(57)【要約】      （修正有）【課題】正確で構造が複雑でなく位置整合の負担が少ない光導波路を用いた装置、光学式タッチパネル等を提供する。【解決手段】光導波路を用いた装置、光学式タッチパネル、光導波路、検出領域における物体を検出する方法、および２層の光導波路構造を作成する方法を提供する。光導波路を用いた装置１０は、複数の送出光導波路要素および複数の受入光導波路要素を有する光導波路３０と、光導波路につながれた光源２０と、光導波路につながれた光検出器１５と、および前記光導波路から離れて配置され、前記複数の送出光導波路要素から発せられた光を前記受入光導波路要素に向かって反射するリフレクタ４０とを備える。光導波路は、基板と、第１のクラッド層と、受入光導波路と、第２のクラッド層と、送出光導波路要素と、および第３のクラッド層とを備える。光学式タッチパネルは、光導波路と、鏡と、面発光レーザと、および検出器を有する光導波路部分を有する。【選択図】図１
2009230761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送出光導波路要素および複数の受入光導波路要素を含む光導波路と、
前記光導波路につながれた光源と、
前記光導波路につながれた光検出器と、
前記光導波路から離されて配置され、前記複数の送出光導波路要素から発せられた光を前記受入光導波路要素に向かって反射するリフレクタと
を備えた光導波路を用いた装置。
【請求項２】
前記複数の送出光導波路要素は、前記光導波路内で第１の表面上に形成され、
前記複数の受入光導波路要素は、前記光導波路内で、前記第１の表面とは異なる第２の平面上に形成される
請求項１に記載の光導波路を用いた装置。
【請求項３】
前記複数の送出光導波路要素は、前記光導波路内で前記複数の受入光導波路要素の上方に形成される
請求項１に記載の光導波路を用いた装置。
【請求項４】
前記複数の送出光導波路要素は、前記光導波路内で前記複数の受入光導波路要素の上方に形成される
請求項２に記載の光導波路を用いた装置。
【請求項５】
前記複数の送出光導波路要素は、クラッド層によって前記複数の受入光導波路要素から分離されている
請求項３に記載の光導波路を用いた装置。
【請求項６】
前記複数の送出光導波路要素から発せられる光の焦点を合わせるためのレンズを更に備える
請求項１に記載の光導波路を用いた装置。
【請求項７】
前記複数の受入光導波路要素に向かって反射される光の焦点を合わせるためのレンズを更に備える
請求項１に記載の光導波路を用いた装置。
【請求項８】
前記複数の送出光導波路要素から発せられる光の焦点を合わせる第１のレンズ部分と、前記複数の受入光導波路要素に向かって反射される光の焦点を合わせる第２のレンズ部分と、を有するレンズを更に備える
請求項１に記載の光導波路を用いた装置。
【請求項９】
前記レンズは、前記複数の送出光導波路要素および前記複数の受入光導波路要素と一体に形成される
請求項８に記載の光導波路を用いた装置。
【請求項１０】
前記光導波路は、検出領域における、互いに直交する少なくとも２つの側面上に形成され、
前記リフレクタは、前記検出領域における、前記光導波路が形成された側面とは反対の側面上に形成される
請求項８に記載の光導波路を用いた装置。
【請求項１１】
前記光導波路は、それぞれが前記複数の送出光導波路要素および前記複数の受入光導波路要素を有する２つの光導波路部分を含み、
前記リフレクタは、２つのリフレクタ部分を有し、
前記２つの光導波路部分は、検出領域における、互いに直交する少なくとも２つの側面上に設けられ、前記２つのリフレクタ部分は、前記検出領域における、前記２つの光導波路部分が設けられた側面とは反対の側面上に設けられ、
前記光導波路部分の一方の前記複数の送出光導波路要素によって発せられた光は、前記光導波路部分の一方が設けられた側面とは反対の側面上に設けられた前記リフレクタ部分によって、該光導波路部分の一方の前記複数の受入光導波路要素に向かって戻るように反射され、
前記光導波路部分の他方の前記複数の送出光導波路要素によって発せられた光は、前記光導波路部分の他方が設けられた側面とは反対の側面上に設けられた前記リフレクタ部分によって、該光導波路部分の他方の前記複数の受入光導波路要素に向かって戻るように反射される
請求項１に記載の光導波路を用いた装置。
【請求項１２】
前記光源は、前記２つの光導波路部分の前記複数の送出光導波路要素に光学的につながれ、
前記光検出器は、前記２つの光導波路部分の前記複数の受入光導波路要素に光学的につながれる
請求項１１に記載の光導波路を用いた装置。
【請求項１３】
前記リフレクタの反射表面は、蛍光物質によって被覆される
請求項１に記載の光導波路を用いた装置。
【請求項１４】
前記複数の受入光導波路要素の前方表面は、蛍光物質によって被覆される
請求項１に記載の光導波路を用いた装置。
【請求項１５】
前記リフレクタの反射表面は、屈曲している
請求項１に記載の光導波路を用いた装置。
【請求項１６】
前記リフレクタは、前記リフレクタの前方表面に対して４５度の角度を形成するように構成された少なくとも２つの反射表面を有する
請求項１に記載の光導波路を用いた装置。
【請求項１７】
基板と、
前記基板上に形成された第１のクラッド層と、
前記第１のクラッド層上に形成され、複数の受入光導波路要素を有する受入光導波路と、
前記受入光導波路上に形成された第２のクラッド層と、
前記第２のクラッド層上に形成され、複数の送出光導波路要素を有する送出光導波路と、
前記送出光導波路上に形成され、前記受入光導波路の位置に対応する位置に形成された受入レンズ部分および前記送出光導波路の位置に対応する位置に形成された送出レンズ部分を有する第３のクラッド層と、
を有する光導波路部分と、
前記光導波路部分とは反対側の検出領域の側面上に設けられた鏡と、
前記光導波路部分に光学的につながれた面発光レーザと、
前記光導波路部分に光学的につながれた検出器と、
を備えた光学式タッチパネル。
【請求項１８】
前記光導波路部分は、前記検出領域における、互いに直交する少なくとも２つの側面上に形成され、
前記鏡は、前記検出領域における、前記光導波路部分が形成された側面とは反対の側面上に形成される
請求項１７に記載の光学式タッチパネル。
【請求項１９】
前記光導波路部分は、第１の光導波路部分であり、
前記鏡は、第１の鏡であり、
当該光学式タッチパネルは、第２の鏡と、第２の光導波路部分と、を更に備え、
前記第２の光導波路部分は、
基板と、
前記基板上に形成された第１のクラッド層と、
前記第１のクラッド層上に形成され、複数の受入光導波路要素を有する受入光導波路と、
前記受入光導波路上に形成された第２のクラッド層と、
前記第２のクラッド層上に形成され、複数の送出光導波路要素を有する送出光導波路と、
前記送出光導波路上に形成され、前記受入光導波路の位置に対応する位置に形成された受入レンズ部分および前記送出光導波路の位置に対応する位置に形成された送出レンズ部分を有する第３のクラッド層とを有し、
前記第１の光導波路部分および前記第２の光導波路部分は、前記検出領域における、互いに直交する少なくとも２つの側面上に設けられ、前記第１の鏡および前記第２の鏡は、それぞれ、前記検出領域における、前記第１の光導波路部分および前記第２の光導波路部分が設けられた側面とは反対の側面上に設けられ、
前記面発光レーザは、前記第１の光導波路部分の前記複数の送出光導波路要素および前記第２の光導波路部分の前記複数の送出光導波路要素に光学的につながれ、前記検出器は、前記第１の光導波路部分の前記複数の受入光導波路要素および前記第２の光導波路部分の前記受入光導波路要素に光学的につながれる
請求項１７に記載の光学式タッチパネル。
【請求項２０】
前記鏡の反射表面は、蛍光物質によって被覆される
請求項１７に記載の光学式タッチパネル。
【請求項２１】
前記光導波路部分の前記複数の受入光導波路要素の前方表面は、蛍光物質で被覆される
請求項１７に記載の光学式タッチパネル。
【請求項２２】
前記第１の鏡の反射表面および前記第２の鏡の反射表面は、蛍光物質に被覆される
請求項１９に記載の光学式タッチパネル。
【請求項２３】
前記第１の光導波路部分の前記複数の受入光導波路要素の前方表面および前記第２の光導波路部分の前記複数の受入光導波路要素の前方表面は、蛍光物質で被覆される
請求項１９に記載の光学式タッチパネル。
【請求項２４】
前記基板と、
前記基板上に形成された第１のクラッド層と、
前記第１のクラッド層上に形成された複数の第１の光導波路要素と、
前記複数の第１の光導波路要素上に形成された第２のクラッド層と、
前記第２のクラッド層上に形成された複数の第２の光導波路要素と、
前記複数の第２の光導波路要素上に形成され、前記複数の第１の光導波路要素の位置に対応する位置に形成された第１のレンズ部分および前記第２の光導波路要素の位置に対応する位置に形成された第２のレンズ部分を有する第３のクラッド層と、
を備えた光導波路。
【請求項２５】
前記基板は、ポリエチレンナフタレート製の基板である
請求項２４に記載の光導波路。
【請求項２６】
前記第１のクラッド層、前記第２のクラッド層および前記第３のクラッド層はそれぞれ、波長８３０ｎｍの光において約１．５４２の屈折率を有する物質で形成される
請求項２４に記載の光導波路。
【請求項２７】
前記複数の第１の光導波路要素および前記複数の第２の光導波路要素は、波長８３０ｎｍの光において約１．５９４の屈折率を有する材料で形成される
請求項２４に記載の光導波路。
【請求項２８】
前記第１のクラッド層、前記第２のクラッド層および前記第３のクラッド層はそれぞれ、ビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシチルエーテル（ＢＰＥＦＧ）の約３５重量割合、３'，４'−エポキシシクロヘキシル−カルボキシレート（２０２１Ｐ）の約２５重量割合、および光酸発生剤の約０．５重量割合の物質で形成される
請求項２４に記載の光導波路。
【請求項２９】
前記複数の第１の光導波路要素および前記複数の第２の光導波路要素は、ビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシチルエーテル（ＢＰＥＦＧ）の約７０重量割合、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（ＴｒｉｓＰ−ＲＫ）、光酸発生剤の約０．５重量割合および乳酸ラクテートの約２８重量割合の物質で形成される
請求項２４に記載の光導波路。
【請求項３０】
前記第１のクラッド層、前記第２のクラッド層および前記第３のクラッド層は、波長８３０ｎｍの光において約１．５４２の屈折率を有し、前記複数の第１の光導波路要素および前記複数の第２の光導波路要素は、波長８３０ｎｍの光において約１．５９４の屈折率を有する
請求項２４に記載の光導波路。
【請求項３１】
検出領域における物体を検出する方法であって、
前記検出領域における、その少なくとも一方の側面上に位置する光導波路と、前記光導波路に対して当該検出領域を跨いだ反対側に位置するリフレクタと、を有し、前記光導波路が、複数の送出光導波路要素および複数の受入光導波路要素を含み、
前記光導波路の前記複数の送出光導波路要素へと光を導く工程と、
前記複数の送出光導波路要素から前記検出領域を横断するように複数の光ビームを同時に送出する工程と、
前記光導波路の複数の受入光導波路要素において複数の光ビームを受入する工程であって、受入した前記複数の光ビームの第１の部分は、前記検出領域の前記光導波路とは反対側の前記リフレクタを反射したものであり、受入した前記複数の光ビームの第２の部分は、前記検出領域における物体を反射したものであり、
受入した前記複数の光ビームのそれぞれの強度を検出する工程と、
検出した前記受入した複数の光ビームの強度に従って前記検出領域内の物体の位置を決定する工程と、
を有する検出領域における物体を検出する方法。
【請求項３２】
２層の光導波路構造を製造する製造方法であって、
基板上に下部クラッド層を形成する工程と、
前記下部クラッド層上に第１のパターン化コア層を形成する工程と、
前記第１のパターン化コア層上に第１の上部クラッド層を形成する工程と、
前記第１の上部クラッド層上に分離クラッド層を形成する工程と、
前記分離クラッド層上に第２のパターン化コア層を形成する工程と、
光導波路構造を形成するように、第２のパターン化コア層上に第２の上部クラッド層を形成する工程と、
前記光導波路構造を現像する工程と、
前記光導波路構造から前記基板を除去する工程と、
を有する２層の光導波路構造を製造する製造方法。
【請求項３３】
前記下部クラッド層を形成する工程および前記第１の上部クラッド層を形成する工程はそれぞれ、
前記基板に樹脂を塗布する工程と、
紫外光で前記樹脂を照射する工程と、
前記樹脂を加熱する工程と
を有する請求項３２に記載の２層の光導波路構造を製造する製造方法。
【請求項３４】
前記分離クラッド層を形成する工程は、
前記基板に樹脂を塗布する工程と、
紫外光で前記樹脂を照射する工程と、および
前記樹脂を加熱する工程と
を３回行う請求項３２に記載の２層の光導波路構造を製造する製造方法。
【請求項３５】
前記第１のパターン化上部コア層を形成する工程は、
前記下部クラッド層上に樹脂を塗布する工程と、
前記樹脂を前置焼きする工程と、
前記樹脂に対して、線形のオプティカルパスの第１のパターン、第１のレンズ構造および第１の位置整合マークを有する第１のフォトマスクを適用する工程と、
前記線形のオプティカルパスの第１のパターン、第１のレンズ構造および第１の位置整合マークを前記樹脂に転写するために前記第１のフォトマスクを通り抜ける紫外光で前記樹脂を照射する工程と、
前記樹脂を焼く工程と、
前記樹脂を現像する工程と、
前記樹脂を加熱する工程と
を有する請求項３２に記載の２層の光導波路構造を製造する製造方法。
【請求項３６】
前記第２のパターン化コア層を形成する工程は、
前記分離クラッド層上に前記樹脂を塗布する工程と、
前記樹脂を前置焼きする工程と、
線形のオプティカルパスの第２のパターン、第２のレンズ構造および第２の位置整合マークを有する第２のフォトマスクを、前記第２の位置整合マークが前記第１の位置整合マークと合致するように、前記第１のパターン化コア層と位置整合する工程と
前記第２のフォトマスクを通り抜ける紫外光で前記樹脂を照射する工程と、
前記工程を焼く工程と、
前記樹脂を現像する工程と、
前記樹脂を加熱する工程と
を有する請求項３５に記載の２層の光導波路構造を製造する製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の装置、デバイスおよび方法は、光導波路を用いる装置に関し、より詳細には、光導波路を用いる光学式タッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、研究者や消費者の間で、産業用電子モニタ、テレビジョン（ＴＶ）、コンピュータ、携帯電話、携帯情報機器（ＰＤＡ）、現金自動預け払い機（ＡＴＭ）および多くの他の電子デバイスのための従来の入力方法に代わる入力方法への関心が高まっている。キーボード、キーパッドおよびマウスによるような入力方法は、電子デバイスが小さくなるに従って実用的ではなくなっている。これはキーボードの実装またはマウスの操作に必要な空間が比較的大きいからである。また、キーボード、キーパッドおよびマウスは、過酷な産業環境に置かれると壊れやすい。
【０００３】
上記の入力方法に代わるものとして、抵抗膜方式および静電容量結合方式の技術に基づくタッチスクリーンおよびタッチパネルが提案されている。しかし、抵抗膜方式および静電容量結合方式の技術に基づくタッチパネルは、機械的に損傷を受け易く、スクリーンの色の純度に悪影響を与え、かつ、スクリーンの輝度を減らす透明導電性酸化物（ＰＣＯ）の薄膜を必要とするという欠点がある。また、抵抗膜方式および静電容量結合方式タッチパネルに用いられるセンサは重く、機械的損傷を受け易い。
【０００４】
ガラス基板をベースにするガラス構造タッチスクリーンおよびタッチパネルもまた提案されている。しかし、ガラス構造タッチスクリーンは、モニタまたはディスプレー上にセンサを取り付けるために、そのセンサを収容可能な専用のフレームを必要とする。このような専用のフレームは、タッチスクリーンの重さ、製造する上でのコストおよび複雑さを増加させる要因となる。また、ガラス基板をベースにするガラス構造タッチスクリーンは、完成後のタッチパネルのガラス基板を割って個別のタッチパネルを製造しなければならない。割られるべきガラスの大きいガラス基板を扱う作業は、ガラスを所望しない形状に割ることによって歩留まりを下げないように、注意深い取り扱いと高度な製造技術を必要とする。このように、その製造プロセスは、高コストであり、時間を要してしまうものである。
【０００５】
上記の抵抗膜方式および静電容量結合方式のタッチパネルおよびガラス構造タッチパネルに生じる課題の幾つかを、光学式タッチパネルおよびタッチスクリーンが克服している。従って、広い応用分野において、光学式タッチスクリーンの需要が増加している。このため、２種類の光学式タッチパネルが提案されている。それらは、発光素子を利用したもの、および光導波路を利用したものである。
【０００６】
例えば、特許文献１は、関連する技術である発光素子を用いる光学式タッチパネルを記載している。発光素子および受光素子が、位置検出表面における互いに直交する２つの側面上に交互のパターンで配置されている。受光素子は中空円筒形状となっている。パネルの他の側面には鏡が配置されている。発光素子の１つが発光し、その光が、鏡によって反射され、発光素子に隣接する２つの受光素子によって受けられる。受光素子と共に配置される細長の円筒は、パネルの検出領域に位置する物体によって反射された光、または受光素子のいずれの側面にも配置されていない他の発光素子からの光を遮る。
【０００７】
しかし、特許文献１のパネルには、幾つかの課題がある。まず、このパネルは、多数の発光素子および受光素子を必要とする。これはパネルを製造する上でのコストを増加させる。第２に、パネルの感度を適切なものにして物体の検出能力を確実なものにするためには、発光素子と受光素子とが交互に配置される必要があるため、発光素子および受光素子を密に配置できない結果パネルの解像度が非常に低くなってしまう。また、発光素子と受光素子は、機械的損傷に弱いものであるため、発光素子または受光素子が損傷を受けてしまうと、それぞれがタッチパネルの感度をより一層低くしてしまう。
【０００８】
別の特許文献２は、光導波路を用いる光導波路型タッチパネルを記載している。光導波路型タッチパネルにおける互いに直交する側面上に、光導波路の送出部が配置されており、その光導波路の送出部が配置された反対側の側面上に、光導波路の受入部が配置されている。光導波路の送出部それぞれの一端に光トランスミッタが配置され、光導波路の受入部それぞれの一端にレシーバが配置されている。光導波路の送出部および受入部は、光導波路となる複数の層を有しており、これらの層は、ポリエステルおよび光学セメントの層を用いて機械的に位置整合｛つまり、位置合わせ（アライメント）｝され一体にまとめられている。光トランスミッタから送出された光は、光導波路の送出部を通り、タッチパネルを横断し、光導波路の受光部に入り、レシーバに到達する。
【０００９】
しかし、特許文献２に記載された光導波路型タッチパネルは、発光素子を用いるタッチパネルに生じえる課題を改善しているものの、多くの欠点がある。まず、光導波路の送出部、受入部がそれぞれ複数形成される場合に、２つの光トランスミッタと２つのレシーバを必要とする。これにより、タッチパネルを製造する上でのコストが増加し、また、２つの光トランスミッタと２つのレシーバを配置するための敷設領域が増えてしまう。第２に、別々の送出部および受入部を用いることは、送出部および受入部の光の送受を確実に行うために、対応する送出部および受入部を注意深く位置整合することを必要とする。この位置整合するプロセスは困難を伴う。このプロセスはまた、どの光導波路の送出部・受入部が適切に位置整合されているかいないかを判断するためのプロセスを必要とするため複雑となる。位置整合されていない光導波路の送出部・受入部があれば、その送出部・受入部による誤った検出を排除するため、光トランスミッタ・レシーバとの接続が外されたり、光の送受が行われないように無効化されたり、または、それら送出部・受入部からの信号をカウントしないように、することとなる。最後に、この位置整合の問題は、過酷な産業環境、例えば、産業用の電子モニタ用のユーザインタフェースとして用いられるような光導波路型タッチパネルだと更に深刻なこととなる。すなわち、このような使用環境では、このタッチパネルが突かれたり、落とされたり、他の機械的応力を受ける傾向にある。これらの機械的応力が作用する結果、位置整合されていない光導波路の送出部・受入部の数が増加し、光導波路型タッチパネルの感度および検出精度を落としてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６５９７５０８号明細書
【特許文献２】米国特許第６３５１２６０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述の課題を解決する。すなわち、本発明の光導波路を用いた装置、光学式タッチパネル、光導波路、検出領域における物体を検出する方法、および２層の導波路構造を製造する製造方法は、コストを増加させることなく、発光素子と受光素子を機械的損傷を受け難い構造で適切な位置へ配置することによってパネルの解像度を向上し、また、タッチパネルの小型化に寄与するとともに、複数の光導波路の送出部・受入部を過酷な使用環境であっても簡易に位置整合する、という課題を解決する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一実施例では、複数の送出光導波路要素および複数の受入光導波路要素を含む光導波路と、前記光導波路につながれた光源と、前記光導波路につながれた光検出器と、および前記光導波路から離されて配置され、前記複数の送出光導波路要素から発せられた光を前記受入光導波路要素に向かって反射するリフレクタとを備えた光導波路を用いた装置が提供される。
【００１３】
本発明の別の実施例では、基板と、前記基板上に形成された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上に形成され、複数の受入光導波路要素を有する受入光導波路と、前記受入光導波路上に形成された第２のクラッド層と、前記第２のクラッド層上に形成され、複数の送出光導波路要素を有する送出光導波路と、前記送出光導波路上に形成され、前記受入光導波路に対応する位置に形成された受入レンズ部分および前記送出光導波路の部分の位置に対応する位置に形成された送出レンズ部分を有する第３のクラッド層と、を有する光導波路部分と、前記光導波路部分とは反対側の検出領域の側面上に設けられた鏡と、前記光導波路部分に光学的につながれた面発光レーザと、並びに前記光導波路部分に光学的につながれた検出器とを備えた光学式タッチパネルが提供される。
【００１４】
本発明の更なる別の実施例では、基板と、前記基板上に形成された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上に形成された複数の第１の光導波路要素と、前記複数の第１の光導波路要素上に形成された第２のクラッド層と、前記第２のクラッド層上に形成された複数の第２の光導波路要素と、前記複数の第２の光導波路要素上に形成され、前記複数の第１の光導波路要素に対応する位置に形成された第１のレンズ部分および前記第２の光導波路要素の位置に対応する位置に形成された第２のレンズ部分を有する第３のクラッド層と、を備えた光導波路が提供される。
【００１５】
本発明の更なる別の実施例では、検出領域における物体を検出する方法であって、前記検出領域における、その少なくとも一方の側面上に位置する光導波路と、前記光導波路に対して当該検出領域を跨いだ反対側に位置するリフレクタと、を有し、前記光導波路が、複数の光導波路要素および複数の受入光導波路要素を含み、前記光導波路の前記複数の送出光導波路要素へと光をつなぐ工程と、前記複数の送出光導波路要素から前記検出領域を横断するように複数の光ビームを同時に送出する工程と、前記光導波路の複数の受入光導波路要素において複数の光ビームを受入する工程であって、受入した前記複数の光ビームの第１の部分は、前記検出領域の反対側の前記リフレクタを反射したものであり、受入した前記複数の光ビームの第２の部分は、前記検出領域における物体を反射したものであり、受入した前記複数の光ビームのそれぞれの強度を検出する工程と、検出した前記受入した複数の光ビームの強度に従って前記検出領域内の物体の位置を決定する工程とを有する検出領域における物体を検出する方法が提供される。
【００１６】
本発明の更なる別の実施例では、２層の光導波路構造を作成する方法であって、基板上に下部クラッド層を形成する工程と、前記下部クラッド層上に第１のパターン化コア層を形成する工程と、前記第１のパターン化コア層上に第１の上部クラッド層を形成する工程と、前記第１の上部クラッド層上に分離クラッド層を形成する工程と、前記分離クラッド層上に第２のパターン化コア層を形成する工程と、光導波路構造を形成するように、第２のパターン化コア層上に第２の上部クラッド層を形成する工程と、前記光導波路構造を現像する工程と、前記光導波路構造から前記基板を除去する工程とを有する２層の光導波路構造を製造する製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の実施例の光導波路を用いた装置、光学式タッチパネル、光導波路、検出領域における物体を検出する方法、および２層の光導波路構造を製造する製造方法によれば、コストを増加させることなく、発光素子と受光素子を機械的損傷を受け難い構造で適切な位置へ配置することによってパネルの解像度を向上することができる。さらに、タッチパネルの小型化に寄与するとともに、複数の光導波路の送出部・受入部を過酷な使用環境であっても簡易に位置整合することができる。
【００１８】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例に従う装置の平面図。
【図２Ａ】図１に示した装置のセクションＡの詳細図。
【図２Ｂ】図１に示した装置のセクションＢの詳細図。
【図２Ｃ】図１に示した装置のセクションＣの詳細図。
【図２Ｄ】図１に示した装置のセクションＤの詳細図。
【図３Ａ】本発明の一実施例に従う光導波路の構造図。
【図３Ｂ】本発明の一実施例に従う光導波路の構造図。
【図３Ｃ】本発明の一実施例に従う光導波路の構造図。
【図３Ｄ】本発明の一実施例に従う光導波路の構造図。
【図３Ｅ】本発明の一実施例に従う光導波路の構造図。
【図３Ｆ】本発明の一実施例に従う光導波路の構造図。
【図３Ｇ】本発明の一実施例に従う光導波路の構造図。
【図３Ｈ】本発明の一実施例に従う光導波路の構造図。
【図３Ｉ】本発明の一実施例に従う光導波路の構造図。
【図４】本発明の一実施例に従う図１の装置の側面図。
【図５】本発明の一実施例に従う装置の側面図。
【図６】本発明の更なる実施例に従う装置の側面図。
【図７】本発明の更なる別の実施例に従う装置の平面図。
【図８】本発明の更なる別の実施例に従う装置の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図を用いて本発明の実施例を説明する。共通する参照符号は同一の構成を表す。
【００２１】
図１には、本装置の平面図を示す。装置１０は、光導波路３０、リフレクタ４０、光源２０および光検出器１５を有する。光源２０は、光導波路３０の一端に光学的につながれており、光導波路３０は検出スペース３５の互いに直交する２つの側面に沿って延びる。即ち、この実施例における光導波路３０は、検出スペース３５における互いに直交する２つの側面の周辺で「Ｌ字型」に延びる。リフレクタ４０は、光導波路３０が配置された側面とそれぞれ反対側に位置する、検出スペース３５における互いに直交する２つの側面に沿って延びる。リフレクタ４０は、検出スペースの直交する２つの側面の両方に沿って延びる単体として形成することができる。或いは、リフレクタ４０は、２つ設けられていてもよく、その場合、一方が検出スペース３５の一方の側面に沿って延び、そして他方が一方の側面に直交する側面に沿って延びるような別体構成で形成されえる。光検出器１５も光導波路３０の一端に光学的につながれている。
【００２２】
図２Ａ〜図２Ｄは、図１の光導波路３０の詳細図である。図２Ａ〜図２Ｄに示すように、光導波路３０は、広幅コア部３６、および個々に単一の光ビームを発生する複数の光導波路要素３４を有する。この複数の個別の光導波路要素３４は、複数の送出光導波路要素（図１または図２Ａ〜図２Ｄには具体的に示していない。）および複数の受入光導波路要素（図１または図２Ａ〜図２Ｄには具体的に示していない。）を有する。これらの複数の送出光導波路要素は、単一層の一平面上または多数層の多数の平行な平面上のいずれかに形成することができる。なお、図２Ａ〜図２Ｄは光導波路３０を上方から見たものであるので、従って、光導波路要素の単一の層のみを示していることに留意されるべきである。送出光導波路要素の多数の層を設けることは、光導波路要素の密度を増加させ、従って、検出の効率および感度を増加させ、より正確なタッチパネルによる物体の検出を実現することができるため、有利である。同様に、複数の受入光導波路を、単一層の一平面上または多数層の多数の平行な平面上のいずれかに形成することができる。受入光導波路要素の多数の層を設けることは、同様に、光導波路要素の密度を増加させ、従って、検出の効率および感度を増加させ、より正確なタッチパネルによる物体の検出を実現することができるため、有利である。この実施例において、複数の送出光導波路要素が形成される一平面（ないし複数の平面）は、複数の受入光導波路要素が形成される一平面（ないし複数の平面）とは異なる。また、この実施例において、複数の送出光導波路要素は、複数の受入光導波路要素の上方に形成される。しかし、受入光導波路要素が送出光導波路要素の上方に位置するように、送出光導波路要素と受入光導波路要素の位置を逆にすることもできる。複数の送出光導波路要素を複数の受入光導波路要素の上方に、または複数の受入光導波路要素を複数の送出光導波路要素の上方に形成することによって、複数の送出光導波路要素と複数の受入光導波路要素を配置する空間の厚みを薄くすることができる。これは、タッチパネルの小型化に寄与する。
【００２３】
この実施例において、リフレクタ４０は、屈曲した反射表面を有する鏡である。しかし、リフレクタ４０は、平らな表面の鏡または２つの４５度の反射表面を有する鏡でもよく、リフレクタ４０上に入射する光を効率的に反射するいかなる幾何学的形状のものであってもよい。リフレクタ４０については、下記にて詳細を説明する。
【００２４】
この実施例において、光源２０は、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である。しかし、レーザダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、または有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などのような他の種類の光源を用いることもできる。光源２０は、複数の個々の送出光導波路要素に光学的につなぐことができるいかなる光源であってもよい。この実施例において、光検出器１５は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）である。フォトダイオード、フォトトランジスタ、ＣＭＯＳセンサ、およびこれに類似するもののような他の種類の検出器を用いることもできる。光検出器１５は、光を感知し且つ検出する、個々の受入光導波路要素につなぐことができるセンサ、検出器およびプロセッサのいずれの構成でもよい。
【００２５】
次に、装置１０の動作を説明する。光源２０は、光導波路３０の一端へと光学的につながれ、該光導波路３０に向けて光を発する。具体的には、光源２０からの光は、広幅コア部３６へと光学的につながれ、次に複数の送出光導波路要素を形成する個々の光導波路要素３４へと分けられる（図２Ｂを参照）。次に、光は光導波路３０によって複数の送出光ビームに形成され、これらの送出光ビームは検出スペース３５を横断するように同時に発せられる（即ち、図１において左から右への方向および上から下への方向の両方に発せられる）。送出光ビームのうちの第１の部分は、検出スペース３５内に位置する、指先、ペンまたはスタイラスのような、物体（図示せず。）に当たり、その物体によって反射されない部分である。一方、送出光ビームのうちの第２の部分は、検出スペース３５を横断し、リフレクタ４０によって反射されて光導波路３０に向かって戻る（即ち、図１において右から左への方向および上から下への方向に延びる）部分である。この反射した光ビーム、即ち、リフレクタ４０によって反射された光ビームは、次に、複数の受入光導波路要素を形成する個々の光導波路要素上に入射する。その反射した光は、受入光導波路要素によって受け入れられ、光検出器１５へとつながる。光検出器１５は、受入光導波路によって受光した光を検出し、その検出した光の強度に基づいて検出スペース３５内の物体の位置を計算する。
【００２６】
即ち、検出スペース３５に存在する、指先、ペン、または先端の尖ったもののような、各種物体（図示せず。）は、送出光導波路要素からの光ビームを遮るため、従って、遮られた光ビームは対応する受入光導波路要素に戻るように反射しない。個々の光導波路要素がＡＳＩＣの一部であるフォトトランジスタにおいてアレー状に配置されているので、光ビームのどの部分（すなわち、上述した送出光ビームのうちの第１の部分）が遮られたかを検出することができる。光検出器１５は、光ビームのどの部分が遮られたかを処理することによって、検出スペース３５内の、その光ビームを遮った物体の位置を計算する。このとき、この物体は、受けた光の強度に基づいて検出されることとなる。物体に当たらずにリフレクタ４０から戻るように反射される光は、物体によって遮られた光よりも明るい。なぜなら物体が光を遮るからである。この結果、受入光導波路要素のいくつかは光を受けない、あるいは強度の弱い光を受けることとなる。この差異を、検出スペース３５内の物体の位置を把握するために用いる。
【００２７】
次に、図３Ａ〜図３Ｉを参照して、本発明の一実施例に従う光導波路の詳細な説明を行う。この本発明の一実施例に従う光導波路は、基板１００、第１のクラッド層１１０、第１のコア層１２０、第２のクラッド層１３０、分離クラッド層１４０、第２のコア層１５０および第３のクラッド層１６０を有する。
【００２８】
図３Ａに示すように、基板１００が用意される。基板１００は、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、ガラス、またはこのような物質と同様の機能を有する物質とすることができる。第１の光感知性ワニスは、３つの異なるエポキシおよび光酸発生剤を含有する組成（ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）であり、それぞれ重量比、約３５重量％、約４５重量％、約２５重量％、および約０.５重量％を有し、波長８３０ｎｍの光で約１.５４２の屈折率を有する。第１の光感知性ワニスの層は、紫外光を照射され、加熱されることで、第１のクラッド層１１０を形成する。この実施例において、第１のクラッド層１１０は、約１００μｍの厚さを有する。しかし、第１のクラッド層１１０の厚さは、ユーザの入力装置の各種パラメータに応じて適宜調整されることが好ましい。
【００２９】
次に、第２の光感知性ワニスの層が、第１のクラッド層１１０上に塗布される。第２の光感知性ワニスは、エポキシ、オキセタン（oxetane）、溶媒、および光酸発生剤を含有する組成（ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）であり、それぞれ重量比、約７０重量％、約３０重量％、約２８重量％および約０.５重量％を有し、波長８３０ｎｍの光において１.５９４の屈折率を有する。次に、この第２の光感知性ワニスは、前置焼き（pre-baking：プリベークと称されることがある。プリベークは、水分を対象から放出させるための加熱処理のことである。）され、この第２の光感知性ワニスから溶媒の成分が除去される。図３Ｃに示すように、このようにして第１の光感知性コア層１１５が第１のクラッド層１１０上に形成される。
【００３０】
次に、光感知性コア層１１５を照射するために第１のフォトマスクが用いられる。この第１のフォトマスクは、レンズ構造、位置整合マークおよび光導波路のアレー構造を有する線形のオプティカルパスのパターンによって構成される。この第１のフォトマスクは、第１のフォトマスクを通り抜ける紫外光によって照射されることによって、光感知性コア層１１５にパターンが転写され、露出後焼き(post-exposure baking：露光後、現像前の焼き)が行われる。第１のフォトマスクによるレンズ構造、位置整合マークおよび線形のオプティカルパスのパターンの転写、および露出後焼きによって、第１のコア層１２０にレンズ構造１２６および複数の受入光導波路要素１２３が形成される。このようにして受入光導波路が形成される。次に、光感知性コア層１１５は、溶媒に浸され、新しい溶媒で洗われ、脱イオン水で洗われ、そして穏やかに空気を吹きつけられて乾燥されることによって現像される。次に、光感知性コア層１１５は、残った溶媒をすべて除去するために加熱され、これによって、図３Ｄに示すように、受入光導波路要素１２３およびレンズ構造１２６を有する第１のコア層１２０が、約２４μｍの厚さで形成される。図３Ｄには位置整合マークは示してない。このようにして、直線状の光導波路、屈曲した光導波路（これは、光導波路の「Ｌ」部に沿って曲がるように光を導くための部分である。）、およびレンズを有するコアチャネルがアレー構造を形成するように第１のコア層１２０が形成され、そのコアチャネルは、長さ方向に沿って互いに平行に延び、互いが離間している。さらに、後述する位置整合マークが作られる。
【００３１】
次に、第１の光感知性ワニスの層が第１のコア層１２０を覆うように塗布される。次に、第１の光感知性ワニスの層は、紫外光を照射され加熱されることによって、図３Ｅに示すように、第２のクラッド層１３０が形成される。この実施例において、第２のクラッド層１３０は、約７５μｍの厚さを有する。しかし、第２のクラッド層１３０の厚さは、ユーザの入力装置の各種パラメータに応じて適宜調整されることが好ましい。
【００３２】
次に、分離クラッド層１４０が、以下を３回繰り返すことによって形成される。即ち、第１の光感知性ワニスの層を塗布し、その層を紫外光で照射し、その層を加熱する工程である。この方法により、図３Ｆに示すように、約４００μｍの厚さを有する分離クラッド層１４０が形成される。上述のクラッド層同様に、分離クラッド層１４０の厚さは適宜調整してもよい。
【００３３】
その後、第２の光感知性ワニスの別の層が分離クラッド層１４０上に塗布される。次に、第２の光感知性ワニスの層がこの内部の第２の光感知性ワニスの層から溶媒成分を除去するように前置焼きされて、図３Ｇに示すように、第２の光感知性コア層１４５を形成する。
【００３４】
次に、第２の光感知性コア層１４５を照射するための第２のフォトマスクが用いられる。この第２のフォトマスクは、光導波路のアレー構造、レンズ構造および位置整合マークを有する線形のオプティカルパスのパターンによって構成される。第２のフォトマスクの位置整合マークは、第１のコア層１２０上の位置整合マークに一致するよう位置整合される。この位置整合により、受入光導波路要素１２３と後述する送出光導波路要素１５３の位置を簡易に且つ適正に一致させることができる。よって、有効な受入光導波路要素１２３と送出光導波路要素１５３が増加する結果、タッチパネルの検出精度を向上することができる。この第２のフォトマスクは、この第２のフォトマスクを通り抜ける紫外光によって照射され、第２の光感知性コア層１４５上に転写され、露出後焼きが行われる。第２のフォトマスクによる線形のオプティカルパス、レンズ構造および位置整合マークのパターンの転写、および露出後焼きによって、第２のコア層１５０において複数の送出光導波路要素１５３およびレンズ構造１５６が形成される。これにより、送出光導波路要素が形成される。次に、第２の光感知性コア層１４５は、溶媒に浸され、純粋な溶媒で洗われ、脱イオン水で洗われ、そして穏やかな空気の吹きつけによって乾燥されることによって現像される。次に、第２の光感知性コア層１４５は、残った溶媒をすべて除去するように加熱され、これにより、図３Ｈに示すように、送出光導波路要素１５３およびレンズ構造１５６を有する第２のコア層１５０が形成される。なお、図３Ｈにおいて位置整合マークを示していないことに留意されたい。このように、この実施例において、約２４μｍの厚さを有する第２のコア層１５０が形成される。この第２のコア層１５０の厚さは、ユーザの入力装置の各種パラメータに応じて適宜調整されることが好ましい。第２のコア層１５０は、直線状の光導波路、屈曲した光導波路およびレンズを有するコアチャネルがアレー構造となるように形成され、そのコアチャネルは、長さ方向に沿ってお互いが平行に延びお互い空間を離されている。このように、２層の光導波路構造が、図３Ｈに示すように、基板１００、第１のクラッド層１１０、第１のコア層１２０、第２のクラッド層１３０、第２のクラッド層１４０および第２のコア層１５０を有するように形成される。
【００３５】
上述のように、第２のフォトマスクの位置整合マークが第１のコア層１２０上の位置整合マークと位置整合されるので、受入光導波路と送出光導波路が正確に位置整合され、複数の受入光導波路要素が複数の送出光導波路要素と正確に位置整合される。このように、複雑かつ高コストな位置整合手順を避けることができる。
【００３６】
垂直レンズ構造を備えた第３のクラッド層が、以下のように２層の光導波路構造上に形成される。まず、位置整合マークを有する型（モールド）が、その位置整合マークが第２のコア層１５０上の位置整合マークに一致するように２層の光導波路構造上に配置される。この実施例において、この型は水晶製の型である。しかし、この型は、ガラス製の型、ポリマー製の型、または被覆層を硬化するために紫外光を効率的に伝搬することができるものを適用することができる。次に、第１の光感知性ワニスが、型の開口を介して挿入され、２層の光導波路構造上に層が形成される。次に、この全体の構造が、紫外光にさらされ、型が離され、そして全体の構造が、図３Ｉに示すように、第３のクラッド層１６０を形成するように焼かれる。この実施例において、第３のクラッド層１６０は約７００μｍの厚さを有し、第１のコア層１２０に対応する垂直レンズの部分１６４および第２のコア層１５０に対応する垂直レンズの部分１６２がそれぞれ約１．０mmおよび約１．１mmの曲率半径を有する。しかし、第３のクラッド層１６０の厚さを調整してもよく、垂直レンズの部分１６４、１６２を異なる曲率半径となるように調整してもよい。垂直レンズの部分１６４、１６２が第１のコア層１２０および第２のコア層１５０と一体形成されることは、光導波路の小型化に寄与し、ひいてはタッチパネルの小型化につながる。また、上述のように、第１のコア層１２０と第２のコア層１５０が複数の層のうちの中間層に形成されているため、送出光導波路要素および受入光導波路要素が機械的に損傷されることを抑えることができ、この結果、パネルの解像度の低下を防ぐことができる。
【００３７】
次に、光導波路構造は、２層光導波路構造の厚い膜を形成するように、基板から剥離される。
【００３８】
次に、図４において、本発明の一実施例を示す図１の装置の側面図を示す。図４において送出光導波路と受入光導波路が積み重なっていることをより明確に示してある。即ち、第２のコア層１５０の複数の送出光導波路要素１５３が第１のコア層１２０の複数の受入光導波路要素１２３の上方に形成される。リフレクタ４０は、基板１７０上に形成される前方反射表面１８０を有する。基板１７０と基板１００は同じ基板とすることができる。光導波路構造およびリフレクタ構造は、この基板に形成される矩形状のべゼル上に取り付けることができる。この実施例において、反射表面１８０は、凹形に曲がっており、銀のような光を反射する物質で被覆される。
【００３９】
光源２０は、第２のコア層１５０の複数の送出光導波路要素に光を伝搬する。個々の光導波路要素は、同時に、第２のコア層１５０に対応する垂直レンズの部分１６２を通り抜け、検出スペースを横断するように（即ち、図４において左から右を指している矢のように）光を送る。個々の光導波路要素からの光は、垂直レンズの部分１６２を通り抜けることによって、後述するリフレクタ４０の反射表面１８０に集光される。この光は、リフレクタ４０の反射表面１８０によって反射され、第１のコア層１２０の複数の受入光導波路要素へと戻る。この光は、反射表面１８０の凹形によって、上から下におよび下から上へと反射される。その反射した光は、さらに、第１のコア層１２０に対応する垂直レンズの部分１６４により集められ、これにより、第１のコア層１２０の複数の受入光導波路要素上に焦点を合わされる。その光は最終的に、解析のため光検出器１５につながれる。
【００４０】
次に、図５において、本発明の別の実施例の装置の側面図を示す。図５における装置は、リフレクタ４０の構成の他は、図４における装置と類似しており、異なる要素のみ説明する。この実施例において、リフレクタ４０は、基板１７０および反射表面１９０を有する。反射表面１９０は、各々が約４５度の角度を形成する２つの部分で形成される。第２のコア層１５０の複数の送出光導波路要素から、第２のコア層１５０に対応する垂直レンズの部分１６２を通り抜けて、検出スペース３５を横断するように光が発せられる。次に、この送られた光は、入射光と約４５度の角度を形成する反射表面１９０の第１の部分上に入射する。その光は下方に反射し、同様に入射光と約４５度の角度を形成する反射表面１９０の第２の部分によって再び反射する。このようにして、光導波路に向かって戻るように反射表面１９０の第２の部分から再び光が反射する。反射表面の角度を形成した形状によって、光が上から下および下から上の両方を反射することができる。反射した光は垂直レンズによって、第１のコア層１２０を形成する複数の受入光導波路要素へと焦点を合わされる。
【００４１】
次に、図６において、本発明の別の実施例の装置の側面図を示した。図６の装置は、リフレクタ４０の構成の他は図３Ａ〜図３Ｉおよび図４の装置と同様であり、従って、異なる要素のみ説明する。この実施例において、リフレクタ４０は基板１７０および反射性表面２１０を有する。この反射性表面２１０は平坦な反射表面であり、蛍光性物質によって被覆される。第２のコア層１５０の複数の送出光導波路要素１５３から、第２のコア層１５０に対応する垂直レンズの部分１６２を通り抜けて、検出スペース３５を横断するように光が発せられる。次に、この送られた光は、反射性表面２１０上に入射し、反射性表面２１０を被覆する蛍光性物質によって高輝度の光を照射する点を生成することとなる。次に、この高輝度の点から発せられた光は、垂直レンズによって、第１のコア層１２０を形成する複数の受入光導波路要素１２３へと受けられ、焦点を合わされ、光検出器１５によって検出される。
【００４２】
上述の実施例のいずれにおいても、基板１７０と基板１００は同じ基板とすることができる。２層の光導波路構造およびリフレクタ構造は、この基板に形成される矩形のベゼル上に取り付けることができる。また、基板１７０を基板１００と一体形成することができる。
【００４３】
更に、図６に示した実施例に対してのみ蛍光物質の被覆を上で説明したが、これまでに説明した他の実施例のいずれの反射性表面に対しても蛍光性物質で被覆することができる。蛍光性物質は、例えば、ナイルブルー、クマリン（Coumarin）、フルオレシン（Fluorescin）またはフタロシアニンのような異なる種類の染料とすることができる。反射性表面を蛍光性物質で被覆することにより、反射性表面に当たる光ビームはいずれも蛍光性物質を励起し、従って、反射性表面上に高輝度の点を作る。次にこの高輝度の点からの光は、上述のように複数の受入光導波路要素によってより容易に焦点を合わされ受け入れられて、感知され処理される。このように、蛍光性物質は光学式タッチパネルの検出感度を増加させることに寄与する。
【００４４】
同様に、光導波路上の複数の受入光導波路要素の前方表面を蛍光物質で被覆することもできる。戻ってきた光ビームが受入光導波路の表面上の蛍光物質に当たるとき、蛍光物質が励起され、高輝度の点をもたらす。従って、受入光導波路要素は、戻ってくる光をより容易に感知することができ、これにより、感度を増加させることができる。
【００４５】
図７は、本発明の更なる別の実施例の装置の上面図である。この実施例は、光導波路３０の構成の他は上述の図１の実施例と同様である。従って、異なる要素のみ説明する。図７に示すように、検出スペース３５における互いに直交する２つの側面に光導波路３０が設けられる。しかし、この実施例においては、光源２０および光検出器１５（図示せず。）は、この直交する２つの側面の間の検出スペースの角で光導波路３０につながれている。即ち、図１に示した実施例においては、光導波路３０の一端（「Ｌ」の先端）に光源２０および光検出器１５が設けられ、光導波路３０が２つの垂直な側面の周りで連続的なＬ字形状を形成したが、これに対して図７に示した実施例では、光導波路がＬ字形状を必ずしも形成せず、光源２０および光検出器１５が光導波路３０が直交する部分（光導波路がＬ字形上である場合には「Ｌ」字の角部分）に設けられている。この構成を用いることにより、光導波路内を光が伝搬する距離が小さくなるので（最も長い距離を伝搬する場合であっても、「Ｌ」字の角部分から「Ｌ」時の先端までの距離）、同一の光源と光検出器を採用する場合にはより大きな光タッチパネルを形成することができる。従って、光導波路の長さに沿った光の強度の減衰は、図１に示した実施例のものよりも小さい。また、光導波路３０がこれまで説明してきたプロセスと同様のプロセスを用いて製造されるので、この実施例においても、複雑で高コストな位置整合手順を防ぐことができている。
【００４６】
次に、図８において、本発明の更なる別の実施例の装置の上面図を示す。この実施例は、リフレクタ４０の構成の他は上述の図１における実施例と同様である。従って、異なる要素のみ説明する。この実施例において、リフレクタ４０は用いられない。代わりに、複数の光センサ４８を有する第１センサアレー４２および複数の光センサ４８を有する第２センサアレー４４によってリフレクタ４０を置き換えている。検出スペース３５の一端部に沿って配列された第１センサアレー４２および検出スペース３５の別の一端部に沿って配列された第２センサアレー４４を有する複数の光センサ４８が、光検出器（図示せず。）につながれる。この実施例によって、複数の送出光導波路要素および複数の受入光導波路要素の両方を光導波路３０に設けなくてもよくなるので、つまり、光導波路において複数の送出光導波路要素のみが設けられればよくなるので、構造が単純になる。この実施例において光が反射されず、センサ４８によって直接感知されるので、図１における実施例の装置のようにリフレクタ４０にて反射した後の光の減衰を考慮する必要がなくなるため、図１に示した実施例のＬ字形状を有する光導波路３０を用いて、より大きなパネルを製造することができる。
【００４７】
実験的製造：
下の表１を参照して、上述の製造プロセスを用いた実験的製造の詳細な説明を行う。
【表１】
2009230761.tif 000003
【化１】
2009230761.tif 000004
【化２】
2009230761.tif 000005
【化３】
2009230761.tif 000006
【化４】
2009230761.tif 000007
【化５】
2009230761.tif 000008
【００４８】
ワニスＡの調整：
５００ｍｌの反応容器において、ビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシチルエーテル（ＢＰＥＦＧ）(bisphenoxy ethanol fluorene diglycidyl ether)(Osaka Gas Chemicals)；３'，４'−エポキシシクロヘキシル−カルボキシレート(２０２１Ｐ）（3',4'-Epoxycyclohexyl-carboxylate）(Daicel Chemicals)；および３'，４'-エポキシシクロヘキシル−カルボキシレート(２０８１) (Daicel Chemicals)をそれぞれ重量比、約３５重量％、約４０重量％、および約２５重量％に従って加えた。また、ＳＰ−１７０（Asahi Denka）の名称の光酸発生剤を重量比約０．５重量％で加えた。次に、反応容器を温度約９０℃の油槽に置かれ、混合体を電気攪拌機によって約６０分間３００rpmで攪拌した。次に、その混合体は冷却され、溶解していない物質をいずれも除去するためにろ過した。最後に、そのワニスを暗色の瓶に保管した。
【００４９】
ワニスＢの調整：
同様な５００ｍｌの反応容器において、ビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシチルエーテル（ＢＰＥＦＧ）；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（1,3,3-Tris(4-(2-(3-oxetanyl))butoxy phenyl)butane）（ＴｒｉｓＰ−ＲＫ）；乳酸エチル(ethyl lactate)；およびＳＰ−１７０（Asahi Denka）の名称の光酸発生剤を、それぞれ重量比、約７０重量％；約３０重量％；約２８重量％；および約０．５重量％で取った。このＴｒｉｓＰ−ＲＫは、参考文献である特開２００７−０７０３２０公報に記載された方法を用いて作られる。次に、反応容器は温度約８０℃の油槽に置かれ、混合体を電気撹拌機によって約３時間２５０rpmで攪拌した。次に、その混合体は冷却され、溶解していない物質を除去するためにろ過した。最後に、そのワニスを暗色の瓶で保管した。
【００５０】
ワニスＡを含有する第１の光感知性ワニスをポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）基板上に塗布した。そのワニス層を、３６５ｎｍのバンドパスフィルタを用いて約２０００ｍＪ/ｃｍ2の１回分の露出量で紫外光によって照射した。その後、その樹脂層を約１５分間約１２０℃で加熱し、これにより、厚さ約１００μｍの第１のクラッド層１１０を形成した。
【００５１】
次に、ワニスＢを含有する第２の光感知性ワニスを第１のクラッド層１１０に塗布した。その樹脂層に対して、ワニスにおける溶媒成分を除去するため、約５分間の約１００℃での前置焼きを施した。このようにして、第１の光感知性コア層１１５を第１のクラッド層１１０上に形成した。
【００５２】
それぞれ約１２μｍおよび約１２μｍのライン＆スペースを有する光導波路コアのアレーを線形のオプティカルパスのパターンが備えた第１のフォトマスクを、露出量約２５００ｍＪ/ｃｍ2の近傍露出法(close proximity exposure method)によって光感知性樹脂を照射するのに用いた。その第１のフォトマスクは、位置整合マークを有する。中央波長約３６５ｎｍのバンドパスフィルタを、第１のフォトマスクを通り抜けるように紫外光を照射するように用いた。紫外光によるフォトパターン化の後、光感知性樹脂に対して、第１の光感知性コア層１１５を硬化するために、約１５分間約８０℃で露出後焼きを施した。
【００５３】
次に、樹脂層を、約２分間γ-ブチロラクトン(γ-butyrolactone)溶媒に浸して、その後に、新鮮なγ-ブチロラクトン溶媒で洗い、脱イオン水で洗い、最後に穏やかな空気の吹き付けによって乾燥することによって、作成をした。次に、樹脂層を、光感知性樹脂の残った溶媒を除去するために約１５分間約１２０℃で加熱して、これにより、厚さ約１００μｍの第１のコア層１２０を形成した。このように、直線状の光導波路、屈曲した光導波路およびレンズを有するコアチャネルがアレー構造を形成するように、長さ方向に沿ってお互い平行に延びお互い離れるように形成された。また、上のコア層をパターン化するのに用いる位置整合マークを作った。
【００５４】
その後に第１のコア層を被覆するように、第１の光感知性ワニスを塗布した。次に、その全体の光感知性層を、３６５ｎｍのバンドパスフィルタを用いて約２０００ｍＪ/ｃｍ2の露出量で紫外光を照射し、その後で、約１５分間約１２０℃で露出後焼きを施した。この方法によって、図３Ｅに示すように、厚さ約７５μｍの第２のクラッド層１３０を形成した。
【００５５】
第１の光感知性ワニスを、３回樹脂層上に再び塗布した。そのワニス層に対して、毎回３６５ｎｍのバンドパスフィルタを用いて約２０００ｍＪ/ｃｍ2の露出量でそのワニス層に紫外光を照射した。その後で、その樹脂層に対して毎回約１５分間約１２０℃で加熱し、これにより、全体の厚さが約４００μｍの分離クラッド層１４０を形成した。
【００５６】
その後で、分離クラッド層１４０上に第２の光感知性ワニスを塗布した。その樹脂層に対して、ワニスにおける溶媒成分を除去するために、約５分間約１００℃で前置焼きを施した。このようにして、分離クラッド層１４０上に第２の光感知性コア層１４５を形成した。
【００５７】
それぞれ約１２μｍおよび約１２μｍのライン＆スペースを有する光導波路コアのアレーおよびレンズ構造を線形のオプティカルパスのパターンが有する第２のフォトマスクを、約２５００ｍＪ/ｃｍ2の露出量における近傍露出方法によって光感知性樹脂を照射するのに用いた。その第２の光感知性マスクは、第１のコア層１２０上の位置整合マークに正確に位置整合された。第２のフォトマスクも位置整合マークを有する。中央波長３６５ｎｍのバンドパスフィルタを、第２のフォトマスクを通り抜けるように紫外光を照射するのに用いた。紫外光によるフォトパターン化の後、その光感知性樹脂に対して、第２の光感知性コア層１４５を硬化するため、約１５分間約１８０℃で露出後焼きによって施した。
【００５８】
次に、樹脂層を、約２分間γ-ブチロラクトン溶媒に浸し、その後に、新鮮なγ-ブチロラクトン溶媒で洗い、脱イオン用水で洗い、最後に穏やかな空気の吹き付けで乾燥することによって、作成した。次に、その樹脂層を、光感知性樹脂の残った溶媒を除去するため、約１５分間約１２０℃で加熱して、これにより、厚さ約２４μｍの第２のコア層１５０を形成した。このようにして、直線状の光導波路、屈曲した光導波路およびレンズを有するコアチャネルがアレー構造を形成するように、長さ方向に沿ってお互い平行に延びお互い離されるように、形成した。また、位置整合マークも作った。
【００５９】
このようにして、各層が約４００μｍ離されお互い同じように配置されるような、２層のコア構造を形成した。
【００６０】
その後で、垂直レンズを有する第３のクラッド層１６０を、２層の光導波路構造上に製造した。特定の位置整合マークを有する水晶製の型を、その２層の光導波路構造上に配置し、第１のコア層１２０および第２のコア層１５０の位置整合マークに位置整合した。次に、第１の光感知性ワニスを、水晶製の型における開口を介して挿入した。次に、その全体構造を、約２５００ｍＪ/ｃｍ2の露出量で第３のフォトマスクを介して紫外光に露出した。その露出の後、その水晶製の型を離して、その樹脂層を、約１５分間約１８０℃で焼いた。
【００６１】
次に、光導波路構造を作成し、約１５分間約１２０℃で焼いた。この方法により、垂直レンズと共に第３のクラッド層１６０は厚さ約７００μｍを有するように製造した。その垂直レンズは、第２のコア層１５０に対応する部分１６２および第１のコア層１２０に対応する部分１６４の両方を含み、それぞれ約１．０mmおよび約１．１mmの曲率半径を有する。
【００６２】
最後に、その光導波路構造を、基板から剥離し、このようにして２層の光導波路構造の厚い膜を作った。
【００６３】
本発明の特定の実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は、それら実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で様々な態様を採ることが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  装置
１５  光検出器
２０  光源
３０  光導波路
３４  光導波路要素
３５  検出スペース
３６  広幅コア部
４０  リフレクタ
４２  第１光センサのアレー
４４  第２光センサのアレー
４８  複数の光センサ
１００  基板
１１０  第１のクラッド層
１１５  第１の光感知性コア層
１２０  第１のコア層
１２３  受入光導波路要素
１２６  レンズ構造
１３０  第２のクラッド層
１４０  分離クラッド層
１４５  第２の光感知性コア層
１５０  第２のコア層
１５３  送出光導波路要素
１５６  レンズ構造
１６０  第３のクラッド層
１６２  垂直レンズの部分
１６４  垂直レンズの部分
１７０  基板
１８０、１９０  反射表面
２１０  反射性表面
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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【図３Ｉ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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