JP5007280B2 - タッチパネル用光導波路の製法およびそれによって得られたタッチパネル用光導波路 - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネル用光導波路の製法およびそれによって得られた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る。そのタッチパネルの構成は、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ている。そして、その検知手段で検知した触れ位置を示す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たものとなっている。そして、そのディスプレイの画面の一側部に設置された光出射側の光導波路の出射部から、多数の光が、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され、それらの出射光が、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するようになっている。これら光導波路により、ディスプレイの画面上において、出射光が格子状に走っている状態にする。この状態で、指でディスプレイの画面に触れると、その指が出射光の一部を遮断するため、その遮断された部分を、光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。この状態では、光伝送効率が低く、上記指が触れた位置を正確に検知することはできない。そこで、光伝送効率を高めた光伝送装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この従来の光伝送装置を模式的に図７（ａ），（ｂ）に示す。この光伝送装置は、光導波路１０とレンズ体２０とからなっている。上記レンズ体２０は、光導波路１０を載置する載置面部２１と、この載置面部２１の先端縁部に突出形成された、厚肉の帯状レンズ２２とを備えている。この帯状レンズ２２のレンズ面（図示の右側部の面）は、外側に向かって反る側断面視円弧状〔図７（ｂ）参照〕に形成されている。また、上記光導波路１０は、アンダークラッド層１２，コア１３，オーバークラッド層１４がこの順で積層されたものとなっており、上記コア１３の先端部が平面視半円状のレンズ部１３０に形成され、外部に露出している。このレンズ部１３０のレンズ面（先端面）は、外側に向かって反る平面視円弧状〔図７（ａ）参照〕に形成されている。このような光伝送装置では、コア１３から出射する光Ｓは、コア１３の先端部のレンズ部１３０を通過する際に、平面視半円状のレンズ部１３０の屈折作用により、上記載置面部２１の載置面に平行な方向（横方向）の発散が抑制される。その後、その光Ｓは、上記レンズ体２０の帯状レンズ２２を通過する際に、側断面視円弧状の帯状レンズ２２の屈折作用により、上記載置面部２１に直角な方向（縦方向）の発散が抑制される。このような、光伝送効率が高い光伝送装置をタッチパネル用光導波路として用いると、タッチパネルにおいて、指が触れた位置を正確に検知することができる。
ＵＳ２００４／０２０１５７９Ａ１ 特開２００３−４９６０号公報

しかしながら、上記従来の光伝送装置では、光導波路１０のコア１３先端部のレンズ部１３０とレンズ体２０の帯状レンズ２２とを正確に位置合わせした状態で、光導波路１０とレンズ体２０とを接着する必要がある。もし、その位置合わせが正確に行われなければ、光出射側における光Ｓの発散抑制が適正に行われず、ディスプレイの画面に触れた指の位置を正確に検知することができない。しかし、その正確な位置合わせは、精密さが要求されることから難しく、その達成には、手間と時間とを要する。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光導波路とレンズ体との位置合わせが不要であるタッチパネル用光導波路の製法およびそれによって得られた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、基体の表面にパターン形成されたコアと、このコアを被覆した状態で型成形により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、その出射光を入射す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、上記光を出射するコアの端部が上記オーバークラッド層の欠損凹部において外気に露呈した状態で第１レンズ部に形成され、その第１レンズ部におけるレンズ面が外側に向かって反る平面視円弧状に形成され、上記第１レンズ部のレンズ面と隙間をあけて対向する上記オーバークラッド層の部分が上記第１レンズ部に対応する第２レンズ部に形成され、その第２レンズ部におけるレンズ面が外側に向かって反る側断面視円弧状に形成されているタッチパネル用光導波路を製造する方法であって、上記オーバークラッド層の型成形に用いる成形型が、照射線を透過させる材料からなり、上記オーバークラッド層の表面形状に対応する型面を有する凹部が形成され、その凹部の一側部が上記第２レンズ部のレンズ曲面形状に形成されており、上記オーバークラッド層の形成が、下記の（ａ）〜（ｄ）の工程を経由して行われるタッチパネル用光導波路の製法を第１の要旨とする。
（ａ）上記基体の表面に、上記コアを被覆した状態でオーバークラッド層形成用の未硬化の感光性樹脂層を形成する工程。
（ｂ）上記コアの第１レンズ部に対応するよう上記成形型の上記凹部のレンズ曲面形状部分を配置した状態で、上記感光性樹脂層に対し上記成形型の上記凹部をプレスしてその凹部の開口面を上記基体の表面に密着させる工程。
（ｃ）上記欠損凹部形成予定部に対応する上記成形型の表面部分に遮光用マスクを載置し、その状態で、上記成形型を通して上記感光性樹脂層を照射線で露光し、その露光部分を硬化させてオーバークラッド層に形成する工程。
（ｄ）脱型後、現像により、上記感光性樹脂層の、上記遮光用マスクに対応する未露光部分を除去して上記欠損凹部を形成し、その欠損凹部から上記コアの第１レンズ部を外気に露呈させる工程。

また、本発明は、上記タッチパネル用光導波路の製法により得られたタッチパネル用光導波路であって、基体の表面にパターン形成されたコアと、このコアを被覆した状態で型成形により形成された感光性樹脂製のオーバークラッド層とを備え、光を出射するコアの端部が第１レンズ部に形成され、その第１レンズ部におけるレンズ面が外側に向かって反る平面視円弧状に形成され、上記コアの第１レンズ部に対応する上記オーバークラッド層の部分が、現像による除去跡である欠損凹部に形成され、その欠損凹部において上記第１レンズ部が外気に露呈し、上記第１レンズ部のレンズ面と隙間をあけて対向する上記オーバークラッド層の部分が上記第１レンズ部に対応する第２レンズ部が形成され、その第２レンズ部におけるレンズ面が外側に向かって反る側断面視円弧状に形成されているタッチパネル用光導波路を第２の要旨とする。

本発明者は、前記課題を解決すべく、コアの端部を第１レンズ部に形成し、その後、オーバークラッド層を形成する際に、そのオーバークラッド層の一部分として、第２レンズ部を、上記第１レンズ部の前方に形成することを着想した。このようにすると、コアとオーバークラッド層とは元々一体であることから、本発明のタッチパネル用光導波路は、オーバークラッド層が形成された時点で、コア端部の第１レンズ部とオーバークラッド層の一部分である第２レンズ部とが、位置合わせされた状態となる。

本発明のタッチパネル用光導波路の製法では、光を出射するコアの端部を、外側に向かって反る平面視円弧状のレンズ面を有する第１レンズ部に形成し、その第１レンズ部のレンズ面と隙間をあけて、外側に向かって反る側断面視円弧状のレンズ面を有する第２レンズ部を、オーバークラッド層の一部分として形成している。このため、本発明のタッチパネル用光導波路の製法では、オーバークラッド層を形成した時点で、コア端部の第１レンズ部とオーバークラッド層の一部分からなる第２レンズ部とを、自動的に位置合わせした状態にすることができる。このため、上記第１レンズ部と第２レンズ部との位置合わせ作業を不要にすることができ、生産性を向上させることができる。

また、上記第１レンズ部を、第２レンズ部側の端面に向かうにつれて徐々に拡幅して略扇形状をなし、その略扇形状における円弧面部を上記レンズ面に形成する場合には、上記第１レンズ部の根元部から拡幅部に入ってきた光が、その拡幅部の形状に沿って、略均一に拡がり、端面のレンズ面には、光が略均一に到達する。このため、上記第１レンズ部のレンズ面からは、幅広の光を、その幅方向で光の強度を略均一にした状態で、出射することができる。その結果、タッチパネルにおいて、ディスプレイの画面に触れた指の位置が所定の位置から少しずれたとしても、上記幅広の光により、その指が触れた部分の位置を、適正に検知することができる。

さらに、上記出射された光を入射するコアの端部が上記オーバークラッド層の他の欠損凹部において外気に露呈した状態で第３レンズ部に形成され、その第３レンズ部におけるレンズ面が外側に向かって反る平面視円弧状に形成され、上記第３レンズ部のレンズ面と隙間をあけて対向する上記オーバークラッド層の部分が上記第３レンズ部に対応する第４レンズ部に形成され、その第４レンズ部におけるレンズ面が外側に向かって反る側断面視円弧状に形成されている上記タッチパネル用光導波路を製造する方法であって、上記オーバークラッド層の型成形に用いる成形型が、照射線を透過させる材料からなり、上記オーバークラッド層の表面形状に対応する型面を有する凹部が形成され、その凹部の他側部が上記第４レンズ部のレンズ曲面形状に形成されており、上記オーバークラッド層の形成が、下記の（ｅ）〜（ｈ）の工程を経由して行われる場合には、光出射側の上記第１および第２レンズ部と同様、オーバークラッド層を形成した時点で、第３レンズ部と第４レンズ部とを、自動的に位置合わせした状態にすることができ、生産性を向上させることができる。
（ｅ）上記基体の表面に、上記コアを被覆した状態でオーバークラッド層形成用の未硬化の感光性樹脂層を形成する工程。
（ｆ）上記コアの第３レンズ部に対応するよう上記成形型の上記凹部の上記第４レンズ部のレンズ曲面形状部分を配置した状態で、上記感光性樹脂層に対し上記成形型の上記凹部をプレスしてその凹部の開口面を上記基体の表面に密着させる工程。
（ｇ）上記他の欠損凹部形成予定部に対応する上記成形型の表面部分に遮光用マスクを載置し、その状態で、上記成形型を通して上記感光性樹脂層を照射線で露光し、その露光部分を硬化させてオーバークラッド層に形成する工程。
（ｈ）脱型後、現像により、上記感光性樹脂層の、上記遮光用マスクに対応する未露光部分を除去して上記他の欠損凹部を形成し、その欠損凹部から上記コアの第３レンズ部を外気に露呈させる工程。

また、上記第３レンズ部を、第４レンズ部側の端面に向かうにつれて徐々に拡幅して略扇形状をなし、その略扇形状における円弧面部を上記レンズ面に形成する場合には、上記第３レンズ部のレンズ面が幅広になっているため、その第３レンズ部のレンズ面では光を入射し易くなっている。このため、光伝送効率を向上させることができ、タッチパネルにおいて、ディスプレイの画面に触れた指の位置をより正確に検知することができる。

本発明のタッチパネル用光導波路は、上記タッチパネル用光導波路の製法により得られるため、コアの端面から出射された光の発散が抑制され、ディスプレイの画面に触れた指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第１の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Ｗ₁ は、図１（ａ）に示すように、平面視四角形の枠状に形成されている。その四角形の枠状を構成する一方のＬ字形部分が、光出射側の光導波路部分Ａであり、他方のＬ字形部分が、光入射側の光導波路部分Ｂである。上記タッチパネル用光導波路Ｗ₁ は、四角形の枠状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３Ａ，３Ｂが、上記各Ｌ字形部分の外側端縁部の所定部分ａ，ｂから、そのＬ字形部分の内側〔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。また、光出射側の光導波路部分Ａに形成されたコア３Ａの数と、光入射側の光導波路部分Ｂに形成されたコア３Ｂの数とは、同数になっている。さらに、光出射側のコア３Ａの端面と、光入射側のコア３Ｂの端面とは、対面した状態になっている。そして、図１（ｂ）〔図１（ａ）の丸部Ｃの拡大図〕，図１（ｃ）〔図１（ｂ）のＸ−Ｘ断面図〕に示すように、この実施の形態では、上記光出射側のコア３Ａの端部は、略扇形状の第１レンズ部３１に形成され、光入射側のコア３Ｂが第３レンズ部（３３）に形成されている。これらの形状等は同一であるため、図１（ｂ），（ｃ）では、第１レンズ部３１，第３レンズ部（３３）を併せて記載している（他の部分も同様である）。すなわち、これら第１および第３レンズ部３１（３３）は、端面（図示の右側端面）に向かうにつれて徐々に拡幅して略扇形状をなし、その略扇形状における円弧面部が外側に向かって反る平面視円弧状のレンズ面３１ａ（３３ａ）に形成されている。上記第１および第３レンズ部３１（３３）を含むコア３Ａ（３Ｂ）は、均一高さに形成されている。そして、上記第１および第３レンズ部３１（３３）を除くコア３Ａ（３Ｂ）部分を被覆するように、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が均一高さに形成されており、上記第１および第３レンズ部３１（３３）は、上記オーバークラッド層４の端部４ｂから突出して外気に露呈した状態になっている。さらに、上記第１レンズ部３１のレンズ面３１ａと隙間をあけて、上記オーバークラッド層４の一部分である延長部からなる第２レンズ部４２が、上記第１レンズ部３１の形成列に沿って帯状に、上記アンダークラッド層２の表面に形成されている。同様に、上記第３レンズ部（３３）のレンズ面（３３ａ）と隙間をあけて、上記オーバークラッド層４の他の延長部からなる第４レンズ部（４４）が、上記第３レンズ部３３の形成列に沿って帯状に、上記アンダークラッド層２の表面に形成されている。上記第２および第４レンズ部４２（４４）の端面（図示の右側端面）は、外側に向かって反る側断面視円弧状のレンズ面４２ａ（４４ａ）に形成されている。なお、図１（ａ）では、コア３Ａ，３Ｂを実線および鎖線で示しており、その実線および鎖線の太さがコア３Ａ，３Ｂの太さを示しているとともに、コア３Ａ，３Ｂの数を略して図示している。

上記四角形の枠状のタッチパネル用光導波路Ｗ₁ 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、上記光出射側の光導波路部分Ａの外側端縁部の所定部分ａでは、コア３Ａに発光素子等の光源（図示せず）が接続され、光入射側の光導波路部分Ｂの外側端縁部の所定部分ｂでは、コア３Ｂに受光素子等の検出器（図示せず）が接続される。図２では、図１（ａ）同様、コア３Ａ，３Ｂを実線および鎖線で示しており、その実線および鎖線の太さがコア３Ａ，３Ｂの太さを示しているとともに、コア３Ａ，３Ｂ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Ｓのみを示している。

そして、図３（ａ）〔平面図〕，図３（ｂ）〔図３（ａ）のＸ−Ｘ断面図〕に示すように、光出射側の光導波路部分Ａでは、コア３Ａの端部から出射する光Ｓは、その端部の第１レンズ部３１の略扇形状の形状により、その略扇形状の拡幅部の形状に沿って、略均一に拡がる。さらに、その光Ｓは、第１レンズ部３１の、レンズ面３１ａ形状（平面視円弧状）に起因する屈折作用により、光Ｓの進行方向に対して横方向（左右方向）〔図３（ａ）参照〕の発散が抑制される。そして、その光Ｓは、上記レンズ面３１ａに対応する幅広の状態で、第１レンズ部３１のレンズ面３１ａから外気部分に出射される。このとき、光Ｓは、外気部分に出射されることにより、第１レンズ部３１と上記外気部分との屈折率の差から、上記発散が抑制され易くなっている。つづいて、その光Ｓは、第２レンズ部４２の背面（レンズ面４２ａと反対側の面）４２ｂから第２レンズ部４２に入射し、その第２レンズ部４２の、レンズ面４２ａ形状（側断面視円弧状）に起因する屈折作用により、光Ｓの進行方向に対して縦方向（上下方向）〔図３（ｂ）参照〕の発散が抑制される。そして、その光Ｓは、第２レンズ部４２のレンズ面４２ａから出射される。すなわち、光出射側では、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４２）の屈折作用により、光Ｓの進行方向に対して横方向ないし縦方向の発散が抑制された状態で、光Ｓが、上記第２レンズ部４２のレンズ面４２ａから出射し、上記ディスプレイ１１（図２参照）の画面に沿って進む。

他方、光入射側の光導波路部分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Ｓは、図３（ａ），（ｂ）に示す方向とは逆の方向に進む。すなわち、その光Ｓは、第４レンズ部（４４）のレンズ面（４４ａ）から入射し、その第４レンズ部（４４）の、レンズ面（４４ａ）形状（側断面視円弧状）に起因する屈折作用により、光Ｓの進行方向に対して縦方向でさらに絞って集束される。そして、その光Ｓは、第４レンズ部（４４）の背面〔レンズ面（４４ａ）と反対側の面〕（４４ｂ）から外気部分に出射される。このとき、光Ｓは、外気部分に出射されることにより、第４レンズ部（４４）と上記外気部分との屈折率の差から、集束され易くなっている。つづいて、その光Ｓは、第３レンズ部（３３）の略扇形状の形状により、幅広になっているレンズ面（３３ａ）から、効率よく第３レンズ部（３３）に入射する。そして、その光Ｓは、第３レンズ部（３３）の、レンズ面（３３ａ）形状（平面視円弧状）に起因する屈折作用により、光Ｓの進行方向に対して横方向でさらに絞って集束される。すなわち、光入射側では、上記２つのレンズ部〔第４レンズ部（４４）および第３レンズ部（３３）〕の屈折作用により、光Ｓの進行方向に対して縦方向ないし横方向で集束した状態で、光Ｓが、コア（３Ｂ）の奥方向に進む。なお、この実施の形態では、光入射側に、光Ｓを絞って集束させる上記第３および第４レンズ部（３３），（４４）が形成されているため、光出射側の第１および第２レンズ部３１，４２において光を絞った状態で出射しなくても、光伝送効率を向上させることができる。

このような光伝送が、図２に示すタッチパネル用光導波路Ｗ₁ において行われるため、図２に示すように、タッチパネル１０のディスプレイ１１の画面上では、光Ｓが進行方向に対して横方向ないし縦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Ｓ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正確に検知することができる。

このように適正に作用する上記タッチパネル用光導波路Ｗ₁ は、図１（ａ）〜（ｃ）において、第１レンズ部３１を露呈させている外気部分の幅Ｄ₁ および第３レンズ部３３を露呈させている外気部分の幅（Ｄ₂ ）は、通常、５０〜３０００μｍの範囲内に設定される。また、第１レンズ部３１のレンズ面３１ａと第２レンズ部４２との隙間の幅Ｅ₁ および第３レンズ部３３のレンズ面３３ａと第４レンズ部４４との隙間の幅（Ｅ₂ ）は、通常、１０〜２００００μｍの範囲内に設定される。さらに、第１および第３レンズ部３１，３３の略扇形状の拡幅部の中心角度（テーパ角度）α₁ （α₃ ）は、通常、５°〜５０°の範囲内に設定される。

また、図２に示す上記タッチパネル１０において、ディスプレイ１１の画面により多くの操作情報等を表示する場合には、指位置の検知性をより精密にする必要がある。その場合、上記光伝送において、光出射側から出射される光Ｓの発散抑制をより適正化するとともに、光入射側における光Ｓの集束もより適正化し、光伝送効率をより向上させることが行われる。そのためには、上記第１〜第４レンズ部３１，４２，３３，４４の寸法は、つぎのように設定される。すなわち、図１（ａ）〜（ｃ）において、コア３Ａ，３Ｂの高さＨが下記（ａ）の範囲内である場合に対して、上記第１レンズ部３１のレンズ面３１ａの曲率中心Ｍ₁ から上記第２レンズ部４２のレンズ面４２ａの曲率中心Ｍ₂ までの距離Ｌ₁ が下記（ｂ）の範囲内に設定され、上記第１レンズ部３１のレンズ面３１ａの曲率半径Ｒ₁ が下記（ｃ）の範囲内に設定され、上記第２レンズ部４２のレンズ面４２ａの曲率半径Ｒ₂ が下記（ｄ）の範囲内に設定される。また、上記第３レンズ部３３のレンズ面３３ａの曲率中心（Ｍ₃ ）から上記第４レンズ部４４のレンズ面４４ａの曲率中心（Ｍ₄ ）までの距離（Ｌ₂ ）が下記（ｅ）の範囲内に設定され、上記第３レンズ部３３のレンズ面３３ａの曲率半径（Ｒ₃ ）が下記（ｆ）の範囲内に設定され、上記第４レンズ部４４のレンズ面４４ａの曲率半径（Ｒ₄ ）が下記（ｇ）の範囲内に設定される。下記（ａ）〜（ｇ）は、本発明者が実験を繰り返し行って求めた範囲である。
（ａ） １０μｍ≦Ｈ ≦ １００μｍ
（ｂ）４００μｍ＜Ｌ₁ ＜１００００μｍ
（ｃ） ５０μｍ＜Ｒ₁ ＜ ６０００μｍ
（ｄ）３００μｍ＜Ｒ₂ ＜１００００μｍ
（ｅ）４００μｍ＜Ｌ₂ ＜１００００μｍ
（ｆ） ５０μｍ＜Ｒ₃ ＜ ６０００μｍ
（ｇ）３００μｍ＜Ｒ₄ ＜１００００μｍ

これにより、図３において、光出射側の光導波路部分Ａでは、第２レンズ部４２のレンズ面４２ａから出射される光Ｓの発散抑制がより適正化され、その出射光Ｓを、平行光ないし平行光に近い状態、すなわち、拡がり過ぎず、かつ、絞られ過ぎない状態にすることができる。その結果、光入射側の光導波路部分Ｂでは、第４レンズ部４４における光入射領域の広さをより適正にすることができる。そして、その光入射側では、第４レンズ部４４のレンズ面４４ａに入射した光Ｓがより適正に集束され、その入射光Ｓの全部ないし大部分をコア３Ｂ内に伝播させることができる。

なお、上記四角形の枠状のタッチパネル用光導波路Ｗ₁ の寸法等は、図２に示すように、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、枠状の縦と横の長さは、それぞれ３０〜３００ｍｍ程度、枠幅は、５０μｍ〜２ｍｍ程度に設定される。また、光Ｓを出射するコア３Ａ（光Ｓを入射するコア３Ｂ）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、上記タッチパネル用光導波路Ｗ₁ 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）ないし図５（ａ）〜（ｄ）は、図１（ａ）〜（ｃ）に示す、第１〜第４レンズ部３１，４２，３３，４４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。また、これらの形状等は、光出射側と光入射側とで同一であるため、それらを併せて記載している。

まず、上記タッチパネル用光導波路Ｗ₁ 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〜５ｍｍ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。上記感光性樹脂としては、例えば、感光性エポキシ樹脂等があげられる。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。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 の範囲内に設定される。

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、通常、８０〜２５０℃×１０秒〜２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、１〜５０μｍ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３Ａ（３Ｂ）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３Ａ（３Ｂ）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１（ｃ）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３Ａ（３Ｂ），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３Ａ（３Ｂ）のパターン〔第１および第３レンズ部３１（３３）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３Ａ（３Ｂ）のパターンに形成する。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３Ａ（３Ｂ）のパターンに形成された残存感光性樹脂層３ａの表面等に残存する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３Ａ（３Ｂ）のパターンに形成された残存感光性樹脂層３ａを、コア３Ａ（３Ｂ）〔第１および第３レンズ部３１（３３）を含む〕に形成する。コア３Ａ（３Ｂ）（感光性樹脂層３ａ）の厚み（高さ）は、通常、１０〜１００μｍの範囲内に設定され、コア３Ａ（３Ｂ）の幅〔第１および第３レンズ部３１（３３）の略扇形状の拡幅部以外〕は、通常、８〜５０μｍの範囲内に設定される。

そして、図４（ｄ）に示すように、そのコア３Ａ（３Ｂ）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を塗布し、感光性樹脂層（未硬化）４ａを形成する。このオーバークラッド層４に形成される感光性樹脂としては、例えば、上記アンダークラッド層２と同様の感光性樹脂があげられる。

ついで、図５（ａ）に示すように、オーバークラッド層４を四角形の枠状にプレス成形するための成形型２０を準備する。この成形型２０は、紫外線等の照射線を透過させる材料（例えば石英）からなり、上記第２および第４レンズ部４２（４４）を含むオーバークラッド層４の表面形状と同形状の型面２１からなる凹部が形成されている。そして、図５（ｂ）に示すように、上記成形型２０の型面（凹部）２１が上記コア３Ａ（３Ｂ）に対して所定位置に位置決めされるよう、上記感光性樹脂層４ａに対して成形型２０をプレスし、その感光性樹脂層４ａをオーバークラッド層４の形状に成形する。つぎに、オーバークラッド層４が形成されない部分〔上記第１および第３レンズ部３１（３３）が外気に露呈する部分〕に対応する、上記成形型２０の表面部分に遮光用マスク２５を載置し、その状態で、上記成形型２０を通して紫外線等の照射線を露光する。その後、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。そして、脱型した後、現像液を用いて現像を行う。これにより、図５（ｃ）に示すように、上記感光性樹脂層４ａにおける未露光部分（上記遮光用マスク２５に対応する部分）を溶解させて除去し、上記第１および第３レンズ部３１（３３）を外気に露呈させる。上記現像後、加熱処理する。この現像および加熱処理は、図４（ｃ）で説明したコア３Ａ（３Ｂ）の形成方法と同様にして行われる。これにより、四角形の枠状のオーバークラッド層４〔第２および第４レンズ部４２（４４）を含む〕を得る。オーバークラッド層４の高さは、通常、５０〜２０００μｍの範囲内に設定される。

このようにして、オーバークラッド層４の延長部として第２および第４レンズ部４２（４４）が形成されるため、オーバークラッド層４が形成された時点で、コア３Ａ（３Ｂ）端部の第１および第３レンズ部３１（３３）と、オーバークラッド層４の延長部からなる第２および第４レンズ部４２（４４）とが、位置決めされた状態となる。また、アンダークラッド層２とオーバークラッド層４とが同じ形成材料の場合は、アンダークラッド層２とオーバークラッド層４とは、その接触部分で同化する。

その後、図５（ｄ）に示すように、刃型を用いた打ち抜き等により、基台１とともにアンダークラッド層２等を四角形の枠状に切断する。これにより、基台１の表面に、上記アンダークラッド層２，コア３Ａ（３Ｂ）およびオーバークラッド層４〔第２および第４レンズ部４２（４４）を含む〕からなる、四角形の枠状のタッチパネル用光導波路Ｗ₁ が製造される。そして、このタッチパネル用光導波路Ｗ₁ は、上記基台１から剥離されて使用される〔図１（ｃ）参照〕。

なお、上記第１の実施の形態では、コア３Ａ，３Ｂ端部の第１および第３レンズ部３１，３３を、端面に向かうにつれて徐々に拡幅する略扇形状に形成したが、タッチパネル用光導波路Ｗ₁ として光出射側と光入射側との間で適正に光伝送を行うことができれば、上記第１および第３レンズ部３１，３３を均一幅で形成してもよい。

また、上記第１の実施の形態では、第２および第４レンズ部４２，４４を帯状に形成したが、各第１レンズ部３１に対してそれぞれ１片の第２レンズ部４２を形成するようにして、第２および第４レンズ部４２，４４を複数の片状に形成してもよい。

図６（ａ），（ｂ）は、本発明のタッチパネル用光導波路の第２の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Ｗ₂ は、光入射側の光導波路部分Ｂ₁ には、上記第３および第４レンズ部３３，４４〔図１（ａ）〜（ｃ）参照〕が形成されていず、光入射側のコア３Ｂの端面がオーバークラッド層４の端面から露出している。それ以外の部分は、上記第１の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。

この実施の形態でも、上記第１の実施の形態と同様に、光出射側の光導波路部分Ａの第２レンズ部４２からは、光Ｓの進行方向に対して横方向ないし縦方向の発散が抑制されて出射される。この実施の形態では、光伝送効率を向上させる観点から、光入射側のコア３Ｂの端面に光が集束した状態で入射するよう、光出射側の第１および第２レンズ部３１，４２において光を絞って出射させることが好ましい。そして、この実施の形態でも、タッチパネル１０（図２参照）において、ディスプレイ１１の画面に触れた指の位置を正確に検知することができる。

なお、上記各実施の形態では、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、これに代えて、アンダークラッド層２として作用する樹脂フィルムを準備し、それをそのまま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（金属材），金属薄膜（金属材）が表面に形成された基板等を、コア３Ａ，３Ｂがその表面に形成される基体として用いてもよい。

また、上記各実施の形態では、タッチパネル用光導波路Ｗ₁ ，Ｗ₂ を四角形の枠状としたが、その四角形の枠状のタッチパネル用光導波路Ｗ₁ ，Ｗ₂ を構成する２つのＬ字形の光導波路部分Ａ，Ｂ，Ｂ₁ を別体にしてもよい。その製造方法としては、上記四角形の枠状に切断するのに代えて、２つのＬ字形に切断すればよい。

また、上記各実施の形態では、上記基台１からタッチパネル用光導波路Ｗ₁ ，Ｗ₂ を剥離して使用したが、剥離することなく、基台１の表面に形成された状態で使用してもよい。

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

〔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〕
脂環骨格を含むエポキシ樹脂（アデカ社製、ＥＰ４０８０Ｅ）（成分Ａ）１００重量部と、光酸発生剤（サンアプロ社製、ＣＰＩ−２００Ｋ）（成分Ｂ）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〕
フルオレン骨格を含むエポキシ樹脂（大阪ガスケミカル社製、オグソールＥＧ）（成分Ｃ）４０重量部と、多官能フルオレンエポキシ（ナガセケムテックス社製、ＥＸ−１０４０）（成分Ｄ）３０重量部と、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（成分Ｅ）３０重量部、上記成分Ｂ：１重量部を乳酸エチル４０．８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〕
図６（ａ），（ｂ）に示す第２の実施の形態のタッチパネル用光導波路（光入射側に第３および第４レンズ部が形成されていないもの）をつぎのようにして作製した。すなわち、まず、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム〔１６０ｍｍ×１６０ｍｍ×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ーにより塗布した後、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、１．５１０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アプリケーターにより塗布した後、１００℃×１５分間の乾燥処理を行った。つぎに、その上方に、コアのパターン（第１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、下記の表１（実施例１〜３）に示す第１レンズ部の寸法に対応して準備した。そして、上記クロムマスクを介して、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後、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℃×３０分間の加熱処理を行うことにより、コアを形成した。コアの厚み（高さ）および幅（第１レンズ部の略扇形状の拡幅部以外）は、下記の表１（実施例１〜３）に示す値とした。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、１．５９２であった。

そして、コアを被覆するように、上記アンダークラッド層の表面に、オーバークラッド層の形成材料をアプリケーターにより塗布した。つぎに、オーバークラッド層形成用の石英製成形型を、下記の表２（実施例１〜３）に示す第２レンズ部のレンズ面の曲率半径（Ｒ₂ ）に対応して準備した。これら成形型には、オーバークラッド層の表面形状（第２レンズ部を含む）と同形状の型面からなる凹部が形成されている。そして、第１レンズ部のレンズ面の曲率中心から第２レンズ部のレンズ面の曲率中心までの距離（Ｌ₁ ）が下記の表２に示す値となるよう、上記成形型をプレスした。つぎに、オーバークラッド層が形成されない部分（第１レンズ部が外気に露呈する部分）に対応する、上記成形型の表面部分に遮光用マスクを載置した。そして、上記成形型を通して、２０００ｍＪ／ｃｍ² の紫外線照射による露光を行った後、８０℃×１５分間の加熱処理を行った。その後、脱型した。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った。これにより、第２レンズ部を含むオーバークラッド層を得た。このオーバークラッド層の高さをマイクロスコープ（キーエンス社製）で測定すると、その高さは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、１．５１０であった。なお、光出射側における第１レンズ部を露呈させている外気部分の幅（Ｄ₁ ）および第１レンズ部のレンズ面と第２レンズ部との隙間の幅（Ｅ₁ ）は、下記の表２に併せて表記した。

そして、刃型を用いた打ち抜きにより、上記ＰＥＮフィルムとともに、２つのＬ字形の光導波路部分に切断し、ＰＥＮフィルム付きＬ字形光導波路部分（外形寸法：６６．３ｍｍ×７０．０ｍｍ、Ｌ字形の線幅：１０ｍｍ）を２つ得た。

〔評価〕
得られた２つのＰＥＮフィルム付きＬ字形光導波路部分を、ガラスエポキシ基板の表面に対向させ、四角形の枠状になるよう配置した。そして、対峙する光出射側のコアと光入射側のコアの光軸が一致するよう、マイクロスコープを用いて位置合わせを行った。そして、光出射側のＬ字形光導波路部分の外側端縁部の所定部分に、発光素子として、波長８５０ｎｍの光を出射するＶＣＳＥＬ（Ｏｐｔｏｗｅｌｌ社製）を、紫外線硬化型接着剤を介して連結した。また、光入射側のＬ字形光導波路部分の外側端縁部の所定部分に、受光素子として、ＣＭＯＳリニアセンサーアレイ（ＴＡＯＳ社製）を、紫外線硬化型接着剤を介して連結した。そして、上記受光素子の制御部を、フレキシブルプリント基板を介して、ＵＳＢ型取り込みユニット（ナショナルインスツルメンツ社製）に接続し、さらに、ＵＳＢポートを介して、コンピュータに接続した。そして、上記発光素子から強度２ｍＷの光（波長８５０ｎｍ）を発光させ、タッチパネルとしての動作評価を実施した。

その結果、上記実施例１〜３では、いずれも、上記発光素子から発光された光は、光出射側のＬ字形光導波路部分を通過し、座標入力領域を格子状に横切った後、光入射側のＬ字形光導波路部分を通過し、最終的に上記受光素子に到達することを確認できた。さらに、上記座標入力領域を指で触れたところ、コンピュータ画面に座標が表示され、タッチパネルとして動作することを確認することができた。

本発明のタッチパネル用光導波路の第１の実施の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出射状態を模式的に示し、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、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。 （ａ）〜（ｄ）は、上記タッチパネル用光導波路の製造方法の続き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第２の実施の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Ｃ₁ で囲った光入射側のコアの端部の拡大断面図である。 従来の光伝送装置を模式的に示し、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。

符号の説明

３Ａ，３Ｂ コア
４ オーバークラッド層
３１ 第１レンズ部
３３ 第３レンズ部
４２ 第２レンズ部
４４ 第４レンズ部
３１ａ，３３ａ，４２ａ，４４ａ レンズ面

Claims (6)

1. 基体の表面にパターン形成されたコアと、このコアを被覆した状態で型成形により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、その出射光を入射す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、上記光を出射するコアの端部が上記オーバークラッド層の欠損凹部において外気に露呈した状態で第１レンズ部に形成され、その第１レンズ部におけるレンズ面が外側に向かって反る平面視円弧状に形成され、上記第１レンズ部のレンズ面と隙間をあけて対向する上記オーバークラッド層の部分が上記第１レンズ部に対応する第２レンズ部に形成され、その第２レンズ部におけるレンズ面が外側に向かって反る側断面視円弧状に形成されているタッチパネル用光導波路を製造する方法であって、上記オーバークラッド層の型成形に用いる成形型が、照射線を透過させる材料からなり、上記オーバークラッド層の表面形状に対応する型面を有する凹部が形成され、その凹部の一側部が上記第２レンズ部のレンズ曲面形状に形成されており、上記オーバークラッド層の形成が、下記の（ａ）〜（ｄ）の工程を経由して行われることを特徴とするタッチパネル用光導波路の製法。
   （ａ）上記基体の表面に、上記コアを被覆した状態でオーバークラッド層形成用の未硬化の感光性樹脂層を形成する工程。
   （ｂ）上記コアの第１レンズ部に対応するよう上記成形型の上記凹部のレンズ曲面形状部分を配置した状態で、上記感光性樹脂層に対し上記成形型の上記凹部をプレスしてその凹部の開口面を上記基体の表面に密着させる工程。
   （ｃ）上記欠損凹部形成予定部に対応する上記成形型の表面部分に遮光用マスクを載置し、その状態で、上記成形型を通して上記感光性樹脂層を照射線で露光し、その露光部分を硬化させてオーバークラッド層に形成する工程。
   （ｄ）脱型後、現像により、上記感光性樹脂層の、上記遮光用マスクに対応する未露光部分を除去して上記欠損凹部を形成し、その欠損凹部から上記コアの第１レンズ部を外気に露呈させる工程。
2. 上記第１レンズ部を、第２レンズ部側の端面に向かうにつれて徐々に拡幅して略扇形状をなし、その略扇形状における円弧面部を上記レンズ面に形成する請求項１記載のタッチパネル用光導波路の製法。
3. 上記出射された光を入射するコアの端部が上記オーバークラッド層の他の欠損凹部において外気に露呈した状態で第３レンズ部に形成され、その第３レンズ部におけるレンズ面が外側に向かって反る平面視円弧状に形成され、上記第３レンズ部のレンズ面と隙間をあけて対向する上記オーバークラッド層の部分が上記第３レンズ部に対応する第４レンズ部に形成され、その第４レンズ部におけるレンズ面が外側に向かって反る側断面視円弧状に形成されている請求項１または２記載のタッチパネル用光導波路を製造する方法であって、上記オーバークラッド層の型成形に用いる成形型が、照射線を透過させる材料からなり、上記オーバークラッド層の表面形状に対応する型面を有する凹部が形成され、その凹部の他側部が上記第４レンズ部のレンズ曲面形状に形成されており、上記オーバークラッド層の形成が、下記の（ｅ）〜（ｈ）の工程を経由して行われる請求項１または２記載のタッチパネル用光導波路の製法。
   （ｅ）上記基体の表面に、上記コアを被覆した状態でオーバークラッド層形成用の未硬化の感光性樹脂層を形成する工程。
   （ｆ）上記コアの第３レンズ部に対応するよう上記成形型の上記凹部の上記第４レンズ部のレンズ曲面形状部分を配置した状態で、上記感光性樹脂層に対し上記成形型の上記凹部をプレスしてその凹部の開口面を上記基体の表面に密着させる工程。
   （ｇ）上記他の欠損凹部形成予定部に対応する上記成形型の表面部分に遮光用マスクを載置し、その状態で、上記成形型を通して上記感光性樹脂層を照射線で露光し、その露光部分を硬化させてオーバークラッド層に形成する工程。
   （ｈ）脱型後、現像により、上記感光性樹脂層の、上記遮光用マスクに対応する未露光部分を除去して上記他の欠損凹部を形成し、その欠損凹部から上記コアの第３レンズ部を外気に露呈させる工程。
4. 上記第３レンズ部を、第４レンズ部側の端面に向かうにつれて徐々に拡幅して略扇形状をなし、その略扇形状における円弧面部を上記レンズ面に形成する請求項３記載のタッチパネル用光導波路の製法。
5. 上記基体が、アンダークラッド材または金属材からなる請求項１〜４のいずれか一項に記載のタッチパネル用光導波路の製法。
6. 上記請求項１記載のタッチパネル用光導波路の製法により得られたタッチパネル用光導波路であって、基体の表面にパターン形成されたコアと、このコアを被覆した状態で型成形により形成された感光性樹脂製のオーバークラッド層とを備え、光を出射するコアの端部が第１レンズ部に形成され、その第１レンズ部におけるレンズ面が外側に向かって反る平面視円弧状に形成され、上記コアの第１レンズ部に対応する上記オーバークラッド層の部分が、現像による除去跡である欠損凹部に形成され、その欠損凹部において上記第１レンズ部が外気に露呈し、上記第１レンズ部のレンズ面と隙間をあけて対向する上記オーバークラッド層の部分が上記第１レンズ部に対応する第２レンズ部が形成され、その第２レンズ部におけるレンズ面が外側に向かって反る側断面視円弧状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。

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