表示装置、及び入力システム
【課題】表示品位を低下させることなく手書き入力を行うことができる表示装置、及び入力システムを提供する。
【解決手段】入力装置を用いて入力された手書きの筆跡を表示可能な表示装置であって、筆跡を表示する表示部と、表示部の一方面側に設けられ、入力装置における先端部の位置情報を規定する位置情報パターンを含む位置情報パターン層と、表示部と位置情報パターン層との間に設けられ、位置情報パターン層を介して入力装置における検出波長光を入力装置に向けて照明する照明層と、を備える表示装置に関する。
【解決手段】入力装置を用いて入力された手書きの筆跡を表示可能な表示装置であって、筆跡を表示する表示部と、表示部の一方面側に設けられ、入力装置における先端部の位置情報を規定する位置情報パターンを含む位置情報パターン層と、表示部と位置情報パターン層との間に設けられ、位置情報パターン層を介して入力装置における検出波長光を入力装置に向けて照明する照明層と、を備える表示装置に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置、及び入力システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子ペーパーと呼ばれる薄型軽量の装置形態を有する表示装置の実用化が進められている。外光を拡散的に反射する反射型表示方式により、バックライトを有する透過型液晶表示装置やＥＬディスプレイなどの自発光型表示装置に比べ消費電力が少ないので電池の小型軽量化を図ることができ、表示装置の小型軽量化が可能である。
【０００３】
電子ペーパー方式の表示装置の代表として、電気泳動方式の表示装置がある。加えて、電子ペーパーにおいては、入力装置を用いて手書き文字入力ができたり、表示装置を直感的に操作できるたりすることが望ましい。電子ペーパーに適した薄型軽量の入力装置としては、電子ペーパーの表示面上に、光学的に読み取り可能な位置情報パターン層を設け、ポインタに設置した撮像部によって位置情報パターンを撮像することにより、電子ペーパーの表示面における指示位置を特定する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この入力方式は、表示装置に位置情報パターン層を付加するだけで入力機能を付加できるので、薄型軽量の電子ペーパーに適した入力装置である。この表示装置においては、位置情報パターン層および位置情報パターン画像に表示画像が混ざって撮像されることを防止するために位置情報パターン層と表示装置との間に赤外光反射層を設けるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術においては、誘電体多層膜から構成された赤外光反射層によって可視光の透過率が低下してしまい、表示装置への入射光と表示装置からの反射光が共に弱まることで特に反射型の表示装置においては表示品位が大きく低下するといった問題があった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、表示品位を低下させることなく手書き入力を行うことができる表示装置、及び入力システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の表示装置は、入力装置を用いて入力された手書きの筆跡を表示可能な表示装置であって、前記筆跡を表示する表示部と、前記表示部の一方面側に設けられ、前記入力装置における先端部の位置情報を規定する位置情報パターンを含む位置情報パターン層と、前記表示部と前記位置情報パターン層との間に設けられ、前記位置情報パターン層を介して前記入力装置における検出波長光を該入力装置に向けて照明する照明層と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の表示装置によれば、位置情報パターン層を介して検出光を入力装置に向けて照明する照明層を備えるので、入力装置側に検出波長光を照明する照明を設ける必要が無い。よって、例えば検出波長光として赤外光を用いた場合、位置情報パターン層の下層に赤外線反射層を設ける必要が無いので、表示部における可視光の透過率の低下が防止されることで良好な表示品位を備えたものとなる。したがって、表示品位を低下させること無く入力装置で入力された筆跡情報を表示可能な表示装置を提供できる。
【００１０】
また、上記表示装置においては、前記照明層は、赤外光を照射するのが好ましい。
この構成によれば、入力装置側に向けて検出波長光として赤外光を照明することができる。また、赤外光はユーザーに視認されることが無いので、表示部の視認性が低下するといった不具合の発生を防止できる。
【００１１】
また、上記表示装置においては、前記照明層は、前記赤外光とともに可視光を照射するのが好ましい。
この構成によれば、照明層が照射した可視光によって表示部を照らすことができる。よって、照明層はフロントライトとして機能し、表示部における視認性を向上させることができる。
【００１２】
また、上記表示装置においては、前記照明層は、導光板と光源とから構成されるのが好ましい。
この構成によれば、導光板が光源の光を導光することで検出波長光を入力装置に向けて良好に照射することができる。
【００１３】
また、上記表示装置においては、前記光源は、前記導光板の端面に設けられているのが好ましい。
この構成によれば、表示部と平面的に重ならない位置に光源を設けることができるので、表示部の視認性を低下させるといった不具合の発生を防止できる。
【００１４】
また、上記表示装置においては、前記照明層は、間欠的に光を照明するのが好ましい。
この構成によれば、照明層が間欠的に光を照明するので、消費電力を抑えることができる。また、例えば照明層の照明するタイミングを入力装置が検出光を検出するタイミングに同期させることで照明層の照明時間が最小限に抑えられて消費電力をより抑えることができる。
【００１５】
本発明の入力システムは、上記表示装置と、手書きによる筆跡に関する情報を入力する入力装置と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の入力システムによれば、上記表示装置を備えるので、入力装置として検出波長光を照明するための照明を不要にした構成を実現できる。よって、入力装置は照明を備えないことから小型且つ軽量なものとなるため、手書き入力時の操作性に優れたものとなる。
【００１７】
また、上記入力システムにおいては、前記入力装置は、前記照明層が照明する前記位置情報パターン層を介した光を撮像する撮像部を有し、前記入力装置及び前記表示装置は、前記照明層による照明のタイミングと前記撮像部による撮像のタイミングとを同期させるのが好ましい。
このように照明層の照明するタイミングを入力装置が検出光を検出するタイミングに同期させることで照明層の照明時間が最小限に抑えられることとなり、結果的にシステム全体での消費電力を抑えることができる。
【００１８】
また、上記入力システムにおいては、前記撮像部におけるパターン識別閾値が前記表示部の白表示の際に前記位置情報パターン層における前記位置情報パターンが形成されたパターン形成領域を透過する前記検出波長光の光量よりも大きく、且つ前記表示部の黒表示時の際に前記位置情報パターン層におけるパターン非形成領域を透過する前記検出波長光の光量よりも小さくなるように前記照明層の照明光の強度を調整する照明制御部を備えるのが好ましい。
この構成によれば、照明制御部によって照明層の照明光の強度が良好に調整されるので、撮像部が撮像した検出波長光から位置情報パターンによる画像を良好に抽出することができる。よって、入力装置の先端部における位置情報を精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】電子ペーパーシステムの概略構成を示す図。
【図２】電子ペーパーシステムの電気的な構成を具体的に示すブロック図。
【図３】表示部を構成する電気泳動装置の概略構成を示す図。
【図４】撮像部のパターン判別時の閾値と撮像部の撮像光量との関係を示す図。
【図５】第１の光源の照明タイミングと撮像部の撮像タイミングとの関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の入力装置、入力システム、及び電子機器に係る一実施例について説明する。図１は本発明の入力装置を含む入力システムに係る構成を示す図である。図１は、入力システムの一例としての電子ペーパーシステムの概略構成を示すものである。
【００２１】
電子ペーパーシステム１は、図１に示すように筐体部２と、該筐体部２に設けられた開口部２ａに配置される表示装置３と、表示装置３に所定情報を入力する入力装置４と、を備えている。電子ペーパーシステム１は、後述のように入力装置４を用いてユーザーが表示装置３に対して手書きによる筆跡を入力すると、該筆跡に対応した画像が表示装置３に表示されるものである。
【００２２】
図２は電子ペーパーシステム１の電気的な構成を具体的に示すブロック図である。図２に示すように表示装置３は、表示体モジュール３０と、表示体駆動制御部３１と、表示装置制御部３２と、表示装置無線通信部３３と、を備えている。表示体モジュール３０は、位置情報パターン層３４と、電気泳動表示装置から構成される表示部３５と、該位置情報パターン層３４及び表示部３５間に設けられる照明層４０と、を含んでいる。
【００２３】
表示体モジュール３０は図２に示すように、表示部３５の上面に照明層４０及び位置情報パターン層３４がこの順に積層して形成される。位置情報パターン層３４は、表示部３５の表示光を透過するように可視光を略透過する性質を有するべく、シートもしくは板状の透明樹脂を基材として構成されており、かつ、所定の情報図形を描画するとともに少なくとも近赤外光を概ね吸収可能であって可視光の透過性が高い位置情報パターン３４ａ（図３参照）が略全面に形成されたものである。ここで、赤外光を概ね吸収可能とは、赤外光の透過率が低いことを意味しており、位置情報パターン層３４内における位置情報パターン３４ａの形成領域に対して位置情報パターン３４ａの非形成領域が赤外光の透過率が相対的に大きいことを意味している。
【００２４】
位置情報パターン３４ａは近赤外線吸収染料を含む可視光透過性の高いインキを印刷して形成される。また、位置情報パターン３４ａは、ドットコード等による位置情報パターン（位置情報を符号化したパターン）となっており、位置情報パターン３４ａを検出することで、位置情報パターン３４ａが設けられた表示部３５の表面上における位置を一意に規定できるようになっている。このような手法としては、例えば、特開２００６−２７７４９２号公報や特開２００６−１２７０８１号公報を例示することができる。
【００２５】
照明層４０は、位置情報パターン層３４及び表示部３５間に挟持された導光板４５と、該導光板４５の端面に設けられた光源４８とを有している。このように光源４８を導光板４５の端面に設けることで表示部３５と光源４８とが平面的に重ならないので、表示部３５の視認性を低下させるといった不具合の発生を防止することができる。
【００２６】
光源４８は第１の光源４６及び第２の光源４７を含んでいる。第１の光源４６は入力装置４における上記位置情報パターン層３４の検出波長、つまり撮像部５１の撮像波長の光を発光する光源である。具体的に、第１の光源４６は、例えば近赤外線を発光するＬＥＤにより構成される。このように検出波長としての近赤外光はユーザーに視認されることがないので、表示部３５の視認性を低下させるといった問題を生じることが防止されている。
【００２７】
また、第２の光源４７はＬＥＤもしくは電球から構成され、可視光線を照射するものである。第１の光源４６及び第２の光源４７から出射された光は、それぞれ導光板４５内を伝播し、導光板４５の上面に出射され、位置情報パターン層３４を下面側から照明するようになっている。
【００２８】
なお、本実施形態では、これら第１の光源４６及び第２の光源４７が導光板４５の端面における同一面に設けられているが、異なる端面にそれぞれ設けられていても構わない。なお、赤外線及び可視光線のいずれを含んだ光を照射可能な光源を１個のみ用いる構成を採用しても構わない。
【００２９】
導光板４５としては、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂等の透明性に優れた樹脂を所定の形状に加工したものを用いることができる。なかでもアクリル樹脂を用いるのが軽量性、透明性の点で好ましい。
【００３０】
表示装置制御部３２は、表示装置３における全体の駆動を制御するためのものであって、上記光源４８の点灯動作の駆動を制御する照明制御部３６を含んでいる。そして、表示装置制御部３２は表示体駆動制御部３１を介して表示部３５の表示状態を制御可能となっている。照明制御部３６は、第１の光源４６及び第２の光源４７の駆動タイミングを後述のように制御している。
【００３１】
このような構成に基づいて、照明層４０は導光板４５の端面に設けられた第１の光源４６及び第２の光源４７をそれぞれ発光させることで該導光板４５の上面側に設けられた位置情報パターン層３４側に光を出射できるようになっている。
【００３２】
第１の光源４６から照明されて位置情報パターン３４ａを介した光は、後述のように入力装置４によって撮像されるようになっている。また、第２の光源４７から照明された可視光は、表示部３５の全面を均一に照らすことで表示部３５の視認性を向上させることができる。すなわち、第２の光源４７は表示部３５におけるフロントライトとしての機能を有する。
【００３３】
入力装置４は、位置検出部４１と、入力装置無線通信部４２とを備え、ユーザーによる表示装置３に対して手書き入力等の入力操作を検出するためのものである。入力装置４は、タッチペンやスタイラスと同様、ユーザーが手で把持することで使用される態様とされている。すなわち、入力装置４は表示装置３と物理的に分離した形態とされている。
【００３４】
入力装置４の位置検出部４１は、撮像部５１と、画像処理部５２と、位置情報検出部５３と、を備えている。本実施形態に係る入力装置４は、従来の一般的な位置情報パターンを検出する方式の入力装置と異なり、位置検出部が照明部を含まない構成となっている。そのため、入力装置４は小型、且つ軽量なものとなっており、ユーザーが手で把持した際に良好な操作性を得ることができるようになっている。
【００３５】
入力装置４が表示体モジュール３０の表示部３５に触れている位置の検出には、表示部３５上に形成された位置情報パターン層３４を介した赤外光を光学的に読み取る位置検出方式を採用している。具体的に入力装置４は、ユーザーに把持された状態で先端部が表示体モジュール３０の表示部３５の表面を指示した状態で、撮像部５１が表示装置３の照明層４０の第１の光源４６が照明する光を撮像するようになっている。
【００３６】
撮像部５１は、入力装置４の略先端に配置される撮像素子（ＣＣＤ）により構成される。撮像部５１は、位置情報パターン層３４の所定の領域を撮像して電気信号に変換し、変換した電気信号を画像処理部５２へと送信する。なお、撮像部５１に光が入射する入射口付近には、撮像素子の撮像面に表示面の像を形成するための撮像光学系（不図示）が設けられ、赤外光の波長帯域の光のみを透過するフィルタ部材が設けられている。これにより、撮像部５１は位置情報パターン３４ａによる画像を高いＳ／Ｎ比で撮像することができるようになっている。
【００３７】
このように位置情報パターン層３４を光学的に読み取る位置検出方式は、入力装置４と表示装置３とを分離することで、表示装置３の構成要素部品を減らし、軽量、薄型化することができるため、電子ペーパーシステム１に適した表示装置３の形態を実現することができる。
【００３８】
具体的に本実施形態では、入力装置４が位置情報パターン層３４（描画パターン）を介した赤外光を撮像部５１が撮像することで光学的に読み取る検出方式を採用している。入力装置４は撮像部５１で撮像した画像情報を処理することで後述のように該入力装置４の先端部における表示部３５の上面での位置を検出可能となっている。
【００３９】
画像処理部５２は、撮像部５１から送られる電気信号が示す画像をデジタル処理することで位置情報パターン層３４における位置情報パターン３４ａの成分を抽出して、位置情報検出部５３に送るためのものである。位置情報検出部５３は、位置情報パターン３４ａの配置の特徴から上述の手法を用いることで位置情報を取得できるようになっている。
【００４０】
また、位置検出部４１は位置情報検出部５３が取得した位置情報を入力装置無線通信部４２に送信するようになっている。入力装置無線通信部４２は受信した位置情報を表示装置３側へと無線方式により送信可能となっている。
【００４１】
図３は表示部３５を構成する電気泳動装置の概略構成を示す図である。図３に示すように、表示部３５は、画素電極２３、及び透明電極２４からなる１対の電極間に設けられたマイクロカプセル６５と、このマイクロカプセル６５を前記電極２３，２４間に固定するバインダ層６１と、を備えている。マイクロカプセル６５は、液相分散媒２６と電気泳動粒子２５とを含む電気泳動分散液６０を収容している。
【００４２】
本実施形態においては、電気泳動装置が電気泳動分散液６０をマイクロカプセル６５化することにより、その取り扱いが容易になり、製造工程を簡略化することが出来るほか、電気泳動粒子２５の偏在による表示の不均一性を防止するようになっている。
【００４３】
液相分散媒２６としては、比較的高い絶縁性を有する有機溶媒を用いることができる。この有機溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、アルキルベンゼンなどの芳香族炭化水素、ぺンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素、シクロへキサン、メチルシクロへキサン等の脂環式炭化水素、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、シリコン系オイル、フッ素系オイル、オリーブ油等の種々の鉱物油および植物油類、高級脂肪酸エステル等が挙げられ、これらを単独あるいは混合して用いることができる。
【００４４】
前記電気泳動粒子２５としては、有機または無機の顔料粒子、または、これらを含む複合体を用いることができる。本実施形態では、電気泳動粒子２５として白色及び黒色の表示を可能とする二種類の粒子を用いた。
【００４５】
上記画素電極２３は第１基板１１上に形成され、透明電極２４は第２基板１２上に形成されている。すなわち、第１基板１１と第２基板１２とは、互いに対向していて、マイクロカプセル６５、バインダ層６１、画素電極２３、及び透明電極２４を挟持している。
【００４６】
第１基板１１としては、可撓性を有するもの、硬質なもののいずれであってもよいが、可撓性を有するものであるのが好ましい。可撓性を有する第１基板１１を用いることにより、可撓性を備えた表示部３５となる。これにより、可撓性を有する電子ペーパーシステム１を構築する上で有用な電気泳動装置を得ることができる。また、第１基板１１は、絶縁材料で構成されたものあり、このような絶縁材料としては、例えばポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルホン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４７】
第１基板１１の一方の内面（図２中、上側の面）には、複数の画素電極２３が設けられている。各画素電極２３は、マイクロカプセル６５中の電気泳動分散液６０に電圧を印加する一方の電極として機能するものである。画素電極２３の構成材料としては、例えば、アルミニウム、ニッケル、コバルト、白金、金、銀、銅、モリブデン、チタン、タンタル等の金属、または、これらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４８】
一方、第１基板１１に対向して設けられる第２基板１２の下面（図２中、下側の面）には、上記透明電極２４が配置されている。第２基板１２は、前記第１基板１１と同様にして、可撓性を有するのが好ましく、その構成材料としては、例えば、各種セルロース系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）のようなポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の各種樹脂材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４９】
第２基板１２、及び透明電極２４は、いずれも光透過性を有するもの、好ましくは実質的に透明（無色透明、着色透明または半透明）なものとされる。これにより、後述のように電気泳動分散液６０中における電気泳動粒子２５の状態を、すなわち、表示部３５が表示する情報を、目視により容易に認識することが可能となる。
【００５０】
透明電極２４の構成材料としては、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープした酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化インジウム（ＩＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）のような導電性金属酸化物の他、ポリアセチレンのような導電性樹脂、導電性金属微粒子を含有する導電性樹脂等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、前述した画素電極２３も、このような材料を用いて構成することができる。
【００５１】
前記バインダ層６１を構成するバインダ材料としては、例えばポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、メタクリル酸メチル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニルアクリル酸エステル共重合体、塩化ビニル−メタクリル酸共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、エチレン−ビニルアルコール−塩化ビニル共重合体、プロピレン−塩化ビニル共重合体、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、セルロース系樹脂等の熱可塑性樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルホン、ポリアミドイミド、ポリアミノビスマレイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリアリレート、グラフト化ポリフィニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド等の高分子、ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化エチレンプロピレン、四フッ化エチレン−パーフロロアルコキシエチレン共重合体、エチレン−四フッ化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリ三フッ化塩化エチレン、フッ素ゴム等のフッ素系樹脂、シリコーン樹脂、シリコーンゴム等の珪素樹脂、その他として、メタクリル酸−スチレン共重合体、ポリブチレン、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体等の各種樹脂材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００５２】
このような構成に基づき、表示部３５はマイクロカプセル６５中の電気泳動分散液６０に、前記電極２３，２４により電圧を印加することで、電気泳動粒子２５の分布状態を変化させることにより表示手段として機能するようになっている。具体的に本実施形態では、黒色及び白色の電気泳動粒子２５を第１基板１１及び第２基板１２側にそれぞれ移動させることでマイクロカプセル６５内における電気泳動粒子２５の分布状態を変化させることで画素毎に黒色又は白色表示ができるようになっている。
【００５３】
ところで、照明層４０の第１の光源４６が照射した赤外光は表示部３５によっても反射されるため、撮像部５１が撮像する画像には位置情報パターン層３４に加え、表示部３５による赤外光の反射光が含まれるおそれがある。
【００５４】
具体的に、本実施形態に係る表示部３５を構成する電気泳動表示装置は、上述のように電気泳動粒子２５として白粒子及び黒粒子を含み、白黒表示が可能に構成されている。一般に白粒子はチタニア等の光反射波長範囲の広い材料で構成されているため、可視光のみならず、位置情報パターン３４ａの検出波長域である近赤外線光も反射してしまう。また、表示部３５の反射光は導光板４５及び位置情報パターン層３４を透過して撮像部５１に入射する。このように撮像部５１の撮像素子が検出する撮像光量は表示部３５の表示状態によって変動し、位置情報パターン３４ａの成分を抽出する際にノイズとなるといった問題がある。
【００５５】
これに対し、本実施形態に係る表示装置３においては、上述のように位置情報パターン層３４及び表示部３５間に照明層４０を設けることで、位置情報パターン層３４における位置情報パターン３４ａが形成されたパターン形成領域と位置情報パターン層３４における位置情報パターン３４ａが形成されないパターン非形成領域との光量差を大きくするようにしている。これにより、撮像部５１における撮像光量の判定、つまり撮像画像の輝度について判定することで位置情報パターン３４ａの成分を良好に抽出できるようになっている。
【００５６】
図４は、撮像部５１が撮像光量の判定を行うことでパターン判別を行う際の閾値と、撮像部５１における撮像光量との関係を示す図である。なお、図４において、Ｓ０は照明層４０（第１の光源４６）の光量を示し、Ｓ１ｗは表示部３５が白表示の場合に照明層４０から照射されて該表示部３５で反射される赤外光の光量を示し、Ｓ１ｂは表示部３５が黒表示の場合に照明層４０から照射されて該表示部３５で反射される赤外光の光量を示すものである。
【００５７】
図４に示すように、表示部３５の表示画像が白の部分では、位置情報パターン層３４におけるパターン非形成領域の光量が表示部３５からの反射光量Ｓ１ｗと導光板４５による第１の光源４６の照明光量Ｓ０との合計値（Ｓ０＋Ｓ１ｗ）で規定され、位置情報パターン４３ａの近赤外光の透過率をｋとした場合にパターン形成領域の光量がｋ（Ｓ０＋Ｓ１ｗ）で規定される。
【００５８】
また、表示部３５の表示画像が黒の部分では、位置情報パターン層３４におけるパターン非形成領域の光量が表示部３５からの反射光量Ｓ１ｂと導光板４５による第１の光源４６の照明光量Ｓ０との合計値（Ｓ０＋Ｓ１ｂ）で規定され、位置情報パターン４３ａの近赤外光の透過率をｋとした場合にパターン形成領域の光量がｋ（Ｓ０＋Ｓ１ｂ）で規定される。
【００５９】
本実施形態では、表示装置３における照明制御部３６が、撮像部５１のパターン判別閾値Ｓｔｈと照明光量Ｓ０とが下式（１）の条件を満たすように第１の光源４６の照明光の強度を調整するようにしている。
ｋ（Ｓ０＋Ｓ１ｗ）＜パターン判別閾値Ｓｔｈ＜Ｓ０＋Ｓ１ｂ 式（１）
【００６０】
この式（１）における下限は、照明制御部３６がパターン判別時にノイズとして撮像するおそれのあるパターン形成領域を透過する最大光量よりも閾値を高く設定することでパターン形成領域を透過する光量を検出しないことを意味する。また、式（１）における上限は、照明制御部３６がパターン判別時に撮像するパターン非形成領域を透過する最低光量よりも閾値を低く設定することでパターン非形成領域を透過する光量を確実に検出できることを意味する。
【００６１】
本実施形態では、位置情報パターン層３４及び表示部３５間に赤外光を照射する第１の光源４６を含む照明層４０を設けることで位置情報パターン層３４におけるパターン形成部及びパターン非形成部との間での光量差を大きくし、且つ上記条件を満たすように照明光量Ｓ０が調整されるので、表示部３５の表示状態（黒表示或いは白表示）によらず、撮像部５１が撮像した画像から位置情報パターン４３ａの成分を良好に抽出可能となっている。
【００６２】
また、本実施形態では、照明制御部３６が第１の光源４６を間欠的に駆動させるようにしている。これにより、照明層４０における消費電力を抑えるようにしている。具体的に照明制御部３６は、第１の光源４６による照明のタイミングと撮像部５１による撮像のタイミングとを同期させるようにしている。
【００６３】
図５は第１の光源４６の照明タイミングと撮像部５１の撮像タイミングとの関係を示す図である。なお、図５において符号Ｔは撮像部５１における撮像フレーム周期を示し、符号Ｔ１は撮像部５１の撮像タイミングを示し、符号Ｔ２は第１の光源４６の照明タイミングを示すものである。ここで、撮像部５１の撮像時間Ｔ１はできるだけ短く設定するのが望ましい。これは、撮像時間Ｔ１が長くなると入力装置４の動きに起因して撮像画像にボケが生じ、撮像画像の精度が低下するためである。
【００６４】
そこで、本実施形態は、図５に示す撮像時間Ｔ１を例えば１００マイクロ秒以下の短い時間に設定している。なお、第１の光源４６の照明時間Ｔ２は撮像部５１の撮像時間Ｔ１よりも短くするのが望ましく、これによれば照明層４０の消費電力を抑えることができる。本実施形態では、例えば、撮像部５１の撮像フレーム周期Ｔを１０ミリ秒、第１の光源４６の照明時間を５０マイクロ秒とすることで、第１の光源４６を照明するＤＵＴＹが二百分の一となり、第１の光源４６を常時点灯させる場合に比べて大幅に消費電力を削減することを実現するようにしている。
【００６５】
一方、照明制御部３６は第２の光源４７については表示部３５の駆動時において常時点灯させるようにしている。第２の光源４７は表示部３５におけるフロントライトとして機能するからである。表示装置３は第２の光源４７から照明された可視光によって表示部３５の全面が均一に照らされるので、良好な視認性を備えたものとなっている。
【００６６】
入力装置４は、表示体モジュール３０の表示面（表示部３５）に接触した位置に関する情報（例えば座標）を位置情報パターン層３４に基づいて検出し、検出した位置座標情報を入力装置無線通信部４２から表示装置無線通信部３３を介して表示装置制御部３２に出力することができる。一方、表示装置３は、表示装置制御部３２が位置検出部４１で検出された位置座標情報に基づき表示体駆動制御部３１を介し表示部３５の表示状態を制御することができる。
【００６７】
以上のように本実施形態に係る電子ペーパーシステム１においては、入力装置４が表示体モジュール３０に接触しながら移動した際の軌跡を表示部３５に表示することができ、手書き入力の様子等を表示部３５に随時表示できるようになっている。
【００６８】
続いて、本実施形態の電子ペーパーシステム１の動作について説明する。なお、本説明では、本発明の特徴である入力装置４を用いて表示部３５に手書き入力を行う動作を中心に説明する。
【００６９】
入力装置４は、例えば電源がＯＮ状態とされることで撮像部５１が撮像可能な状態とされると入力装置無線通信部４２から表示装置無線通信部３３を介して、表示装置制御部３２へと信号が送信される。表示装置制御部３２は信号を受信すると照明制御部３６を介して照明層４０（第１の光源４６）における駆動を制御可能状態へと移行する。
【００７０】
ユーザーが把持した入力装置４を表示部３５上で移動すると表示部３５の上面に設けられた照明層４０の第１の光源４６から近赤外光が位置情報パターン層３４に対して照射される。このとき、第１の光源４６から照射される赤外光は、上述のように位置情報パターン層３４におけるパターン形成領域とパターン非形成領域との光量差を大きくすることができるので、表示部３５の表示状態（黒表示或いは白表示）によらず、撮像部５１が撮像した画像から位置情報パターン３４ａの成分を良好に撮像できる。
【００７１】
撮像部５１は撮像した画像を画像処理部５２へと送信する。このとき、撮像部５１は撮像が終了した旨の信号を入力装置無線通信部４２を介して表示装置３側へと送信する。表示装置３側では、表示装置無線通信部３３を介して、上記信号が表示装置制御部３２の照明制御部３６へと送信される。このとき、照明制御部３６は第１の光源４６を消灯する。このように本実施形態では、照明制御部３６が第１の光源４６による照明のタイミングと撮像部５１による撮像のタイミングとを同期させることで照明層４０における省消費電力化を実現できる。
【００７２】
画像処理部５２は、撮像部５１から送られる電気信号が示す画像をデジタル処理することで位置情報パターン３４ａが示す描画パターンを抽出し、抽出した結果を位置情報検出部５３へと送信する。位置情報検出部５３は、描画パターンの配置の特徴から符号列を抽出し、この符号列を復号して位置情報を取得する。
【００７３】
すなわち、入力装置４は、表示部３５において該入力装置４の先端部が接触した位置に関する情報（例えば座標）を検出することができる。そして、入力装置４は検出した位置座標情報を入力装置無線通信部４２から表示装置無線通信部３３を介して、表示装置制御部３２へと出力することができる。
【００７４】
位置検出部４１は、位置情報検出部５３が取得した位置情報を入力装置無線通信部４２に送信する。入力装置無線通信部４２は受信した位置情報を表示装置３の表示装置無線通信部３３へと無線方式によって送信する。このように本実施形態では、無線方式により表示装置３側に入力装置４による位置座標情報を出力できるので、入力装置４と表示装置３とを配線で接続する必要が無い。よって、表示装置３に手書き入力を行う際に配線が絡まるといった不具合の発生が防止され、高い操作性を得ることができる。
【００７５】
表示装置３は表示装置無線通信部３３を介して、入力装置４から取得した位置情報を表示装置制御部３２に出力する。表示装置制御部３２は位置検出部４１で検出された位置座標情報に基づき表示体駆動制御部３１を介して表示部３５の表示状態を制御する。
【００７６】
具体的に、表示体駆動制御部３１は、表示部３５のうち、取得した位置座標情報に対応する画素電極２３及び透明電極２４間に印加する電圧を制御し、マイクロカプセル６５内の電気泳動粒子２５を移動させることで、ユーザーが入力装置４を用いて入力した手書きによる筆跡を表示部３５上に表示することができる。
【００７７】
以上述べたように、本実施形態に係る電子ペーパーシステム１によれば、表示装置３が照明層４０を備えるので、入力装置４側に検出波長光を照明する光源を設ける必要を無くすことができる。よって、検出波長光として赤外光を用いる場合に、表示部３５と位置情報パターン層３４との間に赤外線反射層を設ける必要が無いので、表示部３５における可視光の透過率の低下が防止されることで良好な表示品位を備えたものとなる。したがって、表示品位を低下させること無く入力装置４で入力された筆跡情報を表示可能な電子ペーパーシステム１を提供できる。
【００７８】
また、上記実施形態では、第１の光源４６の照明タイミングを撮像部５１の撮像タイミングと同期させることで照明層４０の消費電力が抑えられるので、例えば表示装置３を駆動するためのバッテリーを小型化できる。これにより、表示装置３が小型化するので該表示装置３を備えた電子ペーパーシステム１自体も小型且つ軽量なものとなる。
また、上記実施形態では、第２の光源４７がフロントライトとして常時点灯するため、表示部３５の全面が可視光によって均一に照らされて良好な視認性を得ることができる。
【００７９】
なお、上記実施形態では、表示装置３の表示部３５として電気泳動表示装置を備える場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、表示部３５としては有機エレクトロルミネッセンス装置又は液晶表示装置を用いても構わない。
【符号の説明】
【００８０】
１…電子ペーパーシステム、３…表示装置、４…入力装置、３４…位置情報パターン層、３４ａ…位置情報パターン、３５…表示部、３６…照明制御部、４０…照明層、４５…導光板、４８…光源、５１…撮像部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置、及び入力システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子ペーパーと呼ばれる薄型軽量の装置形態を有する表示装置の実用化が進められている。外光を拡散的に反射する反射型表示方式により、バックライトを有する透過型液晶表示装置やＥＬディスプレイなどの自発光型表示装置に比べ消費電力が少ないので電池の小型軽量化を図ることができ、表示装置の小型軽量化が可能である。
【０００３】
電子ペーパー方式の表示装置の代表として、電気泳動方式の表示装置がある。加えて、電子ペーパーにおいては、入力装置を用いて手書き文字入力ができたり、表示装置を直感的に操作できるたりすることが望ましい。電子ペーパーに適した薄型軽量の入力装置としては、電子ペーパーの表示面上に、光学的に読み取り可能な位置情報パターン層を設け、ポインタに設置した撮像部によって位置情報パターンを撮像することにより、電子ペーパーの表示面における指示位置を特定する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この入力方式は、表示装置に位置情報パターン層を付加するだけで入力機能を付加できるので、薄型軽量の電子ペーパーに適した入力装置である。この表示装置においては、位置情報パターン層および位置情報パターン画像に表示画像が混ざって撮像されることを防止するために位置情報パターン層と表示装置との間に赤外光反射層を設けるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術においては、誘電体多層膜から構成された赤外光反射層によって可視光の透過率が低下してしまい、表示装置への入射光と表示装置からの反射光が共に弱まることで特に反射型の表示装置においては表示品位が大きく低下するといった問題があった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、表示品位を低下させることなく手書き入力を行うことができる表示装置、及び入力システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の表示装置は、入力装置を用いて入力された手書きの筆跡を表示可能な表示装置であって、前記筆跡を表示する表示部と、前記表示部の一方面側に設けられ、前記入力装置における先端部の位置情報を規定する位置情報パターンを含む位置情報パターン層と、前記表示部と前記位置情報パターン層との間に設けられ、前記位置情報パターン層を介して前記入力装置における検出波長光を該入力装置に向けて照明する照明層と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の表示装置によれば、位置情報パターン層を介して検出光を入力装置に向けて照明する照明層を備えるので、入力装置側に検出波長光を照明する照明を設ける必要が無い。よって、例えば検出波長光として赤外光を用いた場合、位置情報パターン層の下層に赤外線反射層を設ける必要が無いので、表示部における可視光の透過率の低下が防止されることで良好な表示品位を備えたものとなる。したがって、表示品位を低下させること無く入力装置で入力された筆跡情報を表示可能な表示装置を提供できる。
【００１０】
また、上記表示装置においては、前記照明層は、赤外光を照射するのが好ましい。
この構成によれば、入力装置側に向けて検出波長光として赤外光を照明することができる。また、赤外光はユーザーに視認されることが無いので、表示部の視認性が低下するといった不具合の発生を防止できる。
【００１１】
また、上記表示装置においては、前記照明層は、前記赤外光とともに可視光を照射するのが好ましい。
この構成によれば、照明層が照射した可視光によって表示部を照らすことができる。よって、照明層はフロントライトとして機能し、表示部における視認性を向上させることができる。
【００１２】
また、上記表示装置においては、前記照明層は、導光板と光源とから構成されるのが好ましい。
この構成によれば、導光板が光源の光を導光することで検出波長光を入力装置に向けて良好に照射することができる。
【００１３】
また、上記表示装置においては、前記光源は、前記導光板の端面に設けられているのが好ましい。
この構成によれば、表示部と平面的に重ならない位置に光源を設けることができるので、表示部の視認性を低下させるといった不具合の発生を防止できる。
【００１４】
また、上記表示装置においては、前記照明層は、間欠的に光を照明するのが好ましい。
この構成によれば、照明層が間欠的に光を照明するので、消費電力を抑えることができる。また、例えば照明層の照明するタイミングを入力装置が検出光を検出するタイミングに同期させることで照明層の照明時間が最小限に抑えられて消費電力をより抑えることができる。
【００１５】
本発明の入力システムは、上記表示装置と、手書きによる筆跡に関する情報を入力する入力装置と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の入力システムによれば、上記表示装置を備えるので、入力装置として検出波長光を照明するための照明を不要にした構成を実現できる。よって、入力装置は照明を備えないことから小型且つ軽量なものとなるため、手書き入力時の操作性に優れたものとなる。
【００１７】
また、上記入力システムにおいては、前記入力装置は、前記照明層が照明する前記位置情報パターン層を介した光を撮像する撮像部を有し、前記入力装置及び前記表示装置は、前記照明層による照明のタイミングと前記撮像部による撮像のタイミングとを同期させるのが好ましい。
このように照明層の照明するタイミングを入力装置が検出光を検出するタイミングに同期させることで照明層の照明時間が最小限に抑えられることとなり、結果的にシステム全体での消費電力を抑えることができる。
【００１８】
また、上記入力システムにおいては、前記撮像部におけるパターン識別閾値が前記表示部の白表示の際に前記位置情報パターン層における前記位置情報パターンが形成されたパターン形成領域を透過する前記検出波長光の光量よりも大きく、且つ前記表示部の黒表示時の際に前記位置情報パターン層におけるパターン非形成領域を透過する前記検出波長光の光量よりも小さくなるように前記照明層の照明光の強度を調整する照明制御部を備えるのが好ましい。
この構成によれば、照明制御部によって照明層の照明光の強度が良好に調整されるので、撮像部が撮像した検出波長光から位置情報パターンによる画像を良好に抽出することができる。よって、入力装置の先端部における位置情報を精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】電子ペーパーシステムの概略構成を示す図。
【図２】電子ペーパーシステムの電気的な構成を具体的に示すブロック図。
【図３】表示部を構成する電気泳動装置の概略構成を示す図。
【図４】撮像部のパターン判別時の閾値と撮像部の撮像光量との関係を示す図。
【図５】第１の光源の照明タイミングと撮像部の撮像タイミングとの関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の入力装置、入力システム、及び電子機器に係る一実施例について説明する。図１は本発明の入力装置を含む入力システムに係る構成を示す図である。図１は、入力システムの一例としての電子ペーパーシステムの概略構成を示すものである。
【００２１】
電子ペーパーシステム１は、図１に示すように筐体部２と、該筐体部２に設けられた開口部２ａに配置される表示装置３と、表示装置３に所定情報を入力する入力装置４と、を備えている。電子ペーパーシステム１は、後述のように入力装置４を用いてユーザーが表示装置３に対して手書きによる筆跡を入力すると、該筆跡に対応した画像が表示装置３に表示されるものである。
【００２２】
図２は電子ペーパーシステム１の電気的な構成を具体的に示すブロック図である。図２に示すように表示装置３は、表示体モジュール３０と、表示体駆動制御部３１と、表示装置制御部３２と、表示装置無線通信部３３と、を備えている。表示体モジュール３０は、位置情報パターン層３４と、電気泳動表示装置から構成される表示部３５と、該位置情報パターン層３４及び表示部３５間に設けられる照明層４０と、を含んでいる。
【００２３】
表示体モジュール３０は図２に示すように、表示部３５の上面に照明層４０及び位置情報パターン層３４がこの順に積層して形成される。位置情報パターン層３４は、表示部３５の表示光を透過するように可視光を略透過する性質を有するべく、シートもしくは板状の透明樹脂を基材として構成されており、かつ、所定の情報図形を描画するとともに少なくとも近赤外光を概ね吸収可能であって可視光の透過性が高い位置情報パターン３４ａ（図３参照）が略全面に形成されたものである。ここで、赤外光を概ね吸収可能とは、赤外光の透過率が低いことを意味しており、位置情報パターン層３４内における位置情報パターン３４ａの形成領域に対して位置情報パターン３４ａの非形成領域が赤外光の透過率が相対的に大きいことを意味している。
【００２４】
位置情報パターン３４ａは近赤外線吸収染料を含む可視光透過性の高いインキを印刷して形成される。また、位置情報パターン３４ａは、ドットコード等による位置情報パターン（位置情報を符号化したパターン）となっており、位置情報パターン３４ａを検出することで、位置情報パターン３４ａが設けられた表示部３５の表面上における位置を一意に規定できるようになっている。このような手法としては、例えば、特開２００６−２７７４９２号公報や特開２００６−１２７０８１号公報を例示することができる。
【００２５】
照明層４０は、位置情報パターン層３４及び表示部３５間に挟持された導光板４５と、該導光板４５の端面に設けられた光源４８とを有している。このように光源４８を導光板４５の端面に設けることで表示部３５と光源４８とが平面的に重ならないので、表示部３５の視認性を低下させるといった不具合の発生を防止することができる。
【００２６】
光源４８は第１の光源４６及び第２の光源４７を含んでいる。第１の光源４６は入力装置４における上記位置情報パターン層３４の検出波長、つまり撮像部５１の撮像波長の光を発光する光源である。具体的に、第１の光源４６は、例えば近赤外線を発光するＬＥＤにより構成される。このように検出波長としての近赤外光はユーザーに視認されることがないので、表示部３５の視認性を低下させるといった問題を生じることが防止されている。
【００２７】
また、第２の光源４７はＬＥＤもしくは電球から構成され、可視光線を照射するものである。第１の光源４６及び第２の光源４７から出射された光は、それぞれ導光板４５内を伝播し、導光板４５の上面に出射され、位置情報パターン層３４を下面側から照明するようになっている。
【００２８】
なお、本実施形態では、これら第１の光源４６及び第２の光源４７が導光板４５の端面における同一面に設けられているが、異なる端面にそれぞれ設けられていても構わない。なお、赤外線及び可視光線のいずれを含んだ光を照射可能な光源を１個のみ用いる構成を採用しても構わない。
【００２９】
導光板４５としては、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂等の透明性に優れた樹脂を所定の形状に加工したものを用いることができる。なかでもアクリル樹脂を用いるのが軽量性、透明性の点で好ましい。
【００３０】
表示装置制御部３２は、表示装置３における全体の駆動を制御するためのものであって、上記光源４８の点灯動作の駆動を制御する照明制御部３６を含んでいる。そして、表示装置制御部３２は表示体駆動制御部３１を介して表示部３５の表示状態を制御可能となっている。照明制御部３６は、第１の光源４６及び第２の光源４７の駆動タイミングを後述のように制御している。
【００３１】
このような構成に基づいて、照明層４０は導光板４５の端面に設けられた第１の光源４６及び第２の光源４７をそれぞれ発光させることで該導光板４５の上面側に設けられた位置情報パターン層３４側に光を出射できるようになっている。
【００３２】
第１の光源４６から照明されて位置情報パターン３４ａを介した光は、後述のように入力装置４によって撮像されるようになっている。また、第２の光源４７から照明された可視光は、表示部３５の全面を均一に照らすことで表示部３５の視認性を向上させることができる。すなわち、第２の光源４７は表示部３５におけるフロントライトとしての機能を有する。
【００３３】
入力装置４は、位置検出部４１と、入力装置無線通信部４２とを備え、ユーザーによる表示装置３に対して手書き入力等の入力操作を検出するためのものである。入力装置４は、タッチペンやスタイラスと同様、ユーザーが手で把持することで使用される態様とされている。すなわち、入力装置４は表示装置３と物理的に分離した形態とされている。
【００３４】
入力装置４の位置検出部４１は、撮像部５１と、画像処理部５２と、位置情報検出部５３と、を備えている。本実施形態に係る入力装置４は、従来の一般的な位置情報パターンを検出する方式の入力装置と異なり、位置検出部が照明部を含まない構成となっている。そのため、入力装置４は小型、且つ軽量なものとなっており、ユーザーが手で把持した際に良好な操作性を得ることができるようになっている。
【００３５】
入力装置４が表示体モジュール３０の表示部３５に触れている位置の検出には、表示部３５上に形成された位置情報パターン層３４を介した赤外光を光学的に読み取る位置検出方式を採用している。具体的に入力装置４は、ユーザーに把持された状態で先端部が表示体モジュール３０の表示部３５の表面を指示した状態で、撮像部５１が表示装置３の照明層４０の第１の光源４６が照明する光を撮像するようになっている。
【００３６】
撮像部５１は、入力装置４の略先端に配置される撮像素子（ＣＣＤ）により構成される。撮像部５１は、位置情報パターン層３４の所定の領域を撮像して電気信号に変換し、変換した電気信号を画像処理部５２へと送信する。なお、撮像部５１に光が入射する入射口付近には、撮像素子の撮像面に表示面の像を形成するための撮像光学系（不図示）が設けられ、赤外光の波長帯域の光のみを透過するフィルタ部材が設けられている。これにより、撮像部５１は位置情報パターン３４ａによる画像を高いＳ／Ｎ比で撮像することができるようになっている。
【００３７】
このように位置情報パターン層３４を光学的に読み取る位置検出方式は、入力装置４と表示装置３とを分離することで、表示装置３の構成要素部品を減らし、軽量、薄型化することができるため、電子ペーパーシステム１に適した表示装置３の形態を実現することができる。
【００３８】
具体的に本実施形態では、入力装置４が位置情報パターン層３４（描画パターン）を介した赤外光を撮像部５１が撮像することで光学的に読み取る検出方式を採用している。入力装置４は撮像部５１で撮像した画像情報を処理することで後述のように該入力装置４の先端部における表示部３５の上面での位置を検出可能となっている。
【００３９】
画像処理部５２は、撮像部５１から送られる電気信号が示す画像をデジタル処理することで位置情報パターン層３４における位置情報パターン３４ａの成分を抽出して、位置情報検出部５３に送るためのものである。位置情報検出部５３は、位置情報パターン３４ａの配置の特徴から上述の手法を用いることで位置情報を取得できるようになっている。
【００４０】
また、位置検出部４１は位置情報検出部５３が取得した位置情報を入力装置無線通信部４２に送信するようになっている。入力装置無線通信部４２は受信した位置情報を表示装置３側へと無線方式により送信可能となっている。
【００４１】
図３は表示部３５を構成する電気泳動装置の概略構成を示す図である。図３に示すように、表示部３５は、画素電極２３、及び透明電極２４からなる１対の電極間に設けられたマイクロカプセル６５と、このマイクロカプセル６５を前記電極２３，２４間に固定するバインダ層６１と、を備えている。マイクロカプセル６５は、液相分散媒２６と電気泳動粒子２５とを含む電気泳動分散液６０を収容している。
【００４２】
本実施形態においては、電気泳動装置が電気泳動分散液６０をマイクロカプセル６５化することにより、その取り扱いが容易になり、製造工程を簡略化することが出来るほか、電気泳動粒子２５の偏在による表示の不均一性を防止するようになっている。
【００４３】
液相分散媒２６としては、比較的高い絶縁性を有する有機溶媒を用いることができる。この有機溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、アルキルベンゼンなどの芳香族炭化水素、ぺンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素、シクロへキサン、メチルシクロへキサン等の脂環式炭化水素、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、シリコン系オイル、フッ素系オイル、オリーブ油等の種々の鉱物油および植物油類、高級脂肪酸エステル等が挙げられ、これらを単独あるいは混合して用いることができる。
【００４４】
前記電気泳動粒子２５としては、有機または無機の顔料粒子、または、これらを含む複合体を用いることができる。本実施形態では、電気泳動粒子２５として白色及び黒色の表示を可能とする二種類の粒子を用いた。
【００４５】
上記画素電極２３は第１基板１１上に形成され、透明電極２４は第２基板１２上に形成されている。すなわち、第１基板１１と第２基板１２とは、互いに対向していて、マイクロカプセル６５、バインダ層６１、画素電極２３、及び透明電極２４を挟持している。
【００４６】
第１基板１１としては、可撓性を有するもの、硬質なもののいずれであってもよいが、可撓性を有するものであるのが好ましい。可撓性を有する第１基板１１を用いることにより、可撓性を備えた表示部３５となる。これにより、可撓性を有する電子ペーパーシステム１を構築する上で有用な電気泳動装置を得ることができる。また、第１基板１１は、絶縁材料で構成されたものあり、このような絶縁材料としては、例えばポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルホン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４７】
第１基板１１の一方の内面（図２中、上側の面）には、複数の画素電極２３が設けられている。各画素電極２３は、マイクロカプセル６５中の電気泳動分散液６０に電圧を印加する一方の電極として機能するものである。画素電極２３の構成材料としては、例えば、アルミニウム、ニッケル、コバルト、白金、金、銀、銅、モリブデン、チタン、タンタル等の金属、または、これらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４８】
一方、第１基板１１に対向して設けられる第２基板１２の下面（図２中、下側の面）には、上記透明電極２４が配置されている。第２基板１２は、前記第１基板１１と同様にして、可撓性を有するのが好ましく、その構成材料としては、例えば、各種セルロース系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）のようなポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の各種樹脂材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４９】
第２基板１２、及び透明電極２４は、いずれも光透過性を有するもの、好ましくは実質的に透明（無色透明、着色透明または半透明）なものとされる。これにより、後述のように電気泳動分散液６０中における電気泳動粒子２５の状態を、すなわち、表示部３５が表示する情報を、目視により容易に認識することが可能となる。
【００５０】
透明電極２４の構成材料としては、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープした酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化インジウム（ＩＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）のような導電性金属酸化物の他、ポリアセチレンのような導電性樹脂、導電性金属微粒子を含有する導電性樹脂等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、前述した画素電極２３も、このような材料を用いて構成することができる。
【００５１】
前記バインダ層６１を構成するバインダ材料としては、例えばポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、メタクリル酸メチル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニルアクリル酸エステル共重合体、塩化ビニル−メタクリル酸共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、エチレン−ビニルアルコール−塩化ビニル共重合体、プロピレン−塩化ビニル共重合体、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、セルロース系樹脂等の熱可塑性樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルホン、ポリアミドイミド、ポリアミノビスマレイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリアリレート、グラフト化ポリフィニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド等の高分子、ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化エチレンプロピレン、四フッ化エチレン−パーフロロアルコキシエチレン共重合体、エチレン−四フッ化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリ三フッ化塩化エチレン、フッ素ゴム等のフッ素系樹脂、シリコーン樹脂、シリコーンゴム等の珪素樹脂、その他として、メタクリル酸−スチレン共重合体、ポリブチレン、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体等の各種樹脂材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００５２】
このような構成に基づき、表示部３５はマイクロカプセル６５中の電気泳動分散液６０に、前記電極２３，２４により電圧を印加することで、電気泳動粒子２５の分布状態を変化させることにより表示手段として機能するようになっている。具体的に本実施形態では、黒色及び白色の電気泳動粒子２５を第１基板１１及び第２基板１２側にそれぞれ移動させることでマイクロカプセル６５内における電気泳動粒子２５の分布状態を変化させることで画素毎に黒色又は白色表示ができるようになっている。
【００５３】
ところで、照明層４０の第１の光源４６が照射した赤外光は表示部３５によっても反射されるため、撮像部５１が撮像する画像には位置情報パターン層３４に加え、表示部３５による赤外光の反射光が含まれるおそれがある。
【００５４】
具体的に、本実施形態に係る表示部３５を構成する電気泳動表示装置は、上述のように電気泳動粒子２５として白粒子及び黒粒子を含み、白黒表示が可能に構成されている。一般に白粒子はチタニア等の光反射波長範囲の広い材料で構成されているため、可視光のみならず、位置情報パターン３４ａの検出波長域である近赤外線光も反射してしまう。また、表示部３５の反射光は導光板４５及び位置情報パターン層３４を透過して撮像部５１に入射する。このように撮像部５１の撮像素子が検出する撮像光量は表示部３５の表示状態によって変動し、位置情報パターン３４ａの成分を抽出する際にノイズとなるといった問題がある。
【００５５】
これに対し、本実施形態に係る表示装置３においては、上述のように位置情報パターン層３４及び表示部３５間に照明層４０を設けることで、位置情報パターン層３４における位置情報パターン３４ａが形成されたパターン形成領域と位置情報パターン層３４における位置情報パターン３４ａが形成されないパターン非形成領域との光量差を大きくするようにしている。これにより、撮像部５１における撮像光量の判定、つまり撮像画像の輝度について判定することで位置情報パターン３４ａの成分を良好に抽出できるようになっている。
【００５６】
図４は、撮像部５１が撮像光量の判定を行うことでパターン判別を行う際の閾値と、撮像部５１における撮像光量との関係を示す図である。なお、図４において、Ｓ０は照明層４０（第１の光源４６）の光量を示し、Ｓ１ｗは表示部３５が白表示の場合に照明層４０から照射されて該表示部３５で反射される赤外光の光量を示し、Ｓ１ｂは表示部３５が黒表示の場合に照明層４０から照射されて該表示部３５で反射される赤外光の光量を示すものである。
【００５７】
図４に示すように、表示部３５の表示画像が白の部分では、位置情報パターン層３４におけるパターン非形成領域の光量が表示部３５からの反射光量Ｓ１ｗと導光板４５による第１の光源４６の照明光量Ｓ０との合計値（Ｓ０＋Ｓ１ｗ）で規定され、位置情報パターン４３ａの近赤外光の透過率をｋとした場合にパターン形成領域の光量がｋ（Ｓ０＋Ｓ１ｗ）で規定される。
【００５８】
また、表示部３５の表示画像が黒の部分では、位置情報パターン層３４におけるパターン非形成領域の光量が表示部３５からの反射光量Ｓ１ｂと導光板４５による第１の光源４６の照明光量Ｓ０との合計値（Ｓ０＋Ｓ１ｂ）で規定され、位置情報パターン４３ａの近赤外光の透過率をｋとした場合にパターン形成領域の光量がｋ（Ｓ０＋Ｓ１ｂ）で規定される。
【００５９】
本実施形態では、表示装置３における照明制御部３６が、撮像部５１のパターン判別閾値Ｓｔｈと照明光量Ｓ０とが下式（１）の条件を満たすように第１の光源４６の照明光の強度を調整するようにしている。
ｋ（Ｓ０＋Ｓ１ｗ）＜パターン判別閾値Ｓｔｈ＜Ｓ０＋Ｓ１ｂ 式（１）
【００６０】
この式（１）における下限は、照明制御部３６がパターン判別時にノイズとして撮像するおそれのあるパターン形成領域を透過する最大光量よりも閾値を高く設定することでパターン形成領域を透過する光量を検出しないことを意味する。また、式（１）における上限は、照明制御部３６がパターン判別時に撮像するパターン非形成領域を透過する最低光量よりも閾値を低く設定することでパターン非形成領域を透過する光量を確実に検出できることを意味する。
【００６１】
本実施形態では、位置情報パターン層３４及び表示部３５間に赤外光を照射する第１の光源４６を含む照明層４０を設けることで位置情報パターン層３４におけるパターン形成部及びパターン非形成部との間での光量差を大きくし、且つ上記条件を満たすように照明光量Ｓ０が調整されるので、表示部３５の表示状態（黒表示或いは白表示）によらず、撮像部５１が撮像した画像から位置情報パターン４３ａの成分を良好に抽出可能となっている。
【００６２】
また、本実施形態では、照明制御部３６が第１の光源４６を間欠的に駆動させるようにしている。これにより、照明層４０における消費電力を抑えるようにしている。具体的に照明制御部３６は、第１の光源４６による照明のタイミングと撮像部５１による撮像のタイミングとを同期させるようにしている。
【００６３】
図５は第１の光源４６の照明タイミングと撮像部５１の撮像タイミングとの関係を示す図である。なお、図５において符号Ｔは撮像部５１における撮像フレーム周期を示し、符号Ｔ１は撮像部５１の撮像タイミングを示し、符号Ｔ２は第１の光源４６の照明タイミングを示すものである。ここで、撮像部５１の撮像時間Ｔ１はできるだけ短く設定するのが望ましい。これは、撮像時間Ｔ１が長くなると入力装置４の動きに起因して撮像画像にボケが生じ、撮像画像の精度が低下するためである。
【００６４】
そこで、本実施形態は、図５に示す撮像時間Ｔ１を例えば１００マイクロ秒以下の短い時間に設定している。なお、第１の光源４６の照明時間Ｔ２は撮像部５１の撮像時間Ｔ１よりも短くするのが望ましく、これによれば照明層４０の消費電力を抑えることができる。本実施形態では、例えば、撮像部５１の撮像フレーム周期Ｔを１０ミリ秒、第１の光源４６の照明時間を５０マイクロ秒とすることで、第１の光源４６を照明するＤＵＴＹが二百分の一となり、第１の光源４６を常時点灯させる場合に比べて大幅に消費電力を削減することを実現するようにしている。
【００６５】
一方、照明制御部３６は第２の光源４７については表示部３５の駆動時において常時点灯させるようにしている。第２の光源４７は表示部３５におけるフロントライトとして機能するからである。表示装置３は第２の光源４７から照明された可視光によって表示部３５の全面が均一に照らされるので、良好な視認性を備えたものとなっている。
【００６６】
入力装置４は、表示体モジュール３０の表示面（表示部３５）に接触した位置に関する情報（例えば座標）を位置情報パターン層３４に基づいて検出し、検出した位置座標情報を入力装置無線通信部４２から表示装置無線通信部３３を介して表示装置制御部３２に出力することができる。一方、表示装置３は、表示装置制御部３２が位置検出部４１で検出された位置座標情報に基づき表示体駆動制御部３１を介し表示部３５の表示状態を制御することができる。
【００６７】
以上のように本実施形態に係る電子ペーパーシステム１においては、入力装置４が表示体モジュール３０に接触しながら移動した際の軌跡を表示部３５に表示することができ、手書き入力の様子等を表示部３５に随時表示できるようになっている。
【００６８】
続いて、本実施形態の電子ペーパーシステム１の動作について説明する。なお、本説明では、本発明の特徴である入力装置４を用いて表示部３５に手書き入力を行う動作を中心に説明する。
【００６９】
入力装置４は、例えば電源がＯＮ状態とされることで撮像部５１が撮像可能な状態とされると入力装置無線通信部４２から表示装置無線通信部３３を介して、表示装置制御部３２へと信号が送信される。表示装置制御部３２は信号を受信すると照明制御部３６を介して照明層４０（第１の光源４６）における駆動を制御可能状態へと移行する。
【００７０】
ユーザーが把持した入力装置４を表示部３５上で移動すると表示部３５の上面に設けられた照明層４０の第１の光源４６から近赤外光が位置情報パターン層３４に対して照射される。このとき、第１の光源４６から照射される赤外光は、上述のように位置情報パターン層３４におけるパターン形成領域とパターン非形成領域との光量差を大きくすることができるので、表示部３５の表示状態（黒表示或いは白表示）によらず、撮像部５１が撮像した画像から位置情報パターン３４ａの成分を良好に撮像できる。
【００７１】
撮像部５１は撮像した画像を画像処理部５２へと送信する。このとき、撮像部５１は撮像が終了した旨の信号を入力装置無線通信部４２を介して表示装置３側へと送信する。表示装置３側では、表示装置無線通信部３３を介して、上記信号が表示装置制御部３２の照明制御部３６へと送信される。このとき、照明制御部３６は第１の光源４６を消灯する。このように本実施形態では、照明制御部３６が第１の光源４６による照明のタイミングと撮像部５１による撮像のタイミングとを同期させることで照明層４０における省消費電力化を実現できる。
【００７２】
画像処理部５２は、撮像部５１から送られる電気信号が示す画像をデジタル処理することで位置情報パターン３４ａが示す描画パターンを抽出し、抽出した結果を位置情報検出部５３へと送信する。位置情報検出部５３は、描画パターンの配置の特徴から符号列を抽出し、この符号列を復号して位置情報を取得する。
【００７３】
すなわち、入力装置４は、表示部３５において該入力装置４の先端部が接触した位置に関する情報（例えば座標）を検出することができる。そして、入力装置４は検出した位置座標情報を入力装置無線通信部４２から表示装置無線通信部３３を介して、表示装置制御部３２へと出力することができる。
【００７４】
位置検出部４１は、位置情報検出部５３が取得した位置情報を入力装置無線通信部４２に送信する。入力装置無線通信部４２は受信した位置情報を表示装置３の表示装置無線通信部３３へと無線方式によって送信する。このように本実施形態では、無線方式により表示装置３側に入力装置４による位置座標情報を出力できるので、入力装置４と表示装置３とを配線で接続する必要が無い。よって、表示装置３に手書き入力を行う際に配線が絡まるといった不具合の発生が防止され、高い操作性を得ることができる。
【００７５】
表示装置３は表示装置無線通信部３３を介して、入力装置４から取得した位置情報を表示装置制御部３２に出力する。表示装置制御部３２は位置検出部４１で検出された位置座標情報に基づき表示体駆動制御部３１を介して表示部３５の表示状態を制御する。
【００７６】
具体的に、表示体駆動制御部３１は、表示部３５のうち、取得した位置座標情報に対応する画素電極２３及び透明電極２４間に印加する電圧を制御し、マイクロカプセル６５内の電気泳動粒子２５を移動させることで、ユーザーが入力装置４を用いて入力した手書きによる筆跡を表示部３５上に表示することができる。
【００７７】
以上述べたように、本実施形態に係る電子ペーパーシステム１によれば、表示装置３が照明層４０を備えるので、入力装置４側に検出波長光を照明する光源を設ける必要を無くすことができる。よって、検出波長光として赤外光を用いる場合に、表示部３５と位置情報パターン層３４との間に赤外線反射層を設ける必要が無いので、表示部３５における可視光の透過率の低下が防止されることで良好な表示品位を備えたものとなる。したがって、表示品位を低下させること無く入力装置４で入力された筆跡情報を表示可能な電子ペーパーシステム１を提供できる。
【００７８】
また、上記実施形態では、第１の光源４６の照明タイミングを撮像部５１の撮像タイミングと同期させることで照明層４０の消費電力が抑えられるので、例えば表示装置３を駆動するためのバッテリーを小型化できる。これにより、表示装置３が小型化するので該表示装置３を備えた電子ペーパーシステム１自体も小型且つ軽量なものとなる。
また、上記実施形態では、第２の光源４７がフロントライトとして常時点灯するため、表示部３５の全面が可視光によって均一に照らされて良好な視認性を得ることができる。
【００７９】
なお、上記実施形態では、表示装置３の表示部３５として電気泳動表示装置を備える場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、表示部３５としては有機エレクトロルミネッセンス装置又は液晶表示装置を用いても構わない。
【符号の説明】
【００８０】
１…電子ペーパーシステム、３…表示装置、４…入力装置、３４…位置情報パターン層、３４ａ…位置情報パターン、３５…表示部、３６…照明制御部、４０…照明層、４５…導光板、４８…光源、５１…撮像部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力装置を用いて入力された手書きの筆跡を表示可能な表示装置であって、
前記筆跡を表示する表示部と、
前記表示部の一方面側に設けられ、前記入力装置における先端部の位置情報を規定する位置情報パターンを含む位置情報パターン層と、
前記表示部と前記位置情報パターン層との間に設けられ、前記位置情報パターン層を介して前記入力装置における検出波長光を該入力装置に向けて照明する照明層と、を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記照明層は、赤外光を照射することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記照明層は、前記赤外光とともに可視光を照射することを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記照明層は、導光板と光源とから構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記光源は、前記導光板の端面に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記照明層は、間欠的に光を照明することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示装置と、
手書きによる筆跡に関する情報を入力する入力装置と、を備えることを特徴とする入力システム。
【請求項８】
前記入力装置は、前記照明層が照明する前記位置情報パターン層を介した光を撮像する撮像部を有し、
前記入力装置及び前記表示装置は、前記照明層による照明のタイミングと前記撮像部による撮像のタイミングとを同期させることを特徴とする請求項７に記載の入力システム。
【請求項９】
前記撮像部におけるパターン識別閾値が前記表示部の白表示の際に前記位置情報パターン層における前記位置情報パターンが形成されたパターン形成領域を透過する前記検出波長光の光量よりも大きく、且つ前記表示部の黒表示時の際に前記位置情報パターン層におけるパターン非形成領域を透過する前記検出波長光の光量よりも小さくなるように前記照明層の照明光の強度を調整する照明制御部を備えることを特徴とする請求項８に記載の入力システム。
【請求項１】
入力装置を用いて入力された手書きの筆跡を表示可能な表示装置であって、
前記筆跡を表示する表示部と、
前記表示部の一方面側に設けられ、前記入力装置における先端部の位置情報を規定する位置情報パターンを含む位置情報パターン層と、
前記表示部と前記位置情報パターン層との間に設けられ、前記位置情報パターン層を介して前記入力装置における検出波長光を該入力装置に向けて照明する照明層と、を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記照明層は、赤外光を照射することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記照明層は、前記赤外光とともに可視光を照射することを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記照明層は、導光板と光源とから構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記光源は、前記導光板の端面に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記照明層は、間欠的に光を照明することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示装置と、
手書きによる筆跡に関する情報を入力する入力装置と、を備えることを特徴とする入力システム。
【請求項８】
前記入力装置は、前記照明層が照明する前記位置情報パターン層を介した光を撮像する撮像部を有し、
前記入力装置及び前記表示装置は、前記照明層による照明のタイミングと前記撮像部による撮像のタイミングとを同期させることを特徴とする請求項７に記載の入力システム。
【請求項９】
前記撮像部におけるパターン識別閾値が前記表示部の白表示の際に前記位置情報パターン層における前記位置情報パターンが形成されたパターン形成領域を透過する前記検出波長光の光量よりも大きく、且つ前記表示部の黒表示時の際に前記位置情報パターン層におけるパターン非形成領域を透過する前記検出波長光の光量よりも小さくなるように前記照明層の照明光の強度を調整する照明制御部を備えることを特徴とする請求項８に記載の入力システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２５６２８７（Ｐ２０１２−２５６２８７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３０１３６（Ｐ２０１１−１３０１３６）
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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