KR101115854B1 - 발광 소자가 형성된 광 도파로 및 광학식 터치 패널 - Google Patents

발광 소자가 형성된 광 도파로 및 광학식 터치 패널 Download PDF

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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

과제
종래의 발광 소자가 형성된 광 도파로 (60) 는, 폭 (W3) 이 넓고, 출사되는 광선의 강도가 작다는 문제점이 있었다.
해결 수단
본 발명에 사용되는 발광 소자가 형성된 광 도파로 (10) 는, 분기점 (16) 이 주로 (14) 의 도광 방향 (17) 을 따라 순차적으로 형성되어 있으며, 주로 (14) 는 발광 소자 (11) 에서 멀어짐에 따라서 폭이 좁아진다. 이 구조의 발광 소자가 형성된 광 도파로 (10) 는, 인접하는 분기로 (15) 사이에 스페이스 (클래드층) 가 없기 때문에, 폭 (W1) 을 좁게 할 수 있다. 또, 분기로 (15) 가 짧기 때문에 광 전송 효율이 양호하고, 출사되는 광의 강도가 크다. 출사되는 광의 균일성은, 종래의 발광 소자가 형성된 광 도파로 (60) 와 동등 이상이다.

Description

발광 소자가 형성된 광 도파로 및 광학식 터치 패널{OPTICAL WAVEGUIDE WITH LIGHT EMITTING DEVICE AND OPTICAL TOUCH PANEL}
본 발명은 발광 소자가 형성된 광 도파로 및 그것을 사용한 광학식 터치 패널에 관한 것이다.
종래 1 개의 발광 소자로부터 복수의 광선을 생성시키기 위해 분기 구조를 갖는 광 도파로가 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1). 이와 같은 광 도파로는, 광학식 터치 패널의 좌표 입력 영역에 광선을 출사시키기 위해 바람직하게 사용된다. 그러나, 종래의 발광 소자가 형성된 광 도파로는 폭이 넓고, 출사되는 광선의 강도가 작다는 문제점이 있었다.
도 6 에 종래 사용된 발광 소자가 형성된 광 도파로 (60) 의 일례를 나타낸다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 종래 사용된 발광 소자가 형성된 광 도파로 (60) 는, 발광 소자 (61) 로부터의 광을 균일하게 분배하기 위해, 복수의 분기점 (62) 이 주로 (主路 : 63) 의 도광 방향 (64) 에 수직인 일직선 상에 형성되어 있었다. 이 구조의 발광 소자가 형성된 광 도파로 (60) 는, 인접하는 분기로 (65) 사이에 스페이스 (클래드층 ; 66) 가 있기 때문에 폭 (W3) 이 넓었다. 또, 분기로 (65) 가 길기 때문에 광 전송 효율이 나쁘고, 출사되는 광의 강도가 작았다.
[특허문헌 1] 미국 특허공개공보 2006/0188198호
종래의 발광 소자가 형성된 광 도파로는, 폭이 넓고, 출사되는 광선의 강도가 작다는 문제점이 있었다. 본 발명은, 폭이 좁고, 또한 출사되는 광선의 강도가 큰 발광 소자가 형성된 광 도파로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 요지는 이하와 같다.
(1) 본 발명의 발광 소자가 형성된 광 도파로는, 발광 소자와, 발광 소자로부터의 광을 유도하여 복수의 광선을 생성시키는 코어를 포함하는 광 도파로를 갖는 발광 소자가 형성된 광 도파로로서, 코어는 주로와, 주로로부터 분기점에서 분기된 복수의 분기로를 갖고, 분기점은 주로의 도광 방향을 따라 순차적으로 형성되어 있으며, 주로는 발광 소자에서 멀어짐에 따라서 폭이 좁아지는 것을 특징으로 한다.
(2) 본 발명의 발광 소자가 형성된 광 도파로는, 코어가 클래드층에 매설되어 있으며, 코어의 굴절률이 클래드층의 굴절률보다 높은 것을 특징으로 한다.
(3) 본 발명의 발광 소자가 형성된 광 도파로는, 코어와 클래드층의 최대 굴절률차가 0.02 ～ 0.2 인 것을 특징으로 한다.
(4) 본 발명의 발광 소자가 형성된 광 도파로는, 클래드층이 언더 클래드층과 오버 클래드층으로 이루어지고, 코어는 언더 클래드층 상에 형성되고, 오버 클래드층에 의해 매설되어 있는 것을 특징으로 한다.
(5) 본 발명의 발광 소자가 형성된 광 도파로는, 클래드층의, 광선의 출사 선단부의 측단면 형상이 대략 1/4 원호 형상의 볼록 렌즈인 것을 특징으로 한다.
(6) 본 발명의 광학식 터치 패널은, 좌표 입력 영역과, 좌표 입력 영역을 횡단하는 광선을 생성시키는 발광 소자가 형성된 광 도파로와, 좌표 입력 영역을 횡단한 광선을 수광하는 수광측 광 도파로와, 수광측 광 도파로에서 수광된 광선의 강도를 검출하는 수광 소자군을 구비한 광학식 터치 패널로서, 발광 소자가 형성된 광 도파로가 상기에 기재된 발광 소자가 형성된 광 도파로인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 발광 소자가 형성된 광 도파로의 코어 (주로) 의 최대 폭 (W1) (도 1) 을 종래의 발광 소자가 형성된 광 도파로 (60) 의 주로 (63) 의 폭 (W3) 보다 예를 들어 50 ％ 이상 좁게 할 수 있으며, 또한 출사되는 광선의 강도를 종래의 발광 소자가 형성된 광 도파로 (60) 의 약 10 배로 할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 발광 소자가 형성된 광 도파로의 일례의 모식도.
도 2 는 본 발명의 발광 소자가 형성된 광 도파로의 다른 예의 모식도.
도 3 은 광학식 터치 패널의 모식도.
도 4 는 수광측 광 도파로의 모식도.
도 5 는 실시예의 발광 소자가 형성된 광 도파로의 모식도.
도 6 은 종래의 발광 소자가 형성된 광 도파로의 모식도.
［본 발명의 발광 소자가 형성된 광 도파로］
도 1 에 본 발명의 발광 소자가 형성된 광 도파로 (10) 의 일례를 나타낸다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 발광 소자가 형성된 광 도파로 (10) 는, 발광 소자 (11) 와, 발광 소자 (11) 로부터의 광을 유도하여 복수의 광선을 생성시키는 코어 (12) 를 포함하는 광 도파로 (13) 를 갖는다. 코어 (12) 는 주로 (14) 와, 주로 (14) 로부터 분기된 복수의 분기로 (15) 를 갖고, 분기로 (15) 의 단부 (端部) 로부터 광선을 출사시킨다. 각 분기로 (15) 가 주로 (14) 로부터 분기되는 분기점 (16) 은, 주로 (14) 의 도광 방향 (17) 을 따라 순차적으로 형성되어 있으며, 주로 (14) 는 발광 소자 (11) 에서 멀어짐에 따라서 폭이 좁아진다. 주로 (14) 의 형상은, 주로 (14) 의 도광 방향 (17) 으로 연장된 한 변 (14a) 과, 그것에 대향하는 다른 변 (14b) 이 이루는 각도 (θ) 가, 바람직하게는 0.1 °～ 5 °가 되도록 설계된다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 사용되는 발광 소자가 형성된 광 도파로 (10) 는, 분기점 (16) 이 주로 (14) 의 도광 방향 (17) 을 따라 순차적으로 형성되어 있으며, 주로 (14) 는 발광 소자 (11) 에서 멀어짐에 따라서 폭이 좁아진다. 이 구조의 발광 소자가 형성된 광 도파로 (10) 는, 인접하는 분기로 (15) 사이에 종래의 발광 소자가 형성된 광 도파로 (60) 의 스페이스 (66) (클래드층) 에 상당하는 부분이 없기 때문에, 주로 (14) 의 폭 (W1) 을 50 ％ 이상 좁게 할 수 있다. 또, 분기로 (15) 가 짧기 때문에 광 전송 효율이 양호하고, 출사되는 광의 강도가 크다. 출사되는 광의 균일성은, 종래의 발광 소자가 형성된 광 도파로 (60) 와 비교하여 동등 이상이다.
도 2 에 본 발명의 발광 소자가 형성된 광 도파로 (20) 의 다른 예를 나타낸다. 본 발명의 다른 예인 발광 소자가 형성된 광 도파로 (20) 는, 발광 소자 (21) 와, 발광 소자 (21) 로부터의 광을 유도하여 복수의 광선을 생성시키는 코어 (22) 를 포함하는 광 도파로 (23) 를 갖는다. 코어 (22) 는 주로 (24) 와, 주로 (24) 로부터 분기된 복수의 분기로 (25) 를 갖고, 분기로 (25) 의 단부로부터 광선을 출사시킨다. 각 분기로 (25) 가 주로 (24) 로부터 분기되는 분기점 (26) 은, 주로 (24) 의 도광 방향 (27) 을 따라 순차적으로 형성되어 있으며, 주로 (24) 는 발광 소자 (21) 에서 멀어짐에 따라서 폭이 좁아진다.
본 발명의 일례인 발광 소자가 형성된 광 도파로 (10) 와의 차이는, 주로 (24) 의 형상에 있어서, 주로 (24) 의 도광 방향 (27) 으로 연장된 한 변 (24a) 과, 그것에 대향하는 다른 변 (24b) 이 평행하다는 것이다. 이 형상에 의해서도 주로 (24) 의 폭 (W2) 을 좁게 할 수 있다.
［광학식 터치 패널］
도 3 에 나타내는 바와 같이, 바람직한 실시형태에 있어서, 본 발명의 발광 소자가 형성된 광 도파로는, 광학식 터치 패널 (30) 의 발광측 광 도파로 (31) 및 발광 소자 (34) 로서 사용된다. 이 광학식 터치 패널 (30) 은 좌표 입력 영역 (32) 과, 좌표 입력 영역 (32) 을 종 방향 및 횡 방향으로 횡단하는 광선 (33) 을 생성시키는 발광 소자 (34) 및 발광측 광 도파로 (31) 와, 좌표 입력 영역 (32) 을 횡단한 광선 (33) 을 수광하는 수광측 광 도파로 (35) 와, 수광측 광 도파로 (35) 에서 수광된 광선 (33) 의 강도를 검출하는 수광 소자군 (36) 을 구비한다. 수광 소자군 (36) 은, 복수의 수광 소자의 집합체이다.
이와 같은 광학식 터치 패널 (30) 은, 좌표 입력 영역 (32) 을 통과하는 광선 (33) 의 일부가 손가락이나 펜에 의해 차단되면, 수광 소자군 (36) 에 들어가는 광의 강도가 저하된다. 이것을 검지함으로써 손가락이나 펜의 좌표 위치가 인식된다.
종래의 발광 소자가 형성된 광 도파로 (60) 를 발광측 광 도파로 (31) 및 발광 소자 (34) 로서 사용한 경우, 예를 들어 대각 사이즈가 10.4 인치인 광학식 터치 패널 (30) 에서 3 ㎜ 정도의 해상도를 얻기 위해서는, 코어의 주로 (63) 의 폭 (W3) 은, 약 40 개분의 분기로 (65) 와, 각 분기로 (65) 간의 스페이스 (66) 를 합계한 폭이 된다.
한편, 본 발명의 발광 소자가 형성된 광 도파로 (10) 를 사용한 경우, 코어 (12) 의 주로 (14) 의 폭 (W1) 은 가장 넓은 위치에서 약 40 개분의 분기로 (15) 를 합계한 폭이기 때문에, 종래의 발광 소자가 형성된 광 도파로 (60) 보다 약 50 ％ 좁게 할 수 있다.
［발광 소자］
본 발명에 사용되는 발광 소자 (34) 는, 광 도파로 (31) 를 통과하여 좌표 입력 영역 (32) 을 횡단하는 광선 (33) 을 생성시키는 것이라면 임의의 것을 사용할 수 있다.
발광 소자 (34) 는, 바람직하게는 발광 다이오드 또는 반도체 레이저이고, 더욱 바람직하게는 VCSEL (수직 공진기 면발광 레이저) 이다. VCSEL 은 기판면에 대하여 수직 방향으로 광을 공진시키고, 면과 수직 방향으로 광을 출사시킬 수 있기 때문에, 광 전송 효율이 높다.
발광 소자 (34) 로부터 출사되는 광의 파장은, 바람직하게는 근적외 영역 (700 ㎚ ～ 2500 ㎚) 중 어느 것이다.
［발광 소자가 형성된 광 도파로］
도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 발광 소자가 형성된 광 도파로 (10) 에 사용되는 광 도파로 (13) 는, 발광 소자 (11) 로부터의 광을 유도하여 복수의 광선을 생성시키는 코어 (12) 를 포함한다. 코어 (12) 는 주로 (14) 와, 주로 (14) 로부터 분기된 복수의 분기로 (15) 를 갖는다. 각 분기로 (15) 가 주로 (14) 로부터 분기되는 분기점 (16) 은, 주로 (14) 의 도광 방향 (17) 을 따라 순차적으로 형성되어 있으며, 주로 (14) 는 발광 소자 (11) 에서 멀어짐에 따라서 폭이 좁아지도록 형성되어 있다.
코어 (12) 의 주로 (14) 측 단부 (14c) 는, 통상적으로 발광 소자 (11) 와 광학적으로 결합 (광 결합) 된다. 광 결합 방법은 특별히 제한은 없는데, 예를 들어 발광 소자 (11) 의 광 강도 분포의 중심 위치가 코어 (12) 의 중심과 일치하도록 조정하는 방법이나, 광로 변환 미러를 사용하는 방법을 들 수 있다. 광로 변환 미러는, 예를 들어 다이싱 가공에 의한 V 홈이다.
코어 (12) 의 주로 (14) 의 최대 폭 (W1) 은 광학식 터치 패널 (30) 의 사이즈나 해상도에 따라 다르기도 하지만, 예를 들어 500 ㎛ ～ 5000 ㎛ 이다. 주로 (14) 의 폭 (W1) 은, 발광 소자 (11) 에서 멀어짐에 따라서 좁아진다. 주로 (14) 의 형상은, 주로 (14) 의 도광 방향 (17) 으로 연장된 한 변 (14a) 과, 그것에 대향하는 다른 변 (14b) 이 이루는 각도 (θ) 가, 바람직하게는 0.1 °～ 5 °가 되도록 설계된다.
주로 (14) 로부터 분기되는 분기로 (15) 의 개수는 광학식 터치 패널 (30) 의 사이즈나 해상도에 따라 다르기도 하지만, 바람직하게는 30 개 ～ 500 개이고, 더욱 바람직하게는 50 개 ～ 200 개이다. 주로 (14) 의 도광 방향 (17) 을 따라 형성된 인접하는 분기점 (16) 의 간격은, 바람직하게는 100 ㎛ ～ 2000 ㎛ 이다. 분기로 (15) 의 최대 폭은, 바람직하게는 10 ㎛ ～ 100 ㎛ 이다.
코어 (12) 의 도광 방향 (17) 에 수직인 단면의 형상은 특별히 제한은 없지만, 패터닝성이 우수한 사다리꼴 또는 직사각형이 바람직하다. 단면에 있어서의 코어 (12) 의 높이 (코어 (12) 의 두께) 는, 바람직하게는 30 ㎛ ～ 100 ㎛ 이다.
이상의 구성의 발광 소자가 형성된 광 도파로 (10) 는, 광선 (33) 의 출사 특성이 우수하다.
코어 (12) 는 통상적으로 클래드층 (18) 에 매설되어 있으며, 클래드층 (18) 보다 굴절률이 높은 재료로 이루어진다. 코어 (12) 를 형성하는 재료는, 바람직하게는 패터닝성이 우수한 자외선 경화 수지이다. 자외선 경화 수지로는, 아크릴계 자외선 경화 수지, 에폭시계 자외선 경화 수지, 실록산계 자외선 경화 수지, 노르보르넨계 자외선 경화 수지, 폴리이미드계 자외선 경화 수지 등을 들 수 있.
클래드층 (18) 은 통상적으로 코어 (12) 보다 굴절률이 낮은 재료로 이루어진다. 클래드층 (18) 의 재료는 유리, 실리콘, 금속, 수지 등이며, 특별히 제한은 없다. 클래드층 (18) 은 단층이어도 되고 다층이어도 된다. 다층의 경우에는, 통상적으로 언더 클래드층과 오버 클래드층으로 형성된다. 클래드층 (18) 의 두께 (t) 는, 바람직하게는 5 ㎛ ～ 20 ㎛ 이다.
코어 (12) 와 클래드층 (18) 의 최대 굴절률차는, 바람직하게는 0.01 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.02 ～ 0.2 이다. 코어 (12) 및 클래드층 (18) 을 형성하는 수지의 굴절률은, 수지에 도입하는 유기기의 종류와 함유량을 바꿈으로써 적절히 크거나 또는 작게 할 수 있다. 예를 들어, 고리형 방향족성 기 (페닐기 등) 를 수지 분자 중에 도입하거나, 혹은 수지 분자 중의 함유량을 많게 함으로써 굴절률을 크게 할 수 있다. 한편, 예를 들어 직사슬 또는 지방족성 기 (메틸기, 노르보르넨기 등) 를 수지 분자 중에 도입하거나, 혹은 수지 분자 중의 함유량을 많게 함으로써 굴절률을 작게 할 수 있다.
광 도파로 (13) 의 구조는, 플라즈마를 이용한 드라이 에칭법, 전사법, 노광ㆍ현상법, 포토 블리치법 등의 임의의 방법에 의해 제조할 수 있다.
［좌표 입력 영역］
본 발명의 광학식 터치 패널 (30) 에 있어서, 좌표 입력 영역 (32) 이란 발광측 광 도파로 (31) 로부터 생성되는 광선 (33) 이 횡단하는 영역을 말한다. 본 발명의 광학식 터치 패널 (30) 은, 좌표 입력 영역 (32) 을 통과하는 광선 (33) 의 일부를 손가락이나 펜 등으로 차단함으로써 좌표 입력을 한다.
좌표 입력 영역 (32) 은, 대표적으로는 액정 디스플레이 패널이나 플라즈마 디스플레이 패널의 표시 화면이다. 좌표 입력 영역 (32) 의 전면 (前面) 은 공간이어도 되고, 유리 패널이나 아크릴판을 설치해도 된다. 유리 패널이나 아크릴판은 표시 화면의 내찰성을 높인다. 유리 패널이나 아크릴판의 표면에는, 안티리플렉션 (AR) 처리나 안티글레어 (AG) 처리가 실시되어 있어도 된다.
［수광측 광 도파로］
도 4 에서, 본 발명에 사용되는 수광측 광 도파로 (40) 의 일례를 나타낸다. 본 발명에 사용되는 수광측 광 도파로 (40) 는, 좌표 입력 영역 (32) 을 횡단한 광선 (33) 을 수광하는 것이라면 특별히 제한은 없다. 수광측 광 도파로 (40) 는, 바람직하게는 도 4 에 나타내는 바와 같이, 복수의 코어 (41) 와, 코어 (41) 를 매설하는 클래드층 (42) 을 갖는다. 수광측 광 도파로 (40) 는, 코어 (41) 의 일방의 단부가 좌표 입력 영역 (32) 을 향하여 배치되고, 코어 (41) 의 타방의 단부는 복수의 수광 소자 (43) 와 광학적으로 결합된다.
원리 상, 광 도파로를 사용한 광학식 터치 패널 (30) 의 해상도는, 수광 소자 (43) 와 광학적으로 결합 (광 결합) 되는 수광측 광 도파로 (40) 의 코어 (41) 의 개수와 피치에 의해 정해진다. 이 때문에, 수광 소자 (43) 와 광 결합되는 코어 (41) 는 복수 개 필요하다.
그러나, 발광측 광 도파로 (13) 는, 좌표 입력 영역 (32) 에 평행광을 출사할 수 있으면 되기 때문에, 발광 소자 (11) 와 광 결합되는 단부 (14c) 에 있어서, 코어 (12) 는 1 개이면 된다.
［수광 소자］
본 발명에 사용되는 수광 소자 (43) 는, 광 신호를 전기 신호로 변환하고, 수광측 광 도파로 (40) 에서 수광된 광선 (33) 의 강도를 검출하는 것이다. 수광 소자 (43) 에 의해 검출되는 광선 (33) 의 파장은, 바람직하게는 근적외 영역 (700 ㎚ ～ 2500 ㎚) 중 어느 것이다.
복수의 수광 소자 (43) 의 집합체인 수광 소자군 (36) 의 구조는, 수광부 (예를 들어, 포토다이오드) 를 횡 일렬로 나열한 1 차원 이미지 센서가 바람직하다. 이러한 수광 소자군 (36) 으로는, CMOS 이미지 센서나 CCD 이미지 센서를 들 수 있다.
［용도］
광학식 터치 패널 (30) 의 용도는 특별히 제한은 없으며, 퍼스널 컴퓨터 모니터, ATM, 매표기, 게임기, 태블릿 PC, OA 기기, FA 기기 등에 널리 사용된다.
실시예
［클래드층 형성용 바니시의 조제］
ㆍ(성분 A) 지환 골격을 갖는 에폭시계 자외선 경화 수지 (아데카사 제조, EP4080E) 100 중량부
ㆍ(성분 B) 광산 발생제 (산아프로사 제조, CPI-200K) 2 중량부
상기 성분을 혼합하여 클래드층 형성용 바니시를 조제하였다.
［코어 형성용 바니시의 조제］
ㆍ(성분 C) 플루오렌 골격을 포함하는 에폭시계 자외선 경화 수지 (오사카 가스 케미컬사 제조, 오그솔 EG) 40 중량부
ㆍ(성분 D) 플루오렌 골격을 포함하는 에폭시계 자외선 경화 수지 (나가세 켐텍스사 제조, EX-1040) 30 중량부
ㆍ(성분 E) 1,3,3-트리스(4-(2-(3-옥세타닐)부톡시페닐)부탄 30 중량부 (일본 공개특허공보 2007-070320, 실시예 2 에 준하여 합성)
ㆍ상기 성분 B 1 중량부
ㆍ락트산에틸 41 중량부
상기 성분을 혼합하여 코어 형성용 바니시를 조제하였다.
［발광 소자가 형성된 광 도파로의 제조］
두께 188 ㎛ 의 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN) 필름 표면에 상기 클래드층 형성용 바니시를 도포하고, 자외선을 1000 mJ/㎠ 조사하고, 다음으로 80 ℃ 에서 5 분간 가열 처리를 하여, 도 5 에 나타내는 두께 20 ㎛ 의 언더 클래드층 (51) 을 얻었다. 파장 830 ㎚ 에 있어서의 언더 클래드층 (51) 의 굴절률은 1.510 이었다.
언더 클래드층 (51) 표면에 상기 코어 형성용 바니시를 도포하고, 100 ℃ 에서 5 분간 건조 처리를 하여 코어층을 형성하였다. 다음으로, 소정의 패턴이 인쇄된 포토마스크를 코어층에 씌우고 (갭 100 ㎛), 자외선을 2500 mJ/㎠ 조사하고, 추가로 100 ℃ 에서 10 분간 가열 처리를 하였다.
다음으로, 코어층의 자외선 미조사 부분을 γ-부티로락톤 수용액으로 용해 제거하고, 120 ℃ 에서 5 분간 가열 처리를 하여 코어 (52) 의 패턴을 형성하였다. 코어 (52) 는, 주로 (53) (최대 폭 (W1) = 2030 ㎛, 높이 50 ㎛) 와, 주로 (53) 의 도광 방향 (54) 을 따라 순차적으로 분기된 70 개의 분기로 (55) (폭 55 ㎛, 높이 50 ㎛) 로 이루어진다. 파장 830 ㎚ 에 있어서의 코어 (52) 의 굴절률은 1.592 였다.
다음으로, 코어 (52) 전체를 덮도록 오목형 몰드 (석영제) 를 배치하고, 오목형 몰드 내부에 클래드층 형성용 바니시를 충전하였다. 오목형 몰드 표면으로부터 자외선을 2000 mJ/㎠ 조사하고, 80 ℃ 에서 5 분간 가열 처리를 하여 오목형 몰드를 박리시켰다. 이로써, 도 5 에 나타내는 바와 같은, 선단부 (56a) 의 측단면 형상이 대략 1/4 원호 형상의 볼록 렌즈 (곡률 반경 1.5 ㎜) 인, 두께 1 ㎜ 의 오버 클래드층 (56) 을 형성하였다. 파장 830 ㎚ 에 있어서의 오버 클래드층 (56) 의 굴절률은 1.510 이었다.
다음으로, 코어 (52) 의 주로 (53) 의 단부 (53c) 에 파장 850 ㎚ 의 광을 출사하는 발광 소자 (57) (옵토웰사 제조, VCSELL) 를 자외선 경화 수지를 개재시켜 결합하여, 발광 소자가 형성된 광 도파로 (50) 를 제조하였다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 이 발광 소자가 형성된 광 도파로 (50) 에 포함되는 코어 (52) 는, 주로 (53) 와, 주로 (53) 로부터 분기된 복수의 분기로 (55) 를 갖는다. 주로 (53) 는 발광 소자 (57) 에 결합된 단부 (53c) 에서 멀어짐에 따라서 폭 (W1) 이 좁아지도록 형성되어 있다. 주로 (53) 의 도광 방향 (54) 으로 연장된 한 변 (53a) 과, 그것에 대향하는 다른 변 (53b) 이 이루는 각도 (θ) 는 0.8 °이다.
［수광측 광 도파로의 제조］
포토마스크를 변경하여, 코어 (41) 를 도 4 에 나타내는 바와 같은 형상으로 한 (분기로를 형성하지 않은) 것 이외에는, 실시예의 발광 소자가 형성된 광 도파로 (50) 와 동일한 방법으로 수광측 광 도파로 (40) 를 제조하였다. 수광측 광 도파로 (40) 는, 70 개의 코어 (41) 와, 코어 (41) 를 매설하는 클래드층 (42) 을 갖는다.
［광학식 터치 패널의 제조］
상기 발광 소자가 형성된 광 도파로 (50) 와 수광측 광 도파로 (40) 를 각 2 개씩 준비하였다. 각 수광측 광 도파로 (40) 의 코어 (41) 의 말단에는, 복수의 수광 소자 (43) (TAOS 사 제조, CMOS 리니어 센서 어레이) 를 자외선 경화 수지를 개재시켜 결합하였다. 이들 광 도파로를, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 대각 사이즈 10.4 인치의 좌표 입력 영역 (32) 을 둘러싸도록 배치하여 광학식 터치 패널 (30) 을 제조하였다. 이 광학식 터치 패널 (30) 은, 좌표 입력 영역 (32) 의 광선을 손가락으로 차단하면 좌표 인식이 가능하였다.
［비교예］
포토마스크를 변경하여, 도 6 에 나타내는 바와 같은, 주로 (63) (합계 폭 (W3) = 4885 ㎛, 높이 50 ㎛) 와, 분기점 (62) 이 주로 (63) 의 도광 방향 (64) 에 수직인 일직선 상에 있는 70 개의 분기로 (65) (폭 55 ㎛, 높이 50 ㎛, 스페이스 (66) 가 15 ㎛ × 69 개) 를 포함하는 코어를 형성하였다. 그 이외에는, 실시예와 동일한 방법으로 발광 소자가 형성된 광 도파로 (60) 를 제조하였다. 이 발광 소자가 형성된 광 도파로 (60) 를 사용한 것 이외에는, 실시예와 동일한 방법으로 광학식 터치 패널 (30) 을 제조하였다.
［평가］
표 1 은 실시예 및 비교예의 발광 소자가 형성된 광 도파로의 코어의 최대 폭 (W1, W3) 과, 그들을 사용한 광학식 터치 패널 (30) 의 수광 소자군 (36) 에 의해 검출된 광 강도의 평균값 (상대 강도) 을 나타낸다.
코어 (주로) 의 최대 폭 수광 소자에 의해 검출된 광 강도 (평균값).
상대 강도이기 때문에 단위 없음.
실시예 2030 ㎛ 1.86
비교예 4885 ㎛ 0.19
［측정 방법］
［굴절률］
클래드층 형성용 바니시와 코어 형성용 바니시를 각각 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코트에 의해 성막하여 굴절률 측정용 샘플을 제조하고, 프리즘 커플러 (사이론사 제조) 를 사용하여 굴절률을 측정하였다.
［코어 폭, 코어 높이］
제조된 광 도파로를 다이서식 절단기 (DISCO 사 제조, DAD522) 를 사용하여 단면 절삭하고, 절삭면을 레이저 현미경 (키엔스사 제조) 으로 관찰하여 코어 폭, 코어 높이를 측정하였다.
10 : 발광 소자가 형성된 광 도파로
11 : 발광 소자
12 : 코어
13 : 발광측 광 도파로
14 : 주로
14a : 주로의 한 변
14b : 주로의 다른 변
14c : 주로의 단부
15 : 분기로
16 : 분기점
17 : 도광 방향
18 : 클래드층
20 : 발광 소자가 형성된 광 도파로
21 : 발광 소자
22 : 코어
23 : 광 도파로
24 : 주로
24a : 주로의 한 변
24b : 주로의 다른 변
25 : 분기로
26 : 분기점
27 : 도광 방향
30 : 광학식 터치 패널
31 : 발광측 광 도파로
32 : 좌표 입력 영역
33 : 광선
34 : 발광 소자
35 : 수광측 광 도파로
36 : 수광 소자군
40 : 수광측 광 도파로
41 : 코어
42 : 클래드층
43 : 수광 소자
50 : 발광 소자가 형성된 광 도파로
51 : 언더 클래드층
52 : 코어
53 : 주로
53a : 주로의 한 변
53b : 주로의 다른 변
53c : 주로의 단부
54 : 도광 방향
55 : 분기로
56 : 오버 클래드층
56a : 오버 클래드층의 선단부
57 : 발광 소자
60 : 발광 소자가 형성된 광 도파로
61 : 발광 소자
62 : 분기점
63 : 주로
64 : 도광 방향
65 : 분기로
66 : 스페이스

Claims (8)

  1. 발광 소자와, 상기 발광 소자로부터의 광을 유도하여 복수의 광선을 생성시키는 코어를 포함하는 광 도파로를 갖는 발광 소자가 형성된 광 도파로로서,
    상기 코어는 주로와, 상기 주로로부터 분기점에서 분기된 복수의 분기로를 갖고,
    상기 분기점은 상기 주로의 도광 방향을 따라 순차적으로 형성되어 있으며,
    상기 주로는 상기 발광 소자에서 멀어짐에 따라서 폭이 좁아지는 것을 특징으로 하는 발광 소자가 형성된 광 도파로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어는 클래드층에 매설되어 있으며, 상기 코어의 굴절률은, 상기 클래드층의 굴절률보다 높은 것을 특징으로 하는 발광 소자가 형성된 광 도파로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 코어와 상기 클래드층의 최대 굴절률차가 0.02 ～ 0.2 인 것을 특징으로 하는 발광 소자가 형성된 광 도파로.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 클래드층이 언더 클래드층과 오버 클래드층으로 이루어지고, 상기 코어는 상기 언더 클래드층 상에 형성되고, 상기 오버 클래드층에 의해 매설되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자가 형성된 광 도파로.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 클래드층의, 상기 광선의 출사 선단부의 측단면 형상이 1/4 원호 형상의 볼록 렌즈인 것을 특징으로 하는 발광 소자가 형성된 광 도파로.
  6. 좌표 입력 영역과,
    상기 좌표 입력 영역을 횡단하는 광선을 생성시키는 발광 소자가 형성된 광 도파로와,
    상기 좌표 입력 영역을 횡단한 광선을 수광하는 수광측 광 도파로와,
    상기 수광측 광 도파로에서 수광된 광선의 강도를 검출하는 수광 소자군을 구비한 광학식 터치 패널로서,
    상기 발광 소자가 형성된 광 도파로가, 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 소자가 형성된 광 도파로인 것을 특징으로 하는 광학식 터치 패널.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어의 상기 주로의 최대 폭이 500 ㎛ ～ 5000 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 발광 소자가 형성된 광 도파로.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어의 상기 주로의 도광 방향으로 연장된 한 변과, 그것에 대향하는 다른 변이 이루는 각도가, 0.1 °～ 5 °인 것을 특징으로 하는 발광 소자가 형성된 광 도파로.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9262014B2 (en) 2013-12-31 2016-02-16 Hyundai Motor Company Touch recognition apparatus of curved display

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI289708B (en) 2002-12-25 2007-11-11 Qualcomm Mems Technologies Inc Optical interference type color display
US7342705B2 (en) 2004-02-03 2008-03-11 Idc, Llc Spatial light modulator with integrated optical compensation structure
US7508571B2 (en) 2004-09-27 2009-03-24 Idc, Llc Optical films for controlling angular characteristics of displays
EP2366942A1 (en) 2006-10-06 2011-09-21 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Optical loss layer integrated in an illumination apparatus of a display
EP2069838A2 (en) 2006-10-06 2009-06-17 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Illumination device with built-in light coupler
WO2008045207A2 (en) 2006-10-06 2008-04-17 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Light guide
US8068710B2 (en) 2007-12-07 2011-11-29 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Decoupled holographic film and diffuser
WO2009102731A2 (en) * 2008-02-12 2009-08-20 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Devices and methods for enhancing brightness of displays using angle conversion layers
US8049951B2 (en) * 2008-04-15 2011-11-01 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Light with bi-directional propagation
JP5153745B2 (ja) * 2009-09-15 2013-02-27 日東電工株式会社 発光素子付光導波路、および、それを備えた光学式タッチパネル
JP2012003107A (ja) * 2010-06-18 2012-01-05 Nitto Denko Corp 光導波路デバイス
US9513737B2 (en) 2010-09-17 2016-12-06 Blackberry Limited Touch-sensitive display with optical sensor and method
US9223431B2 (en) * 2010-09-17 2015-12-29 Blackberry Limited Touch-sensitive display with depression detection and method
US8670171B2 (en) 2010-10-18 2014-03-11 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Display having an embedded microlens array
US8902484B2 (en) 2010-12-15 2014-12-02 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Holographic brightness enhancement film
US8970767B2 (en) 2011-06-21 2015-03-03 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Imaging method and system with angle-discrimination layer
WO2015004317A1 (en) * 2013-07-12 2015-01-15 Multi Touch Oy Light guide assembly for optical touch sensing, and method for detecting a touch
CN104571722B (zh) * 2013-10-15 2017-09-15 宸鸿科技(厦门)有限公司 触控面板
JP6302130B2 (ja) * 2014-07-16 2018-03-28 華為技術有限公司Ｈｕａｗｅｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 光伝送のためのスポットサイズ変換器および装置
DE102014220141A1 (de) * 2014-10-06 2016-04-07 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Lichtverteiler, ein System umfassend einen Lichtverteiler und zumindest eine LED-Leuchte sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtverteilers
CN104537365B (zh) * 2015-01-07 2019-03-29 小米科技有限责任公司 触摸按键和指纹识别实现方法、装置及终端设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003185865A (ja) 2001-12-20 2003-07-03 Fujitsu Ltd 光合分波器および導波路型光カプラ
WO2005080861A1 (en) * 2004-02-16 2005-09-01 Microsharp Corporation Limited Light-coupling device for a display backlight assembly
KR20080099791A (ko) * 2007-05-10 2008-11-13 닛토덴코 가부시키가이샤 터치 패널용 렌즈가 부착된 광도파로와 이에 사용되는광도파로

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3564233A (en) * 1968-04-29 1971-02-16 Image Optics Inc Fiber optics illumination system
US4846540A (en) * 1988-01-25 1989-07-11 Bell Communications Research, Inc. Optical wavegide junction
JPH0367319A (ja) * 1989-08-04 1991-03-22 Fujitsu Ltd 光学式座標入力装置
JP2000242433A (ja) * 1999-02-23 2000-09-08 Japan Aviation Electronics Industry Ltd 光学式タッチパネル装置
JP3899842B2 (ja) * 2001-05-01 2007-03-28 富士ゼロックス株式会社 光配線回路積層体および光電気配線装置
JP2004109927A (ja) * 2002-09-20 2004-04-08 Fuji Xerox Co Ltd 高分子光導波路の製造方法
US20040120672A1 (en) * 2002-12-18 2004-06-24 Gabel Chong Waveguides with integrated lenses and reflective surfaces
US7786983B2 (en) * 2003-04-08 2010-08-31 Poa Sana Liquidating Trust Apparatus and method for a data input device using a light lamina screen
US7509011B2 (en) * 2004-01-15 2009-03-24 Poa Sana Liquidating Trust Hybrid waveguide
US7412119B2 (en) * 2004-06-30 2008-08-12 Poa Sana Liquidating Trust Apparatus and method for making flexible waveguide substrates for use with light based touch screens
EP1831742A4 (en) * 2004-12-09 2008-05-14 Rpo Pty Ltd OPTICAL POWER DISTRIBUTION DEVICES
JP4664164B2 (ja) 2005-09-09 2011-04-06 日東電工株式会社 トリスオキセタンエーテル化合物およびその製法、ならびにそれを用いた光導波路、光導波路形成用樹脂組成物
DE102006041085A1 (de) * 2005-11-21 2007-05-31 Ströer Out-of-Home Media AG Werbemittelträger
JP4864761B2 (ja) * 2007-02-19 2012-02-01 日東電工株式会社 タッチパネル用光導波路
JP5084818B2 (ja) * 2009-12-17 2012-11-28 日東電工株式会社 発光素子付光導波路、および、それを備えた光学式タッチパネル

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003185865A (ja) 2001-12-20 2003-07-03 Fujitsu Ltd 光合分波器および導波路型光カプラ
WO2005080861A1 (en) * 2004-02-16 2005-09-01 Microsharp Corporation Limited Light-coupling device for a display backlight assembly
KR20080099791A (ko) * 2007-05-10 2008-11-13 닛토덴코 가부시키가이샤 터치 패널용 렌즈가 부착된 광도파로와 이에 사용되는광도파로

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9262014B2 (en) 2013-12-31 2016-02-16 Hyundai Motor Company Touch recognition apparatus of curved display

Also Published As

Publication number Publication date
CN101788130A (zh) 2010-07-28
TWI442119B (zh) 2014-06-21
KR20100086941A (ko) 2010-08-02
US20100188367A1 (en) 2010-07-29
CN101788130B (zh) 2014-01-22
TW201042305A (en) 2010-12-01
EP2211215A1 (en) 2010-07-28
US8358887B2 (en) 2013-01-22
JP5232672B2 (ja) 2013-07-10
JP2010169943A (ja) 2010-08-05

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