導光体及びこれを用いた光学式タッチパネル

【課題】タッチパネルのタッチ操作性を向上させる。
【解決手段】導光体の検出領域に対向する光出射面と、光出射面の反対側に位置する加工面と、光出射面及び加工面の端部に位置する第１光入射端とを有する導光体本体と、加工面に形成され、加工面と第１角度を成す第１表面と、加工面と第２角度を成す第２表面とを有する複数のプリズムとを含み、第１表面よりも第２表面が第１光入射端に近づき、第１角度が第２角度より小さくない導光体を提供する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光体及びこれを用いた光学式タッチパネルに関し、具体的に、光の角度を変化させるプリズムによって、光源による光線の輝度及び均等性を向上させて、タッチパネルのタッチ操作性を改善する導光体及びこれを用いた光学式タッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
操作が簡単というメリットがあるので、タッチパネルは、操作インターフェースとして、駅、郵便局、病院などの公共施設に設置される券売機や整理券配布機などのコンピュータシステムに用いられる。タッチ操作を検出する原理によって、タッチパネルは概ね抵抗式、容量式、及び光学式に分類される。表示内容である光の透過率が抵抗や容量に制限されるので、大量の抵抗や容量が用いられる抵抗式や容量式タッチパネルに比べ、光学式タッチパネルは、タッチパネルの大型化に有利である。
【０００３】
図１Ａは従来の光学式タッチパネルを示す図である。図１Ａに示すように、従来の光学式タッチパネルは、赤外線ＬＥＤ１と、導光体２と、センサー３とを含む。赤外線ＬＥＤ１に発生される赤外線が導光体２によって検出領域４にガイドされ、センサー３によって検出領域４中の赤外線を検出する。使用者が検出領域４の範囲でタッチ操作をする場合、センサー３によって検出領域４中の赤外線エネルギーの変化が検出され、これによって、タッチされる座標位置が判断される。センサー３の検出効果が検出領域４中の赤外線に影響され、検出効果を改善するために、通常、赤外線の光出射面５の反対側に位置する加工面６に微小構造を形成する。
【０００４】
一般的に、微小構造は印刷によって形成されるが、このように印刷によって形成される微小構造により、導光体２から出射される赤外線の輝度のみが改善され、光の均等性に対して効果が現れなかった。図１Ｂは従来の光学式タッチパネルの輝度と視角の関係を示すグラフである。図１Ｂに示すように、微小構造により、赤外線エネルギー（即ち輝度）の分布が視角（ここでは、視角は光出射面５上の法線を基準とする）の−７０度ないし−８０度の間に集中され、このように均等でない光エネルギー分布により、センサー３の誤判断や誤検出などの問題が発生してしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、従来技術より、導光体から出射する光線の輝度及び均等性を同時に向上させて、タッチパネルのタッチ操作性を改善する導光体及びこれを用いた光学式タッチパネルを提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明は、検出領域を有する光学式タッチパネルに用いられる導光体であって、少なくとも、前記検出領域に対向する光出射面と、前記光出射面の反対側に位置する加工面と、前記光出射面及び前記加工面の端部に位置する第１光入射端とを有する導光体本体と、前記加工面に形成され、前記加工面と第１角度を成す第１表面と、前記加工面と第２角度を成す第２表面とを有する複数のプリズムとを含み、前記第１表面よりも前記第２表面が前記第１光入射端に近づき、前記第１角度が前記第２角度より小さくない導光体を提供する。これによれば、導光体本体から出射する光の角度が変更されることによって、導光体が用いられる光学式タッチパネルのタッチ操作効果が高められる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】従来の光学式タッチパネルを示す図。
【図１Ｂ】従来の光学式タッチパネルの輝度と視角の関係を示すグラフ。
【図２Ａ】本発明に係る導光体及びこれを用いた光学式タッチパネルの実施形態を示す図。
【図２Ｂ】図２Ａに示す導光体の部分拡大図。
【図２Ｃ】図２Ｂに示す導光体のプリズムによる反射光線を示す図。
【図２Ｄ】図２Ｂに示す導光体の輝度に関するグラフ。
【図２Ｅ】図２Ｂに示す導光体の側面図。
【図３Ａ】本発明に係る導光体のプリズムの他の実施形態を示す図。
【図３Ｂ】図３Ａに示す導光体のプリズムの他の設置形態を示す図。
【図３Ｃ】図３Ａに示す導光体のプリズムの他の設置形態を示す図。
【図４Ａ】本発明に係る導光体の他の実施形態を示す図。
【図４Ｂ】図４Ａに示す導光体の側面図。
【図５Ａ】本発明に係る導光体の他の実施形態を示す図。
【図５Ｂ】図５Ａに示す導光体の側面図。
【図６Ａ】本発明に係る光学式タッチパネルの実施形態を示す図。
【図６Ｂ】本発明に係る光学式タッチパネルの他の実施形態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、導光体及びこれを用いた光学式タッチパネルを提供する。好ましい実施形態において、本発明に係る導光体を光学式タッチパネルに用いることができ、本発明に係る光学式タッチパネルをフラット表示装置に用いることができる。
【０００９】
図２Ａは、本発明に係る導光体及びこれを用いた光学式タッチパネルの実施形態を示す図であり、図２Ｂは、図２Ａに示す導光体の平面図である。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、本発明に係る導光体が検出領域を有する光学式タッチパネルに用いられる。この導光体１０は、導光体本体１１と複数のプリズム１２を有し、光学式タッチパネルの検出領域Ａの外周に設けられている。導光体本体１１は、検出領域Ａに対向する光出射面１１２と、光出射面１１２の反対側に位置する加工面１１３と、光出射面１１２及び加工面１１３の端部に位置してそれぞれに接続し、導光体本体１１の側壁でもある第１光入射端１１１とを有する。光源２０が発生する光線は第１光入射端１１１から導光体１０に入射する。加工面１１３は、第１光入射端１１１に隣接して光出射面１１２の反対側の表面に位置する。加工面１１３において、光出射面１１２と逆の方向に向かってプリズム１２が形成されている。即ち、プリズム１２は検出領域Ａと反対方向に面して第１光入射端１１１に隣接する加工面１１３に設けられており、第１光入射端１１１から入射された光がプリズム１２の反射により検出領域Ａに出射される。各プリズム１２は、加工面１１３と第１角度θ１を成す第１表面１２１と、第１表面１２１よりも第１光入射端１１１に近づき、加工面１１３と第２角度θ２を成す第２表面１２２とを有する。詳細的に、第２表面１２２は、加工面１１３から９０度より小さい角度で第１光入射端１１１が対面する方向に向かって、つまりＸ軸分量方向と前記方向が同じ方向に延伸する。一方、第１表面１２１は、加工面１１３から９０度より大きい角度で第１光入射端１１１が対面する方向と逆の方向に向かって、つまりＸ軸分量方向が前記第１光入射端１１１が対面する方向と逆行に延伸する。このように、第１表面１２１よりも第２表面１２２が第１光入射端１１１に近づいている。また、本発明において、第１角度θ１が前記第２角度θ２より小さくないことに設定されている。この実施形態では、第１角度θ１が前記第２角度θ２より大きく、第１角度θ１が１０度ないし５５度の範囲にあり、第２角度θ２が３度ないし１０度の範囲に設定されているが、他の実施形態では、場合により、例えば第１角度θ１と第２角度θ２が同じになるように両者を調節してよく、この場合に、第１角度θ１及び第２角度θ２が１０度ないし５５度の範囲にあるのが好ましい（図４Ａを参照）。第２角度θ２を調節する
ことにより、光出射面１1２から出射される光エネルギー分布が変化され、これにより、
光の輝度及び均等性が高めされる。また、第１角度θ１を小さくすることにより、−８０度の視角（ここでは、視角は光出射面１１２上の法線を基準とする）の近くの光エネルギーが下げされ、これにより、光の均等性が改善される。
【００１０】
図２Ｃは、図２Ｂに示す導光体のプリズムによる反射光線を示す図である。図２Ｃに示すように、光源２０が発生する光線Ｒは第１光入射端１１１から導光体１０に入射され、プリズム１２の第１表面１２１に反射されて光出射面１１２から出射される。第１表面１２１は、光線Ｒがより垂直に近い角度で光出射面１１２から出射するように光線Ｒの方向を修正することに寄与し、光出射面１１２から出射する光線Ｒの輝度を高める。また、加工面１１３の異なる位置に例えば異なる第１角度θ１と第２角度θ２を有するプリズム１２を採用して設置することにより、光出射面１１２の異なる位置から出射する光線Ｒの光エネルギーを調節して光の均等性を改善してもよい。図２Ｄは図２Ｂに示す導光体の輝度に関するグラフである。図２Ｄに示すように、導光体１０は、このような設計により、光エネルギー（即ち輝度）が０ないし−８０度の視角の間に均等に分布することができる。
本発明によれば、プリズム１２の設計により導光体本体１１から出射する光の角度が変更されて輝度及び均等性が高められる。また、これによって、導光体１０が用いられる光学式タッチパネルのタッチ操作効果が高められる。
【００１１】
図２Ｅは図２Ｂに示す導光体の側面図である。図２Ｅに示すように、本実施形態において、プリズム１１は、バーの形態を示しており、バーの延伸方向が導光体本体１１の短辺に沿って、導光体本体１１の長辺に並列するように加工面１１３に設置されている。また、本発明において、他の形態でプリズム１２を設置してもよい。図３Ａは本発明に係る導光体のプリズムの他の実施形態を示す図である。図３Ａに示すように、プリズム１２は粒状の短いプリズムであり、第１光入射端１１１に平行及び直交するように直線的に設置されている。各プリズム１２は、相隣するプリズム１２と所定のピチが保たれており、プリズム１２同士の側辺が相隣するプリズム１２の側辺に対向して、全てのプリズム１２がマス目のように設置されている。また、図３Ｂは図３Ａに示す導光体のプリズムの他の設置形態を示す図である。図３Ｂに示すように、本設置形態は前記設置形態と異なり、プリズム１２同士の側辺が相隣するプリズム１２の側辺に対向せず、全てのプリズム１２が交差的に分布されている。
【００１２】
また、光出射面１１２から出射する光エネルギーの分布を調節するように、加工面１１３において、異なる位置において、異なる密度でプリズム１２を設置してもよい。図３Ｃに示すように、第１光入射端１１１に近づくにつれてプリズム１２の分布密度が小さくなり、一方、第１光入射端１１１に離れるにつれてプリズム１２の分布密度が大きくなり、光源２０による光線が第１光入射端１１１から導光体１０に入射されるので、第１光入射端１１１に近い位置では分布密度が小さいプリズム１２による集光効果が小さいが、逆に、第１光入射端１１１に離れるにつれて分布密度が大きいプリズム１２による集光効果が大きくなる。このような設置によれば、出射面１１２から出射する光の輝度及び均等性を改善することに寄与することができる。
【００１３】
図４Ａは本発明に係る導光体の他の実施形態を示す図であり、図４Ｂは図４Ａに示す導光体の側面図である。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、導光体本体１１は、更に第１光入射端１１１に対向する第２光入射端１１４とを有し、第２光源３０は第２光入射端１１４から光線を導光体１０に入射する。この場合、第１角度θ１と第２角度θ２が同じであってよく、異なってもよい。第１角度θ１と第２角度θ２が同じである場合は、角度が１０度ないし５５度の範囲にあるのが好ましい。また、図５Ａは本発明に係る導光体の他の実施形態を示す図であり、図５Ｂは図５Ａに示す導光体の側面図である。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、第１角度θ１と第２角度θ２が異なる場合は、第１角度θ１が１０度ない
し５５度の範囲にあり、第２角度θ２が３度ないし１０度の範囲にあるのが好ましい。
【００１４】
図６Ａは本発明に係る光学式タッチパネルの実施形態を示す図である。図６Ａに示すように、光学式タッチパネルは、検出領域Ａと、導光体１０と、光源２０と、センサー４０とを含む。導光体１０は導光体本体１１と複数のプリズム１２とを有する。導光体本体１１は、検出領域Ａに対向する光出射面１１２と、光出射面１１２の反対側に位置する加工面１１３と、光出射面１１２及び加工面１１３の端部に位置する第１光入射端１１１とを有する。前記のように、プリズム１２は、加工面１１３に形成され、加工面１１３と第１角度θ１を成す第１表面１２１と、前記第１表面１２１よりも第１光入射端１１１に近づき、加工面１１３と第２角度θ２を成す第２表面１２２とを含み、前記第１角度θ１と第２角度θ２が同じであってよく（図４Ａを参照）、異なってもよい（図２Ｂを参照）。
【００１５】
光源２０による光線Ｒが第１光入射端１１１から導光体１０に入射され、プリズム１２に反射されて光出射面１１２から検出領域Ａに出射される。導光体１０と、光源２０と、センサー４０が基板１００に設置されている。光源２０は赤外線ＬＥＤや他の発光素子であってよく、基板１００はフラット表示パネルや、単なる透明基板、表示パネルの上基板、または導光体１０などを支持できる他の基板であってよい。光源２０による光線が導光体１０を介して検出領域Ａに導かれて、センサー４０により検出領域Ａに導かれる光線を検出する。使用者が検出領域Ａでタッチ操作をした場合、センサー４０が検出領域Ａでの光エネルギー変化を検出してタッチされた座標位置を判定する。
【００１６】
図６Ｂは本発明に係る光学式タッチパネルの他の実施形態を示す図である。図６Ｂに示すように、この光学式タッチパネルは、検出領域Ａと、導光体１０と、光源２０と、センサー４０の他、更に第２光源３０を含む。この場合、導光体本体１１は、第１光入射端１１１に対向する第２光入射端１１４とを有し、第２光源３０は第２光入射端１１４から光線を導光体１０に入射する。また、この場合、第１角度θ１と第２角度θ２が同じであってよく（図４Ａを参照）、異なってもよい（図２Ｂを参照）。
【００１７】
本発明では好適な実施形態を前述及び図面の通り開示したが、各種の追加、若干の改良、変更が施されたものでも、本発明の好適な実施形態として用いられてもよく、特許請求の範囲に限定する本発明の精神と領域を離脱することはない。当該分野の技術を熟知しているものであれば、本発明における形式、構造、配置、比例、材料、要素及び組合に対して、多様の変動や修正を加えることができる。このため、本明細書に開示された実施形態は本発明を説明に用いられるものであって、決して本発明を限定するものではない。従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とし、法に合致する均等物を含み、前述に限定されない。
【符号の説明】
【００１８】
１０導光体
１１導光体本体
１１１第１光入射端
１１２光出射面
１１３加工面
１１４第２光入射端
１２プリズム
１２１第１表面
１２２第２表面
２０光源
３０第２光源
４０センサー
１００基板
Ａ検出領域
Ｒ光線
θ１第１角度
θ２第２角度

【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出領域を有する光学式タッチパネルに用いられる導光体であって、少なくとも、
前記検出領域に対向する光出射面と、前記光出射面の反対側に位置する加工面と、前記光出射面及び前記加工面の端部に位置する第１光入射端とを有する導光体本体と、
前記加工面に形成され、前記加工面と第１角度を成す第１表面と、前記第１表面よりも前記第１光入射端に近づき、前記加工面と第２角度を成す第２表面とを有する複数のプリズムとを含み、
前記第１角度が前記第２角度より小さくない導光体。
【請求項２】
前記複数のプリズムが前記第１光入射端に平行及び直交するように設置される請求項１に記載の導光体。
【請求項３】
前記第１光入射端に近づくにつれて前記複数のプリズムの分布密度が小さくなる請求項２に記載の導光体。
【請求項４】
前記第１角度が１０度ないし５５度の範囲にある請求項１に記載の導光体。
【請求項５】
前記第２角度が３度ないし１０度の範囲にある請求項４に記載の導光体。
【請求項６】
前記導光体本体が更に前記第１光入射端に対向する第２光入射端とを有し、前記第１角度と第２角度が同じである請求項４に記載の導光体。
【請求項７】
前記第２角度が１０度ないし５５度の範囲にある請求項１に記載の導光体。
【請求項８】
光学式タッチパネルであって、少なくとも、
検出領域と、
導光体であって、少なくとも、
前記検出領域に対向する光出射面と、前記光出射面の反対側に位置する加工面と、前記光出射面及び前記加工面の端部に位置する第１光入射端とを有する導光体本体と、
前記加工面に形成され、前記加工面と第１角度を成す第１表面と、前記加工面と第２角度を成す第２表面とを有する複数のプリズムであって、前記第１表面よりも前記第２表面が前記第１光入射端に近づき、前記第１角度が前記第２角度より小さくない複数のプリズムと、を含む導光体と、
前記導光体本体の前記第１光入射端に対向して設けられ、前記導光体本体に入射して前記第１表面によって反射され、前記光出射面から出射する光線を発生する光源とを備える光学式タッチパネル。
【請求項９】
前記複数のプリズムが前記第１光入射端に平行及び直交するように設置される請求項８に記載の光学式タッチパネル。
【請求項１０】
前記第１光入射端に近づくにつれて前記複数のプリズムの分布密度が小さくなる請求項９に記載の光学式タッチパネル。
【請求項１１】
前記第１角度が１０度ないし５５度の範囲にある請求項８に記載の光学式タッチパネル。
【請求項１２】
前記第２角度が３度ないし１０度の範囲にある請求項１１に記載の光学式タッチパネル。
【請求項１３】
更に第２光源を含み、前記導光体本体は、前記第２光源からの光線に入射されて前記第１光入射端に対向する第２光入射端とを有し、前記第１角度と第２角度が同じである請求項１１に記載の光学式タッチパネル。
【請求項１４】
前記第２角度が１０度ないし５５度の範囲にある請求項８に記載の光学式タッチパネル。

【図１Ａ】