(57)【要約】【課題】  粒子移動／回転方式の画像表示装置に適用されても、表示画像の視認性を低下させることなく、画面の上に指示部材以外の物体があっても確実に座標を検出する。【解決手段】  画面を形成する画素を構成する一対の電極間の電圧を制御して画素の色を制御する画像表示装置の一方の電極に行座標を表す信号を印加する行用座標信号駆動回路１１６と、他方の電極に列座標を表す信号を印加する列用座標信号駆動回路１１７と、画面上の指示された位置またはその近傍の電界の変化を検出する電界検出装置１２０と、電界検出装置１２０の検出結果に基づいて座標を求める座標判別回路１２１とを有する。または、電界検出装置１２０及び座標判別回路１２１に代えて、画面上の指示された位置またはその近傍の磁界の変化を検出する磁界検出装置４０１と、磁界検出装置４０１により検出された変化に基づいて座標を求める座標判別回路４０２とを有する。【選択図】      図１
2005165428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像が表示される画面を形成する画素を構成する一対の電極間の電圧を制御して該画素の色を制御する画像表示装置の前記電極に前記画素の座標を表す座標信号を印加する座標信号駆動回路と、
前記画面上の位置を指示するために用いられ、指示された位置またはその近傍の電界または磁界の変化を検出する検出装置と、
前記検出装置により検出された変化に基づいて前記座標を検出する座標判別回路と
を有する座標入力装置。
【請求項２】
画像が表示される画面の奥に前記画面と略平行に設けられた略透明な透明電極と前記透明電極の奥に前記画面と略平行に設けられた電極とを有し、前記画面を形成する画素を駆動するときには、該画素を構成する前記透明電極および前記電極の少なくとも一方に該画素の駆動内容に応じた画素駆動信号を印加して該電極間の電圧を制御することにより、該電極間の間隙に封入された、表面に色を有する粒子を該電極間で移動または静止、あるいは表面に色毎の領域を有する粒子を回転または静止させて、前記画面における該画素の色を制御する画像表示装置の前記透明電極および前記電極の少なくとも一方に、該透明電極および該電極により構成されている前記画素の座標を表す座標信号を印加する座標信号駆動回路と、
前記画面上の位置を指示するために用いられ、指示された位置またはその近傍の電界または磁界の変化を検出する検出装置と、
前記検出装置により検出された変化に基づいて前記座標を検出する座標判別回路と
を有する座標入力装置。
【請求項３】
前記画像表示装置は、前記画素を駆動する際には表面に色を有する粒子を前記電極間で移動または静止させる装置であり、
前記座標信号駆動回路は、前記画素駆動信号が前記電極に印加される期間と前記座標信号が該電極に印加される期間とが重ならないように前記座標信号を該電極に印加し、
前記座標信号は、前記座標信号が前記電極に印加されることにより該電極間に印加される電圧とその印加時間との関係が、前記粒子が移動を開始する移動開始電圧と移動開始時間との関係から定まる移動開始条件を満たすことのない信号である
ことを特徴とする請求項２に記載の座標入力装置。
【請求項４】
前記画像表示装置は、前記画素を駆動する際には表面に色毎の領域を有する粒子を回転または静止させる装置であり、
前記座標信号駆動回路は、前記画素駆動信号が前記電極に印加される期間と前記座標信号が該電極に印加される期間とが重ならないように前記座標信号を該電極に印加し、
前記座標信号は、前記座標信号が前記電極に印加されることにより該電極間に印加される電圧とその印加時間との関係が、前記粒子が回転を開始する回転開始電圧と回転開始時間との関係から定まる回転開始条件を満たすことのない信号である
ことを特徴とする請求項２に記載の座標入力装置。
【請求項５】
画像が表示される画面を形成する画素の座標を表す座標信号を出力する座標信号駆動回路と、
前記画面を形成する画素を構成する一対の電極に画素駆動信号を印加することにより前記電極間の電圧を制御して該画素の色を制御する画像表示装置の前記電極に印加される前記画素駆動信号を該画素駆動信号に対応する前記画素について前記座標信号駆動回路から出力された座標信号で変調し、変調された信号を該画素駆動信号に代えて該電極に印加する信号重畳回路と、
前記画面上の位置を指示するために用いられ、指示された位置またはその近傍の電界または磁界の変化を検出する検出装置と、
前記検出装置により検出された変化に基づいて前記座標を検出する座標判別回路と
を有する座標入力装置。
【請求項６】
画像が表示される画面を形成する画素の座標を表す座標信号を出力する座標信号駆動回路と、
前記画面の奥に前記画面と略平行に設けられた略透明な透明電極と前記透明電極の奥に前記画面と略平行に設けられた電極とを有し、前記画面を形成する画素を駆動するときには、該画素を構成する前記透明電極および前記電極の少なくとも一方に該画素の駆動内容に応じた画素駆動信号を印加して該電極間の電圧を制御することにより、該電極間の間隙に封入された、表面に色を有する粒子を該電極間で移動または静止、あるいは表面に色毎の領域を有する粒子を回転または静止させて、前記画面における該画素の色を制御する画像表示装置における前記画素駆動信号を該画素駆動信号に対応する前記画素について前記座標信号駆動回路から出力された座標信号で変調し、変調された信号を該画素駆動信号に代えて該当する前記透明電極および前記電極の少なくとも一方に印加する信号重畳回路と、
前記画面上の位置を指示するために用いられ、指示された位置またはその近傍の電界または磁界の変化を検出する検出装置と、
前記検出装置により検出された変化に基づいて前記座標を検出する座標判別回路と
を有する座標入力装置。
【請求項７】
前記画像表示装置は、前記画素を駆動する際には表面に色を有する粒子を前記電極間で移動または静止させる装置であり、
前記座標信号は、前記透明電極および前記電極の少なくとも一方に印加されると該電極間の電圧とその印加時間との関係が移動開始条件を満たすことになる画素駆動信号を該座標信号で変調して前記透明電極および前記電極の少なくとも一方に印加した場合には該電極間の電圧とその印加時間との関係が前記移動開始条件を満たし、かつ、前記透明電極および前記電極の少なくとも一方に印加されると該電極間の電圧とその印加時間との関係が前記移動開始条件を満たさないことになる画素駆動信号を該座標信号で変調して前記透明電極および前記電極の少なくとも一方に印加した場合には該電極間の電圧とその印加時間との関係が前記移動開始条件を満たさず、
前記移動開始条件は、前記粒子が移動を開始する移動開始電圧と移動開始時間との関係から定まる条件である
ことを特徴とする請求項６に記載の座標入力装置。
【請求項８】
前記画像表示装置は、前記画素を駆動する際には表面に色毎の領域を有する粒子を回転または静止させる装置であり、
前記座標信号は、前記透明電極および前記電極の少なくとも一方に印加されると該電極間の電圧とその印加時間との関係が回転開始条件を満たすことになる画素駆動信号を該座標信号で変調して前記透明電極および前記電極の少なくとも一方に印加した場合には該電極間の電圧とその印加時間との関係が前記回転開始条件を満たし、かつ、前記透明電極および前記電極の少なくとも一方に印加されると該電極間の電圧とその印加時間との関係が前記回転開始条件を満たさないことになる画素駆動信号を該座標信号で変調して前記透明電極および前記電極の少なくとも一方に印加した場合には該電極間の電圧とその印加時間との関係が前記回転開始条件を満たさず、
前記回転開始条件は、前記粒子が回転を開始する回転開始電圧と回転開始時間との関係から定まる条件である
ことを特徴とする請求項６に記載の座標入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置の画面上の指示された位置の座標を検出して入力する座標入力装置（ディジタイザ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、粒子移動方式の画像表示装置が開示されている。この画像表示装置は、色および帯電極性が異なる２種類の粒子を一対の基板間に封入し、これらの基板間の電圧を画素毎に制御する構成を採っている。一方の基板は透明であり、この基板側から眺めると、この基板に付着している粒子が透けて見える。１つの画素に着目すると、この画素において一方の基板に付着している粒子の色が、この画素の色となる。画素の色を変化させる場合には、この画素について、一対の基板間に、移動させるべき粒子を当該粒子が付着している基板とは反対側の基板に移動させるように電圧を印加する。これにより、この画素において、一対の基板間で粒子が移動して一方の基板に付着している粒子が入れ替わる。
【０００３】
また、特許文献２には、粒子回転方式の画像表示装置が開示されている。この画像表示装置は、球状の、２つの半球面で色および帯電状態が異なる粒子を一対の基板間に回転可能に支持し、これらの基板間の電圧を画素毎に制御する構成を採っている。一方の基板は透明であり、この基板側から眺めると、粒子の球面のうち、この基板に対向している半球面の色が透けて見える。１つの画素に着目すると、この画素における粒子の球面のうち、一方の基板に対向している半球面の色が、この画素の色となる。画素の色を変化させる場合には、この画素について、一対の基板間に、回転させるべき粒子が回転するように電圧を印加する。これにより、この画素において、粒子が回転し、一方の基板に対向している半球面が入れ替わる。
【０００４】
上述の粒子移動／回転方式の画像表示装置の画面において指示された位置の座標を検出する場合、既存の座標入力装置を用いることになる。既存の座標入力装置としては、特許文献３に開示の、光学系を用いて座標を検出する座標入力装置や、特許文献４に開示の、タッチパネルを用いて座標を検出する座標入力装置がある。
【０００５】
図２３は光学系を用いて座標を検出する座標入力装置の構成例を示す上面図であり、図２４は図２３のＡ−Ａ´断面図である。この図に示す座標入力装置は、画像表示装置の画面８０１の隣り合う２辺に沿って多数の発光素子８０２を有し、これらの発光素子８０２により照射された光束を対向する辺に沿って設けられた受光素子アレイ８０３に向けて送り出すことにより、画像表示装置の画面８０１を光束がシート状に覆うようにし、画面上の位置を指示するペン等の指示部材８０４により光束が遮られると、受光素子アレイ８０３が感知する光強度に基づいて２つの遮光方向を求め、両方向の交点の座標を算出する。この座標入力装置であれば、適用される画像表示装置が色の付いた粒子を移動または回転させて画像を形成する粒子移動／回転方式の画像表示装置であっても、画面上の指示された位置の座標を検出することができる。
【０００６】
このような座標入力装置を上述の粒子移動／回転方式の画像表示装置に適用すれば、画面において指示された位置の座標を検出して入力することができる。しかし、画像表示装置の画面上に指示部材８０４ではない物体（例えばメモ用紙）が存在すると、指示部材８０４ではない物体によって光路が遮られ、指示部材８０４を用いて指示された位置の座標を検出することが困難となる。
【０００７】
図２５はタッチパネルを用いて座標を検出する座標入力装置の構成例を示す断面図である。この座標入力装置は液晶を用いた画像表示装置に適用されており、この図には、この画像表示装置の厚さ方向の断面が示されている。この図において、液晶セル８１２と、液晶セル８１２の背面側に設けられた反射板８１１は画像表示装置を構成しており、液晶セル８１２の前面側（画像表示側）に順に積層された１／２波長板８１３、透明導電膜８１４、スペーサ８１５、透明導電膜８１６、１／４波長板８１７、及び偏光板８１８は座標入力装置を構成している。この座標入力装置は、指やペンなどの指示手段により偏光板８１８が押され、押された位置で透明導電膜８１４および透明導電膜８１６が接触すると、接触位置の電位に基づいて、押された位置の座標を検出する。
【０００８】
このような座標入力装置を上述の粒子移動／回転方式の画像表示装置に適用すれば、画面において指示された位置の座標を検出して入力することができる。しかし、画像表示装置の画面上に複数の層を形成する必要があるため、表示画像の視認性が低下してしまう。
【特許文献１】特開２００２−８２３６１号公報
【特許文献２】特開２００１−２４２８０４号公報
【特許文献３】特開２００２−１１６４２８号公報
【特許文献４】特開２００１−３１２３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑みて為されたものであり、粒子移動／回転方式の画像表示装置に適用されても、表示画像の視認性を低下させることなく、画面の上に指示部材以外の物体があっても確実に座標を検出することができる座標入力装置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】
【００１０】
本発明は、画像が表示される画面を形成する画素を構成する一対の電極間の電圧を制御して該画素の色を制御する画像表示装置の前記電極に前記画素の座標を表す座標信号を印加する座標信号駆動回路と、前記画面上の位置を指示するために用いられ、指示された位置またはその近傍の電界または磁界の変化を検出する検出装置と、前記検出装置により検出された変化に基づいて前記座標を検出する座標判別回路とを有する座標入力装置を提供する。
【００１１】
また、本発明は、画像が表示される画面の奥に前記画面と略平行に設けられた略透明な透明電極と前記透明電極の奥に前記画面と略平行に設けられた電極とを有し、前記画面を形成する画素を駆動するときには、該画素を構成する前記透明電極および前記電極の少なくとも一方に該画素の駆動内容に応じた画素駆動信号を印加して該電極間の電圧を制御することにより、該電極間の間隙に封入された、表面に色を有する粒子を該電極間で移動または静止、あるいは表面に色毎の領域を有する粒子を回転または静止させて、前記画面における該画素の色を制御する画像表示装置の前記透明電極および前記電極の少なくとも一方に、該透明電極および該電極により構成されている前記画素の座標を表す座標信号を印加する座標信号駆動回路と、前記画面上の位置を指示するために用いられ、指示された位置またはその近傍の電界または磁界の変化を検出する検出装置と、前記検出装置により検出された変化に基づいて前記座標を検出する座標判別回路とを有する座標入力装置を提供する。
【００１２】
また、本発明は、画像が表示される画面を形成する画素の座標を表す座標信号を出力する座標信号駆動回路と、前記画面を形成する画素を構成する一対の電極に画素駆動信号を印加することにより前記電極間の電圧を制御して該画素の色を制御する画像表示装置の前記電極に印加される前記画素駆動信号を該画素駆動信号に対応する前記画素について前記座標信号駆動回路から出力された座標信号で変調し、変調された信号を該画素駆動信号に代えて該電極に印加する信号重畳回路と、
前記画面上の位置を指示するために用いられ、指示された位置またはその近傍の電界または磁界の変化を検出する検出装置と、前記検出装置により検出された変化に基づいて前記座標を検出する座標判別回路とを有する座標入力装置を提供する。
【００１３】
上記の各座標入力装置では、画素を構成する一対の電極間の電圧や各電極の電位が当該画素の座標を表す座標信号に応じて変化する。これにより、この画素近傍の空間の電界または磁界が変化する。このような電界または磁界の変化は画面上の空域にまで及ぶ。画面上で当該画素近傍の位置が検出装置を用いて指示され、検出装置が当該空域内に存在している間に上記の電界または磁界の変化が生じると、この変化が検出装置により検出される。検出装置により検出された変化は、この画素用の座標信号に応じた変化であるから、座標判別回路により、検出された変化に基づいて当該画素の座標が検出される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、粒子移動／回転方式の画像表示装置に適用されても、画面上の指示された位置の座標を、表示画像の視認性を低下させることなく、画面の上に指示部材以外の物体があっても確実に検出することができる。
また、本発明によれば、画像表示装置が画素の色の制御用に既に備えている電極に座標検出用の信号を印加するから、座標検出用の新たな電極を設ける場合に比較して、座標入力装置の構成を簡素とすることができる。
また、座標信号で画素駆動信号を変調する態様では、座標信号と画素駆動信号とを並行して出力可能であるから、例えば、画面の走査時間間隔を短縮することができる。
また、座標信号駆動回路が座標信号を出力するタイミングや、座標信号の長さや波形を適切に定めれば、画素の色の変化が座標信号の使用により引き起こされることがないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態としては、電界の変化を検出することにより座標を求める形態と、磁界の変化を検出することにより座標を求める形態とがある。以下では、前者の形態として第１実施形態〜第３実施形態を、後者の形態として第４実施形態〜第６実施形態を挙げている。以下、第１実施形態〜第６実施形態について、順に、図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号が付されている。
【００１６】
［第１実施形態］
［構成］
図１は本発明の第１実施形態に係る座標入力装置の構成を示す図であり、図２は当該座標入力装置の一部の構成を示す断面図である。この座標入力装置は、適用される画像表示装置の構成を有効に利用して構成されている。このため、図１及び図２には、この画像表示装置の構成も示されている。なお、図２において、この画像表示装置により表示される画像を観察する人にとって、図中の上方が手前、下方が奥に相当する。
【００１７】
本座標入力装置が適用される画像表示装置は、特許文献１に開示されているような、粒子移動方式の画像表示装置である。この画像表示装置は、図１に示すように、表示画像を眺める側から眺めると、行方向に延びた複数の透明電極１０１と列方向に延びた複数の電極１０２がマトリクス状に交差するように構成されている。これらの交点に当該画像表示装置の画素が存在する。なお、透明電極１０１は略透明なＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を用いて形成されている。
【００１８】
図２に示すように、この画像表示装置の、画像が形成される部分は、基板１０３の上に、電極１０２、電極１０２を保護するための誘電体層１０４、リブ１０５、透明電極１０１を保護するための透明な誘電体層１０６、透明電極１０１、透明なガラス基板１０７を順に積層させた構成となっている。リブ１０５は誘電体層１０４と誘電体層１０６との間の間隙を画素毎に区切り、キャビティ（空洞）を画素毎に形成している。各キャビティには、乾燥した気体（例えば、空気または窒素）が充填されており、また、正極性黒色粒子１０８と負極性白色粒子１０９が封入されている。正極性黒色粒子１０８及び負極性白色粒子１０９は、好適には直径が５〜５０μｍの球状をなしている。正極性黒色粒子１０８は、その帯電極性が正極性であり、かつ、その色が黒色である。負極性白色粒子１０９は、その帯電極性が負極性であり、かつ、その色が白色である。これらの粒子としては、トナー粒子が好適である。
【００１９】
キャビティ内で誘電体層１０６側に存在する粒子の色は、ガラス基板１０７、透明電極１０１、及び誘電体層１０６を透して観察されるから、この画素の色となる。例えば、ある画素において誘電体層１０６側に存在する粒子が正極性黒色粒子１０８であれば当該画素の色は黒色となり、負極性白色粒子１０９であれば当該画素の色は白色となる。なお、黒色粒子と白色粒子とで帯電極性を入れ替え、後述の各種電位の正負を逆とした構成とすることもできる。また、画面に表示される画像のコントラストが低くてもよい場合には、正極性粒子および負極性粒子の色を任意の色とすることもできる。ただし、正極性粒子および負極性粒子の色は、互いに異なる色でなければならない。なお、画面とは、画像が表示される面であり、複数の画素により形成されている。ガラス基板１０７、透明電極１０１、誘電体層１０６、誘電体層１０４、電極１０２及び基板１０３は、この画面に略平行に設けられている。
【００２０】
図１及び図２に示すように、透明電極１０１には透明電極１０１に電気信号を印加するための行電極１１０が、電極１０２には電極１０２に電気信号を印加するための列電極１１１が接続されている。透明電極１０１と行電極１１０との対応関係と、電極１０２と列電極１１１との対応関係は、共に１対１である。また、この画像表示装置は、単純マトリクス駆動方式により画素を駆動するものであり、図１に示すように、出力端の電位を変動させて行用画素駆動信号を出力する行用画素駆動回路１１２と、出力端の電位を変動させて列用画素駆動信号を出力する列用画素駆動回路１１３と、行用画素駆動回路１１２から出力される行用画素駆動信号の印加先の行電極１１０を順に切り替える行用信号走査回路１１４と、列用画素駆動回路１１３から出力される列用画素駆動信号の印加先の列電極１１１を順に切り替える列用信号走査回路１１５とを有する。
【００２１】
この画像表示装置において、正極性黒色粒子１０８及び負極性白色粒子１０９にかかる電圧は、透明電極１０１の電位から電極１０２の電位を減算することで得られる。この電圧が負値であれば、正極性黒色粒子１０８が透明電極１０１（誘電体層１０６）側に、負極性白色粒子１０９が電極１０２側に引かれる。逆に、この電圧が正値であれば、負極性白色粒子１０９が透明電極１０１側に、正極性黒色粒子１０８が電極１０２（誘電体層１０４）側に引かれる。ただし、粒子は、引かれて直ぐに移動を開始する訳ではない。粒子が移動を開始するのは、透明電極１０１及び電極１０２間に印加される電圧とその印加時間の関係が所定の関係となったときである。このときの電圧を移動開始電圧、印加時間を移動開始時間という。
【００２２】
図３は、この画像表示装置において、画素の色を白色から黒色に変える場合の、正極性黒色粒子１０８の移動開始電圧と移動開始時間との関係を示す図である。この図に示されるように、移動開始電圧が高い場合には移動開始時間は短くなり、移動開始電圧が低い場合には移動開始時間は長くなる。例えば、移動開始時間が約２０［ｍｓ］の場合、移動開始電圧は約−９０［Ｖ］であり、移動開始時間が約３０［ｍｓ］の場合、移動開始電圧は約−７５［Ｖ］である。また、移動開始電圧がいくら高くても移動開始時間が零となることはなく、移動開始時間がいくら長くても移動開始電圧が零以下となることはない。
【００２３】
この画像表示装置は、移動開始電圧（絶対値）と移動開始時間との関係が一致する正極性黒色粒子１０８及び負極性白色粒子１０９を採用している。したがって、透明電極１０１と電極１０２間に印加される電圧とその印加時間との関係が、正極性黒色粒子１０８の移動開始電圧と移動開始時間との関係から定まる移動開始条件を満たす場合には、正極性黒色粒子１０８が移動する一方、負極性白色粒子１０９が正極性黒色粒子１０８と逆の方向に移動する。また、透明電極１０１と電極１０２間に印加される電圧とその印加時間との関係が移動開始条件を満たさない場合には、正極性黒色粒子１０８及び負極性白色粒子１０９は移動を開始せず、現在位置に留まる。
【００２４】
この画像表示装置は、移動開始電圧の絶対値を低くするために（移動開始時間を短くするために）、色を変更する画素について、透明電極１０１及び電極１０２間に、粒子が付着している誘電体層に当該粒子を引き寄せるための電圧を印加した後に、粒子が付着している誘電体層とは反対側の誘電体層に当該粒子を移動させるための電圧を印加する。このように移動のための電圧と正負が逆の電圧（以降、逆電圧という）をかけるステップを設けることにより、移動開始電圧の絶対値の低減（移動開始時間の短縮）を実現している。このステップにて印加される電圧とその印加時間との関係は、移動開始条件を満たさないように定められているから、このステップにおいて正極性黒色粒子１０８や負極性白色粒子１０９が移動してしまうことはない。なお、この画像表示装置は、画像の表示開始時に、全ての画素の色を白色または黒色に統一し、以降は、画面を走査する際に各画素の色を維持または変更する。この際、この画像表示装置は、走査に先立って、各画素においてどちらの誘電体層にどちらの粒子が付着しているかを把握しているから、透明電極１０１と電極１０２間に適切な電圧を印加することができる。
【００２５】
行用画素駆動回路１１２、列用画素駆動回路１１３、行用信号走査回路１１４、及び列用信号走査回路１１５は、行用画素駆動信号および列用画素駆動信号を用いて、画面を走査する。この走査において、行用画素駆動信号および列用画素駆動信号のうち、色を変更する画素の駆動に用いられる時間部分は、透明電極１０１と電極１０２間の電圧を、この画素において粒子が付着している誘電体層に当該粒子を引き寄せる電圧とし、次に、粒子が付着している誘電体層とは反対側の誘電体層に当該粒子を引き寄せる電圧とする信号であり、他の時間部分は、透明電極１０１と電極１０２間の電圧を零とする信号となる。
【００２６】
具体的には、画素の色を白色から黒色に変更する場合、この画素の駆動に用いられる一周期分（１００［ｍｓ］）の行用画素駆動信号の電位は、最初の５［ｍｓ］の期間では５０［Ｖ］、次の９５［ｍｓ］の期間では−５０［Ｖ］となり、この一周期分の列用画素駆動信号の電位は、最初の５［ｍｓ］の期間では−５０［Ｖ］、次の９５［ｍｓ］の期間では５０［Ｖ］となる。よって、この画素の駆動時には、透明電極１０１と電極１０２間の電圧は、最初の５［ｍｓ］の期間では１００［Ｖ］、次の９５［ｍｓ］の期間では−１００［Ｖ］となる。透明電極１０１と電極１０２間に−１００［Ｖ］の電圧が９５［ｍｓ］の時間だけ連続して印加された場合、この電圧とその印加時間との関係は移動開始条件を満たすから、この９５［ｍｓ］の期間にて、誘電体層１０４に付着していた正極性黒色粒子１０８が移動して誘電体層１０６に付着し、誘電体層１０６に付着していた負極性白色粒子１０９が移動して誘電体層１０４に付着する。
【００２７】
逆に、画素の色を黒色から白色に変更する場合、この画素の駆動に用いられる一周期分の行用画素駆動信号の電位は、最初の５［ｍｓ］の期間では−５０［Ｖ］、次の９５［ｍｓ］の期間では５０［Ｖ］となり、この一周期分の列用画素駆動信号の電位は、最初の５［ｍｓ］の期間では５０［Ｖ］、次の９５［ｍｓ］の期間では−５０［Ｖ］となる。よって、この画素の駆動時には、透明電極１０１と電極１０２間の電圧は、最初の５［ｍｓ］の期間では−１００［Ｖ］、次の９５［ｍｓ］の期間では１００［Ｖ］となる。透明電極１０１と電極１０２間に１００［Ｖ］の電圧が９５［ｍｓ］の時間だけ連続して印加された場合、この電圧とその印加時間との関係は移動開始条件を満たすから、この９５［ｍｓ］の期間にて、誘電体層１０４に付着していた負極性白色粒子１０９が移動して誘電体層１０６に付着し、誘電体層１０６に付着していた正極性黒色粒子１０８が移動して誘電体層１０４に付着する。
【００２８】
なお、画素の色が維持される場合、この画素の駆動に用いられる一周期分の行用画素駆動信号および列用画素駆動信号の電位は、共に０［Ｖ］一定となる。よって、この画素の駆動時には、誘電体層１０４と誘電体層１０６間の電圧は０［Ｖ］一定となる。この場合、正極性黒色粒子１０８も負極性白色粒子１０９も移動しない。
【００２９】
上述した画像表示装置に適用される本座標入力装置は、図１に示すように、出力端の電位を変動させて行用座標信号を出力する行用座標信号駆動回路１１６、出力端の電位を変動させて列用座標信号を出力する列用座標信号駆動回路１１７、行用信号走査回路１１４に接続する出力端を行用画素駆動回路１１２と行用座標信号駆動回路１１６との間で切り替える行用信号切り替え回路１１８、行用信号走査回路１１４に接続する出力端を列用画素駆動回路１１３と列用座標信号駆動回路１１７との間で切り替える列用信号切り替え回路１１９、指示された位置の電界の変化を検出する電界検出装置１２０、及び、電界検出装置１２０により検出された変化を用いて、指示された位置の画素の座標を示す値を求めて記憶し、記憶した値から定まる座標を出力する座標判別回路１２１を有する。また、行用信号走査回路１１４及び列用信号走査回路１１５は、上述した画像表示装置の構成要素であるだけでなく、本座標入力装置の構成要素でもある。
【００３０】
行用信号切り替え回路１１８は、行用信号走査回路１１４に接続する出力端を、１画面分の画素駆動信号の出力の開始時に行用画素駆動回路１１２の出力端とし、この画素駆動信号の出力の終了時に行用座標信号駆動回路１１６の出力端とする。行用座標信号駆動回路１１６は、その出力端が行用信号走査回路１１４に接続されると、行用座標信号を予め定められた時間間隔で繰り返し出力する。また、列用信号切り替え回路１１９は、列用信号走査回路１１５に接続する出力端を、１画面分の画素駆動信号の出力の開始時に列用画素駆動回路１１３の出力端とし、この画素駆動信号の出力の終了時に列用座標信号駆動回路１１７の出力端とする。列用座標信号駆動回路１１７は、行用座標信号駆動回路１１６からの行用座標信号の１回目の出力が完了すると、列用座標信号を予め定められた時間間隔で繰り返し出力する。
【００３１】
図４は、行用画素駆動信号、列用画素駆動信号、行用座標信号および列用座標信号の出力タイミングを示す図である。この図では、全ての画素の色を変更する画素駆動信号が例示されている。この図において、区間Ｔ１の信号が画素駆動信号であり、区間Ｔ１の後の区間Ｔ２の信号が行用座標信号、区間Ｔ２の後の区間Ｔ３の信号が列用座標信号である。このように、行用座標信号の出力と列用座標信号の出力は、次に画素駆動信号の出力が開始されるまで、交互かつ排他的に行われる。よって、各信号の出力順序は、行用画素駆動信号、列用画素駆動信号、行用座標信号、列用座標信号、行用座標信号、列用座標信号、…、行用画素駆動信号、列用画素駆動信号、という順序となる。なお、行用座標信号および列用座標信号が連続して繰り返し出力される回数は複数回であるが、１回となるように本実施形態を変形してもよい。また、行用座標信号よりも先に列用座標信号が出力されるように本実施形態を変形してもよい。
【００３２】
行用座標信号は、行座標を表すパルス信号（高レベルが４０［Ｖ］で低レベルが−４０［Ｖ］）を画素の行数だけ連ねた信号である。これらのパルス信号における最初の電位変化方向はマイナス方向である。自然数ｉを用いて表現すると、第ｉ行の行座標を表すパルス信号Ｒｉは、周期が１００［μｓ］のパルスをｉ＋１周期分だけ連ねたパルス信号である。行用信号走査回路１１４は、行用座標信号の印加先の行電極１１０を順に切り替えることにより、パルス信号Ｒｉを第ｉ行の行電極１１０に印加する。
また、列用座標信号は、列座標を表すパルス信号（高レベルが４０［Ｖ］で低レベルが−４０［Ｖ］）を画素の列数だけ連ねた信号である。これらのパルス信号における最初の電位変化方向はプラス方向である。自然数ｊを用いて表現すると、第ｊ列の列座標を表すパルス信号Ｃｊは、周期が１００［μｓ］のパルスをｊ＋１周期分だけ連ねたパルス信号である。列用信号走査回路１１５は、列用座標信号の印加先の列電極１１１を順に切り替えることにより、パルス信号Ｃｊを第ｊ列の列電極１１１に印加する。これらの座標信号において、各パルス信号の間の電位は０［Ｖ］である。なお、パルス信号Ｒｉにおけるパルス数をｉ＋１とし、パルス信号Ｃｊにおけるパルス数をｊ＋１としたのは、第１行用のパルス信号および第１列用のパルス信号とノイズ等の他の信号とを識別し易くするためである。
【００３３】
図５は、行用座標信号が行電極１１０へ、列用座標信号が列電極１１１に印加される様子を示す図である。この図に示すように、行用座標信号は、まず行用座標信号を構成するパルス信号Ｒ１が第１行の行電極１１０へ、次にパルス信号Ｒ２が第２行の行電極１１０へ、次に…、というように印加される。この間、列用信号走査回路１１５は、列電極１１１に列用画素駆動回路１１３も列用座標信号駆動回路１１７も接続しない。このため、行用座標信号が印加されている透明電極１０１と、これに対向する電極１０２との間の電圧は、行電極１１０に印加されているパルス信号の電位と一致する。そして、行用座標信号の行電極１１０への印加が完了すると、列用座標信号が列電極１１１に印加される。列用座標信号は、まず列用座標信号を構成するパルス信号Ｃ１が第１列の列電極１１１へ、次にパルス信号Ｃ２が第２列の列電極１１１へ、次に…、というように印加される。この間、行用信号走査回路１１４は、行電極１１０に行用画素駆動回路１１２も行用座標信号駆動回路１１６も接続しない。このため、列用座標信号が印加されている電極１０２と、これに対向する透明電極１０１との間の電圧は、行電極１１０に印加されているパルス信号の電位の正負を逆転させたものとなる。
【００３４】
前述のように、画素駆動信号のパルス周期は１００［ｍｓ］であり、座標信号のパルス周期は１００［μｓ］である。両者には多きな開きがあることから、図４では、画素駆動信号のパルスと座標信号のパルスは、タイムスケールを異ならせて描かれている。本実施形態では、行用座標信号と列用座標信号とでパルス信号の周期や高電位、負電位が一致しているが、これらを両者で異なるように変形してもよい。これらの具体的な値についても、座標の検出精度が低下しない範囲で任意に設定してよい。ただし、座標信号の波形（高電位の値、負電位の値、及びパルス周期）は、座標信号が印加された場合の透明電極１０１と電極１０２間の電圧とその印加時間が前述の移動開始条件を満たさないように定められるべきである。このように定めることにより、画素の色の変化が座標信号の印加により引き起こされることがないことが保証される。
【００３５】
図１に示すように、電界検出装置１２０は、位置を指示する人に持たれ、指示された位置の電界の変化に応じて内部の電流を変化させるペン形のピックアップ１２０１と、ピックアップ１２０１において生じた電流変化を検出し、検出した電流変化を表す電気信号を座標判別回路１２１へ送る信号検出回路１２０２とを有する。ピックアップ１２０１の電気的構成は、例えば、図２に示すような構成を採る。図２のピックアップ１２０１は、先端にピックアップ電極Ａを有し、このピックアップ電極Ａに抵抗Ｂの一端を接続し、この抵抗Ｂの他端の電位を一定値の基準電位（例えば０［Ｖ］）とする構成を採っている。信号検出回路１２０２は、抵抗Ｂを流れる電流の変化を検出し、変化を検出すると、検出した変化を波形で表す電気信号を座標判別回路１２１へ送る。この構成では、座標検出時にピックアップ電極Ａがコンデンサの一方の電極として機能する。
【００３６】
座標判別回路１２１は、図示しないメモリを有し、本座標入力装置において用いられる、行座標を表す全てのパルス信号および列座標を表す全てのパルス信号の各々について、波形パターンを予め記憶している。この座標判別回路１２１は、信号検出回路１２０２から送られてくる電気信号の波形と、予め記憶している波形パターンとを比較し、この電気信号に合致する波形パターンを特定し、特定した波形パターンに対応する値を求めてメモリの所定領域に書き込む。メモリに書き込まれる値は、行座標を表す値であれば行を表す正値をとり、列座標を表す値であれば列を表す負値をとる。例えば、「１」は第１行を表し、「−１」は第１列を表す。
【００３７】
もちろん、行座標／列座標を表す値の形式は任意であり、例えば、第１行を「Ｘ１」、第１列を「Ｙ１」という文字列で表すようにしてもよい。なお、最初に行座標が得られ、次に列座標が得られることが判明しているのであれば、行座標／列座標を識別するための符号や文字列を使う必要はないが、本実施形態では、判明していないという立場を採り、行座標／列座標を識別するために正値／負値を用いるようにしている。また、特定した波形パターンから値を求める方法も任意である。例えば、波形パターンと行座標／列座標とを予め対応付けて記憶しておき、特定された波形パターンに対応する行座標／列座標を選択するようにしてもよいし、特定された波形パターンで示される信号の、パルス数（例えば２個）および最初の電位変化方向（例えばプラス方向）に基づいて、行座標／列座標を表す値（例えば「１」）を計算するようにしてもよい。
【００３８】
また、座標判別回路１２１は、一組の行座標および列座標を求めると、これらの値で表される座標を出力する。本実施形態では、座標判別回路１２１から出力される座標を入力するコンピュータ装置（図示略）は、座標信号駆動回路１１６及び１１７を有する装置であってもよいし、座標信号駆動回路１１６及び１１７を持たない装置であってもよい。このため、座標判別回路１２１は、以下のように動作する。座標判別回路１２１は、行座標を求めたときに、メモリの所定領域に列座標が記憶されていれば、これらの行座標および列座標で表される座標を出力し、求めた行座標を所定領域に上書きする。また、列座標を求めたときに、メモリの所定領域に行座標が記憶されていれば、これらの行座標および列座標で表される座標を出力し、求めた列座標を所定領域に上書きする。また、１画面分の行用画素駆動信号および列用画素駆動信号の出力が完了すると、所定領域を初期化する。
【００３９】
上記のメモリは、書き換え可能なメモリのみ、又は書き換え可能なメモリ及び書き換え不能なメモリから構成される。後者の構成では、所定領域は書き換え可能なメモリに確保され、波形パターンは書き換え不能なメモリ又は書き換え可能なメモリに記憶される。もちろん、座標判別回路１２１から行座標や列座標を個別に出力してよいのであれば、上記の所定領域は不要となるから、後者の構成において書き換え可能なメモリは不要となる。
【００４０】
ところで、図１では、ピックアップ１２０１と信号検出回路１２０２が信号線により接続されているように描かれているが、実際には、ピックアップ１２０１の操作性を向上させるために、信号検出回路１２０２をピックアップ１２０１内に設けた構成を採用している。また、本実施形態では、ピックアップ１２０１の操作性を向上させるために、信号検出回路１２０２が座標判別回路１２１へ電気信号を無線送信するようにしている。もちろん、信号検出回路１２０２及び座標判別回路１２１をピックアップ１２０１内に設けた構成とし、座標判別回路１２１が出力信号を図示しないコンピュータ装置へ有線または無線で送信し、これをコンピュータ装置が受信することにより、コンピュータ装置に座標を入力するようにしてもよい。なお、本明細書における「無線」には、電波や赤外線などが含まれる。
【００４１】
［動作］
上述した構成の座標入力装置の動作について説明する。
まず、上記の画像表示装置が画面を走査して画像を表示する。この際、色が維持される画素では、透明電極１０１及び電極１０２の電位が共に０［Ｖ］一定となり、この画素のキャビティ内の正極性黒色粒子１０８及び負極性白色粒子１０９は移動しない。つまり、両粒子は静止し続ける。よって、画素の色が維持される。ところで、画素を構成するガラス基板１０７にピックアップ電極Ａが接触していると、ピックアップ電極Ａに接続された抵抗Ｒを流れる電流は、この画素の透明電極１０１及び電極１０２の電位の変化に応じて変化する。しかし、色が維持される画素では、透明電極１０１及び電極１０２の電位は共に０［Ｖ］一定であるから、抵抗Ｒを流れる電流に変化は生じない。よって、図示しないコンピュータ装置に座標は入力されない。
【００４２】
一方、色が変更される画素では、透明電極１０１及び電極１０２の電位が変動する。例えば、この画素の色が白色から黒色に変更される場合、この画素の駆動期間前では両電極１０１及び１０２の電位は共に０［Ｖ］であり、この駆動期間における最初の５［ｍｓ］の期間では透明電極１０１の電位が５０［Ｖ］となるとともに電極１０２の電位が−５０［Ｖ］となり、この駆動期間における次の９５［ｍｓ］の期間では透明電極１０１の電位が−５０［Ｖ］となるとともに電極１０２の電位が５０［Ｖ］となり、この駆動期間が終了すると両電極１０１及び１０２の電位は共に０［Ｖ］となる。９５［ｍｓ］の期間における透明電極１０１と電極１０２との間の電圧は−１００［Ｖ］であり、この電圧と当該時間の関係は、図３の移動開始電圧および移動開始時間から定まる移動開始条件を満たすから、９５［ｍｓ］の期間において、誘電体層１０４に付着していた正極性黒色粒子１０８が移動して誘電体層１０６に付着し、誘電体層１０６に付着していた負極性白色粒子１０９が移動して誘電体層１０４に付着する。誘電体層１０６側に存在する粒子の色が、ガラス基板１０７、透明電極１０１、及び誘電体層１０６を透して観察されるから、この画素の色は白色から黒色に変更されたことになる。
【００４３】
この画素の駆動期間においてピックアップ電極Ａが当該画素に接触している場合、この画素の駆動期間における当該画素の透明電極１０１及び列電極１１１の電位変化に応じて、抵抗Ｒを流れる電流が変化する。信号検出回路１２０２は、この電流変化を検出し、検出した電流変化を波形で表す電気信号を座標判別回路１２１へ送る。この電気信号の波形は、画素駆動信号のみに応じたものとなり、座標判別回路１２１に予め記憶されている波形パターンのいずれにも合致しないため、座標判別回路１２１は座標を出力しない。よって、この場合、図示しないコンピュータ装置に座標は入力されない。
【００４４】
以上のように、画面の走査時には、座標は入力されない。座標が入力されるのは、画面の走査の完了後である。画面の走査が完了すると、行用信号切り替え回路１１８が行用座標信号駆動回路１１６の出力端を行用信号走査回路１１４に、列用信号切り替え回路１１９が列用座標信号駆動回路１１７の出力端を列用信号走査回路１１５に接続する。以後、行用座標信号駆動回路１１６及び列用座標信号駆動回路１１７は、行用座標信号および列用座標信号を交互に出力する。以降の説明では、ピックアップ１２０１を用いて、行用座標信号の１回目の出力開始前から第２行第３列の画素近傍の位置が指示され、行用座標信号の２回目の出力開始前から第１行第３列の画素近傍の位置が指示されるものとする。
【００４５】
図６は、本座標入力装置による座標入力の様子を示す図であり、この図には、行用座標信号および列用座標信号の１回目の出力期間における様子が示されている。この図から明らかなように、行用座標信号を構成する、第１行の行座標を表すパルス信号Ｒ１、第２行の行座標を表すパルス信号Ｒ２、…が、行用信号走査回路１１４により行用座標信号から切り出され、対応する行電極１１０に印加される。また、列用座標信号を構成する、第１列の列座標を表すパルス信号Ｃ１、第２列の列座標を表すパルス信号Ｃ２、…が、列用信号走査回路１１５により列用座標信号から切り出され、対応する列電極１１１に印加される。以下、１回目に出力される座標信号におけるパルス信号Ｒ２及びパルス信号と２回目に出力される行用座標信号におけるパルス信号Ｒ１に着目して座標入力装置の動作を説明する。
【００４６】
図７は、信号検出回路１２０２が行座標を表す電気信号を出力する場合の様子を示す図である。この図に示すように、行用座標信号の１回目の出力において第２行の行電極１１０にパルス信号Ｒ２が印加されると、この行電極１１０の電位が、０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、４０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、４０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、４０［Ｖ］、０［Ｖ］という順序で変化する。この間、第３列の列電極１１１は、列用画素駆動回路１１３及び列用座標信号駆動回路１１７のいずれにも接続されておらず、その電位は０［Ｖ］一定である。また、行電極１１０の電位が連続して−４０［Ｖ］または４０［Ｖ］となる期間は５０［μｓ］である。つまり、第２行第３列の画素の透明電極１０１と電極１０２間の電圧と、その印加時間は、移動開始条件を満たさない。よって、この画素の色は変わらない。
【００４７】
この画素の透明電極１０１及び電極１０２の電位は上述のように変化するから、この変化に応じて、この画素に接触しているピックアップ電極Ａに接続された抵抗Ｒを流れる電流が変化する。この変化の原理である第１の原理について説明する。透明電極１０１の電位が０［Ｖ］でない場合、この電位により、電極１０１とピックアップ電極Ａ間に、ガラス基板１０７を透過して電気力線が発生し、電界が形成される。この電界は、透明電極１０１に印加される信号の波形に応じて変化する。この電界変化に応じた変化が、抵抗Ｒを流れる電流に生じる。
【００４８】
第２行の行電極１１０にパルス信号Ｒ２が印加されると、上述の第１の原理により抵抗Ｒを流れる電流が変化し、この変化を表す電気信号が、信号検出回路１２０２から座標判別回路１２１へ送られる。パルス信号Ｒ２の出力期間における第３列の列電極１１１の電位は０［Ｖ］一定であるから、この電気信号は行用座標信号のみに応じた波形の信号となる。したがって、この電気信号の波形は、座標判別回路１２１に予め記憶されている波形パターンのうち、第２行に関する波形パターンに合致する。よって、座標判別回路１２１は、この波形パターンから行座標を表す値「２」を求める。この時点では、メモリの所定領域には列座標を表す値（負値）が記憶されていないから、座標判別回路１２１は、座標を出力せず、求めた値「２」をメモリの所定領域に書き込む。
【００４９】
図８は、信号検出回路１２０２が列座標を表す電気信号を出力する場合の様子を示す図である。この図に示すように、列用座標信号の１回目の出力において第３列の列電極１１１にパルス信号Ｃ３が印加されると、この列電極１１１の電位が、０［Ｖ］、４０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、４０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、４０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、４０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、０［Ｖ］という順序で変化する。この間、第２行の行電極１１０は、行用画素駆動回路１１２及び行用座標信号駆動回路１１６のいずれにも接続されておらず、その電位は０［Ｖ］一定である。また、列電極１１１の電位が連続して４０［Ｖ］または−４０［Ｖ］となる期間は５０［μｓ］である。つまり、第２行第３列の画素の透明電極１０１と電極１０２間の電圧と、その印加時間は、移動開始条件を満たさない。よって、この画素の色は変わらない。
【００５０】
この画素に関する透明電極１０１及び電極１０２の電位は上述のように変化するから、この変化に応じて、この画素に接触しているピックアップ電極Ａに接続された抵抗Ｒを流れる電流が変化する。この変化の原理である第２の原理について説明する。電極１０２の電位が０［Ｖ］でない場合、この電位により、電極１０２とピックアップ電極Ａ間に、誘電体層１０４、キャビティ、誘電体層１０６、透明電極１０１及びガラス基板１０７を透過して電気力線が発生し、電界が形成される。この電界は、電極１０２に印加される信号の波形に応じて変化する。この電界変化に応じた変化が、抵抗Ｒを流れる電流に生じる。第３列の列電極１１１にパルス信号Ｃ３が印加されると、上述の第２の原理により抵抗Ｒを流れる電流が変化し、この変化を表す電気信号が、信号検出回路１２０２から座標判別回路１２１へ送られる。パルス信号Ｃ３の出力期間における第２行の行電極１１０の電位は０［Ｖ］一定であるから、この電気信号は列用座標信号のみに応じた波形の信号となる。したがって、この電気信号の波形は、座標判別回路１２１に予め記憶されている波形パターンのうち、第３列に関する波形パターンに合致する。よって、座標判別回路１２１は、この波形パターンから列座標を表す値「−３」を求める。この時点では、メモリの所定領域には行座標を表す値「２」が記憶されているから、座標判別回路１２１は、この値「２」と求めた値「−３」とで表される座標を出力し、求めた値「−３」をメモリの所定領域に書き込む。座標判別回路１２１から出力された座標は、第２行第３列を示す座標であり、図示しないコンピュータ装置に入力される。
【００５１】
行用座標信号の２回目の出力期間において第１行の行電極１１０にパルス信号Ｒ１が印加されると、この行電極１１０の電位が、０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、４０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、４０［Ｖ］、０［Ｖ］という順序で変化する。この間、第３列の列電極１１１の電位は０［Ｖ］一定であるから、第１行第３列の画素の色は変わらない。この画素の駆動期間においてピックアップ電極Ａは当該画素に接触しているから、信号検出回路１２０２は、行用座標信号のみに応じた波形の電気信号を座標判別回路１２１へ送る。この電気信号の波形は、座標判別回路１２１に予め記憶されている波形パターンのうち、第１行に関する波形パターンに合致するため、座標判別回路１２１は、この波形パターンから行座標を表す値「１」を求める。この時点では、メモリの所定領域には列座標を表す値「−３」が記憶されているから、座標判別回路１２１は、この値「−３」と求めた値「１」とで表される座標を出力し、求めた値「１」をメモリの所定領域に書き込む。座標判別回路１２１から出力された座標は、第１行第３列を示す座標であり、図示しないコンピュータ装置に入力される。このように、本実施形態では、行用座標信号と列用座標信号とが連続して交互に出力されている期間において、列座標に続いて行座標が検出された場合にも、座標判別回路１２１が座標を出力することができる。なお、次に列用画素駆動信号の出力が完了したときにメモリの所定領域は初期化されるから、２回目の画面走査直前に列座標の値が所定領域に書き込まれていても、この列座標と２回目の画面走査直後に検出される行座標とに基づいて座標判別回路１２１から座標が出力されることはない。
【００５２】
以上、説明したように、本実施形態によれば、画素駆動用の行電極１１０に行用座標信号を印加して透明電極１０１の電位を変動させて電界変化を生じさせ、ピックアップ電極Ａが接触している画素にて生じた電界変化を電流変化に変換して間接的に検出し、検出結果を用いて行座標を求める一方、画素駆動用の列電極１１１に列用座標信号を印加して電極１０２の電位を変動させて電界変化を生じさせ、ピックアップ電極Ａが接触している画素にて生じた電界変化を電流変化に変換して間接的に検出し、検出結果を用いて列座標を求めることができる。これにより、本実施形態によれば、画面上の指示された位置の座標を求めることができる。また、座標信号印加時に透明電極１０１と電極１０２との間に印加される電圧と、その印加時間は、移動開始条件を満たさないから、本実施形態によれば、座標を求める際に画素の色を変えることなく、画面上の指示された位置の座標を求めることができる。
【００５３】
また、本実施形態によれば、位置の指示に用いられるピックアップ１２０１が画面に直接的に接触する構成となっており、粒子移動方式の画像表示装置の画面前面にタッチパネル等の層を形成する必要がないから、表示画像の明度やコントラストが低下しない。つまり、本実施形態によれば、表示画像の視認性を低下させることなく、画面上の指示された位置の座標を入力することができる。
【００５４】
また、本実施形態によれば、ピックアップ１２０１内の電流変化を検出して座標を求める構成を採っており、画面上に画面に並行な光路を確保する必要がないから、画面の上にピックアップ１２０１以外の物体があっても画面上の指示された位置の座標を確実に検出することができる。
【００５５】
また、本実施形態では、粒子移動方式の画像表示装置に座標入力装置を適用する際に新設すべき手段は、行用座標信号駆動回路１１６、列用座標信号駆動回路１１７、行用信号切り替え回路１１８、列用信号切り替え回路１１９、電界検出装置１２０及び座標判別回路１２１のみである。これらのうち、電界検出装置１２０以外は全て回路であり、小型化や集積化が容易である。また、電界検出装置１２０の機能は単純であり、その構成を簡素とすることは容易である。よって、本実施形態によれば、座標入力装置の構成を小規模かつ簡素とすることができる。
【００５６】
また、タッチパネルを用いて座標を検出する座標入力装置と比較すると、精度の低いアナログの検出回路を用いずに済むから、本実施形態によれば、座標を高い精度で検出することができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、コンデンサ型のピックアップ１２０１を用いて電界変化を検出するようにしたが、液晶素子を用いて検出するように変形してもよい。この変形は、後述する第２実施形態および第３実施形態においても同様に可能である。以下、この変形例について説明する。
【００５８】
図９は、液晶素子を用いて電界変化を検出する座標入力装置を説明するための図である。この図に示す座標入力装置が構成上、上述した実施形態における座標入力装置と異なる点は、電界検出装置１２０に代えて電界検出装置１２２を有する点のみである。電界検出装置１２２は、ペン形をしており、その先端付近に板状の透明電極Ｃを有し、この透明電極Ｃを一定値の基準電位（例えば０［Ｖ］）とする構成を採っている。電界検出装置１２２の先端には液晶セルを板状に並べた液晶シャッタＤが設けられている。この液晶シャッタＤの一方の面は透明電極Ｃに接しており、他方の面は座標の入力時にガラス基板１０７に接する。
【００５９】
また、電界検出装置１２２は、検出部Ｅを有する。検出部Ｅは、光を照射する光源と、光束が液晶シャッタＤに垂直に入射するように光源からの照射光を導く光学系と、ガラス基板１０７からの反射光を受光する光ピックアップと、反射光の偏光方向により透過率が変化する偏光板Ｈと、反射光の強度の変化を検出し、検出した変化を波形で表す電気信号を座標判別回路１２１へ送る検出回路とを有する。この検出回路は、座標信号が印加される行電極１１０及び列電極１１１が同一であれば、信号検出回路１２０２と同一波形の電気信号を出力する。
【００６０】
この構成の座標入力装置において、電界検出装置１２２先端の液晶シャッタＤが第１行の画素のガラス基板１０７に接触している間に、第１行の行電極１１０にパルス信号Ｒ１が印加されたものとする。この場合、第１行の透明電極１０１の電位がパルス信号Ｒ１に応じて変化する。これに対して、ピックアップ電極Ｃの電位は一定値の基準電位となっているから、この透明電極１０１とピックアップ電極Ｃとに挟まれた液晶シャッタＤにかかる電界は、パルス信号Ｒ１の波形に応じて変化する。液晶シャッタＤは電界の変化に応じて液晶の配列方向を変化させ、反射光の偏光方向を回転させる。回転後の反射光は偏光板Ｈを透過する。このため、透過後の反射光の強度はパルス信号Ｒ１の波形に応じて変化する。
【００６１】
よって、上記の場合、検出部Ｅでは、パルス信号Ｒ１の波形に応じた電界変化が反射率の変化として間接的に検出され、検出された変化を波形で表す電気信号が座標判別回路１２１へ送られる。
【００６２】
［第２実施形態］
［構成］
図１０は本発明の第２実施形態に係る座標入力装置の構成を示す図である。この座標入力装置は、画素駆動信号と座標信号とを切り換えて電極に印加するのではなく、画素駆動信号に座標信号を重畳させて電極に印加する。この座標入力装置が適用される画像表示装置の構成は第１実施形態に係る画像表示装置の構成と同一である。この座標入力装置の構成が第１実施形態に係る座標入力装置の構成と異なる点は、行用座標信号駆動回路１１６、列用座標信号駆動回路１１７、行用信号切り替え回路１１８、列用信号切り替え回路１１９及び座標判別回路１２１に代えて、行用座標信号駆動回路２０１、列用座標信号駆動回路２０２、行用信号重畳回路２０３、列用信号重畳回路２０４及び座標判別回路２０５を有する点のみである。
【００６３】
図１１は、行用画素駆動信号、列用画素駆動信号、行用座標信号および列用座標信号の出力タイミングを示す図である。図中の信号ｃが行用画素駆動信号、信号ｄが列用画素駆動信号、信号ｅが行用座標信号、信号ｆが列用座標信号である。この図では、各信号の変化タイミングを理解し易くするために、全ての画素の色を白色から黒色へ変更する行用画素駆動信号および列用画素駆動信号が例示されている。
【００６４】
この図に示すように、行用座標信号駆動回路２０１は、行用画素駆動回路１１２から行用画素駆動信号が出力されるのと並行して行用座標信号を出力する。行用座標信号は、行座標を表すパルス信号（高レベルが０［Ｖ］で低レベルが−８０［Ｖ］）を画素の行数だけ連ねた信号である。行用座標信号を構成する各パルス信号は、対応する行座標の行電極１１０に行用画素駆動信号が最初に印加されるときに出力される。例えば、第１行の行座標を表すパルス信号は、第１行第１列の画素を駆動する行用画素駆動信号が５０［Ｖ］から−５０［Ｖ］に変化した直後に出力され、第２行の行座標を表すパルス信号は、第２行第１列の画素を駆動する行用画素駆動信号が５０［Ｖ］から−５０［Ｖ］に変化した直後に出力される。
【００６５】
列用座標信号駆動回路２０２は、列用画素駆動回路１１３から列用画素駆動信号が出力されるのと並列して列用座標信号を出力する。列用座標信号は、列座標を表すパルス信号（低レベルが０［Ｖ］で高レベルが８０［Ｖ］）を画素の列数だけ連ねた信号である。列用座標信号を構成する各パルス信号は、対応する列座標の列電極１１１に列用画素駆動信号が印加される度に出力される。例えば、第１列の列座標を表すパルス信号は、第１列の列電極１１１に印加される列用画素駆動信号が−５０［Ｖ］から５０［Ｖ］に変化したときから、駆動中の画素の行座標に応じたパルス信号（行用座標信号を構成するパルス信号）の長さの時間が経過した直後に出力される。もちろん、列用座標信号駆動回路２０２が、第１列の列座標を表すパルス信号を、第１列の列電極１１１に印加される列用画素駆動信号が−５０［Ｖ］から５０［Ｖ］に変化したときから、行用座標信号を構成するパルス信号の長さの最大値に相当する時間が経過した直後に出力するように変形してもよい。なお、座標信号において、各パルス信号の間の電位は０［Ｖ］であり、パルス周期は１００［μｓ］である。
【００６６】
行用信号重畳回路２０３は、２つの入力端を有し、一方の入力端は行用画素駆動回路１１２の出力端に、他方の入力端は行用座標信号駆動回路２０１の出力端に接続されている。また、行用信号重畳回路２０３は、１つの出力端を有し、この出力端の電位を、一方の入力端の電位から他方の入力端の電位を減じた電位とする。ただし、一方の入力端と他方の入力端とで電位の正負が異なれば、他方の入力端の電位の正負を反転してから上記の減算を行う。つまり、行用信号重畳回路２０３は、行用画素駆動信号に行用座標信号を重畳させて得られる信号を出力端から出力し、行用信号走査回路１１４を介して行電極１１０に印加する。列用信号重畳回路２０４は、行用画素駆動信号および行用座標信号列について、行用信号重畳回路２０３と同様の機能を有する。
【００６７】
座標信号を構成するパルス信号の長さや波形は基本的に任意であるが、本実施形態では、透明電極１０１及び電極１０２に直接的に印加されると両電極間の電圧とその印加時間との関係が移動開始条件を満たすことになる画素駆動信号に重畳された場合には、重畳された信号が両電極に印加された場合に上記の関係が移動開始条件を満たし、かつ、両電極に直接的に印加されると上記の関係が移動開始条件を満たさないことになる画素駆動信号に重畳された場合には、重畳された信号が両電極に印加された場合に上記の関係が移動開始条件を満たさないように定められている。このように座標信号を定めることにより、画素の色の変化が座標信号の使用により引き起こされることがないことが保証される。
【００６８】
座標判別回路２０５が座標判別回路１２１と異なる点は、メモリに予め記憶している波形パターンのみである。本実施形態では、電極に印加される信号は画素駆動信号に座標信号を重畳した信号となるため、指示された位置が同一であっても、座標信号が重畳される画素駆動信号の状態によって、電界検出装置１２０から送られてくる電気信号の波形は相異する。このため、座標判別回路２０５のメモリには、１つの行座標について複数の波形パターンが、また１つの列座標について複数の波形パターンが予め記憶されている。
【００６９】
［動作］
上述した構成の座標入力装置の動作について説明する。
まず、上記の画像表示装置が画面を走査して画像を表示する。この際、色が維持される画素について行用画素駆動回路１１２が出力する行用画素駆動信号と列用画素駆動回路１１３が出力する列用画素駆動信号は共に０［Ｖ］一定となる。行用信号重畳回路２０３は、この画素について行用座標信号駆動回路２０１が出力する行用座標信号を当該行用画素駆動信号に重畳し、これにより得られた信号を出力する。また、列用信号重畳回路２０４は、この画素について列用座標信号駆動回路２０２が出力する列用座標信号を当該列用画素駆動信号に重畳し、これにより得られた信号を出力する。これらの信号は、それぞれ、この画素の行座標に対応した行電極１１０及び当該画素の列座標に対応した列電極１１１に印加される。結局、この行電極１１０に印加される信号は当該行用座標信号の電位の正負を反転させて得られる信号（以降、行用反転信号という）となり、この列電極１１１に印加される信号は当該列用座標信号の電位の正負を反転させて得られる信号（以降、列用反転信号という）となる。
【００７０】
この画素が第１列の画素の場合、この画素の行電極１１０の電位は、まず０［Ｖ］一定となり、次に行用反転信号の波形に従って変化し、最後に０［Ｖ］一定となる。一方、この画素の列電極１１１の電位は、行用反転信号の波形に従った行電極１１０の電位変化が完了するまで０［Ｖ］一定となり、この電位変化が完了すると、列用反転信号の波形に従って変化し、最後に０［Ｖ］一定となる。つまり、この画素の透明電極１０１及び電極１０２間の電圧は、０［Ｖ］、行用反転信号の電位、列用座標信号の電位、０［Ｖ］という順序で変化する。結局、この画素の駆動期間において、この画素の透明電極１０１と電極１０２間に印加される電圧は−８０［Ｖ］〜８０［Ｖ］であり、また、行用座標信号および列用座標信号のパルス周期は共に１００［μｓ］である。よって、この画素の透明電極１０１と電極１０２間の電圧と、その印加時間との関係は、移動開始条件を満たさない。したがって、この画素の色は維持される。
【００７１】
この画素に対してこのような駆動が行われている間、ピックアップ電極Ａが当該画素に接触していると、まず第１の原理により、続いて第２の原理により、ピックアップ電極Ａに接続されている抵抗Ｒに流れる電流が変化する。電界検出装置１２０は、この変化を表す電気信号を座標判別回路２０５へ送る。この電気信号は２つの信号を連ねた信号となる。先の信号は行用反転信号に応じた信号であり、後の信号は列用座標信号に応じた信号である。座標判別回路２０５は、電界検出装置１２０からの電気信号を受け取ると、この波形と、予め記憶している波形パターンとを比較し、この電気信号に合致する波形パターンを特定し、特定した波形パターンに対応する行座標または列座標を求め、メモリの所定領域に列座標または行座標が書き込まれていなければ求めた行座標または列座標を当該所定領域に書き込み、書き込まれていれば、書き込まれている列座標または行座標と求めた行座標または列座標で表される座標を出力し、求めた行座標または列座標を当該所定領域に上書きする。
【００７２】
駆動対象の画素が、色が維持される画素かつ第１行第１列の画素の場合、行用反転信号の波形に応じて変化する電気信号と、列用座標信号の波形に応じて変化する電気信号は、同位相の信号となり、両者のパルス数も等しくなるが、ピックアップ電極Ａおよび透明電極１０１をコンデンサ電極としたコンデンサの誘電率と、ピックアップ電極Ａおよび電極１０２をコンデンサ電極としたコンデンサの誘電率は異なるから、両信号中の対応する部分のレベルは異なる。よって、座標判別回路２０５は、前者の電気信号について行座標を、後者の電気信号について列座標を求めることができる。
【００７３】
一方、第１列以外の画素が色を維持するように駆動される場合、この画素に関する行用画素駆動信号、列用画素駆動信号および行用座標信号は０［Ｖ］一定となる。したがって、この画素の駆動期間において、この画素の行座標に応じた行電極１１０の電位は０［Ｖ］一定となる。一方、この画素の列座標に応じた列電極１１１には列用反転信号が印加される。よって、この画素の透明電極１０１及び電極１０２間の電圧は、０［Ｖ］、列用座標信号の電位、０［Ｖ］という順序で変化する。なお、この画素の透明電極１０１と電極１０２との間に印加される電圧と、その印加時間との関係は、移動開始条件を満たさないから、この画素の色は維持される。
【００７４】
この画素に対してこのような駆動が行われている間、ピックアップ電極Ａが当該画素に接触していると、電界検出装置１２０は座標判別回路２０５へ、列用座標信号の波形に応じて変化する電気信号を送る。座標判別回路２０５は、この電気信号の波形と、予め記憶している波形パターンとを比較し、この電気信号に合致する波形パターンを特定し、特定した波形パターンに対応する列座標を求め、メモリの所定領域に上書きする。この上書きに先立って、座標判別回路２０５は、メモリの所定領域に行座標が書き込まれていれば、この行座標と求めた列座標とで表される座標を出力する。
【００７５】
図１２は行用信号重畳回路２０３及び２０４から出力される信号の波形を示す図である。この図は、全ての画素の色が白色から黒色へ変更されることを前提としている。
駆動される画素が、色が白色から黒色へ変更される画素かつ第１列の画素の場合、図１２に示されるように、この駆動期間において行用信号重畳回路２０３から出力される信号の電位は、大まかには、この画素についての行用画素駆動信号に応じて、最初の５［ｍｓ］の期間では５０［Ｖ］、次の９５［ｍｓ］の期間では−５０［Ｖ］となる。詳細には、９５［ｍｓ］の期間の先頭付近では、この画素についての行用座標信号に応じて短い周期で変動する。９５［ｍｓ］の期間の先頭付近の電位は、例えば、この画素が第１行の画素の場合、−５０［Ｖ］、３０［Ｖ］、−５０［Ｖ］、３０［Ｖ］、−５０［Ｖ］という順序で変動し、この画素が第２行の画素の場合、−５０［Ｖ］、３０［Ｖ］、−５０［Ｖ］、３０［Ｖ］、−５０［Ｖ］、３０［Ｖ］、−５０［Ｖ］という順序で変動する。
【００７６】
一方、この画素の駆動期間において列用信号重畳回路２０４から出力される信号の電位は、大まかには、この画素についての行用画素駆動信号に応じて、最初の５［ｍｓ］の期間では−５０［Ｖ］、次の９５［ｍｓ］の期間では５０［Ｖ］となる。詳細には、９５［ｍｓ］の期間の先頭付近では、この画素についての列用座標信号に応じて短い周期で変動する。９５［ｍｓ］の期間の先頭付近の電位は、例えば、この画素が第１列の画素の場合、５０［Ｖ］、−３０［Ｖ］、５０［Ｖ］、−３０［Ｖ］、５０［Ｖ］という順序で変動し、この画素が第２列の画素の場合、５０［Ｖ］、−３０［Ｖ］、５０［Ｖ］、−３０［Ｖ］、５０［Ｖ］、−３０［Ｖ］、５０［Ｖ］という順序で変動する。列用信号重畳回路２０４から出力される信号において電位が短周期で変動する列用変動期間は、行用信号重畳回路２０３から出力される信号において電位が短時間で変動する行用変動期間が満了すると開始される。
【００７７】
行用信号重畳回路２０３から出力された信号は当該画素の行電極１１０に、また、列用信号重畳回路２０４から出力された信号は当該画素の列電極１１１に印加される。よって、例えば、駆動対象の画素が第１行第１列の画素の場合、この画素の透明電極１０１及び電極１０２間の電圧は、５［ｍｓ］の期間では１００［Ｖ］一定となり、９５［ｍｓ］の期間では、その開始から行用変動期間の満了時点までの期間では−１００［Ｖ］、−２０［Ｖ］、−１００［Ｖ］、−２０［Ｖ］、−１００［Ｖ］という順序で変化し、行用変動期間の満了時点から列用変動期間の満了時点までの期間では−１００［Ｖ］、−２０［Ｖ］、−１００［Ｖ］、−２０［Ｖ］、−１００［Ｖ］という順序で変化し、残りの期間では−１００［Ｖ］一定となる。−１００［Ｖ］一定となる期間は充分に長いから、−１００［Ｖ］一定の期間において、誘電体層１０４に付着していた正極性黒色粒子１０８が移動して誘電体層１０６に付着し、誘電体層１０６に付着していた負極性白色粒子１０９が移動して誘電体層１０４に付着する。これにより、この画素の色は白色から黒色に変更されたことになる。
【００７８】
この画素に対してこのような駆動が行われている間、ピックアップ電極Ａが当該画素に接触していると、第３の原理により、ピックアップ電極Ａに接続されている抵抗Ｒに流れる電流が変化する。第３の原理は第１の原理と第２の原理とを合わせた原理である。この第３の原理によれば、第１の原理より形成される電界と第２の原理により形成される電界との合成電界が透明電極１０１及び電極１０２に印加される信号の波形に応じて変化し、この電界変化に応じた変化が、抵抗Ｒを流れる電流に生じる。電界検出装置１２０は座標判別回路２０５へ、この電流の変化を表す電気信号を送る。座標判別回路２０５へ送られる電気信号のうち、９５［ｍｓ］の期間の開始から行用信号重畳回路２０３から出力される信号において行用変動期間に得られた信号は、行用座標信号、行用画素駆動信号および列用画素駆動信号に応じた波形の信号となり、列用変動期間に得られた電気信号は、列用座標信号、列用画素駆動信号および行用画素駆動信号に応じた波形の信号となる。座標判別回路２０５では、これらの電気信号を用いて行座標および列座標が求められる。
【００７９】
ところで、この場合に、座標判別回路２０５において波形が波形パターンと合致すると判定される電気信号は、この画素の色が維持される場合に電界検出装置１２０により検出される電気信号と波形が異なる。本実施形態では、座標判別回路２０５のメモリに、１つの行座標に対して、行用画素駆動信号が０［Ｖ］一定の場合に行座標を求めるための波形パターンと、行用画素駆動信号が−５０［Ｖ］一定の場合に行座標を求めるための波形パターンと、行用画素駆動信号が５０［Ｖ］一定の場合に行座標を求めるための波形パターンとを、また、１つの列座標に対して、列用画素駆動信号が０［Ｖ］一定の場合に列座標を求めるための波形パターンと、列用画素駆動信号が５０［Ｖ］一定の場合に列座標を求めるための波形パターンと、列用画素駆動信号が−５０［Ｖ］一定の場合に列座標を求めるための波形パターンとを予め記憶している。よって、座標判別回路２０５は、０［Ｖ］一定でない画素駆動信号に座標信号が重畳された場合であっても、行座標および列座標を求めることができる。
【００８０】
また、例えば、第１行以外の画素を、その色が黒色から白色に変更されるように駆動する場合、この画素の駆動期間において行用信号重畳回路２０３から出力される信号は、この画素についての行用画素駆動信号に応じて、最初の５［ｍｓ］の期間では−５０［Ｖ］、次の９５［ｍｓ］の期間では５０［Ｖ］となる。一方、この画素の駆動期間において列用信号重畳回路２０４から出力される信号は、第１行の画素を、その色が黒色から白色に変更されるように駆動する場合と同様の信号となる。この結果、この画素の透明電極１０１及び電極１０２間の電圧は、この画素が第１列の画素の場合、５［ｍｓ］の期間では１００［Ｖ］一定となり、９５［ｍｓ］の期間では、その開始から列用変動期間の満了時点までの期間では−１００［Ｖ］、−２０［Ｖ］、−１００［Ｖ］、−２０［Ｖ］、−１００［Ｖ］という順序で変化し、残りの期間では−１００［Ｖ］一定となる。−１００［Ｖ］一定となる期間は充分に長いから、この画素の色は白色から黒色に変更される。
【００８１】
この画素に対してこのような駆動が行われている間、ピックアップ電極Ａが当該画素に接触していると、電界検出装置１２０から座標判別回路２０５へ電気信号が送られる。この電気信号のうち、列用変動期間に得られた電気信号は、列用座標信号、列用画素駆動信号および行用画素駆動信号に応じた波形の信号となる。座標判別回路２０５では、この電気信号を用いて列座標が求められる。
【００８２】
以上、説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態に係る座標入力装置により得られる効果と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態により座標入力装置の構成を小規模かつ簡素とすることができるのは、粒子移動方式の画像表示装置に座標入力装置を適用する際に新設すべき手段が、行用座標信号駆動回路２０１、列用座標信号駆動回路２０２、行用信号重畳回路２０３、列用信号重畳回路２０４、電界検出装置１２０及び座標判別回路２０５のみであるからである。
また、本実施形態によれば、座標信号が画素駆動信号に重畳されるから、座標信号の出力のための専用期間を設けずとも済む。
【００８３】
［第３実施形態］
［構成］
図１３は本発明の第３実施形態に係る座標入力装置の構成を示す図であり、図１４は当該座標入力装置の一部の構成を示す断面図である。この座標入力装置は、適用される画像表示装置の構成を有効に利用して構成されている。このため、これらの図には、この画像表示装置の構成も示されている。
【００８４】
本座標入力装置が適用される画像表示装置は、特許文献２に開示されているような、粒子回転方式の画像表示装置である。この画像表示装置が粒子移動方式の画像表示装置と大きく異なる点は、画像が形成される部分の構成である。図１４に示すように、本実施形態に係る画像表示装置の画像が形成される部分は、基板１０３の上に、電極１０２、電極１０２を保護するための誘電体層１０４、球状の空洞部３０６を有するシート材３０７、透明電極１０１を保護するための透明な誘電体層１０６、透明電極１０１、透明なガラス基板１０７を順に積層させた構成となっている。
【００８５】
シート材３０７は、空間に絶縁性物質を充填させて形成されている。ただし、空洞部３０６には、この絶縁性物質ではなく、比重の異なる２種類の高抵抗液体が充填されている。さらに、空洞部３０６には回転する粒子である表示球体（粒子）３０８が入れられている。表示球体３０８の材質は任意であるが、その比重は、一方の高抵抗液体の比重よりも高く、他方の高抵抗液体の比重よりも低い。よって、表示球体３０８は、空洞部３０６内で浮遊する。また、表示球体３０８を構成する一方の半球部分の帯電状態と他方の半球部分の帯電状態は異なっている。よって、透明電極１０１と電極１０２との間の電圧を制御することにより、表示球体３０８が存在する空間の電界を変化させ、空洞部３０６内で浮遊している表示球体３０８の向きを制御することができる。また、表示球体３０８を構成する一方の半球部分の表面の色（例えば黒色）と他方の半球部分の表面の色（例えば白色）は異なっている。表示球体３０８の、透明電極１０１に対向している面は、ガラス基板１０７、透明電極１０１、及び誘電体層１０６を透して観察されるから、この面の色が、この画素の色となる。つまり、この画像表示装置によれば、透明電極１０１と電極１０２間の電圧を制御することにより、画素の色を制御することができる。
【００８６】
このような、画像が形成される部分の構成における相異に起因して、本実施形態に係る画像表示装置は、第２実施形態における行用画素駆動回路１１２及び列用画素駆動回路１１３に代えて、行用画素駆動回路３０１及び列用画素駆動回路３０２を有する。また、本実施形態に係る座標入力装置は、基本的には第２実施形態に係る座標入力装置と同様の構成を採っているが、上記の相異に起因して、行用座標信号駆動回路２０１、列用座標信号駆動回路２０２及び座標判別回路２０５ではなく、行用座標信号駆動回路３０３、列用座標信号駆動回路３０４及び座標判別回路３０５を有する。
【００８７】
この画像表示装置は、単純マトリクス駆動方式により画素を駆動するものであり、行用画素駆動回路３０１は出力端の電位を変動させて行用画素駆動信号を出力し、列用画素駆動回路３０２は出力端の電位を変動させて列用画素駆動信号を出力する。行用画素駆動信号は、行用信号重畳回路２０３、行用信号走査回路１１４を経て行電極１１０に印加され、列用画素駆動信号は、列用信号重畳回路２０４、列用信号走査回路１１５を経て列電極１１１に印加される。両信号は、両信号の電位差に応じた強度の電界を表示球体３０８に印加するためのものであるから、両信号の電位は当該画素の色を何色とするのかに応じて異なる。ただし、本画像表示装置では、画素の色をいずれの色とするにしても、表示球体３０８に印加すべき電界の強度（絶対値）は等しい。
【００８８】
図１５は、この画像表示装置において、外部から表示球体３０８に印加される電界の強度（絶対値）と、その強度の電界が印加された場合に表示球体３０８が回転を開始するまでの応答時間との関係を示す図である。この図に示す関係を満たす電界強度および応答時間に相当する、透明電極１０１および電極１０２間の電圧とその印加時間を回転開始電圧および回転開始時間という。この図に示されるように、例えば、５［ＫＶ／ｃｍ］以下の強度の電界を２００［ｍｓ］以下の時間だけ印加しても、表示球体３０８は回転しない。なお、図に示す関係は、表示球体３０８の材質や直径、透明電極１０１と電極１０２との距離などのパラメータに応じて変わるが、パラメータが変わっても、印加電界が強くなれば応答時間が短くなり、弱くなれば応答時間が長くなるという特徴や、印加電界がいくら強くても応答時間が零となることはなく、応答時間がいくら長くても印加電界が零以下となることはないという特徴は維持される。
【００８９】
行用画素駆動回路３０１及び列用画素駆動回路３０２は、色が変更される画素を駆動する際には、回転開始電圧と回転開始時間との関係から定まる回転開始条件を満たす行用画素駆動信号および列用画素駆動信号を出力し、色が維持される画素を駆動する際には、回転開始条件を満たさない行用画素駆動信号および列用画素駆動信号を出力する。具体的には、行用画素駆動回路３０１及び列用画素駆動回路３０２は、表示球体３０８に６［ＫＶ／ｃｍ］の電界が印加されるときの透明電極１０１と電極１０２との間の電圧をａ［Ｖ］の２倍としたときに、色を変更して特定の色とする画素を駆動するための行用画素駆動信号の電位がａ［Ｖ］一定、この画素を駆動するための列用画素駆動信号の電位が−ａ［Ｖ］一定、色を変更して上記特定の色と異なる色とする画素を駆動するための行用画素駆動信号の電位が−ａ［Ｖ］一定、この画素を駆動するための列用画素駆動信号の電位がａ［Ｖ］一定となるように、また、色が維持される画素を駆動するための行用画素駆動信号および列用画素駆動信号の電位が共に０［Ｖ］一定となるように、また、１つの画素に対する行用画素駆動信号および列用画素駆動信号の長さが共に２１０［ｍｓ］となるように設計されている。ただし、ａは正値である。
【００９０】
行用座標信号駆動回路３０３は、行用画素駆動回路３０１により行用画素駆動信号が出力されるのと並行して行用座標信号を出力する。行用座標信号は、行座標を表すパルス信号（ｂ［Ｖ］の区間と０［Ｖ］の区間を繰り返す信号）を画素の行数だけ連ねた信号である。ただし、ｂは正値である。行用座標信号を構成する各パルス信号は、対応する行座標の行電極１１０に行用画素駆動信号が最初に印加されるときに出力される。例えば、第１行の行座標を表すパルス信号は、第１行第１列の画素を駆動する行用画素駆動信号の出力が開始された直後に出力され、第２行の行座標を表すパルス信号は、第２行第１列の画素を駆動する行用画素駆動信号の出力が開始された直後に出力される。
【００９１】
列用座標信号駆動回路３０４は、列用画素駆動回路３０２により列用画素駆動信号が出力されるのと並列して列用座標信号を出力する。列用座標信号は、列座標を表すパルス信号（電位が−ｂ［Ｖ］の区間と０［Ｖ］の区間を繰り返す信号）を画素の列数だけ連ねた信号である。列用座標信号を構成する各パルス信号は、対応する列座標の列電極１１１に列用画素駆動信号が印加される度に出力される。例えば、第１列の列座標を表すパルス信号は、第１列の列電極１１１に印加される列用画素駆動信号の出力が開始されたときから、駆動中の画素の行座標に応じたパルス信号（行用座標信号を構成するパルス信号）の長さの時間が経過した直後に出力される。なお、座標信号において、各パルス信号の間の電位は０［Ｖ］となる。
【００９２】
座標信号を構成するパルス信号の長さや波形は基本的に任意であるが、本実施形態では、透明電極１０１及び電極１０２に直接的に印加されると両電極間の電圧とその印加時間との関係が回転開始条件を満たすことになる画素駆動信号に重畳された場合には、重畳された信号が両電極に印加された場合に上記の関係が回転開始条件を満たし、かつ、両電極に直接的に印加されると上記の関係が回転開始条件を満たさないことになる画素駆動信号に重畳された場合には、重畳された信号が両電極に印加された場合に上記の関係が回転開始条件を満たさないように定められている。このように座標信号を定めることにより、画素の色の変化が座標信号の使用により引き起こされることがないことが保証される。
【００９３】
座標判別回路３０５が座標判別回路２０５と異なる点は、メモリに予め記憶している波形パターンのみである。
【００９４】
［動作］
上述した構成の座標入力装置の動作について説明する。
まず、上記の画像表示装置が画面を走査して画像を表示する。この際、色が維持される画素について行用画素駆動回路３０１が出力する行用画素駆動信号と列用画素駆動回路３０２が出力する列用画素駆動信号は共に０［Ｖ］一定となる。行用信号重畳回路２０３は行用画素駆動信号の電位を行用座標信号の電位に応じて変化させて得られる信号を出力し、列用信号重畳回路２０４は列用画素駆動信号の電位を列用座標信号の電位に応じて変化させて得られる信号を出力するから、この画素の駆動期間において、この画素の行座標に対応した行電極１１０には当該画素用の行用座標信号の電位の正負を反転させて得られる行用反転信号が、また、この画素の列座標に対応した列電極１１１には当該画素用の列用座標信号の電位の正負を反転させて得られる列用反転信号が印加される。
【００９５】
この画素が第１列の画素の場合、この画素の透明電極１０１及び電極１０２間の電圧は、０［Ｖ］、行用反転信号の電位、列用座標信号の電位、０［Ｖ］という順序で変化する。行用座標信号および列用座標信号の電位はｂ［Ｖ］〜−ｂ［Ｖ］であり、パルス周期は充分に短いから、この期間において、この画素の表示球体３０８に印加される電界の強度とその印加時間は、回転開始条件を満たさない。したがって、表示球体３０８は回転せず、この画素の色が維持される。
【００９６】
この画素に対してこのような駆動が行われている間、ピックアップ電極Ａが当該画素に接触していると、ピックアップ電極Ａに接続された抵抗Ｒを流れる電流が変化する。電界検出装置１２０は、この変化を表す電気信号を座標判別回路３０５へ送る。この電気信号は、行用反転信号の波形に応じて変化する信号と、列用座標信号の波形に応じて変化する信号とを連ねた信号である。以降の動作は第２実施形態に係る座標入力装置の動作と同様であり、座標判別回路３０５は、前者の電気信号を用いて行座標を、後者の電気信号を用いて列座標を求めることができる。
【００９７】
一方、第１列以外の画素が色を維持するように駆動される場合、この画素に関する行用画素駆動信号、列用画素駆動信号および行用座標信号は０［Ｖ］一定となる。この結果、この画素の透明電極１０１及び電極１０２間の電圧は、０［Ｖ］、列用座標信号の電位、０［Ｖ］という順序で変化する。以降、第１列の画素について行われる動作と同様の動作が行われ、この画素の色が維持される一方、ピックアップ電極Ａが当該画素のガラス基板１０７に接触していれば、座標判別回路３０５により列座標が求められる。
【００９８】
また、駆動される画素が、色が変更される画素の場合、行用画素駆動回路３０１が出力する行用画素駆動信号はａ［Ｖ］または−ａ［Ｖ］一定となり、列用画素駆動回路３０２が出力する列用画素駆動信号は−ａ［Ｖ］またはａ［Ｖ］一定となる。この結果、最終的には、この画素が第１列の画素であっても他の画素であっても、当該画素の透明電極１０１と電極１０２間に印加される電圧と、その印加時間との関係が、回転開始条件を満たす。よって、表示球体３０８が回転し、当該画素の色が変更されたことになる。
【００９９】
この画素が第１列の画素の場合、行用座標信号における当該画素についてのパルス信号の電位は０［Ｖ］、−ｂ［Ｖ］、０［Ｖ］、−ｂ［Ｖ］、…というように変化する。よって、この画素について行用信号重畳回路２０３から出力される信号において、このパルス信号の長さに相当する区間の電位は、−ａ［Ｖ］又はａ［Ｖ］、−ａ＋ｂ［Ｖ］又はａ−ｂ［Ｖ］、−ａ［Ｖ］又はａ［Ｖ］、−ａ＋ｂ［Ｖ］又はａ−ｂ［Ｖ］、…というように変化し、後続の区間の電位は−ａ［Ｖ］又はａ［Ｖ］一定となる。
【０１００】
一方、列用座標信号における当該画素についてのパルス信号は、行用座標信号における当該画素についてのパルス信号の出力が完了した後に出力され、その電位は０［Ｖ］、ｂ［Ｖ］、０［Ｖ］、ｂ［Ｖ］、…というように変化する。よって、この画素について列用信号重畳回路２０４から出力される信号の電位は、行用座標信号における当該画素についてのパルス信号に同期した区間ではａ［Ｖ］又は−ａ［Ｖ］一定となり、列用座標信号における当該画素についてのパルス信号に同期した区間では、ａ［Ｖ］又は−ａ［Ｖ］、ａ−ｂ［Ｖ］又は−ａ＋ｂ［Ｖ］、ａ［Ｖ］又は−ａ［Ｖ］、ａ−ｂ［Ｖ］又は−ａ＋ｂ［Ｖ］、…というように変化し、後続の区間では、ａ［Ｖ］又は−ａ［Ｖ］一定となる。
【０１０１】
よって、この画素の透明電極１０１及び電極１０２間の電圧は、行用座標信号における当該画素についてのパルス信号の出力期間において−２・ａ［Ｖ］又は２・ａ［Ｖ］、−２・ａ＋ｂ［Ｖ］又は２・ａ−ｂ［Ｖ］、−２・ａ［Ｖ］又は２・ａ［Ｖ］、−２・ａ＋ｂ［Ｖ］又は２・ａ−ｂ［Ｖ］、…というように変化し、この期間の満了時点から列用座標信号における当該画素についてのパルス信号の出力期間の満了時点までの期間においては−２・ａ［Ｖ］又は２・ａ［Ｖ］、−２・ａ＋ｂ［Ｖ］又は２・ａ−ｂ［Ｖ］、−２・ａ［Ｖ］又は２・ａ［Ｖ］、−２・ａ＋ｂ［Ｖ］又は２・ａ−ｂ［Ｖ］、…というように変化し、さらに後続の期間においては−２・ａ［Ｖ］又は２・ａ［Ｖ］一定となる。
【０１０２】
この画素にピックアップ電極Ａが接触していると、ピックアップ電極Ａに接続されている抵抗Ｒに流れる電流が変化する。電界検出装置１２０は、この変化を表す電気信号を座標判別回路３０５へ送る。この電気信号の先の部分は行用座標信号、行用画素駆動信号および列用画素駆動信号に応じた波形の信号となり、後の部分は列用座標信号、列用画素駆動信号および行用画素駆動信号に応じた波形の信号となる。
【０１０３】
座標判別回路３０５は、メモリに、１つの行座標および１つの列座標について、それぞれ３種類の波形パターンを記憶している。３種類の波形パターンには、色が維持される画素を用いて行座標または列座標を求めるための波形パターン、色が所定の色に変更される画素を用いて行座標または列座標を求めるための波形パターン、色が所定の色以外の色に変更される画素を用いて行座標または列座標を求めるための波形パターンがある。よって、座標判別回路３０５は、電界検出装置１２０から渡された当該電気信号を用いて行座標および列座標を求めることができる。
【０１０４】
また、この画素が第１列以外の画素の場合、行用座標信号における当該画素についてのパルス信号の電位は０［Ｖ］一定となる。よって、この画素について行用信号重畳回路２０３から出力される信号の電位は−ａ［Ｖ］又はａ［Ｖ］一定となる。一方、この画素について列用信号重畳回路２０４から出力される信号は、上述した第１列の場合に出力される信号と同様である。
【０１０５】
よって、この画素の透明電極１０１及び電極１０２間の電圧は、列用座標信号における当該画素についてのパルス信号の出力が開始されるまでの期間においては−２・ａ［Ｖ］又は２・ａ［Ｖ］一定となり、この期間の満了時点から当該パルス信号の出力が完了するまでの期間においては−２・ａ［Ｖ］又は２・ａ［Ｖ］、−２・ａ＋ｂ［Ｖ］又は２・ａ−ｂ［Ｖ］、−２・ａ［Ｖ］又は２・ａ［Ｖ］、−２・ａ＋ｂ［Ｖ］又は２・ａ−ｂ［Ｖ］、…というように変化し、さらに後続の期間においては−２・ａ［Ｖ］又は２・ａ［Ｖ］一定となる。
【０１０６】
この画素にピックアップ電極Ａが接触していると、最終的には、電界検出装置１２０から座標判別回路３０５へ電気信号が送られる。この電気信号のうち、列用座標信号における当該画素についてのパルス信号の出力が開始されてから完了するまでの区間の信号は、列用座標信号、列用画素駆動信号および行用画素駆動信号に応じた波形の信号となるから、座標判別回路３０５は列座標を求めることができる。
【０１０７】
以上、説明したように、本実施形態によれば、第２実施形態に係る座標入力装置により得られる効果と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態により座標入力装置の構成を小規模かつ簡素とすることができるのは、粒子回転方式の画像表示装置に座標入力装置を適用する際に新設すべき手段が、行用座標信号駆動回路３０３、列用座標信号駆動回路３０４、行用信号重畳回路２０３、列用信号重畳回路２０４、電界検出装置１２０及び座標判別回路３０５のみであるからである。
【０１０８】
なお、上述した各実施形態では、ピックアップ電極Ａをガラス基板１０７に接触させて位置を指示するようにしたが、ピックアップ電極Ａをガラス基板１０７の近傍に位置させるだけでも座標検出は可能である。もちろん、ピックアップ電極Ａとガラス基板１０７とが完全に平行でなくとも略平行であれば、座標検出は可能である。
【０１０９】
［第４実施形態］
［構成］
図１６は本発明の第４実施形態に係る座標入力装置の構成を示す図であり、図１７は本座標入力装置の一部の構成を示す断面図である。この座標入力装置が適用される画像表示装置の構成は第１実施形態に係る画像表示装置の構成と同一である。この座標入力装置の構成が第１実施形態に係る座標入力装置の構成と異なる点は、電界検出装置１２０及び座標判別回路１２１に代えて、磁界検出装置４０１及び座標判別回路４０２を有する点のみである。
【０１１０】
磁界検出装置４０１は、指示された位置の近傍における磁界の変化を検出するものであり、ペン形のピックアップ４０１１と信号検出回路４０１２とを有する。ピックアップ４０１１は、位置を指示する人に持たれ、指示された位置の近傍における磁界の変化に応じて変化する電気信号を発生させるものであり、その先端部分に、導線をリング状に巻いたコイルＦを内蔵している。コイルＦは、その軸方向がピックアップ４０１１の長手方向と略一致するように固定されている。信号検出回路４０１２は、コイルＦを流れる電流の変化を検出し、検出した変化を表す電気信号を座標判別回路４０２へ無線送信する。このように、コイルＦは磁界の変化を検出するためのものであるから、ピックアップ４０１１の先端部分の材質は、磁力線を透過させる材質でなければならない。もちろん、コイルＦが露出するようにピックアップ４０１１を構成すれば、そのような制限は無くなる。なお、ピックアップ４０１１と信号検出回路４０１２とを信号線で接続した例を図示したが、実際には、信号検出回路４０１２はピックアップ４０１１内に存在する。
【０１１１】
座標判別回路４０２が座標判別回路１２１と異なる点は、電界検出装置１２０ではなく磁界検出装置４０１から渡された電気信号を用いる点と、メモリに予め記憶されている波形パターンのみである。座標判別回路４０２のメモリに予め記憶されている波形パターンは、コイルＦの近傍の画素からの漏洩磁界の変化に応じてコイルＦを流れる電流が変化する様子を表す電気信号の波形と比較されるものであるから、電界検出装置１２０のメモリに予め記憶されている波形パターンと異なるのが自然である。なお、座標判別回路４０２及び信号検出回路４０１２をピックアップ４０１１内に設けた構成としてもよい。
【０１１２】
［動作］
上述した構成の座標入力装置の動作について、第１実施形態に係る座標入力装置の動作と異なる点に着目して説明する。
ピックアップ４０１１の先端部分が、色が維持される画素の近傍に位置する場合、この画素の駆動期間において、この画素の透明電極１０１及び電極１０２間の電圧は０［Ｖ］一定となるから、現実にも仮想的にも両電極間に電流が流れることはない。したがって、両電極の周りに磁界が生じることはなく、ピックアップ４０１１の先端部分内のコイルＦを流れる電流に変化が生じることもない。したがって、信号検出回路４０１２は座標判別回路４０２へ電気信号を送らない。よって、座標判別回路４０２により座標が求められることはない。
【０１１３】
ピックアップ４０１１の先端部分が、色が変更される画素の近傍に位置する場合、この画素の駆動期間において、この画素の透明電極１０１及び電極１０２間の電圧は−１００［Ｖ］又は１００［Ｖ］一定となるから、両電極間に電流が仮想的に流れる。この仮想的に流れる電流を変位電流という。なお、本明細書において、変位電流ではない電流は伝導電流である。当該変位電流が流れると、透明電極１０１及び電極１０２の周りに磁界が生じる。この磁界は、ガラス基板１０７の上空、すなわち図１６及び図１７においてピックアップ４０１１の先端部分が位置する空域に漏洩する。以降、ガラス基板１０７の外側に漏洩した磁界を漏洩磁界と呼ぶ。両電極間の電圧は一定であるから、上記の変位電流は変化しない。よって、この画素の上空の漏洩磁界は変化せず、この漏洩磁界内に位置するコイルＦを流れる電流も変化しない。したがって、信号検出回路４０１２は座標判別回路４０２へ電気信号を送らない。よって、座標判別回路４０２により座標が求められることはない。
【０１１４】
図１８は、本座標入力装置による座標入力の様子を示す図である。この図に示すように、座標判別回路４０２により座標が求められるのは、画素駆動信号の印加期間においてではなく、座標信号の印加期間においてである。以降では、この図に示すように、ピックアップ４０１１の先端部分が第２行第３列の画素の近傍に位置しているものとする。
【０１１５】
第２行の行電極１１０にパルス信号Ｒ２が印加されると、この間の第３列の列電極１１１の電位は０［Ｖ］一定であるから、第２行第３列の画素の透明電極１０１と電極１０２間の電圧は、パルス信号Ｒ２のみに応じて、０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、４０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、４０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、４０［Ｖ］、０［Ｖ］という順序で変化する。したがって、この画素の透明電極１０１と電極１０２間で流れる変位電流が変化し、この画素の上空の漏洩磁界が変化する。この漏洩磁界が変化すると、この漏洩磁界内に位置するコイルＦを流れる電流が変化する。信号検出回路４０１２は、この電流変化を検出し、検出した電流変化を波形で表す電気信号を座標判別回路４０２へ送る。当該画素の透明電極１０１と電極１０２間の電圧はパルス信号Ｒ２のみに応じて変化するから、この電気信号の波形は、座標判別回路４０２に予め記憶されている波形パターンのうち、第２行に関する波形パターンに合致する。こうして、ピックアップ４０１１により指示された位置の座標として、この画素の行座標が求められる。
【０１１６】
第３列の列電極１１１にパルス信号Ｃ３が印加されると、この画素の透明電極１０１と電極１０２間の電圧は、パルス信号Ｃ３のみに応じて、０［Ｖ］、４０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、４０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、４０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、４０［Ｖ］、−４０［Ｖ］、０［Ｖ］という順序で変化する。これにより、最終的には、この画素の上空の漏洩磁界内に位置するコイルＦを流れる電流が変化し、この電流変化を波形で表す電気信号が、信号検出回路４０１２から座標判別回路４０２へ送られる。この画素の透明電極１０１と電極１０２間の電圧はパルス信号Ｃ３のみに応じて変化するから、この電気信号の波形は、座標判別回路４０２に予め記憶されている波形パターンのうち、第３行に関する波形パターンに合致する。こうして、ピックアップ４０１１により指示された位置の座標として、この画素の列座標が求められる。
【０１１７】
以上、説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態に係る座標入力装置により得られる効果と同様の効果を得ることができる。ただし、本実施形態により、画面上の位置の座標を求めることができるのは、以下に述べる理由による。
本実施形態によれば、画素駆動用の行電極１１０に行用座標信号を印加して、画素における透明電極１０１と電極１０２間の電圧を変化させることにより、両電極間の変位電流を変化させて当該画素の上空の漏洩磁界を変化させることができる。このとき、ピックアップ４０１１のコイルＦが当該漏洩磁界内に存在すれば、コイルＦを用いて当該漏洩磁界の変化を電流変化に変換して間接的に検出し、検出結果を用いて行座標を求めることができる。一方、本実施形態によれば、画素駆動用の列電極１１１に列用座標信号を印加して、画素における透明電極１０１と電極１０２間の電圧を変化させることにより、両電極間の変位電流を変化させて当該画素の上空の漏洩磁界を変化させることができる。このとき、ピックアップ４０１１のコイルＦが当該漏洩磁界内に存在すれば、コイルＦを用いて当該漏洩磁界の変化を電流変化に変換して間接的に検出し、検出結果を用いて列座標を求めることができる。これらにより、本実施形態によれば、ピックアップ４０１１を用いて指示された、画面上の位置またはその近傍位置の座標を求めることができる。
【０１１８】
また、本実施形態により座標入力装置の構成を小規模かつ簡素とすることができるのは、粒子移動方式の画像表示装置に座標入力装置を適用する際に新設すべき手段が、行用座標信号駆動回路１１６、列用座標信号駆動回路１１７、行用信号切り替え回路１１８、列用信号切り替え回路１１９、磁界検出装置４０１及び座標判別回路４０２のみであるからである。
【０１１９】
なお、本実施形態に係る座標入力装置は、検出対象を漏洩磁界の変化としているため、検出対象を電界変化とする形態の座標入力装置に比較すると、コイルＦとガラス基板１０７との距離が遠く離れても座標を求めることができる、という利点がある。もちろん、本実施形態に係る座標入力装置によれば、コイルＦとガラス基板１０７とが接触したとしても、またコイルＦの軸方向とガラス基板１０７とが垂直でなかったとしても、座標を求めることが可能である。
【０１２０】
また、本実施形態では、コイルＦを用いて漏洩磁界の変化を検出するようにしたが、ホール素子を用いて検出するように変形してもよい。この変形は、後述する実施形態においても同様に可能である。この変形例について以下に説明する。
【０１２１】
図１９は、ホール素子を用いて漏洩磁界の変化を検出する座標入力装置を説明するための図である。この図に示す座標入力装置が構成上、第４実施形態に係る座標入力装置と異なる点は、磁界検出装置４０１に代えて磁界検出装置４０３を有する点のみである。磁界検出装置４０３はピックアップ４０３１及び信号検出回路４０３２を有する。ピックアップ４０３１がピックアップ４０１１と大きく異なる点は、先端部分に内蔵しているのがコイルＦでなくホール素子Ｇである点である。ホール素子Ｇは、その長手方向がピックアップ４０３１の長手方向と直交するように設けられている。信号検出回路４０３２が信号検出回路４０１２と異なる点は、コイルＦでなくホール素子Ｇに生じるホール電圧の変化を検出し、検出した変化を表す電信信号を座標判別回路４０２へ送る点のみである。ただし、信号検出回路４０３２は、座標信号が印加される行電極１１０及び列電極１１１が同一であれば、信号検出回路４０１２と同一波形の電気信号を出力する。
【０１２２】
このような構成の座標入力装置において、ピックアップ４０３１を用いて画面上の位置が指示されたものとする。この場合、ピックアップ４０３１内のホール素子Ｇが特定の画素の近傍に位置する。この画素に対応する行電極１１０に行用座標信号が印加されると、この画素の上空の漏洩磁界が変化する。この変化は、この漏洩磁界内に位置するホール素子Ｇに生じるホール電圧に変化をもたらす。信号検出回路４０１２は、この電圧変化を検出し、検出した電圧変化を波形で表す電気信号を座標判別回路４０２へ送る。そして、座標判別回路４０２において行座標が求められる。列座標についても上述と同様の動作により求められる。以上より明らかなように、この座標入力装置は、漏洩磁界の変化を、電流変化ではなく、電圧変化に変換して間接的に検出する。
【０１２３】
［第５実施形態］
図２０は本発明の第５実施形態に係る座標入力装置の構成を示す図である。この座標入力装置が適用される画像表示装置の構成は第２実施形態に係る画像表示装置の構成と同一である。構成上、本座標入力装置が第２実施形態に係る座標入力装置と異なる点は、電界検出装置１２０及び座標判別回路２０５に代えて、磁界検出装置４０１及び座標判別回路５０１を有する点のみである。磁界検出装置４０１の構成は第４実施形態の説明にて述べた通りである。座標判別回路５０１が座標判別回路２０５と異なる点は、電界検出装置１２０ではなく磁界検出装置４０１から渡された電気信号を用いる点と、メモリに予め記憶されている波形パターンのみである。座標判別回路５０１のメモリに予め記憶されている波形パターンは、コイルＦの近傍の画素からの漏洩磁界の変化に応じてコイルＦを流れる電流が変化する様子を表す電気信号の波形との比較に用いられる。
【０１２４】
上述した構成の座標入力装置の動作が、第２実施形態に係る座標入力装置の動作と大きく異なる点は、電界変化ではなく、漏洩磁界の変化が検出される点である。本座標入力装置により漏洩磁界の変化が検出される様子や、座標判別回路５０１において座標が求められる様子については、第２実施形態の説明および第４実施形態の説明から明らかであるため、その説明を省略する。
【０１２５】
本実施形態によれば、第２実施形態に係る座標入力装置により得られる効果と同様の効果を得ることができる。ただし、本実施形態により座標入力装置の構成を小規模かつ簡素とすることができるのは、粒子移動方式の画像表示装置に座標入力装置を適用する際に新設すべき手段が、行用座標信号駆動回路２０１、列用座標信号駆動回路２０２、行用信号重畳回路２０３、列用信号重畳回路２０４、磁界検出装置４０１及び座標判別回路５０１のみであるからである。また、本実施形態によれば、第４実施形態にて電界変化ではなく漏洩磁界の変化を検出するようにしたことにより得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【０１２６】
［第６実施形態］
図２１は本発明の第６実施形態に係る座標入力装置の構成を示す図であり、図２２は当該座標入力装置の一部の構成を示す断面図である。この座標入力装置が適用される画像表示装置は、粒子回転方式の画像表示装置であり、その構成は第３実施形態に係る画像表示装置の構成と同一である。構成上、本座標入力装置が第３実施形態に係る座標入力装置と異なる点は、電界検出装置１２０及び座標判別回路３０５に代えて、磁界検出装置４０１及び座標判別回路６０１を有する点のみである。磁界検出装置４０１の構成は第４実施形態の説明にて述べた通りである。座標判別回路６０１が座標判別回路３０５と異なる点は、電界検出装置１２０ではなく磁界検出装置４０１から渡された電気信号を用いる点と、メモリに予め記憶されている波形パターンのみである。座標判別回路６０１のメモリに予め記憶されている波形パターンは、コイルＦの近傍の画素からの漏洩磁界の変化に応じてコイルＦを流れる電流が変化する様子を表す電気信号の波形との比較に用いられる。
【０１２７】
上述した構成の座標入力装置の動作が、第３実施形態に係る座標入力装置の動作と大きく異なる点は、電界変化ではなく、漏洩磁界の変化が検出される点である。本座標入力装置により漏洩磁界の変化が検出される様子や、座標判別回路６０１において座標が求められる様子については、第３実施形態の説明および第４実施形態の説明から明らかであるため、その説明を省略する。
【０１２８】
本実施形態によれば、第３実施形態に係る座標入力装置により得られる効果と同様の効果を得ることができる。ただし、本実施形態により座標入力装置の構成を小規模かつ簡素とすることができるのは、粒子回転方式の画像表示装置に座標入力装置を適用する際に新設すべき手段が、行用座標信号駆動回路３０３、列用座標信号駆動回路３０４、行用信号重畳回路２０３、列用信号重畳回路２０４、磁界検出装置４０１及び座標判別回路６０１のみであるからである。また、本実施形態によれば、第４実施形態にて電界変化ではなく漏洩磁界の変化を検出するようにしたことにより得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【０１２９】
以上の説明では、粒子回転方式の画像表示装置に適用される座標入力装置として、第３実施形態および第６実施形態に係る座標入力装置を例示したが、第１実施形態および第４実施形態に係る座標入力装置のように、画素駆動信号の出力タイミングと座標信号の出力タイミングとが重ならないようにした座標入力装置を、粒子回転方式の画像表示装置に適用してもよい。
【０１３０】
ところで、第１実施形態、第２実施形態、第４実施形態および第５実施形態に係る座標入力装置は、色を変更する画素の駆動時に、透明電極１０１と電極１０２間に粒子の移動を阻害する向きの電圧（例えば、１００［Ｖ］）を印加した後に移動を促す向きの電圧（例えば、−１００［Ｖ］）を印加する画像表示装置に適用されるものである。これらの座標入力装置を、特開２００１−３１２２２５号公報に示されるような、逆方向の電圧を印加しない粒子移動方式の画像表示装置に適用することができるように変形してもよい。
【０１３１】
また、上述した各実施形態では、第１行の行電極１１０に第１行用のパルス信号を印加し、次に第２行の行電極１１０に第２行用のパルス信号を印加し、…、というように、各行電極１１０に時分割で信号を印加するようにしているが、複数行用のパルス信号を複数の行電極１１０に並行して同時に印加することができるように変形してもよい。これと同様のことが、列電極１１１にもあてはまる。
【０１３２】
また、上述した各実施形態に係る座標入力装置を、異なる行座標の行用座標信号の電位や周波数が異なるように変形してもよいし、行座標を表すパルス信号が当該行座標のビット表現に応じたパルス信号となるように変形してもよい。列用座標信号についても同様である。
また、上述した各実施形態に係る座標入力装置を、行用座標信号の周波数と列用座標信号の周波数とが相異するように変形してもよい。
【０１３３】
また、第２実施形態、第３実施形態、第５実施形態および第６実施形態に係る座標入力装置を、画面の走査が完了したら次の走査が開始されるまでの間に座標信号のみを行電極１１０及び列電極１１１に印加するように変形し、画素を駆動しない期間においても座標を検出することができるようにしてもよい。
【０１３４】
また、第２実施形態および第５実施形態では、信号の電位に着目して、画素駆動信号に座標信号を重畳させるようにしたが、重畳のさせ方は任意である。要は、画素において、この画素を駆動する画素駆動信号を当該画素の座標に固有の座標信号で変調することで得られた信号により当該座標に固有の電界変化または磁界変化が生じるように、画素駆動信号を座標信号で変調すればよい。なお、この変調を、透明電極１０１及び電極１０２に直接的に印加されると両電極間の電圧とその印加時間との関係が移動開始条件を満たすことになる画素駆動信号を変調する場合には、変調された信号が両電極に印加された場合に上記の関係が移動開始条件を満たし、かつ、両電極に直接的に印加されると上記の関係が移動開始条件を満たさないことになる画素駆動信号を変調する場合には、変調された信号が両電極に印加された場合に上記の関係が移動開始条件を満たさないように定めれば、画素の色の変化が座標信号の使用により引き起こされることがないことが保証される。これらのことは、「移動開始条件」を「回転開始条件」に置き換えれば、第３実施形態および第６実施形態にもあてはまる。
【０１３５】
ところで、上述した各実施形態に係る座標入力装置は、単純マトリクス駆動方式で画素を駆動する画像表示装置に適用されるものである。これらの座標入力装置を、アクティブマトリクス駆動方式やスタティック駆動方式等の他の駆動方式で駆動される画像表示装置に適用することができるように変形してもよい。
【０１３６】
また、上述した各実施形態によれば、画素の色の変化が座標信号の使用により引き起こされることがないことが保証されるが、このような保証が不要であれば、移動開始条件や回転開始条件を考慮せずに座標信号を定めてもよい。
【０１３７】
また、上述した各実施形態に係る座標入力装置は、粒子移動／回転方式の画像表示装置に適用されるものである。これらの座標入力装置を、液晶ディスプレイ等の他の画像表示装置に適用することができるように変形してもよい。ただし、各実施形態に係る座標入力装置は電界または磁界の変化を検出して座標を検出するものであるから、適用可能な画像表示装置は、好適には、粒子移動／回転方式の画像表示装置のように、電磁気学的な場の変化が画面上の空域に現れ易い画像表示装置であり、少なくとも、画像が表示される画面を形成する画素を構成する一対の電極間の電圧を制御して当該画素の色を制御するような画像表示装置でなければならない。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る座標入力装置の構成を示す図である。
【図２】同座標入力装置の一部の構成を示す断面図である。
【図３】同座標入力装置が適用される画像表示装置における正極性黒色粒子１０８の移動開始電圧と移動開始時間との関係を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態における、行用画素駆動信号、列用画素駆動信号、行用座標信号および列用座標信号の出力タイミングを示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態において、座標信号が電極へ印加される様子を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る座標入力装置による座標入力の様子を示す図である。
【図７】同座標入力装置の信号検出回路１２０２が行座標を表す電気信号を出力する場合の様子を示す図である。
【図８】同信号検出回路１２０２が列座標を表す電気信号を出力する場合の様子を示す図である。
【図９】液晶素子を用いて電界変化を検出する座標入力装置を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る座標入力装置の構成を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施形態における、行用画素駆動信号、列用画素駆動信号、行用座標信号および列用座標信号の出力タイミングを示す図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る座標入力装置の行用信号重畳回路２０３及び２０４から出力される信号の波形を示す図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る座標入力装置の構成を示す図である。
【図１４】同座標入力装置の一部の構成を示す断面図である。
【図１５】同座標入力装置が適用される画像表示装置における電界の強度と応答時間との関係を示す図である。
【図１６】本発明の第４実施形態に係る座標入力装置の構成を示す図である。
【図１７】同座標入力装置の一部の構成を示す断面図である。
【図１８】同座標入力装置による座標入力の様子を示す図である。
【図１９】ホール素子を用いて漏洩磁界の変化を検出する座標入力装置を説明するための図である。
【図２０】本発明の第５実施形態に係る座標入力装置の構成を示す図である。
【図２１】本発明の第６実施形態に係る座標入力装置の構成を示す図である。
【図２２】同座標入力装置の一部の構成を示す断面図である。
【図２３】従来の、光学系を用いて座標を検出する座標入力装置の構成例を示す上面図である。
【図２４】図２３のＡ−Ａ´断面図である。
【図２５】従来の、タッチパネルを用いて座標を検出する座標入力装置の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１３９】
１０１…透明電極、１０２…電極、１１０…行電極、１１１…列電極、１１２，３０１…行用画素駆動回路、１１３，３０２…列用画素駆動回路、１１６，２０１，３０３…行用座標信号駆動回路、１１７，２０２，３０４…列用座標信号駆動回路、１１８…行用信号切り替え回路、１１９…列用信号切り替え回路、１２０，１２２…電界検出装置、１２１，２０５，３０５，４０２，５０１，６０１…座標判別回路、２０３…行用信号重畳回路、２０４…列用信号重畳回路、４０１，４０３…磁界検出装置。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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