JP2012243201A - 入力機能付表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ペン入力における表示領域周辺部の位置情報検出精度を向上することのできる入力機能付表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の入力機能付表示装置は、平面上の座標位置を表す位置情報パターンを読み取る位置情報読取手段と、複数の画素からなる表示領域に位置情報パターンが記録され、該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う表示手段と、を備え、位置情報パターンが、少なくとも表示領域からその周辺領域に拡張して設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力機能付表示装置に関するものである。

近年、タッチパネル入力やペン入力可能な携帯電子機器が広く普及している。これら入力方式はキーボードを廃し、表示領域を最大化するとともに表示の切り替えに対応しながら、誰もが簡便な操作で入力可能な装置となっている。したがって、小型でかつ多機能が要求される昨今の携帯電子機器には必須の入力技術となっている。特に、ペン入力方式は、日常で使い慣れたペンと紙の感覚で、指よりも正確で高速な入力操作が可能であることから、表示領域にサインや絵を描く際には不可欠な手段である。そのニーズはゲームや電子書籍等のパーソナル市場から、タブレット、ＣＡＤ等のビジネス市場に至るまで多岐に渡る。

また、今後、電子教科書のように、学校教育の現場でも大いに利用が期待されている。ペン入力方式の従来技術には、抵抗膜式、光学式、超音波式、電磁式等多くの種類があるが、それらの性能は夫々に一長一短がある。共通する課題はそれらの検出手段や実装構造が、表示体の配置に制約を与えたり、本体の厚みが増す（大型化する）ことである。また、将来、携帯電子機器は益々薄型化が進展するとともにフレキシブル化を目指す中で、従来の技術ではこれに応えて行くことが難しい。

タッチパネルやペン入力の一般的な従来技術として、透明電極を用いた抵抗膜式と容量検出式がある。しかし、その透明電極の透過率や反射率によって表示コントラストが１０％前後低下する。特に、携帯機器においては、電池寿命を延ばす目的から低消費電力の反射型表示体を使用することが多く、数％の透過率減少が表示品位を大きく低下させてしまう。

表示性能の低下を防止する従来技術として、複数のＬＥＤ光源とフォトセンサーを用いてペン入力位置を検出する光学式がある。しかし、この光学式は表示体の周辺にＬＥＤやフォトセンサーを実装して光路を確保する必要があるため、表示領域が狭くなるとともに装置の厚みが増加してしまう。その他にも、超音波の戻り時間を計測して位置検出を行う超音波式もあるが、光学式と同様に、表示領域の狭小化と装置の厚みが増加する点に課題がある。

特許文献１には、電磁式の位置検出装置の基本技術が開示されている。この技術は入力ペンから発生する磁界を複数のループアンテナで検出するもので、表示体の下部にアンテナ基板が設けられている。特許文献２には、入力ペンに内蔵した撮像素子と印刷された位置情報パターンを用いた光学式手段のドットパターン形成方法、そのデコード方法が記載されている。また、特許文献３には、符号化された位置情報パターンを形成した書き込み面と起動アイコンを有するノートパッド・シートの例が記載されている。

特開昭６３−７０３２６号公報 特許第３８７２４９８号 特表２００３−５０８８４３号公報

上記した従来技術において、表示領域（書き込み領域）上の座標位置を表す位置情報パターンは、表示領域と同一の領域に設けられている。このため、入力ペンを用いて表示領域に手書き入力を行う場合、その表示領域の周縁部分では入力ペンの撮像範囲から位置情報パターンが一部欠けてしまい、表示領域の周縁部分において位置情報の取得精度が低下するという問題がある。また、平面的な位置ずれだけでなく、表示面に対する入力ペンの傾き角度も大きく読み取りに影響する。入力ペンを表示面に対して大きく傾けてしまうと、所定領域の位置情報パターンを撮像することができず、正確な座標位置を検出することができなくなってしまう。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、ペン入力（手書き入力）における表示領域周辺部の位置情報検出精度を向上することのできる入力機能付表示装置を提供することを目的の一つとしている。

本発明の入力機能付表示装置は、平面上の座標位置を表す位置情報パターンを光学的に読み取る撮像素子を備えた位置情報読取手段と、複数の画素からなる表示領域に前記位置情報パターンが記録され、該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う表示手段と、を備え、前記位置情報パターンが、少なくとも前記表示領域からその周辺領域に拡張して設けられていることを特徴とする。

これによれば、位置情報パターンが少なくとも表示領域とその周辺領域に拡張して設けられていることから、位置情報読取手段により位置情報パターンを撮像して座標位置を読み取る際に、表示領域の周縁部分における位置情報パターンが途切れてしまうことが防止されるので、表示領域の周縁部分に対する位置情報読取手段による正確な位置情報を得ることができる。また、従来のように、表示手段の周辺にＬＥＤやフォトセンサーを実装して光路を確保する必要がないので、表示領域の狭小化を防止することができるとともに、表示体の下部にアンテナ基板を設ける必要もないので装置の薄型化も図れる。

また、前記位置情報パターンが、前記表示領域を有する表面以外の側面あるいは裏面、及びその両方に設定されたコマンド領域に設けられており、当該コマンド領域が位置情報パターンの座標点を少なくとも１つ含んでいる構成としてもよい。
これによれば、コマンド領域が位置情報パターンの座標点を少なくとも１つ含んでいることから、コマンド領域の選択位置ズレに対応することができる。

また、前記位置情報読取手段が、前記位置情報パターンを撮像する撮像素子と、前記位置情報パターンに向けて光を照射する発光素子と、前記撮像素子により読み取った検出データを撮像素子により前記位置情報パターンを光学的に読み取る構成としてもよい。
これによれば、位置情報読取手段が撮像素子により位置情報パターンを光学的に読み取ることにより得た符号に基づいて、表示手段に手書き入力された表示領域への入力が行える。光学的に位置情報パターンを読み取ることにより、表示手段に位置情報読取手段が接触していない状態でも位置情報パターンを読み取ることが可能である。

また、前記位置情報パターンがＭ平面と呼ばれる２次元系列のパターンであって、第１仮想線パターンとこれに直交する第２仮想線パターンとのマトリクス交点の任意の位置に設けられたドットパターンによって構成されていてもよい。
これによれば、Ｍ平面の特性（一意な値）を利用して表示領域の位置を正確に把握することができる。

また、前記位置情報パターンが可視光を透過するとともに赤外光を吸収する構成としてもよい。
これによれば、表示手段の背景光（表示領域の画像）を除いて、位置情報パターンのみを検出することができるので、正確な位置情報を得ることができる。また、周囲の環境光（可視光など）によるＳＮ比の低下を回避して位置情報パターンを読み取ることができる。

また、前記位置情報パターンが、前記表示領域に表示される画像とは異なる波長領域の光を反射する構成としてもよい。
これによれば、表示手段の背景光（表示領域の画像）の影響を除いて位置情報パターンのみを検出することができるため、表示領域に対する位置情報読取手段の正確な位置情報を得ることができる。

また、前記位置情報パターンが偏光反射により識別される構成としてもよい。
これによれば、例えば、それぞれ異なる反射率で反射する右円偏光や左円偏光、あるいはｐ偏光やｓ偏光を識別することにより、表示手段の背景光（表示領域の画像）を除いて、位置情報パターンのみを検出することができるので、正確な位置情報を得ることができる。

また、前記位置情報パターンが、凹凸状のドットパターンにより構成されていてもよい。
これによれば、凹凸状のドットパターンとそれ以外の平面領域とで位置情報読取手段から照射された光の反射光の戻り量が異なる。ドットパターンでは殆どの光が拡散するが、平面領域では殆どの光が透過する。このため、ドットパターン部分での反射光が多くなり、位置情報読取手段によって明るく良好な撮像が行える。

また、前記表示手段が電気泳動表示素子である構成としてもよい。
これによれば、外部からの給電を停止しても表示内容を維持することができるので、消費電力化が可能な入力機能付表示装置が得られる。

また、前記表示手段が不揮発性表示素子である構成としてもよい。
これによれば、外部からの給電を停止しても表示内容を維持することができるので、消費電力化が可能な入力機能付表示装置が得られる。

本発明の入力機能付表示装置の全体構成を示す平面図。 入力機能付表示装置の全体構成を示す斜視図。 電子ペンの概略構成を示す図。 実施例１における位置情報パターンの概略構成を示す図。 実施例１における入力機能装置の概略構成を示す斜視図。 実施例１における入力機能付表示装置の湾曲状態を示す図。 実施例２における位置情報パターンの概略構成を示す図。 実施例３における位置情報パターンの概略構成を示す図。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

［第１実施形態］
図１は、本発明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２は、入力機能付表示装置の全体構成を示す斜視図である。
図１及び図２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を用いて、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。

表示本体１２０は、表示体１０とこれを保持するハウジング１１とを備える。表示体１０としては、記憶性表示素子である電気泳動素子を有する電気泳動ディスプレイ（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ、以下「ＥＰＤ」という）や、液晶装置、ＯＬＥＤ等から適宜選択することができる。上記した各種表示体は、そのシール構造や駆動ＩＣの実装等から、額縁と呼ばれる外周スペースが必要となる。図示は省略しているが、ハウジング１１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。

表示体１０は、その表示面を露出させた状態でハウジング１１にはめ込まれており、表示面において複数の画素をマトリクス状に配列してなる表示領域５に対して電子ペン１１０により手書き入力が行えるように構成されている。表示体１０には、表示領域５上での２次元的な座標を定義する位置情報パターン１６が設けられている。位置情報パターン１６は、黒丸で表す第１ドット１６Ａと線状部で表す第２ドット１６Ｂとから構成されており、Ｘ方向へ所定ピッチで配列された複数の仮想ラスター線（第１仮想線パターン）１７Ａと、Ｙ方向へ所定ピッチで配列された複数の仮想ラスター線（第２仮想線パターン）１７Ｂとの交点に任意に設けられた上記ドット１６Ａ，１６Ｂによって座標値を示すことで、表示領域５内での位置情報を得るためのパターンとされている。これにより、電子ペン１１０でハウジング１１の各壁面上での任意の箇所を指定した際に、位置情報パターン１６に基づいて指定位置の座標が得られる。

本実施形態では、表示体１０の表示領域５に対応する部分だけでなく、表示領域５からその周辺領域にあたるハウジング１１の表面１１ａまで拡張して位置情報パターン１６が設けられている。つまり、表示体１０の表示面と同一面上のハウジング１１の表面１１ａにも、表示領域５上の位置情報パターン１６が延長されて設けられている。

第１ドット１６Ａは符号「０」を示し、第２ドット１６Ｂは符号「１」を示す。第１ドット１６Ａおよび第２ドット１６Ｂからなる位置情報パターン１６は、例えば７行×９列＝６３ドットのＭ平面（全体平面）を構成しており、各ドット１６Ａ，１６ＢのピッチがＸＹ座標の分解能となる。Ｍ平面における微小単位領域Ａは、電子ペン１１０における撮像領域に対応し、この微小単位領域Ａ内に散在する複数の第１ドット１６Ａ及び第２ドット１６Ｂからなる部分パターン１６ａを電子ペン１１０で光学的に読み取ることで、任意の座標位置の位置情報が得られるようになっている。ここでは、微小単位領域Ａ内に、縦３ドット、横２ドットの合計６ドットにより部分パターン１６ａが構成されている。この微小単位領域Ａ内でのドット１６Ａ，１６Ｂのぞれぞれの数や並びは任意であり、これらの数や位置関係によって得られる、Ｍ平面上において１つしかないこの数値を演算することで座標位置を導き出すことができる。

位置情報パターン１６の形成方法としては、表示体１０の表示面（表示領域５）やハウジング１１の各壁面に直接印刷することによって形成してもよいし、ＰＥＴ等の材料からなる透明な樹脂フィルム１２の一面側に位置情報パターン１６が形成された透明導電膜を貼り付けるようにしてもよい。

このとき、表示品質に影響を与えないことと、表示画像や外装表面が背景ノイズとなって、電子ペン１１０において位置情報パターン１６に基づく符号の読み取りエラーを生じさせないようにすることが重要である。その対策としては、後述する電子ペン１１０の光源（発光素子４３）にＬＥＤやレーザーダイオードを用い、さらに、可視光を透過するとともに赤外線帯域の光を吸収するインクを用いて位置情報パターン１６を形成することで、可視光領域の透過率を下げることなく撮像画像のコントラストを高めることが可能である。これにより、表示体１０の画像（背景光）の影響を除いて位置情報パターンのみを検出することが可能となるため、正確な位置情報を得ることができる。

次に、位置情報パターン１６について詳述する。
位置情報パターン１６は、図１及び図２に示すごとく、Ｍ平面と呼ばれる２次元系列のパターンであり、互いに交差する方向に延在する仮想ラスター線１７Ａ，１７Ｂの所定の交点位置に配置された複数のドット１６Ａ，１６Ｂによって構成されている。つまり、位置情報パターン１６内での微小単位領域Ａにおけるドット１６Ａ，１６Ｂの数や配置状態によって得られる２次元コードから、その２次元位置を一意的に定義するものである。ここで、Ｍ平面の微小単位領域Ａにおける部分パターン１６ａから取得されるコード、つまりドット１６Ａ，１６Ｂの数や配置位置等によって決定される電気信号によって、電子ペン１１０による指定位置（入力位置）が位置情報パターン１６上のいずれの位置であることが一意的に決定される。

具体的に、位置情報パターン１６は、表示領域５に対応する１５×１７ビットからなるＭ平面を構成しており、各仮想ラスター線１７Ａ，１７Ｂの交点の位置が表示体１０の座標（各画素）と一致する。Ｍ平面では、電子ペン１１０における撮像領域（ウィンドウ）に対応する微小単位領域Ａごとに、４×２ビットの部分パターン１６ａが付与されている。この部分パターン１６ａは位置情報パターン１６の位置に応じてドットパターン（ドット１６Ａ，１６Ｂのそれぞれの数、配置位置等）が異なるので、所定の微小単位領域Ａの部分パターン１６ａを電子ペン１１０によって読み取ると、Ｍ平面全体において１つしかない値（座標位置）が得られる。

ここで、Ｍ平面の平面サイズ（１５×１７ビット）について述べる。
有限体ＧＦ（ｑ）で、最大周期長：ｎ、平面サイズ：ｎ_１×ｎ_２、ウィンドウサイズ：ｋ_１×ｋ_２のＭ平面とすると、

である。

したがって、本実施形態の位置情報パターン１６では、ＧＦ（２）（符号［０］、［１］）なので、

となり、平面サイズｎは１５×１７となる。
したがって、１５×１７ビットのＭ平面となる。

このように、本実施形態では位置情報パターン１６を設けることで、表示領域５内での座標ごとにその座標のみに対応した一意な座標情報が割り当てられている。座標情報は、表示領域５内での微小単位領域Ａ（図１）内に散在させた複数のドット１６Ａ，１６Ｂに符号化して割り当てられており、これら複数のドット１６Ａ，１６Ｂからなる部分パターン１６ａを電子ペン１１０（図３）で光学的に読み取ることで、任意の座標位置情報が得られるようになっている。ここで、微小単位領域Ａ内には第１ドット１６Ａのみ存在する場合や、第２ドット１６Ｂのみが存在する場合もある。

具体的には、後述する電子ペン１１０を用いて位置情報パターン１６の所定の微小単位領域Ａを撮像し、当該領域における任意の交点位置に配置されたドット１６Ａ，１６Ｂのそれぞれの数や配置状態から所定のビット数をとってデジタルコードを取得する。これは、Ｍ平面上の位置を表す部分コードであるので、これをテーブル変換によって対応する座標に変換する。図１では、３箇所の微小単位領域Ａの位置を点線で囲って示してある。したがって、この値を逆算あるいは参照テーブルを対比することで、一意的に指定位置の座標が決定する。そして、電子ペン１１０で読み取ったデータを無線あるいは光通信等で、電子ペン１１０から表示体１０側の電子回路部品（無線回路、制御部）に送信して、表示体１０における対応画素を点灯すれば手書き入力が可能である。

次に、電子ペンの概略構成について述べる。
図３は、本発明に係る電子ペンの概略構成を示す図である。
図３に示すように、電子ペン１１０は、細棒状のペン型ケース４１の内部にコリメータレンズ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、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カメラあるいはＣＭＯＳセンサーが用いられる。これら半導体センサーの光感度は６００ｎｍ付近にピークがあり、外光や表示画像の光の影響を抑えるために赤外領域の発光素子４３を使用してもよい。この場合は、赤外光線を透過して可視光線を遮光する赤外光透過フィルタをコリメータレンズ４２とともに配置することにより、位置情報パターン１６以外の背景光（表示画像）を除去することができる。その結果、表示体１０における表示領域５上での電子ペン１１０による正確な位置情報を得ることができる。
また、焦電効果によって赤外線を含む光を検出する焦電素子を使用しても良い。

電子回路部品４５は、発光、撮像およ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。
発光素子４３は常に点灯させておく必要はなく、電子ペン１１０の走査スピードや撮像素子４４による撮像タイミングなどから、表示体１０の表示領域５に向けてパルス的に照明し、表示体１０の照明（背景輝度）に応じて発光時間や消費電力を制御する。
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。

以上述べたように、本実施形態では、表示領域５からその周辺領域のハウジング１１の表面１１ａにまで位置情報パターン１６が拡張されて設けられていることから、表示領域５の周縁における所定箇所を電子ペン１１０で指定した場合には、表示領域５の周縁とその外側の領域に亘って存在する位置情報パターン１６の所定領域（電子ペン１１０の撮像領域に対応する微小単位領域Ａ内の部分パターン）を読み取ることにより座標を算出する。
つまり、電子ペン１１０によって表示領域５の周縁位置を指定（撮像）する際、その部分での位置情報パターン１６が一部欠けることがなく、表示領域５の周縁における正確な座標位置情報を取得することができる。この結果、表示領域５の周縁部分を含む全体で、電子ペン１１０によって一定の位置検出精度が得られる。

したがって、電子ペン１１０で表示領域５上の微小単位領域Ａ内の部分パターン１６ａを読み取りながら座標を算出し、その情報を無線等の手段で表示本体１２０に送り、電子ペン１１０から入力された位置情報に基づいて表示領域５にペン先の軌跡を表示することで、手書き入力が可能となる。

また、電子ペン１１０が傾いてペン先が表示体１０側ではなく外側のハウジング１１側に向いた場合でも、表示領域５の周縁とその外周を含む微小単位領域Ａにおける部分パターン１６ａを読み取って、正確な座標位置情報を得ることができる。

また、本実施形態によれば、表示領域５の周辺にまで位置情報パターン１６が拡張されて設けられているので、表示領域５の枠外まで電子ペン１１０を走査することで仮想入力領域を形成することが可能である。これは、画像をズームアップ表示したときに大変有効な機能である。

このように、表示領域５全体での位置検出精度を高めるとともにハウジング１１全体に入力機能を持たせることにより、入力機能付表示装置１００としての携帯機器の用途や応用市場を拡大させることに寄与する。手書きの利便性を生かしつつ、機器本体の薄型化を損なわずに高機能な装置が得られる。また、デジタルコンテンツの情報入出力システムに対してアナログ的な情報入出力を容易にし、情報処理の可能性を拡大することができる。

なお、本実施形態では、位置情報パターン１６を構成するドット１６Ａ，１６Ｂの数を、説明上少ないドット数で示したが、実際には数百×数百ドットのドットパターンからなるＭ平面が必要であり、微小単位領域Ａ内の部分パターン１６ａでも少なくとも数十×数十ドットを有する。

具体的に、実際の表示領域５では、２５６×２５６以上の画素数、６×６ドット以上の微小単位領域Ａが必要である。必要な画素数は、微小単位領域Ａのドット数に対応する。また、１つの画素に対して位置情報パターン１６により多くのビット数情報を付与することができれば、微小単位領域Ａの大きさ、つまり、電子ペン１１０による撮像領域の大きさをより小さくすることができる。こうすることで電子ペン１１０の小型化が図れる。

また、符号［０］、「１」を示すドットパターンは、一例であり、様々な形状や組み合わせを選択可能である。例えば、ドット１６Ａ，１６Ｂの大きさや形状の違い、ドット１６Ａ，１６Ｂの向きによって符号［０］、「１」を識別したり、三角形状のドットを利用して、その向きや大きさ等によって符号［０］、「１」を識別しても良い。また、仮想ラスター線とドットとの相対位置で符号化するなどの方法を利用することも可能である。こうしたドットパターンの形状や種類、デコード方法については本実施形態では特に言及しない。

図４は、実施例１における位置情報パターンの概略構成を示す図であって、コマンドキーに対応する位置情報パターンを示す。図５は、実施例１における入力機能装置の概略構成を示す斜視図である。図６は、実施例１における入力機能付表示装置の湾曲状態を示す図である。

図４及び図５に示すように、本実施例では、ハウジング１１の表面１１ａ以外の各壁面（Ｙ側面１１ｂ、Ｘ側面１１ｃ、裏面１１ｄ）にも、各壁面上での２次元的な座標を定義する位置情報パターン１６が設けられている。ここで、各壁面において位置情報パターン１６が全て一連のパターンとなっていてもいいし、壁面ごとに個別の位置情報パターン１６が設けられていても良い。このため、表示領域５上の位置情報パターン１６と同一工程で形成してもいいし、別工程で形成することもできる。

位置情報パターン１６が設けられたハウジング１１の各壁面上には、実行機能別に複数のコマンドキーＣ（Ｃ１〜Ｃ４）が設定されている。具体的には、ハウジング１１の表面１１ａにはコマンドキーＣ１、Ｙ側面１１ｂにはコマンドキーＣ２、Ｘ側面１１ｃにはコマンドキーＣ３、裏面１１ｄにはコマンドキーＣ４が設定されている。各コマンドキーＣ１〜Ｃ４の実行機能としては、例えば、コマンドキーＣ１が電源スイッチ、コマンドキーＣ２が上下カーソルキー、コマンドキーＣ３が画面輝度調整キー、コマンドキーＣ４が検索等のファンクションキーなどのように割り当てることができる。使用頻度の少ないコマンドキーＣをハウジング１１の側面１１ｂ、１１ｃや裏面に配置することで、表面１１ａのスペース効率が向上する。

電子ペン１１０で各コマンドキーＣ１〜Ｃ４上での任意の箇所を指定した場合には、それぞれに設けられた位置情報パターン１６に基づいて指定位置の座標が得られる。ここで、の各壁面上の位置情報パターン１６が存在する任意の領域に設定されたコマンドキーＣ１〜Ｃ４は、位置情報パターン１６の座標点を少なくとも１つ含んでいれば良い。コマンド領域が位置情報パターンの座標点を少なくとも１つ含んでいれば、コマンド領域の選択位置ズレに対応することができる。
また、コマンドキーＣ１〜Ｃ４は機械的接点が不要であるため、印刷やシール等の貼り付け等により自由な形状に容易に形成することができる。

また、位置情報パターン１６と、コマンドキーＣ１〜Ｃ４の外観との識別は、反射波長の異なるインクの選定や光学フィルタ等を用いる方法がある。また、コマンドキーＣ１〜Ｃ４の代わりに、更なる表示体を配置してアイコンにすることも可能である。電子ペン１１０でコマンドキーＣやアイコンを入力できる構成とすることで、手書き入力中に電子ペンを置いたり持ち替えたりすることなく、スムーズな入力操作をすることができる。これは、ユーザーの思考や作業スピードを損なわないという効果も高い。

また、裏面１１ｄにペン入力すると、表示領域５に表示された映像に登場する対象物の背面へ入力したことにする等の機能拡張が考えられる。例えば、表示本体１２０でサッカーゲームの実行中、後方の人物がシュートするなどの３次元的なマンマシンインターフェイスが実現する。こうした入力手段を、従来のタッチパネルやペン入力手段を用いて実現するには、部材の配置スペースの確保やコスト増加の点で課題があったが、本実施形態の構成であれば、機械的な追加部品がほとんどなく、製造工程の最終段階で位置情報パターン１６を追加することができるため、薄型、低コストで製造管理も容易となる。

また、図６に示すように、表示本体１２０がフレキシブル性を有する構成とされていてもよく、湾曲姿勢で使用したい場合に好適である。

また、位置情報パターン１６に偏光や散乱等の光学的処理を施すことで、表示領域５の映像と位置情報パターン１６とを識別することができる。偏光や散乱等の光学的処理は、多層膜、フォトニック結晶、ＭＯＳアイ構造等を選択できる。
以下に偏光処理、散乱処理を施した位置情報パターンの各実施例について述べる。

図７は、実施例２における位置情報パターンの概略構成を示す図である。
図７に示すように、本実施例における位置情報パターン１８は、偏光特性を有する点において先の実施形態と異なっている。
本実施例における位置情報パターン１８は、Ｘ方向へ所定ピッチで配列された複数の仮想ラスター線１７Ａと、Ｙ方向へ所定ピッチで配列された複数の仮想ラスター線１７Ｂとの交点のうち、任意の箇所に、第１ドット１８Ａおよび第２ドット１８Ｂが配置されている。第１ドット１８Ａは、右円偏光を反射する偏光パターンであって符号［１］を表している。第２ドット１８Ｂは、左円偏光を反射する偏光パターンであって符号［０］を表している。これら第１ドット１８Ａおよび第２ドット１８Ｂによって構成される位置情報パターン１８は、表示領域５に表示される画像とは異なる波長領域の光を反射するもので、コレステリック材料を用いた印刷によって形成することが可能である。または、雲母のような複屈折を有する物質、材料を貼り付けることによって形成してもよい。

電子ペン１１０に設けられた発光素子４３からの光５０は、発光素子４３の前面側に設けられた偏光フィルタ５１により右偏光となって位置情報パターン１８を照射し、第１ドット１８Ａにて反射される。この反射光５２は、右偏光のまま電子ペン１１０に戻り、撮像素子４４に読み取られる。

一方、位置情報パターン１８の存在しない領域に照射された光５０は、鏡面反射して左偏光に変化する。この反射光５３は偏光フィルタ５１でカットされて、撮像素子４４には達しない。このようにして、表示面と位置情報パターン１８との識別が可能である。

また、表示面に対する電子ペン１１０の角度が指定されれば、円偏光を使用せず、Ｐ偏光、Ｓ偏光を用いても識別が可能である。この場合、フォトニック結晶や誘電体多層膜で位置情報パターンを形成することができる。
また、ワイヤグリッド等による反射偏光パターンも同様のパターニングで形成することが可能である。

図８は、実施例３における位置情報パターンの概略構成を示す図である。
図８に示すように、本実施例における位置情報パターン１９は、凹凸面からなるドットにより構成されている点において先の実施形態と異なっている。
ドット１９Ａは、表示体１０の表示面やハウジング１１の表面に、化学研磨等を用いて形成された数十ミクロン〜数百ミクロンの凹凸面からなる。ドット１９Ａ以外の表面は平面（平面６２）となっている。したがって、この凹凸面からなるドット１９Ａに対して電子ペン１１０の発光素子４３からの光６０が照射されると、位置情報パターン１９のドット１９Ａにおいてその大部分が拡散し、一部が透過する。ここで、ドット１９Ａにおける反射光がガウシアン分布に近くなるような凹凸面にすることが好ましい。

一方、電子ペン１１０から平面６２に照射された光６０の大部分は透過し、一部が入射角と対称方向に反射される。ただし、位置情報パターン１９が形成された面の法線方向に対して、電子ペン１１０から照射された光６０の入射角度が大きいと、平面６２において全反射する場合もある。このため、入射光６０の照射方向に反射して戻る全反射光、つまり、電子ペン１１０へと戻る光の光量はドット１９Ａと平面６２とでは大きく異なり、ドット１９Ａからの反射光の方が平面６２からの反射光よりも多くなる。したがって、位置情報パターン１９のドット１９Ａが上記した電子ペン１１０における撮像素子４４において明るい画像として検出（撮像）される。

上記した実施例１，２では、新たな部材を設けることなく、位置情報パターン１８，１９をパターニングやエッチング等を用いて容易に形成することができる。このため、表示領域とその周辺領域に形成する位置情報パターン１８，１９をシームレスにパターン形成することができる。位置情報パターン１８，１９のパターニングは、表示体１０の表示領域５やハウジング１１の表面１１ａだけでなく、ハウジング１１の側面１１ｂ、１１ｃや裏面１１ｄにも延長して形成することが可能であり、位置情報パターン１６の形成領域（入力範囲）をハウジング１１の全表面にまで拡張させることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、先の実施形態では、電気泳動素子を用いた電気泳動表示装置を表示体１０として採用していたが、これに限定されることはなく、不揮発性表示装置を用いることが可能である。これにより、外部からの給電を停止しても表示内容を維持することができるので、消費電力化が可能な入力機能付表示装置が得られる。

５…表示領域、１０…表示体、１１ａ…表面、１１ｂ…側面、１１ｄ…裏面、１６，１８，１９…位置情報パターン、１６Ａ，１９Ａ…ドット、１７Ａ…仮想ラスター線（第１仮想線パターン）、１７Ｂ…仮想ラスター線（第２仮想線パターン）、４３…発光素子、４４…撮像素子、５０，６０…光、５２，５３…反射光、６２…平面、１００…入力機能付表示装置、１１０…電子ペン（位置情報読取手段）、１２０…表示本体（表示手段）

Claims (10)

1. 平面上の座標位置を表す位置情報パターンを光学的に読み取る撮像素子を備えた位置情報読取手段と、
   複数の画素からなる表示領域に前記位置情報パターンが記録され、該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う表示手段と、を備え、
   前記位置情報パターンが、少なくとも前記表示領域からその周辺領域に拡張して設けられている
   ことを特徴とする入力機能付表示装置。
2. 前記位置情報パターンが、前記表示領域を有する表面以外の側面あるいは裏面、及びその両方に設定されたコマンド領域に設けられており、当該コマンド領域が位置情報パターンの座標点を少なくとも１つ含んでいる
   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。
3. 前記位置情報読取手段が、
   前記位置情報パターンを撮像する撮像素子と、
   前記位置情報パターンに向けて光を照射する発光素子と、
   前記撮像素子により読み取った検出データを撮像素子により前記位置情報パターンを光学的に読み取る
   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。
4. 前記位置情報パターンがＭ平面と呼ばれる２次元系列のパターンであって、第１仮想線パターンとこれに直交する第２仮想線パターンとのマトリクス交点の任意の位置に設けられたドットパターンによって構成されている
   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。
5. 前記位置情報パターンが可視光を透過するとともに赤外光を吸収する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の入力機能付表示装置。
6. 前記位置情報パターンが、前記表示領域に表示される画像とは異なる波長領域の光を反射する
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の表示装置。
7. 前記位置情報パターンが偏光反射により識別される
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の入力機能付表示装置。
8. 前記位置情報パターンが、凹凸状のドットパターンにより構成されている
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の入力機能付表示装置。
9. 前記表示手段が電気泳動表示装置である
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の入力機能付表示装置。
10. 前記表示手段が不揮発性表示装置である
    ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の入力機能付表示装置。

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