JP2016110118A - 非可視光反射シート、光学シート及び、表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より良好な反射特性を有した非可視光反射シートを提供する。【解決手段】本開示は、基準面上に凹凸面を有する基材と、凹凸面に沿って形成された非可視光を反射する反射層と、を備え、基準面に対して凹凸面の接線が傾斜する角度を傾斜角度としたとき、傾斜角度が２５ｄｅｇのときの分布率が１．０［％／ｄｅｇ］以上であり、かつ、傾斜角度が４０ｄｅｇ以上の領域の基準面への投影面積の基準面の総面積における割合が２０％以下の非可視光反射シートである。これにより、より良好な反射特性を有した非可視光反射シートを提供できる。【選択図】図５

Description

本開示は、非可視光反射シート、光学シート及び、表示装置に関する。

表示装置上の座標を入力ペンなどで検出し、入力ペンが検出した座標情報に基づき表示装置が文字などの情報を表示する技術が知られている。この技術を実現するにあたって、表示装置は、入力ペンから照射された非可視光を反射する反射層を備えている（例えば、特許文献１に開示されている）。

特開２００８−２０９５９８号公報

入力ペンによる表示装置への入力操作は、快適に行えることが望ましい。これを実現する方法として、非可視光に対してより良好な反射特性を有する反射層を表示装置に設け、入力ペンによる非可視光の検出精度を高める方法がある。

本開示は、上記課題を鑑みてなされたものであり、非可視光に対してより良好な反射特性を有した非可視光反射シート、光学シート及び、表示装置を提供することを目的とする。

本開示は、基準面上に凹凸面を有する基材と、凹凸面に沿って形成された非可視光を反射する反射層と、を備え、基準面に対して凹凸面の接線が傾斜する角度を傾斜角度としたとき、傾斜角度が２５ｄｅｇのときの分布率が１．０［％／ｄｅｇ］以上であり、かつ、傾斜角度が４０ｄｅｇ以上の領域の基準面への投影面積の基準面の総面積における割合が２０％以下の非可視光反射シートである。

本開示によれば、非可視光に対してより良好な反射特性を有した非可視光反射シート、光学シート及び、表示装置を提供できる。

実施の形態による情報表示システムの概略図である。 実施の形態による情報表示システムにおいて、電子ペン１００と表示装置２００の構成を示す模式図である。 表示装置２００の表示部２４０に配置された位置情報パターンの一例を示す説明図である。 位置情報パターンから位置座標を求めるための基準から右側にシフトして配置されたドットを示す説明図である。 位置情報パターンから位置座標を求めるための基準から上側にシフトして配置されたドットを示す説明図である。 位置情報パターンから位置座標を求めるための基準から左側にシフトして配置されたドットを示す説明図である。 位置情報パターンから位置座標を求めるための基準から下側にシフトして配置されたドットを示す説明図である。 表示装置２００において、位置情報パターンを配置した光学シート３００の構成を示す概略構成図である。 電子ペン１００から赤外光が入射方向へと、光を反射するための条件を説明するための図である。 光の入射角（電子ペン１００の姿勢角）φと、その入射角φに対して戻り反射を発生させるために必要な傾斜角θとの関係を示す図である。 凹凸基材３２２上の凹凸面における、ある特定の傾斜角度近傍の面の存在率を示す図である。 凹凸基材３２２上の凹凸面における、ある特定の傾斜角度近傍の面の分布率を示す図である。 凹凸基材３２２上の凹凸面における、ある特定の傾斜角度近傍の面の存在率を示す図である。 凹凸基材３２２上の凹凸面における、ある特定の傾斜角度近傍の面の分布率を示す図である。 実施例１における表面写真を示す図である。 実施例２における表面写真を示す図である。 実施例３における表面写真を示す図である。 比較例１における表面写真を示す図である。 比較例２における表面写真を示す図である。 実施例及び比較例における傾斜角θに対する分布率ｆ（θ）を示す図である。 テストシート４００及び拡散反射測定装置４３０の構成を示す図である。 実施例及び比較例における波長９５０ｎｍでの各計測角度に対する拡散反射率を示す図である。 実施例及び比較例における波長に対する反射率を示す図である。

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面及び以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

以下、本開示の一実施の形態による情報表示システムにかかる表示装置２００の一例として、液晶表示装置を用いた場合を例示して説明する。但し、本開示は液晶表示装置には限定されず、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置などの他の表示装置を用いてもよい。

図１は、一実施の形態による情報表示システムの概略図である。図１に示すように、情報表示システムは、電子ペン１００と表示装置２００とから構成される。ユーザは、電子ペン１００を、表示装置２００の表示部２４０に近接させて用いる。このとき、電子ペン１００は、表示装置２００の表示部２４０上に形成された位置情報パターンを光学的に読取る。電子ペン１００は、読取った位置情報パターンを表示装置２００に送信することにより、表示装置２００に対して近接させている位置を通知する。表示装置２００は、電子ペン１００により通知された位置情報パターンに基づいて、表示部２４０にユーザが手書きした文字や図形などを表示させる。これにより、ユーザは、紙の上にインクペンで文字などを手書きするように、表示装置２００の表示部２４０の上に文字などを記入することができる。

図２は、一実施の形態による情報表示システムにおいて、電子ペン１００と表示装置２００の構成を示す模式図である。

図２に示すように、電子ペン１００は、処理回路１１０、送信部１２０、ペン先１３０、圧力センサ１３１、スイッチ１４０、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）１５０、集光レンズ１５１、１６０、ＩＲ（Ｉｎｆｒａ Ｒｅｄ）フィルタ１６１、画像読取部１６２を備えている。一方、表示装置２００は、受信部２１０、処理回路２２０、パネル駆動回路２３０、表示部２４０を備えている。

ペン先１３０は、電子ペン１００の先端に配置されている。ペン先１３０が表示装置２００の表示部２４０に接すると、電子ペン１００の内部に配置された圧力センサ１３１は、ペン先１３０の筆圧を感知する。そして、圧力センサ１３１は、筆圧を感知した旨を示す信号を、処理回路１１０に通知する。処理回路１１０は、この信号が送られてきたことに応答して、ＬＥＤ１５０による赤外領域に分光特性をもつ照明光１５２の照射及び、画像読取部１６２の読取出力を開始させる。但し、本開示は、圧力センサ１３１が筆圧を感知したときに、ＬＥＤ１５０及び画像読取部１６２の動作を開始する構成には限定されない。例えば、ユーザが読取指令を入力するためのスイッチ１４０が押されたことに応答して、電子ペン１００が表示部２４０に対して離れている場合であっても、ＬＥＤ１５０及び画像読取部１６２の動作を開始してもよい。

電子ペン１００のＬＥＤ１５０から放射された照明光１５２は、集光レンズ１５１で集光された後、表示装置２００の表示部２４０の近接位置に照射される。そして、照明光１５２は、表示装置２００の表示部２４０で反射して反射光１６３となる。反射光１６３は、集光レンズ１６０で集光され、可視光を遮断するとともに赤外光を透過させるＩＲフィルタ１６１を通過した後、画像読取部１６２に入射する。画像読取部１６２は、赤外光を受光して画像を生成する撮像素子（ＣＣＤなど）により構成される。

表示装置２００の表示部２４０で反射した反射光１６３は、電子ペン１００を近接させた位置に対応する位置情報パターンに関する情報を含んでいる。画像読取部１６２は、位置情報パターンに関する情報を含む反射光１６３を撮像して画像を生成する。画像読取部１６２によって生成された画像は、処理回路１１０に送られる。処理回路１１０は、取得した画像から、位置情報パターンに含まれるドット形状のイメージを認識し、認識したイメージのデータを処理して、電子ペン１００が指示した位置の座標を検出する。処理回路１１０は、検出した座標データを送信部１２０に送る。送信部１２０は、無線通信により、表示装置２００の受信部２１０に座標データを送信する。

表示装置２００は、受信部２１０が受信した座標データを処理回路２２０で処理することにより，パネル駆動回路２３０を制御する。その結果、電子ペン１００が認識した座標位置に基づき表示部２４０に文字や図形などを表示する。

上記の一連の動作においては、移動する電子ペン１００に追従して座標検出を行う。そのため、画像読取部１６２は間欠的にシャッターを開放する。この開放時間が短いほど露光時間中の画像のブレが小さく、電子ペン１００の速い動きにも対応できる。露光時間は必要な像の明るさが得られる最低限の時間に自動調整される。単位露光時間当たりの像の明るさはＬＥＤ１５０の照明能力と詳細を後述する光学シート３００の反射性能で決まる。すなわち、ＬＥＤ１５０の照明能力や、光学シート３００の反射能力が高いほど露光時間を短くすることが出来、電子ペン１００の速い動きに対応できる。また、ＬＥＤ１５０は露光時間の間のみ発光させればよく、一定の照明能力のＬＥＤ１５０を用いる場合には、光学シート３００の反射能力が高いほど消費電力を小さくできる。

図２に示すように、電子ペン１００の内部において、ＬＥＤ１５０と画像読取部１６２とは近接しているため、照明光１５２の光学シート３００への入射角度と、画像読取りに寄与する有効な反射光１６３の反射角度とはほぼ等しくする必要がある。そのため、光学シート３００の反射能力とは一般的な反射率では十分ではなく、光の入射方向に応じてその方向近傍に光を反射する能力が要求される。光学シート３００の構成の詳細は後述する。

続いて、電子ペン１００によって光学的に読取られる位置情報パターンについて図３、図４を用いて説明する。図３は、表示装置２００の表示部２４０に配置された位置情報パターンの一例を示す説明図である。図４は、位置情報パターンから位置座標を求める方法の一例を示す説明図である。

図３に示すように、表示装置２００の表示部２４０の表示領域には、特定の配列パターンで複数個のドット３１１が形成された位置情報パターンが配置されている。そして、表示部２４０の表示領域上では、ｍドット×ｎドットの単位領域が定義されている。本実施の形態では、例えば、６ドット×６ドットの画素領域を単位領域とする。このとき、電子ペン１００は、その近接している表示部２４０上の単位領域内の位置情報パターンとして形成されたドット形状の配置を読取ることにより、電子ペン１００を近接させて指示している位置座標を認識する。

図３及び、図４Ａ〜図４Ｄに示すように、位置情報パターンのドット３１１は、格子状の基準線Ｘと基準線Ｙとにより形成される交点を基準にして配置されている。具体的には、この基準とする交点に対し、右側、上側、左側、下側のいずれかにシフトするようドット３１１ａ、ドット３１１ｂ、ドット３１１ｃ、ドット３１１ｄを配置し、複数のドット３１１による配列パターンを形成している。そして、これらドット３１１ａ、３１１ｂ、ドット３１１ｃ、ドット３１１ｄの配置に対し、例えば符号「１」、「２」、「３」、「４」の位置座標を示す符号が割当てられている。そして、単位領域を６ドット×６ドットとしたとき、単位領域内には３６個のドット３１１が、図４Ａ〜図４Ｄに示した４種類のシフト位置のいずれかで配置されている。この３６個のドット３１１のシフト位置の組合せの数に対応して、当該単位領域の座標位置が定義されている。これにより、表示部２４０内の特定位置に応じて、その特定位置の座標位置を表す位置情報パターンを形成することができる。そして、電子ペン１００は、単位領域内の位置情報パターンに形成されたドット３１１を読取ることにより、単位領域の位置座標を判定できる。

なお、位置情報パターンを形成するドット３１１は、可視光を透過する一方で赤外線（非可視光）を吸収する材料、或いは、可視光を透過する一方で赤外光（非可視光）を反射する材料から形成される。これにより、表示装置２００の表示部２４０に表示される可視光領域の光による表示画像の視認性に対する影響を少なくすることができる。

また、ドット３１１は、赤外光が照射されることにより、入射光の方向を変化させるように光散乱や回折格子の特性を有する材料で形成してもよい。この場合は、ドット３１１が光散乱性、回折性を有していることにより、入射した光は、ドット３１１で反射（散乱、拡散、回折、位相変化、屈曲）され、その後に再び表示装置２００の外部に出力される。この反射した光により、電子ペン１００は、ドット３１１により形成された位置情報パターンを検出することができる。

次に、図５を用いて、表示装置２００の赤外光の反射にかかる構成の一例を説明する。図５は、表示装置２００において、位置情報パターンを配置した光学シート３００の構成を示す概略構成図である。ただし、図５において、電子ペン１００については、図２に示した構成要素のうち、代表的な光学要素のみを記載して簡略化している。

図５に示すように、表示装置２００は、光学シート３００、透明接着層３３０、液晶パネル３４０を積層して構成されている。

光学シート３００は、ドットパターンシート３１０、透明接着層３１３、赤外反射シート３２０を積層して構成されている。

ドットパターンシート３１０は、基材としてのＰＥＴフィルム３１２に複数のドット３１１により形成される位置情報パターンを設けている。

ＰＥＴフィルム３１２は、表示装置２００の表示部２４０の表面を保護する。ＰＥＴフィルム３１２は、ドット３１１等の層を積層するにあたっての基材として機能する。ＰＥＴフィルム３１２の裏面（図５における下面）は、複数のドット３１１が積層されている。ドット３１１は、ＰＥＴフィルム３１２の裏面からドット３１１の厚みだけ突出している。そして、単位領域内の複数のドット３１１の集合により、位置情報パターンが形成される。

赤外反射シート３２０は、図６に示すように、基準面上に凹凸面３２４を有する凹凸基材３２２と、凹凸基材３２２の凹凸面３２４に沿って形成された赤外反射層３２１とから構成されている。凹凸基材３２２は、赤外反射性能を高めるため、基準面３２３に対して所定の角度による傾斜が規定された微細凹凸形状よりなる凹凸面３２４を有している。具体的には、凹凸基材３２２及び赤外反射シート３２０は、基準面３２３に対して凹凸面３２４の各凹凸形状の接線が傾斜する絶対角度（＜９０ｄｅｇ）を絶対傾斜角度θとしたとき、凹凸面３２４の絶対傾斜角度θが２５ｄｅｇのときの分布率ｆ（θ＝２５ｄｅｇ）が１．０［％／ｄｅｇ］以上であり、かつ、赤外反射シート３２０の有効総面積において凹凸面３２４の絶対傾斜角度θが４０ｄｅｇ以上である領域の占める投影面積の割合が２０％以下としている。ここで、分布率ｆ（θ）は、下記の式（１）で表される。

ｆ（θ）＝（ｄｓ／Ｓａ）／ｄθ ・・・・・式（１）
なお、Ｓａは、赤外反射シート３２０の有効総面積を示す。有効総面積とは、凹凸面３２４の凹凸形状がほぼ均一に形成されている領域（有効面）の総投影面積である。ｄθは、絶対傾斜角度θの近傍の微小角度を示す。ｄｓは、有効面内で凹凸面３２４の絶対傾斜角度がθからθ＋ｄθの範囲である領域の占める投影面積を示す。投影面積とは、凹凸面３２４の凹凸形状に沿った曲面の面積ではなく、凹凸面３２４を平均化した平面（基準面）に投影した平面の面積である。

このように凹凸基材３２２の凹凸面３２４を形成することにより、赤外反射シート３２０は、赤外光に対してより良好な反射特性を有するとともに、赤外領域から可視領域に色味がシフトしてしまうのを回避することができる。従って、電子ペン１００による位置情報パターンの読取精度を確保できるとともに、可視光で映像を表示させた場合の映像品位も確保することが可能となる。この効果を説明するための測定結果については、実施例１〜３並びに比較例１、２として、詳細を後述する。

赤外反射層３２１は、赤外線を反射する一方、可視光を透過する層である。ミクロに見たとき、赤外反射層３２１は赤外線を鏡面反射する。一方、マクロに見たとき、赤外反射シート３２０は、凹凸面３２４に沿って赤外反射層３２１が形成されているため、赤外線を拡散反射する赤外拡散反射部材として機能する。

透明接着層３１３は、ドットパターンシート３１０と赤外反射シート３２０とを接着させるための層である。透明接着層３１３はＰＥＴフィルム３１２及び凹凸基材３２２の材料の屈折率とほぼ等しい屈折率を有する。赤外反射シート３２０側のドットパターンシート３１０の表面はドット３１１による凹凸形状を有している。ドットパターンシート３１０側の赤外反射シート３２０の表面も凹凸面３２４による凹凸形状を有している。そのため、透明接着層３１３は、ドットパターンシート３１０と赤外反射シート３２０とを接着するにあたって、互いの凹凸形状を平坦化させることにより間を埋めて光学的に結合する。

透明接着層３３０は、赤外反射シート３２０と液晶パネル３４０とを接着させるための層である。透明接着層３３０は、透明接着層３１３と同様、ＰＥＴフィルム３１２及び凹凸基材３２２の材料の屈折率とほぼ等しい屈折率を有する。

液晶パネル３４０は、液晶分子の配向を制御することにより、不図示のバックライト装置からの可視光照射に基づいて画像を表示する装置である。

図５に示すように、電子ペン１００に備えられたＬＥＤ１５０と画像読取部１６２は互いに近接して設けられるので、有効部を照明する照明光１５２の入射角度と、画像読取部１６２に有効に取込まれる反射光１６３の反射角度は互いに略等しく、電子ペン１００の姿勢角に応じて変化する。すなわち、様々な入射角の照明光に対し、略その方向に光を反射させることにより、様々なペン姿勢での使用であっても、位置情報パターンの光学的な読取りができる。

ここで、図６を用いて、電子ペン１００から照明光１５２が入射した方向へと、反射光を反射するための光学シート３００の条件を説明する。図６では、表示装置２００の構成のうち、透明接着層３１３、赤外反射層３２１、凹凸基材３２２を示している。

凹凸基材３２２により形成される凹凸面３２４は、透明接着層３１３によって覆われ平坦化される。透明接着層３１３の屈折率をｎ（例えば、ｎ＝１．５）、光の入射角（≒電子ペン１００の姿勢角）をφ、透明接着層３１３内での屈折角をθ（基準面３２３に対して凹凸面３２４の接線が傾斜する絶対傾斜角度と一致する角度）とする。このとき、透明接着層３１３内での屈折角θは、スネルの法則により下記の式（２）で求められる。

θ ＝ ｓｉｎ^−１｛ｓｉｎ（φ）／ｎ｝ ・・・・・式（２）
電子ペン１００の姿勢角φが変化したときに、数式２により算出される屈折角θに対応する傾斜角の凹凸面３２４が凹凸基材３２２上に存在した場合、電子ペン１００から照明光１５２が入射した方向に戻り反射する反射光が発生する。

図７は、透明接着層３１３の屈折率ｎを１．５とした場合について、光の入射角（電子ペン１００の姿勢角）φと、その入射角φに対して戻り反射を発生させるために必要な傾斜角θとの関係を算出した結果を示す。

例えば、電子ペン１００の姿勢角が４０ｄｅｇであるときに、位置情報パターンの読取りを可能にするためには、凹凸基材３２２上に角度２５ｄｅｇ近傍の傾斜角をもつ凹凸面３２４が必要である。そして、凹凸基材３２２上における、角度２５ｄｅｇ近傍の傾斜角をもつ凹凸面３２４が存在する確率が高いほど、電子ペン１００により赤外の明るい反射光を得ることが期待できる。

また、電子ペン１００の姿勢角の最大角として、垂直（９０ｄｅｇ）からやや傾けた７５ｄｅｇ程度を想定すると、図７に示すように、凹凸基材３２２上の凹凸面３２４の傾斜面の角度は、０ｄｅｇから４０ｄｅｇまでの間に分布するのが好ましいことがわかる。図７に示すように、４０ｄｅｇよりも大きい傾斜角の凹凸面３２４の存在は、徒に平坦化面での射出時の全反射をもたらしてしまい、かえって反射効率を低下させる。

図８Ａ〜図８Ｄは、凹凸基材３２２上の凹凸面３２４における、ある特定の傾斜角度近傍の面の存在率及び分布率を示す図である。凹凸面３２４の傾斜角分布を定量化する手法としては、３次元測定器やレーザー顕微鏡などの計測データからヒストグラムとして表示する手段が知られている。

図８Ａ及び図８Ｃは、いずれも同じ仮想的母集団から作成したヒストグラムであり、横軸は凹凸面３２４の傾斜角（絶対傾斜角度θ）の範囲、縦軸は、各横軸が示す傾斜角度近傍の面の凹凸基材３２２上における存在比率を示している。なお、図８Ａは、傾斜角が５ｄｅｇの範囲で分解して表示しているのに対し、図８Ｃは１０ｄｅｇの範囲で分解して表示している。図８Ａ及び図８Ｃは、いずれも同じ母集団から作成しているので両者のプロファイルは似ているが、縦軸は２倍ほど異なる。

一方、図８Ｂ及び図８Ｄは、それぞれ図８Ａ及び図８Ｃから作成した分布率のグラフである。図８Ａ及び図８Ｃの横軸が示す傾斜角について分解した各領域の中央値を横軸とし、各領域が示す傾斜角度範囲の面の凹凸基材３２２上における存在率［％］を、傾斜角度［ｄｅｇ］の範囲で除した値を分布率［％／ｄｅｇ］とし、縦軸に表示している。

このように表示することで、角度範囲の分解の仕方に依存しない定量化が可能になる。

なお、詳細は割愛するが、凹凸基材３２２のように凹凸面３２４を透明材料で形成している場合は、その凹凸面３２４に平行光線を入射してその透過光の光度分布を測定し、光度の定義式となる微分式と傾斜角分布の定義式となる微分式を連立させた微分方程式を解くことによって、凹凸面３２４の傾斜角分布を算出してもよい。

以下、本開示にかかる実施例と比較例について、図を用いて説明する。

図９Ａ〜図９Ｅは、実施例及び比較例における表面写真を示す図である。図１０は、実施例及び比較例における傾斜角θに対する分布率（図８を用いて説明した定量化を行った分布率）を示す図である。図１１は、テストシート４００の構成及び拡散反射測定装置４３０の構成を示す図である。図１２は、実施例及び比較例における波長９５０ｎｍでの各計測角度に対する拡散反射率を示す図である。図１３は実施例及び比較例における分光反射率を示す図である。また、実施例１〜３並びに比較例１、２において、凹凸基材３２２の傾斜面分布の特徴と、表示装置２００の映像品位（明るさ、コントラスト）、電子ペン１００による位置情報パターンの読取性能の評価結果概要を表１に示す。

実施例１〜３及び比較例１、２にかかる測定結果について説明する。実施例１〜３及び比較例１、２にかかる構成の末尾には識別のため各々ａ〜ｅの符号を付す。但し、実施例１〜３及び比較例１、２において、構成が同様の場合は符号を付さない。

（実施例１）
ＬＥＤ１５０にピーク波長９５０ｎｍの赤外発光ＬＥＤを用いて電子ペン１００を構成した。

図１１に示すように、実施例１にかかるテストシート４００ａを形成した。テストシート４００ａは、ドットパターンシート３１０に設けられる赤外吸収のドット３１１の影響を排除し、純粋に赤外反射シート３２０ａの特性を評価するために、赤外反射シート３２０ａ（赤外反射層３２１、凹凸基材３２２ａ）と、ドット３１１が形成されていないＰＥＴフィルム３１２とを透明接着層３１３で接合して作成している。また、液晶パネル３４０の代わりに黒色シート４１０を用いている。

実施例１にかかる凹凸基材３２２ａは、図９Ａの表面写真が示す表面形状を有し、図１０のグラフにおいて、実線（実施例１）が示す凹凸形状の絶対傾斜角度分布（傾斜角θに対する分布率ｆ（θ））を有する。より具体的には、表１に示すように、凹凸基材３２２ａは、凹凸面３２４ａにおける絶対傾斜角度が２５ｄｅｇの分布率ｆ（２５ｄｅｇ）が１．４［％／ｄｅｇ］である。更に、凹凸基材３２２ａは、赤外反射シート３２０ａの有効総面積において凹凸面３２４ａの絶対傾斜角度が４０ｄｅｇ以上の領域が占める投影面積の割合が１．０％である。

この凹凸基材３２２ａの凹凸面３２４ａ上に、スパッタ法にて異なる屈折率の光学材料を交互に数層積層して赤外反射層３２１を設けて赤外反射シート３２０ａを得た。

続いて、上記のように作成したテストシート４００ａの拡散反射特性の測定について説明する。拡散反射特性は、図１１に示すような拡散反射測定装置４３０を用い、特定角度から光を照射して入射方向に戻った成分のみを捕捉して測定する。拡散反射測定装置４３０は、図示しない光源及び分光器、プローブ４３２を備えている。光源は、可視領域から赤外領域の光を含む光を照射する。光源から照射された光は、プローブ４３２を介して、テストシート４００ａに入射される。プローブ４３２には７本の光ファイバーが備えられており、中央の１本が分光器に接続され、周辺部の６本が光源に接続されている。プローブ４３２は、テストシート４００ａの表面の法線方向から計測角度φ（電子ペン１００の絶対傾斜角度φに対応する）だけ傾斜させて、テストシート４００ａへと光を照射する。テストシート４００ａは、プローブ４３２から照射された光の一部をプローブ４３２の方向へと反射する。この反射光は、プローブ４３２を介して、分光器へと導光される。こうして、分光器は、分光測定を行う。

なお、分光測定のリファレンスとしては、図１１に示すような、完全拡散面が表面に積層された標準反射板４２０を用いる。そして、拡散反射測定装置４３０による測定結果と、標準反射板４２０での測定結果との比を取ることにより、テストシート４００ａの拡散反射率を算出する。

波長９５０ｎｍにおける計測角度毎の拡散反射率を図１２のグラフの実線（実施例１）に示す。電子ペン１００のＬＥＤ１５０の発光ピーク波長である波長９５０ｎｍを評価することにより、電子ペン１００の読取性能の指標とすることができる。図１２に示すように計測角度５０ｄｅｇまで傾斜された場合でも、テストシート４００ａは、９５０ｎｍの光照射に対して拡散反射率１０％程度を維持していることが分かる。

次いで、一般的な分光光度計を用いて、テストシート４００ａの分光反射率を測定した。テストシート４００ａのＰＥＴフィルム３１２側から８度の計測角度で光を入射しその反射光を積分球で補足してスペクトルを取得し、テストシート４００ａに対する条件と同じ条件で、リファレンスである標準反射板４２０を測定した標準スペクトルとの比から拡散反射率を算出した。

実施例１における分光反射率の測定結果を図１３のグラフの実線（実施例１）に示す。図１３のグラフの実線に示すように、ＬＥＤ１５０のピーク波長９５０ｎｍ付近で７０％以上の高い反射率を示すと共に、波長４３０ｎｍ〜７００ｎｍの可視光域については、約１０％と空気界面でのフレネル反射に見合う低い反射率を示した。

続いて、この実施例１のテストシート４００ａに用いた赤外反射シート３２０ａにドットパターンシート３１０を積層して光学シート３００ａを構成した。ドットパターンシート３１０は、９５０ｎｍにおける透過率が５％（吸収率９５％）で、可視光の実効透過率が８０％の赤外吸収層であるドット３１１を有する。また、ドットパターンシート３１０のドット３１１による凹凸形状が形成された面と、赤外反射シート３２０ａの凹凸基材３２２ａの凹凸形状に赤外反射層３２１ａを積層した面とを、アクリル系の透明接着層３１３によって接合して光学シート３００ａを形成した。更に液晶パネル３４０に光学シート３００ａを貼合せて表示装置２００ａを構成した。

この表示装置２００ａについて、電子ペン１００で位置情報パターンの読取テストを行ったところ、電子ペン１００の姿勢が表示装置２００ａの表示部２４０に対して垂直（０ｄｅｇ）近傍では、短い露光時間であっても鮮明な映像得ることができ、極めて速いペン速度にも追従可能であった。その結果、消費電力を小さく抑えることができた。

電子ペン１００の表示装置２００ａの表示部２４０の垂直方向からの傾斜角が大きくなるほど、拡散反射率が低下する。そのため、画像読取部１６２の露光時間は長くする必要があるが、傾斜角５０ｄｅｇまで良好な画像取得が可能であり、位置情報パターンの検出動作は良好であった。

また、液晶パネル３４０に可視光で映像を表示すると、光学シート３００ａを積層していない状態からの映像光の輝度低下、外光反射増加によるコントラスト劣化などが殆ど無く良好な表示品位であった。

（実施例２）
実施例１と同様に、実施例２にかかるテストシート４００ｂ、光学シート３００ｂ、表示装置２００ｂを形成し、諸特性の測定を行った。

実施例１との違いについて説明する。実施例２にかかる凹凸基材３２２ｂは、図９Ｂの表面写真が示す表面形状を有し、図１０のグラフの間隔が短い破線（実施例２）が示す凹凸形状の絶対傾斜角度分布（傾斜角θに対する分布率ｆ（θ））を有する拡散シートを用いる。より具体的には、表１に示すように、凹凸基材３２２ｂは、凹凸面３２４ｂにおける絶対傾斜角度θが２５ｄｅｇの分布率ｆ（２５ｄｅｇ）が２．７［％／ｄｅｇ］である。更に、凹凸基材３２２ｂは、赤外反射シート３２０ｂの有効総面積において凹凸面３２４ｂの絶対傾斜角度が４０ｄｅｇ以上である領域の占める投影面積の割合が１６．４％である。

図１２のグラフの間隔の短い破線（実施例２）が示すように、計測角度５０ｄｅｇまで傾斜された場合でも、テストシート４００ｂは、拡散反射率２０％程度を維持している。

実施例２における照射波長に対するその反射率の測定結果を図１３のグラフの間隔が短い破線（実施例２）に示す。図１３のグラフの点線に示すように、実線により示される実施例１に比べると反射ピーク波長がやや短波長側にシフトして９５０ｎｍ近傍の反射率が僅かに低下しているものの６０％近い値を示した。また、可視域では長波長域でやや反射率の上昇が認められるものの、フレネル反射からの上昇分は僅かであった。

表示装置２００ｂについて、電子ペン１００で位置情報パターンの読取テストを行ったところ、電子ペン１００の姿勢が表示装置２００ｂの表示部２４０に対して垂直（０ｄｅｇ）から５０ｄｅｇの範囲で、位置情報パターンの検出は良好であった。

また、液晶パネル３４０に可視光で映像を表示すると、光学シート３００ｂを積層していない状態からの映像光の輝度低下は殆ど認められなかった。

ただし、明るい環境下でやや赤味に着色した反射を生じ、暗い場面では外光反射増加によるコントラスト劣化が僅かに認められた。

（実施例３）
実施例１と同様に、実施例３にかかるテストシート４００ｃ、光学シート３００ｃ、表示装置２００ｃを形成し、諸特性の測定を行った。

実施例１との違いについて説明する。実施例３にかかる凹凸基材３２２ｃは、図９Ｃの表面写真が示す表面形状を有し、図１０のグラフの間隔が短い破線（実施例３）が示す凹凸形状の絶対傾斜角度分布（傾斜角θに対する分布率ｆ（θ））を有するレンズアレイシートを用いる。より具体的には、表１に示すように、凹凸基材３２２ｃは、凹凸面３２４ｃにおける絶対傾斜角度θが２５ｄｅｇの分布率ｆ（２５ｄｅｇ）が５．３［％／ｄｅｇ］である。更に、凹凸基材３２２ｃは、赤外反射シート３２０ｃの有効総面積において凹凸面３２４ｃの絶対傾斜角度が４０ｄｅｇ以上である領域の占める投影面積の割合が０．７％である。

図１２のグラフの間隔の短い破線（実施例３）が示すように、テストシート４００ｃの拡散反射率は、２０ｄｅｇから５０ｄｅｇでの広範囲にわたって、計測角度によらず約５０％を維持している。

実施例３における照射波長に対するその反射率の測定結果を図１３のグラフの間隔が短い破線（実施例３）に示す。図１３のグラフの間隔が短い破線に示すように、実線により示される実施例１に比べると反射ピーク波長がやや短波長側にシフトして９５０ｎｍ近傍の反射率が僅かに低下しているものの７０％近い値を示した。また、可視域では長波長域でやや反射率の上昇が認められるものの、フレネル反射からの上昇分は僅かであった。

表示装置２００ｃについて、電子ペン１００で位置情報パターンの読取テストを行ったところ、電子ペン１００の姿勢が表示装置２００ｃの表示部２４０に対して垂直（０ｄｅｇ）から５０ｄｅｇの範囲で、位置情報パターンの検出は良好であった。

また、液晶パネル３４０に可視光で映像を表示すると、光学シート３００ｃを積層していない状態からの映像光の輝度低下は殆ど認められなかった。

ただし、明るい環境下でやや赤味に着色した反射を生じ、暗い場面では外光反射増加によるコントラストの劣化が僅かに認められた。

（比較例１）
実施例１〜３と同様に、比較例１にかかるテストシート４００ｄ、光学シート３００ｄ、表示装置２００ｄを形成した。

実施例１〜３との違いについて説明する。比較例１にかかる凹凸基材３２２ｄは、図９Ｄの表面写真が示す表面形状を有し、図１０のグラフの間隔の長い破線（比較例１）が示す絶対傾斜角度分布（傾斜角θに対する分布率ｆ（θ））を有する。より具体的には、表１に示すように、凹凸基材３２２ｄは、凹凸面３２４ｄにおける絶対傾斜角度θが２５ｄｅｇの分布率ｆ（２５ｄｅｇ）が０．３［％／ｄｅｇ］である。更に、凹凸基材３２２ｄは、赤外反射シート３２０ｄの有効総面積において凹凸面３２４ｄの絶対傾斜角度が４０ｄｅｇ以上である領域の占める投影面積の割合が０．３％である。

図１０のグラフの間隔の長い破線（比較例１）に示すように、凹凸基材３２２ｃの凹凸面３２４ｄの傾斜面分布は５ｄｅｇ近傍にピークを持ち、実施例１と比べると１０ｄｅｇ以上の成分が少なかった。

図１２のグラフの間隔の長い破線（比較例１）が示すように、テストシート４００ｄの拡散反射率は、計測角度の増加と共に急激に低下し、３０ｄｅｇで１０％、４０ｄｅｇ以上では５％以下であった。

また、比較例１における照射波長に対するその反射率の測定結果を図１３のグラフの間隔が長い破線（比較例１）に示す。図１３のグラフの間隔が長い破線に示すように、ＬＥＤ１５０のピーク波長９５０ｎｍ付近で７０％以上の高い反射率を示すと共に、４３０ｎｍ〜７００ｎｍの可視光域については、約１０％と空気界面でのフレネル反射に見合う低い反射率を示した。

表示装置２００ｄについて、電子ペン１００で位置情報パターンの読取テストを行ったところ、電子ペン１００の姿勢が表示装置２００ｄの表示面に対して垂直（０ｄｅｇ）近傍では極めて良好に位置情報パターンの検出ができたものの、３０ｄｅｇを越えるペン姿勢では取得できる赤外画像の明るさ、コントラストが不足していき、４０ｄｅｇ以上に電子ペン１００の姿勢が傾いたときでは座標検出が出来なかった。

これは、赤外反射シート３２０ｄの凹凸面３２４ｄにおいて、電子ペン１００の姿勢が４０ｄｅｇのとき対して戻り反射を発生させるのに必要な傾斜角２５ｄｅｇ近傍の成分比率（分布率）が不足している為と考えられる。

なお、液晶パネル３４０に可視光で映像を表示すると、光学シート３００ｄを積層していない状態からの映像光の輝度低下、コントラスト低下は殆ど認められず良好な表示品位であった。

（比較例２）
実施例１〜３及び比較例１と同様、比較例２にかかるテストシート４００ｅ、光学シート３００ｅ、表示装置２００ｅを形成し、諸特性の測定を行った。

実施例１〜３及び比較例１との違いについて説明する。比較例２にかかる凹凸基材３２２ｅは、図９Ｅの表面写真が示す表面形状を有し、図１０のグラフの一点鎖線（比較例２）が示す凹凸形状の絶対傾斜角度分布（傾斜角θに対する分布率ｆ（θ））を有するレンズアレイシートを用いる。より具体的には、表１に示すように、凹凸基材３２２ｅは、凹凸面３２４ｅにおける絶対傾斜角度θが２５ｄｅｇの分布率ｆ（２５ｄｅｇ）が１．９［％／ｄｅｇ］である。更に、凹凸基材３２２ｅは、赤外反射シート３２０ｅの有効総面積において凹凸面３２４ｅの絶対傾斜角度が４０ｄｅｇ以上である領域の占める投影面積の割合が３５．０％である。なお、図１０のグラフの一点鎖線（比較例２）に示すように、凹凸基材３２２ｅの凹凸面３２４ｅの傾斜面分布は、ほぼ半球の計算結果と一致している。

比較例２における照射波長に対するその反射率の測定結果を図１３のグラフの一点鎖線（比較例２）に示す。図１３のグラフの一点鎖線に示すように、波長選択性を殆ど示さず、実施例１〜３及び比較例１と比べて、可視域で大きな反射率を示した。これは、赤外反射シート３２０ｅの凹凸面３２４ｅにおいて、電子ペン１００への戻り反射に寄与しない４０ｄｅｇ以上の傾斜成分を多く含み、その結果として、斜め入射による選択波長特性のシフト、反射光の射出面での全反射などが発生しているためと考えられる。このような光学特性の赤外反射シート３２０ｅを、表示装置２００の表示面に設けると、可視光による映像の明るさを大きく損なうと共に、外光に対するコントラスト劣化が著しく、映像の表示品位を大きく損なう。そのため、比較例２については、電子ペン１００による位置情報パターンの読取テストなどのこれ以上の評価は実施しなかった。

以上のように、表１に示すとおり、凹凸基材３２２の傾斜面の分布が１０ｄｅｇ以下に集中して、２５ｄｅｇの分布率が０．３［％／ｄｅｇ］と小さい比較例１は、表示装置２００の映像品位は一定基準以上を確保できる。しかしながら、電子ペン１００が位置情報パターンを正確に読取ることできるペン姿勢の角度が限定されてしまい、特に使用頻度の高いペン姿勢角度である４０ｄｅｇでは、位置情報パターンの読取りが不十分になる。

一方、略半球状で凹凸基材３２２の傾斜面の角度が４０ｄｅｇ以上の成分が３５％と大きな比較例２では、目的とする波長選択特性を実現するのが困難となり、表示装置２００の映像品位を一定基準以上確保することは難しい。

以上のことから、赤外反射シート３２０（凹凸基材３２２）は、基準面３２３に対して凹凸面３２４の各凹凸形状の接線が傾斜する絶対角度（＜９０ｄｅｇ）を絶対傾斜角度θとしたとき、凹凸面３２４の絶対傾斜角度θが２５ｄｅｇのときの分布率ｆ（θ＝２５ｄｅｇ）が１．０［％／ｄｅｇ］以上であり、かつ、赤外反射層３２１の有効総面積において凹凸面３２４の絶対傾斜角度θが４０ｄｅｇ以上の領域の占める基準面３２３への投影面積の割合が２０％以下とする。このように凹凸基材３２２の凹凸面３２４を形成することにより、赤外光に対してより良好な反射特性を有するとともに、赤外領域から可視領域に色味がシフトしてしまうのを回避することができる。従って、電子ペン１００による位置情報パターンの読取精度を確保できるとともに、可視光で映像を表示させた場合の映像品位も確保することが可能となる。

（その他の実施の形態）
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置換、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組合せて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

上記実施例では電子ペン１００のＬＥＤ１５０に赤外線発光を用い、ドットパターンシート３１０のドット３１１の吸収波長を赤外線とし、赤外反射シート３２０を用いたが、本開示はこれに限定されるものではない。例えばＬＥＤ１５０に紫外線発光を用い、ドットパターンシート３１０の吸収波長を紫外線とし、紫外線を反射する凹凸反射シートを用いてもよい。要するに、電子ペン１００により、表示部２４０に形成された位置情報パターンを、非可視光を用いて光学的に読取るシステムであればよい。

なお、本実施の形態において、光学シート３００を構成する透明接着層３１３、ＰＥＴフィルム３１２及び凹凸基材３２２の屈折率ｎを１．５としたが、屈折率ｎが１．４５〜１．６５の場合を実験したが同等の結果であった。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。

したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において、種々の変更、置換、付加、省略などを行うことができる。

以上説明したとおり、本開示は、入力ペンによる表示装置への入力操作を快適に行う上で有用な発明である。

１００ 電子ペン
１１０ 処理回路
１２０ 送信部
１３０ ペン先
１３１ 圧力センサ
１４０ スイッチ
１５０ ＬＥＤ
１５１ 集光レンズ
１５２ 照明光
１６０ 集光レンズ
１６１ ＩＲフィルタ
１６２ 画像読取部
１６３ 反射光
２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ，２００ｅ 表示装置
２１０ 受信部
２２０ 処理回路
２３０ パネル駆動回路
２４０ 表示部
３００，３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄ，３００ｅ 光学シート
３１０ ドットパターンシート
３１１，３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ，３１１ｄ，３１１ｅ ドット
３１２ ＰＥＴフィルム
３１３ 透明接着層
３２０，３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄ，３２０ｅ 赤外反射シート
３２１，３２１ａ 赤外反射層
３２２，３２２ａ，３２２ｂ，３２２ｃ，３２２ｄ，３２２ｅ 凹凸基材
３２３ 基準面
３２４，３２４ａ，３２４ｂ，３２４ｃ，３２４ｄ，３２４ｅ 凹凸面
３３０ 透明接着層
３４０ 液晶パネル
４００，４００ａ，４００ｂ，４００ｃ，４００ｄ，４００ｅ テストシート
４１０ 黒色シート
４２０ 標準反射板
４３０ 拡散反射測定装置
４３２ プローブ

Claims (5)

1. 基準面上に凹凸面を有する基材と、
   前記凹凸面に沿って形成された非可視光を反射する反射層と、を備え、
   前記基準面に対して前記凹凸面の接線が傾斜する角度を傾斜角度としたとき、前記傾斜角度が２５ｄｅｇのときの分布率が１．０［％／ｄｅｇ］以上であり、かつ、前記傾斜角度が４０ｄｅｇ以上の領域の前記基準面への投影面積の前記基準面の総面積における割合が２０％以下である非可視光反射シート。
2. 前記分布率は、数式１で求められる請求項１に記載の非可視光反射シート。
   （数式１）
   ｆ（θ）＝（ｄｓ／Ｓａ）／ｄθ
   ここで、
   ｆ（θ）：分布率
   θ：前記凹凸の傾斜角度［ｄｅｇ］
   ｄθ：θ近傍の微小角度［ｄｅｇ］
   ｄｓ：前記凹凸面の傾斜角度がθからθ＋ｄθの範囲である領域の前記基準面への投影面積
   Ｓａ：前記反射層の有効総面積
   である。
3. 非可視光反射シートと、
   前記非可視光反射シートに積層され、非可視光を吸収或いは反射して位置情報を示すパターンを設けたパターンシートと、を備えた光学シートであって、
   前記非可視光反射シートは、
   基準面上に凹凸面を有する基材と、前記凹凸面に沿って形成された非可視光を反射する反射層と、を備え、
   前記基準面に対して前記凹凸面の接線が傾斜する角度を傾斜角度としたとき、前記傾斜角度が２５ｄｅｇのときの分布率が１．０［％／ｄｅｇ］以上であり、かつ、前記傾斜角度が４０ｄｅｇ以上の領域の前記基準面への投影面積の前記基準面の総面積における割合が２０％以下である、光学シート。
4. 屈折率が１．４５〜１．６５である、請求項３に記載の光学シート。
5. 画像を表示する表示領域を有する表示パネルと、
   前記表示領域の上に配置された光学シートと、を備えた表示装置であって、
   前記光学シートは、非可視光反射シートと、前記非可視光反射シートに積層され、非可視光を吸収或いは反射して位置情報を示すパターンを設けたパターンシートとを備え、
   前記非可視光反射シートは、基準面上に凹凸面を有する基材と、前記凹凸面に沿って形成された非可視光を反射する反射層とを備え、
   前記基準面に対して前記凹凸面の接線が傾斜する角度を傾斜角度としたとき、前記傾斜角度が２５ｄｅｇのときの分布率が１．０［％／ｄｅｇ］以上であり、かつ、前記傾斜角度が４０ｄｅｇ以上の領域の前記基準面への投影面積の前記基準面の総面積における割合が２０％以下である、表示装置。