JPWO2014038118A1 - 表示装置および表示制御システム - Google Patents

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Abstract

表示制御システム１００は、透過軸が互いに直交する一対の偏光板２５０を用いて可視画像を表示する表示部２２０と、表示面における位置に関する情報を表す複数のパターン２６０が形成されたパターン層２３０と、表示部２２０の前面側からパターン２６０に吸収される光を射出する光源１４０と、反射部２４０と、光源１４０から射出されて反射部２４０で反射した後に表示部２２０及びパターン層２３０を透過した光から、パターン２６０を読み取り、そのパターン２６０の表示面における位置を特定する特定部１６０と、特定部１６０により特定された位置に応じて、表示部２２０に表示する表示情報を制御する表示制御部１３０とを備え、光源１４０から射出される光のピーク波長は、一対の偏光板２５０の透過率が７０％以上となる。

Description

本開示は、指示装置を用いて表示部に指示入力が可能な表示装置および表示制御システムに関する。
特許文献１は、絶対位置の特定が可能なパターンが印刷された紙に対して、カメラを内蔵したペンを用いて、パターンから絶対位置を検知することで、ペンにより紙に記入された情報を電子化するペン入力システムを開示する。このペン入力システムは、パターン部と、絶対位置を特定する特定部と、特定位置を記録する記録部とを備える。これにより、紙に記入した情報を電子化することができる。
特開２００７−２２６５７７号公報
本開示は、表示面における位置に関する情報を表す複数のパターンが形成されたパターン層を有する表示制御システムにおいて、パターンの読み取り精度を向上させた表示制御システムを提供する。
本開示における表示制御システムは、透過軸が互いに直交する一対の偏光板を有し、一対の偏光板を用いて表示面に可視画像を表示する表示部と、表示面に重なるように配置され、表示面における位置に関する情報を表す複数のパターンが形成されたパターン層と、表示部の前面側から、パターンに吸収される光を射出する光源と、表示部及びパターン層の背面側に設けられた反射部と、光源から射出されて反射部で反射した後に表示部及びパターン層を透過した光から、パターンを読み取り、パターンの表示面における位置を特定する特定部と、特定部により特定された位置に応じて、表示部に表示する表示情報を制御する表示制御部とを備え、光源から射出される光のピーク波長は、一対の偏光板の透過率が７０％以上となる。
本開示における表示制御システムは、表示部の表示状態に影響されることなく、パターンの読み取り精度を向上させることができる。
図１は、実施の形態１に係る表示制御システムの概略図である。 図２は、実施の形態１に係る表示装置のパターン層の拡大図である。 図３は、実施の形態１に係る液晶表示部に使われている２枚の偏光板の透過軸を直交させたときの透過率の波長特性を示す図表である。 図４（ａ）は、実施の形態１に係る液晶表示部を可視光で撮影した画像を示す図であり、図４（ｂ）は、実施の形態１に係る液晶表示部を９００ｎｍの赤外光で撮影した画像を示す図である。 図５は、実施の形態１に係る光源の波長特性を示す図である。 図６は、実施の形態１に係るパターンの材料の透過率の波長特性を示す図である。
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。
（実施の形態１）
以下、図１〜６を用いて、実施の形態１を説明する。
［１．表示制御システムの概要］
図１は、実施の形態１に係る表示制御システム１００の概略図である。表示制御システム１００は、指示装置１１０と、表示装置１２０と、表示制御部１３０と、を備える。指示装置１１０は、ペン型の入力装置である。指示装置１１０は、光源１４０と、撮像部１５０と、位置特定部１６０と、ペン先１７０と、圧力センサ１８０と、を備える。光源１４０は、赤外光を射出する光源（例えばＬＥＤ）である。撮像部１５０は、光学系１９０および撮像素子２００を備える。光学系１９０は、指示装置１１０の先端側から入射した光を撮像素子２００に結像させる。
表示装置１２０は、バックライト２１０と、液晶表示部２２０（液晶表示パネル）と、パターン層２３０とを備える。バックライト２１０は、例えばエッジ型のバックライトである。なお、バックライト２１０は、エッジ型に限定されない。バックライト２１０は、可視光を発する表示用光源と、表示用光源の導光板の背面側（図１において下側）に配置された拡散反射板２４０とを有する。バックライト２１０は、内部に拡散反射板２４０を有する。拡散反射板２４０は、液晶表示部２２０及びパターン層２３０の背面側に設けられた反射部に相当する。液晶表示部２２０は、光を偏光する２枚の偏光板２５０と、液晶層２２１を有する。液晶層２２１は、透過軸が互いに直交する２枚の偏光板２５０に挟まれている。液晶表示部２２０は、複数の画素（図示省略）からなる。液晶表示部２２０は、一対の偏光板２５０を用いて表示面に可視画像を表示する。パターン層２３０は、表示面に重なるように配置されている。パターン層２３０には、光源１４０の射出光（赤外光）を吸収する複数のパターン２６０（情報パターン）が形成されている。
図２は、パターン層２３０の拡大図である。パターン２６０は、複数のマーク４２（例えばドット）により形成されている。各マーク４２は、図２（ａ）に示す仮想の格子４５の格子点を基準に配置されている。パターン２６０は、例えば、図２（ｂ）に示す６マーク×６マークのエリア５０内の３６個のマーク４２により形成されている。パターン２６０は、各マーク４２の配置パターン（格子点に対する位置）によって、表示装置１２０の表示面（表示領域）における位置に関する情報を表す。全てのパターン２６０は互いに異なる。１つのパターン２６０で、１つの座標（表示面における座標）が表される。図２（ｂ）では、エリア５０ａ、５０ｂのパターン２６０が、例えばエリア５０ａ、５０ｂの中心位置の座標を表す。指示装置１１０は、１つのエリア５０のパターン２６０を読み取る。例えば、図２（ｂ）においてペン先１７０が右下へ斜めに移動すると、指示装置１１０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。
表示制御システム１００では、ユーザが指示装置１１０を用いて表示装置１２０の表示面に文字などを記入する際に、ユーザが指示装置１１０のペン先１７０を表示装置１２０の画面に接触させる。そうすると、圧力センサ１８０が、表示装置２０からペン先１７０に加わる圧力を検知する。圧力センサ１８０は、ペン先１７０が表示装置１２０に接触したことを検知する。そして、圧力センサ１８０によってペン先１７０の接触が検知されると、光源１４０が表示装置１２０の画面に向けて光を射出する。
指示装置１１０は、光源１４０が射出した光を用いて、パターン２６０を撮像部１５０により、光学的に読み取る。撮像部１５０の撮像素子２００は、撮像面に結像した光学像を電気信号に変換して画像情報（画像信号）を生成する。そして、位置特定部１６０が、撮像部１５０からの画像情報に基づいて、撮像部１５０が読み取ったパターン２６０の表示面における位置を、位置情報として特定する。これにより、液晶表示部２２０上における指示装置１１０の位置に関する情報を表すパターン２６０に基づいて、位置特定部１６０が、指示装置１１０の位置を位置情報として特定する。特定された位置情報は、表示制御部１３０に送信される。表示制御部１３０は、受信した位置情報に基づいて、表示装置１２０の表示制御を行う。例えば、表示装置１２０は、指示装置１１０のペン先１７０の軌跡に応じて、液晶表示部２２０に点を連続的に表示する。これにより、指示装置１１０を用いて、液晶表示部２２０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１２０は、指示装置１１０のペン先１７０の軌跡に応じて、液晶表示部２２０に表示された点を連続的に消去する。これにより、指示装置１１０を消しゴムのように用いて、液晶表示部２２０の文字や図形を消去することができる。すなわち、指示装置１１０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。
光源１４０の射出光を用いたパターン２６０の読み取り等について説明する。光源１４０から射出された光は、パターン層２３０および液晶表示部２２０を透過し、バックライト２１０の拡散反射板２４０に到達して拡散反射する。その結果、指示装置１１０の傾きに拘わらず、液晶表示部２２０を透過した赤外光の一部が、指示装置１１０側へ戻ってくる。拡散反射により実質的に均一化された光は、再び偏光板２５０を有する液晶表示部２２０を透過し、パターン層２３０を背面側から照明する。パターン２６０は、光源１４０が射出する赤外光（光源１４０の波長の光）を吸収する材料（光源１４０が射出する赤外光に対する透過率が低い材料）で形成されている。パターン層２３０を透過した光は、空間的に強度変調される。すなわち、パターン層２３０のうち、パターン２６０の形成領域（マーク４２の形成領域）では射出光の強度が入射光に比べて大きく低下し、パターン２６０が形成されていない領域（マーク４２間の領域）では射出光の強度が入射光とほとんど同じである。パターン層２３０を透過した光は、指示装置１１０の光学系１９０に入射する。光学系１９０は、入射した光を撮像素子２００の撮像面に結像させる。その結果、パターン層２３０を透過した光の空間強度分布は、撮像部１５０により画像情報として得られる。撮像素子２００では、白字の背景にパターン２６０が黒く表現された画像が撮像される。撮像部１５０により得られた画像情報は、位置特定部１６０によりパターン２６０の設計情報（例えば、パターン２６０と位置座標が１対１で対応付けられた情報）との照合が行われ、その照合結果より、パターン層２３０におけるパターン２６０の絶対位置（例えば位置座標）が特定される。表示制御部１３０は、位置特定部１６０によって特定された絶対位置に応じて、液晶表示部２２０の表示情報を制御する。これにより、指示装置１１０を用いて、表示装置１２０に指示入力ができる。なお、位置特定部１６０は、所定の方法を用いて、パターン２６０における３６個のマーク４２の配置パターンに基づいて、そのパターン２６０を表示面における座標へ変換してもよい。パターン２６０のパターンニングや座標変換の方法には、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。
ここで、液晶表示部２２０では、液晶層２２１の各画素について、液晶分子の配向状態を変えることにより、バックライト２１０の射出光（可視光）の偏光板２５０の透過率が変わる。各画素の可視光の透過率を制御することで、液晶表示部２２０は文字や図形を表示する。可視光の透過率制御を行うため、偏光板２５０は、少なくとも４００ｎｍから７００ｎｍの可視光に対して、偏光特性（振動方向が透過軸に平行な光だけを透過する特性、つまり振動方向が透過軸に平行な光以外を遮光する特性）を有する。ここで、仮に偏光板２５０が光源１４０の射出光の波長に対して偏光特性を有する場合、光源１４０の射出光は、液晶層２２１の各画素の液晶分子の配向状態の違いにより、液晶表示部２２０を透過後の強度が空間的に変調される。光源１４０の射出光が液晶表示部２２０で空間的に強度変調されると、撮像部１５０で撮影されるパターン２６０の背景光が均一ではなくなる。これにより、撮像部１５０により撮像された画像からのパターン２６０の読み取りが困難になる。そこで、本実施の形態では、光源１４０の射出光の波長は、偏光板２５０が偏光特性を実質的に有しない波長を選択している。
以下、パターン２６０の位置特定と表示輝度の両立に必要な波長特性について詳細に述べる。
［１−１．表示部］
図３は、実施の形態１に係る液晶表示部２２０に使われている２枚の偏光板２５０の透過軸（偏光方向）を互いに直交させたときの透過率の波長特性の実測値の一例を示した図表である。測定サンプルは、日東電工製ＮＰＦ偏光板であり、一般的に液晶表示装置に使われている偏光板の一つである。透過率の測定は、２枚の偏光板２５０の透過軸（偏光軸）を互いに直交させた状態で行われている。図３によれば、２枚の偏光板２５０の透過率の波長特性は、波長７５０ｎｍ付近より透過率が上昇し始め、９００ｎｍ付近では透過率は９０％以上となる。すなわち、これら２枚の偏光板２５０の組み合わせは、９００ｎｍ以上の光に対して、実質的に偏光特性を有しない。従って、本実施の形態では、前述の液晶層２２１の各画素の液晶分子の配向状態がパターン２６０の読み取りへ悪影響を与えることを避けるために、９００ｎｍ以上の波長の光で、パターン２６０を読み取っている。つまり、ピーク波長（光強度が最大の波長）が９００ｎｍ以上の光源１４０を用いている。なお、パターン２６０の読み取る光に対して一対の偏光板２５０の偏光特性が大きく低下すればよく、光源１４０から射出される光のピーク波長は、一対の偏光板２５０の透過率が７０％以上であればよい。
図４（ａ）は、実施の形態１において、液晶表示部２２０の画面の一部を、可視波長の照明光を用いて撮影した画像であり、図４（ｂ）は、偏光板２５０の機能が失われる９００ｎｍの波長の照明光を用いて、図４（ａ）と同一領域を、図４（ａ）と同一の表示状態で撮影した画像である。可視波長の照明光で撮影した画像では、液晶表示部２２０の各画素の液晶分子の配向状態の違いとして、画素毎の透過率の違いがはっきりと観察された。一方、９００ｎｍの波長の照明光で撮影した画像では、可視波長の画像と同様に液晶層２２１の各画素の液晶分子の配向状態が異なる箇所が存在するにも拘らず、どの画素も同じように観察された。すなわち、ピーク波長が９００ｎｍ以上の光を照明光として使えば、液晶表示部２２０の各画素の液晶分子の配向状態に影響されることなく、パターン２６０を読み取ることができる。
［１−２．光源部］
図５は、実施の形態１における、光源１４０の波長特性である。光源１４０は赤外ＬＥＤ ＯＳＲＡＭ製ＳＦＨ−４２４８を用いた。光源１４０は、ピーク波長が９５０ｎｍであり、偏光板２５０（日東電工製ＮＰＦ偏光板）は、このピーク波長の光に対して実質的に偏光特性を有さない。光源１４０は、本実施の形態の表示制御システム１００に最適な光源である。
［１−３．パターン層］
パターン２６０（マーク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ている。パターン２６０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、パターン２６０は、４００ｎｍから７００ｎｍまでの波長範囲における光の透過率が７０％以上であり、一対の偏光板２５０の透過率が７０％以上となる波長（図３では８５０ｎｍ）から１０００ｎｍまでの波長範囲における光の透過率の最小値が３０％未満である。パターン２６０の材料（マーク４２の材料）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。
図６は、実施の形態１において、パターン２６０に用いた赤外吸収材料（マーク４２の材料）の透過率の波長特性である。パターン２６０の厚さは例えば９ミクロンである。パターン２６０は、光源１４０（ＯＳＲＡＭ製ＬＥＤ）の強度ピーク波長（９５０ｎｍ）において、１０％以下の透過率となっている。そのため、パターン２６０が形成された領域と、パターン２６０が形成されていない領域との間で、位置特定部１６０が位置を特定するのに必要な高いコントラストの画像が得られる。一方、可視波長においては、表示制御システム１００は、表示装置として機能しなければならない、つまり、可視画像の表示機能を発揮しなければならない。パターン２６０は、可視光の波長領域（４００〜７００ｎｍ）において平均値で７０％以上の透過率を有する。この透過率は、表示面に対するパターン２６０の占有面積を考慮に入れると、十分に高い値である。そのため、実用レベルの表示輝度を実現できる。
なお、パターン層２３０は、拡散反射板２４０から表示装置１２０の最表面の間であれば、どの位置でも機能する。そのため、パターン層２３０は、拡散反射板２４０よりも表面側（図１において上側）であれば、どの位置（例えば、液晶層２２１よりも背面側）に配置してもよい。但し、パターン層２３０は、表示装置１２０がモジュール化され出荷されている状況を鑑みれば、液晶表示部２２０より表示装置１２０の表面側に、シート等で貼り付けるのが望ましい。
［２．効果等］
以上のように、本実施の形態において、表示制御システム１００は、光源１４０と、拡散反射板２４０と、偏光板２５０と、液晶表示部２２０と、パターン層２３０と、位置特定部１６０と、表示制御部１３０と、を備える。拡散反射板２４０は、光源１４０から射出された光を反射する。液晶表示部２２０は、４００ｎｍから７００ｎｍの波長の光を偏光する一対の偏光板２５０を有し、拡散反射板２４０により反射された光を透過する。パターン層２３０には、拡散反射板２４０により反射された赤外光を吸収して表示面における位置（表示位置）が特定できるパターン２６０が形成されている。位置特定部１６０は、パターン２６０から表示面における位置を特定する。表示制御部１３０は、特定された位置に応じて、液晶表示部２２０に表示する表示情報を制御する。光源１４０から射出される光のピーク波長は、透過軸が互いに直交する一対の偏光板２５０の透過率が７０％以上となる。これにより、液晶表示部２２０の偏光板２５０（偏光子）の偏光特性が大きく低下する。そのため、光源１４０の射出光に関して、各画素の液晶分子の配向状態により各画素の透過率は大きく変化しなくなる。そのため、表示装置１２０の表示内容に影響されることなく、安定して指示入力できる表示制御システム１００を実現できる。なお、図３に示す波長特性の一対の偏光板２５０を用いる場合は、８５０ｎｍのときに透過率が７０％となり、ピーク波長が８５０ｎｍ以上の値の光源１４０を用いることができる。
また、本実施の形態において、表示制御システム１００では、光源１４０から射出される光のピーク波長が、９５０ｎｍである。９５０ｎｍの光は、図３に示すように、一対の偏光板２５０の透過率が９０％以上である。これにより、光源１４０の射出光に対して、液晶表示部２２０の偏光板２５０（偏光子）の偏光特性が実質的になくなる。そのため、各画素の液晶分子の配向状態が変化しても、各画素の透過率はほとんど変化しなくなる。従って、表示装置１２０の表示内容に影響されることなく、安定して指示入力できる表示制御システム１００を実現できる。
また、本実施の形態では、光源１４０から射出される光は、一対の偏光板２５０の透過率が全成分の平均値でも９０％以上となっている。なお、光源１４０から射出される光は、一対の偏光板２５０の透過率が全成分の平均値でも７０％以上となっていればよい。
また、本実施の形態において、表示制御システム１００では、パターン層２３０のパターン２６０は、９５０ｎｍの波長における光の吸収率が７０％以上である。これにより、パターン２６０に良く吸収される光に対して、液晶表示部２２０の偏光板２５０（偏光子）の偏光特性が実質的になくなる。そのため、各画素の液晶分子の配向状態が変化しても、各画素の透過率はほとんど変化しなくなる。従って、表示装置１２０の表示内容に影響されることなく、安定して指示入力できる表示制御システム１００を実現できる。
また、本実施の形態において、表示制御システム１００では、パターン２６０は、４００ｎｍから７００ｎｍの波長の可視光の透過率が７０％以上である。これにより、液晶表示部２２０の明るさを実用レベルに維持できる。つまり、表示装置１２０の著しい輝度低下を招くことがなく、表示制御システム１００の表示品位を維持できる。
また、本実施の形態において、表示制御システム１００では、パターン層２３０は、液晶表示部２２０のユーザ視認側（前面側）に配置される。これにより、液晶モジュールの完成後にパターン層２３０を貼り付けることができるため、表示装置１２０の製造が容易になる。また、消費者が表示装置１２０を購入した後でも、パターン２６０が印刷されたシートを後から表示装置１２０に貼れば、指示入力対応の表示装置１２０を構成することができる。
また、本実施の形態において、表示装置１２０は、液晶表示部２２０とパターン層２３０と、を備える。液晶表示部２２０は、透過軸が互いに直交する一対の偏光板２５０を有し、一対の偏光板２５０を用いて表示面に可視画像を表示する。パターン層２３０は、外部から光学的に読み取り可能なパターンであって、表示面における位置（表示位置）が特定できるパターン２６０が形成されている。パターン層２３０のパターン２６０は、４００ｎｍから７００ｎｍまでの波長範囲における光の透過率が７０％以上である。さらに、パターン２６０は、近赤外領域（７００〜２５００ｎｍ）において一対の偏光板２５０の透過率が７０％となる波長から、１０００ｎｍまでの波長範囲における光の透過率の最小値が３０％未満（実施の形態１のパターン２６０では、一対の偏光板２５０の透過率が７０％となる８５０ｎｍから１０００ｎｍまでの波長範囲における光の透過率の最小値が１０％未満）である。これにより、表示装置１２０の著しい輝度低下を招くことがない。また、表示装置１２０の表示内容に影響されることなく安定して指示入力できる。
（その他の実施の形態）
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、実施の形態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の形態にも適用可能である。また、実施の形態１で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
実施の形態１では、光源１４０は指示装置１１０に内蔵されているが、実質的に、指示装置１１０がパターン２６０を読み取っている付近を赤外光によって照明できればよいので、表示装置１２０に内蔵されていてもよいし、表示装置１２０近傍に設置してもよい。
また、実施の形態１では、指示装置１１０がペン型の入力装置であるが、これに限定されない。指示装置１１０は、マウス型の入力装置であってもよい。
また、実施の形態１の撮像素子２００は、ＣＭＯＳであっても、ＣＣＤであってもよい。
また、実施の形態１では、６マーク×６マークの単位エリアでパターンを形成しているが、これに限定されない。単位エリアを構成するマークの個数は、指示装置１１０や表示装置１２０の設計に応じて適宜設定することができる。
また、実施の形態１では、パターン２６０が円形のドットで構成されているが、これに限定されない。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、パターンを形成しもよい。
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。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、上述の実施の形態は、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。
本開示は、デジタルスチルカメラ、ムービー、カメラ機能付き携帯電話機、スマートフォン、タブレットコンピュータ、パーソナルコンピュータ、業務用コンピュータなどに適用可能である。
１００ 表示制御システム
１１０ 指示装置
１２０ 表示装置
１３０ 表示制御部
１４０ 光源
１５０ 撮像部
１６０ 位置特定部
１７０ ペン先
１８０ 圧力センサ
１９０ 光学系
２００ 撮像素子
２１０ バックライト
２２０ 液晶表示部
２２１ 液晶層
２３０ パターン層
２４０ 拡散反射板
２５０ 偏光板
２６０ パターン
本開示は、指示装置を用いて表示部に指示入力が可能な表示装置および表示制御システムに関する。
特許文献１は、絶対位置の特定が可能なパターンが印刷された紙に対して、カメラを内蔵したペンを用いて、パターンから絶対位置を検知することで、ペンにより紙に記入された情報を電子化するペン入力システムを開示する。このペン入力システムは、パターン部と、絶対位置を特定する特定部と、特定位置を記録する記録部とを備える。これにより、紙に記入した情報を電子化することができる。
特開２００７−２２６５７７号公報
本開示は、表示面における位置に関する情報を表す複数のパターンが形成されたパターン層を有する表示制御システムにおいて、パターンの読み取り精度を向上させた表示制御システムを提供する。
本開示における表示制御システムは、透過軸が互いに直交する一対の偏光板を有し、一対の偏光板を用いて表示面に可視画像を表示する表示部と、表示面に重なるように配置され、表示面における位置に関する情報を表す複数のパターンが形成されたパターン層と、表示部の前面側から、パターンに吸収される光を射出する光源と、表示部及びパターン層の背面側に設けられた反射部と、光源から射出されて反射部で反射した後に表示部及びパターン層を透過した光から、パターンを読み取り、パターンの表示面における位置を特定する特定部と、特定部により特定された位置に応じて、表示部に表示する表示情報を制御する表示制御部とを備え、光源から射出される光のピーク波長は、一対の偏光板の透過率が７０％以上となる。
本開示における表示制御システムは、表示部の表示状態に影響されることなく、パターンの読み取り精度を向上させることができる。
図１は、実施の形態１に係る表示制御システムの概略図である。 図２は、実施の形態１に係る表示装置のパターン層の拡大図である。 図３は、実施の形態１に係る液晶表示部に使われている２枚の偏光板の透過軸を直交させたときの透過率の波長特性を示す図表である。 図４（ａ）は、実施の形態１に係る液晶表示部を可視光で撮影した画像を示す図であり、図４（ｂ）は、実施の形態１に係る液晶表示部を９００ｎｍの赤外光で撮影した画像を示す図である。 図５は、実施の形態１に係る光源の波長特性を示す図である。 図６は、実施の形態１に係るパターンの材料の透過率の波長特性を示す図である。
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。
（実施の形態１）
以下、図１〜６を用いて、実施の形態１を説明する。
［１．表示制御システムの概要］
図１は、実施の形態１に係る表示制御システム１００の概略図である。表示制御システム１００は、指示装置１１０と、表示装置１２０と、表示制御部１３０と、を備える。指示装置１１０は、ペン型の入力装置である。指示装置１１０は、光源１４０と、撮像部１５０と、位置特定部１６０と、ペン先１７０と、圧力センサ１８０と、を備える。光源１４０は、赤外光を射出する光源（例えばＬＥＤ）である。撮像部１５０は、光学系１９０および撮像素子２００を備える。光学系１９０は、指示装置１１０の先端側から入射した光を撮像素子２００に結像させる。
表示装置１２０は、バックライト２１０と、液晶表示部２２０（液晶表示パネル）と、パターン層２３０とを備える。バックライト２１０は、例えばエッジ型のバックライトである。なお、バックライト２１０は、エッジ型に限定されない。バックライト２１０は、可視光を発する表示用光源と、表示用光源の導光板の背面側（図１において下側）に配置された拡散反射板２４０とを有する。バックライト２１０は、内部に拡散反射板２４０を有する。拡散反射板２４０は、液晶表示部２２０及びパターン層２３０の背面側に設けられた反射部に相当する。液晶表示部２２０は、光を偏光する２枚の偏光板２５０と、液晶層２２１を有する。液晶層２２１は、透過軸が互いに直交する２枚の偏光板２５０に挟まれている。液晶表示部２２０は、複数の画素（図示省略）からなる。液晶表示部２２０は、一対の偏光板２５０を用いて表示面に可視画像を表示する。パターン層２３０は、表示面に重なるように配置されている。パターン層２３０には、光源１４０の射出光（赤外光）を吸収する複数のパターン２６０（情報パターン）が形成されている。
図２は、パターン層２３０の拡大図である。パターン２６０は、複数のドット４２により形成されている。各ドット４２は、図２（ａ）に示す仮想の格子４５の格子点を基準に配置されている。パターン２６０は、例えば、図２（ｂ）に示す６ドット×６ドットのエリア５０内の３６個のドット４２により形成されている。パターン２６０は、各ドット４２の配置パターン（格子点に対する位置）によって、表示装置１２０の表示面（表示領域）における位置に関する情報を表す。全てのパターン２６０は互いに異なる。１つのパターン２６０で、１つの座標（表示面における座標）が表される。図２（ｂ）では、エリア５０ａ、５０ｂのパターン２６０が、例えばエリア５０ａ、５０ｂの中心位置の座標を表す。指示装置１１０は、１つのエリア５０のパターン２６０を読み取る。例えば、図２（ｂ）においてペン先１７０が右下へ斜めに移動すると、指示装置１１０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。
表示制御システム１００では、ユーザが指示装置１１０を用いて表示装置１２０の表示面に文字などを記入する際に、ユーザが指示装置１１０のペン先１７０を表示装置１２０の画面に接触させる。そうすると、圧力センサ１８０が、表示装置１２０からペン先１７０に加わる圧力を検知する。圧力センサ１８０は、ペン先１７０が表示装置１２０に接触したことを検知する。そして、圧力センサ１８０によってペン先１７０の接触が検知されると、光源１４０が表示装置１２０の画面に向けて光を射出する。
指示装置１１０は、光源１４０が射出した光を用いて、パターン２６０を撮像部１５０により、光学的に読み取る。撮像部１５０の撮像素子２００は、撮像面に結像した光学像を電気信号に変換して画像情報（画像信号）を生成する。そして、位置特定部１６０が、撮像部１５０からの画像情報に基づいて、撮像部１５０が読み取ったパターン２６０の表示面における位置を、位置情報として特定する。これにより、液晶表示部２２０上における指示装置１１０の位置に関する情報を表すパターン２６０に基づいて、位置特定部１６０が、指示装置１１０の位置を位置情報として特定する。特定された位置情報は、表示制御部１３０に送信される。表示制御部１３０は、受信した位置情報に基づいて、表示装置１２０の表示制御を行う。例えば、表示装置１２０は、指示装置１１０のペン先１７０の軌跡に応じて、液晶表示部２２０に点を連続的に表示する。これにより、指示装置１１０を用いて、液晶表示部２２０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１２０は、指示装置１１０のペン先１７０の軌跡に応じて、液晶表示部２２０に表示された点を連続的に消去する。これにより、指示装置１１０を消しゴムのように用いて、液晶表示部２２０の文字や図形を消去することができる。すなわち、指示装置１１０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。
光源１４０の射出光を用いたパターン２６０の読み取り等について説明する。光源１４０から射出された光は、パターン層２３０および液晶表示部２２０を透過し、バックライト２１０の拡散反射板２４０に到達して拡散反射する。その結果、指示装置１１０の傾きに拘わらず、液晶表示部２２０を透過した赤外光の一部が、指示装置１１０側へ戻ってくる。拡散反射により実質的に均一化された光は、再び偏光板２５０を有する液晶表示部２２０を透過し、パターン層２３０を背面側から照明する。パターン２６０は、光源１４０が射出する赤外光（光源１４０の波長の光）を吸収する材料（光源１４０が射出する赤外光に対する透過率が低い材料）で形成されている。パターン層２３０を透過した光は、空間的に強度変調される。すなわち、パターン層２３０のうち、パターン２６０の形成領域（ドット４２の形成領域）では射出光の強度が入射光に比べて大きく低下し、パターン２６０が形成されていない領域（ドット４２間の領域）では射出光の強度が入射光とほとんど同じである。パターン層２３０を透過した光は、指示装置１１０の光学系１９０に入射する。光学系１９０は、入射した光を撮像素子２００の撮像面に結像させる。その結果、パターン層２３０を透過した光の空間強度分布は、撮像部１５０により画像情報として得られる。撮像素子２００では、白字の背景にパターン２６０が黒く表現された画像が撮像される。撮像部１５０により得られた画像情報は、位置特定部１６０によりパターン２６０の設計情報（例えば、パターン２６０と位置座標が１対１で対応付けられた情報）との照合が行われ、その照合結果より、パターン層２３０におけるパターン２６０の絶対位置（例えば位置座標）が特定される。表示制御部１３０は、位置特定部１６０によって特定された絶対位置に応じて、液晶表示部２２０の表示情報を制御する。これにより、指示装置１１０を用いて、表示装置１２０に指示入力ができる。なお、位置特定部１６０は、所定の方法を用いて、パターン２６０における３６個のドット４２の配置パターンに基づいて、そのパターン２６０を表示面における座標へ変換してもよい。パターン２６０のパターンニングや座標変換の方法には、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。
ここで、液晶表示部２２０では、液晶層２２１の各画素について、液晶分子の配向状態を変えることにより、バックライト２１０の射出光（可視光）の偏光板２５０の透過率が変わる。各画素の可視光の透過率を制御することで、液晶表示部２２０は文字や図形を表示する。可視光の透過率制御を行うため、偏光板２５０は、少なくとも４００ｎｍから７００ｎｍの可視光に対して、偏光特性（振動方向が透過軸に平行な光だけを透過する特性、つまり振動方向が透過軸に平行な光以外を遮光する特性）を有する。ここで、仮に偏光板２５０が光源１４０の射出光の波長に対して偏光特性を有する場合、光源１４０の射出光は、液晶層２２１の各画素の液晶分子の配向状態の違いにより、液晶表示部２２０を透過後の強度が空間的に変調される。光源１４０の射出光が液晶表示部２２０で空間的に強度変調されると、撮像部１５０で撮影されるパターン２６０の背景光が均一ではなくなる。これにより、撮像部１５０により撮像された画像からのパターン２６０の読み取りが困難になる。そこで、本実施の形態では、光源１４０の射出光の波長は、偏光板２５０が偏光特性を実質的に有しない波長を選択している。
以下、パターン２６０の位置特定と表示輝度の両立に必要な波長特性について詳細に述べる。
［１−１．表示部］
図３は、実施の形態１に係る液晶表示部２２０に使われている２枚の偏光板２５０の透過軸（偏光方向）を互いに直交させたときの透過率の波長特性の実測値の一例を示した図表である。測定サンプルは、日東電工製ＮＰＦ偏光板であり、一般的に液晶表示装置に使われている偏光板の一つである。透過率の測定は、２枚の偏光板２５０の透過軸（偏光軸）を互いに直交させた状態で行われている。図３によれば、２枚の偏光板２５０の透過率の波長特性は、波長７５０ｎｍ付近より透過率が上昇し始め、９００ｎｍ付近では透過率は９０％以上となる。すなわち、これら２枚の偏光板２５０の組み合わせは、９００ｎｍ以上の光に対して、実質的に偏光特性を有しない。従って、本実施の形態では、前述の液晶層２２１の各画素の液晶分子の配向状態がパターン２６０の読み取りへ悪影響を与えることを避けるために、９００ｎｍ以上の波長の光で、パターン２６０を読み取っている。つまり、ピーク波長（光強度が最大の波長）が９００ｎｍ以上の光源１４０を用いている。なお、パターン２６０の読み取る光に対して一対の偏光板２５０の偏光特性が大きく低下すればよく、光源１４０から射出される光のピーク波長は、一対の偏光板２５０の透過率が７０％以上であればよい。
図４（ａ）は、実施の形態１において、液晶表示部２２０の画面の一部を、可視波長の照明光を用いて撮影した画像であり、図４（ｂ）は、偏光板２５０の機能が失われる９００ｎｍの波長の照明光を用いて、図４（ａ）と同一領域を、図４（ａ）と同一の表示状態で撮影した画像である。可視波長の照明光で撮影した画像では、液晶表示部２２０の各画素の液晶分子の配向状態の違いとして、画素毎の透過率の違いがはっきりと観察された。一方、９００ｎｍの波長の照明光で撮影した画像では、可視波長の画像と同様に液晶層２２１の各画素の液晶分子の配向状態が異なる箇所が存在するにも拘らず、どの画素も同じように観察された。すなわち、ピーク波長が９００ｎｍ以上の光を照明光として使えば、液晶表示部２２０の各画素の液晶分子の配向状態に影響されることなく、パターン２６０を読み取ることができる。
［１−２．光源部］
図５は、実施の形態１における、光源１４０の波長特性である。光源１４０は赤外ＬＥＤ ＯＳＲＡＭ製ＳＦＨ−４２４８を用いた。光源１４０は、ピーク波長が９５０ｎｍであり、偏光板２５０（日東電工製ＮＰＦ偏光板）は、このピーク波長の光に対して実質的に偏光特性を有さない。光源１４０は、本実施の形態の表示制御システム１００に最適な光源である。
［１−３．パターン層］
パターン２６０（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ている。パターン２６０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、パターン２６０は、４００ｎｍから７００ｎｍまでの波長範囲における光の透過率が７０％以上であり、一対の偏光板２５０の透過率が７０％以上となる波長（図３では８５０ｎｍ）から１０００ｎｍまでの波長範囲における光の透過率の最小値が３０％未満である。パターン２６０の材料（ドット４２の材料）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。
図６は、実施の形態１において、パターン２６０に用いた赤外吸収材料（ドット４２の材料）の透過率の波長特性である。パターン２６０の厚さは例えば９ミクロンである。パターン２６０は、光源１４０（ＯＳＲＡＭ製ＬＥＤ）の強度ピーク波長（９５０ｎｍ）において、１０％以下の透過率となっている。そのため、パターン２６０が形成された領域と、パターン２６０が形成されていない領域との間で、位置特定部１６０が位置を特定するのに必要な高いコントラストの画像が得られる。一方、可視波長においては、表示制御システム１００は、表示装置として機能しなければならない、つまり、可視画像の表示機能を発揮しなければならない。パターン２６０は、可視光の波長領域（４００〜７００ｎｍ）において平均値で７０％以上の透過率を有する。この透過率は、表示面に対するパターン２６０の占有面積を考慮に入れると、十分に高い値である。そのため、実用レベルの表示輝度を実現できる。
なお、パターン層２３０は、拡散反射板２４０から表示装置１２０の最表面の間であれば、どの位置でも機能する。そのため、パターン層２３０は、拡散反射板２４０よりも表面側（図１において上側）であれば、どの位置（例えば、液晶層２２１よりも背面側）に配置してもよい。但し、パターン層２３０は、表示装置１２０がモジュール化され出荷されている状況を鑑みれば、液晶表示部２２０より表示装置１２０の表面側に、シート等で貼り付けるのが望ましい。
［２．効果等］
以上のように、本実施の形態において、表示制御システム１００は、光源１４０と、拡散反射板２４０と、偏光板２５０と、液晶表示部２２０と、パターン層２３０と、位置特定部１６０と、表示制御部１３０と、を備える。拡散反射板２４０は、光源１４０から射出された光を反射する。液晶表示部２２０は、４００ｎｍから７００ｎｍの波長の光を偏光する一対の偏光板２５０を有し、拡散反射板２４０により反射された光を透過する。パターン層２３０には、拡散反射板２４０により反射された赤外光を吸収して表示面における位置（表示位置）が特定できるパターン２６０が形成されている。位置特定部１６０は、パターン２６０から表示面における位置を特定する。表示制御部１３０は、特定された位置に応じて、液晶表示部２２０に表示する表示情報を制御する。光源１４０から射出される光のピーク波長は、透過軸が互いに直交する一対の偏光板２５０の透過率が７０％以上となる。これにより、液晶表示部２２０の偏光板２５０（偏光子）の偏光特性が大きく低下する。そのため、光源１４０の射出光に関して、各画素の液晶分子の配向状態により各画素の透過率は大きく変化しなくなる。そのため、表示装置１２０の表示内容に影響されることなく、安定して指示入力できる表示制御システム１００を実現できる。なお、図３に示す波長特性の一対の偏光板２５０を用いる場合は、８５０ｎｍのときに透過率が７０％となり、ピーク波長が８５０ｎｍ以上の値の光源１４０を用いることができる。
また、本実施の形態において、表示制御システム１００では、光源１４０から射出される光のピーク波長が、９５０ｎｍである。９５０ｎｍの光は、図３に示すように、一対の偏光板２５０の透過率が９０％以上である。これにより、光源１４０の射出光に対して、液晶表示部２２０の偏光板２５０（偏光子）の偏光特性が実質的になくなる。そのため、各画素の液晶分子の配向状態が変化しても、各画素の透過率はほとんど変化しなくなる。従って、表示装置１２０の表示内容に影響されることなく、安定して指示入力できる表示制御システム１００を実現できる。
また、本実施の形態では、光源１４０から射出される光は、一対の偏光板２５０の透過率が全成分の平均値でも９０％以上となっている。なお、光源１４０から射出される光は、一対の偏光板２５０の透過率が全成分の平均値でも７０％以上となっていればよい。
また、本実施の形態において、表示制御システム１００では、パターン層２３０のパターン２６０は、９５０ｎｍの波長における光の吸収率が７０％以上である。これにより、パターン２６０に良く吸収される光に対して、液晶表示部２２０の偏光板２５０（偏光子）の偏光特性が実質的になくなる。そのため、各画素の液晶分子の配向状態が変化しても、各画素の透過率はほとんど変化しなくなる。従って、表示装置１２０の表示内容に影響されることなく、安定して指示入力できる表示制御システム１００を実現できる。
また、本実施の形態において、表示制御システム１００では、パターン２６０は、４００ｎｍから７００ｎｍの波長の可視光の透過率が７０％以上である。これにより、液晶表示部２２０の明るさを実用レベルに維持できる。つまり、表示装置１２０の著しい輝度低下を招くことがなく、表示制御システム１００の表示品位を維持できる。
また、本実施の形態において、表示制御システム１００では、パターン層２３０は、液晶表示部２２０のユーザ視認側（前面側）に配置される。これにより、液晶モジュールの完成後にパターン層２３０を貼り付けることができるため、表示装置１２０の製造が容易になる。また、消費者が表示装置１２０を購入した後でも、パターン２６０が印刷されたシートを後から表示装置１２０に貼れば、指示入力対応の表示装置１２０を構成することができる。
また、本実施の形態において、表示装置１２０は、液晶表示部２２０とパターン層２３０と、を備える。液晶表示部２２０は、透過軸が互いに直交する一対の偏光板２５０を有し、一対の偏光板２５０を用いて表示面に可視画像を表示する。パターン層２３０は、外部から光学的に読み取り可能なパターンであって、表示面における位置（表示位置）が特定できるパターン２６０が形成されている。パターン層２３０のパターン２６０は、４００ｎｍから７００ｎｍまでの波長範囲における光の透過率が７０％以上である。さらに、パターン２６０は、近赤外領域（７００〜２５００ｎｍ）において一対の偏光板２５０の透過率が７０％となる波長から、１０００ｎｍまでの波長範囲における光の透過率の最小値が３０％未満（実施の形態１のパターン２６０では、一対の偏光板２５０の透過率が７０％となる８５０ｎｍから１０００ｎｍまでの波長範囲における光の透過率の最小値が１０％未満）である。これにより、表示装置１２０の著しい輝度低下を招くことがない。また、表示装置１２０の表示内容に影響されることなく安定して指示入力できる。
（その他の実施の形態）
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、実施の形態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の形態にも適用可能である。また、実施の形態１で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
実施の形態１では、光源１４０は指示装置１１０に内蔵されているが、実質的に、指示装置１１０がパターン２６０を読み取っている付近を赤外光によって照明できればよいので、表示装置１２０に内蔵されていてもよいし、表示装置１２０近傍に設置してもよい。
また、実施の形態１では、指示装置１１０がペン型の入力装置であるが、これに限定されない。指示装置１１０は、マウス型の入力装置であってもよい。
また、実施の形態１の撮像素子２００は、ＣＭＯＳであっても、ＣＣＤであってもよい。
また、実施の形態１では、６ドット×６ドットの単位エリアでパターンを形成しているが、これに限定されない。単位エリアを構成するドットの個数は、指示装置１１０や表示装置１２０の設計に応じて適宜設定することができる。
また、実施の形態１では、パターン２６０が円形のドットで構成されているが、これに限定されない。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、パターンを形成しもよい。
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。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、上述の実施の形態は、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。
本開示は、デジタルスチルカメラ、ムービー、カメラ機能付き携帯電話機、スマートフォン、タブレットコンピュータ、パーソナルコンピュータ、業務用コンピュータなどに適用可能である。
１００ 表示制御システム
１１０ 指示装置
１２０ 表示装置
１３０ 表示制御部
１４０ 光源
１５０ 撮像部
１６０ 位置特定部
１７０ ペン先
１８０ 圧力センサ
１９０ 光学系
２００ 撮像素子
２１０ バックライト
２２０ 液晶表示部
２２１ 液晶層
２３０ パターン層
２４０ 拡散反射板
２５０ 偏光板
２６０ パターン

Claims (8)

  1. 表示制御システムであって、
    透過軸が互いに直交する一対の偏光板を有し、前記一対の偏光板を用いて表示面に可視画像を表示する表示部と、
    前記表示面に重なるように配置され、前記表示面における位置に関する情報を表す複数のパターンが形成されたパターン層と、
    前記表示部の前面側から、前記パターンに吸収される光を射出する光源と、
    前記表示部及び前記パターン層の背面側に設けられた反射部と、
    前記光源から射出されて前記反射部で反射した後に前記表示部及び前記パターン層を透過した光から、前記パターンを読み取り、該パターンの前記表示面における位置を特定する特定部と、
    前記特定部により特定された位置に応じて、前記表示部に表示する表示情報を制御する表示制御部とを備え、
    前記光源から射出される光のピーク波長は、前記一対の偏光板の透過率が７０％以上となる、表示制御システム。
  2. 前記光源から射出される光のピーク波長は、前記一対の偏光板の透過率が９０％以上となる、請求項１に記載の表示制御システム。
  3. 前記光源から射出される光のピーク波長は、９５０ｎｍである、請求項１に記載の表示制御システム。
  4. 前記パターンは、９５０ｎｍの波長における光の吸収率が７０％以上である、請求項１に記載の表示制御システム。
  5. 前記パターンは、４００ｎｍから７００ｎｍまでの波長範囲における光の透過率が７０％以上である、請求項１に記載の表示制御システム。
  6. 前記パターン層は、前記表示部のユーザ視認側に配置された、請求項１に記載の表示制御システム。
  7. 表示制御システムであって、
    透過軸が互いに直交する一対の偏光板を有し、前記一対の偏光板を用いて表示面に可視画像を表示する表示部と、
    前記表示面に重なるように配置され、前記表示面における位置に関する情報を表す複数のパターンが形成されたパターン層と、
    前記表示部の前面側から、前記パターンに吸収される光を射出する光源と、
    前記表示部及び前記パターン層の背面側に設けられた反射部と、
    前記光源から射出されて前記反射部で反射した後に前記表示部及び前記パターン層を透過した光から、前記パターンを読み取り、該パターンの前記表示面における位置を特定する特定部と、
    前記特定部により特定された位置に応じて、前記表示部に表示する表示情報を制御する表示制御部とを備え、
    前記光源から射出される光は、前記一対の偏光板の透過率が全成分の平均値で７０％以上となる、表示制御システム。
  8. 表示装置であって、
    透過軸が互いに直交する一対の偏光板を有し、前記一対の偏光板を用いて表示面に可視画像を表示する表示部と、
    前記表示面に重なるように配置され、前記表示面における位置に関する情報を表す複数のパターンが形成されたパターン層とを備え、
    前記パターンは、４００ｎｍから７００ｎｍまでの波長範囲における光の透過率が７０％以上であり、近赤外領域において前記一対の偏光板の透過率が７０％となる波長から、１０００ｎｍまでの波長範囲における光の透過率の最小値が３０％未満である、表示装置。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160085037A (ko) * 2015-01-07 2016-07-15 삼성디스플레이 주식회사 표시장치
EP3250992B1 (en) * 2015-01-30 2021-08-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Calibration of an input device to a display using the input device
TWI646448B (zh) * 2017-05-15 2019-01-01 宏碁股份有限公司 電子系統及操作方法
KR20230066165A (ko) * 2021-11-05 2023-05-15 삼성디스플레이 주식회사 스마트 펜 및 이를 이용하는 표시 장치

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008026958A (ja) * 2006-07-18 2008-02-07 Dainippon Printing Co Ltd 赤外線反射パターン印刷透明シート
JP2008209598A (ja) * 2007-02-26 2008-09-11 Dainippon Printing Co Ltd 光学フィルム
JP2008269545A (ja) * 2006-06-29 2008-11-06 Dainippon Printing Co Ltd パターン印刷透明シート
JP2009157633A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Dainippon Printing Co Ltd 被筆記媒体および書込型筆記システム
JP4385169B1 (ja) * 2008-11-25 2009-12-16 健治 吉田 手書き入出力システム、手書き入力シート、情報入力システム、情報入力補助シート
JP2011043218A (ja) * 2009-08-21 2011-03-03 Denso Corp 流体制御弁
JP2011073353A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Dainippon Printing Co Ltd 赤外線吸収パターン付透明シート
JP2012022400A (ja) * 2010-07-12 2012-02-02 Kenji Yoshida ストリームドットを用いた情報入力補助シートおよび情報処理システム
US20120153026A1 (en) * 2010-12-15 2012-06-21 Microsoft Corporation Pen Digitizer

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2636228B2 (ja) 1987-02-21 1997-07-30 日本電信電話株式会社 入力機能付き表示装置
JP2774424B2 (ja) 1992-12-07 1998-07-09 シャープ株式会社 画像入力一体型表示装置
JP3067460B2 (ja) 1993-04-02 2000-07-17 富士ゼロックス株式会社 画像入出力装置
JP4085295B2 (ja) 1998-09-07 2008-05-14 東洋紡績株式会社 ペン入力タッチパネル用透明導電性フィルムの製造方法、ペン入力透明タッチパネルおよび液晶表示素子
SE517445C2 (sv) 1999-10-01 2002-06-04 Anoto Ab Positionsbestämning på en yta försedd med ett positionskodningsmönster
JP2002014348A (ja) 2000-06-30 2002-01-18 Optrex Corp 入出力一体型表示装置
JP4469650B2 (ja) * 2004-04-22 2010-05-26 東芝モバイルディスプレイ株式会社 光入力機能付き表示装置、表示装置および光源装置
JP2007226577A (ja) 2006-02-23 2007-09-06 Dainippon Printing Co Ltd デジタルペンを利用したデータ入力処理システム、端末装置およびコンピュータプログラム
JP2008021168A (ja) * 2006-07-13 2008-01-31 Fuji Xerox Co Ltd 筆跡検出シートおよび手書きシステム
JP4924393B2 (ja) * 2007-12-05 2012-04-25 ソニー株式会社 ディスプレイ装置
WO2009096886A1 (en) * 2008-01-28 2009-08-06 Anoto Ab Digital pens and a method for digital recording of information
JP4650703B2 (ja) * 2008-12-25 2011-03-16 ソニー株式会社 表示パネルおよびモジュール並びに電子機器
US9151875B2 (en) * 2009-11-30 2015-10-06 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Optical film and touch panel
CN101963716B (zh) * 2010-09-10 2013-09-25 钰瀚科技股份有限公司 液晶显示器

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008269545A (ja) * 2006-06-29 2008-11-06 Dainippon Printing Co Ltd パターン印刷透明シート
JP2008026958A (ja) * 2006-07-18 2008-02-07 Dainippon Printing Co Ltd 赤外線反射パターン印刷透明シート
JP2008209598A (ja) * 2007-02-26 2008-09-11 Dainippon Printing Co Ltd 光学フィルム
JP2009157633A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Dainippon Printing Co Ltd 被筆記媒体および書込型筆記システム
JP4385169B1 (ja) * 2008-11-25 2009-12-16 健治 吉田 手書き入出力システム、手書き入力シート、情報入力システム、情報入力補助シート
JP2011043218A (ja) * 2009-08-21 2011-03-03 Denso Corp 流体制御弁
JP2011073353A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Dainippon Printing Co Ltd 赤外線吸収パターン付透明シート
JP2012022400A (ja) * 2010-07-12 2012-02-02 Kenji Yoshida ストリームドットを用いた情報入力補助シートおよび情報処理システム
US20120153026A1 (en) * 2010-12-15 2012-06-21 Microsoft Corporation Pen Digitizer

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Publication number Publication date
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