(57)【要約】【課題】光を受ける光導波路の位置合わせが不要となるタッチパネル用光導波路を提供する。【解決手段】タッチパネルのディスプレイの画面周縁部に設置され、そのディスプレイの画面を挟んだ対向部の一方に光を発するコア３の端面が形成され他方にその光を受けるコア３の端面が形成されているタッチパネル用光導波路Ａ１であって、上記コア３が、上記ディスプレイの画面周縁部の形状に対応する形状を有する平板枠状のアンダークラッド層（枠体）２の表面に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチパネルのディスプレイの画面周縁部に設置され、そのディスプレイの画面を挟んだ対向部の一方に光を発するコアの端面が形成され、他方にその光を受けるコアの端面が形成されているタッチパネル用光導波路であって、上記コアが、上記ディスプレイの画面周縁部の形状に対応する形状を有する平板状の枠体の表面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。
【請求項２】
上記平板状の枠体が、金属薄膜が形成された基板またはアンダークラッド層である請求項１記載のタッチパネル用光導波路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネル用光導波路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、光導波路を用いたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この光導波路は、図８に示すように、四角形のディスプレイの画面周縁部に設置されるようになっており、光Ｌをディスプレイ１１の画面と平行に発するコアが多数形成されたＬ字状の光導波路Ｂ1 と、このＬ字状の光導波路の各線状部分から発せられた光を受けるコアが多数形成された２本の線状の光導波路Ｂ2 ，Ｂ3 とからなっている。そして、これら３個の光導波路Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3 により、ディスプレイ１１の画面上では、光Ｌが格子状に走った状態となる。この状態で指でディスプレイ１１の画面に触れると、その指が光Ｌの一部を遮断するため、その遮断された部分の光Ｌを２本の線状の光導波路Ｂ2 ，Ｂ3 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。
【特許文献１】ＵＳ２００４／０２０１５７９Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１のタッチパネルでは、光Ｌを発するＬ字状の光導波路Ｂ1 と光を受ける２本の線状の光導波路Ｂ2 ，Ｂ3 とが別体であるため、上記Ｌ字状の光導波路Ｂ1 に対する２本の線状の光導波路Ｂ2 ，Ｂ3 の位置合わせを正確に行わなければ、光Ｌを受光することができず、検知手段として作用しない。しかも、光Ｌの出入口となる各コアの端面は非常に小さいため、上記位置合わせには、時間を要する。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光を受ける光導波路の位置合わせが不要となるタッチパネル用光導波路の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明のタッチパネル用光導波路は、タッチパネルのディスプレイの画面周縁部に設置され、そのディスプレイの画面を挟んだ対向部の一方に光を発するコアの端面が形成され、他方にその光を受けるコアの端面が形成されているタッチパネル用光導波路であって、上記コアが、上記ディスプレイの画面周縁部の形状に対応する形状を有する平板状の枠体の表面に形成されているという構成をとる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のタッチパネル用光導波路は、光を発するコアとその光を受けるコアとが一つの平板状の枠体の表面に形成されているため、上記両コア間で光軸を合わせた状態で作製されたものとなっている。このため、そのタッチパネル用光導波路をタッチパネルのディスプレイの画面周縁部に設置する際には、光を受ける側の位置合わせを行う必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。
【０００９】
図１（ａ），（ｂ）は、本発明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（以下、単に「光導波路」という）Ａ１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で四角形の平板枠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の画面周縁部に設置されて使用される。すなわち、上記光導波路Ａ１のアンダークラッド層（枠体）２は、上記ディスプレイ１１の画面周縁部の四角形に対応する四角形の平板枠状に形成され、連続的かつ一体的な枠体になっている。そして、その平板枠状のアンダークラッド層２の表面に、複数のコア３が所定パターンに形成されており、さらに、オーバークラッド層４が、各コア３を包含するように、上記アンダークラッド層２に沿って、四角形の平板枠状に形成されている。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）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。
【００１０】
より詳しく説明すると、図１（ａ），（ｂ）に示すように、コア３のパターンは、この実施の形態では、四角形の平板枠状の光導波路Ａ１の一角部の外側から、複数のコア３が、光を出すコア３１と光を受けるコア３２とに同数ずつ分けられて、２つのＬ字状平板部分に形成され、上記平板枠状の内側（ディスプレイ１１の画面側）端縁に、等間隔に並列状態で延びている。そして、その平板枠状の内側で対面するコア３の端面３１ａ，３２ａは、同数となっているとともに、光軸も一致しており、各対面する一方のコア３１の端面３１ａから出された光は、図の一点鎖線のように進んで、他方のコア３２の端面３２ａに入るように形成されている。さらに、各対面するコア３の端面３１ａ，３２ａは、平面視円弧状の凸形状に形成されており、この凸形状部分がレンズとして作用し、光を発する際の光の拡散を抑える。なお、図１（ａ）において、光導波路Ａ１の一角部のコア３の端部付近に示す矢印は、光の進む方向を示している。
【００１１】
そして、図２に示すように、上記タッチパネル１０では、上記四角形の平板枠状の光導波路Ａ１が、ディスプレイ１１の画面周縁部の四角形に沿って設置されており、その一角部の外側では、上記一方のＬ字状平板部分に形成されたコア３１に光源（図示せず）が接続され、他方のＬ字状平板部分に形成されたコア３２に検出器（図示せず）が接続される。なお、図２において、光導波路Ａ１の一角部のコア３の端部付近に示す矢印は、光Ｌの進む方向を示している。
【００１２】
上記四角形の平板枠状の光導波路Ａ１において、その内側の対面部分では、対面する一方のコア３１から光Ｌが出て、図の一点鎖線のように進んで、他方のコア３２に入るようになっている。そして、上記光導波路Ａ１により、ディスプレイ１１の画面上では、光Ｌが格子状に走った状態となる。この状態で指でディスプレイ１１の画面に触れると、その指がコア３１から出た光Ｌの一部を遮断するため、その遮断された部分の光Ｌを光導波路Ａ１の受光側のコア３２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。なお、図２では、光Ｌは一部のみ示している。
【００１３】
なお、上記光導波路Ａ１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、平板枠状の枠幅は、３０〜１５０ｍｍ程度に設定される。また、光導波路Ａ１の内側における１辺当たりの、光を出す（光を受ける）コア３の数（１辺から出される光の本数）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。
【００１４】
つぎに、上記光導波路Ａ１の製造方法の一例について説明する。
【００１５】
まず、図３（ａ），（ｂ）に示すように、上記光導波路Ａ１〔図１（ａ），（ｂ）参照〕を製造する土台１を準備する。この土台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、２０μｍ（フィルム状の土台１）〜５ｍｍ（板状の土台１）の範囲内に設定される。
【００１６】
ついで、上記土台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板上に塗布した後、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がポリイミド樹脂からなる場合は、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が光重合性樹脂からなる場合は、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Ａ１の場合には、５〜５０μｍに設定され、シングルモード光導波路Ａ１の場合には、１〜２０μｍに設定される。
【００１７】
つぎに、図４（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５（ａ），（ｂ）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６（ａ），（ｂ）参照〕の形成材料よりも屈折率が大きい材料となっている。この屈折率の調整は、例えば、各層２，３，４の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。
【００１８】
そして、上記樹脂層３ａを、所望のコア３〔図５（ａ），（ｂ）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。この実施の形態では、上記コア３パターンは、図５（ａ）に示すように、四角形の平板枠状に形成される光導波路Ａ１〔図１（ａ）参照〕に対応する領域に、上記２つのＬ字状平板部分に分かれるように形成され、しかも、平板枠状の内側で対面するコア３の端面は、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。
【００１９】
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５（ａ），（ｂ）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５（ａ），（ｂ）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Ａ１の場合には、２０〜１００μｍに設定され、シングルモード光導波路Ａ１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。
【００２０】
つぎに、図６（ａ），（ｂ）に示すように、上記コア３を包含するように、オーバークラッド層４を形成する。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。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。また、オーバークラッド層４の形成方法も上記アンダークラッド層２の形成方法と同様にして行われる。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Ａ１の場合には、５〜１００μｍに設定され、シングルモード光導波路Ａ１の場合には、１〜２０μｍに設定される。
【００２１】
ついで、土台１をアンダークラッド層２から剥離する。ここで、土台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、土台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、上記光導波路Ａ１となる部分を、刃型を用いた打ち抜き等により、上記四角形の平板枠状に切断する。これにより、図１（ａ），（ｂ）に示す平板枠状の光導波路Ａ１が得られる。
【００２２】
なお、上記土台１としてフィルム状のものを用いる場合には、そのフィルム状の土台１と共に上記四角形の枠状に切断した後に、土台１とアンダークラッド層２とを剥離してもよいし、また、土台１を剥離することなく光導波路Ａ１とともに使用してもよい。
【００２３】
図７は、本発明の光導波路の他の実施の形態を示している。この実施の形態の光導波路Ａ２は、ディスプレイ１１（図２参照）の画面周縁部の四角形に対応する四角形の平板枠状に形成された基板５ａと、この基板５ａの表面に形成された金属薄膜５ｂとからなる枠体５の上記金属薄膜５ｂの表面に、上記コア３およびオーバークラッド層４が形成されている。そして、上記金属薄膜５ｂは、コア３を通る光の反射層として作用する。それ以外の部分は、上記実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
上記光導波路Ａ２の製造方法は、まず、四角形の平板枠状の基板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、上記実施の形態と同様にして、コア３および四角形の平板枠状のオーバークラッド層４を形成する。このようにして、上記光導波路Ａ２が得られる。
【００２７】
なお、上記各実施の形態では、オーバークラッド層４を形成しているが、このオーバークラッド層４は必須ではなく、場合によってオーバークラッド層４を形成しないで光導波路を構成してもよい。
【００２８】
また、上記各実施の形態では、平板枠状の光導波路Ａ１，Ａ２を四角形に形成しているが、その形状は特に限定されるものではなく、例えば、六角形等の多角形，円形等でもよい。
【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１】
【００３０】
〔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。
【００３１】
【化１】
2008181411.tif 000003
【００３２】
〔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。
【００３３】
〔光導波路の作製〕
ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）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（６６．３ｍｍ×７０．０ｍｍ）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。
【００３４】
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、光導波路となる四角形の平板枠状部分にコアを形成した。形成したコアの数は、光導波路となる四角形の各辺に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。
【００３５】
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、全面に２０００ｍＪ／ｃｍ2 の紫外線照射による露光を行った。つづいて、１５０℃×１５分間の加熱処理を行うことにより、オーバークラッド層（６６．３ｍｍ×７０．０ｍｍ）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３０μｍ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。
【００３６】
その後、刃型を用いて、上記ＰＥＮフィルムとともに四角形の平板枠状に切断し、上記ＰＥＮフィルムが付いた状態の光導波路（６６．３ｍｍ×７０．０ｍｍ、平板枠状部分の枠幅６０ｍｍ）を得た。
【００３７】
そして、得られた光導波路を、その形のまま、平板状のガラスエポキシ基板の表面に、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ＰＥＮフィルムとした。そして、光を出す側のコア（一方のＬ字状平板部分に形成されたコア）に発光素子（ＶＣＳＥＬ）を接続し、光を受ける側のコア（他方のＬ字状平板部分に形成されたコア）に受光素子（ＡＳＩＣ）を接続した。その結果、上記発光素子からの光は、コアを介して、受光素子で検知することができた。
【００３８】
このように、上記光導波路は、通常に（その形のまま）設置すれば、光を受ける側の部分の位置合わせを行うことなく、光を検知することができることがわかる。しかも、上記光導波路の製造工程は、通常の光導波路の製造工程と同じであるため、設備等を新たに設けることなく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の光導波路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Ｘ−Ｘ断面図である。
【図２】上記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。
【図３】上記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。
【図４】上記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。
【図５】上記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。
【図６】上記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。
【図７】本発明の光導波路の他の実施の形態を模式的に示す断面図である。
【図８】従来のタッチパネルを示した平面図である。
【符号の説明】
【００４０】
Ａ１  光導波路
２  アンダークラッド層
３  コア
【図１】
2008181411.tif 000004
【図２】
2008181411.tif 000005
【図３】
2008181411.tif 000006
【図４】
2008181411.tif 000007
【図５】
2008181411.tif 000008
【図６】
2008181411.tif 000009
【図７】
2008181411.tif 000010
【図８】
2008181411.tif 000011