(57)【要約】ユーザ入力システムは、交流磁界を生成するコイル４４と、コードレスペン９と、容量電流測定装置又は電界検出装置とを備える。コードレスペン９は、共振回路３４と、導電性ハウジング２８と、導電チップ３６とを備える。交流磁界は、共振回路３４内に交流電圧を誘発し、導電チップ３６に結合される。容量電流測定装置は、抵抗シート４０と、導電チップ３６から抵抗シート４０へ流れる容量電流を測定する電流測定装置４２とを備える。電界検出装置は、電界検出受信電極４７と、導電チップ３６によって生成される電界により電界検出受信電極で励起される電流を決定するための電流検出回路４８とを備える。各場合において、電流は複数の箇所で検出され、複数の箇所に対する電電性チップ３６の位置を決定するために異なる大きさが比較される。システムはさらに、ユーザの指８を検出するように適合されてもよい。ユーザ入力システム１は、ディスプレイ装置、例えばアクティブマトリクス液晶ディスプレイ装置４に組み込まれても良い。
2005529414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流磁場を形成するための手段と、
共振回路と、グラウンドに結合するための手段と、導電チップとを備え、グラウンドに結合するための前記手段が前記共振回路の第１の側に結合され、前記導電チップが前記共振回路の第２の側に結合され、前記共振回路は、交流磁場を形成するための前記手段の近傍に位置されると、交流磁場から生じる交流電圧を供給するように動作可能である、ユーザ保持可能装置と、
前記導電チップが近接して位置されると、交流電源によって前記導電チップで供給される出力を検出するための検出手段と、
を備えている、ユーザ入力システム。
【請求項２】
前記導電チップによって供給される出力を検出するための前記検出手段は、複数の場所で検出された出力の強度を決定するための手段と、検出された複数の前記出力強度を比較することにより前記複数の場所に対する導電チップの位置を決定するための手段とを備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記検出手段は、抵抗シートと、前記導電チップから前記抵抗シートへと流れる容量電流を測定するように設けられた電流測定手段とを備えている、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記検出手段は、電場検出受信電極と、前記導電チップによって形成される電場により前記電場検出受信電極内で励起される電流を決定するための電流検出回路とを備えている、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項５】
前記検出手段は、交流磁場を形成するための前記手段によって形成される磁場により前記電場検出受信電極で生成される電流をほぼフィルタ処理するように設けられている、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記フィルタ処理は、交流磁場を形成するための前記手段によって形成される電場と、前記導電チップによって形成される電場との間の位相差を使用して行なわれる、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
交流磁場を形成するための前記手段によって形成される任意の電場をほぼ遮り且つ交流磁場を形成するための前記手段によって形成される磁場をほぼ通すことができるシールドが設けられている、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記電場受信電極の平面からの前記導電チップの距離を決定するとともに、決定された距離を所定の閾値と比較し、決定された値が閾値以下の場合には、前記導電チップの位置を入力として扱い、決定された値が閾値を上回る場合には、前記導電チップの位置を入力として扱わないように構成された、請求項４から７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記ユーザ保持可能装置がペンまたはスタイラスとして使用できる、請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記導電チップは、ユーザに対して書き込み感触を与えるようになっている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ユーザ保持可能装置は、この装置を保持するためにユーザが握るべき外側ハウジングを備え、グラウンドに結合するための前記手段は、ユーザが前記ユーザ保持可能装置を保持している時にグラウンドに対する結合がユーザの手を介して成されるようになっている、請求項１から１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
グラウンドに結合するための前記手段は、交流磁場を形成するための前記手段によって形成される磁場からの前記共振回路のシールドを減らすように更に構成されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
グラウンドに結合するための前記手段は、前記共振回路の第１の側に結合され且つユーザの手を介してグラウンドに結合できる十分な導電性を有する前記ハウジングの少なくとも一部を含んでいる、請求項１１または１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記共振回路は、前記ハウジングの前記導電部分から離れた場所で前記ユーザ保持可能装置内に位置されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ユーザ保持可能装置は、交流磁場を形成するための前記手段によって形成される磁場が前記共振回路にほぼ達することができるようにしつつ前記共振回路をユーザの手に対して結合するように設けられたコイルを更に備えている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
ユーザの指を検出するための手段を更に備えている、請求項１から１５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１７】
ユーザの指を検出するための前記手段は、抵抗シートと、電流測定手段と、ユーザの指の検出とユーザ保持可能装置の検出との間を区別するための手段とを備えている、請求項３に従属する請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
ユーザの指を検出するための前記手段は、電場検出送信電極と、電場検出受信電極と、前記電場検出送信電極によって形成される電場により前記電場検出受信電極内で励起される電流に対してユーザの指により引き起こされる変化を検出するための回路とを備えている、請求項４に従属する請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
１または複数の更に別のユーザ保持可能装置を更に備え、各ユーザ保持可能装置が異なる同調周波数を有している、請求項１から１８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか一項に記載のユーザ入力システムを備えている、ディスプレイ装置。
【請求項２１】
前記検出手段は、ディスプレイ装置の表示領域に対応する領域で前記導電チップにより供給される出力を検出するように構成されている、請求項２０に記載のディスプレイ装置。
【請求項２２】
アクティブマトリクス液晶ディスプレイ装置である、請求項２０または２１に記載のディスプレイ装置。
【請求項２３】
前記ユーザ入力システムが請求項３または請求項３に従属する請求項９から１９のいずれか一項に記載されたものである場合において、前記抵抗シートがディスプレイ装置の共通電極によって形成されている、請求項２０から２２のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
【請求項２４】
ユーザがユーザ入力システムに対して入力を与えるためのユーザ保持可能装置（９）であって、
共振回路と、
グラウンドに結合するための手段と、
導電チップと、
を備え、
グラウンドに結合するための前記手段が前記共振回路の第１の側に結合され、前記導電チップが前記共振回路の第２の側に結合され、前記共振回路は、交流磁場から生じる交流電圧を供給するように動作可能である、
ユーザ保持可能装置。
【請求項２５】
ペンまたはスタイラスとして使用できる、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記導電チップは、ユーザに対して書き込み感触を与えるようになっている、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記ユーザ保持可能装置を保持するためにユーザが握るべき外側ハウジングを備え、グラウンドに結合するための前記手段は、ユーザが前記ユーザ保持可能装置を保持している時にグラウンドに対する結合がユーザの手を介して成されるようになっている、請求項２４から２６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２８】
グラウンドに結合するための前記手段は、交流磁場を形成するための前記手段によって形成される磁場からの前記共振回路のシールドを減らすように更に構成されている、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
グラウンドに結合するための前記手段は、前記共振回路の第１の側に結合され且つユーザの手を介してグラウンドに結合できる十分な導電性を有する前記ハウジングの少なくとも一部を含んでいる、請求項２７または２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記共振回路は、前記ハウジングの前記導電部分から離れた場所で前記ユーザ保持可能装置内に位置されている、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
磁場が前記共振回路にほぼ達することができるようにしつつ前記共振回路をユーザの手に対して結合するように構成されたコイルを更に備えている、請求項２８に記載の装置。
【請求項３２】
請求項２４から３１のいずれか一項に記載された複数のユーザ保持可能装置を備え、各ユーザ保持可能装置が異なる同調周波数を有している、ユーザ保持可能装置セット。
【請求項３３】
ユーザ保持装置からのユーザ入力を検出する方法であって、
前記ユーザ保持装置を通過する交流磁場を形成し、
前記交流磁場から、前記ユーザ保持装置内で交流電圧を生じさせ、
前記ユーザ保持装置の導電チップで、前記交流電圧から出力を供給し、
検出手段を使用することにより、前記導電チップが前記検出手段の近傍に位置されるように前記ユーザ保持装置が位置決めされ或いは移動される時に、前記出力を検出する、
方法。
【請求項３４】
前記検出手段が抵抗シートと電流測定手段とを備え、前記出力の前記検出は、前記電流測定手段を使用して前記導電チップから前記抵抗シートへと流れる容量電流を測定することを含んでいる、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記検出手段が電場検出受信電極と電流検出手段とを備え、前記出力の前記検出は、前記電流検出手段を使用して、前記導電チップによって形成された電場により前記電場検出受信電極で励起される電流を決定することを含んでいる、請求項３３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザ入力システムまたはユーザ入力装置に関し、特に、手で保持されるペンまたはスタイラスを使用するユーザ入力システムに関する。本発明は、ディスプレイ装置、例えば液晶ディスプレイ装置におけるユーザ入力システムに特に適しているが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータや自動販売機等の機器においては、多種多様なユーザ入力システム、装置、インタフェースが知られている。幾つかのタイプの入力装置、例えば従来のキーボードにおいては、基本的に、通常は指を用いてユーザが直接に圧力を加える動きにより、機械的に動作するスイッチが作動される。他のタイプの入力装置は、ユーザの動きを特定の他の方法により検出することを基本としている。例えば、従来のコンピュータのマウスは、ユーザによって引き起こされるマウスの動きを検出する。
【０００３】
また、多くのタイプの機器は、ディスプレイ装置またはディスプレイスクリーンを備えており、あるいは、使用時に当該ディスプレイに対して接続される。既知のタイプのディスプレイ装置は、液晶ディスプレイ装置である。ディスプレイ装置上に表示される情報は、例えば機器への命令または他の特定の情報等のユーザ入力データとして頻繁に更新される（例えば、コンピュータのキーボードを介して入力された情報がコンピュータのモニタ上に表示される）。
【０００４】
ある機器においては、ディスプレイ装置およびユーザ入力装置が一体型ディスプレイ・ユーザ入力装置の形態で設けられる。そのような装置は、多くの場合、「タッチスクリーン」装置と称される。これらの場合、ユーザは、直接に或いは物体を用いて、ディスプレイを押圧し、あるいは、ディスプレイに触れ、または、物体または例えば指を、表示領域上の所望の部位でディスプレイに近接して配置する。表示領域上の上記部位は、多くの場合、スクリーン上に表示される入力の選択肢に相当する。
【０００５】
例えば米国特許第４，８７８，５３３号および欧州特許第０４１７９２１号によって開示されるような他の既知の入力システムにおいて、ユーザは、ディスプレイに接触し或いはディスプレイに近接するペンまたはスタイラスを操作することにより、データを選択的に入力する。これを実施する１つのタイプのシステムは、ディスプレイにおいて、ループまたはコイルを備えている。このループまたはコイルは、交流電磁場を形成してペン内で誘導電流を励起するように設けられている。その後、ペン自体は、ディスプレイにおける他のループまたはコイル（あるいは、放出と検出との間で時分割された当初のループまたはコイル）によって検出される交流電磁場を形成する。ディスプレイにおけるループまたはコイルによって検出される交流電磁場を形成することによってペンが検出される他の既知のシステムにおいて、ペンは、誘導電流ではなく、内部電源を有している。これらのタイプのシステムに伴う１つの問題は、検出ループまたはコイルおよび対応する制御エレクトロニクスをディスプレイ内に設けることが難しい場合があるという点である。意図する用途に伴う他の欠点は、ユーザの指を検出することができず、そのため、タッチスクリーン入力を同時または交互に行なえないという点である。
【０００６】
米国特許第５，３６５，４６１号は、指入力およびペン入力の両方を検出する入力システムを開示している。交流電源が抵抗シートに対して交流電圧を印加し、抵抗シートからユーザの指またはペンへの静電結合が検出される。ユーザの指の場合には、グラウンドへの経路がユーザによって与えられ、抵抗シートの各角部を通じて流れる電流の相対的な大きさが測定されるとともに、その結果が処理されて、指の位置が決定される。ペンは、交流電源に電気的に接続される導電性のペンであり（したがって、ペンは、ディスプレイに対して物理的に拘束され、すなわち、コードが繋がっている）、また、ペンの動作中、交流電圧がペンに供給されることにより、ペンと抵抗シートとの間の静電結合に起因して、電流がペンの先端から抵抗シートへと流れる。指の動作と同様に、抵抗シートの各角部を通じて流れる電流の相対的な大きさが測定され、その結果が処理されることにより、ペンの位置が決定される。
【０００７】
米国特許第５，７７７，６０７号は、ペンが電圧プローブとして使用される点を除き米国特許第５，３６５，４６１号に開示されたシステムと同様のシステムを開示している。
【０００８】
他の範囲の既知の検出技術としては、準静電検出としても知られ且つクロス容量性検出（ｃｒｏｓｓ  ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  ｓｅｎｓｉｎｇ）と称される場合もある電場検出および容量性検出を挙げることができる。電場検出を使用して３−Ｄ空間内の対象物を検出することは、長年にわたって知られてきており、例えば近接センサにおいて使用されている。現実に、ナトムニュ・ペテルジ（ｇｎａｔｈｏｍｅｎｕ  ｐｅｔｅｒｓｉｉ）魚は、対象物を検出するために電場検出を使用している。容量性検出は、その最も簡単な形態において、たった１つの電極を使用し、また、この電極の負荷キャパシタンスの測定が行なわれる。この負荷キャパシタンスは、電極と電極の周囲で接地された全ての対象物との間の全てのキャパシタンスの合計によって決定される。これは、近接センサにおいて行なわれるものである。クロス容量性検出と称される場合もある電場検出は、２つの電極を使用するとともに、これら２つの電極間の特定のキャパシタンスを効果的に測定する。電場形成装置が接続される電極は、電場検出送信電極と見なすことができ、また、測定装置が接続される電極は、電場検出受信電極と見なすことができる。第１の（送信）電極は、交流電圧の印加によって励起される。これにより、電極間の静電結合（すなわち、電気力線の作用）に起因して、第２の（受信）電極で変位電流が生じる。対象物が電極（すなわち、力線）の近傍に配置されている場合には、電気力線の幾つかが対象物によって遮られ、容量電流が減少する。電流が監視される場合には、対象物の存在が検出されても良い。
【０００９】
米国特許第６，０２５，７２６号は、電場検出装置を、特にコンピュータ或いは他の用途におけるユーザ入力装置として使用することを開示している。電場検出装置は、意図する用途に応じて、ユーザの指、手、あるいは、体全体の位置を検出する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、指入力と平行して使用できるペン入力システムであって、ペンがディスプレイに接続されておらず、すなわち、ペンがコードレスペンと称することができるものである、ペン入力システムを提供することが望ましいことに気が付いた。好ましくはシステム、特にシステムの検出構成要素は、ディスプレイ装置、例えば液晶ディスプレイ装置に設けられるのが都合良い。指からの入力は、そのようなペンからの入力と容易に区別されることが好ましい。
【００１１】
第１の態様において、本発明は、交流磁場（例えば、交流電磁場の磁場成分）を形成するための手段であって、例えばコイルまたはループである手段と、共振回路と、グラウンド（アース）に接続するための手段と、導電チップとを備え、グラウンドに接続するための上記手段が上記共振回路の第１の側に結合され、上記導電チップが上記共振回路の第２の側に結合され、上記共振回路は、交流磁場を形成するための上記手段の近傍に位置されると、交流磁場から生じる交流電圧を供給するように動作可能である、ユーザ保持可能装置と、上記導電チップが近接して位置されると、交流電源によって上記導電チップで供給される出力を検出するための検出手段とを備えているユーザ入力システムを提供する。
【００１２】
上記導電チップによって供給される出力を検出するための上記検出手段は、複数の場所で検出された出力の強度を決定するための手段と、検出された複数の上記出力強度を比較することにより上記複数の場所に対する導電チップの位置を決定するための手段とを備えていることが好ましい。
【００１３】
上記検出手段は、抵抗シートと、上記導電チップから上記抵抗シートへと流れる容量電流を測定するように設けられた例えば電流計等の電流測定手段とを備えていても良い。
【００１４】
他の可能性として、上記検出手段は、電場検出受信電極と、上記導電チップによって形成される電場により上記電場検出受信電極内で励起される電流を決定するための電流検出回路とを備えている。
【００１５】
上記検出手段は、交流磁場を形成するための上記手段によって形成される磁場または電場成分により上記電場検出受信電極で生成される電流をほぼフィルタ処理するように設けられていることが好ましい。上記フィルタ処理は、交流磁場を形成するための上記手段によって形成される電場と、上記導電チップによって形成される電場との間の位相差を使用して行なわれても良い。これに加えて、あるいは、これに代えて、交流磁場を形成するための上記手段によって形成される任意の電場をほぼ遮り且つ交流磁場を形成するための上記手段によって形成される磁場をほぼ通すことができるシールドが設けられていても良い。交流磁場を形成するための上記手段がコイルまたはループである場合、上記シールドは、コイルの周囲に巻回される接地されたトロイダルワイヤを備えていることが好ましい。
【００１６】
システムは、上記電場受信電極の平面からの上記導電チップの距離を決定するとともに、決定された距離を所定の閾値と比較し、決定された値が閾値以下の場合には、上記導電チップの位置を入力として扱い、決定された値が閾値を上回る場合には、上記導電チップの位置を入力として扱わないように設けられても良い。
【００１７】
上記ユーザ保持可能装置は、コードレスペンまたはスタイラスとして使用できるように構成されていることが好ましく、また、上記導電チップは、ユーザに対して書き込み感触を与えるようになっていることが好ましい。
【００１８】
上記ユーザ保持可能装置は、この装置を保持するためにユーザが握るべき外側ハウジングを備え、ハウジングは、ユーザがコードレスペを保持する際にユーザが共振回路の一方側からアースへの接続を達成することができる十分な導電性を有していることが好ましい。他の可能性として、共振回路とユーザの手との間の結合を容易にする結合コイルが、ハウジングの内側または外側に位置される。
【００１９】
システムは、ユーザの指を検出するための手段を更に備えていることが好ましい。検出が容量電流検出によって行なわれる場合には、コードレスペンに起因して流れる電流と区別できるように、ユーザの指から抵抗シートへ流れる容量電流が検出される。検出が電場検出によって行なわれる場合には、形成された他の電場を遮るユーザの指に起因して当該他の電場に生じる変化を検出するため、電場検出電極も使用される。
【００２０】
更なる態様において、本発明は、前述した態様のうちのいずれかに係るユーザ入力システムを備えるディスプレイ装置、例えばアクティブマトリクス液晶ディスプレイ装置を提供する。ディスプレイ装置の表示領域の周囲、好ましくは矩形の表示領域の各角部に、複数の電流検出部が設けられても良い。コイルは、表示領域の外周に位置されても良い。容量電流を検出する場合、ディスプレイ装置の共通電極または平面電極が、容量電流検出装置の抵抗シートとして使用されても良い。
【００２１】
更なる態様において、本発明は、本発明の先の態様に関して前述した任意のタイプのユーザ保持可能装置、例えばコードレスペンまたはスタイラスを提供する。
【００２２】
更なる態様において、本発明は、本発明の先の態様に係る複数のユーザ保持可能装置を備えるユーザ保持可能装置セットを提供する。この場合、各ユーザ保持可能装置は、異なる同調周波数を有している。異なって形成された交流磁場の周波数に応答することにより、例えば異なる選択された色の仮想的な入力を与える入力システムによって、異なるペンが区別されても良い。
【００２３】
更なる態様において、本発明は、前述した任意の態様に係る装置を使用してユーザ入力を検出する方法を提供する。
【００２４】
更なる態様において、本発明は、交流磁場を形成するためのコイルと、コードレスペンと、容量電流測定装置または電場検出装置とを備えるユーザ入力システムを提供する。コードレスペンは、共振回路と、導電ハウジングと、導電チップとを備えている。交流磁場は、導電チップに結合される共振回路内に交流電圧を引き起こす。容量電流測定装置は、抵抗シートと、導電チップから抵抗シートへ流れる容量電流を測定するように設けられた電流測定手段とを備えている。電場検出装置は、電場検出受信電極と、導電チップによって形成された電場により電場検出受信電極において励起される電流を決定するための電流検出回路とを備えている。それぞれの場合、電流が複数の場所で検出されるとともに、その異なる大きさが比較されて、複数の場所に対する導電チップの位置が決定される。また、システムは、ユーザの指を検出するようになっていても良い。
【００２５】
ユーザ入力システムは、ディスプレイ装置、例えばアクティブマトリクス液晶ディスプレイ装置内に組み込まれていても良い。
【００２６】
このようにして、ユーザの指からも入力でき且つ液晶ディスプレイ装置等のディスプレイ装置内に簡単に組み入れることができるコードレスペン入力システムが提供される。
【００２７】
本発明の前述した態様および他の態様は、以下に説明する実施形態から明らかであり、以下、これらの実施形態を参照して上記態様を説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照しながら、一例として、本発明の実施形態について説明する。
【００２９】
以下に説明する実施形態は、ディスプレイ装置とユーザ入力装置とが一体となった装置、すなわち、タッチスクリーン装置を備えており、このタッチスクリーン装置においては、コードレスペンに対して励起電磁場を与え且つコードレスペンおよびユーザの指を検出するための入力構成要素がディスプレイ装置に内蔵されている。なお、他の実施形態においては、ディスプレイ装置を伴うことなく同一または対応する入力構成要素を設け、それにより、ディスプレイとは別個の独立型の入力システムを提供しても良いことが理解される。
【００３０】
図１は、タッチスクリーン装置と称しても良い第１の実施形態に係る一体型ディスプレイ・ユーザ入力システム１の概略図（一定の倍率で示されていない）である。このシステム１は、ディスプレイスクリーン４を有するハウジング２を備えている。
【００３１】
ディスプレイスクリーン４上には、仮想ユーザボタン６ａ，６ｂ，６ｃを表わす複数のアイコンを含む画像が表示される。この実施例において、そのような１つのユーザボタン、すなわち、ユーザボタン６ａは、ユーザボタン６ａが表示されるディスプレイスクリーンの領域内でユーザが自分の左手の指８をディスプレイスクリーンに当て付けることによって選択されるように示されている。
【００３２】
また、上記画像は書き込み領域７を含んでいる。この書き込み領域７は、ユーザがペンまたはスタイラスをこの領域上にわたって動かすことにより形成される仮想的な書き込み、描画、他のパターンが、ユーザがペンを動かす場所で表示される領域を表わす画像である。この実施例において、そのような入力は、ユーザの右手１０に保持されたコードレスペン９に応答して行なわれる。コードレスペン９は、電子／電磁装置であるが、従来のインクペンに類似した動作を行なうため、ペンとして知られており、より具体的には、ここではコードレスペンとして知られている。また、このペンは、多くの場合、スタイラスとも称される。
【００３３】
図２は、ディスプレイスクリーン４の概略断面図である（一定の倍率で示されていない）。この実施形態において、ディスプレイは、液晶ディスプレイである。ディスプレイスクリーン４は、その上にアクティブマトリクス層１４が配置された第１の透明板（例えばガラス）１２を備えている。アクティブマトリクス層１４上には、液晶配向層１６が堆積されている。ディスプレイスクリーン４は第２の透明板（例えばガラス）１８を更に備えており、この第２の透明板１８上には、１つの共通電極を備えた共通電極層２０が設けられている。第２の透明板１８は、共通電極２０上に堆積された液晶配向層２２を有している。第２の透明板１８は、第１の透明板１２から離間されている。２つの透明板１２，１８の配向層１４，２２間には、ツイストネマチック液晶材料を含む液晶層２４が配置されている。液晶ディスプレイ装置のこれらの細部および他の細部は、電場検出構成要素を別個に有することに関して後述する点を除き、従来の任意のアクティブマトリクス液晶ディスプレイ装置のようなものであっても良く、この特定の実施形態においては、米国特許第５，１３０，８２９号に開示された液晶ディスプレイ装置と同じであり、当該液晶ディスプレイ装置と同じように動作する。なお、米国特許第５，１３０，８２９号の内容は、これを参照することによって本願に組み込まれる。
【００３４】
アクティブマトリクス層１４は、従来の堆積・パターニング技術を使用して設けられる複数の薄膜層によって形成されている。アクティブマトリクス層１４は、複数のディスプレイ構成要素を備えている。用語「ディスプレイ構成要素」は、ここでは、ディスプレイスクリーン４の表示機能に寄与する任意の要素を示すために使用されている。この実施形態において、複数の表示素子は、ピクセル電極と、ポリシリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）（各ピクセル電極毎に１つ）と、駆動ラインすなわち縦列駆動ラインおよび横列駆動ラインとを有している。
【００３５】
また、アクティブマトリクス層１４は、後述するように、コードレスペン９に対して励起電磁場を与え且つコードレスペン９およびユーザの指８を検出するための入力構成要素を備えている。
【００３６】
液晶光変調（すなわち、表示）プロセスの一環として液晶層２４の一方側に共通の電圧レベルを与えるため、従来と同様に共通電極が使用される。共通電極層２０、したがって、実際には全体としてディスプレイスクリーン４は、共通電極に対して必要な電圧を供給するための従来型の接続部を更に備えている。しかしながら、この実施形態において、共通電極は、後述するように、コードレスペン９およびユーザの指８からの容量電流を検出するためにも使用される。したがって、共通電極層２０、アクティブマトリクス層１４、したがって、実際には全体としてディスプレイスクリーン４は、共通電極とアクティブマトリクス層１４の入力構成要素とを接続する適当な接続部を更に備えている。
【００３７】
図３は、ディスプレイ・ユーザ入力システム１の特定の要素の概略図である。システム１は、導電材料から成るコイル４４（または、ループ）を更に備えている。この実施例において、コイル４４は、アクティブマトリクス層１４の一部として第１の透明板１２上に堆積された導電トラックによって形成されている。他の実施形態において、コイル４４は、任意の他の適当な方法で設けられても良く、例えば、第２の透明板上に堆積されても良く、あるいは、銅ワイヤケーブルの形態を成していても良い。コイル４４は、駆動回路４６に接続されている。
【００３８】
システム１は、コードレスペン９を更に備えている。コードレスペン９は、後述するように、交流電源として動作する共振回路３４を備えている。動作時、共振回路／実効電源３４は、その一方の出力部がアースに接続されるとともに、その他方の出力部が、コードレスペン９の一部を形成する導電チップ３６に接続される。システム１は抵抗シート４０を更に備えており、この抵抗シート４０は、この実施例では、前述した共通電極によって形成されており、したがって、その形状および面積がディスプレイスクリーン４の表示領域３にほぼ対応している。抵抗シート４０の各角部は、対応する電流計４２を介してアースに接続されている。
【００３９】
システム１は、以下のように動作する。駆動回路４６がコイル４４を駆動させ、それにより、コイル４４が交流磁場を形成する。交流磁場の周波数は、コードレスペン９の共振回路３４の共振周波数と略等しくされる。交流磁場は、共振回路３４の両端間に交流電圧を生じさせる。したがって、動作時においては、（図３に示されるように）共振回路３４を交流電源と見なすことができる。
【００４０】
共振回路３４の第１の側は、コードレスペン９のハウジングあるいは特定の他の構造に接続されている。コードレスペンのハウジングまたは他の構造は、ユーザの手１０がコードレスペン９を保持する際には、ユーザの手１０と十分な通電状態となり、それにより、共振回路３４の第１の側とアースとが接続される（これについては詳細に後述する）。
【００４１】
共振回路３４の第２の側は、コードレスペンの導電チップ３６に接続されている。チップ３６が抵抗シート４０上に配置されると、チップ３６と抵抗シート４０との間の静電結合により、共振回路３４からペンチップ３６を通じて抵抗シート４０へと電流が流れ、したがって、電流計４２へと電流が流れる。従来と同様の方法で、４つの各電流計４２によって測定されるそれぞれの電流の相対的な大きさが処理され、それにより、抵抗シート４０の角部に対するチップ３６の位置が決定される。
【００４２】
この実施形態は、ユーザの指８が抵抗シート４０に対して静電結合される際にそのユーザの指８を更に検出するための随意的な構成を更に備えている。この構成は、４つの電流計４２を介して抵抗スクリーン４０に接続される従来の静電結合タッチスクリーン回路を備えており、それにより、ユーザの指８が抵抗シート４０に対して静電結合される際にアースへの回路が形成される。通例通り、従来と同様の方法で、４つの各電流計４２によって測定されるそれぞれの電流の相対的な大きさが処理され、それにより、抵抗シート４０の角部に対するチップ３６の位置が決定される。ユーザの指８に起因して電流計４２において測定された電流は、コードレスペン９に起因して電流計４２において任意の適当な方法で測定された電流から区別される。この実施形態において、これは、時間多重化（ｔｉｍｅ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）によって実施される。すなわち、駆動回路４６と従来の静電結合タッチスクリーン回路とが交互に動作するとともに、各電流が異なる時間で測定される。他の実施形態においては、指検出とペン検出とを比較するために、別個の位相が使用されて検出されても良く、あるいは、異なる周波数の交流電圧／電流が使用されても良い。
【００４３】
ここで、コードレスペン９がユーザの右手１０に保持された概略図である図４を参照して、コードレスペン９について更に詳細に説明する。コードレスペン９はハウジング２８を備えている。共振回路３４は、コンデンサ３２と並列に接続されたインダクタ３０を備えている。
【００４４】
コードレスペン９の動きは、ユーザの手１０がコードレスペン９を保持した時にユーザの手１０が共振回路３４の一方側からグラウンドへの接続を行なうことを含んでいる。ハウジング２８を含むコードレスペン９の構造、材料、接続は、そのような機能を与えるべく要望通りに形成されても良い。また、コードレスペン９の構造、材料、接続は、コイル４４によって形成される磁場からの共振回路３４のシールドを最小限に抑えるように或いは少なくとも減らすように構成されることが好ましい。
【００４５】
この実施形態において、ハウジング２８は、一部を除き、ここでは例えば図４に示されるように配置されたペンの先端に向かって延びる金属から成るバンド２９を除き、絶縁プラスチック材料によって形成される。金属から成るバンド２９は、ユーザが一般にコードレスペン９を使用中に保持する部位に位置されている。したがって、使用中、共振回路３４とユーザの手１０との間で効果的な結合が成される。ユーザの手１０とハウジング２８の金属バンド２９との間のこの導電結合は、静電結合が支配的な交流電流（例えば１００ｋＨｚ周波数）を目的としているため、必要に応じて金属バンド２９の外側に（必要に応じて、ハウジング２８の全体に均一な表面外観を与えるハウジング２８の残りの部分にも）薄い絶縁層、例えば塗装を含めることができる。
【００４６】
この実施形態において、金属バンド２９は効果的な結合を行なうが、コイル４４によって形成される磁場からの共振回路３４のシールドは、ハウジング全体が金属から成る場合に比べて減少する。これは、特に、ハウジング２８の絶縁材料部分によって取り囲まれるコードレスペン９内の部位、すなわち、金属部分２９から離れて位置されるコードレスペン９内の部位に共振回路３４（または、共振回路の少なくとも誘導部分）が位置されているためである。
【００４７】
共振回路３４の第２の側は、ハウジング２８の隙間を通じて突出する導電チップ３６に対して接続されている。チップ３６は、ディスプレイスクリーン２の外面に対して押圧される際に、ユーザに対して適切な書き込み感触を与えるように構成されている一方で、十分に先が尖っており、あるいは、抵抗シート４０と適度に静電結合できるように端部が形成されていることが好ましい。
【００４８】
ここで、コイル４４に接続された駆動回路４６の概略図である図５を参照しながら、駆動回路４６について更に詳細に説明する。これらは、協働して、電磁場発生器５５（すなわち、磁場発生器）を形成する。
【００４９】
駆動回路４６は、内部抵抗５２と直列を成すａ．ｃ．電源５１と見なすことができる機能発生器５０を備えている。コンデンサ５４は、機能発生器５０の両端に並列に接続されている。コイル４４の一端は、コンデンサ５４および機能発生器５０の一端に接続されるとともに、コイル４４の他端は、コンデンサ５４および機能発生器５０の他端とアースとに接続されている。
【００５０】
交流電流を用いてコイル４４を駆動するために任意の適当な回路が使用されても良いが、この駆動回路の構成は、それが比較的効率的にエネルギを機能発生器５０からコイル４４へ伝えるという点で有益である。特に、理想的な構成要素（例えば、ゼロ抵抗コイル４４およびコンデンサ５４）を用いると、共振時、コイル４４を通じて流れる電流ＩＬは、コンデンサ５４を通じて流れる電流ＩＣと位相が１８０度ずれ、そのため、機能発生器５０の内部抵抗５２を通じて流れる電流がゼロとなる。したがって、内部抵抗５２の両端間で電圧が降下しない。すなわち、コイル４４の両端間の電圧が最大となる。しかしながら、実際には、コイル４４およびコンデンサ５４に関連付けられた実質抵抗が存在し、この実質抵抗により電圧がある程度降下する。
【００５１】
前述した実施形態において、液晶ディスプレイ装置の共通電極は、抵抗シート４０として使用されている。これは、第２の透明板１８を十分に薄くして、ユーザの指およびコードレスペンが第２の透明板１８の外面に接触して配置され或いは第２の透明板１８の外面の近傍に配置される際にユーザの指１０とコードレスペン９との間で十分な静電結合が生じるようにすることにより可能となる。他の実施形態においては、共通電極の他に、別個の抵抗シートが設けられても良い。すなわち、従来の容量性タッチスクリーン装置における通常の方法と同様であっても良い。その他の可能性として、第２の透明板１８の外面上に透明導電層として抵抗シートが堆積されても良い。これらの可能性は、コイル４４にも適用される。
【００５２】
前述した第１の主な実施形態において、コードレスペン９（および、随意的に、ユーザの指８）の位置は、静電結合によってもたらされる電流によって検出される。図６〜図８を参照して後述する第２の主な実施形態において、コードレスペン９（および、随意的に、ユーザの指８）の位置は、電場検出を使用して検出される。
【００５３】
図６は、この第２の実施形態のディスプレイ・ユーザ入力システム１の特定の要素の概略図である。システム１は、第１の実施形態の場合と同じ態様で設けられた以下の要素、すなわち、導電材料から成るコイル４４（またはループ）と、駆動回路４６と、コードレスペン９とを備えている。
【００５４】
しかしながら、この第２の実施形態においては、電流計が接続された抵抗シートが存在しない。その代わり、ディスプレイスクリーン４の表示領域３の各角部の近傍に電場検出構成要素が位置されている。特に、表示領域３の各角部には、対応する電場検出電極４７が位置されている。この場合、各電場検出電極４７は、対応する電流検出回路４８に接続されている。この実施形態において、電場検出構成要素は、アクティブマトリクス層１４の一部として形成されている。しかしながら、一般に、これらの電場検出構成要素は、ディスプレイスクリーン４の構造中の都合の良い任意の場所に設けられても良い。
【００５５】
この実施形態においては、駆動回路４６およびコイル４４が第１の実施形態の場合と同じ方法で動作され、それにより、共振回路が交流電源として作用する。
【００５６】
この実施形態において、共振回路３４（交流電源として作用する）によって供給される交流電圧は、コードレスペン９のチップ３６から交流電場を形成する。チップ３６が表示領域３上またはその近傍に配置されると、この電場が電場検出電極４７を励起し、それにより、各電流検出回路４８によって検出され或いは測定される電流が流れる。４つの電流検出回路４８のそれぞれによって検出され或いは測定される各電流の相対的な大きさが従来と同様の方法で処理されることにより、表示領域３の角部に対するチップ３６の位置が決定される。
【００５７】
電流検出回路４８は、任意の適当な方法で実施されても良い。この実施形態において、電流検出回路は、この実施形態に含まれる更なる任意の構成すなわちユーザの指８がディスプレイスクリーン４の近傍に位置される時にユーザの指８も検出するための構成に特に適するように実施される。これを図面７および８を参照しながら、更に説明する。
【００５８】
図７は、電場検出受信電極４７のうちの１つの電場検出装置の概略図である。１つ（または複数）の更なる電極が、電場検出送信電極１０２（なお、これは、ここでは、指検出のために使用され、コードレスペン９の検出においては不要である）として設けられている。電場検出送信電極１０２は、任意の適当な場所、例えば表示領域３の周囲に位置されても良く、あるいは、他の電場検出受信電極４７を時分割してこれらの使用を送信に切り換えることにより設けられても良い。この実施形態においては、アクティブマトリクス層１４の一部として別個の送信電極が形成される。検出装置は、電場検出受信電極４７に接続された電流検出回路４８と、電場検出送信電極１０２に接続された交流電源１０６とを更に備えている。
【００５９】
まず最初に、コードレスペン９がディスプレイスクリーン４の近傍に無い場合における検出装置の動作について考える。すなわち、ユーザの指８の検出について最初に考える。
【００６０】
動作時、交流電圧が電場検出送信電極１０２に印加されると、電気力線が形成される。この電気力線のうち、典型的な電気力線１１１，１１２が電場検出受信電極４７を通過する。電気力線１１１，１１２は、電流検出回路４８によって測定される僅かな交流電流を生じさせる（後述するように、電流検出回路４８は、電場誘導電流の位相と結び付かせるために、交流電圧からのタップオフ（ｔａｐｐｅｄ  ｏｆｆ）信号を使用する）。
【００６１】
また、図７には、ディスプレイスクリーン４の外面１１４の位置が示されている。ユーザの指８がディスプレイスクリーン４の外面１１４に接触して（または、たとえそのように接触しない場合であっても外面の近傍に）置かれると、指８は、さもなければ指８によって塞がれる空間を通過するであろう電界ライン（図７に示される状況においては、電界ライン１１１）を遮り、それにより、電界検出受信電極４７から流れる電流が減少する。したがって、電流検出回路によって測定される電流レベルは、電場検出受信電極４７の近傍に指８が存在することを示す１つの指標として使用される。
【００６２】
図８は、電流検出回路４８の機能モジュールを示すブロック図である。電流検出回路４８は増幅器１２０を備えており、増幅器１２０の入力部は電場検出電極４７に接続されている。増幅器１２０からの出力は２つに分割され、２つの有効な処理チャンネルを形成する。これらの処理チャンネルの一方（以下、第１の処理チャンネル１２１と称する）は、電場検出送信電極１０２によって形成された電気力線（例えば１１１，１１２）によってもたらされる電流の変化を処理するため（すなわち、ユーザの指８を検出するため）のものである。他方の処理チャンネル（以下、第２の処理チャンネル１２３と称する）は、コードレスペン９によって形成される電場によってもたらされる電流を処理するため（すなわち、コードレスペン９を検出するため）のものである。
【００６３】
第１の処理チャンネル１２１は、乗算器１２２と、低域通過フィルタ１２４とを備えている。これらの機能モジュール（および、第２の処理チャンネル１２３に関して後述する機能モジュール）は、例えば米国特許第６，０２５，７２６号に開示された回路構成を使用する任意の適当な形態で設けられても良い。なお、米国特許第６，０２５，７２６号の内容は、これを参照することによって本願に組み込まれる。
【００６４】
第１の処理チャンネル１２１は、以下のように動作する。電場検出受信電極４７内で引き起こされる変位電流１２６は、増幅器１２０によって増幅されるとともに、電場検出送信電極１０２に印加された電圧におけるタップオフされ且つ（図示しない位相シフトモジュールにより）位相シフトされた電圧形態１２７と乗算器１２２により乗算される。タップオフ電圧は、その位相が変位電流１２６の位相と同じになるように位相シフトされる。したがって、ここで、増幅器１２０が理想的である、すなわち、増幅器１２０が変位電流１２６に対して更に別の位相シフトを導入しないと仮定した場合、タップオフ電圧の位相は９０度シフトされる。実際に、増幅器１２０が変位電流１２６に対して更に別の位相シフトを導入する場合には、これに適応させるため、タップオフ電圧の位相が必要に応じて調整される。
【００６５】
その後、乗算器１２２からの出力が低域通過フィルタに通され、それにより、出力信号１２８が形成される。したがって、出力信号１２８は、電場検出送信電極１０２によって形成される電場により電場検出受信電極４７内に引き起こされる電流の指標であるとともに、電場検出電極１０２，４７の近傍に配置される指８に応じて変化する。その後、出力信号１２８は、他の３つの電場検出装置（すなわち、他の３つの角部にある電場検出装置）からの対応する出力と共に処理され、これにより、４つの電場検出装置のそれぞれによって決定される各電流の相対的な大きさにしたがって指の位置１０が決定される。
【００６６】
ここで、ディスプレイスクリーン４の近傍にコードレスペン９がある時にコードレスペン９を検出することに関して、検出構成の動作を考える。図６および図７を再び参照すると、前述したように、駆動回路４６がコイル４４を駆動し、それにより、コイル４４が交流磁場を形成する。交流磁場の周波数は、コードレスペン９の共振回路３４の共振周波数とほぼ等しくされる。交流磁場は、共振回路３４の両端間に交流電圧を生じさせる。したがって、動作時においては、共振回路３４を交流電源と見なすことができる。交流電源として動作する共振回路３４は、図７に電気力線１５５，１５６で示される電場を形成する。コードレスペン９が電場検出受信電極４７の近傍でディスプレイスクリーン４の外面１１４に接触して或いは近接して配置されると、コードレスペン９によって形成される電気力線１５５，１５６が電場検出受信電極４７を通過する。したがって、電気力線１５５，１５６が更なる僅かな交流電流を引き起こす。また、この僅かな交流電流は、図８を再び参照して以下に説明するように、電流検出回路４８によって測定される。
【００６７】
特に、電流検出回路４８の第２の処理チャンネル１２３は、電場１５５，１５６によって引き起こされる交流電流を処理するために使用される。以下、これについて説明する。第２の処理チャンネル１２３は、第２の乗算器１４２と、第２の低域通過フィルタ１４４と、位相シフトモジュール１４６とを備えている。この場合も同様に、これらの機能モジュールは、任意の適当な形態で設けられても良い。前述したように、動作時、電場検出受信電極４７で引き起こされる変位電流１２６は、増幅器モジュール１２０によって増幅され、増幅器モジュール１２０からの増幅された出力は、分割されて乗算器１４２（および乗算器１２２）に通される。
【００６８】
電場検出送信電極１０２に印加された電圧におけるタップオフされ且つ９０度位相シフトされた電圧形態１２７は、位相シフトモジュール１４６に対しても供給され、位相シフトモジュールは、９０度位相シフトを加える。乗算器１４２は、増幅された電流信号と、結果として生じるタップオフされた電圧形態とを乗算する。また、結果として生じる乗算された信号は、その後、低域通過フィルタ１４４によってローパスフィルタ処理され、それにより、第２の出力信号１４８が形成される。したがって、この第２の出力信号１４８は、コードレスペン９の導電チップ３６で形成される電場１５５，１５６により電場検出受信電極４７において引き起こされる電流の指標であるとともに、電場検出受信電極４７に対する導電チップ３６の位置にしたがって変化する。
【００６９】
その後、出力信号１４８は、他の３つの電場検出装置（すなわち、他の３つの角部にある電場検出装置）からの対応する出力と共に処理され、これにより、４つの電場検出装置のそれぞれによって決定される各電流の相対的な大きさにしたがってコードレスペン９の位置が決定される。
【００７０】
図４に示される回路においては、２つの処理チャンネル、すなわち、第１の乗算器１２２および第１の低域通過フィルタ１２４を備える第１のチャンネル１２１と、第２の乗算器１４２および第２の低域通過フィルタ１４４を備える第２のチャンネル１２３とが形成される。このような２つの処理チャンネルに代わる手段として、位相基準入力を０度位相〜９０度位相との間で切り換えることにより１つの処理チャンネルが時分割形態で使用されても良い。
【００７１】
この実施形態において、共振回路３４によって供給される交流電圧は、コイル４４の両端間の電圧と位相が（理想的には）９０度ずれている。このことは、コイル４４によって形成される電場（干渉の電位形態）により電場検出受信電極４７内で生じる電流が電流検出回路４８によって効果的（あるいは、少なくとも実質的に）にフィルタリングされていること、すなわち、「位相が一致する」第１のチャンネル１２１がコイル４４からの変位電流を測定し、「位相が一致しない」第２のチャンネル１２３がコードレスペン９からの変位電流を測定することを意味している。
【００７２】
コイル４４によって形成される電場により電場検出受信電極４７内で生じる電流を効果的にフィルタリング（先の段落で説明した）することに代え或いは当該フィルタリングに加え、他の手法が使用されても良い。１つの可能性は、コイル４４を周期的にＯＦＦに切り換えて、コイルがＯＦＦに切り換えられる時に電場検出受信電極４７からの電流を測定することである。これは、コイル４４からの信号がコードレスペン９からの信号よりも急速に打ち切られ、すなわち、低下するため、簡単に実施される。これは、コイルがＯＦＦに切り換えられる時に両端が接地されるためであり、したがって、信号を生成するためにこれらの両端間に電圧差は存在しない。再び図６を参照すると、この実施形態における好ましい選択肢として使用される他の可能性は、接地されたトロイダルワイヤ１８０をコイル４４の周囲に設けることである（明確にするため、図には、コイル４４の一部だけにトロイダルワイヤ１８０が示されているが、実際には、トロイダルワイヤは、コイル４４の全長にわたって延びている）。トロイダルワイヤ１８０は、コイル４４によって形成される電場を実質的にシールドするが、コイル４４によって形成される磁場に殆ど影響を与えない。これは、任意のエディカレント（ｅｄｉｃｕｒｒｅｎｔ）がトロイドの中心から離れた方向にあるためである。
【００７３】
駆動回路４６および電流検出回路４８は、コードレスペン９から検出される信号があまりにも低すぎてディスプレイスクリーン４からのペンの最大所要動作離間距離で当該信号を検出できないといったことがないようになっている。同様に、駆動回路４６および電流検出回路４８は、コードレスペン９がディスプレイスクリーン４に触れている時にコードレスペン９から検出される信号が飽和状態にならないようになっている。これは、動的な調整装置によって実施されることが好ましい。この動的な調整装置においては、電流検出回路４８と駆動回路４６との間にフィードバックルートが設けられ、それにより、電流検出回路４８によって検出される電流が増大するにつれてコイル４４に印加される電圧が減少される。
【００７４】
この実施形態で実施される他の好ましい選択肢は、以下の通りである。電場受信電極４７の平面からのコードレスペン９のチップ３６の離間距離（すなわち、ディスプレイ平面がｘ軸及びｙ軸で定義された場合の距離、図７に示される「高さ」またはｚ軸）は、従来と同様の方法で、電極の相対電流から決定される。決定された距離は、所定の閾値と比較される。決定された値が閾値以下である場合には、コードレスペン９が使用されてユーザによって書き込まれていると見なされ、決定されたｘ−ｙ位置がユーザ入力として使用される。しかしながら、決定された値が閾値を上回っている場合には、その時に書き込みのためにユーザによりコードレスペン９が使用されようとしていないと見なされる。すなわち、ユーザが仮想的な書き込み面からコードレスペン９を離間させたということ、および、コードレスペン９のｘ−ｙ位置がユーザ入力として扱われないということを基本として、システムが動作する。閾値は、任意の適当な方法で決定されても良い。そのような方法としては、例えば標準的なトレーニングスケジュールを使用することによって個々のユーザのシステム動作方法にシステムを適合させることができるアルゴリズムの使用を挙げることができる。それにより、システムが設定された書き込みタスクのユーザの実施を監視し、したがって閾値を適合させる。これに代え、あるいは、これに加えて、ユーザが直接に選択することによって、閾値がリセットされまたは変えられても良い。
【００７５】
図４に関して説明したように、前述した実施形態において、ユーザの手１０（したがって、アース）と共振回路３４との間の結合は、コードレスペン９のハウジング２８の導電部分２９によって行なわれる。しかしながら、そのような結合は、必要な結合度合いを与える任意の方法で行なわれても良い。例えば、必要な結合量を与える導電材料と絶縁材料とを任意に適当に組み合わせた状態でハウジング２８が設けられても良い。他の構成も使用することができる。以下、図９を参照しながら、１つの好ましい構成について説明する。
【００７６】
図９は、コードレスペン９の他の好ましい構成を示している。コードレスペン９は、先に説明した構成要素と同じ以下の構成要素、すなわち、ハウジング２８と、インダクタ３０およびコンデンサ３２を備える共振回路３４と、導電チップ３６とを備えている。この構成において、ハウジング２８は、絶縁プラスチックによって形成されている。コードレスペン９は結合コイル３１を備えている。この結合コイル３１は、コードレスペン９のほぼ全長にわたってハウジング２８の内面に近接して配置されており、それにより、共振回路３４を取り囲んでいる（あるいは、結合コイル３１は、ハウジング２８の外周に配置されていても良い）。結合コイル３１は、共振回路３４の第１の側に接続されている。導電チップ３６は、共振回路３４の第２の側に接続されている。結合コイルは、共振回路３４によって供給された交流電流をユーザの手１０に対して静電結合するのに役立つ。ハウジング２８のプラスチック材料は、結合コイル３１とユーザの手１０との間に形成されるコンデンサの誘電体に相当する。そのような効果を達成するための好ましい周波数は、例えば１００ｋＨｚである。コードレスペン９の長さを延ばすことによって、結合コイル３１は、ユーザの手１０との結合効果を最大にする。結合コイルは、渦電流、したがって、コイル４４によって形成される磁場の磁束の吸収を最小限に抑えるように或いは減少させるように配置される。これによって、磁場が共振回路３４に達する効率は維持され、あるいは、当該効率が少なくとも著しく低下しない。なお、他の可能性として、結合コイルは、コードレスペン９の長さの一部だけにわたって延在するように配置されても良く、また、例えば共振回路３４を取り囲まないように或いは共振回路３４に沿って延在しないように配置されても良い。
【００７７】
前述した実施形態において、共振回路３４は、コイル４４が駆動される周波数に正確に調整されることが好ましい。このため、コンデンサ３２が熱的に安定したコンデンサとして設けられることが好ましい。例えば、コンデンサ３２は、２つのコンデンサ、すなわち、熱ドリフト率が１℃当たり０．０１％のポリスチレンコンデンサと１℃当たり０．０３％の熱ドリフト率を有する６〜５０ｐＦのセラミックコンデンサとを並列に使用して実現されても良い。
【００７８】
前述した実施形態において、共振回路３４は、互いに並列なインダクタとコンデンサとを備えている。しかしながら、磁場からの誘導を引き起こすための手段がこの手段によって供給されるエネルギを蓄える保存手段と共に設けられる場合には、共振回路を形成するために、他のインダクタ／コンデンサに基づく回路が使用されても良い。
【００７９】
前述した実施形態において、４つの角部に対するコードレスペン９の位置は、４つの角部で測定される相対電流から決定される。随意的に、４つの角部からの電流の全体の大きさが決定され、この大きさを使用して、ディスプレイスクリーン４に対するコードレスペンの傾斜角度が決定されても良い。これは、電流の全体の大きさが、コイル４４とコードレスペン９のインダクタ３０との間の磁気誘導の強さの関数だからである。コードレスペン９の傾斜角度を決定することは、この情報を使用して視差を修正するべく随意的にシステムを設けることができるため、有益である。これは、コードレスペンの導電チップを実際の画面に近接できる限界がディスプレイパネルの上端の透明板１８の厚さによって決定されるために生じる結果である。ペンチップのｘ，ｙ位置を決定するようにシステムが設けられるが、ユーザは、自分がペンを見る角度によって決定される位置（ｘ＋ｄｅｌｔａ ｘ，  ｙ＋ｄｅｌｔａ ｙ）にチップがあることを認識する（垂線に対する０度はｄｅｌｔａ＝０を意味し、垂線に対して増大する角度は、増大するｄｅｌｔａを意味している）。ペンが保持されている角度を使用してペンが左手で保持されているのか或いは右手で保持されているのかを評価するように、および／または、ユーザがペンを見ようとしそうな角度に関して評価または計算を行なう（書き方に基づいて）ように、システムが設けられる。システムは、これらの結果に基づいて調整を行なうように設けられても良い。
【００８０】
前述した全ての実施形態においては、従来の電磁ペン検出装置で使用される更なる特徴が、適切な場合に使用されても良い。例えば、同調周波数がそれぞれ異なる複数のコードレスペンが、例えば色識別を行なうために使用されても良い。他の可能性として、ペンをディスプレイの表面に対して押し付ける際に加えられる圧力に伴って同調周波数を変えるとともに、同調周波数を処理し、それに応じて例えば異なる厚さの線を表示させるようにしても良い（コードレスペンのチップにスプリングが付けられ、ペンが表面に対して押圧されると、スプリング付きのチップがフェライトスタッドをインダクタコイル内に移動させ、それにより、そのインダクタンス値が変化し、したがって、同調周波数が変化する）。
【００８１】
前述した実施形態において、コードレスペン９は、ユーザの仮想的な書き込みを助けるように、従来のペンと同様の形状を成している。しかしながら、他の形状が使用されても良く、また、実際に、その要素が、通常において従来のインクペン自体に関連付けられると見なされない入力動作のために使用されても良い。例えば、上記要素がトークンまたはタグとして使用されても良く、また、ディスプレイ上に与えられた特定の選択肢を選択するためにディスプレイの特定の領域またはその近傍に上記要素を位置決めすることをユーザが単に求められている場合には、その入力処理のために上記要素が使用されても良い。
【００８２】
前述した実施形態においては、コードレスペン９が共振回路３４を備えている。しかしながら、他の実施形態においては、任意の他の適当なタイプの誘導回路が使用されても良く、また、そのような回路は、必ずしも調整されたり共振されたりする必要がない。より一般的には、共振回路３４は、コイル４４によって形成される磁場の誘導の結果として電圧を供給できるように機能する任意の回路または他の手段に取って代えられても良い。
【００８３】
前述した実施形態において、コイル４４は、抵抗シート４０／表示領域４の外周を１回または複数回だけ周回する導電材料によって形成されている（図３および図６においては、明確にするため、導電材料は、ループ状に２回だけ周回するように示されている）。１つの好ましい選択として、導電材料は、ループ状に５回だけ周回（巻回）される。巻回数および使用される導電材料は、適宜に変えることができる設計上の選択である。また、コイル４４は、抵抗シート４０／表示領域４の外周の都合の良い任意の場所に位置決めされても良い。そのような場所としては、抵抗シート４０／表示領域４の外周から若干離れた場所、および／または、抵抗シート４０／表示領域４の外周の形状に沿わない場所、および／または、抵抗シート４０／表示領域４の特定の部分上にわたって位置する幾つかの部分を挙げることができる。
【００８４】
前述した実施形態は、液晶ディスプレイ装置と共にユーザ入力システムを提供しているが、これらの実施形態が単なる一例であり、前述したような入力システムを組み込むことができ或いは受け入れることができる任意の他の適当な形態のディスプレイ装置と共に本発明を実施できることは言うまでもない。そのようなディスプレイ装置としては、例えば、プラズマディスプレイ装置、高分子発光ダイオードディスプレイ装置、有機発光ダイオードディスプレイ装置、電界放出ディスプレイ装置、スイッチングミラーディスプレイ装置を挙げることができる。
【００８５】
本開示内容を読むことにより、他の変形および変更は、当業者にとって明らかである。そのような変形および変更は、技術的に既に知られ且つここで既に説明した特徴に代えまたは当該特徴に加えて使用されても良い等価物および他の特徴を含んでいても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】一体型ディスプレイ・ユーザ入力システムの概略図（一定の倍率で示されていない）である。
【図２】ディスプレイスクリーンの概略断面図（一定の倍率で示されていない）である。
【図３】図１のディスプレイ・ユーザ入力システムの特定の要素の概略図である。
【図４】ユーザの右手で保持されたコードレスペンの概略図である。
【図５】コイルに接続された駆動回路の概略図である。
【図６】他のディスプレイ・ユーザ入力システムの特定の要素の概略図である。
【図７】電場検出受信電極の電場検出装置の概略図である。
【図８】電流検出回路の機能モジュールを示すブロック図である。
【図９】他のコードレスペンの概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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