WO2014181574A1 - 情報表示装置 - Google Patents

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WO2014181574A1
WO2014181574A1 PCT/JP2014/055894 JP2014055894W WO2014181574A1 WO 2014181574 A1 WO2014181574 A1 WO 2014181574A1 JP 2014055894 W JP2014055894 W JP 2014055894W WO 2014181574 A1 WO2014181574 A1 WO 2014181574A1
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input
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optical waveguide
tip
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裕介 清水
良真 吉岡
Original Assignee
日東電工株式会社
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    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
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    • G—PHYSICS
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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Definitions

  • the present invention relates to an information display device capable of writing a memo or the like on a display and simultaneously displaying the memo or the like as digital data (electronic data) on the display.
  • memo tools that digitally process memos and the like, such as an electronic memo processing device (see, for example, Patent Document 1).
  • an electronic memo processing device see, for example, Patent Document 1
  • This is provided with a display for displaying a memo or the like to be input, and the memo or the like can be input to the display using a dedicated pen.
  • the display is a touch panel that senses the tip of the dedicated pen.
  • the tip of the dedicated pen is moved by bringing the tip of the dedicated pen into contact with the display and moving the dedicated pen. It is converted into electronic data as a memo or the like, and is input to the display and displayed.
  • tablet-type terminals and smartphones are equipped with a display so that they can be input with a fingertip instead of the dedicated pen. That is, the display in the tablet-type terminal or the like is a touch panel that senses a weak current (change in the capacitance of the human body) that occurs when touched with a fingertip. By moving the fingertip, the movement trajectory of the fingertip is converted into electronic data such as a memo, and is input to the display and displayed.
  • a weak current change in the capacitance of the human body
  • none of the above displays can be input with a general writing instrument such as a pen that emits ink, or a simple elongated rod-like body that does not eject ink.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and can be input with an input body such as a general writing instrument.
  • an input body such as a general writing instrument.
  • the tip input section of the input body and the input body An object of the present invention is to provide an information display device that can identify and detect the tip input section even when the little finger of the hand holding the base or the base portion of the hand touches the display at the same time.
  • an information display device is an information display device that has a display for displaying information and displays on the display as input information the movement of the tip input portion of the input body on the display. Then, the optical waveguide of the position sensor (A) below is placed on the surface of the display, and the movement trajectory of the tip input section on the surface of the optical waveguide is used as the input information.
  • a sheet-like optical waveguide in which a plurality of linear cores are arranged and formed on the surface of the sheet-like under-cladding layer in a lattice shape, and the over-cladding layer is formed in a sheet shape in a state of covering these cores;
  • a light emitting element connected to one end surface of the core, a light receiving element connected to the other end surface of the core, and a movement locus of the tip input portion of the input body on the surface of the optical waveguide are changed by the movement of the core.
  • a moving locus specifying means for specifying the amount of light propagation wherein the elastic modulus of the core is set to be larger than the elastic modulus of the under-cladding layer and the elastic modulus of the over-cladding layer, and the surface of the sheet-like optical waveguide In the pressing state by the tip input portion in the above, the deformation rate of the cross section of the core in the pressing direction is smaller than the deformation rate of the cross sections of the over cladding layer and the under cladding layer.
  • a position sensor that is so.
  • the “deformation rate” refers to the ratio of the amount of change of each thickness during pressing to the thickness of the core, over cladding layer and under cladding layer before pressing in the pressing direction.
  • the “movement” of the pen tip includes a case where the movement distance is 0 (zero), and the “movement locus” in that case is a point.
  • the information display device is a sheet-like optical waveguide in which a plurality of linear cores are arranged and formed in a lattice pattern as means for detecting a movement locus of a tip input portion (a pen tip or the like) of an input body (a pen or the like).
  • the position sensor provided with is used. That is, the movement trajectory of the pen tip on the surface of the optical waveguide is specified by the light propagation amount of the core changed by the movement. Therefore, a dedicated pen is not required for input, and a general writing instrument such as a pen that emits ink or a simple elongated rod-like body that does not eject ink can be used as the input body.
  • the elastic modulus of the core is set larger than the elastic modulus of the under cladding layer and the elastic modulus of the over cladding layer. Therefore, when the surface of the over clad layer of the optical waveguide is pressed, the deformation rate of the cross section of the core in the pressing direction becomes smaller than the deformation rate of the cross section of the over clad layer and the under clad layer, The cross-sectional area is maintained. Then, when information such as characters is input by moving the tip input portion of the input body on the surface of the optical waveguide, the bending state of the core is applied to the tip input portion of the input body at the pressing portion by the tip input portion.
  • the information display device of the present invention can detect only the movement trajectory (information of input characters or the like) of the tip input unit such as a pen tip and display it on the display.
  • FIG. 1 It is explanatory drawing which shows typically one Embodiment of the information display apparatus of this invention.
  • the position sensor which comprises the said information display apparatus is shown typically, (a) is the top view, (b) is the expanded sectional view.
  • (A) is sectional drawing which shows typically the state of the optical waveguide of the said position sensor pressed by the input body, (b) is a cross section which shows typically the state of the said optical waveguide pressed by the hand.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the information display device of the present invention.
  • the information display device of this embodiment includes an information display body P having a quadrangular display D, and a quadrangular sheet-shaped optical waveguide W attached to the surface of the display D.
  • the optical waveguide W is schematically shown in FIG. 2A, and an enlarged sectional view of the central portion is schematically shown in FIG.
  • the under-cladding layer 1 and the over-cladding layer 3 sandwich the under-cladding layer 1 in contact with the surface of the display D.
  • a light emitting element 4 is connected to one end face of the linear core 2 constituting the lattice-like core 2, and the other end face of the linear core 2.
  • a light receiving element 5 is connected, and light emitted from the light emitting element 4 passes through the core 2 and is received by the light receiving element 5.
  • the light emitting element 4 and the light receiving element 5 are controlled by a CPU (Central Processing Unit) (not shown), and the CPU is mounted on a circuit board (not shown) together with the light emitting element 4 and the light receiving element 5. It is installed.
  • the circuit board on which the CPU and the like are mounted is arranged inside the information display body P (see FIG. 1). Therefore, the CPU, the light emitting element 4, the light receiving element 5, and the circuit board are not shown in FIG.
  • the elastic modulus of the core 2 is set larger than the elastic modulus of the under cladding layer 1 and the elastic modulus of the over cladding layer 3.
  • the information display body P is a computer having a display D such as a liquid crystal display for information display or an organic EL display, such as a tablet terminal, a smartphone, or a notebook personal computer.
  • a display D such as a liquid crystal display for information display or an organic EL display, such as a tablet terminal, a smartphone, or a notebook personal computer.
  • the core 2 is indicated by a chain line, and the thickness of the chain line indicates the thickness of the core 2.
  • the number of cores 2 is omitted.
  • the arrow in FIG. 2A indicates the direction in which the light travels.
  • the power source required for the light emitting element 4 and the CPU uses the power source provided in the information display body P.
  • a portion of the optical waveguide W corresponding to the lattice-shaped core 2 is an input region.
  • the input of information to the optical waveguide W by the input body 10 such as a pen is performed so that the surface of the over clad layer 3 is written so as to write characters on the surface of the over clad layer 3 in the input region.
  • it is performed by moving the tip input part (pen nib etc.) 10a (see FIG. 1) of the input body 10. That is, as shown in the cross-sectional views of FIGS.
  • the over-cladding layer 3 and the under-cladding layer 1 having a low elastic modulus are deformed so that the core 2 having a high elastic modulus maintains the cross-sectional area while maintaining the tip input portion 10a and Along the part of the hand 20, it bends so as to sink into the underclad layer 1.
  • the detection level of light at the light receiving element 5 is lowered in the core 2 pressed by the tip input portion 10a, and the detection level is not lowered in the core 2 pressed by the hand 20 having the input body 10. can do.
  • the position (coordinates) of the tip input portion 10a can be detected from the decrease in the light detection level.
  • the portion of the hand 20 whose detection level does not decrease is the same as the state where it is not pressed, and is not sensed.
  • the tip input unit 10a is a signal obtained by tracing the position corresponding to the electric signal from the electric signal output from the light receiving element 5 based on the decrease in the light detection level at the light receiving element 5.
  • a program for specifying the movement locus is incorporated. That is, the optical waveguide W, the CPU, the light emitting element 4 and the light receiving element 5 (see FIGS. 2A and 2B) have a distal end input portion (such as a pen) 10 used for inputting information (such as a pen).
  • This is a position sensor A for detecting the position of a pen tip or the like) 10a.
  • Data indicating the movement trajectory of the tip input portion 10a of the input body 10 is output to the CPU (not shown) of the information display body P, and is appropriately imaged by the CPU of the information display body P. The movement trajectory is displayed on the display D.
  • a plurality of linear cores 2 are arranged and formed in a lattice pattern as means for detecting the movement trajectory of the tip input portion (pen tip etc.) 10a of the input body (pen etc.) 10. Since a sheet-shaped optical waveguide W is used, a dedicated pen is not required for input, and a general writing instrument such as a pen that emits ink or a simple elongated rod-like object that does not eject ink is used as the input body 10. Can do.
  • the elastic modulus of the core 2 is set to be larger than the elastic modulus of the under cladding layer 1 and the elastic modulus of the over cladding layer 3, the hand 20 holding the input body 10 is attached to the optical waveguide W. Even if the button is pressed, as described above, only the position of the tip input portion 10a can be detected, and the portion of the hand 20 can be prevented from being detected.
  • the portion of the optical waveguide W pressed by the tip input portion 10a of the input body 10 is deformed as described above. Is good.
  • the information display body P such as the tablet type terminal is normally provided with an information storage medium such as a memory in advance
  • the input information (information displayed on the display D) is stored in the information storage medium. Can be remembered.
  • the under cladding layer 1, the core 2, and the over cladding layer 3 returns to the original state (see FIG. 2B) by its restoring force.
  • the submerged depth L of the core 2 into the under cladding layer 1 is preferably up to 2000 ⁇ m. If it exceeds that, the under cladding layer 1, the core 2 and the over cladding layer 3 may not return to their original state, or the optical waveguide W may be cracked.
  • the elastic modulus of the core 2 is preferably in the range of 1 GPa to 10 GPa, more preferably in the range of 2 GPa to 5 GPa. If the elastic modulus of the core 2 is too low, the shape of the tip input portion 10a such as a pen tip tends to prevent the cross-sectional area of the core 2 from being held by the pressure of the tip input portion 10a (the core 2 is crushed). There is a possibility that the position of the input unit 10a cannot be detected properly. On the other hand, if the elastic modulus of the core 2 is too high, the bending of the core 2 due to the pressure of the tip input portion 10a tends to be a gentle bend without becoming a sharp bend along the tip input portion 10a.
  • the dimensions of the core 2 are set, for example, within a range of 5 to 100 ⁇ m in thickness and within a range of 5 to 500 ⁇ m in width.
  • the elastic modulus of the over clad layer 3 is preferably in the range of 0.1 MPa to less than 10 GPa, more preferably in the range of 1 MPa to less than 5 GPa. If the elastic modulus of the over clad layer 3 is too low, the over clad layer 3 is too soft and tends to be damaged by the pressure of the tip input portion 10a due to the shape of the tip input portion 10a such as a pen tip, and the core 2 can be protected. become unable. On the other hand, when the elastic modulus of the over clad layer 3 is too high, the core 2 is crushed and the position of the tip input portion 10a is appropriately adjusted due to the tendency to be crushed by the pressure of the tip input portion 10a and the hand 20. May not be detected.
  • the thickness of the over clad layer 3 is set within a range of 1 to 200 ⁇ m, for example.
  • the elastic modulus of the under cladding layer 1 is preferably in the range of 0.1 MPa to 1 GPa, more preferably in the range of 1 MPa to 100 MPa. If the elastic modulus of the under-cladding layer 1 is too low, the under-cladding layer 1 tends to be too soft to return to the original state after being pressed by the tip input portion 10a such as a pen tip and cannot be continuously performed. On the other hand, if the modulus of elasticity of the underclad layer 1 is too high, the core 2 is crushed and the position of the tip input portion 10a is appropriately adjusted even if the tip input portion 10a or the pressure of the hand 20 is crushed. May not be detected. Note that the thickness of the under-cladding layer 1 is set within a range of 20 to 2000 ⁇ m, for example.
  • the under cladding layer 1 and the over cladding layer 3 As a material for forming the core 2, the under cladding layer 1 and the over cladding layer 3, from the necessity of viewing display information on the display D through the optical waveguide W, a light-transmitting photosensitive resin, a thermosetting resin, and the like are listed. It is done. And the optical waveguide W is producible with the manufacturing method according to the formation material.
  • the refractive index of the core 2 is set larger than the refractive indexes of the under cladding layer 1 and the over cladding layer 3.
  • the elastic modulus and refractive index can be adjusted by, for example, selecting the type of each forming material and adjusting the composition ratio.
  • a light-transmitting elastic layer may be provided on the back surface of the under cladding layer 1.
  • the elastic force of the elastic layer is utilized.
  • the weak restoring force is assisted, and after the pressing by the distal end input portion 10a of the input body 10 is released, the original state can be restored.
  • the tip input unit 10a such as a pen tip is detected, and in order to prevent the hand 20 having the input body 10 such as a pen from being sensed, a pressing portion by the tip input unit 10a is used.
  • the amount of light leakage (scattering) due to the sharp bending of the core 2 is important.
  • the maximum value ⁇ max of the refractive index difference ⁇ is expressed by the following equation (1). That is, if the refractive index difference ⁇ is larger than the maximum value ⁇ max, even if the tip input portion 10a is pressed, the amount of light leakage (scattering) is small and the light detection level at the light receiving element 5 is not sufficiently lowered. Therefore, it becomes difficult to distinguish between the position of the tip input portion 10a and the position of the hand 20.
  • the minimum value ⁇ min of the refractive index difference ⁇ is expressed by the following equation (2). That is, when the refractive index difference ⁇ is smaller than the minimum value ⁇ min, light leakage (scattering) occurs even in the pressed portion by the hand 20, and it is difficult to distinguish the position of the tip input portion 10a from the position of the hand 20. Become.
  • the refractive index difference ⁇ is preferably set between the minimum value ⁇ min and the maximum value ⁇ max.
  • the radius of curvature R (unit: ⁇ m) of the tip input portion 10a is in the range of 100 to 1000
  • the thickness T (unit: ⁇ m) of the core 2 is in the range of 10 to 100
  • the ratio S is 1 to 1. If it is in the range of 100, the refractive index difference ⁇ is in the range of 1.0 ⁇ 10 ⁇ 3 to 7.95 ⁇ 10 ⁇ 2 .
  • the minimum value ⁇ min is set to 1.0 ⁇ 10 ⁇ 3 (constant).
  • the CPU, the light emitting element 4, the light receiving element 5, and the circuit board are arranged inside the information display body P. However, all or a part of them may be arranged outside the information display body P. Good.
  • Component a 30 parts by weight of epoxy resin (Epogosei PT, manufactured by Yokkaichi Gosei Co., Ltd.)
  • Ingredient b 70 weight part of epoxy resins (the Daicel company make, EHPE3150).
  • Component c 4 parts by weight of a photoacid generator (manufactured by Sun Apro, CPI 200K).
  • Component d 100 parts by weight of ethyl lactate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) By mixing these components a to d, an over clad layer forming material was prepared.
  • Component e 80 parts by weight of an epoxy resin (manufactured by Daicel Corporation, EHPE3150).
  • Component f 20 parts by weight of an epoxy resin (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd., YDCN700-10).
  • Component g 1 part by weight of a photoacid generator (made by ADEKA, SP170).
  • Component h 50 parts by weight of ethyl lactate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
  • a core forming material was prepared by mixing these components e to h.
  • [Formation material of under cladding layer] Component i: 75 parts by weight of epoxy resin (Epogosei PT, manufactured by Yokkaichi Gosei Co., Ltd.) Component j: 25 parts by weight of an epoxy resin (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, JER1007).
  • Component k 4 parts by weight of a photoacid generator (manufactured by San Apro, CPI 200K).
  • Component l 50 parts by weight of ethyl lactate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) By mixing these components i to l, a material for forming the underclad layer was prepared.
  • An over clad layer was formed on the surface of the glass substrate by spin coating using the over clad layer forming material.
  • the over cladding layer had a thickness of 5 ⁇ m, an elastic modulus of 1.2 GPa, and a refractive index of 1.503.
  • a core was formed on the surface of the over clad layer by photolithography using the core forming material.
  • the thickness of the core was 30 ⁇ m
  • the core width of the lattice-like portion was 100 ⁇ m
  • the pitch was 600 ⁇ m
  • the elastic modulus was 3 GPa
  • the refractive index was 1.523.
  • an under clad layer was formed on the surface of the over clad layer by spin coating using the under clad layer forming material so as to cover the core.
  • the thickness of the under cladding layer was 200 ⁇ m, the elastic modulus was 3 MPa, and the refractive index was 1.503.
  • Component p 30 parts by weight of epoxy resin (Epogosei PT, manufactured by Yokkaichi Gosei Co., Ltd.)
  • Component q 70 parts by weight of an epoxy resin (manufactured by DIC, EXA-4816).
  • Component r 4 weight part of photo-acid generators (made by ADEKA, SP170). The core forming material was prepared by mixing these components p to r.
  • [Formation material of under cladding layer] Component s: 40 parts by weight of epoxy resin (Epogosei PT, manufactured by Yokkaichi Gosei Co., Ltd.) Component t: 60 parts by weight of an epoxy resin (Daicel, 2021P). Component u: 4 weight part of photo-acid generators (made by ADEKA, SP170). By mixing these components s to u, a material for forming the under cladding layer was prepared.
  • epoxy resin Epogosei PT, manufactured by Yokkaichi Gosei Co., Ltd.
  • Component t 60 parts by weight of an epoxy resin (Daicel, 2021P).
  • Component u 4 weight part of photo-acid generators (made by ADEKA, SP170).
  • a light emitting element (Optowell, XH85-S0603-2s) is connected to one end face of the core of each optical waveguide of the above examples and comparative examples, and a light receiving element (Hamamatsu Photonics, s10226) is connected to the other end face of the core.
  • a circuit mounted with the light emitting element, the light receiving element, a CPU (manufactured by Microchip, dsPIC33FJ128MC706) and the like for controlling these elements is provided, and each position sensor of the example and the comparative example is manufactured.
  • a tablet-type terminal (ICONIA TAB W500, manufactured by acer) was prepared, and the optical waveguide of the position sensor was attached to the surface of the display. At this time, the under cladding layer was in contact with the surface of the display.
  • the circuit on which the CPU and the like of the position sensor are mounted is arranged inside the tablet type terminal, and the power source necessary for the circuit is a power source provided in the tablet type terminal. In this way, the position sensor can be used.
  • the display of the tablet-type terminal includes a sensor for detecting a change in the capacitance of the human body, but power supply to the sensor is stopped so that the sensor does not work.
  • the position sensor of the embodiment can detect only the input information and not the unnecessary information even if the input body is changed.
  • the information display device of the present invention can be used to display on a display what is input with a general writing instrument or the like on the display.

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Abstract

　一般的な筆記具等の入力体で入力することができ、しかも、その入力の際に、上記入力体の先端入力部と、その入力体を持つ手の小指やその付け根部分等とが同時にディスプレイに触れていても、上記先端入力部を特定して感知することができる情報表示装置を提供する。この情報表示装置は、ディスプレイＤを有する情報表示体Ｐと、ディスプレイＤの表面に貼り付けた、位置センサＡを構成するシート状の光導波路Ｗとを備えている。光導波路Ｗは、格子状のコア２がシート状のアンダークラッド層とオーバークラッド層３とで挟持されており、コア２の弾性率が、アンダークラッド層の弾性率およびオーバークラッド層３の弾性率よりも大きく設定されている。これにより、光導波路Ｗの表面を筆記具等の入力体１０で押圧したときに、押圧方向のコア２の断面の変形率が、オーバークラッド層３およびアンダークラッド層の断面の変形率よりも小さくなるようになっている。

Description

情報表示装置
　本発明は、ディスプレイ上にメモ等を書き込むと同時に、そのメモ等をデジタルデータ（電子データ）として上記ディスプレイに表示することができる情報表示装置に関するものである。
　メモ用具には、電子メモ処理装置のように、メモ等をデジタル処理するものがある（例えば、特許文献１参照）。このものは、入力するメモ等を表示するディスプレイを備えており、そのディスプレイに、専用ペンを用いてメモ等を入力することができるようになっている。すなわち、上記ディスプレイは、上記専用ペンの先端を感知するタッチパネルになっており、そのディスプレイに、上記専用ペンの先端を接触させ、その専用ペンを動かすことにより、その専用ペンの先端の移動軌跡がメモ等として電子データ化され、上記ディスプレイに入力されて表示されるようになっている。
　また、タブレット型端末やスマートフォン等も、ディスプレイを備えており、上記専用ペンではなく、指先で入力することができるようになっている。すなわち、上記タブレット型端末等におけるディスプレイは、指先で触れた際に発生する微弱な電流（人体の静電容量の変化）を感知するタッチパネルになっており、そのディスプレイに、指先を接触させ、その指先を動かすことにより、その指先の移動軌跡がメモ等として電子データ化され、上記ディスプレイに入力されて表示されるようになっている。
特許第３７４６３７８号公報
　しかしながら、上記ディスプレイでは、いずれも、インクが出るペン等の一般的な筆記具やインクが出ない単なる細長い棒状体等で入力することができない。
　また、指先で入力するタイプの上記ディスプレイでは、そのディスプレイに、人体の複数の部分（例えば、指先と手）が同時に触れていると、接触部分を特定することができず、適正に入力することができない。
　本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、一般的な筆記具等の入力体で入力することができ、しかも、その入力の際に、上記入力体の先端入力部と、その入力体を持つ手の小指やその付け根部分等とが同時にディスプレイに触れていても、上記先端入力部を特定して感知することができる情報表示装置の提供をその目的とする。
　上記の目的を達成するため、本発明の情報表示装置は、情報表示用のディスプレイを有し、そのディスプレイ上における入力体の先端入力部の移動を入力情報として上記ディスプレイに表示する情報表示装置であって、上記ディスプレイの表面に、下記（Ａ）の位置センサの光導波路が載置され、その光導波路の表面での上記先端入力部の移動軌跡を上記入力情報とするという構成をとる。
（Ａ）シート状のアンダークラッド層の表面に、複数の線状のコアを格子状に配置形成し、これらコアを被覆した状態でオーバークラッド層をシート状に形成したシート状の光導波路と、上記コアの一端面に接続される発光素子と、上記コアの他端面に接続される受光素子と、上記光導波路の表面における入力体の先端入力部の移動軌跡を、その移動により変化したコアの光伝播量によって特定する移動軌跡特定手段とを備え、上記コアの弾性率が、上記アンダークラッド層の弾性率および上記オーバークラッド層の弾性率よりも大きく設定され、上記シート状の光導波路の表面における上記先端入力部による押圧状態で、その押圧方向のコアの断面の変形率が、オーバークラッド層およびアンダークラッド層の断面の変形率よりも小さくなるようになっている位置センサ。
　なお、本発明において、「変形率」とは、押圧方向における、コア，オーバークラッド層およびアンダークラッド層の押圧前の各厚みに対する、押圧時の各厚みの変化量の割合をいう。また、ペン先の「移動」には、移動距離が０（零）の場合を含み、その場合の「移動軌跡」は、点となる。
　本発明の情報表示装置は、入力体（ペン等）の先端入力部（ペン先等）の移動軌跡の検知手段として、複数の線状のコアが格子状に配置形成されたシート状の光導波路を備えた位置センサを用いている。すなわち、上記光導波路の表面におけるペン先の移動軌跡を、その移動により変化したコアの光伝播量によって特定するようになっている。そのため、入力に専用ペンは不要であり、入力体として、インクが出るペン等の一般的な筆記具やインクが出ない単なる細長い棒状体等を用いることができる。また、上記光導波路は、コアの弾性率が、アンダークラッド層の弾性率およびオーバークラッド層の弾性率よりも大きく設定されている。そのため、光導波路のオーバークラッド層の表面を押圧したときに、その押圧方向のコアの断面の変形率が、オーバークラッド層およびアンダークラッド層の断面の変形率よりも小さくなり、押圧方向のコアの断面積が保持される。そして、上記光導波路の表面において、入力体の先端入力部を移動させることにより、文字等の情報を入力すると、その先端入力部による押圧部分では、コアの曲がり具合が入力体の先端入力部に沿った急なものとなり、コアからの光の漏れ（散乱）が発生し、入力体を持つ手の部分による押圧部分では、コアの曲がり具合が手に沿った緩やかなものとなり、上記光の漏れ（散乱）が発生しないようにすることができる。そのため、ペン先等の先端入力部で押圧されたコアでは、受光素子での光の検出レベル（受光量）が低下し、入力体を持つ手の部分で押圧されたコアでは、その検出レベルが低下しないようにすることができる。その結果、その光の検出レベルの低下から、移動軌跡特定手段により、ペン先等の先端入力部の位置（座標）を検知することができ、その検出レベルが低下しない手の部分は、押圧されていない状態と同じになるため、感知されないようにすることができる。そのため、本発明の情報表示装置は、ペン先等の先端入力部の移動軌跡（入力した文字等の情報）のみを検知し、それをディスプレイに表示することができる。
本発明の情報表示装置の一実施の形態を模式的に示す説明図である。 上記情報表示装置を構成する位置センサを模式的に示し、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその拡大断面図である。 （ａ）は、入力体により押圧された上記位置センサの光導波路の状態を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、手により押圧された上記光導波路の状態を模式的に示す断面図である。
　つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。
　図１は、本発明の情報表示装置の一実施の形態を示している。この実施の形態の情報表示装置は、四角形のディスプレイＤを有する情報表示体Ｐと、上記ディスプレイＤの表面に貼り付けた四角形シート状の光導波路Ｗとを備えている。この光導波路Ｗは、その平面図を図２（ａ）に模式的に示し、その中央部の拡大断面図を図２（ｂ）に模式的に示すように、格子状のコア２が四角形シート状のアンダークラッド層１とオーバークラッド層３とで挟持されており、そのアンダークラッド層１が上記ディスプレイＤの表面に接している。また、図２（ａ）に模式的に示すように、上記格子状のコア２を構成する線状のコア２の一端面に、発光素子４が接続され、上記線状のコア２の他端面に、受光素子５が接続されており、上記発光素子４から発光された光は、上記コア２の中を通り、上記受光素子５で受光されるようになっている。そして、それら発光素子４と受光素子５とは、ＣＰＵ（中央処理装置）（図示せず）により制御され、そのＣＰＵは、上記発光素子４および受光素子５とともに、回路基板（図示せず）に搭載されている。この実施の形態では、上記ＣＰＵ等が搭載された回路基板は、上記情報表示体Ｐ（図１参照）の内部に配置されている。そのため、上記ＣＰＵ，発光素子４，受光素子５，回路基板は、図１では、図示されていない。
　そして、上記光導波路Ｗは、コア２の弾性率が、アンダークラッド層１の弾性率およびオーバークラッド層３の弾性率よりも大きく設定されている。これにより、上記光導波路Ｗの表面を押圧したときに、その押圧方向のコア２の断面の変形率が、オーバークラッド層３およびアンダークラッド層１の断面の変形率よりも小さくなるようになっている。
　また、上記情報表示体Ｐは、タブレット型端末，スマートフォン，ノート型パーソナルコンピュータ等の、情報表示用の液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のディスプレイＤを有するコンピュータ等である。
　なお、図２（ａ）では、コア２を鎖線で示しており、鎖線の太さがコア２の太さを示している。また、図２（ａ）では、コア２の数を略して図示している。さらに、図２（ａ）の矢印は、光の進む方向を示している。また、この実施の形態では、上記発光素子４やＣＰＵ等に必要な電源は、上記情報表示体Ｐに備えられている電源を利用するようになっている。
　このような構成の上記情報表示装置では、上記光導波路Ｗの、格子状のコア２に対応する部分が、入力領域となっている。そして、ペン等の入力体１０（図１参照）による上記光導波路Ｗへの情報の入力は、その入力領域におけるオーバークラッド層３の表面に文字等を書くように、そのオーバークラッド層３の表面で、入力体１０の先端入力部（ペン先等）１０ａ（図１参照）を移動させることにより行われる。すなわち、図３（ａ），（ｂ）に断面図で示すように、上記光導波路Ｗのオーバークラッド層３の表面に、手２０に持ったペン等の入力体１０で文字等の情報を書き込む等して入力すると、ペン先等の先端入力部１０ａによる押圧部分〔図３（ａ）参照〕も手２０の小指やその付け根部分（小指球）等による押圧部分〔図３（ｂ）参照〕も、その押圧方向の断面では、弾性率の小さいオーバークラッド層３とアンダークラッド層１とがつぶれるように変形し、弾性率の大きいコア２は、断面積を保持したまま、先端入力部１０ａや手２０の部分に沿って、アンダークラッド層１に沈むように曲がる。
　そして、先端入力部１０ａによる押圧部分では、図３（ａ）に示すように、その先端入力部１０ａが尖っていることから、コア２の曲がり具合が急なものとなり、コア２からの光の漏れ（散乱）が発生する〔図３（ａ）の二点鎖線の矢印参照〕。一方、入力体１０を持つ手２０による押圧部分では、図３（ｂ）に示すように、その手２０が上記先端入力部１０ａと比較してかなり大きくて丸くなっていることから、コア２の曲がり具合が緩やかなものとなり、上記光の漏れ（散乱）が発生しない（光はコア２内を漏れることなく進む）〔図３（ｂ）の二点鎖線の矢印参照〕。そのため、先端入力部１０ａで押圧されたコア２では、受光素子５での光の検出レベルが低下し、入力体１０を持つ手２０で押圧されたコア２では、その検出レベルが低下しないようにすることができる。そして、その光の検出レベルの低下から、先端入力部１０ａの位置（座標）を検知することができる。その検出レベルが低下しない手２０の部分は、押圧されていない状態と同じであるため、感知されない。
　そこで、上記ＣＰＵには、上記受光素子５での光の検出レベルの低下に基づいてその受光素子５から出力される電気信号から、その電気信号に対応する位置をたどったものを先端入力部１０ａの移動軌跡を特定するプログラム（移動軌跡特定手段）が組み込まれている。すなわち、上記光導波路Ｗ，ＣＰＵ，発光素子４および受光素子５からなるもの〔図２（ａ），（ｂ）参照〕は、情報の入力に用いる入力体（ペン等）１０の先端入力部（ペン先等）１０ａの位置を検知する位置センサＡになっている。そして、上記入力体１０の先端入力部１０ａの移動軌跡を示すデータは、上記情報表示体ＰのＣＰＵ（図示せず）に出力され、その情報表示体ＰのＣＰＵで適正に画像化処理され、上記移動軌跡がディスプレイＤに表示されるようになっている。
　このように、上記情報表示装置では、入力体（ペン等）１０の先端入力部（ペン先等）１０ａの移動軌跡の検知手段として、複数の線状のコア２が格子状に配置形成されたシート状の光導波路Ｗを用いているため、入力に専用ペンは不要であり、入力体１０として、インクが出るペン等の一般的な筆記具やインクが出ない単なる細長い棒状の物等を用いることができる。
　また、上記光導波路Ｗにおいて、コア２の弾性率が、アンダークラッド層１の弾性率およびオーバークラッド層３の弾性率よりも大きく設定されているため、入力体１０を持つ手２０が光導波路Ｗを押圧しても、上記のように、先端入力部１０ａの位置のみを検知し、手２０の部分は感知されないようにすることができる。
　さらに、上記光導波路Ｗへの入力時には、入力体１０の先端入力部１０ａが押圧する光導波路Ｗの部分が、上記のように変形するため、紙に近い感触で入力することができ、書き味が良好である。
　また、上記タブレット型端末等の情報表示体Ｐは、通常、メモリ等の情報記憶媒体を予め備えているため、入力された情報（上記ディスプレイＤに表示された情報）は、上記情報記憶媒体に記憶することができる。
　なお、上記入力体１０の先端入力部１０ａによる押圧が解除される（先端入力部１０ａが移動したり書き込み等の入力が終了したりする）と、上記アンダークラッド層１，コア２およびオーバークラッド層３は、各自の復元力により、元の状態〔図２（ｂ）参照〕に戻る。そして、上記コア２の、アンダークラッド層１への沈み込み深さＬは、最大で２０００μｍまでとすることが好ましい。それを超えると、上記アンダークラッド層１，コア２およびオーバークラッド層３が元の状態に戻らなくなったり、光導波路Ｗに割れが発生したりするおそれがある。
　ここで、上記コア２，アンダークラッド層１およびオーバークラッド層３の弾性率等について、より詳しく説明する。
　上記コア２の弾性率は、１ＧＰａ～１０ＧＰａの範囲内であることが好ましく、より好ましくは、２ＧＰａ～５ＧＰａの範囲内である。コア２の弾性率が低過ぎると、ペン先等の先端入力部１０ａの形状により、その先端入力部１０ａの圧力で、コア２の断面積が保持されない（コア２がつぶれる）傾向にあり、先端入力部１０ａの位置を適正に検知できないおそれがある。一方、コア２の弾性率が高過ぎると、先端入力部１０ａの圧力によるコア２の曲がりが、その先端入力部１０ａに沿った急な曲がりにならずに緩やかな曲がりになる傾向にある。そのため、コア２からの光の漏れ（散乱）が発生せず、受光素子５での光の検出レベルが低下しなくなることから、先端入力部１０ａの位置を適正に検知できないおそれがある。なお、コア２の寸法は、例えば、厚みが５～１００μｍの範囲内、幅が５～５００μｍの範囲内に設定される。
　上記オーバークラッド層３の弾性率は、０．１ＭＰａ以上１０ＧＰａ未満の範囲内であることが好ましく、より好ましくは、１ＭＰａ以上５ＧＰａ未満の範囲内である。オーバークラッド層３の弾性率が低過ぎると、柔らかすぎて、ペン先等の先端入力部１０ａの形状により、その先端入力部１０ａの圧力で、破損する傾向にあり、コア２を保護することができなくなる。一方、オーバークラッド層３の弾性率が高過ぎると、先端入力部１０ａや手２０の圧力によっても、つぶれるように変形しなくなる傾向にあり、コア２がつぶれ、先端入力部１０ａの位置を適正に検知できないおそれがある。なお、オーバークラッド層３の厚みは、例えば、１～２００μｍの範囲内に設定される。
　上記アンダークラッド層１の弾性率は、０．１ＭＰａ～１ＧＰａの範囲内であることが好ましく、より好ましくは、１ＭＰａ～１００ＭＰａの範囲内である。アンダークラッド層１の弾性率が低過ぎると、柔らかすぎて、ペン先等の先端入力部１０ａで押圧した後、元の状態に戻り難く、連続的に行えない傾向にある。一方、アンダークラッド層１の弾性率が高過ぎると、先端入力部１０ａや手２０の圧力によっても、つぶれるように変形しなくなる傾向にあり、コア２がつぶれ、先端入力部１０ａの位置を適正に検知できないおそれがある。なお、アンダークラッド層１の厚みは、例えば、２０～２０００μｍの範囲内に設定される。
　上記コア２，アンダークラッド層１およびオーバークラッド層３の形成材料としては、光導波路Ｗを通してディスプレイＤの表示情報を見る必要性から、透光性を有する感光性樹脂，熱硬化性樹脂等があげられる。そして、その形成材料に応じた製法により、光導波路Ｗを作製することができる。また、上記コア２の屈折率は、上記アンダークラッド層１およびオーバークラッド層３の屈折率よりも大きく設定されている。そして、上記弾性率および屈折率の調整は、例えば、各形成材料の種類の選択や組成比率を調整して行うことができる。なお、上記アンダークラッド層１として、透光性を有する弾性シートを用い、その弾性シート上にコア２を格子状に形成するようにしてもよい。
　また、上記アンダークラッド層１の裏面に、透光性を有する弾性層を設けてもよい。この場合、アンダークラッド層１，コア２およびオーバークラッド層３の復元力が弱くなったり、それらが元々復元力の弱い材料からなるものであったりしても、上記弾性層の弾性力を利用して、上記弱い復元力を補助し、入力体１０の先端入力部１０ａによる押圧が解除された後、元の状態に戻すことができる。
　また、上記のように、ペン先等の先端入力部１０ａの位置のみが検出され、ペン等の入力体１０を持つ手２０が感知されないようにするためには、先端入力部１０ａによる押圧部分でのコア２の急な曲がりによる光の漏れ（散乱）量が重要である。そこで、例えば、ペン先等の先端入力部１０ａの曲率半径Ｒ（単位：μｍ）と、コア２の厚みＴ（単位：μｍ）との比Ｓ（＝Ｒ／Ｔ）を用い、コア２とアンダークラッド層１およびオーバークラッド層３との間の屈折率差Δを規定すると、その屈折率差Δの最大値Δmax は、下記の式（１）のようになる。すなわち、屈折率差Δがこの最大値Δmax よりも大きいと、先端入力部１０ａで押圧しても、光の漏れ（散乱）量が少なく、受光素子５での光の検出レベルが充分に低下しないため、先端入力部１０ａの位置と手２０の位置との区別が困難になる。
　一方、屈折率差Δの最小値Δmin は、下記の式（２）のようになる。すなわち、屈折率差Δがこの最小値Δmin よりも小さいと、手２０による押圧部分でも、光の漏れ（散乱）が発生し、先端入力部１０ａの位置と手２０の位置との区別が困難になる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　そのため、上記屈折率差Δは、最小値Δmin と最大値Δmax との間に設定することが好ましい。ここで、例えば、上記先端入力部１０ａの曲率半径Ｒ（単位：μｍ）を１００～１０００の範囲内、コア２の厚みＴ（単位：μｍ）を１０～１００の範囲内、比Ｓを１～１００の範囲内とすると、屈折率差Δは、１．０×１０-3～７．９５×１０-2の範囲内となる。なお、比Ｓが１００を超える場合は、最小値Δmin を１．０×１０-3（一定）とする。
　なお、上記実施の形態では、ＣＰＵ，発光素子４，受光素子５，回路基板を情報表示体Ｐの内部に配置したが、それら全部ないし一部を、情報表示体Ｐの外部に配置してもよい。
　つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。但し、本発明は、実施例に限定されるわけではない。
〔オーバークラッド層の形成材料〕
　成分ａ：エポキシ樹脂（四日市合成社製、エポゴーセーＰＴ）３０重量部。
　成分ｂ：エポキシ樹脂（ダイセル社製、ＥＨＰＥ３１５０）７０重量部。
　成分ｃ：光酸発生剤（サンアプロ社製、ＣＰＩ２００Ｋ）４重量部。
　成分ｄ：乳酸エチル（和光純薬社製）１００重量部。
　これら成分ａ～ｄを混合することにより、オーバークラッド層の形成材料を調製した。
〔コアの形成材料〕
　成分ｅ：エポキシ樹脂（ダイセル社製、ＥＨＰＥ３１５０）８０重量部。
　成分ｆ：エポキシ樹脂（新日鉄化学社製、ＹＤＣＮ７００－１０）２０重量部。
　成分ｇ：光酸発生剤（ＡＤＥＫＡ社製、ＳＰ１７０）１重量部。
　成分ｈ：乳酸エチル（和光純薬社製）５０重量部。
　これら成分ｅ～ｈを混合することにより、コアの形成材料を調製した。
〔アンダークラッド層の形成材料〕
　成分ｉ：エポキシ樹脂（四日市合成社製、エポゴーセーＰＴ）７５重量部。
　成分ｊ：エポキシ樹脂（三菱化学社製、ＪＥＲ１００７）２５重量部。
　成分ｋ：光酸発生剤（サンアプロ社製、ＣＰＩ２００Ｋ）４重量部。
　成分ｌ：乳酸エチル（和光純薬社製）５０重量部。
　これら成分ｉ～ｌを混合することにより、アンダークラッド層の形成材料を調製した。
〔光導波路の作製〕
　ガラス製基材の表面に、上記オーバークラッド層の形成材料を用いて、スピンコート法により、オーバークラッド層を形成した。このオーバークラッド層の厚みは５μｍ、弾性率は１．２ＧＰａ、屈折率は１．５０３であった。
　ついで、上記オーバークラッド層の表面に、上記コアの形成材料を用いて、フォトリソグラフィ法により、コアを形成した。このコアの厚みは３０μｍ、格子状部分のコアの幅は１００μｍ、ピッチは６００μｍ、弾性率は３ＧＰａ、屈折率は１．５２３であった。
　つぎに、上記コアを被覆するように、上記オーバークラッド層の表面に、上記アンダークラッド層の形成材料を用いて、スピンコート法により、アンダークラッド層を形成した。このアンダークラッド層の厚み（オーバークラッド層の表面からの厚み）は２００μｍ、弾性率は３ＭＰａ、屈折率は１．５０３であった。
　そして、ＰＥＴ製基板（厚み１ｍｍ）の片面に、両面テープ（厚み２５μｍ）を貼着したものを準備した。ついで、その両面テープのもう一方の粘着面を上記アンダークラッド層の表面に貼着し、その状態で、上記オーバークラッド層を上記ガラス製基材から剥離した。
〔比較例〕
〔オーバークラッド層の形成材料〕
　成分ｍ：エポキシ樹脂（四日市合成社製、エポゴーセーＰＴ）４０重量部。
　成分ｎ：エポキシ樹脂（ダイセル社製、２０２１Ｐ）６０重量部。
　成分ｏ：光酸発生剤（ＡＤＥＫＡ社製、ＳＰ１７０）４重量部。
　これら成分ｍ～ｏを混合することにより、オーバークラッド層の形成材料を調製した。
〔コアの形成材料〕
　成分ｐ：エポキシ樹脂（四日市合成社製、エポゴーセーＰＴ）３０重量部。
　成分ｑ：エポキシ樹脂（ＤＩＣ社製、ＥＸＡ－４８１６）７０重量部。
　成分ｒ：光酸発生剤（ＡＤＥＫＡ社製、ＳＰ１７０）４重量部。
　これら成分ｐ～ｒを混合することにより、コアの形成材料を調製した。
〔アンダークラッド層の形成材料〕
　成分ｓ：エポキシ樹脂（四日市合成社製、エポゴーセーＰＴ）４０重量部。
　成分ｔ：エポキシ樹脂（ダイセル社製、２０２１Ｐ）６０重量部。
　成分ｕ：光酸発生剤（ＡＤＥＫＡ社製、ＳＰ１７０）４重量部。
　これら成分ｓ～ｕを混合することにより、アンダークラッド層の形成材料を調製した。
〔光導波路の作製〕
　上記実施例と同様にして、同寸法の光導波路を作製した。ただし、弾性率は、オーバークラッド層が１ＧＰａ、コアが２５ＭＰａ、アンダークラッド層が１ＧＰａであった。また、屈折率は、オーバークラッド層が１．５０４、コアが１．５３２、アンダークラッド層が１．５０４であった。
〔位置センサの作製〕
　上記実施例および比較例の各光導波路のコアの一端面に、発光素子（Optowell社製、XH85-S0603-2s ）を接続し、コアの他端面に、受光素子（浜松ホトニクス社製、s10226）を接続し、上記発光素子，上記受光素子，それら素子を制御するＣＰＵ（マイクロチップ社製、dsPIC33FJ128MC706）等を搭載した回路を設け、実施例および比較例の各位置センサを作製した。
〔情報表示装置の作製〕
　タブレット型端末（ａｃｅｒ社製、ICONIA TAB W500 ）を準備し、そのディスプレイの表面に、上記位置センサの光導波路を貼り付けた。このとき、アンダークラッド層が上記ディスプレイの表面に接するようにした。また、上記位置センサの、上記ＣＰＵ等を搭載した回路は、上記タブレット型端末の内部に配置し、その回路に必要な電源は、上記タブレット型端末に備えられている電源を利用した。このようにして、上記位置センサを使用可能にした。なお、上記タブレット型端末のディスプレイは、人体の静電容量の変化を感知するセンサを備えているが、そのセンサが働かないようそのセンサへの電源供給を止めた。
〔情報表示装置の作動確認〕
　そして、入力者がボールペン（ペン先の曲率半径３５０μｍ）を手に持ち、上記入力装置の入力領域内で、文字を入力した。
　その結果、実施例の光導波路を用いた情報表示装置では、入力した文字のみが、上記ディスプレイに表示された。それに対して、比較例の光導波路を用いた情報表示装置では、入力した文字だけでなく、ボールペンを持つ手の部分も、上記ディスプレイに表示された。
　また、上記ボールペンに代えて、単なる棒体（先端の曲率半径５５０μｍ）を使用して上記と同様に入力しても、上記と同様の結果が得られた。
　これらの結果から、実施例の位置センサは、入力体を代えても、入力された情報のみを検知でき、不要な情報は検知しないようにできることがわかる。
　上記実施例においては、本発明における具体的な形態について示したが、上記実施例は単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。当業者に明らかな様々な変形は、本発明の範囲内であることが企図されている。
　本発明の情報表示装置は、ディスプレイ上において一般的な筆記具等で入力したものを、ディスプレイに表示することに利用可能である。
　Ａ　位置センサ
　Ｄ　ディスプレイ
　Ｐ　情報表示体
　Ｗ　光導波路
　２　コア
　３　オーバークラッド層
　１０　入力体

Claims (1)

  1. 　情報表示用のディスプレイを有し、そのディスプレイ上における入力体の先端入力部の移動を入力情報として上記ディスプレイに表示する情報表示装置であって、上記ディスプレイの表面に、下記（Ａ）の位置センサの光導波路が載置され、その光導波路の表面での上記先端入力部の移動軌跡を上記入力情報とすることを特徴とする情報表示装置。
    （Ａ）シート状のアンダークラッド層の表面に、複数の線状のコアを格子状に配置形成し、これらコアを被覆した状態でオーバークラッド層をシート状に形成したシート状の光導波路と、上記コアの一端面に接続される発光素子と、上記コアの他端面に接続される受光素子と、上記光導波路の表面における入力体の先端入力部の移動軌跡を、その移動により変化したコアの光伝播量によって特定する移動軌跡特定手段とを備え、上記コアの弾性率が、上記アンダークラッド層の弾性率および上記オーバークラッド層の弾性率よりも大きく設定され、上記シート状の光導波路の表面における上記先端入力部による押圧状態で、その押圧方向のコアの断面の変形率が、オーバークラッド層およびアンダークラッド層の断面の変形率よりも小さくなるようになっている位置センサ。
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