JP4864761B2

JP4864761B2 - タッチパネル用光導波路

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Publication number: JP4864761B2
Application number: JP2007038092A
Authority: JP
Inventors: 裕介清水; 紀行十二
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2007-02-19
Filing date: 2007-02-19
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2027-02-19
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Description

本発明は、タッチパネル用光導波路に関するものである。

タッチパネルは、指や専用のペン等で液晶ディスプレイ等の画面に直接触れることにより、機器を操作等する入力装置であり、その構成は、操作内容等を表示するディスプレイと、このディスプレイの画面での上記指等の触れ位置（座標）を検知する検知手段とを備えたものとなっている。そして、その検知手段で検知した触れ位置の情報が信号として送られ、その触れ位置に表示された操作等が行われるようになっている。このようなタッチパネルを用いた機器としては、金融機関のＡＴＭ，駅の券売機，携帯ゲーム機等があげられる。

上記タッチパネルにおける指等の触れ位置の検知手段として、光伝送装置を利用したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、この光伝送装置は、光導波路を四角形のディスプレイの画面周縁部に設置し、そのディスプレイの画面の一側部に設置された光導波路から多数の光をディスプレイの画面と平行に出射し、それらの光を、他側部に設置された光導波路に入射させるようにしたものである。この光伝送装置により、ディスプレイの画面上において、光を格子状に走らせた状態にしている。そして、この状態で指でディスプレイの画面に触れると、その指が光の一部を遮断するため、その遮断された部分の光を、光を入射する側の光導波路で感知することにより、上記指が触れた部分の位置を検知することができる。

一方、光伝送装置として、光伝送効率を高めたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。すなわち、通常の光導波路では、光の出射面（コアの先端面）が平面状であるため、光導波路から空気中に出射した光は放射状に発散する。このため、光伝送効率が低い状態となっている。そこで、上記特許文献２の光伝送装置では、光を出射する光導波路の先端部を、その光導波路と同じ、アンダークラッド層／コア層／オーバークラッド層の３層構造からなる第１のレンズに形成し、この第１のレンズにより、光の横方向の発散を防止し、さらに、その前方（光が進む先）に距離をおいて、第２のレンズを配設し、この第２のレンズにより、光の縦方向の発散を防止している。これにより、第２のレンズを通過した光が平行光線となるようにしている。さらに、光を入射させる光導波路側にも、上記第１および第２のレンズが設けられており、上記平行光線を第２のレンズで縦方向に絞って集束させ、さらに、第１のレンズで横方向に絞って集束させ、その集束状態で、光を光導波路に入射させるようにしている。このようにして、光伝送効率を高めている。
ＵＳ２００４／０２０１５７９Ａ１特開２００３−４９６０号公報

しかしながら、上記特許文献２の光伝送装置では、第１のレンズと第２のレンズとが別体であるため、両レンズの位置合わせを正確に行わなければ、光伝送効率を充分に高めることができない。しかも、その位置合わせには、時間を要する。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、レンズの位置合わせが不要であるタッチパネル用光導波路の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、平板状の基体と、この基体の表面に形成されたコアと、このコアを包含した状態で形成されたオーバークラッド層とを備え、タッチパネルのディスプレイの画面周縁部に沿って設置され、光を出射するコアの端部が上記ディスプレイの画面の一側部に位置決めされ、その光が入射されるコアの端部が上記ディスプレイの画面の他側部に位置決めされるタッチパネル用光導波路であって、上記光を出射するコアの端部が、上記基体のコア形成面に沿う方向への光の発散を抑制する第１レンズ部に形成され、この第１レンズ部に接触した状態で、その第１レンズ部を被覆するオーバークラッド層の端部が、上記基体のコア形成面に直交する方向への光の発散を抑制する第２レンズ部に形成され、上記光が入射されるコアの端部に接触した状態で、その端部を被覆するオーバークラッド層の端部が、入射する光をさらに上記基体のコア形成面に直交する方向に絞って集束させる第３レンズ部に形成され、上記光が入射されるコアの端部が、入射する光をさらに上記基体のコア形成面に沿う方向に絞って集束させる第４レンズ部に形成されているという構成をとるタッチパネル用光導波路を参考発明とする。

また、本発明は、透光性を有するアンダークラッド層と、このアンダークラッド層の表面に形成されたコアと、このコアを包含した状態で形成されたオーバークラッド層とを備え、タッチパネルのディスプレイの側周面に沿って設置され、光を出射するコアの端部が上記ディスプレイの一側部に位置決めされ、その光が入射されるコアの端部が上記ディスプレイの他側部に位置決めされる帯状のタッチパネル用光導波路であって、上記光を出射するコアの端部が、上記アンダークラッド層のコア形成面に沿う方向への光の発散を抑制する第１レンズ部に形成され、この第１レンズ部に接触した状態で、その第１レンズ部を被覆するオーバークラッド層の端部が、上記アンダークラッド層のコア形成面に直交する方向への光の発散を抑制するレンズ部形状に形成され、その端部表面に、上記アンダークラッド層のコア形成面に直交する方向への光の発散を抑制する第１反射層が形成され、上記光が入射されるコアの端部に接触した状態で、その端部を被覆するオーバークラッド層の端部が、入射する光をさらに上記アンダークラッド層のコア形成面に直交する方向に絞って集束させるレンズ部形状に形成され、その端部表面に、入射する光をさらに上記アンダークラッド層のコア形成面に直交する方向に絞って集束させる第２反射層が形成され、上記光が入射されるコアの端部が、入射する光をさらに上記アンダークラッド層のコア形成面に沿う方向に絞って集束させる第４レンズ部に形成されているという構成をとるタッチパネル用光導波路を要旨とする。

本発明の参考発明のタッチパネル用光導波路は、光を出射するコアの端部が、基体のコア形成面に沿う方向への光の発散を抑制する第１レンズ部に形成され、さらに、その第１レンズ部を被覆するオーバークラッド層の端部が、基体のコア形成面に直交する方向への光の発散を抑制する第２レンズ部に形成されている。すなわち、上記第１レンズ部はコアの一部であり、第２レンズ部はオーバークラッド層の一部であり、それらは一体となっている。このため、本発明の参考発明のタッチパネル用光導波路は、作製された時点で、上記第１レンズ部と第２レンズ部とが位置合わせされた状態となっている。したがって、上記第１レンズ部と第２レンズ部との位置合わせを行う必要がない。また、光を入射する側についても同様に、光が入射されるコアの端部が、入射する光を基体のコア形成面に沿う方向に絞って集束させる第４レンズ部に形成され、さらに、その第４レンズ部を被覆するオーバークラッド層の端部が、入射する光を基体のコア形成面に直交する方向に絞って集束させる第３レンズ部に形成されているため、これら第３レンズ部と第４レンズ部との位置合わせも行う必要がない。

本発明の要旨のタッチパネル用光導波路は、光を出射するコアの端部が、アンダークラッド層のコア形成面に沿う方向への光の発散を抑制する第１レンズ部に形成され、さらに、その第１レンズ部を被覆するオーバークラッド層の端部表面に、アンダークラッド層のコア形成面に直交する方向への光の発散を抑制する第１反射層が形成されている。すなわち、上記第１レンズ部はコアの一部であり、第１反射層はオーバークラッド層の表面に形成されており、それらは一体となっている。このため、本発明の要旨のタッチパネル用光導波路は、作製された時点で、上記第１レンズ部と第１反射層とが位置合わせされた状態となっている。したがって、上記第１レンズ部と第１反射層との位置合わせを行う必要がない。また、光を入射する側についても同様に、光が入射されるコアの端部が、入射する光をアンダークラッド層のコア形成面に沿う方向に絞って集束させる第４レンズ部に形成され、さらに、その第４レンズ部を被覆するオーバークラッド層の端部表面に、入射する光をアンダークラッド層のコア形成面に直交する方向に絞って集束させる第２反射層が形成されているため、これら第２反射層と第４レンズ部との位置合わせも行う必要がない。

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（ａ），（ｂ）は、本発明の参考発明のタッチパネル用光導波路の参考形態を示している。この参考形態のタッチパネル用光導波路は、２つのＬ字形光導波路Ａ，Ｂからなり、そのうちの一方のＬ字形光導波路Ａが光（図示の矢印）を出射する側、他方のＬ字形光導波路Ｂが光を入射する側となっている。これら２つのＬ字形光導波路Ａ，Ｂは、いずれも、複数のコア３がアンダークラッド層（平板状の基体）２とオーバークラッド層４とで包含された状態でＬ字形平板状に形成されており、図２に示すように、タッチパネル１０の四角形のディスプレイ１１の画面を囲むようにして、その画面周縁部の四角形に沿って設置される。この状態では、光を出射するコア３の端部がディスプレイ１１の画面の一側部に位置決めされ、光を入射するコア３の端部がディスプレイ１１の画面の他側部に位置決めされている。なお、図１（ａ）および図２では、コア３を鎖線で示しており、鎖線の太さがコア３の太さを示している。また、図１（ａ），（ｂ）および図２では、コア３の数を略して図示している。これらは以降の図面でも同様である。

そして、図３（ａ），（ｂ）に示すように、光Ｌを出射する側のＬ字形光導波路Ａでは、光Ｌを出射するコア３の端部が、横方向（アンダークラッド層２に沿う方向）への光の発散を抑制するレンズ部（第１レンズ部３１）に形成され、それを被覆するオーバークラッド層４の端部が、縦方向（アンダークラッド層２と直角な面に沿う方向）への光の発散を抑制するレンズ部（第２レンズ部４１）に形成されている。また、光Ｌを入射する側のＬ字形光導波路Ｂでも同様に、光Ｌを入射するコア３の端部を被覆するオーバークラッド層４の端部が、入射する光Ｌを縦方向（アンダークラッド層２と直角な面に沿う方向）に絞って集束させるレンズ部（第３レンズ部４２）に形成され、光Ｌを入射するコア３の端部が、入射する光Ｌを横方向（アンダークラッド層２に沿う方向）に絞って集束させるレンズ部（第４レンズ部３２）に形成されている。

より詳しく説明すると、図１（ａ）に示すように、コア３のパターンは、この参考形態では、Ｌ字形光導波路Ａ，Ｂの一端縁から、複数のコア３が、上記Ｌ字形の内側〔ディスプレイ１１（図２参照）の画面側〕端縁部に、等間隔に並列状態で延びている。そして、図３（ａ），（ｂ）に示すように、上記Ｌ字形の内側に向いている各コア３の端面は、平面視略円弧状の凸曲面に形成されており、これにより、各コア３の端部が凸形状のレンズ部（第１レンズ部３１，第４レンズ部３２）に形成されている。なお、コア３のレンズ部（第１レンズ部３１，第４レンズ部３２）の形状は、上記凸レンズに限定されるものではなく、フレネルレンズ，グレーティングレンズ等があげられ、なかでも、省スペース化の観点から、フレネルレンズが好ましい。

さらに、上記各コア３の端部のレンズ部（第１レンズ部３１，第４レンズ部３２）を被覆するオーバークラッド層４の端面は、側面視略１／４円弧状の凸曲面に形成されており、これにより、各コア３のレンズ部（第１レンズ部３１，第４レンズ部３２）を被覆するオーバークラッド層４の端部が略凸形状のレンズ部（第２レンズ部４１，第３レンズ部４２）に形成されている。なお、オーバークラッド層４のレンズ部（第２レンズ部４１，第３レンズ部４２）の形状は、上記略凸形状に限定されるものではなく、他でもよい。

そして、図２に示すように、上記２つのＬ字形光導波路Ａ，Ｂが、タッチパネル１０のディスプレイ１１の画面周縁部に設置されている状態において、上記光Ｌを出射する側のＬ字形光導波路Ａの一端部（図２では右下部）ａでは、コアに光源（図示せず）が接続され、光Ｌを入射する側のＬ字形光導波路Ｂの一端部（図２では右下部）ｂでは、コアに検出器（図示せず）が接続される。

そして、図３（ａ），（ｂ）に示すように、光Ｌを出射する側のＬ字形光導波路Ａでは、各コア３の端部から出射される光Ｌは、その端部の第１レンズ部３１の屈折作用により、まず、横方向（アンダークラッド層２に沿う方向）への発散が抑制される。つづいて、その光Ｌは、オーバークラッド層４の端部の第２レンズ部４１の屈折作用により、縦方向（アンダークラッド層２と直角な面に沿う方向）への発散が抑制される。つづいて、その光Ｌは、上記ディスプレイ１１の画面に沿って進む。すなわち、上記ディスプレイ１１の画面上を進む光Ｌは、上記２つのレンズ部（第１レンズ部３１および第２レンズ部４１）の屈折作用により、発散が抑制された平行光線となっている。

そして、光Ｌを入射する側のＬ字形光導波路Ｂでは、オーバークラッド層４の端部に入射する上記平行光線は、オーバークラッド層４の端部の第３レンズ部４２の屈折作用により、さらに縦方向（アンダークラッド層２と直角な面に沿う方向）に絞って集束される。つづいて、その光Ｌは、コア３の端部第４レンズ部３２の屈折作用により、さらに横方向（アンダークラッド層２に沿う方向）に絞って集束される。すなわち、光Ｌを入射する側のＬ字形光導波路Ｂに入射した光Ｌは、上記２つのレンズ部（第３レンズ部４２および第４レンズ部３２）の屈折作用により、集束した光Ｌとなってコア３内を進む。

このように、図２に示すように、上記タッチパネル１０のディスプレイ１１の画面上では、２つのＬ字形光導波路Ａ，Ｂにより、光Ｌが平行光線となって格子状に走った状態となる。このため、この状態で指でディスプレイ１１の画面に触れると、上記指が触れた部分の位置をより正確に検知することができる。しかも、Ｌ字形光導波路Ｂのコア３に入射する光Ｌは、Ｌ字形光導波路Ａから出射された光Ｌを集束したものであるため、タッチパネル用光導波路の光伝送効率は高くなっており、このため、上記検知の正確性をより向上させることができる。なお、図２では、光Ｌは一部のみ示している。

なお、上記Ｌ字形光導波路Ａ，Ｂの寸法等は、タッチパネル１０のディスプレイ１１の大きさに対応するよう設定すればよく、特に限定されるものではないが、例えば、縦と横の長さは、それぞれ３０〜３００ｍｍ程度、Ｌ字形の線幅は、５０μｍ〜２ｍｍ程度に設定される。また、光を出射する（光を入射する）コア３の数も、ディスプレイ１１の画面に表示される操作内容の数等によって対応するよう設定すればよく、特に限定されるものではないが、例えば、２０〜１００本程度に設定される。

つぎに、本発明の参考発明のタッチパネル用光導波路の製造方法の一例について説明する。

まず、図４（ａ），（ｂ）に示すように、上記タッチパネル用光導波路〔図１（ａ），（ｂ）参照〕を製造する平板状の基台１を準備する。この基台１としては、特に限定されるものではなく、その形成材料としては、例えば、樹脂，ガラス，シリコン，金属等があげられ、上記樹脂としては、例えば、ポリプロピレン，ポリエチレン，ポリエチレンナフタレート，ポリエステル，ポリアクリレート，ポリカーボネート，ポリノルボルネン，ポリイミド等があげられる。なかでも、基台１への光の漏れを抑える観点からは基台１の屈折率は低い方が好ましく、例えば、ポリプロピレン，ガラス，シリコン等があげられる。また、基台１の厚みも、特に限定されないが、通常、２０μｍ（フィルム状の基台１）〜５ｍｍ（板状の基台１）の範囲内に設定される。

ついで、上記基台１の表面の所定領域に、アンダークラッド層２を形成する。このアンダークラッド層２の形成材料としては、ポリイミド樹脂，エポキシ樹脂，光重合性樹脂，感光性樹脂等があげられる。そして、そのアンダークラッド層２の形成方法は、特に制限されないが、例えば、上記樹脂が溶媒に溶解しているワニスを基台１上に塗布した後、硬化することにより行われる。上記ワニスの塗布は、例えば、スピンコート法，ディッピング法，キャスティング法，インジェクション法，インクジェット法等により行われる。また、上記硬化は、アンダークラッド層２の形成材料や厚み等により適宜行われ、例えば、アンダークラッド層２の形成材料としてポリイミド樹脂が用いられる場合は、３００〜４００℃×６０〜１８０分間の加熱処理により行われ、アンダークラッド層２の形成材料として光重合性樹脂が用いられる場合は、１０００〜５０００ｍＪ／ｃｍ²の紫外線を照射した後、８０〜１２０℃×１０〜３０分間の加熱処理により行われる。そして、アンダークラッド層２の厚みは、通常、マルチモード光導波路の場合には、５〜５０μｍに設定され、シングルモード光導波路の場合には、１〜２０μｍに設定される。

つぎに、図５（ａ），（ｂ）に示すように、上記アンダークラッド層２の表面に、後にコア３〔図６（ａ）〜（ｃ）参照〕となる樹脂層３ａを形成する。この樹脂層３ａの形成材料としては、通常、光重合性樹脂があげられ、上記アンダークラッド層２および下記オーバークラッド層４（図９参照）の形成材料よりも屈折率が大きい材料が用いられる。この屈折率の調整は、例えば、上記アンダークラッド層２，コア３，オーバークラッド層４の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。そして、上記樹脂層３ａの形成は、特に制限されないが、上記と同様、例えば、光重合性樹脂が溶媒に溶解しているワニスをアンダークラッド層２上に塗布した後、乾燥することにより行われる。なお、上記ワニスの塗布は、上記と同様、例えば、スピンコート法，ディッピング法，キャスティング法，インジェクション法，インクジェット法等により行われる。また、上記乾燥は、５０〜１２０℃×１０〜３０分間の加熱処理により行われる。

そして、上記樹脂層３ａを、所望のコア３〔図６（ａ）〜（ｃ）参照〕パターンに対応する開口パターンが形成されているフォトマスクを介して照射線により露光する。この露光された部分が、後にコア３となる。この参考形態では、上記コア３パターンは、図６（ａ），（ｂ）に示すように、２つのＬ字形光導波路Ａ，Ｂ〔図１（ａ）参照〕に対応する領域にそれぞれ形成され、しかも、対面する、光を出射するコア３の端部と光を入射するコア３の端部は、図６（ｃ）に示すように、平面視凸形状のレンズ部（第１レンズ部３１，第４レンズ部３２）に形成される。さらに、それら対面する両端部は、同数となっているとともに、光軸も一致している。ここで、露光方法としては、例えば、投影露光，プロキシミティ露光，コンタクト露光等があげられる。樹脂層３ａに粘着性がない場合は、フォトマスクを樹脂層３ａに接触させるコンタクト露光法が好適に用いられる。作業性が向上し、潜像の確実なパターン形成が可能になるからである。また、露光用の照射線としては、例えば、可視光，紫外線，赤外線，Ｘ線，α線，β線，γ線等が用いられる。好適には、紫外線が用いられる。紫外線を用いると、大きなエネルギーを照射して、大きな硬化速度を得ることができ、しかも、照射装置も小型かつ安価であり、生産コストの低減化を図ることができるからである。紫外線の光源としては、例えば、低圧水銀灯，高圧水銀灯，超高圧水銀灯等があげられ、紫外線の照射量は、通常、１０〜１００００ｍＪ／ｃｍ²、好ましくは、５０〜３０００ｍＪ／ｃｍ²である。

上記露光後、光反応を完結させるために、加熱処理を行う。この加熱処理は、８０〜２５０℃、好ましくは、１００〜２００℃にて、１０秒〜２時間、好ましくは、５分〜１時間の範囲内で行う。その後、現像液を用いて現像を行うことにより、樹脂層３ａにおける未露光部分を溶解させて除去し、樹脂層３ａをパターン形成する〔図６（ａ）〜（ｃ）参照〕。そして、そのパターン形成された樹脂層３ａ中の現像液を加熱処理により除去し、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、コア３パターンを形成する。この加熱処理は、通常、８０〜１２０℃×１０〜３０分間行われる。また、各コア３の厚みは、通常、マルチモード光導波路の場合には、２０〜１００μｍに設定され、シングルモード光導波路の場合には、２〜１０μｍに設定される。なお、上記現像は、例えば、浸漬法，スプレー法，パドル法等が用いられる。また、現像剤としては、例えば、有機系の溶媒，アルカリ系水溶液を含有する有機系の溶媒等が用いられる。このような現像剤および現像条件は、光重合性樹脂組成物の組成によって、適宜選択される。

つぎに、図７（ａ），（ｂ）に示すように、上記コア３を包含するように、後にオーバークラッド層４（図９参照）となるワニスを、上記アンダークラッド層２と同様の材料を用い同様の方法で塗布する。そして、その塗布層４ａのうち２つのＬ字形光導波路Ａ，Ｂ〔図１（ａ）参照〕に対応する領域を、所望のオーバークラッド層４の形状に対応する型面が形成された型（モールド）２０（図８参照）でプレスする。特に、光を出射するコア３の端部（第１レンズ部３１）と光を入射するコア３の端部（第４レンズ部３２）に対応する塗布層４ａの端部では、図８に示すように、上記型（モールド）２０により、側面視略凸形状のレンズ形状に形成される。

つぎに、上記塗布層４ａの硬化も、上記アンダークラッド層２を形成する場合と同様にして行われ、例えば、オーバークラッド層４の形成材料としてポリイミド樹脂が用いられる場合は、加熱処理が行われ、光重合性樹脂が用いられる場合は、上記型（モールド）２０を通して紫外線照射した後に加熱処理が行われる。このように、上記塗布層４ａの硬化は、オーバークラッド層４の形成材料によって処理が異なるため、紫外線照射する場合は、上記型（モールド）２０として、紫外線を透過させる観点から、例えば石英製のものが用いられ、加熱処理する場合は、例えば石英製，ポリマー製，金属製のものが用いられる。

その後、脱型することにより、オーバークラッド層４が得られ、特に、図９に示すように、光を出射する端部がレンズ部（第２レンズ部４１）に形成され、光を入射する端部がレンズ部（第３レンズ部４２）に形成される。このオーバークラッド層４の形成材料としては、上記アンダークラッド層２と同様の材料があげられるが、そのうち、このオーバークラッド層４の形成材料は、上記アンダークラッド層２の形成材料と同じであってもよいし、異なっていてもよい。そして、オーバークラッド層４の厚みは、通常、マルチモード光導波路の場合には、５〜１００μｍに設定され、シングルモード光導波路の場合には、１〜２０μｍに設定される。

ついで、基台１をアンダークラッド層２から剥離する。ここで、基台１とアンダークラッド層２とは、その形成材料から、接着力が弱く、基台１とオーバークラッド層４とをエアー吸着により引っ張ることにより、簡単に剥離することができる。その後、上記２つのＬ字形光導波路Ａ，Ｂとなる部分を、刃型を用いた打ち抜き等により切断する。これにより、図１（ａ），（ｂ）に示す２つのＬ字形光導波路Ａ，Ｂからなるタッチパネル用光導波路が得られる。

なお、上記基台１としてフィルム状のものを用いる場合には、そのフィルム状の基台１と共に上記Ｌ字形平板状に切断した後に、基台１とアンダークラッド層２とを剥離してもよいし、また、基台１を剥離することなくタッチパネル用光導波路とともに使用してもよい。

また、アンダークラッド層２もしくは基台１への光の漏れを抑える観点から、屈折率の値は、コア３＞オーバークラッド層４＞アンダークラッド層２もしくは基台１に設定することが好ましい。

図１０は、本発明の参考発明のタッチパネル用光導波路の他の参考形態を示している。この参考形態のタッチパネル用光導波路は、上記参考形態のタッチパネル用光導波路において、アンダークラッド層２〔図１（ｂ）参照〕に代えて、Ｌ字形平板状の基板５ａと、この基板５ａの表面に形成された金属薄膜５ｂとからなる基体５を用い、その金属薄膜５ｂの表面に、上記コア３およびオーバークラッド層４を形成したものである。そして、上記金属薄膜５ｂの表面は、コア３を通る光の反射面として作用する。それ以外の部分は、上記参考形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。

より詳しく説明すると、上記基板５ａとしては、特に限定されないが、例えば、樹脂基板，ガラス基板，シリコン基板等があげられる。上記樹脂基板の形成材料としては、例えば、ポリエチレンナフタレート，ポリエステル，ポリアクリレート，ポリカーボネート，ポリノルボルネン，ポリイミド等があげられる。その厚みも、特に限定されないが、通常、２〜５ｍｍの範囲内に設定される。

上記金属薄膜５ｂの形成は、めっきまたは蒸着により形成される。その金属薄膜５ｂの形成材料としては、例えば、ニッケル，銅，銀，金，クロム，アルミニウム，亜鉛，錫，コバルト，タングステン，白金，パラジウムおよびこれらの２種以上の元素を含む合金材料等があげられる。その厚みは、特に限定されないが、通常、５０ｎｍ〜５μｍの範囲内に設定される。

この参考形態のタッチパネル用光導波路の製造方法は、まず、Ｌ字形平板状の基板５ａを準備し、その基板５ａの表面に、めっきまたは蒸着により上記金属薄膜５ｂを形成する。そして、その金属薄膜５ｂの表面に、上記参考形態と同様にして、コア３およびオーバークラッド層４を形成する。このようにして、上記タッチパネル用光導波路が得られる。

なお、上記各参考形態では、タッチパネル用光導波路を２つのＬ字形光導波路Ａ，Ｂからなるものとしているが、これに限定されるものではなく、４つのＩ字形光導波路からなるものとしてもよいし、それらを一体化した四角形の平板枠状としてもよいし、また、その枠状の形状は、例えば、六角形等の多角形，円形等でもよい。

図１１は、本発明の要旨のタッチパネル用光導波路の一実施の形態を示している。この実施の形態のタッチパネル用光導波路は、複数のコア３がアンダークラッド層２とオーバークラッド層４とで包含された状態〔図１（ａ），（ｂ）参照〕で帯状に形成され、さらに、上記オーバークラッド層４の表面に、金属薄膜（第１反射層６１および第２反射層６２）が形成されている。また、上記アンダークラッド層２は透光性を有するものが用いられている。そして、図１２に示すように、上記帯状の光導波路は、上記金属薄膜（第１反射層６１および第２反射層６２）を外側に向けて、四角筒状の光導波路固定枠１２に巻装され、その光導波路固定枠１２がタッチパネル１０の四角形のディスプレイ１１の側周面に外嵌されることにより、上記ディスプレイ１１の側周面に沿って設置される。この設置状態では、上記帯状の光導波路の長手方向の側面の上側は、全長にわたって、上記光導波路固定枠１２の上端開口面から僅かに突出しているとともに、タッチパネル１０のディスプレイ１１の画面から僅かに上方に突出しており、この突出部分で光Ｌの出射と入射とが行われるようになっている。それ以外の部分は、上記参考形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。

より詳しく説明すると、上記帯状の光導波路のコア３のパターンは、この実施の形態では、図１１に示すように、複数のコア３が、帯状の光導波路の側面の下側の左端部から、上側の側面の長手方向半分（左半分）までの領域に、直角かつ等間隔になるよう延びている。さらに、それと左右対象に、複数のコア３が形成されている。すなわち、複数のコア３が、上記側面の下側の右端部から、上側の側面の長手方向半分（右半分）までの領域に、直角かつ等間隔になるよう延びている。なお、図１１では、上記帯状の光導波路の右半分が光（図示の矢印）を出射する側、左半分が光を入射する側として図示している。

そして、上記帯状の光導波路の右半分の上側の側面では、光を出射するコア３の端部が、横方向〔アンダークラッド層２（図１３参照）に沿う方向〕への光の発散を抑制する前記第１レンズ部３１に形成されている。さらに、それを被覆するオーバークラッド層４の端部が、前記第２レンズ部４１〔図３（ａ），（ｂ）参照〕と同形状に形成されており、その表面に上記金属薄膜（第１反射層６１）が形成されている。また、上記帯状の光導波路の左半分の上側の側面では、光を入射するコア３の端部が、入射する光を横方向〔アンダークラッド層２（図１３参照）に沿う方向〕に絞って集束させる第４レンズ部３２に形成されている。さらに、それを被覆するオーバークラッド層４の端部が、前記第３レンズ部４２〔図３（ａ），（ｂ）参照〕と同形状に形成されており、その表面に上記金属薄膜（第２反射層６２）が形成されている。

そして、上記帯状の光導波路がディスプレイ１１の側周面に沿って設置されている状態では、図１２および図１３に示すように、上記オーバークラッド層４の端部の上記第２レンズ部４１および第３レンズ部４２に相当する部分が、上記光導波路固定枠１２の上端開口面から突出しているとともに、タッチパネル１０のディスプレイ１１の画面から上方に突出している。なお、上記帯状の光導波路の一端部（図１２では右下部）ｃでは、コアに光源（図示せず）が接続され、他端部（図１２では右下部）ｄでは、コアに検出器（図示せず）が接続される。

そして、図１３に示すように、コア３の端部から出射される光Ｌは、まず、その端部の第１レンズ部３１の屈折作用により、横方向（アンダークラッド層２に沿う方向）への発散が抑制される。つづいて、その光Ｌは、オーバークラッド層４の端部表面の上記第１反射層６１の反射作用により、縦方向（アンダークラッド層２と直角な面に沿う方向）への発散が抑制される。つづいて、その光Ｌは、アンダークラッド層２を通過し、上記ディスプレイ１１の画面に沿って進む。すなわち、上記ディスプレイ１１の画面上を進む光Ｌは、上記第１レンズ部３１の屈折作用および第１反射層６１の反射作用により、発散が抑制された平行光線となっている。

そして、光Ｌを入射する側では、アンダークラッド層２を通過し、オーバークラッド層４の端部に入射する上記平行光線は、オーバークラッド層４の端部表面の上記第２反射層６２の反射作用により、さらに縦方向（アンダークラッド層２と直角な面に沿う方向）に絞って集束される。つづいて、その光Ｌは、コア３の端部の第４レンズ部３２の屈折作用により、さらに横方向（アンダークラッド層２に沿う方向）に絞って集束される。すなわち、光Ｌを入射する側では、入射した光Ｌは、上記第２反射層６２の反射作用および第４レンズ部３２の屈折作用により、集束した光Ｌとなってコア３内を進む。

なお、金属薄膜（第１反射層６１および第２反射層６２）は、光Ｌの反射に寄与するオーバークラッド層４の少なくとも端部表面に形成されていればよい。また、この金属薄膜（第１反射層６１および第２反射層６２）の形成は、上記金属薄膜５ｂ（図１０参照）と同様にして行われ、その厚みは、特に限定されないが、通常、３０〜３００ｎｍの範囲内、好ましくは５０〜１５０ｎｍの範囲内に設定される。

また、図１３では、基台１（図９参照）を剥離して使用しているが、基台１を剥離することなくタッチパネル用光導波路とともに使用する場合は、基台１として透光性を有するものを用いる。

また、この実施の形態では、タッチパネル用光導波路を帯状に一体的に形成したが、これに限定されるものではなく、光の入射側と出射側とを別体に形成してもよい。

つぎに、実施例（参考例）について説明する。但し、本発明は、実施例（参考例）に限定されるわけではない。

〔アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成材料〕
下記の一般式（１）で示されるビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテル（成分Ａ）３５重量部、脂環式エポキシである３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３’，４’−エポキシヘキセンカルボキシレート（ダイセル化学社製、セロキサイド２０２１Ｐ）（成分Ｂ）４０重量部、シクロヘキセンオキシド骨格を有する脂環式エポキシ樹脂（ダイセル化学社製、セロキサイド２０８１）（成分Ｃ）２５重量部、４，４’−ビス〔ジ（βヒドロキシエトキシ）フェニルスルフィニオ〕フェニルスルフィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネートの５０％プロピオンカーボネート溶液（成分Ｄ）２重量部とを混合することにより、アンダークラッド層および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〕
上記成分Ａ：７０重量部、１，３，３−トリス｛４−〔２−（３−オキセタニル）〕ブトキシフェニル｝ブタン：３０重量部、上記成分Ｄ：１重量部を乳酸エチルに溶解することにより、コアの形成材料を調製した。

〔タッチパネル用光導波路の作製〕
ポリエチレンテレタレート（ＰＥＴ）フィルム〔１００ｍｍ×１００ｍｍ×１８８μｍ（厚み）〕の表面に、上記アンダークラッド層の形成材料をアプリケータにより塗布した後、全面に２０００ｍＪ／ｃｍ²の紫外線照射による露光を行った。つづいて、１００℃×１５分間の加熱処理を行うことにより、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を接触式膜厚計で測定すると２０μｍであった。また、このアンダークラッド層の、波長８３０ｎｍにおける屈折率は、１．５４２であった。

そして、上記アンダークラッド層の表面に、コアの形成材料をアプリケータにより塗布した後、１００℃×５分間の乾燥処理を行った。ついで、その上方に、形成するコアパターンと同形状の開口パターンが形成された合成石英系のクロムマスク（フォトマスク）を配置し、その上方から、プロキシミティ露光法にて４０００ｍＪ／ｃｍ²の紫外線照射による露光を行った。さらに、８０℃×１５分間の加熱処理を行った。つぎに、γ−ブチロラクトン水溶液を用いて現像することにより、未露光部分を溶解除去した後、１２０℃×１５分間の加熱処理を行うことにより、光を出射する端部および光を入射する端部が平面視凸形状のレンズ部に形成されたコアを形成した。形成したコアの数は、Ｌ字形光導波路のＬ字形の各辺に５０本とした。各コアの断面寸法は、ＳＥＭで測定したところ、幅１２μｍ×高さ２４μｍであった。また、コアの、波長８３０ｎｍにおける屈折率は、１．６０２であった。

ついで、上記各コアを包含するように、上記オーバークラッド層の形成材料をアプリケータにより塗布した後、石英製の型（モールド）を用いてプレスし、その型（モールド）を通して２０００ｍＪ／ｃｍ²の紫外線照射による露光を行った。つづいて、１２０℃×１５分間の加熱処理を行った後、脱型することにより、光を出射する端部および光を入射する端部が側面視略凸形状のレンズ部に形成されたオーバークラッド層を形成した。そして、上記オーバークラッド層の厚みを接触式膜厚計で測定すると１０００μｍであった。また、このオーバークラッド層の、波長８３０ｎｍにおける屈折率は、１．５４２であった。

その後、刃型を用いて、上記ＰＥＴフィルムとともに２つのＬ字形平板状に切断し、上記ＰＥＴフィルムが付いた状態の２つのＬ字形光導波路（６６．３ｍｍ×７０．０ｍｍ、Ｌ字形の線幅１ｍｍ）を得た。

そして、得られた２つのＬ字形光導波路を、四角形の平板枠状のガラスエポキシ基板の表面に、対向するように配置し、それぞれのコアの光軸が一致するように、マイクロスコープを用いて位置合わせを行った。その後、紫外線硬化型接着剤を用いて固定した。このとき、接着面は上記ＰＥＴフィルムとした。そして、光を出射する側のＬ字形光導波路の一端部に発光素子（ＶＣＳＥＬ）を接続し、光を入射する側のＬ字形光導波路の一端部に受光素子（ＡＳＩＣ）を接続した。そして、上記発光素子から強度５ｍＷの光（波長８５０ｎｍ）を入射したところ、受光素子で強度０．５ｍＷの光を検知することができた。

このように、上記タッチパネル用光導波路は、対向する２つのＬ字形光導波路を、通常に（それぞれのコアの光軸が一致するように）設置すれば、各Ｌ字形光導波路内でレンズの位置合わせを行わなくても、高い光伝送効率で光を検知することができることがわかる。

本発明の参考発明のタッチパネル用光導波路の参考形態を模式的に示し、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はそのＸ−Ｘ断面図である。上記タッチパネル用光導波路を用いたタッチパネルを模式的に示す斜視図である。上記タッチパネル用光導波路における光の伝送状態を模式的に示し、（ａ）はアンダークラッド層と直角な方向から見た説明図であり、（ｂ）はアンダークラッド層と平行かつ光の伝送方向と直角な方向から見た説明図である。上記タッチパネル用光導波路の製造方法を模式的に示し、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はそのＸ−Ｘ断面図である。上記タッチパネル用光導波路の製造方法を模式的に示し、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はそのＸ−Ｘ断面図である。上記タッチパネル用光導波路の製造方法を模式的に示し、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はそのＸ−Ｘ断面図であり、（ｃ）は（ａ）の円Ｃで囲ったコアの端部の拡大図である。上記タッチパネル用光導波路の製造方法を模式的に示し、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はそのＸ−Ｘ断面図である。上記タッチパネル用光導波路のオーバークラッド層の端部の製造方法を模式的に示す断面図である。上記タッチパネル用光導波路のコアおよびオーバークラッド層の端部を模式的に示す断面図である。本発明の参考発明のタッチパネル用光導波路の他の参考形態を模式的に示す断面図である。本発明の要旨のタッチパネル用光導波路の一実施の形態を模式的に示す正面図である。上記タッチパネル用光導波路を用いたタッチパネルを模式的に示す斜視図である。上記タッチパネル用光導波路における光の伝送状態を模式的に示す、アンダークラッド層と平行かつ光の伝送方向と直角な方向から見た説明図である。

符号の説明

３コア
４オーバークラッド層
３１第１レンズ部
３２第４レンズ部
４１第２レンズ部
４２第３レンズ部

Claims

透光性を有するアンダークラッド層と、このアンダークラッド層の表面に形成されたコアと、このコアを包含した状態で形成されたオーバークラッド層とを備え、タッチパネルのディスプレイの側周面に沿って設置され、光を出射するコアの端部が上記ディスプレイの一側部に位置決めされ、その光が入射されるコアの端部が上記ディスプレイの他側部に位置決めされる帯状のタッチパネル用光導波路であって、上記光を出射するコアの端部が、上記アンダークラッド層のコア形成面に沿う方向への光の発散を抑制する第１レンズ部に形成され、この第１レンズ部に接触した状態で、その第１レンズ部を被覆するオーバークラッド層の端部が、上記アンダークラッド層のコア形成面に直交する方向への光の発散を抑制するレンズ部形状に形成され、その端部表面に、上記アンダークラッド層のコア形成面に直交する方向への光の発散を抑制する第１反射層が形成され、上記光が入射されるコアの端部に接触した状態で、その端部を被覆するオーバークラッド層の端部が、入射する光をさらに上記アンダークラッド層のコア形成面に直交する方向に絞って集束させるレンズ部形状に形成され、その端部表面に、入射する光をさらに上記アンダークラッド層のコア形成面に直交する方向に絞って集束させる第２反射層が形成され、上記光が入射されるコアの端部が、入射する光をさらに上記アンダークラッド層のコア形成面に沿う方向に絞って集束させる第４レンズ部に形成されていることを特徴とするタッチパネル用光導波路。
上記第１レンズ部を被覆するオーバークラッド層の端部のレンズ部形状が、上記アンダークラッド層のコア形成面に直交する方向への光の発散を抑制するための側面視略１／４円弧状の凸曲面を有し、上記光が入射されるコアの端部に接触した状態で、その端部を被覆するオーバークラッド層の端部のレンズ部形状が、入射する光をさらに上記アンダークラッド層のコア形成面に直交する方向に絞って集束させるための側面視略１／４円弧状の凸曲面を有する請求項１記載のタッチパネル用光導波路。