JP4845851B2

JP4845851B2 - タッチパネル用光導波路およびそれを用いたタッチパネル

Info

Publication number: JP4845851B2
Application number: JP2007275266A
Authority: JP
Inventors: 紀行十二
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2027-10-23
Also published as: JP2009103902A; EP2058728B1; US7826699B2; EP2058728A2; EP2058728A3; CN101419309A; US20090102815A1; KR20090041327A; CN101419309B

Description

本発明は、タッチパネル用光導波路およびそれを用いたタッチパネル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）。すなわち、そのタッチパネルは、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かつ他側部に向かって出射し、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となっている。この光導波路により、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、入射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、光導波路から直接空気中に出射した光は放射状に発散する。そこで、この発散を抑制して出射できるよう、光を出射する光導波路のコアの端部をレンズ形状に形成したものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
ＵＳ２００４／０２０１５７９Ａ１ＵＳ２００５／００８９２９８Ａ１

上記光導波路を用いたタッチパネルでは、出射側の光導波路から空気中に出射した光を、入射側の光導波路のコアに入射させる必要がある。この場合、出射する光が拡がり過ぎると、入射側のコアに光が入射する確率が低くなり、光伝送効率が低くなる。そこで、上記特許文献２に記載の技術を利用して、コアの端部をレンズ形状にし、出射する光を絞るようにすることが考えられるが、出射する光を絞り過ぎると、受光領域が狭くなり、入射側では光をコアに入射させ難くなる（入射側のコアの位置が適正位置から少しでもずれると、入射できなくなる）。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光の出射および入射が適正に行われるタッチパネル用光導波路およびそれを用いたタッチパネル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、基体と、この基体の表面の所定部分に形成された均一厚のコアと、このコア全体を被覆した状態で上記基体の表面に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、光を出射する均一厚の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、その光を入射させる均一厚の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、上記コアの屈折率が上記オーバークラッド層の屈折率よりも大きく設定され、上記光を出射する均一厚のコアの端部および光を入射させる均一厚のコアの端部がレンズ部に形成され、そのレンズ部が、端面に向かうにつれて徐々に拡幅するテーパ状に形成され、上記端面が外側に向かって反る平面視円弧状曲面に形成され、上記レンズ部以外のコアの部分の幅が８〜５０μｍの範囲内に設定され、光を出射するレンズ部の端面からその光を入射させるレンズ部の端面までの距離が３０〜３００ｍｍの範囲内に設定された場合において、上記テーパ状部分の長さ（Ｌ）とテーパ角度（α）と平面視円弧状曲面の曲率半径（Ｒ）とが下記（ａ）〜（ｃ）を満たしているとともに、上記コアのレンズ部を覆うオーバークラッド層の端部が、第２のレンズ部に形成され、その第２のレンズ部の端面が、外側に向かって反る側面視略１／４円弧状曲面に形成され、上記コアのレンズ部の先端から上記第２のレンズ部の側面視略１／４円弧状曲面の曲率中心までの距離（Ｌ ₂ ）と、上記側面視略１／４円弧状曲面の曲率半径（Ｒ ₂ ）とが下記（Ｂ）を満たしているタッチパネル用光導波路を第１の要旨とする。
（ａ）８００μｍ≦Ｌ
（ｂ）２°≦α≦２０°
（ｃ）０．５×Ｌ×ｔａｎ（α／２）＜Ｒ＜２．５×Ｌ×ｔａｎ（α／２）
〔ただし、単位は、Ｌ：μｍ、α：°（度）、Ｒ：μｍである。〕
（Ｂ）（Ｌ ₂ ／２）−０．３＜Ｒ ₂ ＜（Ｌ ₂ ／２）＋０．３
〔ただし、単位は、Ｌ ₂ ：ｍｍ、Ｒ ₂ ：ｍｍである。〕

また、本発明は、基体と、この基体の表面の所定部分に形成された均一厚のコアと、このコア全体を被覆した状態で上記基体の表面に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、光を出射する均一厚の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、その光を入射させる均一厚の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、上記コアの屈折率が上記オーバークラッド層の屈折率よりも大きく設定され、上記光を出射する均一厚のコアの端部および光を入射させる均一厚のコアの端部がレンズ部に形成され、そのレンズ部が、端面に向かうにつれて徐々に拡幅するテーパ状に形成され、上記端面が外側に向かって反る平面視円弧状曲面に形成され、上記レンズ部以外のコアの部分の幅が８〜５０μｍの範囲内に設定され、光を出射するレンズ部の端面からその光を入射させるレンズ部の端面までの距離が３０〜３００ｍｍの範囲内に設定された場合において、上記テーパ状部分の長さ（Ｌ）とテーパ角度（α）と平面視円弧状曲面の曲率半径（Ｒ）とが下記（ｄ）〜（ｆ）を満たしているとともに、上記コアのレンズ部を覆うオーバークラッド層の端部が、第２のレンズ部に形成され、その第２のレンズ部の端面が、外側に向かって反る側面視略１／４円弧状曲面に形成され、上記コアのレンズ部の先端から上記第２のレンズ部の側面視略１／４円弧状曲面の曲率中心までの距離（Ｌ ₂ ）と、上記側面視略１／４円弧状曲面の曲率半径（Ｒ ₂ ）とが下記（Ｂ）を満たしているタッチパネル用光導波路を第２の要旨とする。
（ｄ）４００μｍ≦Ｌ＜８００μｍ
（ｅ）４°≦α≦１６°
（ｆ）０．５×Ｌ×ｔａｎ（α／２）＜Ｒ＜２．５×Ｌ×ｔａｎ（α／２）
〔ただし、単位は、Ｌ：μｍ、α：°（度）、Ｒ：μｍである。〕
（Ｂ）（Ｌ ₂ ／２）−０．３＜Ｒ ₂ ＜（Ｌ ₂ ／２）＋０．３
〔ただし、単位は、Ｌ ₂ ：ｍｍ、Ｒ ₂ ：ｍｍである。〕

そして、上記第１または第２の要旨のタッチパネル用光導波路が、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、その光を入射させ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ているタッチパネルを第３の要旨とする。

本発明者は、前記課題を解決すべく、コアの端部のレンズ部の形状等について研究を重ねた。その結果、レンズ部を、端面に向かうにつれて徐々に拡幅するテーパ状に形成し、上記端面を外側に向かって反る平面視円弧状曲面に形成するとともに、上記テーパ状部分の長さ（Ｌ）とテーパ角度（α）と平面視円弧状曲面の曲率半径（Ｒ）とが、上記（ａ）〜（ｃ）または（ｄ）〜（ｆ）を満たすようにすると、コアの端部から出射される光は、上記レンズ部の屈折作用により、横方向（平面方向）の発散が抑制され、受光領域を適正な広さ（広過ぎず狭過ぎず）にすることができることを突き止めた。さらに、光を入射させる側のコアの端面は、上記レンズ部の形状により、広くなっており、光を入射させ易くなることを見出し、本発明に到達した。

本発明の第１および第２の要旨のタッチパネル用光導波路は、いずれも、光を出射するコアの端部および光を入射させるコアの端部が、上記特定形状および特定寸法のレンズ部に形成されているため、コアの端部から出射される光は、上記レンズ部の屈折作用により、その拡がりが適正になり、コアの端部から入射する光は、上記レンズ部の形状により、コアに入射し易くなる。その結果、光伝送効率を適正にした状態で、出射側のコアと入射側のコアとの間で、光伝送を行うことができる。

本発明のタッチパネルは、上記第１または第２の要旨のタッチパネル用光導波路を備えているため、コアの端部から出射される光の拡がりが適正になり、指でディスプレイの画面に触れると、その指が触れた部分の位置を正確に検知することができる。

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）〜（ｃ）は、本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が光を出射（図示の矢印参照）する側、他方のＬ字形光導波路Ｂが光を入射（図示の矢印参照）する側となっている。これら２つのＬ字形光導波路Ａ，Ｂにおいては、いずれも、Ｌ字形に形成されたアンダークラッド層（基体）２の表面の所定部分に、光の通路である複数のコア３が、上記Ｌ字形の一端縁ａ，ｂから、その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たパターンに形成されている。そして、それらコア３を被覆するように、上記アンダークラッド層２の表面に、オーバークラッド層４が形成されている。また、光を出射する側のＬ字形光導波路Ａに形成されたコア３の数と、光を入射する側のＬ字形光導波路Ｂに形成されたコア３の数とは、同数になっている。そして、上記各Ｌ字形の内側端縁部に位置するコア３の端部が、図１（ｂ）〔図１（ａ）の丸部Ｃの拡大図〕に示すような、いわゆるしゃもじの頭状のレンズ部３０に形成されている。このレンズ部３０は、図１（ｃ）に示すように、側面視は、平面状になっている。このレンズ部３０は後で詳述する。この参考形態では、上記レンズ部３０は、オーバークラッド層４内に位置決めされている。なお、図１（ａ）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とともに、コア３の数を略して点々で図示している。

上記２つのＬ字形光導波路Ａ，Ｂは、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。そして、上記光Ｗを出射する側のＬ字形光導波路Ａの一端縁ａでは、コアに光源（図示せず）が接続され、光Ｗを入射する側のＬ字形光導波路Ｂの一端縁ｂでは、コアに検出器（図示せず）が接続される。より詳しく説明すると、図２の状態では、光Ｗを出射するコア３の端部〔図１（ｂ）に示すレンズ部３０〕が、ディスプレイ１１の画面周縁のＬ字状部（一側部）Ｄに位置決めされ、光Ｗを入射するコア３の端部〔図１（ｂ）に示すレンズ部３０〕が、ディスプレイ１１の画面周縁の、上記Ｌ字状部Ｄに対向するＬ字状部（他側部）Ｅに位置決めされている。そして、光Ｗを出射するコア３の端面〔図１（ｂ）に示すレンズ部３０の端面（平面視円弧状曲面３２）〕と、光Ｗを入射するコア３の端面〔図１（ｂ）に示すレンズ部３０の端面（平面視円弧状曲面３２）〕とが、対面した状態になっている。この状態を立体的に図２に示す。図２では、図１（ａ）同様、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とともに、コア３の数を略して図示している。また、図２では、理解し易くするため、多数の光のうちの一部の光Ｗのみを示している。

上記コア３の端部の、いわゆるしゃもじの頭状のレンズ部３０について、より詳しく説明すると、図１（ｂ）に示すように、上記レンズ部３０は、端面に向かうにつれて徐々に拡幅するテーパ状に形成され、コア３の端面は、外側に向かって反る平面視円弧状曲面３２に形成されている。上記コア３の端部のレンズ部３０の寸法は、下記（１），（２）のように設定される。
（１）上記テーパ状部分３１の長さ（Ｌ）が８００μｍ以上の場合は、テーパ角度（α）が２°〜２０°の範囲内に設定されるとともに、上記テーパ状部分３１の長さ（Ｌ）とテーパ角度（α）と平面視円弧状曲面３２の曲率半径（Ｒ）とが下記（Ａ）を満たすように設定される。下記（Ａ）は、本発明者が実験を繰り返し行って求めた式である。この場合〔テーパ状部分３１の長さ（Ｌ）が８００μｍ以上の場合〕、テーパ状部分３１の長さ（Ｌ）の上限はないが、長くし過ぎても、タッチパネル１０のディスプレイ１１（図２参照）の画面周縁部にスペースが多く必要になるだけで、光伝送における意味はない。
（２）上記テーパ状部分３１の長さ（Ｌ）が８００μｍ未満の場合は、そのテーパ状部分３１の長さ（Ｌ）が４００μｍ以上に設定され（４００μｍを下回らないように設定され）、さらに、テーパ角度（α）が４°〜１６°の範囲内に設定されるとともに、下記（Ａ）を満たすように設定される。
（Ａ）０．５×Ｌ×ｔａｎ（α／２）＜Ｒ＜２．５×Ｌ×ｔａｎ（α／２）
〔ただし、単位は、Ｌ：μｍ、α：°（度）、Ｒ：μｍである。〕

そして、図３（ａ）に示すように、光Ｗを出射する側のＬ字形光導波路Ａでは、コア３から出射される光Ｗは、その端部のレンズ部３０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）の発散が抑制される。すなわち、光Ｗは、コア３で反射を頻繁に繰り返して進み、しゃもじの頭状のレンズ部３０のテーパ状部分３１では、最先端の平面視円弧状曲面３２の方向に向き易くなるよう反射し〔すなわち、テーパ状部分３１のテーパ角度（α）を調整することにより、反射角度を調整している〕、その先端拡幅部に進むに従って反射の回数が減り、最先端の平面視円弧状曲面３２では、その形状によって、出射される光Ｗは、平面視が平行光に近い状態となる。このように、出射される光Ｗは、レンズ部３０の屈折作用により、横方向の発散が抑制される。つづいて、その光Ｗは、上記レンズ部３０の前方を覆うオーバークラッド層４の端部〔図１（ｃ）参照〕を通過した後、上記ディスプレイ１１（図２参照）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Ｗは、上記レンズ部３０の屈折作用により、拡がり過ぎず、また絞られ過ぎない状態にあり、光Ｗを入射する側のＬ字形光導波路Ｂにおける受光領域の広さを適正にしている。

そして、図３（ｂ）に示すように、光Ｗを入射する側のＬ字形光導波路Ｂでは、上記ディスプレイ１１（図２参照）の画面上を進んできた光Ｗがオーバークラッド層４の端部〔図１（ｃ）参照〕を通過した後、コア３の端面（平面視円弧状曲面３２）からコア３内に入射する。このとき、上記光Ｗは、コア３の端部のレンズ部３０の屈折作用により、さらに横方向に絞って集束される。すなわち、コア３の端面から入射する光Ｗは、広く形成された平面視円弧状曲面３２で受け止められ、その形状の作用により、緩やかに内向きに反射して先端拡幅部から光路の狭いコア３の奥方に進む。このとき、光Ｗは、進行するにつれて集束し、その集束した状態でコア３内を進む。

このような光伝送が、図２に示す２つのＬ字形光導波路Ａ，Ｂの間で行われるため、図示のように、タッチパネル１０のディスプレイ１１の画面上では、上記２つのＬ字形光導波路Ａ，Ｂにより、光Ｗが横方向の発散を抑制された状態で格子状に走った状態となる（図２では、理解し易くするため、格子をつくる光の一部の光Ｗのみを示している）。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。

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、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、例えば、２０〜１００本程度に設定される。

つぎに、本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。なお、この説明において参照する図４（ａ）〜（ｄ）は、図１（ｂ），（ｃ）に示すレンズ部３０およびその周辺部分を中心にその製造方法を図示している。

まず、上記タッチパネル用光導波路Ａ，Ｂ（図１参照）を製造する際に用いる平板状の基台１〔図４（ａ）参照〕を準備する。この基台１の形成材料としては、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、基台１の厚みは、例えば、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、図４（ａ）に示すように、上記基台１上の所定領域に、アンダークラッド層２の形成材料である、感光性樹脂が溶媒に溶解しているワニスを塗布する。このワニスの塗布は、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。そして、それを５０〜１２０℃×１０〜３０分間の加熱処理により乾燥させる。これにより、アンダークラッド層２に形成される感光性樹脂層２ａを形成する。

つぎに、上記感光性樹脂層２ａを照射線により露光する。上記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。これにより、上記感光性樹脂層２ａをアンダークラッド層２に形成する。アンダークラッド層２（感光性樹脂層２ａ）の厚みは、通常、通常、１〜５０μｍの範囲内に設定され、好ましくは、５〜３０μｍの範囲内に設定される。

ついで、図４（ｂ）に示すように、上記アンダークラッド層２の表面に、コア３に形成される感光性樹脂層３ａを形成する。この感光性樹脂層３ａの形成は、図４（ａ）で説明した、アンダークラッド層２に形成される感光性樹脂層２ａの形成方法と同様にして行われる。なお、このコア３の形成材料は、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４〔図４（ｄ）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。

つぎに、上記感光性樹脂層３ａの上方に、コア３のパターン（レンズ部３０を含む）に対応する開口パターンが形成されている露光マスクを配置し、この露光マスクを介して上記感光性樹脂層３ａを照射線により露光した後、加熱処理を行う。この露光および加熱処理は、図４（ａ）で説明した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。

つづいて、現像液を用いて現像を行うことにより、図４（ｃ）に示すように、上記感光性樹脂層３ａ〔図４（ｂ）参照〕における未露光部分を溶解させて除去し、アンダークラッド層２上に残存した感光性樹脂層３ａをコア３のパターンに形成する。このとき、コア３の一端部は、レンズ部３０の形状になっている。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、現像液としては、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。このような現像液および現像条件は、感光性樹脂組成物の組成によって、適宜選択される。

上記現像後、コア３のパターンに形成された残存感光性樹脂層３ａ中の現像液を加熱処理により除去する。この加熱処理は、通常、８０〜１２０℃×１０〜３０分間の範囲内で行われる。これにより、上記コア３のパターンに形成された残存感光性樹脂層３ａを、コア３に形成する。コア３（感光性樹脂層３ａ）の厚みは、通常、２０〜１５０μｍの範囲内に設定され、好ましくは、４０〜１００μｍの範囲内に設定される。また、コア３の幅（レンズ部３０以外）は、通常、８〜５０μｍの範囲内に設定され、好ましくは、１０〜２５μｍの範囲内に設定される。

そして、図４（ｄ）に示すように、上記コア３を被覆するように、上記アンダークラッド層２の表面に、オーバークラッド層４に形成される感光性樹脂層４ａを形成する。この感光性樹脂層４ａの形成は、図４（ａ）で説明した、アンダークラッド層２に形成される感光性樹脂層２ａの形成方法と同様にして行われる。その後も、アンダークラッド層２の形成方法と同様に露光，加熱処理等を行い、オーバークラッド層４を形成する。オーバークラッド層４（感光性樹脂層４ａ）の厚み（コア３の表面からの厚み）は、通常、５〜１００μｍの範囲内に設定され、好ましくは、１０〜８０μｍの範囲内に設定される。

ついで、基台１をアンダークラッド層２から剥離する。この剥離方法としては、例えば、真空吸引ステージ（図示せず）上に、基台１の下面を当接させ、基台１をエア吸着により固定する。ついで、オーバークラッド層４の上面を真空吸着機（図示せず）で吸着し、その状態でその吸着部分を持ち上げる。これにより、オーバークラッド層４とともに、コア３とアンダークラッド層２とを接着させた状態で、タッチパネル用光導波路のアンダークラッド層２を基台１から剥離する。ここで、基台１とアンダークラッド層２との間の接着力は、その材料から、オーバークラッド層４とコア３およびアンダークラッド層２との間の接着力ならびにコア３とアンダークラッド層２との間の接着力よりも弱く、上記のようにすることにより、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、上記参考形態では、コア３の端部のレンズ部３０をオーバークラッド層４内に位置決めしたが、レンズ部３０の先端部分ないし全体は、オーバークラッド層４で覆うことなく、露出させてもよい。

図５（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は、上記参考形態において、コア３のレンズ部３０の前方を覆うオーバークラッド層４の端部が、第２のレンズ部４０に形成されている。この第２のレンズ部４０の端面は、外側に向かって反る側面視略１／４円弧状曲面４１に形成されている。その第２のレンズ部４０の寸法は、コア３の端部のレンズ部３０の先端（平面視円弧状曲面３２の先端）から側面視略１／４円弧状曲面４１の曲率中心Ｍまでの距離（Ｌ₂）と、側面視略１／４円弧状曲面４１の曲率半径（Ｒ₂）とが下記（Ｂ）を満たすように設定される。それ以外は、上記参考形態と同様であり、同様の部分は同じ符号を付している。
（Ｂ）（Ｌ₂／２）−０．３＜Ｒ₂＜（Ｌ₂／２）＋０．３
〔ただし、単位は、Ｌ₂：ｍｍ、Ｒ₂：ｍｍである。〕

そして、コア３の端部のレンズ部３０から出射された光（横方向の発散が抑制された光）Ｗは、オーバークラッド層４の端部の上記第２のレンズ部４０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）の発散が抑制される。また、その光Ｗを受光する際には、その光Ｗは、第２のレンズ部４０の屈折作用により、縦方向に絞って集束され、その状態で、コア３の端面（平面視円弧状曲面３２）からコア３内に入射する（このとき、光Ｗは、横方向に絞って集束される）。このため、光伝送効率は高くなり、タッチパネル１０（図２参照）において、指検知の正確性をより向上させることができる。

このようなタッチパネル用光導波路の製造方法は、コア３を形成するまでは、上記参考形態と同様にして、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように形成される。その後のオーバークラッド層４の形成は、まず、図６に示すように、オーバークラッド層４〔図５（ｂ）参照〕の表面形状（第２のレンズ部４０を含む）と同形状の型面を有する凹部が形成された、石英（紫外線等の照射線を透過させる材料）製の成形型５０を用い、その凹部の開口面を基台１の表面の所定位置に位置決めし密着させる。ついで、上記成形型５０に形成された注入口５１から、上記凹部の型面と、基台１，アンダークラッド層２，コア３の各表面とで囲まれる空間（成形空間Ｓ）に、オーバークラッド層４に形成される感光性樹脂を充填する。そして、上記成形型５０を通して、上記参考形態と同様にして、紫外線等の照射線により露光し、脱型後、加熱処理等を行い、オーバークラッド層４（第２のレンズ部４０を含む）を形成する〔図５（ｂ）参照〕。その後は、上記参考形態と同様の工程を経て、タッチパネル用光導波路〔図５（ｂ）参照〕が製造される。

なお、上記参考形態および実施の形態では、アンダークラッド層２およびオーバークラッド層４の形成において、材料として感光性樹脂を用い、その形成を露光および現像により行ったが、それ以外であってもよい。例えば、材料としてポリイミド樹脂，エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用い、その熱硬化性樹脂が溶媒に溶解しているワニスを塗布等した後、加熱処理（通常、３００〜４００℃×６０〜１８０分間）により硬化させてアンダークラッド層２，オーバークラッド層４を形成してもよい。

また、上記参考形態および実施の形態では、感光性樹脂を用いてアンダークラッド層２を形成したが、それ以外でもよく、樹脂フィルムをアンダークラッド層２として用いてもよい。また、アンダークラッド層２に代えて、金属フィルム，金属薄膜が表面に形成された基板等を用い、その金属材の表面を、コア３内を伝播する光Ｗの反射面として作用させてもよい。

また、上記参考形態および実施の形態では、タッチパネル用光導波路を２つのＬ字形光導波路Ａ，Ｂからなるものとしたが、その２つのＬ字形光導波路Ａ，Ｂをそれぞれの両端部で一体化した四角形の枠状としてもよい。その製造方法としては、上記タッチパネル用光導波路の製造方法において、２つのＬ字形に切断するのに代えて、四角形の枠状に切断することが行われる。

また、上記タッチパネル用光導波路の製造方法において、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。

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

〔参考例１〜１８および比較例１〜１０〕
〔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２８重量部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スピンコート法により塗布した後、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２５μｍ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。

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スピンコート法により塗布した後、１００℃×１５分間の乾燥処理を行った。ついで、その上方に、コアのパターン（レンズ部を含む）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（露光マスク）を配置した。そして、その上方から、コンタクト露光法にて４０００ｍＪ／ｃｍ2 の紫外線照射による露光を行った後、１２０℃×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℃×３０分間の加熱処理を行うことにより、コアを形成した。このコアのレンズ部の寸法〔テーパ状部分３１の長さ（Ｌ），テーパ角度（α），端面の円弧状曲面の曲率半径（Ｒ）〕は、その寸法に対応した開口パターンが形成された上記クロムマスク（露光マスク）を用いることにより、下記の表１〜表５に示す値に設定した（参考例１〜１８，比較例１〜１０）。レンズ部以外のコア部分の断面寸法は、幅１２μｍ×高さ２４μｍであった。上記各寸法は、ＳＥＭ（電子顕微鏡）で測定した。また、このコアの、波長８３０ｎｍにおける屈折率は、１．５８８であった。

そして、上記コアを被覆するよう、上記アンダークラッド層の表面に、上記オーバー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後、２０００ｍＪ／ｃｍ²の紫外線照射による露光を行った。つづいて、１５０℃×６０分間の加熱処理を行うことにより、オーバークラッド層を形成した。この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６０μｍ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、上記ＰＥＮフィルムをアンダークラッド層から剥離し、光導波路を得た。

〔出射光の拡がり評価〕
得られた各光導波路のコアの一端面（レンズ部とは反対側の端面）から、波長６３５ｎｍの光を入射させ、レンズ部から光を出射させた。そして、そのレンズ部の端面先端から６０ｍｍ前方にスクリーンを立て、そのスクリーン上における上記光の照射領域の幅をデジタル式ノギスで測定した。その結果、照射領域の幅が１５ｍｍ未満のものを、出射光の拡がりが適正であるとして○、照射領域の幅が１５ｍｍ以上のものを、出射光の拡がりが大きいとして×と評価し、下記の表１〜５に併せて表記した。

その結果、参考例１〜１８の光導波路は、比較例１〜１０と比較して、出射光の拡がりが抑制されていることから、その光導波路をタッチパネル用光導波路として用いると、光を出射する側の光導波路と光を入射する側の光導波路との間で、適正な光伝送効率で光伝送が行われることがわかる。

本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（ａ）の丸部Ｃで囲ったコアの端部の拡大図であり、（ｃ）は（ｂ）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）は光出射を説明する拡大平面図であり、（ｂ）は光入射を説明する拡大平面図である。（ａ）〜（ｄ）は、上記タッチパネル用光導波路の製造方法におけるオーバークラッド層の形成工程を模式的に示す説明図である。本発明のタッチパネル用光導波路の一実施の形態におけるコアの端部を模式的に示し、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）は（ａ）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す説明図である。

符号の説明

３コア
３０レンズ部
３１テーパ状部分
３２平面視円弧状曲面

Claims

基体と、この基体の表面の所定部分に形成された均一厚のコアと、このコア全体を被覆した状態で上記基体の表面に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、光を出射する均一厚の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、その光を入射させる均一厚の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、上記コアの屈折率が上記オーバークラッド層の屈折率よりも大きく設定され、上記光を出射する均一厚のコアの端部および光を入射させる均一厚のコアの端部がレンズ部に形成され、そのレンズ部が、端面に向かうにつれて徐々に拡幅するテーパ状に形成され、上記端面が外側に向かって反る平面視円弧状曲面に形成され、上記レンズ部以外のコアの部分の幅が８〜５０μｍの範囲内に設定され、光を出射するレンズ部の端面からその光を入射させるレンズ部の端面までの距離が３０〜３００ｍｍの範囲内に設定された場合において、上記テーパ状部分の長さ（Ｌ）とテーパ角度（α）と平面視円弧状曲面の曲率半径（Ｒ）とが下記（ａ）〜（ｃ）を満たしているとともに、上記コアのレンズ部を覆うオーバークラッド層の端部が、第２のレンズ部に形成され、その第２のレンズ部の端面が、外側に向かって反る側面視略１／４円弧状曲面に形成され、上記コアのレンズ部の先端から上記第２のレンズ部の側面視略１／４円弧状曲面の曲率中心までの距離（Ｌ ₂ ）と、上記側面視略１／４円弧状曲面の曲率半径（Ｒ ₂ ）とが下記（Ｂ）を満たしていることを特徴とするタッチパネル用光導波路。
（ａ）８００μｍ≦Ｌ
（ｂ）２°≦α≦２０°
（ｃ）０．５×Ｌ×ｔａｎ（α／２）＜Ｒ＜２．５×Ｌ×ｔａｎ（α／２）
〔ただし、単位は、Ｌ：μｍ、α：°（度）、Ｒ：μｍである。〕
（Ｂ）（Ｌ ₂ ／２）−０．３＜Ｒ ₂ ＜（Ｌ ₂ ／２）＋０．３
〔ただし、単位は、Ｌ ₂ ：ｍｍ、Ｒ ₂ ：ｍｍである。〕
基体と、この基体の表面の所定部分に形成された均一厚のコアと、このコア全体を被覆した状態で上記基体の表面に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、光を出射する均一厚の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、その光を入射させる均一厚の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、上記コアの屈折率が上記オーバークラッド層の屈折率よりも大きく設定され、上記光を出射する均一厚のコアの端部および光を入射させる均一厚のコアの端部がレンズ部に形成され、そのレンズ部が、端面に向かうにつれて徐々に拡幅するテーパ状に形成され、上記端面が外側に向かって反る平面視円弧状曲面に形成され、上記レンズ部以外のコアの部分の幅が８〜５０μｍの範囲内に設定され、光を出射するレンズ部の端面からその光を入射させるレンズ部の端面までの距離が３０〜３００ｍｍの範囲内に設定された場合において、上記テーパ状部分の長さ（Ｌ）とテーパ角度（α）と平面視円弧状曲面の曲率半径（Ｒ）とが下記（ｄ）〜（ｆ）を満たしているとともに、上記コアのレンズ部を覆うオーバークラッド層の端部が、第２のレンズ部に形成され、その第２のレンズ部の端面が、外側に向かって反る側面視略１／４円弧状曲面に形成され、上記コアのレンズ部の先端から上記第２のレンズ部の側面視略１／４円弧状曲面の曲率中心までの距離（Ｌ ₂ ）と、上記側面視略１／４円弧状曲面の曲率半径（Ｒ ₂ ）とが下記（Ｂ）を満たしていることを特徴とするタッチパネル用光導波路。
（ｄ）４００μｍ≦Ｌ＜８００μｍ
（ｅ）４°≦α≦１６°
（ｆ）０．５×Ｌ×ｔａｎ（α／２）＜Ｒ＜２．５×Ｌ×ｔａｎ（α／２）
〔ただし、単位は、Ｌ：μｍ、α：°（度）、Ｒ：μｍである。〕
（Ｂ）（Ｌ ₂ ／２）−０．３＜Ｒ ₂ ＜（Ｌ ₂ ／２）＋０．３
〔ただし、単位は、Ｌ ₂ ：ｍｍ、Ｒ ₂ ：ｍｍである。〕
上記請求項１または２記載のタッチパネル用光導波路が、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、その光を入射させ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ていることを特徴とするタッチパネル。