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CN102289035A - 光波导路装置 - Google Patents

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CN102289035A
CN102289035A CN2011101661629A CN201110166162A CN102289035A CN 102289035 A CN102289035 A CN 102289035A CN 2011101661629 A CN2011101661629 A CN 2011101661629A CN 201110166162 A CN201110166162 A CN 201110166162A CN 102289035 A CN102289035 A CN 102289035A
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CN
China
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core
mentioned
optical waveguide
waveguide device
light
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CN2011101661629A
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English (en)
Inventor
长藤昭子
十二纪行
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
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Abstract

本发明提供一种光波导路装置，该光波导路装置(D1)在沿长方形的面板(P)的边缘的框部上具有光源(10)和光波导路，该光波导路包括从光源(10)侧的共用部(1a)向彼此正交的两个方向分支的分支状芯(1)，上述共用部(1a)配置在上述框部的角部上，上述分支状芯(1)由从该共用部(1a)沿上述面板(P)的长边(X)呈直线状延伸的第1芯部(1b)、和从上述共用部(1a)的分支点(J)呈弧状弯曲且比从上述共用部(1a)的分支点(J)呈弧状弯曲的部分靠前端侧的部分沿面板(P)的短边(Y)呈直线状延伸的第2芯部(1c)构成，第2芯部(1c)的芯宽度(W2)大于第1芯部(1b)的芯宽度(W1)(W1＜W2)。

Description

光波导路装置
技术领域
本发明涉及一种配置在由光学式触摸面板、光学式形状传感器等长方形的面板构成的检测区域的缘部上并在该检测区域内形成光的网格的光波导路装置。
背景技术
以往，作为一种检测触摸面板中的触碰位置的检测部件，使用有光学性检测部件，该光学性检测部件使用光波导路光学性地检测手指等的位置(专利文献1、2)。
该光学性检测部件的原理如下：从设在长方形的面板(或者显示器等)的隔着角部的左右侧部上的光出射侧的光波导路(光波导路装置)的出射部朝向隔着上述面板的检测区域而与该出射部分别相对的另一侧部出射(投射)很多束光(大致平行的光)，在该检测区域内形成光的网格，并且利用受光元件等检测入射到设在面板的另一侧部上的光入射侧的光波导路的入射部的光。然后，在该状态下，当用手指等物体遮断一部分上述检测区域内的出射光时，该被遮断的部分由与光入射侧的光波导路相连的受光元件等感知到，从而识别上述手指等触碰的部分的位置(x、y方向位置)。
图3是示意性地表示用于上述触摸面板等的以往的光出射侧光波导路装置的芯图案的图。此外，图中的附图标记P是表示长方形的面板，将其长边侧称为X侧(x方向)，将短边侧称为Y侧(y方向)。此外，将光出射侧的光波导路装置设为D1，用虚线表示其光波导路的芯，并且将光入射侧的光波导路装置设为D2，用双点划线表示其光波导路的芯。
如该图所示，以往的光出射侧光波导路装置D1的芯的结构如下：在比供光源10发出的光入射的始端部20a稍靠后侧处，分支为朝向面板P的长边X侧的多个出射用芯20b、20b...、和朝向其短边Y侧的多个出射用芯20c、20c...，使得从光源10入射到芯的光被一次性地分配到多个出射用芯20b、20c中并从各个出射用芯20b、20c的终端部出射(参照专利文献3)
专利文献1：日本特开2010-20103号公报
专利文献2：日本特开2010-32378号公报
专利文献3：日本特表2001-514779号公报
发明要解决的问题
然而，根据本发明人们的研究，得知具有如上所述的芯的分支构造的以往的光波导路装置在很多情况下很难向相邻的两个边均等地分配光。本发明人们查明其原因如下：从光源10入射到光波导路装置D1的芯的光在一边侧(在图3的以往例中，为向着短边Y侧的出射用芯20c)照原样直线行进，但是在另一边侧(在图3的以往例中，为向着长边X侧的出射用芯部20b)从芯的始端部20a(与光源间的光耦合部)弯曲而前进，因此在该弯曲部位上的光损失变大，难以使分配到面板P的长边X侧和短边Y侧上的光量变得均等。
此外，还查明下述内容：该以往的光波导路装置D1的长边X侧的各个出射用芯部20b和短边Y侧的各个出射用芯部20c分别相对于光源10独立设置，因此难以进行调芯，当上述各个芯部20b、20c的始端部20a的光轴与光源10的光轴错开时，上述各个芯部20b、20c之间的光量差进一步扩大，进而分配到面板P的长边X侧和短边Y侧的光量的差变得更大。
发明内容
本发明是鉴于以上情况做成的，其目的在于提供一种能够将从光源发出的光均等地分配到长方形的面板的长边侧和短边侧、并且不要求光源与芯之间的调芯操作具有很高的精度的光波导路装置。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，本发明的光波导路装置具有以下结构：在沿长方形的面板的边缘的框部上具有光源和光波导路，该光波导路具有从光源侧的共用部向彼此正交的两个方向分支的分支状芯，上述共用部配置于上述框部的角部，上述分支状芯由第1芯部和第2芯部构成，该第1芯部从该共用部沿上述面板的长边呈直线状延伸，该第2芯部从上述共用部的分支点呈弧状弯曲规定的长度且比该呈弧状弯曲规定的长度靠前端侧的部分沿面板的短边呈直线状延伸，上述第2芯部的芯部宽度大于上述第1芯部的芯部宽度。
即，本发明人们为了解决上述课题，对适用于上述面板的框形状的光波导路装置进行反复地研究，结果发现：利用呈宽幅状的芯端部(入射侧的共用部)接收从光源发出的光，使该共用部向面板长边方向和短边方向分支为两部分，通过使具有弯曲部位的短边侧的芯的宽度大于长边侧的芯的宽度，从而能够使上述长边侧和短边侧的芯的光量变得均等。
此外，本发明人们发现当将长边侧的芯的始端侧与短边侧的芯的始端侧汇总为一个始端侧而作为共用部并使该共用部与光源相对应时，能够不怎么受调芯的精度的影响地使长边侧的芯和短边侧的芯的光量的平衡不产生偏差，以至完成了本发明。
发明的效果
本发明的光波导路装置形成为下述形状：分支状芯的共用部配置在面板框部的角部上，该分支状芯由第1芯部和第2芯部构成，该第1芯部从该共用部沿上述面板的长边呈直线状延伸，该第2芯部从上述共用部的分支点呈弧状弯曲规定的长度且比该呈弧状弯曲规定的长度靠前端侧的部分沿面板的短边呈直线状延伸，并且该第2芯部的芯宽度(W2)大于上述第1芯部的芯宽度(W1)(W1＜W2)。
这样，预见到短边侧的弯曲部位上的光损失而使上述光波导路装置的短边侧的芯宽度大于长边侧的芯宽度。因此，减小了长边侧和短边侧中的光量的差，使分配到各个边上的光量变得均等。
此外，本发明的光波导路装置将长边侧的芯的始端部和短边侧的芯的始端部汇总为一个始端部而作为共用部并使该共用部与光源相对应，因此不要求像以往的光波导路装置那样进行芯与光源的高精度地调芯。例如，即使不对芯和光源进行严格地调芯，也只会导致减少传送到芯的光量总合，而不会产生长边侧和短边侧的芯的光量的偏差。
此外，在上述光波导路装置中，使上述第2芯部的芯宽度(W2)与上述第1芯部的芯宽度(W1)的比(W2/W1)为1.5～5的光波导路装置能够在光量差更少的状态下分配朝向上述面板的长边侧和短边侧的光。
此外，在以下述方式，即，以在上述分支后的第1芯部及第2芯部上设有将各个芯部进一步细分而成的出射路、使得通过上述出射路的光朝向分别与上述第1芯部和上述第2芯部相对的边出射的方式构成的光波导路装置中，如上所述，相对于第1芯部及第2芯部大致均等地分配的光被进一步细分而从上述各个出射路出射。因此，无论在面板的长边侧还是短边侧上，在边的长度方向上光强度一致的均匀的光从上述各个边的出射路朝向相对的边出射。而且，在将该光波导路装置用于上述的光学检测部件等的出射侧的情况下，在检测区域内没有死角，能够进行高精度地检测。
此外，在以下述方式，即，以将上述光源配置在上述框部的短边侧的角部上并使从该光源向着上述框部的长边侧发出的光从上述共用部的端部入射的方式构成的光波导路装置中，从上述光源发出的光入射到配置于框部的角部的共用部，之后不弯曲地(笔直地)到达上述面板长边侧的芯(第1芯部)的终端。因此，该光波导路装置能够最有效地利用从光源发出的光。
附图说明
图1中(a)是示意性地表示本发明的实施方式中的光波导路装置的芯图案的图，(b)是(a)的C部的放大图。
图2中(a)～(d)是示意性地说明用于本发明的实施方式中的光波导路装置的光波导路的制造方法的剖视图。
图3是示意性地表示以往的光波导路装置的芯图案的图。
具体实施方式
接下来，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。
首先，对使用本实施方式的光出射侧的光波导路装置D1的触摸面板传感器的概要进行说明。图1的(a)中表示的触摸面板传感器(装置)配置在例如平板显示器的屏幕的周围(框部位)上，其面板P的中央部的检测区域S与上述屏幕的尺寸相应而形成为横宽(长边X∶短边Y＝16∶9)的长方形。
在上述检测区域S的周围的框部上，配置有光出射侧的光波导路装置D1和光入射侧的光波导路装置D2，该光波导路装置D1和光波导路装置D2构成上述触摸面板传感器，与以往的光学式触摸面板传感器一样，该触摸面板传感器使用从光出射侧光波导路装置D1投射出的多束光(空心箭头)在上述检测区域S内形成光的网格，并且利用受光元件(CCD阵列等)检测这些光中横穿上述检测区域S而到达光入射侧光波导路装置D2的光。此外，在使用时将罩等覆盖在该框部之上，因此无法用肉眼看到上述光波导路装置D1、D2。此外，光入射侧光波导路装置D2与以往装置的结构相同，因此省略其详细说明。
接着，对用于上述那样的触摸面板传感器的出射侧的本实施方式的光出射侧光波导路装置(以下，简称“光波导路装置”)进行说明。如图1的(a)所示，本实施方式中的光波导路装置D1由光源10和光波导路构成，该光波导路具有彼此正交地向两个方向分支的分支状的芯1。如图1的(b)所示，上述光波导路的分支状芯1由位于一端侧(图示右侧)的宽幅状的共用部1a、从该共用部1a沿上述面板P的长边X呈直线状延伸的第1芯部1b和从上述共用部1a的分支点J分支而沿面板P的短边Y延伸的第2芯部1c构成。而且，本发明的光波导路装置的特征在于，在上述共用部1a的分支点J上，第2芯部1c的芯宽度(W2)大于上述第1芯部1b的芯宽度(W1)(W1＜W2)，该芯宽度较宽的第2芯部1c沿上述短边Y呈直线状延伸。
当对上述光波导路装置D1进行进一步详细说明时，用于该光波导路装置D1的光波导路的结构如下，即，例如在聚合物类光波导路的情况下，在使用树脂材料形成的下包层及上包层(都未图示)之间，配置有利用光刻法等图案化为上述形状的上述芯1。
上述芯1的共用部1a形成与芯宽度W0相当的宽幅状，该芯宽度W0是上述第1芯部1b(宽度：W1)和第2芯部1c(宽度：W2)之和，其一端侧(图示右侧)的端面成为供从上述光源10发出的光(空心箭头)入射的光耦合面。此外，为了容易地实现与上述光源10的光耦合，通常优选共用部1a的芯宽度W0大于光源10的发光部宽度H。例如，在光源10的发光部宽度H为10μm左右的情况下，将上述共用部1a的芯宽度W0设计为300～500μm。此外，优选上述共用部1a的光轴(点划线)方向的长度L(从该共用部1a的一端侧的端面(光连接面)至上述分支点J的长度)为1500～3000μm。
从上述芯1的共用部1a分支出的第1芯部1b以延长上述共用部1a的一部分的方式形成为直线状，使得在分支后也能够笔直地导入从上述光源10发出的光。如上所述，该芯宽度W1小于后述的第2芯部1c的芯宽度W2，优选该芯宽度W1为100～250μm，进一步优选该芯宽度W1为100～200μm。
从上述共用部1a分支出的第2芯部1c在上述分支点J处与第1芯部1b分开，形成从该分支点J呈弧状弯曲规定的长度且比该呈弧状弯曲规定的长度靠前端侧的部分在面板P的短边Y侧呈直线状延伸的形状(参照图1的(a))。上述第2芯部1c的弯曲部位是使沿面板P的长边X方向的共用部1a的光轴向短边Y方向弯折(弯曲)90°的部位，为了防止光损失的增大而优选将该弯曲部位的曲率半径设定为1～5mm，进一步优选设定为2～3mm。此外，如上所述，上述分支点J及之后的芯宽度W2大于第1芯部1b的芯宽度W1，优选W2为150～500μm，进一步优选W2为200～340μm。
而且，优选在上述分支点J中的第1芯部1b的芯宽度W1与第2芯部1c的芯宽度W2的比(W2/W1)为1.5～5，更加优选为2～4(参照图1的(b))。此外，上述芯1的适当的厚度(高度)也会被后述的光源10的发光部尺寸所左右，例如为20～100μm。
此外，由于本实施方式的光波导路装置D1用于触摸面板传感器，在这些第1芯部1b及第2芯部1c的另一端侧(与上述共用部1a相反一侧的端部侧)上，如图1(a)所示，以从上述各个芯部1b及1c依次分支的方式形成有多个出射路1x及1y。而且，上述各个出射路1x、1y由以下方式构成：使上述分支后的光(例如近红外线等)朝向隔着上述检测区域S分别与第1芯部1b和第2芯部1c相对的边出射。
此外，对于上述图1的(a)中的各个出射路1x、1y，为了避免使图示变得繁杂，只将多个出射路1x、1y中的一部分用实线表示出来，剩下的出射路1x、1y用虚线表示而省略记载(用于表示出射的光的空心箭头也一样)。此外，上述出射路1x、1y的条数可根据触摸面板的尺寸、传感器的分辨率等适当地设计，例如可以采用从上述第1芯部1b分支出的长边X侧的出射路1x的条数为220～800条左右、从上述第2芯部1c分支出的短边Y侧的出射路1y的条数为150～600条左右的出射路。
在用于上述光波导路装置D1的光源10中，使用发光二极管(LED)或者半导体激光器等，其中，尤其优选使用光传输性优良的VCSEL(垂直共振腔表面放射激光器)。优选从上述光源10出射的光的波长为近红外线(波长：700～2500nm)。
此外，如图1的(a)所示，上述光源10配置在面板P的短边Y侧框部的角部上，以使其发光部(宽度H)向着面板P的长边X方向的方式对上述光源进行定位。利用该配置，使从光源10发出的光如图1的(b)所示地入射到上述光波导路的芯1的共用部1a的端面(光耦合面)上，不发生弯曲地到达至上述面板P的长边X侧的终端。因此，该光波导路装置D1能够高效地利用从光源10发出的光。
如上所述，在上述结构的光波导路装置D1中，光波导路的芯1形成为分支成在面板P的长边X侧呈直线状延伸的第1芯部1b和从上述分支点J分支并弯曲而在面板P的短边Y侧延伸的第2芯部1c的图案，考虑到该第2芯部1c的弯曲而使上述第2芯部1c的芯宽度W2大于上述第1芯部1b的芯宽度W1(W1＜W2)，并且，该宽度之比(W2/W1)为1.5～5。因此，该光波导路装置D1在光量差小且取得了平衡的状态下将入射到共用部1a的光分配在面板P的长边X侧和短边Y侧上。
此外，上述长边X侧的第1芯部1b和短边Y侧的第2芯部1c从与光源10相对应的共用部1a分支，因此即使该共用部1a和光源10的调芯错位些许，也可以缓和由该错位引起的长边X侧和短边Y侧的光量差，能够保持这些分配在长边X侧的光和分配在上述短边Y侧的光的光量平衡。因而，该光波导路装置D1与以往的结构的光波导路装置相比，光源10与芯1之间的调芯的容许范围变大。
此外，在第2芯部的芯宽度W2与上述第1芯部的芯宽度W1的比(W2/W1)小于1.5的情况下，从共用部1a呈直线状分支出的长边X侧的第1芯部1b的光量具有变得过强的倾向。相反地，在上述芯宽度之比(W2/W1)大于5的情况下，发现从共用部1a弯曲而分支出的短边Y侧的第2芯部1c的光量变得过强、破坏光量平衡的倾向。
此外，在上述实施方式中，虽然是以使用树脂材料(高分子材料)形成光波导路的分支状芯1的聚合物类光波导路为例进行说明的，但是构成该芯部1的材料只要是例如玻璃等折射率高于配设在周围的包层的折射率的材料即可。但是，优选上述芯1与周围的包层的折射率的差为0.01以上，当也考虑到上述形状的图案性等时，最优选紫外线固化树脂等感光性树脂。作为使用的紫外线固化树脂可以举出丙烯酸类、环氧类、硅氧烷类、降冰片烯类、聚酰亚胺类等。
另外，上述芯1的周围的包层使用上述紫外线固化树脂等感光性树脂中折射率比芯1的折射率低的材料即可。除此之外，包层还可以使用玻璃、硅、金属、树脂等具有平坦性的兼用作基板的材料。另外，包层也可以只形成芯1下侧的下包层，不形成覆盖上述芯1的上包层也可。
而且，能够利用转印法、使用等离子体的干刻法、光漂白法、利用曝光及显影的光刻法等制造上述光波导路。
接下来，以利用光刻法使用紫外线固化树脂制造上述分支状芯1为例说明用于上述光波导路装置D1的光波导路的制造方法。
图2是示意性地说明本发明的实施方式中的光波导路装置用光波导路的制造方法的剖视图。此外，图中的附图标记1表示芯(分支状芯)，附图标记2表示下包层，附图标记3表示上包层，附图标记11表示基板，附图标记12表示成形模具。此外，图2的(a)～(d)表示制造光波导路的工序顺序，以下的说明也按照该工序顺序进行。
首先，准备平板状的基板11。作为基板11的材料可以举出例如玻璃、石英、硅、树脂、金属等。此外，将基板11的厚度设定在例如20μm(薄膜状)～5mm(板状)的范围内。
接下来，如图2的(a)所示，在上述基板11的规定区域中形成下包层2。作为该下包层2的形成材料，可以举出热固化性树脂或者感光性树脂。在使用上述热固化性树脂的情况下，在涂布了在溶剂中溶解有该热固化性树脂的清漆后，通过加热，从而形成下包层2。另一方面，在使用上述感光性树脂的情况下，在涂布了在溶剂中溶解有该感光性树脂的清漆后，通过利用紫外线等的照射线曝光该感光性树脂，从而形成下包层2。此外，也有为了使光反应结束而在进行上述曝光后进行加热处理的情况。
接下来，如图2的(b)所示，在上述下包层2的表面(上表面)上形成规定(分支)图案的芯1。作为该芯1的形成材料，在利用上述光刻法形成芯1的情况下，除环氧树脂、聚酰亚胺树脂、丙烯酸类树脂、甲基丙烯树脂之外，可以适当使用氧杂环丁烷、有机硅树脂等感光性树脂(光聚合性树脂)。在这些树脂中，从成本、膜厚控制性、损失等观点出发，最优选环氧树脂。
此外，在该芯1的形成材料中，使用折射率大于上述下包层2及后述的上包层3的形成材料的折射率的材料。例如能够通过选择芯1及各个包层的形成材料的种类、调整组成比率来调整该折射率。
当详细说明上述芯部1的形成时，芯部1的形成方法如下：利用旋涂法、浸涂法、模具涂布、辊涂布等涂布了由上述感光性树脂构成的清漆后，隔着具有与芯图案相对应的开口的光掩模照射紫外线等，通过以规定图案曝光上述清漆层(感光性树脂层)，从而形成上述芯部1。
如上所述，此时使用的光掩模的开口图案为一端侧形成为与宽幅状的共用部1a相对应的形状，另一端侧形成为与分支状芯相对应的形状(参照图1的(a))，该分支状芯由向着面板P的长边X侧呈直线状延伸的第1芯部1b和从上述共用部1a分支而在面板P的短边Y侧延伸的第2芯部1c构成。此外，在上述共用部1a的分支点J处以使第2芯部1c的芯宽度(W2)大于上述第1芯部1b的芯宽度(W1)的方式形成有上述光掩模的开口图案(参照图1的(b))。
此外，在上述光掩模中，在相当于分支后的第1芯部1b的部位处，如上所述地形成有与长边X侧的出射路1x相对应的许多个(大约220～800条左右)细分支图案。同样地，在相当于分支后的第2芯部1c的部位处，形成有与短边Y侧的出射路1y相对应的许多个(大约150～600条左右)细分支图案。此外，上述各个出射路1x、1y的前端侧端部也可以是朝向外侧弯曲(俯视)的透镜形状。
然后，在上述曝光完成后，根据感光性树脂的类型，进行为了使光反应完结的加热处理后，使用显影液，利用浸渍法、喷涂法、搅动法等进行显影，溶解并除去上述感光性树脂层中的未曝光部分。由此，制造如图2的(b)所示的芯1。
接下来，如图2的(c)所示，准备用于形成上包层3的成形模具12，利用模具成形，形成用于覆盖上述芯部1的上包层3。作为该上包层3的形成材料，与上述下包层2同样地可以举出热固化性树脂或者感光性树脂。而且，在使用感光性树脂的情况下，需要使紫外线等透射上述成形模具12而自外部利用紫外线等对充填于该成形模具12内部的感光性树脂进行曝光，因此在上述成形模具12中使用可以透射紫外线的材料(例如石英制)。
此外，在上述成形模具12的下表面上形成有凹部(成形空腔)，该凹部具有与上包层3的形状相对应的模具表面，在该实施方式中，使用覆盖上述各个出射路1x、1y的前端侧端部的部位(图2的(c)的右端部分)形成为1/4圆的圆弧状透镜曲面的成型模具。
使用了上述成形模具12的上包层3由以下方式形成，首先，以定位标记等为基准，以将在该成形模具12的成形空腔内配置上述芯部1的方式，使该成形模具12的下表面紧贴基板11的表面。然后，在由成形空腔围成的成形空间中，从形成于该成形模具12的注入孔(未图示)注入上述感光性树脂等，用感光性树脂填满上述成形空间。接下来，利用透过上述成形模具12(石英制)的紫外线进行曝光，之后，根据需要进行加热处理。由此，完成了上述感光性树脂的固化。
之后，如图2的(d)所示，使成形品从上述成形模具12脱模，从而能够获得具有一端部分形成为透镜状的上包层3的光波导路。
使用了该光波导路的光波导路装置D1的制造方法如下所述：首先，利用使用了刀形状的冲切装置等，将形成有上述分支状芯1的光波导路与基板11一起切割为沿面板P的框形状的L字形(或者，在与入射侧光波导路装置D2同时制造的情况下为长方形的框状)，或者将形成有上述分支状芯1的光波导路从基板11剥离而切割为沿面板P的框形状的L字形(或者，在与入射侧光波导路装置D2同时制造的情况下为长方形的框状)。如图1的(a)所示，将其配设于面板P的框部后，在该面板P的框部的短边Y侧的角部上以与光波导路的芯1的共用部1a的端面(光耦合面)正对着的方式配置VCSEL等光源10，对这些共用部1a的光轴(单点划线)和光源10的光轴进行调芯而定位，从而完成本实施方式的光波导路装置D1。
采用上述结构的光波导路装置D1，在分支后的第1芯部1b及第2芯部1c上设置有进一步细分各个芯部1b、1c的出射路1x、1y，向两个方向大致均等地分配的光朝向分别与这些芯部1b、1c相对的边出射。特别是，将该光波导路装置D1用于上述的触摸面板等光学性检测部件的情况下，在面板P的长边X侧及短边Y侧的任一侧上，都能够出射在边的长度方向上光强度一致的均匀的光(平行光)。因而，使用本实施方式的光波导路装置D1的光学性检测部件能够在该检测区域的全宽度范围内，进行没有死角的高精度的检测。
接下来，同时对实施例及比较例进行说明。但是，本发明并不限定为以下的实施例。
实施例
在本实施例中，制造对具有上述分支状芯的光波导路的“第2芯部的芯宽度(W2)与第1芯部的芯宽度(W1)的比(W2/W1)”进行各种变更的光波导路，使用该光波导路和光源构成光波导路装置，并且使用制造了的实施例1～3及比较例1、2的光波导路装置，用受光元件测定从长边X侧和短边Y侧出射的光的量(光强度)，比较长边X和短边Y之间的光量差(平衡)。
首先，准备光波导路的形成材料。
包层的形成材料
成分A：具有脂环骨架的环氧类紫外线固化性树脂
(ADEKA社制EP4080E)100重量份
成分B：光产酸剂(San-Apro社制CPI-200X)2重量份
将这些成分混合，制备了下包层用的形成材料及上包层用的形成材料。
芯部的形成材料
成分C：包含芴骨架的环氧类紫外线固化性树脂
(大阪Gas Chemicals社制オグソ一ルEG)40重量份
成分D：包含芴骨架的环氧类紫外线固化性树脂
(Nagase ChemteX社制EX-1040)30重量份
成分E：1，3，3-三{4-〔2-(3-氧杂环丁基)〕丁氧基苯基}丁烷30重量份
成分B：光产酸剂(San-Apro社制CPI-200X)1重量份
使这些成分溶解于41重量份的乳酸乙酸中，制备了芯部的形成材料。
实施例1
光波导路的制造
下包层的形成
首先，在成为基板的聚对苯二甲酸乙二(醇)酯薄膜(厚度188μm)的表面上，利用旋涂法涂布上述包层的形成材料。接着，利用1000mJ/cm2的紫外线照射进行曝光后，进行80℃×5分钟的加热处理，从而形成下包层(厚度20μm)。
芯的形成
接下来，在上述下包层的表面上，利用涂膜器涂布上述芯的形成材料后，进行100℃×5分钟的加热处理，使溶剂挥发而形成用于形成芯的感光性树脂层。接下来，隔着形成有与上述分支状芯的图案相同形状的开口图案的光掩模，利用2500mJ/cm2的紫外线照射进行曝光，之后进行100℃×10分钟的加热处理，完成树脂的固化。然后，通过使用显影液(γ-丁内酯)进行浸渍显影，从而溶解并去除未曝光部分，之后通过进行120℃×5分钟的加热干燥处理，从而形成图案化的厚度(高度)为50μm的分支状芯。
此外，在该实施例1中，使用具有下述图案的光掩模，即，该光掩模的对应于芯分支点处的第1芯部的开口宽度(W1)为120μm，对应于第2芯部的开口宽度(W2)为240μm，对应于第1芯部和第2芯部合并的共用部的开口宽度(W0)为360μm(参照图1的(b))。因此，芯的各个部分也沿该尺寸形成，第1芯部的芯宽度W1为120μm，第2芯部的芯宽度W2为240μm。此外，第2芯部的芯宽度W2与第1芯部的芯宽度W1的比(W2/W1)和设计一样为“2”(在后述的实施例2、3和比较例1、2中，对光掩模的开口图案中的对应于上述第1芯部、第2芯部的开口宽度进行变更)。
此外，在上述光掩模中，在相当于分支后的第1芯部的部位上，形成有220条与长边X侧的出射路相对应的开口图案，并且在相当于分支后的第2芯部的部位上，形成有165条与短边Y侧的出射路相对应的开口图案，使得在形成上述分支状芯的同时，也形成这些出射路(在后述的实施例2、3和比较例1、2中，光掩模的开口图案中的上述出射路的部位也是一样的)。
上包层的形成
接下来，在覆盖了上述芯的状态下放置用于形成上包层的石英制成形模具，从模具的注入口向成形空间(空腔)内注入上述包层的形成材料。然后，在该状态下，透过上述成形模具而利用2000mJ/cm2的紫外线照射进行曝光，之后进行80℃×5分钟的加热处理，完成树脂的固化。之后，使成形品从成形模具脱模，形成了在上述芯的各个出射路的前端部上具有1/4圆弧形状的凸状透镜(参照图2的(d))的上包层(距芯顶面的厚度为1mm)。
接下来，剥离上述基板，以沿着成形的上包层的方式将光波导路整体大致切割成L字形，获得用于制造实施例1的光波导路装置的光波导路。
供试验用光波导路装置的制造
光源的安装
在与获得的光波导路的共用部的端部相对的规定位置(参照图1的(b))上，配设出射强度(发光强度或者输出功率)为3mW的VCSEL光源(Optowell社制)，对光源进行调芯和对位，使上述光源的发光部(宽度H＝10μm)的中心位于上述芯的光轴(单点划线)的延长线上，并固定该光源，获得实施例1的光波导路装置。
测定用受光元件单元的安装
接下来，准备用于测定光强度的受光元件单元(Optowell社制CMOS线性传感器阵列)，对上述受光元件单元进行定位，使得从上述芯的各个出射路的前端出射的光(信号)入射到该传感器阵列的各个受光元件的受光部(即，一个受光元件对应一条出射路，使得能够测定每一条出射路的光强度)，在该状态下用粘接剂等将上述受光元件单元固定于上述光波导路装置地进行准备，以能够测定光强度。
实施例2
实施例2中使用在上述光波导路的制造方法的“芯的形成”中、芯部分支点处的对应于第1芯部的开口宽度和对应于第2芯部的开口宽度的比不同于上述实施例1的光掩模，除此之外，与上述实施例1相同，制造出第1芯部的芯宽度W1为80μm，第2芯部的芯宽度W2为280μm的用于制造实施例2的光波导路装置的光波导路(芯部宽度之比W2/W1＝3.5)。然后，如上所述地在该光波导路上安装光源和测定用受光元件单元而作为实施例2的光波导路装置，以能够测定每1条出射路的光强度的方式进行准备。
实施例3
实施例3中使用在上述光波导路的制造方法的“芯的形成”中、芯部分支点处的对应于第1芯部的开口宽度和对应于第2芯部的开口宽度的比不同于上述实施例1的光掩模，除此之外，与上述实施例1相同，制造出第1芯部的芯宽度W1为140μm，第2芯部的芯宽度W2为220μm的用于制造实施例3的光波导路装置的光波导路(芯宽度之比W2/W1＝大约1.57)。然后，如上所述地在该光波导路上安装光源和测定用受光元件单元而作为实施例3的光波导路装置，以能够测定每1条出射路的光强度的方式进行准备。
作为比较例，制造了第2芯部的芯宽度W2与上述第1芯部的芯宽度W1的比(W2/W1)不处于本发明的优选范围(1.5～5)内的光波导路，使用该光波导路制造了光波导路装置。
比较例1
比较例1中使用在上述光波导路的制造方法的“芯的形成”中、芯部分支点处的对应于第1芯部的开口宽度和对应于第2芯部的开口宽度的比不同于上述实施例1的光掩模，除此之外，与上述实施例1相同，制造了第1芯部的芯宽度W1为240μm，第2芯部的芯宽度W2为120μm的用于制造比较例1的光波导路装置的光波导路(芯宽度之比W2/W1＝0.5)。然后，如上所述地在该光波导路上安装光源和测定用受光元件单元而作为比较例1的光波导路装置，以能够测定每一条出射路的光强度的方式进行准备。
比较例2
比较例2中使用在上述光波导路的制造方法的“芯的形成”中、芯部分支点处的对应于第1芯部的开口宽度和对应于第2芯部的开口宽度的比不同于上述实施例1的光掩模，除此之外，与上述实施例1相同，制造了第1芯部的芯宽度W1为180μm，第2芯部的芯宽度W2为180μm的用于制造比较例2的光波导路装置的光波导路(芯宽度之比W2/W1＝1)。然后，如上所述地在该光波导路上安装光源和测定用受光元件单元而作为比较例2的光波导路装置，以能够测定每一条出射路的光强度的方式进行准备。
光强度的测定及评价
使用上述实施例1～3及比较例1、2的光波导路装置，使各光波导路装置的光源发光而向芯入射850nm的红外线，测定每个出射路的光强度(从出射路出射而到达各个受光元件的光的强度)，计算出长边X侧(220条)的平均值Ix和短边Y侧(165条)的平均值Iy。然后，计算这些平均值的差的绝对值，根据该绝对值的大小，评价分配在长边和短边上的光量的差(长边侧和短边侧的光量差)。
此外，在芯部的光轴和光源的光轴对齐的(被调芯的)状态和没有对齐的状态的两个情况下进行测定。即，在图1的(b)中，将光源10的中心在芯部的光轴上的点O上、光源10的中心与光轴对齐的状态表示为“±0μm”，将使该光源的中心故意向(y方向)A侧偏移100μm的状态表示为“+100μm”，将使上述光源的中心故意向B侧偏移100μm的状态表示为“-100μm”。
此外，在光波导路的芯宽度、芯高度的测定中使用激光显微镜(KEYENCE社制)，在芯中心及光源的偏移量的测定中使用光学显微镜(奥林巴斯社制MX51)。
在“表1”中表示以上的测定结果。
表1
Figure BSA00000522181300191
(向A侧100μm)(向B侧100μm)
如上述表1所示，可知：实施例1～3的光波导路装置在芯和光源的光轴对齐的状态(±0μm)下，长边侧和短边侧的光量差为0.2～0.5，很小，从光源发出的光能够大致均等地分配在彼此正交的两个方向上。此外，不论是在光源的中心相对于芯的光轴向一侧偏移的状态下(+100μm)，还是在光源的中心相对于芯的光轴向另一侧偏移的状态下(-100μm)，该长边侧和短边侧的光量差的最大值为0.8，很小。由此，可知本发明的光波导路装置的芯与光源的调芯的容许范围较大。
另一方面，在比较例1、2的光波导路装置中，即使在芯和光源的光轴对齐的状态下(±0μm)，长边侧和短边侧的光量差也为0.9～2.0，很大，在光源的中心相对于芯的光轴偏移的状态下(+100μm、-100μm)，进一步扩大该长边侧和短边侧的光量差。因而，比较例1、2的光波导路装置的上述特性较差。
产业上的可利用性
本发明的光波导路装置适用于光学式触摸面板、光学式形状传感器等用于检测由长方形的面板构成的检测区域内的手指、物体等的光学性检测部件。

Claims (4)

1.一种光波导路装置，其特征在于，
该光波导路装置在沿长方形的面板的边缘的框部上具有光源和光波导路，该光波导路具有从光源侧的共用部向彼此正交的两个方向分支的分支状芯，上述共用部配置于上述框部的角部，上述分支状芯由第1芯部和第2芯部构成，该第1芯部从该共用部沿上述面板的长边呈直线状延伸，该第2芯部从上述共用部的分支点呈弧状弯曲规定的长度且比该呈弧状弯曲规定的长度靠前端侧的部分沿面板的短边呈直线状延伸，上述第2芯部的芯部宽度大于上述第1芯部的芯部宽度。
2.根据权利要求1所述的光波导路装置，其中，
上述第2芯部的芯部宽度(W2)与上述第1芯部的芯部宽度(W1)的比(W2/W1)为1.5～5。
3.根据权利要求1或2所述的光波导路装置，其中，
在上述分支后的第1芯部及第2芯部上设有将各个芯部进一步细分的出射路，使得通过上述出射路的光朝向分别与上述第1芯部和上述第2芯部相对的边出射。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光波导路装置，其中，
上述光源配置在上述框部的短边侧的角部上，使得从该光源向着上述框部的长边侧发出的光从上述共用部的端部入射。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
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Application publication date: 20111221