(57)【要約】【課題】光源からの光を、長方形状のパネルの長辺側と短辺側とに均等に分配することができるとともに、光源とコアとの間の調芯に高い精度が要求されることのない光導波路デバイスを提供する。【解決手段】本発明の光導波路デバイスＤ１は、長方形状のパネルＰの縁に沿った額縁部に、光源１０と、光源１０側の共通部１ａから互いに直交する２方向に分岐する分岐状コア１を有する光導波路とを備え、上記共通部１ａは、上記額縁部の角部に配置され、上記分岐状コア１は、その共通部１ａから上記パネルＰの長辺Ｘに沿って直線状に延びる第１のコア部１ｂと、上記共通部１ａの分岐点Ｊからアーチ状に湾曲しそれより先端側がパネルＰの短辺Ｙに沿って直線状に延びる第２のコア部１ｃとからなり、第２のコア部１ｂのコア幅（Ｗ２）が、第１のコア部１ｂのコア幅（Ｗ１）より広くなっている（Ｗ１＜Ｗ２）という構成をとる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長方形状のパネルの縁に沿った額縁部に、光源と、光源側の共通部から互いに直交する２方向に分岐する分岐状コアを有する光導波路とを備え、上記共通部は、上記額縁部の角部に配置され、上記分岐状コアは、その共通部から上記パネルの長辺に沿って直線状に延びる第１のコア部と、上記共通部の分岐点から所定の長さアーチ状に湾曲しそれより先端側がパネルの短辺に沿って直線状に延びる第２のコア部とからなり、上記第２のコア部のコア幅が、上記第１のコア部のコア幅より広くなっていることを特徴とする光導波路デバイス。
【請求項２】
上記第１のコア部のコア幅（Ｗ１）に対する上記第２のコア部のコア幅（Ｗ２）の比率（Ｗ２／Ｗ１）が、１．５〜５である請求項１記載の光導波路デバイス。
【請求項３】
上記分岐後の第１および第２のコア部に、各コア部をさらに細分化する出射路が設けられ、上記出射路を通る光が、上記第１のコア部と第２のコア部にそれぞれ対向する辺に向けて出射されるようになっている請求項１または２記載の光導波路デバイス。
【請求項４】
上記光源が、上記額縁部の短辺側の角部に配置され、この光源から上記額縁部の長辺側に向けて発せられた光が、上記共通部の端部から入射するようになっている請求項１〜３のいずれか一項に記載の光導波路デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式タッチパネルや光学式形状センサ等、長方形状のパネルからなる検知領域の縁部に配置され、この検知領域内に光の格子を形成する光導波路デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、タッチパネルにおける触れ位置の検知手段の一つとして、光導波路を用いて指等の位置を光学的に検出する光学的検出手段が用いられている（特許文献１，２）。
【０００３】
この光学的検出手段は、長方形状のパネル（またはスクリーン等）の、角部を挟む左右の側部に設置された光出射側の光導波路（光導波路デバイス）の出射部から、多数の光（略平行な光）を、上記パネルの検知領域を挟んでそれぞれ対向する他側部に向けて出射（投射）し、この検知領域内に光の格子を形成するとともに、パネルの他側部に設置された光入射側の光導波路の入射部に入射した光を、受光素子等で検知するようになっている。そして、この状態で、指等の物体が、上記検知領域内の出射光の一部を遮断すると、その遮断された部分が、光入射側の光導波路に繋がる受光素子等で感知され、上記指等が触れた部分の位置（ｘ，ｙ方向位置）が特定される。
【０００４】
図３は、上記タッチパネル等に用いられている従来の光出射側光導波路デバイスのコアパターンを模式的に示す図である。なお、図中の符号Ｐは長方形状のパネルであり、その長辺側をＸ側（ｘ方向）、短辺側をＹ側（ｙ方向）と呼ぶ。また、光出射側の光導波路デバイスをＤ１とし、その光導波路のコアを点線で表示するとともに、光入射側の光導波路デバイスをＤ２とし、その光導波路のコアを二点鎖線で表示する。
【０００５】
この図のように、従来の光出射側光導波路デバイスＤ１のコアは、光源１０からの光が入射する始端部２０ａの直後から、パネルＰの長辺Ｘ側に向かう複数の出射用コア２０ｂ，２０ｂ，・・・と、その短辺Ｙ側に向かう複数の出射用コア２０ｃ，２０ｃ，・・・とに分岐しており、光源１０からコアに入射した光が、一度に多数の出射用コア２０ｂ，２０ｃに分配され、各出射用コア２０ｂ，２０ｃの終端部から出射されるようになっている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２０１０３号公報
【特許文献２】特開２０１０−３２３７８号公報
【特許文献３】特表２００１−５１４７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明者らの研究によれば、上記のようなコアの分岐構造を有する従来の光導波路デバイスは、隣り合う２辺に光を均等に分配することが難しい場合が多いことが分かった。本発明者らは、この原因は、光源１０から光導波路デバイスＤ１のコアに入射した光は、一方の辺側（図３の従来例では、短辺Ｙ側に向かう出射用コア２０ｃ）ではそのまま直進するが、他方の辺側（図３の従来例では、長辺Ｘ側に向かう出射用コア２０ｂ）ではコアの始端部２０ａ（光源との光結合部）から湾曲して進むため、この湾曲部位での光損失が大きくなり、パネルＰの長辺Ｘ側と短辺Ｙ側とに分配される光量が均等になりにくいことを突き止めた。
【０００８】
さらに、この従来の光導波路デバイスＤ１は、長辺Ｘ側の各出射用コア２０ｂと、短辺Ｙ側の各出射用コア２０ｃとが、光源１０に対しそれぞれ独自に対応して設けられているため、調芯が難しく、これら各コア２０ｂ，２０ｃの始端部２０ａの光軸と光源１０の光軸とがずれていると、上記各コア２０ｂ，２０ｃ間の光量差がさらに拡大し、ひいては、パネルＰの長辺Ｘ側と短辺Ｙ側とに分配される光量の差が、より大きくなることを突き止めた。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光源からの光を、長方形状のパネルの長辺側と短辺側とに均等に分配することができるとともに、光源とコアとの間の調芯に高い精度が要求されることのない光導波路デバイスの提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明の光導波路デバイスは、長方形状のパネルの縁に沿った額縁部に、光源と、光源側の共通部から互いに直交する２方向に分岐する分岐状コアを有する光導波路とを備え、上記共通部は、上記額縁部の角部に配置され、上記分岐状コアは、その共通部から上記パネルの長辺に沿って直線状に延びる第１のコア部と、上記共通部の分岐点から所定の長さアーチ状に湾曲しそれより先端側がパネルの短辺に沿って直線状に延びる第２のコア部とからなり、上記第２のコア部のコア幅が、上記第１のコア部のコア幅より広くなっているという構成をとる。
【００１１】
すなわち、本発明者らは、前記課題を解決するために、上記パネルの額縁形状に適した光導波路デバイスに関する研究を重ね、その結果、光源からの光を、幅広状のコア端部（入射側の共通部）で受け、この共通部をパネル長辺方向と短辺方向とに２分岐させ、湾曲部位を有する短辺側のコアの幅を、長辺側のコアの幅より広くすることにより、上記長辺側と短辺側のコアの光量を均等化できることを見出した。
【００１２】
また、本発明者らは、長辺側のコアの始端側と短辺側のコアの始端側とを１つにまとめて共通部とし、これを光源に対応させると、調芯の精度にさほど影響を受けずに、長辺側のコアと短辺側のコアとの光量のバランスに、偏りが生じないことを見出し、本発明に到達した。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光導波路デバイスは、分岐状コアの共通部が、パネル額縁部の角部に配置され、この分岐状コアが、上記共通部からパネルの長辺に沿って直線状に延びる第１のコア部と、上記共通部の分岐点から所定の長さアーチ状に湾曲しそれより先端側がパネルの短辺に沿って直線状に延びる第２のコア部とに分岐しているとともに、この第２のコア部のコア幅（Ｗ２）が、上記第１のコア部のコア幅（Ｗ１）より広い形状になっている（Ｗ１＜Ｗ２）。
【００１４】
このように、上記光導波路デバイスは、短辺側の湾曲部位での光損失を見越して、この短辺側のコア幅を長辺側のそれより広くしている。そのため、長辺側と短辺側とにおける光量の差が小さくなり、各辺に分配される光量が均等化する。
【００１５】
また、本発明の光導波路デバイスは、長辺側のコアの始端部と短辺側のコアの始端部を１つにまとめて共通部とし、この共通部を光源に対応させているため、従来の光導波路デバイスのように、コアと光源との高精度な調芯を要求されない。例え、コアと光源とが厳密に調芯されていなくても、コアを伝搬するトータルの光量が減るだけで、長辺側と短辺側のコアの光量の偏りは生じない。
【００１６】
また、そのなかでも、上記第１のコア部のコア幅（Ｗ１）に対する上記第２のコア部のコア幅（Ｗ２）の比率（Ｗ２／Ｗ１）が、１．５〜５になっている光導波路デバイスは、上記パネルの長辺側と短辺側とに向かう光が、より光量差の少ない状態で分配されるようになる。
【００１７】
さらに、上記分岐後の第１および第２のコア部に、各コア部をさらに細分化する出射路が設けられ、上記出射路を通る光を、上記第１のコア部と第２のコア部にそれぞれ対向する辺に向けて出射するように構成されている光導波路デバイスは、上記のように、第１および第２のコア部に対して略均等に分配された光が、さらに細分化されて上記各出射路から出射される。そのため、これら各辺の出射路からは、パネルの長辺側および短辺側のどちらにも、辺の長手方向に光強度の揃った均一な光が、対向する辺に向けて出射される。そして、この光導波路デバイスを、前記の光学的検出手段等の出射側に用いた場合は、検出領域内に死角のない、高精度な検出が可能になる。
【００１８】
また、上記光源が、上記額縁部の短辺側の角部に配置され、この光源から上記額縁部の長辺側に向けて発せられた光が、上記共通部の端部から入射するように構成されている光導波路デバイスは、上記光源から発せられた光が、額縁部の角部に配置された共通部に入射し、その後曲がることなく（真っ直ぐに）、上記パネル長辺側のコア（第１のコア部）の終端まで到達する。そのため、この光導波路デバイスは、光源からの光を、最も効率よく利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態における光導波路デバイスのコアパターンを模式的に示す図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ部の拡大図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態における光導波路デバイスに用いる光導波路の製法を模式的に説明する断面図である。
【図３】従来の光導波路デバイスのコアパターンを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
まず、本実施形態の光入射側の光導波路デバイスＤ１を用いたタッチセンサの概要について説明する。図１（ａ）に示すタッチセンサ（装置）は、例えばフラットパネルディスプレイの画面の周囲（額縁部位）に配置されるものであり、そのパネルＰの中央部の検知領域Ｓは、上記画面のサイズに合わせて、横長（長辺Ｘ：短辺Ｙ＝１６：９）の長方形状に形成されている。
【００２２】
上記検知領域Ｓの周囲の額縁部には、このタッチパネルセンサを構成する光出射側の光導波路デバイスＤ１と、光入射側の光導波路デバイスＤ２とが配置されており、従来の光学式タッチパネルセンサと同様、光出射側光導波路デバイスＤ１から投射した多数の光（白抜き矢印）で上記検知領域Ｓ内に光の格子を形成するとともに、これらの光のうち、上記検知領域Ｓを横切って光入射側光導波路デバイスＤ２に到達した光を、受光素子（ＣＣＤアレイ等）で検知するようになっている。なお、使用する際は、この額縁部の上がカバー等で覆われるため、上記光導波路デバイスＤ１，Ｄ２は視認することができない。また、光入射側光導波路デバイスＤ２は、従来品と同様の構成であるため、その詳細な説明を省略する。
【００２３】
つぎに、上記のようなタッチパネルセンサの出射側に用いられる、本実施形態の光出射側光導波路デバイス（以下、単に「光導波路デバイス」という）について説明する。本実施形態における光導波路デバイスＤ１は、図１（ａ）に示すように、光源１０と、互いに直交する２方向に分岐する分岐状のコア１を有する光導波路とから構成されている。上記光導波路の分岐状コア１は、図１（ｂ）のように、一端側（図示右側）の幅広状の共通部１ａと、この共通部１ａから上記パネルＰの長辺Ｘに沿って直線状に延びる第１のコア部１ｂと、上記共通部１ａの分岐点Ｊから枝分かれしてパネルＰの短辺Ｙに沿って延びる第２のコア部１ｃとからなる。そして、上記共通部１ａの分岐点Ｊにおいて、第２のコア部１ｃのコア幅（Ｗ２）が、上記第１のコア部１ｂのコア幅（Ｗ１）より広く形成され（Ｗ１＜Ｗ２）、このコア幅の広い第２のコア部１ｃが、上記短辺Ｙに沿って直線状に延びている点が、本発明の光導波路デバイスの特徴である。
【００２４】
上記光導波路デバイスＤ１について、さらに詳しく説明すると、この光導波路デバイスＤ１に用いられる光導波路は、例えば、ポリマー系光導波路の場合、樹脂材料を用いて形成されたアンダークラッド層およびオーバークラッド層（ともに図示せず）の間に、フォトリソグラフィ法等により上記形状にパターニングされた上記コア１が配置されている。
【００２５】
上記コア１の共通部１ａは、上記第１のコア部１ｂ（幅：Ｗ１）と第２のコア部１ｃ（幅：Ｗ２）とを合わせたコア幅Ｗ０に相当する幅広状に形成され、その一端側（図示右側）の端面は、上記光源１０からの光（白抜き矢印）が入射する光結合面となっている。なお、共通部１ａのコア幅Ｗ０は、上記光源１０との光結合を容易にするために、通常、光源１０の発光部幅Ｈよりも広く形成することが好ましい。例えば、光源１０の発光部幅Ｈが１０μｍ程度である場合、上記共通部１ａのコア幅Ｗ０は、３００〜５００μｍに設計される。また、上記共通部１ａの光軸（一点鎖線）方向の長さＬ〔その一端面（光接続面）から上記分岐点Ｊまでの長さ〕は、１５００〜３０００μｍとすることが好ましい。
【００２６】
上記コア１の共通部１ａから分岐した第１のコア部１ｂは、分岐後も上記光源１０からの光を真っ直ぐに導入できるように、上記共通部１ａの一部を延長するように直線状に形成されている。そのコア幅Ｗ１は、上で述べたように、後記する第２のコア部１ｃのコア幅Ｗ２より狭く形成されており、好ましくは１００〜２５０μｍ、さらに好ましくは１００〜２００μｍである。
【００２７】
上記共通部１ａから分岐した第２のコア部１ｃは、上記分岐点Ｊで第１のコア部１ｂと分かれ、この分岐点Ｊから所定の長さアーチ状に湾曲して、それより先端側がパネルＰの短辺Ｙ側に直線状に延びる形状に形成されている〔図１（ａ）参照〕。上記第２のコア部１ｃの湾曲部位は、パネルＰの長辺Ｘ方向に沿った共通部１ａの光軸を、短辺Ｙ方向に９０°曲げる（屈曲させる）もので、この湾曲部位の曲率半径は、光損失の増大を防ぐため、好ましくは１〜５ｍｍ、さらに好ましくは２〜３ｍｍに設定されている。なお、上記分岐点Ｊおよびその後のコア幅Ｗ２は、先に述べたように、第１のコア部１ｂのコア幅Ｗ１より広く形成されており、好ましくは１５０〜５００μｍ、さらに好ましくは２００〜３４０μｍである。
【００２８】
そして、上記分岐点Ｊにおける、第１のコア部１ｂのコア幅Ｗ１と第２のコア部１ｃのコア幅Ｗ２との比率（Ｗ２／Ｗ１）は、１．５〜５にすることが好ましく、より好ましくは２〜４である〔図１（ｂ）参照〕。なお、後記する光源１０の発光部サイズにも左右されるが、上記コア１の好適な厚さ（高さ）は、例えば２０〜１００μｍである。
【００２９】
また、本実施形態の光導波路デバイスＤ１は、タッチパネルセンサ用であることから、これら第１のコア部１ｂおよび第２のコア部１ｃの他端側（上記共通部１ａに対して反対の端部側）には、図１（ａ）のように、多数の出射路１ｘおよび１ｙが、上記各コア部１ｂおよび１ｃから順次分岐するように形成されている。そして、これらの各出射路１ｘ，１ｙは、上記分岐後の光（例えば、近赤外線等）を、上記検知領域Ｓを挟んで第１のコア部１ｂと第２のコア部１ｃとにそれぞれ対向する辺に向けて、出射するように構成されている。
【００３０】
なお、上記図１（ａ）における各出射路１ｘ，１ｙは、図示が煩雑になるのを避けるため、多数の出射路１ｘ，１ｙのうちの一部のみを実線で示し、残りを点線として記載を省略している（出射される光−白抜き矢印も同様）。また、上記出射路１ｘ，１ｙの本数は、タッチパネルのサイズやセンサの解像度等に応じて適宜設計されるが、例えば、上記第１のコア部１ｂから分岐する長辺Ｘ側の出射路１ｘの本数は２２０〜８００本程度、上記第２のコア部１ｃから分岐する短辺Ｙ側の出射路１ｙの本数は１５０〜６００本程度のものが採用される。
【００３１】
上記光導波路デバイスＤ１に用いられる光源１０には、発光ダイオード（ＬＥＤ）または半導体レーザー等が用いられ、なかでも、光伝送性に優れるＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザー）が好適に用いられる。上記光源１０から出射される光の波長は、近赤外線（波長：７００〜２５００ｎｍ）が好ましい。
【００３２】
また、上記光源１０は、図１（ａ）のように、パネルＰの短辺Ｙ側額縁部の角部に配置され、その発光部（幅Ｈ）がパネルＰの長辺Ｘ方向を向くように位置決めされる。この配置により、光源１０から発せられた光が、図１（ｂ）のように、上記光導波路のコア１の共通部１ａの端面（光結合面）に入射し、上記パネルＰの長辺Ｘ側の終端まで、曲がることなく到達する。そのため、この光導波路デバイスＤ１は、光源１０からの光を、効率よく利用することができる。
【００３３】
上記構成の光導波路デバイスＤ１においては、先に述べたように、光導波路のコア１が、パネルＰの長辺Ｘ側に直線状に延びる第１のコア部１ｂと、上記分岐点Ｊから分岐・湾曲してパネルＰの短辺Ｙ側に延びる第２のコア部１ｃとに分岐するパターンに形成され、この第２のコア部１ｃの湾曲を考慮して、上記第２のコア部１ｃのコア幅Ｗ２が、上記第１のコア部１ｂのコア幅Ｗ１より広く（Ｗ１＜Ｗ２）、かつ、その幅の比率（Ｗ２／Ｗ１）が、１．５〜５になっている。そのため、この光導波路デバイスＤ１は、共通部１ａに入射した光が、光量差の少ない、バランスのとれた状態で、パネルＰの長辺Ｘ側と短辺Ｙ側とに分配される。
【００３４】
また、これら長辺Ｘ側の第１のコア部１ｂと短辺Ｙ側の第２のコア部１ｃとが、光源１０に対応する共通部１ａから分岐しているため、この共通部１ａと光源１０との調芯が多少ずれていても、このずれに起因する長辺Ｘ側と短辺Ｙ側との光量差が緩和され、これら長辺Ｘ側に分配される光と、上記短辺Ｙ側に分配される光の光量バランスが保たれる。したがって、この光導波路デバイスＤ１は、従来の構成の光導波路デバイスに比べ、光源１０とコア１との間の調芯の許容範囲が広くなる。
【００３５】
なお、上記第１のコア部のコア幅Ｗ１に対する第２のコア部のコア幅Ｗ２の比率（Ｗ２／Ｗ１）が、１．５未満の場合は、共通部１ａから直線状に分岐する長辺Ｘ側の第１のコア部１ｂの光量が強くなりすぎる傾向にある。逆に、上記コア幅の比率（Ｗ２／Ｗ１）が、５を超える場合は、共通部１ａから湾曲して分岐する短辺Ｙ側の第２のコア部１ｃの光量が強くなりすぎ、光量バランスが悪くなる傾向が見られる。
【００３６】
また、上記実施形態においては、光導波路の分岐状コア１が樹脂材料（高分子材料）を用いて形成されたポリマー系光導波路を例に説明したが、このコア１を構成する材料は、例えばガラス等、周囲に配設されるクラッド層より屈折率の高い材料であればよい。ただし、上記コア１と周囲のクラッド層との屈折率の差は、０．０１以上であることが好ましく、上記形状のパターンニング性等も考慮すると、紫外線硬化樹脂等の感光性樹脂が最も好ましい。使用する紫外線硬化樹脂としては、アクリル系，エポキシ系，シロキサン系，ノルボルネン系，ポリイミド系等があげられる。
【００３７】
さらに、上記コア１の周囲のクラッド層は、上記紫外線硬化樹脂等の感光性樹脂のうち、コア１より屈折率の低い材料を用いればよい。その他にも、クラッド層には、ガラス，シリコン，金属，樹脂等、平坦性を有する基板を兼用する材料を用いることもできる。さらに、クラッド層は、コア１下側のアンダークラッド層のみとしてもよく、上記コア１を覆うオーバークラッド層は、形成しなくてもよい。
【００３８】
そして、上記光導波路は、プラズマを用いたドライエッチング法，転写法，露光・現像を用いたフォトリソグラフィ法，フォトブリーチ法等により作製することができる。
【００３９】
つぎに、上記光導波路デバイスＤ１に用いる光導波路の作製方法について、上記分岐状コア１を、紫外線樹脂を用いてフォトリソグラフィ法により作製した例を説明する。
【００４０】
図２は、本発明の実施形態における光導波路デバイス用光導波路の製法を模式的に説明する断面図である。なお、図中の符号１はコア（分岐状コア）、２はアンダークラッド層、３はオーバークラッド層、１１は基板、１２は成形型を示す。また、図２の（ａ）〜（ｄ）は、光導波路が作製される工程順を表し、以下の説明もこの工程順に行う。
【００４１】
まず、平板状の基板１１を用意する。基板１１の材料としては、例えば、ガラス，石英，シリコン，樹脂，金属等があげられる。また、基板１１の厚さは、例えば、２０μｍ（フィルム状）〜５ｍｍ（板状）の範囲内に設定される。
【００４２】
ついで、図２（ａ）に示すように、上記基板１１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、熱硬化性樹脂または感光性樹脂があげられる。上記熱硬化性樹脂を用いる場合は、その熱硬化性樹脂が溶媒に溶解しているワニスを塗布した後、それを加熱することにより、アンダークラッド層２を形成する。一方、上記感光性樹脂を用いる場合は、その感光性樹脂が溶媒に溶解しているワニスを塗布した後、それを紫外線等の照射線で露光することにより、アンダークラッド層２を形成する。なお、上記露光後、光反応を完結させるために、加熱処理を行う場合もある。
【００４３】
つぎに、図２（ｂ）に示すように、上記アンダークラッド層２の表面（上面）に、所定（分岐）パターンのコア１を形成する。このコア１の形成材料としては、上記フォトリソグラフィ法でコア１を形成する場合、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，アクリル樹脂，メタクリル樹脂の他、オキセタン，シリコーン樹脂等の感光性樹脂（光重合性樹脂）が好適に用いられる。これらの樹脂のなかでも、コスト，膜厚制御性，損失等の観点から、エポキシ樹脂が最も好ましい。
【００４４】
なお、このコア１の形成材料には、上記アンダークラッド層２および後記のオーバークラッド層３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、コア１および各クラッド層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。
【００４５】
上記コア１の形成について詳しく述べると、コア１の形成は、上記感光性樹脂からなるワニスを、スピンコート法，ディッピング法，ダイ塗工，ロール塗工等により塗布した後、コアパターンに対応する開口を有するフォトマスクを介して紫外線等を照射し、上記ワニス層（感光性樹脂層）を所定パターンに露光することにより行う。
【００４６】
このとき使用するフォトマスクの開口パターンは、先に述べたように、一端側が幅広状の共通部１ａに対応する形状に形成され、他端側が、パネルＰの長辺Ｘ側に向けて直線状に延びる第１のコア部１ｂと、上記共通部１ａから枝分かれしてパネルＰの短辺Ｙ側に延びる第２のコア部１ｃとからなる分岐状コアに対応する形状に形成されている〔図１（ａ）参照〕。さらに、上記共通部１ａの分岐点Ｊにおいては、第２のコア部１ｃのコア幅（Ｗ２）が、上記第１のコア部１ｂのコア幅（Ｗ１）より広くなるように、上記フォトマスクの開口パターンが形成されている〔図１（ｂ）参照〕。
【００４７】
また、上記フォトマスクにおいて、分岐後の第１のコア部１ｂに相当する部位には、先に述べたように、長辺Ｘ側の出射路１ｘに対応する多数（約２２０〜８００本程度）の細分岐パターンが形成されている。同様に、分岐後の第２のコア部１ｃに相当する部位には、短辺Ｙ側の出射路１ｙに対応する多数（約１５０〜６００本程度）の細分岐パターンが形成されている。なお、これら各出射路１ｘ，１ｙの先端側端部を、外側に向かって反る（平面視）レンズ形状としてもよい。
【００４８】
そして、上記露光の完了後、感光性樹脂のタイプに応じて、光反応を完結させるための加熱処理を行った後、現像液を用いて、浸漬法，スプレー法，パドル法等により現像を行い、上記感光性樹脂層における未露光部分を溶解させて除去する。これにより、図２（ｂ）に示すようなコア１を作製する。
【００４９】
つぎに、図２（ｃ）に示すように、オーバークラッド層３形成用の成形型１２を準備し、型成形により、上記コア１を覆うオーバークラッド層３を形成する。このオーバークラッド層３の形成材料としては、上記アンダークラッド層２と同様、熱硬化性樹脂または感光性樹脂があげられる。そして、感光性樹脂を用いる場合は、上記成形型１２を透過して、この成形型１２内部に充填された感光性樹脂を、外部から紫外線等により露光する必要があるため、上記成形型１２には、紫外線を透過する材料（例えば、石英製）のものが用いられる。
【００５０】
なお、上記成形型１２の下面には、オーバークラッド層３の形状に対応する型面を有する凹部（成形キャビティ）が形成されており、この実施形態では、上記各出射路１ｘ，１ｙの先端側端部を覆う部位〔図２（ｃ）の右端部分〕が、１／４円の円弧状レンズ曲面に形成されているものを使用している。
【００５１】
上記成形型１２を用いたオーバークラッド層３の形成は、まず、この成形型１２の成形キャビティ内に上記コア１が配置されるように、その成形型１２の下面を、アライメントマーク等を基準として、基板１１の表面に密着させる。そして、成形キャビティで囲まれた成形空間に、上記感光性樹脂等を、この成形型１２に形成された注入孔（図示せず）から注入し、上記成形空間を感光性樹脂で満たす。つぎに、上記成形型１２（石英製）を透して紫外線を露光し、その後、必要に応じて加熱処理を行う。これにより、上記感光性樹脂の硬化が完了する。
【００５２】
その後、図２（ｄ）に示すように、上記成形型１２から成形品を脱型して、一端部分がレンズ状に形成されたオーバークラッド層３を有する光導波路が得られる。
【００５３】
この光導波路を用いた光導波路デバイスＤ１の作製は、まず、上記分岐状コア１が形成された光導波路を、刃形を用いた打ち抜き等により、基板１１とともに、もしくは基板１１から離型させて、パネルＰの額縁形状に沿ったＬ字形（または、入射側光導波路デバイスＤ２と同時に作製する場合は長方形の枠状）に切断する。これを、図１（ａ）のように、パネルＰの額縁部に配設した後、このパネルＰの額縁部の短辺Ｙ側の角部に、光導波路のコア１の共通部１ａの端面（光結合面）に正対するようにＶＣＳＥＬ等の光源１０を配置し、これら共通部１ａの光軸（一点鎖線）と光源１０の光軸とを調芯して位置決めすることにより、本実施形態の光導波路デバイスＤ１が完成する。
【００５４】
上記構成の光導波路デバイスＤ１によれば、分岐後の第１のコア部１ｂおよび第２のコア部１ｃに、各コア部１ｂ，１ｃをさらに細分化する出射路１ｘ，１ｙが設けられ、２方向に略均等に分配された光が、これらコア部１ｂ，１ｃにそれぞれ対向する辺に向けて出射される。特に、この光導波路デバイスＤ１を、前記のタッチパネル等の光学的検出手段に用いた場合は、パネルＰの長辺Ｘ側および短辺Ｙ側のどちらにも、辺の長手方向に光強度の揃った均一な光（平行光）を出射することが可能になる。したがって、本実施形態の光導波路デバイスＤ１を用いた光学的検出手段は、その検出領域の全幅にわたって、死角のない高精度な検出を行うことができる。
【００５５】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００５６】
本実施例においては、上記分岐状コアを有する光導波路の「第１のコア部のコア幅（Ｗ１）に対する第２のコア部のコア幅（Ｗ２）の比率（Ｗ２／Ｗ１）」を種々変更した光導波路を作製し、これらと光源とを用いて光導波路デバイスを構成するとともに、作製した実施例１〜３および比較例１，２の光導波路デバイスを用いて、長辺Ｘ側と短辺Ｙ側とから出射される光の量（光強度）を受光素子で測定し、長辺Ｘと短辺Ｙの間の光量差（バランス）を比較した。
【００５７】
まず、光導波路の形成材料を準備した。
〔クラッド層の形成材料〕
成分Ａ：脂環骨格を有するエポキシ系紫外線硬化性樹脂
（ＡＤＥＫＡ社製  ＥＰ４０８０Ｅ）１００重量部
成分Ｂ：光酸発生剤（サンアプロ社製  ＣＰＩ−２００Ｘ）２重量部
これらを混合して、アンダークラッド層用およびオーバークラッド層用の形成材料を調製した。
【００５８】
〔コアの形成材料〕
成分Ｃ：フルオレン骨格を含むエポキシ系紫外線硬化性樹脂
（大阪ガスケミカル社製  オグソールＥＧ）４０重量部
成分Ｄ：フルオレン骨格を含むエポキシ系紫外線硬化性樹脂
（ナガセケムテックス社製  ＥＸ−１０４０）３０重量部
成分Ｅ：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
成分Ｂ：光酸発生剤（サンアプロ社製  ＣＰＩ−２００Ｘ）１重量部
これらを乳酸エチル  ４１重量部に溶解させ、コアの形成材料を調製した。
【００５９】
［実施例１］
＜光導波路の作製＞
〔アンダークラッド層の形成〕
まず、基板となるポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ１８８μｍ）の表面に、上記クラッド層の形成材料をスピンコート法により塗布した。つづいて、１０００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線照射による露光を行った後、８０℃×５分間の加熱処理を行って、アンダークラッド層（厚さ２０μｍ）を形成した。
【００６０】
〔コアの形成〕
ついで、上記アンダークラッド層の表面に、上記コアの形成材料をアプリケーターにより塗布した後、１００℃×５分間の加熱処理を行い、溶媒を揮散させてコア形成用の感光性樹脂層を形成した。つぎに、上記分岐状コアのパターンと同形状の開口パターンが形成されたフォトマスクを介して、２５００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線照射による露光を行った後、１００℃×１０分間の加熱処理を行い、樹脂の硬化を完了させた。そして、現像液（γ−ブチロラクトン）を用いてディップ現像することにより、未露光部分を溶解除去した後、１２０℃×５分間の加熱乾燥処理を行うことにより、パターニングされた厚さ（高さ）５０μｍの分岐状コアを形成した。
【００６１】
なお、この実施例１では、コア分岐点における第１のコア部に対応する開口幅（Ｗ１）が１２０μｍ、第２のコア部に対応する開口幅（Ｗ２）が２４０μｍ、これらが合流する共通部に対応する開口幅（Ｗ０）が３６０μｍの開口パターンを有するフォトマスクを使用した〔図１（ｂ）参照〕。そのため、コアの各部もこれに沿って形成され、第１のコア部のコア幅Ｗ１が１２０μｍ、第２のコア部のコア幅Ｗ２が２４０μｍになっている。また、第１のコア部のコア幅Ｗ１に対する第２のコア部のコア幅Ｗ２の比率（Ｗ２／Ｗ１）は、設計通り「２」となっている（フォトマスクの開口パターンにおける上記第１，第２コア部に対応する開口幅は、後記の実施例２，３と比較例１，２で変更される）。
【００６２】
また、上記フォトマスクには、分岐後の第１のコア部に相当する部位に、長辺Ｘ側の出射路に対応する２２０本の開口パターンが形成されているとともに、分岐後の第２のコア部に相当する部位に、短辺Ｙ側の出射路に対応する１６５本の開口パターンが形成されており、上記分岐状コアの形成と同時に、これらの出射路も形成されるようになっている（フォトマスクの開口パターンにおける上記出射路の部位は、後記の実施例２，３と比較例１，２でも同様）。
【００６３】
〔オーバークラッド層の形成〕
つぎに、オーバークラッド層形成用の石英製成形型を、上記コアを覆った状態でセットし、その注入口から上記クラッド層の形成材料を、成形空間（キャビティ）内に注入した。そして、その状態で、上記成形型を透して２０００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線照射による露光を行った後、８０℃×５分間の加熱処理を行い、樹脂の硬化を完了させた。その後、成形型から成形品を離型させ、上記コアの各出射路の先端部に１／４円弧形状の凸状レンズ〔図２（ｄ）参照〕を備えるオーバークラッド層（コア頂面からの厚さ１ｍｍ）を形成した。
【００６４】
ついで、上記基板を剥離させ、成形されたオーバークラッド層に沿うように光導波路全体を略Ｌ字形に切断して、実施例１作製用の光導波路を得た。
【００６５】
＜供試用光導波路デバイスの作製＞
〔光源の取り付け〕
得られた光導波路の共通部の端部に対向する所定位置〔図１（ｂ）参照〕に、出射強度（出力）が３ｍＷのＶＣＳＥＬ光源（Ｏｐｔｏｗｅｌｌ社製）を配設し、上記コアの光軸（一点鎖線）の延長上に上記光源の発光部（幅Ｈ＝１０μｍ）の中心がくるように、調芯・位置合わせしてこの光源を固定し、実施例１の光導波路デバイスを得た。
【００６６】
〔測定用受光素子の取り付け〕
ついで、光強度測定用の受光素子ユニット（Ｏｐｔｏｗｅｌｌ社製  ＣＭＯＳリニアセンサアレイ）を準備し、上記コアの各出射路の先端から出射される光（信号）が、このセンサアレイの各受光素子の受光部に入射するように（すなわち、出射路１本に対して受光素子１個が対応し、出射路１本ごとの光強度を測定できるように）、上記受光素子ユニットを位置決めし、その状態で、上記光導波路デバイスに接着剤等で固定して、光強度を測定できるように準備した。
【００６７】
［実施例２］
上記光導波路の作製の〔コアの形成〕において、コア分岐点における第１のコア部に対応する開口幅と第２のコア部に対応する開口幅の比率が異なるフォトマスクを使用したこと以外、上記実施例１と同様にして、第１のコア部のコア幅Ｗ１が８０μｍ、第２のコア部のコア幅Ｗ２が２８０μｍの実施例２作製用光導波路（コア幅の比率  Ｗ２／Ｗ１＝３．５）を作製した。そして、この光導波路に、上記のように光源と測定用受光素子を取り付けて実施例２の光導波路デバイスとし、出射路１本ごとの光強度を測定できるように準備した。
【００６８】
［実施例３］
上記光導波路の作製の〔コアの形成〕において、コア分岐点における第１のコア部に対応する開口幅と第２のコア部に対応する開口幅の比率が異なるフォトマスクを使用したこと以外、上記実施例１と同様にして、第１のコア部のコア幅Ｗ１が１４０μｍ、第２のコア部のコア幅Ｗ２が２２０μｍの実施例３作製用光導波路（コア幅の比率  Ｗ２／Ｗ１＝約１．５７）を作製した。そして、この光導波路に、上記のように光源と測定用受光素子を取り付けて実施例３の光導波路デバイスとし、出射路１本ごとの光強度を測定できるように準備した。
【００６９】
比較例として、上記第１のコア部のコア幅Ｗ１に対する第２のコア部のコア幅Ｗ２の比率（Ｗ２／Ｗ１）が、本発明の好適な範囲（１．５〜５）から外れる光導波路を作製し、これを用いて光導波路デバイスを作製した。
【００７０】
［比較例１］
上記光導波路の作製の〔コアの形成〕において、コア分岐点における第１のコア部に対応する開口幅と第２のコア部に対応する開口幅の比率が異なるフォトマスクを使用したこと以外、上記実施例１と同様にして、第１のコア部のコア幅Ｗ１が２４０μｍ、第２のコア部のコア幅Ｗ２が１２０μｍの比較例１作製用光導波路（コア幅の比率  Ｗ２／Ｗ１＝０．５）を作製した。そして、この光導波路に、上記のように光源と測定用受光素子を取り付けて比較例１の光導波路デバイスとし、出射路１本ごとの光強度を測定できるように準備した。
【００７１】
［比較例２］
上記光導波路の作製の〔コアの形成〕において、コア分岐点における第１のコア部に対応する開口幅と第２のコア部に対応する開口幅の比率が異なるフォトマスクを使用したこと以外、上記実施例１と同様にして、第１のコア部のコア幅Ｗ１が１８０μｍ、第２のコア部のコア幅Ｗ２が１８０μｍの比較例２作製用光導波路（コア幅の比率  Ｗ２／Ｗ１＝１）を作製した。そして、この光導波路に、上記のように光源と測定用受光素子を取り付けて比較例２の光導波路デバイスとし、出射路１本ごとの光強度を測定できるように準備した。
【００７２】
＜光強度の測定および評価＞
上記実施例１〜３および比較例１，２の光導波路デバイスを用いて、それぞれの光源を発光させて８５０ｎｍの赤外線をコアに入射させ、各出射路ごとの光強度（出射路から出射されて各受光素子に届いた光の強度）を測定し、長辺Ｘ側（２２０本）の平均値ＩXと、短辺Ｙ側（１６５本）の平均値ＩYを算出した。そして、これら平均値の差の絶対値を求め、その絶対値の大小により、長辺と短辺に分配された光量の差「長辺側と短辺側の光量差」を評価した。
【００７３】
なお、測定は、コアの光軸と光源の光軸が一致した（調芯された）状態と、一致していない状態の両方で行った。すなわち、図１（ｂ）において、光源１０の中心が、コアの光軸上の点Ｏにあり、光軸が一致した状態を「±０μｍ」と表し、この光源の中心を意図的に（ｙ方向）Ａ側に１００μｍずらした状態を「＋１００μｍ」、上記光源の中心を意図的にＢ側に１００μｍずらした状態を「−１００μｍ」と表示する。
【００７４】
また、光導波路のコア幅，コア高さの測定には、レーザー顕微鏡（キーエンス社製）を、コア中心および光源のずれ量の測定には、光学顕微鏡（オリンパス社製  ＭＸ５１）を用いた。
【００７５】
以上の測定結果を「表１」に示す。
【００７６】
【表１】
2012003107.tif 000003
【００７７】
上記表１に示すように、実施例１〜３の光導波路デバイスは、コアと光源の光軸が一致した状態「±０μｍ」において、長辺側と短辺側の光量差が０．２〜０．５と小さく、光源からの光を、互いに直交する２方向に略均等に分配できていることが分かる。また、光源の中心が、コアの光軸に対して一方にずれた状態「＋１００μｍ」でも、他方にずれた状態「−１００μｍ」でも、その長辺側と短辺側の光量差が最大で０．８と小さい。このことから、本発明の光導波路デバイスは、コアと光源の調芯の許容範囲が広いことが分かる。
【００７８】
一方、比較例１，２の光導波路デバイスは、コアと光源の光軸が一致した状態「±０μｍ」でも、長辺側と短辺側の光量差が０．９〜２．０と大きく、光源の中心が、コアの光軸に対してずれた状態「＋１００μｍ」，「−１００μｍ」では、この長辺側と短辺側の光量差がさらに拡大する。したがって、比較例１，２の光導波路デバイスは、上記特性に劣る。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の光導波路デバイスは、光学式タッチパネルや光学式形状センサ等、長方形状のパネルからなる検知領域内の指や物体等を検知する光学的検出手段への使用に適する。
【符号の説明】
【００８０】
１  コア
１ａ  共通部
１ｂ  第１のコア部
１ｃ  第２のコア部
１０  光源
Ｄ１  光導波路デバイス
Ｊ  分岐点
Ｐ  パネル
Ｘ  長辺
Ｙ  短辺
【図１】
2012003107.tif 000004
【図２】
2012003107.tif 000005
【図３】
2012003107.tif 000006