスにより区画される着色層とを有し、
    前記位置情報パターンは、複数のマークで構成されており、
    前記マークは、前記ブラックマトリクス上に、該ブラックマトリクスが部分的に取り除かれた状態で形成されている、請求項１７に記載の表示パネル。

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