CN101484867A

CN101484867A - 用于非接触型坐标输入系统的导光板、包括该导光板的系统和使用该导光板的非接触型坐标输入方法

Info

Publication number: CN101484867A
Application number: CNA2007800255329A
Authority: CN
Inventors: 李渊槿; 朴相炫; 崔玹硕; 金正斗; 李修林
Original assignee: LG Chemical Co Ltd
Current assignee: LG Corp
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2027-08-10
Also published as: JP2012138105A; WO2008018768A9; TWI381297B; KR100917582B1; JP2009545056A; KR20080014682A; WO2008018768A1; CN101484867B; US20090322677A1; KR100917583B1; TW200820054A; US8754852B2; KR20080014683A

Abstract

本发明披露了一种用于非接触型坐标输入系统的导光板、包括该导光板的系统以及使用该导光板的非接触型坐标输入方法。更具体而言，本发明涉及一种用于非接触型坐标输入系统的导光板，其消除了通过直接接触输入坐标的常规接触型坐标输入系统的不便之处，并且能够尽可能地减少传感器的使用和光学损失。本发明也涉及到一种包括该导光板的系统和使用该导光板的非接触型坐标输入方法。

Description

用于非接触型坐标输入系统的导光板、包括该导光板的系统和使用该导光板的非接触型坐标输入方法

技术领域

本发明涉及用于非接触型坐标输入系统的导光板、包括该导光板的系统和使用该导光板的非接触型坐标输入方法。更具体而言，本发明涉及一种用于非接触型坐标输入系统的导光板，其消除了通过直接接触输入坐标的常规接触型坐标输入系统的不便之处，并且能够尽可能地减少传感器的使用和光学损失。本发明也涉及一种包括该导光板的系统和使用该导光板的非接触型坐标输入方法。

背景技术

一般地，例如电视、计算机显示器等显示装置是经过与计算机或显示器直接连接的按钮或鼠标通过嵌入在其中或与其连接的处理器来接收和处理所需信息的输入。

近年来，已经新开发多种基本或辅助输入技术代替这种常规输入技术，而触摸屏型技术是这些新开发的有用的输入技术之一。

在触摸屏型技术中，在显示屏上设置了电阻膜或超声波产生装置。因此，当用户用手指或其它输入装置触摸屏幕时，在屏幕上发生电阻变化或产生表面声波，其用来探测用户在屏幕上的触摸点的坐标而由此输入信息和执行指令。

当使用这种触摸型输入装置时，对方便地输入所需信息是有利的。

然而，随着近来采用这种输入装置的显示装置的尺寸不断增大的趋势，用户与显示装置的距离增加到了超出了用户手臂的长度的程度，因此与在用户仅伸出手臂就能触摸到显示装置的常规状况相比，导致当用户触摸屏幕表面时必须移动的更为频繁的不便。

此外，例如触摸屏型输入系统的接触型坐标输入系统不仅易于遭受由接触导致的污染，而且由于对屏幕重复施加压力而导致显示面板的耐久性劣化。

为了解决上述问题而开发了非接触型坐标输入系统。与接触型坐标输入系统不同，非接触型坐标输入系统不需要输入装置(手指、笔等)与屏幕之间的物理接触。相反地，它采用其它类型的输入装置和探测装置(传感器)。

具体而言，非接触型坐标输入系统一般以这样一种方式使用光来输入坐标：将光照射到屏幕上的所需位置上，并将位置的坐标组输入到显示装置中，从而完成了与触摸屏型输入系统相同的功能。尽管为此目的通常使用激光束作为光，但是光并不特别限定为激光束。相反，术语“光”在这里作为概念使用，包括所有范围内的电磁波，例如红外线、紫外线等。

非接触型坐标输入系统的一个实例为在韩国专利公开第2001-0026856号中公开的基于光的直接指向系统(direct pointing system)。该系统被设想为通过直接指向来实现所需菜单的容易选择，而不需要遥控器的麻烦操作。该系统包括：指示器(pointer)，其通过在目标方向发出例如激光束的光而选择菜单；探测单元，其具有连接在屏幕上的测光垫(light detection pad)，用于探测从指示器发出的光射在屏幕上的位置；位置计算单元，其基于来自探测单元的探测信号来计算在屏幕上的位置；中央处理器(CPU)，用于控制在计算位置上显示的光标，并通过指示器的选择开关操作来控制将被执行的相应于光标位置的菜单的相关操作；光标生成单元，用于在CPU控制下生成和显示光标。

这种直接指向系统的优点在于用户不需要遥控器麻烦的操作，并可以通过直接用光指向菜单而容易地选择在屏幕上显示的菜单。

非接触型坐标输入系统的另一个实例为在日本专利公开第Hl 1-119910号中公开的输入-输出装置。

在这个公开中的输入-输出装置探测在输入-输出装置的显示屏幕上的特定位置，并允许以非接触的方式进行对应于探测位置的数据输入。具体而言，输入-输出装置操作该特定位置来探测在显示屏幕上的位置，并执行对应于该探测位置的输入和输出。在所述输入-输出装置中，用由用于输入光的写字笔(write pen)发出的光照亮在显示屏幕上的特定位置。然后，与显示单元整合并以矩阵排列的多个光电转换元件之一在光照射的位置接受光，因此探测到对应于光电转换元件输出状态的位置。

这样一种输入-输出装置也是一种以非接触型的方式向屏幕输入信息的有用装置。

由图1和图2可知，在韩国专利公开第2001-0026856号和日本专利公开为第Hl1-119910号中公开的技术采用基于当来自指示器等的光到达用于探测光的各个传感器时所获得的信息而输入坐标的方法，所述传感器位于对应于各个坐标的格点(例如，图2中的1aa)。

然而，当应用于大显示装置时或在需要将输入坐标更精细地分级的情况下，这种坐标输入方法可能有问题。换句话说，由于上述坐标输入方法需要对应于各个坐标的传感器(例如光学传感器)，所以必须提供对应于输入坐标数目的传感器数目。而且，当传感器以固定间隔排列时，显示装置屏幕的尺寸增大，则用于显示装置的传感器的数目也以与屏幕增加尺寸(长或宽)的平方成比例的方式增加，因而在实践中使得在增大的输入装置中排列传感器变得更加困难。

因此，当制造更大的显示装置时，这种大数目的传感器变成了制造商的巨大负担。这个问题也出现在将坐标更加精细分级的情况中。当坐标的分辨率增加时，必须提供额外的传感器以便对应于分辨率的增加量，并且传感器的数目也以与坐标分辨率的平方成比例的方式增加。

而且，如图2所示，当提供传感器给各个坐标时，必须设定某一区域为传感器区1aa而其它区域作为独立于传感器区1aa的像素区1ba。因此，为了保证像素区足够的表面积，传感器必须非常小，并且，如果不是非常小，图像质量劣化就会不可避免地发生。

发明内容

技术问题

为了解决现有技术的前述问题而开发了本发明，因此本发明的一个方面提供了一种用于非接触型坐标输入系统的导光板、包括该导光板的系统以及使用该导光板的非接触型坐标输入方法，该导光板能够以非接触型方式在不使用过多数目的传感器的情况下输入坐标。

本发明的另一方面提供了一种用于非接触型坐标输入系统的导光板、包括该导光板的系统以及使用该导光板的非接触型坐标输入方法，该导光板不会由于传感器导致图像质量劣化。

本发明的再一方面提供了一种非接触型坐标输入方法，其能够以非接触型方式在不使用过多传感器的情况下充分输入坐标。

本发明的又一方面提供了一种非接触型坐标输入方法，其基于用于非接触型坐标输入系统的导光板，不会由于传感器导致图像质量劣化。

技术方案

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种导光板，其包括荧光体和至少一层光学层。

该导光板可以进一步包括多个光学传感器，用于探测从接收到达所述导光板的光的荧光体发出的光。所述光学传感器被连接到导光板的横向方向上的一个或两个边缘及纵向方向上的一个或两个边缘以便每个光学传感器的光接收部件都面向导光板的边缘侧面。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种非接触型坐标输入系统，其包括：导光板，其接收从发光装置发出的入射光并包括荧光体和至少一层光学层；多个光学传感器，其探测从接收到达所述导光板的光的荧光体发出的光，所述光学传感器被连接至导光板的横向方向上的一个或两个边缘及纵向方向上的一个或两个边缘以便每个光学传感器的光接收部件都面向导光板的边缘侧面；和计算单元，其连接到光学传感器用于计算到达导光板的光的入射点的坐标组并将计算出的坐标组传输到显示装置或与其连接的计算机系统。

根据发明的又一方面，本发明提供了一种使用非接触型坐标输入系统的非接触型坐标输入方法，该系统包括：导光板，其接收从发光装置发出的入射光且包括荧光体和至少一层光学层；多个光学传感器，用于探测从接收到达所述导光板的光的荧光体发出的光，所述光学传感器被连接到导光板的横向方向上的一个或两个边缘及纵向方向上的一个或两个边缘以使每个光学传感器的光接收部件都面向导光板的边缘侧面；和连接到光学传感器的计算单元，用于计算到达导光板的光的入射点的坐标组并将计算出的坐标组传输到显示装置或与其连接的计算机系统，其中，在连接到横向边缘的光学传感器中，具有最高光接收量的光学传感器的位置或在两个具有最高光接收量的相邻光学传感器之间的特定位置计算作为入射光的横坐标，而在连接到纵向边缘的光学传感器中，具有最高光接收量的光学传感器的位置或在两个具有最高光接收量的相邻光学传感器之间的特定位置计算作为入射光的纵坐标。

优选地，将荧光体涂敷在导光板的透明层表面上或将其掺杂到其透明层中。

优选地，所述透明层在所使用荧光物质的吸收-发射波长区域内具有10％以下的雾度(haze)和80％以上的透光率。

优选地，所述透明层含有选自玻璃、聚烯烃、烯烃共聚物、亚克力(acryl)、聚乙烯、聚氨酯、包括聚缩醛和环氧树脂的醚聚合物、包括聚碳酸酯(PC)的聚酯、聚酰胺、聚砜和聚硅氧烷中的一种材料。

当将导光板用粘合剂或胶粘剂装配到其它光学构件上时，该装配的光学构件也能用作导光板。如果任一所述光学构件在所产生的荧光的波长区域具有高雾度或低透光率，则它会阻碍荧光的光导效率(light guideefficiency)。在这种情况下，需要通过在光学构件和光导构件之间插入低折射涂层使该光学构件与导光板光学分离，与构成所述导光板的构件中具有最高折射率的特定构件相比，该低折射涂层的折射率低0.05以上。

这时，所述低折射涂层(与具有最高折射率的构件相比，其折射率小0.05以上)优选由多孔或中空的二氧化硅粒子、基于氟的树脂或例如CaF₂、MgF₂、NaAlF₄、SiO₂、ThF₄、ZrO₂、Nd₂O₃、SnO₂、TiO₂、CeO₂、ZnS、In₂O₃等的电介质通过干涂法或湿涂法形成。另一方面，当导光板的透明层具有足够高的折射率时，该透明层可以包含折射率约为1.5的普通树脂，例如玻璃、聚烯烃、烯烃共聚物、亚克力、聚乙烯、聚氨酯、包括聚缩醛和环氧树脂的醚聚合物、聚硅氧烷等。

优选地，包含荧光体的光导板具有10％以下的雾度。

优选地，所述荧光体为选自基于花青、苝(perylene)、蒽醌和呫吨(xanthene)的染料中的染料。

优选地，计算单元或连接到计算单元的计算机系统使显示装置显示其上光的入射点的坐标组。

更优选地，将导光板连接至显示装置表面，或以单独板(separate plate)或保护装置的方式可拆卸地连接至显示装置的前表面。

优选地，显示装置为选自LCD、PDP、LED、FED和CRT显示器中的一种。

优选地，将导光板连接至LCD偏光板、PDP滤光片、投影屏、LED、FED或CRT显示器的表面。

优选地，基于光学传感器的位置和光接收量之间的关系的回归分析，计算在以横向或纵向方向连接至边缘的光学传感器中具有最高光接收量的光学传感器的位置或具有最高光接收量的两个相邻光学传感器之间的特定位置。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种在用于非接触型坐标输入系统的导光板上输入入射光坐标的方法，该导光板包括荧光体和至少一层光学层，该方法包括：将入射光照射至导光板上的一点；使接收到达导光板的入射光的荧光体发出的光，到达连接在导光板上的至少两个位置的光学传感器；探测到达光学传感器的光的强度并输出对应于该光强度的信号；通过将输出信号代入预先确定的表示光强度和距离之间关系的回归表达式来计算每个光学传感器与光入射点之间的距离；以及得到符合点轨迹的一点，其中从各个光学传感器到光入射点的距离的比或两个光学传感器之间的距离的比是不变的，接着确定该点的坐标组为光入射点的坐标组。

优选地，当系统包括3个以上的光学传感器时，得到由两对光学传感器形成的轨迹彼此相遇的1个或多个点，而将各点坐标组的平均值对应的点确定为从各个光学传感器到光入射点的距离的比例为常数的点的轨迹形成的点。

优选地，将荧光体涂敷在导光板的透明层表面上或掺杂在其透明层中。

优选地，该透明层在所使用的荧光材料的吸收-发射波长区域内具有10％以下的雾度和80％以上的透光率。

优选地，所述导光板在其外面进一步包括低折射层，与构成导光板的构件中具有最高折射率的构件相比，该低折射层的折射率低0.05以上。

优选地，所述导光板具有10％以下的雾度。

优选地，至少将两个光学传感器连接至导光板的前面、后面或侧面来探测从接收到达导光板的入射光的荧光体发出的光。

有益效果

根据本发明，用于非接触型坐标输入系统的导光板，和使用该导光板的以非接触型方式输入坐标的方法，能够以非接触的方式令人满意地进行坐标输入，不需要过多数目的光学探测器同时避免了由探测器引起的图像质量劣化。

附图说明

图1为韩国专利公开第2001-0026856号的基于光的直接指向系统的示意图，所述系统具有用于非接触型输入坐标的位于各格点处的光学传感器；

图2为日本专利公开第Hl1-119910号的输入-输出装置的示意图，其图示光学传感器和像素是同时存在的；

图3为图示光在进入根据本发明的导光板之后传送至导光板边缘的现象的概念图；

图4为图示全内反射原理的概念图；

图5为图示光在从导光板中的荧光体朝各个方向发出后通过全内反射向导光板边缘传送的概念图，图5(a)为剖视图而图5(b)为平面图；

图6为在对应于荧光体发光位置的各边缘到达横坐标传感器或纵坐标传感器的光强度的差异的说明图；

图7为描述根据各坐标的传感器位置的光接收量的变化图；

图8为具有连接在其前面或后面的传感器的导光板的示意图；

图9为具有连接在其上的传感器的导光板的示意图，图9(a)图示了具有连接在其侧面的传感器的导光板的示意图，以及图9(b)图示了连具有接在其上面的传感器的导光板的示意图；

图10为图示沿根据本发明的导光板的一个侧面设置的两个传感器的示意图；

图11为在光接收点和传感器之间的距离为已知的条件下，在根据本发明的具有沿其一个侧面设置的两个以上传感器的导光板的光入射点上获得坐标组的方法的概念图；

图12为描述从光入射点到传感器的距离与由传感器探测到的光强度之间的关系的曲线图；

图13为具有3个以上传感器的导光板的概念图；

图14为在2个传感器和光入射点之间的距离比为已知的情况下，用所得的圆形轨迹获得光入射点坐标组的方法的示意图；

图15为具有涂敷在导光板透明层表面或掺杂到透明层中的荧光体的导光板的实例的视图；

图16为包括根据本发明的导光板的非接触型坐标输入系统的概要透视图；

图17为根据本发明的一个实施方式用于放大从光学传感器到电压信号的电流信号的电路的电路图；

图18为描述根据本发明的一个实施方式用设置在横向方向的各个传感器探测到的光的强度分布的图；

图19为描述根据本发明的一个实施方式用设置在纵向方向的各个传感器探测到的光的强度分布的图；

图20为根据本发明的一个实施方式的坐标输入系统的示意图；

图21为描述根据本发明的一个实施方式用于获得光强度与从光入射点到各个传感器之间的关系的传感器和光接收点的配置的坐标图；

图22为描述根据本发明的一个实施方式，通过以特定的图案方式将入射光照射到荧光导光板时所产生的传感器信号的计算与坐标转换所得到的光接收点的坐标图；以及

图23为图22的放大图。

具体实施方式

现在参照附图将详细描述本发明的示例性实施方式。

注意到包括设置在各格点上的光学传感器的常规技术的问题，本发明的发明人已经研究了在各格点不安置传感器的情况下能够在光入射点容易地输入坐标的坐标输入系统。结果，本发明的发明人发现，如图3所示，即使在传感器没有位于光入射点的情况下，如果光21从光入射点可以传送到沿屏幕周围设置的多个感应器30和40，用这些传感器计算或测量出的在光入射点处的横坐标和纵坐标的输入可以提供与在通过位于光入射点的传感器输入入射点的坐标的情况相同的效果。

为了使光到达如上所述的多个感应器30和40，必须控制光21的路径使得到达屏幕的光21可以分成至少两个分支，然后传送至各个传感器。然而，当光以一个方向进入屏幕时，由于其内在属性它趋向于通过屏幕而不是被分开并传送至位于屏幕周围的多个传感器。因此，当使用常规的屏幕时，不能实现本发明的技术创意。

根据本发明，导光板60用来将到达屏幕的光20传送至多个传感器。具体而言，根据本发明的一个实施例，导光板包括荧光体和至少一层能够产生全内发射的光学层。在导光板中，可以将该荧光体涂敷在导光板透明层的表面或掺杂到其透明层中。在这点上，在下文中将具有掺杂到透明层中的荧光体的导光板作为一个实例进行描述。另一方面，应该理解，除非另外说明，术语“层”在这里指的是透明层。

导光板60采用光全内反射来避免光在先前传播方向或折射方向传播后以光进入方向的反方向从屏幕中逃逸的现象。这里，当光通过具有不同折射率的两个介质之间的界面时，光部分地穿过界面并传送至第二介质，和部分地被界面反射。另一方面，在光从光密介质传送至光疏介质的情况下，如果光的入射角大于或等于图4中用θ_c表达的临界角，光被界面全反射而非通过两介质之间的界面。这种光学现象被称为“全内反射”，并广泛应用于纤维光学等来用光存储和传送信息。

临界角是由两介质的折射率决定的，并根据斯内耳定律(Snell’s law)由如下数学式所表达。

数学式1

[数学式1]

θ_{c} = \sin^{- 1} \frac{n_{2}}{n_{1}}

当光的入射角大于或等于临界角，在导光板的最外层光就会遵循全内反射而因此沿着导光板的侧边移动而不是穿过导光板。因此，当传感器位于侧边时，光就能传送至传感器。

然而，在实现本发明的技术创意的过程中仍然存在一些技术问题。当从例如激光指示器等发光装置发出的光进入显示装置的屏幕或导光板时，由上述的斯内耳定律可知它因此被折射到与空气中传播方向的不同的方向，并因此在导光板内具有临界角或小于临界角的角度。结果，光被全部传送至导光面板的对面，并穿过所述对面。换句话说，当与空气接触的导光板的两平面相互平行时，不论光的入射角为多大，从一侧进入的光全部从另一侧通过。如果导光板具有粗燥的表面或其中包含扩散颗粒，光在导光板内可以具有大于或等于临界角的传播角度。然而，在这种情况下，当在导光板中传播时，由于散射或折射光可以从导光板逃逸或衰减。因此，本发明最重要的特征之一是通过将改变光的方向使其具有大于或等于在导光板内临界角的传播角使得进入导光板的入射光，没有任何衰减地传播至导光板的终端。

为了解决这样的问题，根据本发明的一方面，在透明层的表面或透明层中配置了荧光体。荧光体是一种利用电子从激发态跃迁到基态释放的能量发光的材料，所述激发态是通过施加例如光或电的能量得到的。当光进入导光板来指示位置时，被激发的荧光体呈放射状发光同时被光激发的荧光体的电子跃迁到基态。

本发明最重要的特征之一是从激发的荧光体发出的光是放射状发出的。如果光放射状发出，就可以解决上述所有问题。也就是说，如从导光板厚度方向观察的图5(a)所示，大部分从荧光体呈放射状发出的光21，以大于或等于临界角θ_c的入射角θ₁，通过构成导光板的一层或多层的最外层进入第一介质，即导光板，和与导光板接触的第二介质之间的界面，并且移向导光板的侧面同时在这两个介质之间的界面处发生全内发射。

而且，如图5(b)所示，来自荧光体的光也被以平面方向放射状发射到导光板。这里，由于来自荧光体的光沿两个或多个方向传播(严格来说，无数方向)，所以它能到达位于，例如，根据本发明的一个实施方式的导光板的边缘的所有横坐标或纵坐标的传感器。

在这点上，由于光到达所有感应器，所以需要特定的操作来确定对应于光最初到达导光板的光入射点的横坐标传感器和纵坐标传感器。

图6显示当根据本发明的一个实施方式使用横坐标传感器和纵坐标传感器获得坐标组时，到达各个传感器的光的图形。从图6中可以看出，尽管光从被激发的荧光体中均匀发出，但是到达传感器的光的强度根据被激发的荧光体和传感器之间的位置关系而不同。换句话说，由于随着传感器与被激发荧光体之间的距离的增加光更加分散，所以在离发出荧光的被激发荧光体最近的传感器处的光强度最高，并且随着它们之间距离的增加而逐渐减小。这种现象可以通过光强度与光源距离的平方值成反比的事实来近似解释。而且，对于从荧光体发出的光到达的相同表面积，以垂直方向接收来自荧光体的光的一个传感器(对应于被激发的荧光体的横坐标或纵坐标的传感器)具有比其它传感器高的光强度，而以斜向接受来自荧光体的光的另一个传感器具有比其它传感器低的光强度。因此，如下在图7中将进行的示例性描述，到达各个传感器的光强度(即，光的入射量)趋于在对应于荧光体的位置的坐标组的传感器(换句话说，从指示器发出的光最初到达的位置)上显示最大值并且随着与传感器距离的增加而减小。

而且，可以在导光板和传感器之间设置滤光片。这里，滤光片包括具有以固定间隔形成的光屏蔽图案的材料。设置滤光片使大量的荧光到达对应于发出荧光的位置的预先确定的传感器，同时阻挡光到达预先确定的传感器周围的传感器，因而改善了信号的灵敏性。使用这种结构的滤光片，当入射光与传感器成直角时，允许光到达传感器而不被滤光，然而，当入射光与传感器成斜角时，大量的光被滤光片阻挡。结果，到达滤光片的光量由于滤光片的额外滤光操作以及上述入射角的影响而进一步减少。因此，与对应于荧光体位置的坐标组相关的传感器和其它传感器之间的光量的差异进一步增加，使得它在识别坐标时更加有利。

根据本发明的另一个实施例，较理想地为使用具有连接在其前面的透镜的传感器来根据光入射角而呈现不同的灵敏度(即，用于增加传感器前方光入射量的传感器)。在这种情况下，与对应于荧光体位置的坐标组相关的传感器和其它传感器之间的光量的差异进一步增加，使得它在识别坐标时更加有利。通常使用光电二极管作为探测光的传感器。在这点上，由于大多数常规的光学传感器根据光入射角而呈现不同的灵敏度，所以可以使用不经过任何改造的常规光学传感器，或使用改造过的其它种类的传感器来根据光入射角而呈现不同的灵敏度。

因此，横坐标和纵坐标可以以如下方式确定：选择指示对应于显示最大值位置的横坐标传感器和纵坐标传感器的预先确定的坐标组，作为输入坐标组。另外，可以通过如下方式确定横坐标和纵坐标：在对应于显示最大值位置的两个横坐标传感器之间设定一个位置作为横坐标，同时在对应于显示最大值位置的两个纵坐标传感器之间设定一个位置作为纵坐标。

另一方面，由于干扰信号可以包含在将发送到传感器的输入信号中，较理想地为依据传感器的位置经过回归分析后对光入射量标准化后，选择对应的坐标组。至于回归分析，可以使用本领域内通常使用包括的最小二乘法的多种回归分析方法中的一种。使用这种回归分析，更容易选择在两传感器之间的位置。

而且，尽管横坐标传感器30和纵坐标传感器40可以分别设置在导光板60纵向的边缘之一和横向的边缘之一，但是它们可以设置在导光板的所有边缘上。

在这种情况下，例如，当到达横坐标传感器的光入射量由于干扰信号而在两个或者多个横坐标上显示最高强度时，基于在对应于横坐标传感器的纵坐标传感器中具有较大光入射量的一个纵坐标传感器的确定或基于到达这两个横坐标传感器的光入射量的比例，可以确定一个实际具有最大光入射量横坐标传感器。

而且，当传感器分别位于纵向的边缘之一和横向的边缘之一时，可以在其它边缘的侧面进行例如电镀或沉积涂敷等减反射或抗吸收处理来除去干扰信号或改善信号强度。

尽管可以以多种方式连接传感器，在下文中将描述其中两种合适的方法。首先，如图8所示，传感器可以设置在导光板的前面和后面中的任何一面。在这种情况下，当光到达导光板的前面或后面的界面时，必须使光到达传感器里而不发生全内发射。为了达到这个目的，需要调节在传感器连接至导光板处的粘合剂的透明度和折射率。因此，粘合剂或粘接剂优选具有比透明层或作为包层(包围透明层并具有比透明层低的折射率)的介质(如果提供了包层)高的折射率。在这种情况下，当如图9(a)所示沿横向观察带有连接至其上的传感器的导光板时，每个传感器的光接收区具有比荧光导光板的厚度和粘合层的厚度之和足够更长的横断面长度(即，导光板与传感器之间的接触部分的长度)，因此，确保了良好的光接收效率。

接下来，如图9(a)所示，光学传感器可以连接至导光板的侧面。在这种情况下，由于光不经过在导光板表面的全内反射而直接到达传感器，所以即使在导光板与传感器之间存在空气层的情况下对导光板的性能也没有影响。而且，由于对粘合剂的折射率没有限制所以它是高效的。至于粘结剂，使用压敏粘合剂较有利。而且，传感器可以连接至导光板上使得在导光板与传感器的光接收区之间具有空气层。

然而，当导光板具有非常薄的厚度时，将传感器连接至导光板的侧面相对困难。因此，如图9(b)所示，可以使用柔性反射膜将传感器连接至导光板以便可以将从导光板侧面发出的荧光经反射膜反射到传感器上。

而且，对于连接传感器的方法，尽管单独的传感器可以用粘合剂连接至导光板预先确定的位置，但是光电二极管传感器可以通过图形化连接至导光板的表面而具有传感器的功能。

本发明的坐标输入方法可以使用从光入射点到传感器距离的信息有效地实现。接下来，将参照考虑几种传感器排列方式的实例描述高效探测入射光坐标的几种方法。

根据使用本发明导光板的本发明的坐标输入方法的一个优点，如图10所示，传感器可以连接至导光板60的某两个位置。在这种情况下，如果能获得每个传感器30与光入射点的距离，就可以获得在导光板上的入射点的坐标组。

该原理的一个实例如图11所示。根据该原理，当与各点的距离确定时，画出满足该距离的轨迹，接着得到符合轨迹的点。具体而言，在图11中，假设在传感器所处位置的两点有两组坐标，第一坐标组为(a1，b1)，第二坐标组为(a2，b2)，而从光入射点(u，v)的垂直线与第一坐标组和第二坐标组之间的直线的相交点的坐标组为(l，m)，第一坐标组与光入射点的距离为d1，以及第二坐标组与光入射点的距离为d2。然后，在d1，d2，a1，b1，a2，b2和m之间建立数学式2如下：

数学式2

[数学式2]

d_{1}^{2} - [{(l - a_{1})}^{2} + {(m - b_{1})}^{2}] = d_{2}^{2} - [{(l - a_{2})}^{2} + {(m - b_{2})}^{2}]

数学式2是从如下事实中推导出来的，当两个直角三角形具有共同边“c”，共同的边具有同样的长度。通过对数学式2变形，数学式可以如下推导出：

数学式3

[数学式3]

d_{1}^{2} - d_{2}^{2} = (2 l - a_{1} - a_{2}) (a_{2} - a_{1}) + (2 m - b_{1} - b_{2}) (b_{2} - b_{1})

此外，由于坐标组(l，m)位于第一和第二坐标组之间的直线上，可以使用一次函数推导出数学式4，如下：

数学式4

[数学式4]

m = (l - a_{1}) \frac{b_{2} - b_{1}}{a_{2} - a_{1}} + b_{1}

而且，当通过将数学式4代入到数学式3中重排关于“l”的数学式4时，可以得到如下由数学式5所表达的“l”。然后，当将所得结果重新代入数学式4，可以得到如下由数学式6所表达的“m”。

数学式5

[数学式5]

l = \frac{(d_{1}^{2} - d_{2}^{2}) (a_{2} - a_{1}) + (a_{1} + a_{2}) [{(a_{2} - a_{1})}^{2} + {(b_{2} - b_{1})}^{2}]}{2 [{(a_{2} - a_{1})}^{2} + {(b_{2} - b_{1})}^{2}]}

数学式6

[数学式6]

m = \frac{(d_{1}^{2} - d_{2}^{2}) (b_{2} - b_{1}) + (b_{1} + b_{2}) [{(a_{2} - a_{1})}^{2} + {(b_{2} - b_{1})}^{2}]}{2 [{(a_{2} - a_{1})}^{2} + {(b_{2} - b_{1})}^{2}]}

这里，由于坐标组(l，m)在光入射点上，但是在光入射点的垂直延长线与第一和第二坐标组之间的直线相交的点上，所以必须从上述的结果中得到光入射点的坐标组(u，v)。换句话说，当将毕达哥拉斯定理(Pythagoreantheorem)代入被垂直线分开的两个直角三角形时，可以如下得到数学式7和8。此时，由于已经在数学式5和6中分别得到“l”和“m”的值，所以可以从下述数学式中得到“u”和“v”的值。

数学式7

[数学式7]

(u-a₁)²+(v-b₁)²＝(l-a₁)²+(m-b₁)²+(u-l)²+(v-m)²

数学式8

[数学式8]

(u-a₂)²+(v-b₂)²＝(l-a₂)²+(m-b₂)²+(u-l)²+(v-m)²

因此，当给定两传感器到光入射点的距离时，可以获得光入射点的坐标组。

这里，获得所述距离可能是一个问题。在这点上，基于对包含在导光板的荧光体发出的光强度和被传感器探测到的光强度随着与荧光体距离的增加而逐渐减少的事实的回归分析，发明人发现光强度与距离之间存在有用关系。

特别是，在一些示例性实例中，发明人能发现距离“x”和由传感器探测到的光强度“y”(单位mV)可以用如下的数学式9表示，并且可以通过适当地选择其系数而推导出它们之间具有高相关度(correlation level)的回归表达式。当然，本发明并不必定限于下面的数学式9。相反地，可以通过以例如指数函数、多项表达式等多种形式表达结果来获得具有高相关度的其它类回归表达式。而且，可以参照通过输入与其相关的数值建立的数据库得到距离，而不是通过回归分析得到的数字公式。在这种情况下，更理想地为传感器设计成不受其光入射角影响。当使用可能受光入射角影响的传感器时，必须根据光入射角进行灵敏度校正。

数学式9

[数学式9]

y＝ax^b

这里，“y”表示传感器的光接收强度，而“x”表示距离。

图12显示在本发明的一个实施例中以数学式9的形式对光入射点与传感器之间的距离进行回归分析的结果。在图12中，作为相关水平的指数的R²为0.994，这意味着结果为非常精确的值。在图12中，数学式中的“a”为15647而“b”为-1.957。

因此，在本发明的坐标输入方法中，测量距离的步骤是以如下方式进行的：通过将入射光照射至几个点上，预先获得从光入射点到传感器之间的距离与到达传感器的光强度之间的关系，并从由传感器探测到的光强度与真实距离之间的关系表达式(或数据库)中得到真实距离。

换句话说，本发明的坐标输入方法包括：将入射光照射到所述导光板的点上，使接收到达导光板的入射光的荧光体发出的光到达连接在导光板的至少两个位置上的光学传感器，探测到达光学传感器的光强度来输出对应于光强度的信号，通过将输出信号代入到表示光强度与距离之间关系的先前确定的回归表达式计算每个光学传感器与光入射点(在入射光照射的地方)之间的距离，并得到与各个传感器到光入射点距离比的点轨迹一致的点，接着确定该点的坐标组为光入射点的坐标组。

因此，仅使用两个传感器就能有效实现使用本发明导光板的坐标输入方法。此时，应该注意通过数学式7和8得到坐标组(u，v)的数字不是一个数字而是两个数字。换句话说，数学式7和8的解表示，满足上述条件的坐标是相对于两点的连线成线性对称的关系。因此，当安装两个传感器时，较理想地为如果这些传感器能安装在导光板的同一侧面时就安装到同一侧面。如果将传感器安装到导光板的里面而不是侧面或分别安装到不同侧面，由上述的线性对称关系可能计算出两组坐标。

另一方面，当两个传感器安装地彼此过于靠近，即使坐标输入点和传感器之间的距离发生微小变化，也会显著增加计算出的坐标与实际坐标之间的误差。因此，较理想地为将这两个传感器以导光板对角线长度的一半以上的距离相互分开。

根据本发明的另一方面，可以将3个以上传感器连接至导光板上以增加准确性或以简单方式输入坐标。

换句话说，当将3个以上传感器连接至其上时，可以有3组传感器组合，这导致3组坐标。当然，在理想的情况下3组坐标应当相互一致，但是，由于有微小误差的可能性，可以在计算坐标组时使用这些坐标组的平均值或3组坐标中相互一致的两组坐标。

根据本发明的另一个实施方式，如图13所示，将3个以上传感器连接至导光板的4个或3个角落。在这种情况下，由于导光板通常为长方形，所以一对传感器用来获得横坐标，而另一对传感器用来获得纵坐标。从各对传感器中获得横坐标和纵坐标的方法基于数学式5或6。这是因为从光入射点延伸到各侧边(与在两角落处连接传感器的侧边一致)的垂直线底部对应于各点的横坐标或纵坐标。

当然，即使在这种情况下，也可以用数学式7和8获得光入射点的坐标组。

此外，使用基于数学式9的获得到光入射点的距离比的方法，可以避免或最小化在计算坐标组时由于光源亮度的变化(也就是说，荧光亮度的变化)导致的误差。在下文中，将参照图14描述该方法。

在通过数学式9获得两传感器与从光源发出的光的入射点的距离后，假定两传感器到光入射点的距离分别为d1和d2。然后，到光入射点的距离比(d2/d1)可以用数学式10表达如下：

数学式10

[数学式10]

\frac{d_{2}}{d_{1}} = \frac{{(\frac{y_{2}}{a_{2}})}^{1 / b_{2}}}{{(\begin{matrix} y_{1} \\ a_{1} \end{matrix})}^{1 / b_{1}}}

其中，下部的下标“1”表示第一传感器，而另外上部的下标“2”表示第二传感器。

满足两传感器到光入射点比例为d₂/d₁的关系的点轨迹为圆形。因此，当导光板具有两个传感器并且可以获得两传感器到光入射点的距离比(不一定限于数学式10)时，可以得到一个圆的数学式。而且，当将两传感器设置于垂直于或基本垂直于连接先前的传感器与导光板周围的虚拟直线的两个相反末端时，通过获得这些单独传感器到产生荧光的点的距离的比可以得到圆的另一个数学式。在这种情况下，可以从两对传感器中获得两个圆的数学式，因此，可以将两个圆的数学式的交点的坐标组设为光入射点的坐标组。当然，由于两个圆的数学式提供两个交点的两个坐标组，所以可能对于单个光入射点提供两个坐标组。然而，在如上所述适当调节传感器的位置的情况下，由于一个交点将存在于导光板的外面，所以可以得到单个坐标组。

而且，通过利用满足两传感器到光入射点的距离比的点轨迹提供上述的圆的现象，即使在不同的情形下也可以获得更精确的坐标组。当使用例如激光指示器等大多由电池驱动的任何光源向导光板输入坐标时，光源根据时间不可避免的经历电压变化，因此从光源发出的光强度也会变化。另一方面，由于如数学式9所表达的由传感器接收的光强度与光入射点之间的距离关系基于入射光强度是不变的假设，所以，如果入射光强度变化时，数学式9中的常数“a”和“b”可以不相同。然而，即使在这种情况下，回归数学式的所有常数也不会失去它们的意义。在数学式9中，“a”是由光源亮度或荧光材料的荧光产生效率(即，与产生荧光的绝对量相关的常数)决定的常数，而“b”为指示根据在导光板内荧光的传送距离而变化的荧光的衰减度的常数。换句话说，当荧光亮度由于光源亮度的变化而改变，在先前获得的回归数学式中“a”的值也会改变。然而，即使在这种情况下，如果基于常数值，即“b”，可以计算出坐标组，就可以避免由于光源亮度的变化而造成的在计算坐标时的误差。接着，将描述基于作为常数值的“b”计算坐标的方法。

即，由于光源亮度变化(即，荧光亮度的变化)导致计算坐标时的误差的原因可以按如下方法避免。

电压“y”和从荧光入射点到传感器1和传感器2的距离“d”之间的关系，由前述的数学式10所表达。这里，在理想的系统中，导光板具有均匀的光导性和表现出相同的光灵敏度的两个传感器，a₁＝a₂，并且b₁＝b₂。然而，在许多情况下有一些差别。特别是，由于在与导光板连接时各个传感器可能具有不同的衰减度，所以传感器可能具有不同的“a”值。然而，一旦导光板制备完全，a1和a2就具有预先确定的比例。因此，可以有a₂＝k×a₁的关系，并且数学式10可以修正为数学式11如下：

数学式11

[数学式11]

\frac{d_{1}}{d_{2}} = \frac{{(\frac{y_{2}}{a_{1} k})}^{1 / b_{2}}}{{(\frac{y_{1}}{a_{1}})}^{1 / b_{1}}}

当荧光量由于光源亮度的变化而改变时，与产生电压和距离相关的回归数学式由于“a”值的变化也改变。因此，在光源亮度改变的环境下，计算从单个传感器到荧光产生点的绝对距离是不可能的。然而，当重新排列如数学式11中的两传感器到荧光产生点的距离比时，在b1＝b2的情况下，“a”没有任何影响。由于常数“b”是与在导光板中的光衰减率相关的常数，可预期对于均一制备的导光板，几乎所有的传感器都可以具有相同的“b”值，因此常数“b”不受“a”值影响。另外，由于“a”和“b”值已经给定，所以可以进行充分校正。因此，在连接至导光板4个角落的4个传感器中，以相邻两个传感器为一对传感器，可以根据数学式11计算每对传感器到光入射点的距离比。然后，由于每对传感器可获得由固定距离比所定义的圆的轨迹，所以可以至少获得两个圆的轨迹。结果，在两个圆的轨迹之间的交点的坐标组就可以设定为光入射点的坐标组。

或者，有一种将4个传感器连接至导光板的各个侧边而不是各个角落的方法。在这种情况下，单个传感器连接至导光板的4个侧边的每一边上，从而连接至对边的两个传感器组成一对传感器组。此外，有一种将4个传感器连接至导光板的各个顶点上的方法，其中位于对角线的两个传感器组成一对传感器。这时，首先计算与两对传感器相关的距离比，然后基于距离比获得两个圆的数学式。因此，如上所述，可以基于这些圆的数学式的交点的坐标组获得光入射点的坐标组。

或者，在光入射点的坐标组可以由一个交点确定，该交点是由基于两对传感器中的一对的固定距离比所定义的圆轨迹与光入射点到设置在导光板上的任何一个传感器的固定距离所定义的圆轨迹之间的交点。

而且，当使用能够探测光强度和光入射角的传感器和通过积分多个光学传感器或其它方法得到光强度和光入射角时，不必沿导光板的所有边缘设置多个传感器。相反，可以使用分别设置在两个或多个位置的传感器获得坐标组。换句话说，如果能得到射向这个传感器的光入射角，光入射点的坐标组就可以通过在两条延长线之间的交点的坐标组获得，其中一条延长线为从一个传感器拉伸至入射点的直线，而另外一条为从另外一个传感器拉伸至光入射点的直线。

在使用3个以上传感器的情况下，如果所有传感器探测到的光的入射角是准确的，在理论上没有问题，因为与传感器的数目无关，所有延长线仅相交于一点。然而，当传感器探测到的光入射角有误差时，延长线可以相交于几个点。在这种情况下，可以将所有延长线的交点的坐标组之间的中心坐标组设置成光入射点处的坐标组(这里，中心坐标组可以以各个横坐标的平均值和各个纵坐标的平均值给出)。或者，考虑到传感器的准确性可以根据光入射角而变化，光入射点的坐标组可以通过除了由于光的较小入射角度而具有低的准确性的传感器外的传感器的延长线的交点而得到。这种方法可以与上述建立中心坐标组的方法结合使用。因此，更理想地为导光板具有3个以上传感器。

如上所述，本发明需要光通过全内反射能容易地传送至侧面。在这点上，当荧光体产生的光量相同时，为确保改善传感器的探测灵敏度，必须使大量的光通过全内反射传送至侧面。

为增加全内反射的光量，导光板最重要的性质包括折射率、透明度和表面光洁度。临界角随着折射率的增加而减小，因此增加了将由外部光产生的荧光转化为在导光板内全内反射传送的光的效率。较高的表面平整度确保全内反射能在导光板的最外层和另外的介质层之间的界面上容易地发生。而且，良好的内部透明度可以将全内反射传送的光的损失最小化。

优选地，组成导光板的各层(透明层、透明膜、涂层等)具有1.3以上的折射率以获得合适的临界角。更优选地，导光板的层具有1.5以上的折射率以获得更合适的临界角。而且，该导光板具有100nm以下的表面光洁度(Ra)以有效的全内反射，和80％以上的总透光率以确保能被侧面传感器容易探测到的光量被传输到边缘的传感器。而且，可以将导光板以如下方式使用：直接连接至其它光学层，例如，比如偏光片和PDP滤光片的光学膜，或通过粘合剂或胶粘剂连接至比如PDP模块的显示装置的表面层上。这时，显示器的光学层或表面层可能包括劣化导光板功能的材料。在这种情况下，为确保全内反射，将比导光板的折射率低0.05以上的低折射率涂层或低折射率膜形成在导光板的外表面，使得该低折射率涂层或膜插置在导光板与显示装置等的表面层之间。这里，术语“低折射率涂层”指的是其也包括粘合剂或胶粘剂。如果设置在导光板的最外层与低折射率涂层或膜之间的粘合剂或胶粘剂的折射率比导光板低0.05以上，不必提供这样的单独层。这时，如上所述的其折射率低0.05以上的低折射率涂层通过干涂法或湿涂法由如下材料形成：多孔或中空的二氧化硅粒子、基于氟的树脂或例如CaF₂、MgF₂、NaAlF₄、SiO₂、ThF₄、ZrO₂、Nd₂O₃、SnO₂、TiO₂、CeO₂、ZnS、In₂O₃等电介质。另一方面，当导光板的透明层具有足够高的折射率(例如，比位于透明层外面的包层高0.05以上)时，透明层可以含有折射率大约为1.5的普通树脂，例如玻璃、聚烯烃、烯烃共聚物、亚克力、聚乙烯、聚氨酯、包括聚缩醛和环氧树脂的醚聚合物、聚硅氧烷等。

而且，在组成导光板的层中的透明层可以由任何有机或无机材料形成，只要其在所使用的荧光材料的吸收-发射波长区域内具有10％以下的雾度和80％以上的透光率。

优选地，透明层含有选自以下材料中的一种材料，例如玻璃、聚烯烃、烯烃共聚物、亚克力、聚乙烯、聚氨酯、包括聚缩醛和环氧树脂的醚聚合物、包括聚碳酸酯(PC)的聚酯、聚酰胺、聚砜和聚硅氧烷，但并不限于此。

为方便描述而在这里使用术语“透明层”，因此，应该注意，透明层可以以例如透明膜、厚的透明板等多种形式实现。

此外，如图15所示，荧光体50可以以如下方式包含在导光板内：被掺杂进透明层60(见图15(a))或作为形成在透明层60的表面上的涂层61(间图15(b))。

在将荧光体涂覆在透明层上的情况下，优选与粘合剂混合，然后通过湿法涂敷到其表面上。另一方面，在将荧光体掺杂到透明层中的情况下，优选将荧光体与导光板的原材料混合，然后将混合物注塑或铸造。

荧光体优选包括能够吸收和发出从例如指示器的发光装置发出光的材料。考虑到从发光装置发出的光处在可视区以允许操作者调节，可以选择与可视区的光反应的荧光体。然而，由于使用趋于与可视区的光反应的荧光体会导致可见光的透光率降低，更优选地，该荧光体包括对可见光透明并且与例如可见区域外的红外线反应的任何材料。

当导光板包含荧光体时，该导光板具有10％以下的雾度。

满足上述条件的荧光体包括基于花青、苝、蒽醌、呫吨的染料等。

参照图16，其显示包括根据本发明的导光板的非接触型坐标输入系统的结构示意图。

从图中可以看出，本发明的系统包括：上述的导光板60；、多个光学传感器30和40，其设置在导光板横向的一个或两个边缘处和纵向的一个或两个边缘处以使每个光学传感器的光接收部件面对导光板的边缘侧；和计算单元70，其连接至传感器30和40以计算坐标组并将坐标组的信息传送至与其连接的显示装置90或计算机系统80。

在接收发光的坐标组后，计算机系统可以在显示装置上以特别的标记显示发光的坐标。

在非接触型坐标输入系统中，本发明的导光板可以连接至例如PDP滤光片、LCD偏光片、CRT显示器、LED、投影屏和FED的各种显示装置的表面上。或者，导光板可以以单独板或保护装置的形式连接在显示装置的前面，使得导光板沿着显示面板形成空气层并包含在显示外壳中。

在使用如上述的本发明有利的坐标输入方法时，尽管可以采用多种光源，但是优选采用红外区域的光源以排除当使用可见区域的光源时可能产生的干扰信号。因此，优选地，系统中的发光装置是能够发出选自红外线、紫外线和普通可见光中的至少一种的发光装置。而且，使用具有传送距离远而不发散的性能的激光形式的光源是有效的。

同时，如果在荧光导光板中的荧光材料的吸收波段的光仅出现在本发明的系统驱动光源中，这将会没有问题。然而，太阳、荧光灯、白炽灯等也可以发出与本发明所使用的光具有相同的波长的光，从而使用于导光板的荧光体激发而发光，其可以作为干扰信号到达传感器。为了消除这些到达传感器的干扰信号，驱动光源优选为以特定方式闪烁。具体而言，当计算发光的坐标组时，通过参照关掉光源时到达传感器的光量来计算打开光源时产生的荧光量造成的接收光的增加量，来消除干扰信号。

此外，可以在导光板和传感器之间设置一个滤光片来吸收或反射波长不同于从荧光体发出的光的光。当具有不同于荧光体发出的光的波长的光到达传感器时，它充当干扰信号的角色，这降低了传感器的灵敏度。如果可以知道荧光体的种类和从其中发出的光的波长，就可以以这样一种方式使用滤光片：其中含有能够吸收不同于荧光体发光波长的光的染料。因此，本领域的技术人员可以容易地以多种形式应用滤光片。

因此，当使用本发明的导光板时，从例如指示器的发光装置发出光并到达导光板激发荧光体。然后，被激发的荧光体呈放射状发光，其中一部分在导光板内通过全内反射在所述导光板的所有平面方向上传送并进入位于导光板侧边的多个光学传感器中。这里，发光装置发光的坐标组可以如下确定：计算在光学传感器中接受最大光量的光学传感器的坐标组、两对传感器到产生荧光位置的距离比、或者两个以上传感器到产生荧光位置的距离。

实施例

接下来，将参照如下实施例详细描述本发明。应该注意的是下列实施例仅用于说明而不是用于限制本发明。本发明的范围将由权利要求及其相等物决定。

实施例

<导光板的制备>

试验准备

传感器的准备

用于探测从导光板发出的荧光的光学传感器为购自珀金埃尔默公司(PerkinElmer Inc.)的VTS3080光电二极管。它具有2cm×2cm的光接收面积。

光源的准备

用于产生荧光的光源为购自Lanics有限公司的IR激光器LM-8520MD。该激光器具有10mV的光强度和860nm的光发射波长。

放大器的准备

当接收光时，光电二极管产生与光强度成比例的电流。然而，由于它产生的电流量太小以至于不能精确测量，所以在将电流转化为电压后通常使用运算放大器来放大电压。参照图17，其显示了用于这些实施例的放大电路图。

在这些实施例中，运算放大器为购自安森美半导体公司(On-Semiconductor Inc.)的LM2904M。这时，输入电压为V_CC+10V和V_EE-10V。采用1MΩ的电阻作为RF来产生使产生的电流(I)放大10⁶倍的电压(V_out)。该电压可以通过测试仪证实。

荧光导光板的制备

实施例1-以具有涂敷在透明层表面的荧光体的形式

将3.6mg的PDC-460(S)(一种基于花青的染料，具有大约为853nm的吸收波长且购自日本化药株式会社(Nippon Kayaku Co.Ltd.))与10gGS-1000(30wt％，在MEK溶剂中)(一种基于亚克力的(acryl-based)粘合剂溶液，购自日本综研化学株式会社(Soken Co.Ltd.))混合。然后，将该混合物涂敷在具有100μm厚度的光学PET膜(购自日本东洋纺绩公司(ToyoboCo.Ltd.)，型号为A4300)上，使其在干燥后具有约2μm的厚度。有效的涂敷面积约为25cm×30cm。该涂敷膜在853nm处具有约78％的透光率和在可见区域具有90.6％的平均透光率。

实施例2-以具有掺杂在透明层表面中的荧光体的形式

将3.6mg的PDC-460(S)(一种基于花青的染料，具有大约为853nm的吸收波长且购自日本化药株式会社)与10g GS-1000(30wt％，在MEK溶剂中)(一种基于亚克力的粘合剂溶液，购自日本综研化学株式会社)混合。然后，将该混合物涂敷在可分离的玻璃板上，使其在干燥后具有大约20μm的厚度，并最后使其与玻璃板分离。有效涂敷面积约为25cm×30cm。该涂敷膜在853nm处具有约82％的透光率和在可见区域具有91.8％的平均透光率。

比较实施例1

为了与实施例1比较，制备没有在日本东洋纺绩公司的A4300PET膜上涂敷染料的导光板，其中该PET膜在实施例1中作为基材。

比较实施例2

为了与实施例2比较，除了染料没有溶解在粘合剂溶液中以外，在与实施例2相同的条件下制备导光板。

操作性能的检验

将在横向的15个传感器和在纵向的11个传感器以2cm的间隔连接于上述步骤中制备的各个导光板上。在将激光辐射至导光板的中心区域(横向的14cm和纵向的10cm处)后，记录与各个传感器连接的放大电路的电压。将荧光产生的电压减去等待状态的电压得到的值定义为产生的电压。

图18描绘了在横向上的传感器产生的电压，以及图19描绘了在纵向上的传感器产生的电压。

在图18和19中，比较实施例1和比较实施例1，二者都具有相同的结构，可以发现大量的光从荧光体(染料)中发出并到达传感器。尽管比较实施例1不包含荧光体，但是它仅仅表现出微弱的导光板的功能。然而，可以发现比较实施例1的这种微弱功能是由导光板的雾度造成的并且显著低于包含荧光体的实施例1的性能。进而，与比较实施例2相比，实施例2表现出显著增强的结果。在比较实施例2中，不能获得光入射点。

<坐标输入方法的检验>

为了检验仅使用两个以上的少量传感器能否输入坐标组，在下面的条件下进行单独的坐标输入试验。试验准备与上述<导光板的制备>中的相同。

传感器的光接收强度和距离之间的关系的检验

除了有效涂敷面积为25cm×35cm以外，用在<导光板的制备>中披露的与实施例1相同的条件制备导光板，使其与实施例1中的导光板具有相同的性能。

对于这个检验，在使用折射率为1.48的基于亚克力的粘合剂在导光板的角落处将传感器连接至导光板前面后，以mV为单位测量传感器光接收部件探测到的光强度，同时将入射光分别照射至距离传感器5，10，15，20，25，30和35cm的点上。图12显示了距离与探测到的光强度(光接收强度)的关系。如上所述，图12中显示了测量数据及其回归数学式，其中作为相关水平的指数的R²为0.994，可以证实结果为非常准确的值。在图12中，“a”为15647以及“b”为-1.957。因此，通过基于先前获得的光接收部件探测到的光强度与距离之间的关系的回归分析，可以发现传感器与光入射点之间的距离可以通过由传感器探测到的光强度来计算。

坐标输入准确性的检验

将3.6mg的PDC-460(S)(一种基于花青的染料，具有大约为853nm的吸收波长且购自日本化药株式会社)与10gGS-1000(30wt％，在MEK溶剂中)(一种基于亚克力的粘合剂溶液，购自日本综研化学株式会社)混合。然后，将该混合物涂敷在具有100μm厚度的光学PET膜A4300(购自日本东洋纺绩公司)的一个面上，使其在干燥后具有2μm的厚度。为了减轻由于PET膜的雾度引起的荧光的内反射衰减，将日本综研化学株式会社的基于亚克力的粘合剂溶液GS-1000涂敷在该PET膜的另一面，使其在干燥后具有大约2μm的厚度。有效的涂敷面积为约26cm×26cm。该涂敷膜在852nm处具有76％的透光率和在可见区域具有91.2％的平均透光率。

用于探测来自导光板的荧光的光学传感器为购自珀金埃尔默公司的VTS3080光电二极管。这是一中直接暴露在空气中的光电二极管传感器，没有用环氧树脂模制来保护光电二极管。采用所述的VTS3080光电二极管来通过最小化导光板与该光电二极管的光接收表面之间的距离来提高光接收效率。该光电传感器具有2cm×2cm的光接收面积。使用折射率为约1.48并且厚度为25μm的基于亚克力的粘合剂将所述光电二极管传感器连接于导光板上。这时，将粘合剂切割成直径为2cm的圆。即，通过粘合剂连接的导光板与传感器之间的连接面积不是与传感器的光接收区相同的2cm×2cm正方形，而是直径为2cm的圆。采用这种方式来通过使暴露于荧光下的依赖荧光传播方向的光学传感器的剖面面积均一化，而消除依赖荧光传播方向的传感器的光接收面积的差异。

如图20所示的电路用于坐标输入。如图20所示，将4个传感器连接于导光板的4个角落。而且，如图20所示，设置了用来放大来自导光板的信号的放大器和用来分析该放大信号的示波器。放大器为上述的LM2904M，而示波器为TDS5000B(一种4通道示波器，购自美国泰克公司(Tektronix Inc.)来同时测量和记录从4个传感器发出的信号。

如图21所示在导光板表面设定虚拟坐标组之后，从上述的激光源发出的入射光照射到在图中标号为A，B，C，D和E的各点。这时，在连接到导光板的4个传感器(指的是“X1”，“X2”，“Y1”和“Y2”)的中心点的坐标分别为(12，12)，(12，-12)，(-12，-12)和(-12，12)。

表1显示了当光进入各个点时，与各电路连接的放大电路输出的光强度(伏特，V)。

表1

	A	B	C	D	E
	A	B	C	D	E	X1	0.752	1.320	3.814	1.011	1.390
X2	3.564	1.037	0.787	1.339	1.493	X1	0.752	1.320	3.814	1.011	1.390
X2	3.564	1.037	0.787	1.339	1.493	Y1	0.937	3.849	1.450	0.778	1.530
Y2	1.526	0.668	0.855	3.735	1.508	Y1	0.937	3.849	1.450	0.778	1.530

基于表1所示的结果，通过数学式9所示形式的回归分析，可分析各传感器的光接收强度与距离之间的关系。结果如下表2所示。

表2

传感器	a	b
传感器	a	b	X1	125.9	-1.59
X2	93.4	-1.48	X1	125.9	-1.59
X2	93.4	-1.48	Y1	132.4	-1.60
Y2	159.1	-1.68	Y1	132.4	-1.60

因此，当入射光照射至预先确定的点时，基于表1所示的回归分析结果可以计算成对传感器与光入射点之间的距离比，因此可以通过两轨迹得到两个圆，每个轨迹定义为每对传感器与光入射点之间的距离比为固定时的点。然后，在两圆相交点处获得坐标组之后，将一个位于导光板区域内的坐标组确定为光入射点的坐标组。

为了确认该点，以如图22所示的方式用激光源在导光板表面预先画出一些图形。然后，在那时将连接到4个传感器的放大电路的电压信号存储在示波器中，改变关于两对传感器的距离比，其依此转化为(x，y)坐标组。该坐标组在图22中显示。图23为图21的轻微放大图。

从图22和图23的结果可以明显看出，光入射点与其坐标输入值非常接近地一致。

Claims

1、一种导光板，其包括：荧光体和至少一层光学层。

2、根据权利要求1所述的导光板，其中，所述荧光体被涂敷在导光板透明层的表面上或掺杂在其透明层中。

3、根据权利要求2所述的导光板，其中，所述透明层在所使用荧光材料的吸收-发射波长区域内具有10％以下的雾度和80％以上的透光率。

4、根据权利要求3所述的导光板，其中，所述透明层包含选自玻璃、聚烯烃、烯烃共聚物、亚克力、聚乙烯、聚氨酯、包含聚缩醛和环氧树脂的醚聚合物、包含聚碳酸酯(PC)的聚酯、聚酰胺、聚砜和聚硅氧烷中的一种材料。

5、根据权利要求1～4中任一项所述的导光板，其进一步包括：导光板外面的低折射率层，该低折射率层与构成导光板的构件中具有最高折射率的构件相比，其折射率低0.05以上。

6、根据权利要求5所述的导光板，其中，所述具有比最高折射率的构件低0.05以上折射率的低折射率层由下列材料通过干涂法或湿涂法形成：多孔或中空的二氧化硅粒子、基于氟的树脂或例如CaF₂、MgF₂、NaAlF₄、SiO₂、ThF₄、ZrO₂、Nd₂O₃、SnO₂、TiO₂、CeO₂、ZnS和In₂O₃的电介质。

7、根据权利要求1～4中任一项所述的导光板，其中，所述含有荧光体的导光板具有10％以下的雾度。

8、根据权利要求7所述的导光板，其中，所述荧光体为选自基于花青、苝、蒽醌和呫吨染料中的染料。

9、根据权利要求1～4中任一项所述的导光板，其进一步包括：多个光学传感器，用于探测从接收到达导光板的光的荧光体发出的光，该光学传感器被连接至所述导光板横向上的一个或两个边缘和所述导光板纵向上的一个或两个边缘上，使得每个光学传感器的光接收部件都面向导光板的边缘侧面。

10、一种非接触型坐标输入系统，该输入系统包括：

导光板，其接收从发光装置发出的入射光并包括荧光体和至少一层光学层；

多个光学传感器，其探测从接收到达导光板的光的荧光体发出的光，该光学传感器被连接至所述导光板横向上的一个或两个边缘和所述导光板纵向上的一个或两个边缘上，以使每个光学传感器的光接收部件都面向导光板的边缘侧面；和

计算单元，其连接至光学传感器，以计算到达导光板的光的入射点的坐标组并将计算出的坐标组传输给显示装置或与其连接的计算机系统。

11、根据权利要求10所述的系统，其中，所述荧光体被涂敷在导光板透明层的表面上或掺杂在其透明层中。

12、根据权利要求11所述的系统，其中，所述透明层在所使用荧光材料的吸收-发射波长区域内具有10％以下的雾度和80％以上的透光率。

13、根据权利要求12所述的系统，其中，所述透明层包含选自玻璃、聚烯烃、烯烃共聚物、亚克力、聚乙烯、聚氨酯、包含聚缩醛和环氧树脂的醚聚合物、包含聚碳酸酯(PC)的聚酯、聚酰胺、聚砜和聚硅氧烷中的一种材料。

14、根据权利要求10～13中任一项所述的系统，其进一步包括：导光板外面的低折射率层，该低折射率层与构成导光板的构件中具有最高折射率的构件相比，其折射率低0.05以上。

15、根据权利要求14所述的系统，其中，所述具有比最高折射率的构件低0.05以上折射率的低折射率层由以下材料通过干涂法或湿涂法形成：多孔或中空的二氧化硅粒子、基于氟的树脂或例如CaF₂、MgF₂、NaAlF₄、SiO₂、ThF₄、ZrO₂、Nd₂O₃、SnO₂、TiO₂、CeO₂、ZnS和In₂O₃的电介质。

16、根据权利要求10～13中任一项所述的系统，其中，所述包含荧光体的导光板具有10％以下的雾度。

17、根据权利要求16所述的系统，其中，所述荧光体为选自基于花青、苝、蒽醌和呫吨染料中的染料。

18、根据权利要求10～13中任一项所述的系统，其中，所述计算单元或连接该计算单元的计算机系统使显示装置在其上显示光入射点的坐标组。

19、根据权利要求10～13中任一项所述的系统，其中，所述导光板被连接至显示装置的表面，或者以单独板或保护装置的形式可拆卸地连接至显示装置的前表面。

20、根据权利要求19所述的系统，其中，所述显示装置为选自LCD、PDP、LED、FED、投影屏和CRT显示器中的一种。

21、根据权利要求20所述的系统，其中，所述导光板被连接至LCD偏光板、PDP滤光片、投影屏、LED、FED或CRT显示器的表面上。

22、一种使用非接触型坐标输入系统的非接触型坐标输入方法，该系统包括：导光板，其接收从发光装置发出的入射光并包括荧光体和至少一层光学层；多个光学传感器，其探测从接收到达导光板的光的荧光体发出的光，该光学传感器被连接至所述导光板横向上的一个或两个边缘和所述导光板纵向上的一个或两个边缘上，以使每个光学传感器的光接收部件都面向导光板的边缘侧面；和计算单元，其连接至光学传感器，以计算到达导光板的光的入射点的坐标组并将计算出的坐标组传输给显示装置或与其连接的计算机系统，

其中，在连接至横向边缘的光学传感器中具有最高光接收量的光学传感器的位置计算为入射光的横坐标，而在连接至纵向边缘的光学传感器中具有最高光接收量的光学传感器的位置计算为入射光的纵坐标。

23、根据权利要求22所述的方法，其中，基于对光学传感器的位置与光接收量之间的关系的回归分析来计算在连接至横向或纵向边缘的光学传感器中具有最高光接收量的光学传感器的位置。

24、一种在用于非接触型坐标输入系统的导光板上输入入射光坐标的方法，所述导光板包括荧光体和至少一层光学层，该方法包括：

将入射光照射至所述导光板的一点；

使从接收到达导光板的入射光的荧光体发出的光到达连接在导光板上的至少两个位置的光学传感器；

探测到达光学传感器的光强度以输出对应于该光强度的信号；

通过将所述输出信号代入预先确定的代表光强度和距离之间关系的回归表达式，计算每个光学传感器与所述光入射点之间的距离；和

得到符合点轨迹的一点，在该点轨迹中各光学传感器与所述光入射点的距离比或两个光学传感器之间的距离比是不变的，接着确定该点的坐标组为所述光入射点的坐标组。

25、根据权利要求24所述的方法，其中，当所述系统包括3个以上的光学传感器时，得到由两对光学传感器形成的轨迹相交的一个或多个点，并且将对应于各个点的坐标组的平均值的点确定为点轨迹所形成的点，在该点轨迹中各个光学传感器到光入射点的距离比是不变的。

26、根据权利要求24或25所述的方法，其中，所述荧光体被涂敷在导光板透明层的表面上或掺杂在其透明层中。

27、根据权利要求26所述的方法，其中，所述透明层在所使用荧光材料的吸收-发射波长区域内具有10％以下的雾度和80％以上的透光率。

28、根据权利要求24或25所述的方法，其中，所述导光板进一步包括：导光板外面的低折射率层，该低折射率层与构成导光板的构件中具有最高折射率的构件相比，其折射率低0.05以上。

29、根据权利要求24或25所述的方法，其中，所述包含荧光体的导光板具有10％以下的雾度。

30、根据权利要求24或25所述的方法，其中，将至少两个光学传感器连接至所述导光板的前面、后面或者侧面来探测从接收到达导光板的入射光的荧光体发出的光。

31、根据权利要求24或25所述的方法，其中，所述入射光是由闪烁光源以闪烁的方式照射到所述导光板上的。

32、根据权利要求24或25所述的方法，其中，所述系统进一步包括位于所述导光板和光学传感器之间的滤光片以吸收具有不同于荧光体发出的光的波长的光。