(57)【要約】【課題】用紙における書き跡や凹凸部分に手や指等を置いても、その書き跡等が検知されない電子下敷きを提供する。【解決手段】筆記具で書き込む用紙の下に敷いて使用されるものであり、格子状のコア２が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とで挟持されたシート状の光導波路Ｗと、上記格子状のコア２を構成する線状のコア２の一端面に接続される発光素子４と、上記線状のコア２の他端面に接続される受光素子５とを備えている。そして、上記オーバークラッド層３が、樹脂等からなるシート材Ｓで被覆されており、そのシート材Ｓは、弾性率が１ＭＰａ〜２００ＧＰａの範囲内に設定され、かつ、厚みが５〜２００μｍの範囲内に設定されたものとなっている。【選択図】図１
2015015016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筆記具で書き込む用紙の下に敷いて使用され、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、そのオーバークラッド層の表面を上記用紙の載置面とする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を備え、上記オーバークラッド層の表面の任意の個所への押圧による、コアの光伝播量の変化によって、押圧個所を特定する電子下敷きであって、上記オーバークラッド層の表面が、下記（Ａ）のシート材で被覆されていることを特徴とする電子下敷き。
（Ａ）弾性率が１ＭＰａ〜２００ＧＰａの範囲内に設定され、かつ、厚みが５〜２００μｍの範囲内に設定されたシート材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筆記具で書き込む用紙の下に敷き、その用紙の表面における、筆記具の先端による押圧位置を光学的に検知する電子下敷きに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、文字等を入力する入力装置として、感圧式タッチパネルとディスプレイとを有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このものは、上記感圧式タッチパネル上に用紙を置き、その用紙に文字等を筆記具（ペン等）で書くと、その先端（ペン先等）による押圧位置を上記感圧式タッチパネルが検知して上記ディスプレイに出力し、そのディスプレイに、上記書いた文字等を表示するようになっている。
【０００３】
一方、押圧位置を光学的に検知する位置センサが提案されている（例えば、特許文献２参照）。このものは、光路となる複数のコアを縦横方向に配置し、それらコアの周縁部をクラッドで覆うことによりシート状の光導波路を形成し、上記各コアの一端面に発光素子からの光を入射させ、各コア内を透過してきた光を、各コアの他端面で受光素子により検出するようになっている。そして、そのシート状の光導波路の表面の一部を指等で押圧すると、その押圧部分のコアがつぶれ（押圧方向のコアの断面積が小さくなり）、その押圧部分のコアでは、上記受光素子での光の検出レベルが低下することから、上記押圧位置を検知できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１７２２３０号公報
【特許文献２】特開平８−２３４８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の入力装置では、場合によって、用紙に筆記具で書いていないにも係わらず、書いた部分があるとして、ディスプレイに誤表示されることがあった。
【０００６】
そこで、本発明者らがその原因を追究した結果、書き跡（筆記具の先端の移動跡）に手や指等を置くと、その書き跡の部分がディスプレイに表示されることがわかった。すなわち、図６（ａ）に示すように、上記書き跡Ｔは、用紙Ｋが溝状に凹んだままの状態になっている場合があり、その場合に、図６（ｂ）に示すように、その溝状に凹んだ部分（書き跡Ｔ）に手２０や指等を置くと、上記溝状に凹んだ部分（書き跡Ｔ）が、感圧式タッチパネルＰの表面を押圧し、その押圧部分が感圧式タッチパネルＰにより検知され、ディスプレイに表示されるのである。また、用紙Ｋの両面に折り目等の凹凸部分がある場合もあり、その場合も、上記と同様に、ディスプレイに誤表示されることがわかった。
【０００７】
さらに、上記特許文献１の感圧式タッチパネルＰを、上記特許文献２の、光導波路を用いた位置センサに代えても、上記と同様に、ディスプレイに誤表示されることがわかった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、用紙における書き跡や凹凸部分に手や指等を置いても、その書き跡等が検知されない電子下敷きの提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明の電子下敷きは、筆記具で書き込む用紙の下に敷いて使用され、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、そのオーバークラッド層の表面を上記用紙の載置面とする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を備え、上記オーバークラッド層の表面の任意の個所への押圧による、コアの光伝播量の変化によって、押圧個所を特定する電子下敷きであって、上記オーバークラッド層の表面が、下記（Ａ）のシート材で被覆されているという構成をとる。
（Ａ）弾性率が１ＭＰａ〜２００ＧＰａの範囲内に設定され、かつ、厚みが５〜２００μｍの範囲内に設定されたシート材。
【００１０】
本発明者らは、押圧位置検知用シート状光導波路のオーバークラッド層の表面に用紙を置き、その用紙に文字等をペン等の筆記具で書く際に、書いていない部分が検知されないようにすべく、上記光導波路の構成について、研究を重ねた。その研究の過程で、オーバークラッド層の表面をシート材で被覆し、そのシート材の表面に上記用紙を置くことを着想した。そして、上記シート材の特性について、さらに研究を重ねた結果、そのシート材として、上記（Ａ）のシート材を用いると、そのシート材の表面に、書き跡や凹凸部分がある用紙を置き、その書き跡等に手や指等を置いても、その書き跡等が検知されないことを見出し、本発明に到達した。
【００１１】
すなわち、上記用紙の下に上記シート材が設けられていることにより、上記書き跡等に手等を置いた際に、上記シート材の弾性率による作用と厚みによる作用とが相俟って、上記書き跡等の形状が元の平坦な形状に戻るように変形し、その結果、上記書き跡等による光導波路の変形量が小さくなり、上記書き跡等が検知されないのである。しかも、上記用紙に文字等を筆記具で書くと、上記シート材が設けられていても、そのシート材の弾性率と厚みとが適正な範囲内に設定されているため、筆記具の先端の移動軌跡を適正に検知することができる。また、上記シート材が設けられていることにより、筆記具での書き味が良好になる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電子下敷きは、用紙の載置面であるオーバークラッド層の表面が、上記（Ａ）のシート材で被覆されている。そのため、上記シート材の表面に、書き跡や凹凸部分がある用紙を置き、その書き跡等に手や指等を置くと、上記シート材の弾性率による作用と厚みによる作用とが相俟って、上記書き跡等の形状を元の平坦な形状に戻すように変形させることができる。その結果、上記書き跡等による光導波路の変形量を小さくすることができ、上記書き跡等が検知されないようにすることができる。しかも、上記用紙に文字等を筆記具で書くと、上記シート材が設けられていても、そのシート材の弾性率と厚みとが適正な範囲内に設定されているため、筆記具の先端の移動軌跡を適正に検知することができる。また、上記シート材が設けられていることにより、筆記具での書き味を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の電子下敷きの一実施の形態を模式的に示し、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその拡大断面図である。
【図２】上記電子下敷きの使用状態を模式的に示す側面図である。
【図３】（ａ）は、上記使用状態における筆記具の先端部分の状態を模式的に示す拡大断面図であり、（ｂ）は、書き跡に手や指等を載せた部分の状態を模式的に示す拡大断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は、上記電子下敷きにおける格子状のコアの交差形態を模式的に示す拡大平面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、上記格子状のコアの交差部における光の進路を模式的に示す拡大平面図である。
【図６】（ａ）は、従来の感圧式タッチパネル上の用紙における書き跡の状態を模式的に示す拡大断面図であり、（ｂ）は、書き跡に手や指等を載せた部分の状態を模式的に示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図１（ａ）は、本発明の電子下敷きの一実施の形態を示す平面図であり、図１（ｂ）は、その中央部の断面を拡大した図である。この実施の形態の電子下敷きＡは、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とで挟持された四角形シート状の光導波路Ｗと、上記格子状のコア２を構成する線状のコア２の一端面に接続される発光素子４と、上記線状のコア２の他端面に接続される受光素子５とを備えている。そして、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。この実施の形態では、これら光導波路Ｗ，発光素子４，受光素子５が、樹脂板や金属板等の剛性板７の表面に設けられている。また、この実施の形態では、上記オーバークラッド層３が、樹脂等からなるシート材Ｓで被覆されており、そのシート材Ｓは、弾性率が１ＭＰａ〜２００ＧＰａの範囲内に設定され、かつ、厚みが５〜２００μｍの範囲内に設定されたものとなっている。
【００１６】
なお、図１（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１（ａ）では、コア２の数を略して図示している。さらに、図１（ａ）の矢印は、光の進む方向を示している。
【００１７】
上記電子下敷きＡは、図２に側面図で示すように、筆記具１０でメモ等を書き込む用紙Ｋの下に敷いて使用される。このとき、上記電子下敷きＡのシート材Ｓ〔図３（ａ），（ｂ）参照〕の表面が、上記用紙Ｋとの接触面となるようにする。そして、メモ等の入力は、筆記具１０を手２０に持ち、その筆記具１０で上記用紙Ｋの表面にメモ等を書くことにより行われる。その用紙Ｋにおける入力領域は、上記電子下敷きＡの光導波路Ｗの格子状のコア２〔図１（ａ）参照〕に対応する部分となっている。
【００１８】
すなわち、上記用紙Ｋの表面に、手２０に持ったペン等の筆記具１０でメモ等を書くと、図３（ａ）に拡大断面図で示すように、ペン先等の先端１０ａによる筆圧が、用紙Ｋおよびシート材Ｓを介してオーバークラッド層３に伝わり、光導波路Ｗが押圧される。それにより、ペン先等の先端１０ａによる押圧部分では、コア２が変形し、そのコア２の内部の光の伝播が妨げられ、受光素子５での光の検出レベルが低下することから、その押圧位置が検知される。
【００１９】
また、上記押圧部分では、上記用紙Ｋおよびシート材Ｓも、ペン先等の先端１０ａでの押圧により、溝状に凹む。そして、書き跡（筆記具１０の先端１０ａの移動跡）では、上記押圧が解除され、上記光導波路Ｗおよびシート材Ｓは、各自の復元力により、元の平坦な状態〔図１（ｂ）参照〕に戻る。しかし、上記用紙Ｋは、書き跡Ｔが溝状に凹んだままの状態になっている場合がある〔図６（ａ）参照〕。その場合に、図３（ｂ）に拡大断面図で示すように、その溝状に凹んだ部分（書き跡Ｔ）に手２０や指等を置くと、この実施の形態では、上記シート材Ｓが設けられているため、そのシート材Ｓの弾性率による作用と厚みによる作用とが相俟って、上記溝状に凹んだ部分（書き跡Ｔ）は、元の平坦な状態に戻るように変形する。その結果、上記溝状に凹んだ部分（書き跡Ｔ）に手２０や指等を置いても、その光導波路Ｗの部分は、コア２の内部の光の伝播が妨げられるまで変形することはなく、上記書き跡Ｔの部分は、検知されないようにすることができる。
【００２０】
さらに、上記用紙Ｋにメモ等を書く際には、その用紙Ｋの下に上記シート材Ｓが設けられているため、筆記具１０での書き味が良好である。
【００２１】
ここで、上記シート材Ｓについて、より詳しく説明する。
【００２２】
上記シート材Ｓは、先に述べたように、弾性率が１ＭＰａ〜２００ＧＰａの範囲内に設定され、かつ、厚みが５〜２００μｍの範囲内に設定されたものとなっている。なかでも、上記弾性率に係わらず、Ｓ／Ｎ比が大きくなる〔ノイズ（Ｎ）が少ない〕点で、厚みは１００μｍ程度が好ましい。なお、上記シート材Ｓを両面テープでオーバークラッド層３の表面に貼着する場合は、その両面テープを含めて、上記弾性率の範囲内にするとともに上記厚みの範囲内にする。
【００２３】
上記シート材Ｓの形成材料としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート），ＰＩ（ポリイミド），ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等の樹脂、もしくはシリコーンゴム，アクリルゴム等のゴム、もしくはステンレス，アルミニウム等の金属等があげられる。
【００２４】
なお、上記実施の形態において、格子状のコア２の各交差部は、通常、図４（ａ）に拡大平面図で示すように、交差する４方向の全てが連続した状態に形成されているが、他でもよい。例えば、図４（ｂ）に示すように、交差する１方向のみが、隙間Ｇにより分断され、不連続になっているものでもよい。上記隙間Ｇは、アンダークラッド層１またはオーバークラッド層３の形成材料で形成されている。その隙間Ｇの幅ｄは、０（零）を超え（隙間Ｇが形成されていればよく）、通常、２０μｍ以下に設定される。それと同様に、図４（ｃ），（ｄ）に示すように、交差する２方向〔図４（ｃ）は対向する２方向、図４（ｄ）は隣り合う２方向〕が不連続になっているものでもよいし、図４（ｅ）に示すように、交差する３方向が不連続になっているものでもよいし、図４（ｆ）に示すように、交差する４方向の全てが不連続になっているものでもよい。さらに、図４（ａ）〜（ｆ）に示す上記交差部のうちの２種類以上の交差部を備えた格子状としてもよい。すなわち、本発明において、複数の線状のコア２により形成される「格子状」とは、一部ないし全部の交差部が上記のように形成されているものを含む意味である。
【００２５】
なかでも、図４（ｂ）〜（ｆ）に示すように、交差する少なくとも１方向を不連続とすると、光の交差損失を低減させることができる。すなわち、図５（ａ）に示すように、交差する４方向の全てが連続した交差部では、その交差する１方向〔図５（ａ）では上方向〕に注目すると、交差部に入射する光の一部は、その光が進んできたコア２と直交するコア２の壁面２ａに到達し、その壁面での反射角度が大きいことから、コア２を透過する〔図５（ａ）の二点鎖線の矢印参照〕。このような光の透過が、交差する上記と反対側の方向〔図５（ａ）では下方向〕でも発生する。これに対し、図５（ｂ）に示すように、交差する１方向〔図５（ｂ）では上方向〕が隙間Ｇにより不連続になっていると、上記隙間Ｇとコア２との界面が形成され、図５（ａ）においてコア２を透過する光の一部は、上記界面での反射角度が小さくなることから、透過することなく、その界面で反射し、コア２を進み続ける〔図５（ｂ）の二点鎖線の矢印参照〕。このことから、先に述べたように、交差する少なくとも１方向を不連続とすると、光の交差損失を低減させることができるのである。その結果、ペン先等による押圧位置の検知感度を高めることができる。
【００２６】
また、上記用紙Ｋの厚みは、通常、１〜２００μｍの範囲内のものが用いられる。なかでも、１００μｍ程度が好ましい。用紙Ｋが薄くなり過ぎると、ノイズが増加し、Ｓ／Ｎ比が悪化する傾向にあり、用紙Ｋが厚くなり過ぎると、筆記具１０の先端１０ａによる押圧位置の検知感度が落ち〔シグナル（Ｓ）が少なくなり〕、Ｓ／Ｎ比が悪化する傾向にある。
【００２７】
そして、上記実施の形態において、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、感光性樹脂，熱硬化性樹脂等があげられ、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、ゴムシートを用い、そのゴムシート上にコア２を格子状に形成するようにしてもよい。
【００２８】
さらに、上記アンダークラッド層１の下面に、必要に応じて、ゴム層等の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、押圧部分の押圧が解除された後、元の状態に戻すことができる。
【００２９】
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。                                                                
【実施例】
【００３０】
〔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）４０重量部。
成分ｂ：エポキシ樹脂（ダイセル社製、２０２１Ｐ）６０重量部。
成分ｃ：光酸発生剤（ＡＤＥＫＡ社製、ＳＰ１７０）４重量部。
これら成分ａ〜ｃ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。
【００３１】
〔コアの形成材料〕
成分ｄ：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ｅ：エポキシ樹脂（ＤＩＣ社製、ＥＸＡ−４８１６）７０重量部。
成分ｆ：光酸発生剤（ＡＤＥＫＡ社製、ＳＰ１７０）４重量部。
これら成分ｄ〜ｆを混合することにより、コアの形成材料を調製した。
【００３２】
〔アンダークラッド層の形成材料〕
成分ｇ：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ｈ：エポキシ樹脂（ダイセル社製、２０２１Ｐ）６０重量部。
成分ｉ：光酸発生剤（ＡＤＥＫＡ社製、ＳＰ１７０）４重量部。
これら成分ｇ〜ｉ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。
【００３３】
〔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１ＧＰａ、屈折率は１．５０４であった。
【００３４】
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２５ＭＰａ、屈折率は１．５２３であった。
【００３５】
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１ＧＰａ、屈折率は１．５０４であった。
【００３６】
そして、ＰＣ（ポリカーボネート）製基板の片面に、両面テープ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。
【００３７】
〔実施例１〕
〔電子下敷きの作製〕
その後、上記オーバークラッド層の表面を、ＰＥＴ製のシート材（厚み５μｍ）で被覆した。そのシート材の弾性率は１ＭＰａであった。なお、弾性率の測定は、粘弾性測定装置（TA instruments Japan Inc. 社製、ＲＳＡ３）を用いた。
【００３８】
つぎに、上記コアの一端面に、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）を接続した。
【００３９】
〔実施例２〕
上記実施例１の電子下敷きにおいて、シート材の厚みを１００μｍとした。そのシート材の弾性率は１００ＧＰａであった。それ以外の部分は上記実施例１と同様とした。
【００４０】
〔実施例３〕
上記実施例１の電子下敷きにおいて、シート材の厚みを２００μｍとした。そのシート材の弾性率は２００ＧＰａであった。それ以外の部分は上記実施例１と同様とした。
【００４１】
〔比較例１〕
上記実施例１の電子下敷きにおいて、シート材を設けないものを比較例とした。それ以外の部分は上記実施例１と同様とした。
【００４２】
〔比較例２〕
上記実施例１の電子下敷きにおいて、シート材の厚みを２μｍとした。そのシート材の弾性率は０．５ＭＰａであった。それ以外の部分は上記実施例１と同様とした。
【００４３】
〔比較例３〕
上記実施例１の電子下敷きにおいて、シート材の厚みを３００μｍとした。そのシート材の弾性率は３００ＧＰａであった。それ以外の部分は上記実施例１と同様とした。
【００４４】
〔電子下敷きの評価〕
上記実施例１〜３および比較例１〜３の各電子下敷きの表面（比較例１ではオーバークラッド層の表面、それ以外の例ではシート材の表面）に、厚み１００μｍの用紙を載せ、その用紙の表面に文字を書いた。そして、その文字を検知できたものを合格として○、検知できなかったものを不合格として×と評価し、下記の表１に示した。
【００４５】
ついで、上記用紙における上記文字の書き跡に、手の小指の付け根部分（小指球）を置いた。そして、上記書き跡が検知されなかったものを合格として○、検知されたものを不合格として×と評価し、下記の表１に示した。
【００４６】
【表１】
2015015016.tif 000003
【００４７】
上記表１の結果から、実施例１〜３の電子下敷きでは、用紙の表面に書いた文字を検知できるとともに、その書き跡に手を置いても、その書き跡が検知されないことがわかる。それに対し、比較例１，２の電子下敷きでは、用紙の表面に書いた文字を検知できるものの、その書き跡に手を置くと、その書き跡が検知され、比較例３の電子下敷きでは、上記書き跡が検知されないものの、用紙の表面に書いた文字は検知できないことがわかる。
【００４８】
また、上記シート材を、ＰＩ製のもの，ＰＥＴ製のもの，シリコーンゴム製のもの，ステンレス製のものに代えても、それぞれ、上記と同様の傾向を示す結果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の電子下敷きは、用紙の下に敷き、その用紙にメモ等を筆記具で書く際に、その筆記具の先端を検知することに利用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
Ｓ  シート材
Ｗ  光導波路
１  アンダークラッド層
２  コア
３  オーバークラッド層
４  発光素子
５  受光素子
【図１】
2015015016.tif 000004
【図２】
2015015016.tif 000005
【図３】
2015015016.tif 000006
【図４】
2015015016.tif 000007
【図５】
2015015016.tif 000008
【図６】
2015015016.tif 000009