CN101303435A - 触摸面板用带透镜的光波导及其中使用的光波导 - Google Patents

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CN101303435A CNA2008100953952A CN200810095395A CN101303435A CN 101303435 A CN101303435 A CN 101303435A CN A2008100953952 A CNA2008100953952 A CN A2008100953952A CN 200810095395 A CN200810095395 A CN 200810095395A CN 101303435 A CN101303435 A CN 101303435A
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Abstract

提供一种触摸面板用带透镜的光波导及其中使用的光波导，使光波导和透镜的位置对准变得容易。其中，光波导(1a、1b)载置在透镜体(2)的载置面(21)上，其下包层(11)的一端缘部侧的端面(11a)与透镜体(2)的透镜(22)对接。在上述透镜体(2)上，在与下包层的端面(11)对置的对置面(22a)上形成凸部(B)，在下包层的端面(11a)上形成与该凸部(B)对应的凹部(A)，通过该凸部(B)和凹部(A)的啮合，成为下包层(11)的端面(11a)与透镜(22)的对置面(22a)紧密结合的状态。

Description

触摸面板用带透镜的光波导及其中使用的光波导
技术领域
本发明涉及触摸面板用带透镜的光波导及其中使用的光波导。
背景技术
触摸面板是通过用手指或专用笔等直接触摸液晶显示器等的画面来对设备进行操作等的输入装置，其构成具备：显示操作内容等的显示器；以及检测该显示器的画面上的上述手指等的触摸位置(坐标)的检测部件。然后，该检测部件所检测到的触摸位置的信息被作为信号来发送，并进行该触摸位置上所显示的操作等。作为使用了这种触摸面板的设备，可列举金融机构的ATM、车站的售票机、便携式游戏机等。
作为上述触摸面板中的手指等的触摸位置的检测部件，提出了利用光波导的部件(例如，参照专利文献1)。即，该触摸面板设置成，在四边形的显示器的画面周缘部设置光波导，从该显示器的画面的一侧部设置的光波导来的光大多与显示器的画面平行地向另一侧部射出，这些光射入到在另一侧部上设置的光波导中。利用该光波导，在显示器的画面上使光成为呈格子状地行进的状态。若在此状态下用手指触摸显示器的画面，则由于该手指遮断一部分光，所以通过用入射光的一侧的光波导来感知该被遮断的部分光，就能够检测上述手指所接触的部分的位置。
另外，从光波导直接出射到空气中的光呈放射状发散。在这种状态下，光传感效率呈低的状态。于是，为了提高光传输效率，提出了这样的带透镜的光波导，即，通过在射出光的光波导的前方设置透镜防止光的发散，同时通过在入射光的光波导侧也与上述同样地设置透镜，使光以会聚的状态入射到光波导中。该带透镜的光波导如图10(a)、10(b)所示。在图10(a)、10(b)中，该带透镜的光波导设置成，在具有载置光波导10的载面置21、和在该载置面21的一端缘部突出形成的透镜22的透镜体20上，以使光通过上述透镜22的方式载置光波导10。由此，通过上述透镜22的折射作用，能够如上所述地防止射出的光的发散，使入射的光会聚。
【专利文献1】US 2004/0201579A1
发明内容
(发明要解决的问题)
但是，在上述带透镜的光波导中，如果不能正确地进行光波导10和透镜22的位置对准，则光不能恰好通过透镜22，不能充分地提高光传输效率。而且，该位置对准是困难的，需要工夫和时间。
本发明就是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种使光波导和透镜的位置对准变得容易的触摸面板用带透镜的光波导及其中使用的光波导。
(解决问题用的技术方案)
为了达到上述目的，本发明的第一技术方案是这样的一种触摸面板用带透镜的光波导，其由光波导和透镜体构成，该光波导具有下包层和多个芯且各芯的端部在上述下包层表面的一端缘部侧沿缘部并排形成，该透镜体具有载置该光波导的载置面且该载置面的端部形成为透镜；在把上述光波导载置在上述透镜体的载置面上的状态下，上述下包层的形成有上述芯的端部的一端缘部侧的端面与上述透镜体的透镜对接；在上述透镜体上，在与上述下包层的端面对置的对置面上形成凸部，在下包层的上述端面上形成与该凸部对应的凹部，通过上述凸部与凹部的啮合，下包层的上述端面与透镜体的上述对置面成为紧密结合的状态。
另外，本发明的第二技术方案是上述触摸面板用带透镜的光波导中采用的光波导，其具有下包层和多个芯，且各芯的端部在上述下包层表面的一端缘部侧沿缘部并排形成，在该一端缘部侧的端面上形成凹部.
(发明的效果)
本发明的触摸面板用带透镜的光波导，由于在与光波导的下包层的端面相对置的、透镜体的透镜的对置面上形成凸部，在下包层的上述端面上形成与该凸部对应的凹部，通过使上述凸部与凹部啮合这样的简单操作，就能进行光波导和透镜的位置对准，可以使下包层的上述端面与透镜的上述对准面紧密结合。
在分别形成多个上述凸部和凹部时，光波导和透镜的位置对准的精度提高。
本发明的光波导，由于在下包层的一端缘部的端面上形成凹部，在把多个光波导重叠而临时放置时，可以利用上述凹部，把该凹部对齐整理，可以适当地进行光波导的管理。
附图说明
图1是示意性地展示本发明的触摸面板用带透镜的光波导的一个实施方式的俯视图。
图2(a)是图1的X1-X1截面图，图2(b)是图1的X2-X2截面图。
图3是把构成上述触摸面板用带透镜的光波导的透镜体的要部放大并示意地展示的斜视图。
图4是把构成上述触摸面板用带透镜的光波导的光波导的要部放大并示意地展示的斜视图。
图5示意性地展示使用上述触摸面板用带透镜的光波导的触摸面板，图5(a)是其俯视图，图5(b)是其截面图。
图6示意性地展示上述触摸面板用带透镜的光波导的制造方法，图6(a)是其俯视图，图6(b)是图6(a)的X1-X1截面图，图6(c)是图6(a)的X2-X2截面图。
图7示意性地展示上述触摸面板用带透镜的光波导的制造方法，图7(a)是其俯视图，图7(b)是图7(a)的X1-X1截面图，图7(c)是图7(a)的X2-X2截面图。
图8示意性地展示上述触摸面板用带透镜的光波导的制造方法，图8(a)是其俯视图，图8(b)是图8(a)的X1-X1截面图，图8(c)是图8(a)的X2-X2截面图。
图9示意性地展示上述触摸面板用带透镜的光波导的制造方法，图9(a)是其俯视图，图9(b)是图9(a)的X1-X1截面图，图9(c)是图9(a)的X2-X2截面图。
图10示意性地展示以往的触摸面板用带透镜的光波导，图10(a)是其俯视图，图10(b)是其X-X截面图。
(符号说明)
1a、1b  光波导
2  透镜体
11  下包层
11a  端部
21  载置面
22a  外周面(对置面)
A  凹部
B  凸部
具体实施方式
接着，基于附图详细地说明本发明的实施方式。
图1和图2(a)、(b)表示本发明的触摸面板用带透镜的光波导的一个实施方式。该实施方式的触摸面板用带透镜的光波导具有四边形的框状的透镜体2和两个“L”形状的光波导1a、1b。上述四边形的框状透镜体2在框状的内周侧形成透镜22的透镜曲面，在外周侧形成载置面21，于是，上述两个“L”形状的光波导1a、1b沿该透镜体2的四边形载置在上述载置面21上。在上述透镜体2的透镜22上向外周侧形成凸部B(参照图3)，在光波导1a、1b上向内周侧形成凹部A(参照图4)，通过该凸部B和凹部A的啮合正确地确定光波导1a、1b在上述透镜体2上的位置，成为下包层11的端面11a紧密结合在透镜22的外周面(对置面)22a上的状态。图1和图2(a)、(b)中，附图标记12表示芯，13表示上包层。
更详细地说，上述透镜体2，如图1～3所示，是四边形的框状，是在该框状的外周侧形成载置面21、在内周侧形成透镜曲面的透镜22。上述透镜22中，载置面21侧(外周侧)成为在大致直角的切口状壁面上形成且与下包层11的端面11a(参照图4)对置的对置面22a。该对置面22a与长方体状的凸面部B一体地形成。在本实施方式中，该凸部B在框状透镜22的四边形的各边的两端部上形成，与上述载置面21也成为一体的。
在上述“L”形状的光波导1a、1b中，如图1、2(a)、(b)和4所示，在下包层11的表面上沿下包层11的长度方向以预定间隔并排形成多个芯12。各芯12的一端部以在下包层11的表面的内侧端缘部侧并排的方式设置，另一端部侧则以被上包层13覆盖的状态沿下包层11的“L”形状延伸到“L”形状的一端部a、b(在图1中是右下部)。应当注意，在上述下包层11的内侧端缘部侧的端面11a上形成与上述透镜体2的凸部B(参照图3)啮合的凹部A(参照图4)，通过凸部B与凹部A的啮合(嵌合)，下包层11的形成有芯12的端部的一端缘部侧的端面11a与透镜22的对置面22a(参照图3)成为紧密结合状态。由此，可以进行简单且正确的位置对准，另外，图1和图2(a)、(b)中，芯12的数目省略未图示。
接着，把在上述透镜体2上载置了光波导1a、1b的四边形的框状的触摸面板用带透镜的光波导，如图5(a)、(b)所示，设置在触摸面板30的四边形的显示器的画面的周缘部。上述两个“L”形状光波导1a、1b中的一个，是射出光L的光波导1a，在其”L”形状的一端部a(图中右下部)处芯12与光源(未图示)连接。光波导1a、1b中的另一个是使射出的光L入射的光波导1b，在其“L”形状的一端部b(图中右下部)处芯12与检测器(未图示)连接。
于是，在上述触摸面板用带透镜的光波导中，从光波导1a的芯12的端部射出的光，由于上述透镜体2的透镜22的折射作用其发射被抑制，以该状态沿上述显示器31的画面行进。另一方面，入射的光L，由于上述透镜体2的透镜22的折射作用，成为会聚的光而射入光波导1b的芯12内。
另外，上述触摸面板用带透镜的光波导的尺寸等以对应于触摸面板30的显示器11的大小来进行设定即可，不用特别地进行限定，例如，上述框体的透镜体2的尺寸设定为40～500mm(长)×40～500mm(宽)左右，载置面21部分的厚度(高度)设定为0.1～5mm左右，其宽度为1.5～80mm左右，透镜22部分的厚度(高度)设定为0.5～10mm左右，其宽度为0.1～20mm左右，凸部B设定为20μm～2mm(长)×20μm～2mm(宽)×10μm～5mm(高)左右。另外，“L”形状光波导1a、1b的尺寸设定为，长和宽为40～500mm左右，高为1～40mm左右。凹部A的长和宽设定成与上述凸部B相同，其高度设定为与下包层11相同(5～50μm)。射出光的(入射光的)芯12的根数也根据在显示器31的画面上显示的操作内容的数量等相对应地进行设定即可，不用特别地进行限定，例如，被设定成在“L”形状的各边上50～3000根左右。
接着，就本发明的触摸面板用带透镜的光波导的制造方法的一例进行说明。该制造方法中，如以下所详述的，在分别制作光波导1a、1b和透镜体2后，把两者接合起来。
即，上述光波导1a、1b的制作，首先，如图6(a)～(c)所示那样，准备平板状的底座14。作为该底座14，不用特别地进行限定，作为其形成材料，例如可列举树脂、玻璃、硅胶、金属等，作为上述树脂，例如可列举聚萘二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚降冰片烯、聚酰亚胺等。另外，底座14的厚度不用特别地进行限定，但通常被设定在20μm(膜状的底座14)～5mm(板状的底座14)的范围内。
接着，在上述底座14的表面的规定区域形成下包层11。作为该下包层11的形成材料，可列举感光性树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂等。而且，在形成下包层11时，首先，在底座14上涂敷将上述树脂溶解于溶剂中得到的清漆。该清漆的涂敷，例如通过旋涂法、浸涂法、浇注法、注射法、喷墨法等来进行。接着使其硬化。在硬化时，在作为下包层11的形成材料采用感光性树脂的情况下，隔着形成有开口图案的光掩模用照射线曝光，上述开口图案与所期望的下包层11的形状(形成有上述凹部A的形状)对应。该曝光后的部分成为下包层11。或者，在作为下包层11的形成材料采用了聚酰亚胺树脂的情况下，通过300～400℃×60～180分钟的加热处理进行硬化之后，用切割机(cutter)等切取与上述凹部A对应的部分。下包层11的厚度通常被设定在5～50μm的范围内。这样地，制作形成有凹部A的下包层11。
接着，如图7(a)～(c)所示那样，在上述下包层11的表面上形成将在后面通过选择曝光成为芯12〔参照图8(a)～(c)〕的树脂层12a。作为该树脂层12a的形成材料，通常可列举感光性树脂，采用折射率比上述下包层11和下述上包层13〔参照图9(a)～(c)〕的形成材料更大的材料。该折射率的调整能够通过例如选择上述下包层11、芯12、上包层13的各形成材料的种类或调整组成比率来进行。而且，上述树脂层12a的形成没有特别限制，与上述同样，例如，通过把将光聚合性树脂溶解于溶剂中得到的清漆涂敷在下包层11上，然后进行干燥来进行。此外，上述清漆的涂敷，与上述同样，例如通过旋涂法、浸涂法、浇注法、注射法、喷墨法等来进行。另外，上述干燥通过50～120℃×10～30分钟的加热处理来进行。
然后，隔着形成有与所希望的芯12〔参照图8(a)～(c)〕的图案相对应的开口图案的光掩模，用照射线对上述树脂层12a进行曝光。该被曝光的部分随后成为芯12。作为该曝光用的照射线，例如可采用可见光、紫外线、红外线、X射线、α射线、β射线、γ射线等。优选地是采用紫外线。这是因为若采用紫外线就能够照射较大的能量，从而获得较大的硬化速度，而且，照射装置也小型且低价，能够谋求生产成本的降低。作为紫外线的光源，例如可列举低压水银灯、高压水银灯、超高压水银灯等，紫外线的照射量通常为10～10000mJ/cm2、优选是50～3000mJ/cm2。
在上述曝光后，为了使光反应完成而进行加热处理。该加热处理是以80～250℃、优选是100～200℃，在10秒～2小时、优选是5分～1小时的范围内进行。之后，通过采用显影液进行显影，使树脂层12a中的未曝光部分被溶解而去除，并对树脂层12a进行图案形成〔参照图8(a)～(c)〕。然后，通过加热处理去除该经过图案形成的树脂层3a中的显影液，如图8(a)～(c)所示那样，形成芯12图案。该加热处理通常进行80～120℃×10～30分钟。另外，各芯12的厚度通常被设定成10～70μm，其宽度通常被设定成5～30μm。而且，从能够防止从各芯12的端部射出的光发散，或使射入各芯12的端部的光会聚，进一步提高光传输效率的观点出发，优选地，各芯12的端部形成为透镜状。另外，上述显影采用例如浸渍法、喷雾法、搅拌法等。另外，作为显影剂，例如采用有机类的溶剂、含有碱性水溶液的有机类的溶剂等。这样的显影剂以及其显影条件根据光聚合性树脂组成物的组成适当选择。
接着，如图9(a)～(c)所示那样，形成上包层13以埋设上述芯12的端部以外的部分。作为此上包层13的形成材料可列举与上述下包层11同样的材料，其中，该上包层13的形成材料既可以与上述下包层11的形成材料相同，也可以不同。上包层13的形成方法也与上述下包层11的形成方法相同。而且，上包层13的厚度，通常被设定成20～100μm，
接着，将底座14从下包层11进行剥离。这里，底座14和下包层11因其形成材料而粘结力较弱，通过空气吸附等拉引底座14与上包层13，就能够简单地进行剥离。由此，获得光波导1a、1b。
另一方面，上述透镜体2的制作通过用模具使树脂成形来进行，由此形成载置面21、透镜22、凸部B。作为上述树脂，可举出例如聚碳酸酯、环氧树脂、丙烯树脂等。
接着，在得到的上述透镜体2(参照图3)的载置面21上涂敷粘接剂之后，通过该透镜体2的凸部B和光波导1a、1b(参照图4)的凹部A的啮合〔参照图1、2(a)、2(b)〕，正确地确定光波导1a、1b相对上述透镜体2的位置，成为下包层11的端面11a紧密结合在透镜22的外周面(对置面)22a上的状态。在该状态下，光波导1a、1b载置在透镜体2的载置面21上，把透镜体2和光波导1a、1b接合起来。另外，作为上述粘接剂使用紫外线硬化型粘接剂时，在载置面上载置光波导1a、1b后，通过光波导1a、1b照射紫外线，进行接合。这样地，可以制造本发明的触摸面板用带透镜的光波导〔参照图1、2(a)、2(b)〕。
这样，本发明的触摸面板的带透镜的光波导。由于在透镜体2上形成凸部B，在该透镜体2上载置的光波导1a、1b上形成与上述凸部B啮合的凹部A，可以容易地进行上述透镜体2的透镜22与光波导1a、1b的正确的位置对准。
而且，由于在光波导1a、1b上形成凹部A，在把多个光波导1a、1b重叠而临时放置时，可以利用上述凹部A，把该凹部A对齐整理，可以适当地进行光波导1a、1b的管理。
另外，在上述实施方式中，由于与透镜体2的透镜22对接的只是下包层11，所以仅在下包层11上形成了凹部A，但是在形成下包层11的端缘和上包层13的端缘都与透镜体2的透镜22对接的光波导时，在上包层13的端缘处也形成与在下包层11的端缘处形成的凹部A同样的凹部A，与其对应地，形成透镜体2的凸部B，也是可以的。
另外，在上述实施方式中，在框状的透镜22的四边形的各边上形成两个透镜体2的凸部B，但并不仅限于此，一个也可以，三个以上也可以。另外，上述凸部B的形状也不仅限于长方体状，半圆柱状等的其它形状也可以。而且，与其相应地，凹部A的形状也可以适当地设定。
而且，在上述实施方式中，形成了上包层13，但该上包层13不是必需的，根据情况不形成上包层13而构成光波导，也是可以的。
另外，在上述实施方式中，光波导1a、1b的形状是把“L”形状的光波导1a、1b相对置而成的四边形的框状。但并不仅限于此，也可以用四个“I”状的光波导1a、1b形成四边形的框状，也可以是把它们一体化得到的四边形的框状。另外，该框状的形状也可以是其它的，例如六边形等的多边形、圆形等也可以。
接着，就实施例进行说明。但是，本发明并不限定于实施例。
【实施例1】
〔下包层以及上包层的形成材料〕
通过混合下述的通式(1)所示的9，9-二[(4-羟乙氧基)苯基]芴缩水甘油醚(成分A)35重量份、脂环式环氧即3，4-环氧己烯基甲基-3’，4’-环氧己烯碳酸酯(ダィセル化学公司制造、セロキサィド2021P)(成分B)40重量份、具有氧化环己烯骨架的脂环式环氧树脂(ダイセル化学公司制造、セロキサィド2081)(成分C)25重量份、4，4’-二[二(β羟乙氧基)苯基锍基]苯基硫醚-二-六氟锑酸盐的50％戊酮碳酸酯溶液(成分D)2重量份，调制下包层以及上包层的形成材料。
化学式(1)
(式中，R1～R6全部是氢原子，n＝1)
〔芯的形成材料〕
通过将上述成分A：70重量份、1，3，3-三(4-(2-(3-氧环丁基)丁氧基苯基)丁烷：30重量份、上述成分D：1重量份溶解在乳酸乙酯中，调制芯的形成材料。
〔光波导的制作〕
在聚萘二甲酸乙二酯制的基台〔160mm×160mm×188μm(厚度)〕的表面上，通过旋涂法涂敷了上述下包层的形成材料以后，隔着形成有与形成的下包层形状相同(形成有两个凹部的形状)的开口图案的光掩模，进行利用2000mJ/cm2的紫外线照射的曝光。紧接着通过进行100℃×15分钟的加热处理，形成下包层。用接触式膜厚计对该下包层的厚度进行测定，为30μm。形成的各凹部的尺寸为0.3mm×0.3mm。另外，该下包层在波长830nm处的折射率为1.542。
然后，在上述下包层的表面上，通过旋涂法涂敷了芯的形成材料以后，进行100℃×5分钟的干燥处理。紧接着，在其上方，配置形成有与将形成的芯图案相同形状的开口图案的合成石英类的铬掩模(光掩模)，从其上方，用接触曝光法进行利用4000mJ/cm2的紫外线照射的曝光。而且，进行120℃×15分钟的加热处理。接着，通过采用γ-丁内酯水溶液进行显影，在将未曝光部分溶解去除以后，通过进行120℃×30分钟的加热处理，而形成芯。所形成的各芯的截面尺寸经用SEM进行测定为宽度12μm×高度24μm。另外，芯在波长830nm处的折射率为1.602。
接着，在通过旋涂法以包含上述各芯的方式涂敷了上述上包层的形成材料以后，隔着形成有与形成的上包层形状相同的开口图案的光掩模，进行利用2000mJ/cm2的紫外线照射的曝光。紧接着，通过进行150℃×60分钟的加热处理，形成了上包层。然后，用接触式膜厚计对上述上包层的厚度(从下包层表面算起的厚度)进行测定，为40μm。另外，该上包层在波长830nm处的折射率为1.542。
接着，从下包层剥离聚萘二甲酸乙二酯制的基台。由此获得了由下包层、芯和上包层构成且在下包层的端缘处形成了上述凹部的光波导。
[透镜体的制作]
通过以环氧树脂作为材料用模具成形，制作了形成有载置面、透镜、两个凸部的透镜体。各凸部的尺寸为0.3mm×0.3mm×100μm(高度)。
[触摸面板用带透镜的光波导的制作]
接着，在上述透镜体的载置面上涂敷紫外线硬化型粘接剂之后，通过使透镜体的凸部和光波导的凹部啮合，正确地确定光波导相对上述透镜体的位置，使下包层的端面紧密结合在透镜体上。在该状态下，光波导载置在透镜体的载置面上。然后，通过光波导照射紫外线，把光波导接合在透镜体的载置面上。这样地，可以制造触摸面板用带透镜的光波导。
在上述触摸面板用带透镜的光波导的制作中，可以容易地进行透镜体的透镜与光波导的正确的位置对准。

Claims (4)

1.一种触摸面板用带透镜的光波导，其特征在于：
由光波导和透镜体构成，该光波导具有下包层和多个芯且各芯的端部在上述下包层表面的一端缘部侧沿缘部并排形成，该透镜体具有载置该光波导的载置面且该载置面的端部形成为透镜；
在把上述光波导载置在上述透镜体的载置面上的状态下，上述下包层的形成有上述芯的端部的一端缘部侧的端面与上述透镜体的透镜对接；
在上述透镜体上，在与上述下包层的端面对置的对置面上形成凸部，在下包层的上述端面上形成与该凸部对应的凹部，通过上述凸部与凹部的啮合，下包层的上述端面与透镜体的上述对置面成为紧密结合的状态。
2.如权利要求1所述的触摸面板用带透镜的光波导，其中：上述凸部和凹部分别形成有多个。
3.一种触摸面板用带透镜的光波导中采用的光波导，其特征在于：
上述光波导具有下包层和多个芯，且各芯的端部在上述下包层表面的一端缘部侧沿缘部并排形成，在该一端缘部侧的端面上形成凹部，
上述触摸面板用带透镜的光波导由上述光波导和透镜体构成，该透镜体具有载置该光波导的载置面且该载置面的端部形成为透镜；上述光波导和上述透镜体构成为，在把上述光波导载置在上述透镜体的载置面上的状态下，上述下包层的形成有芯的端部的一端缘部侧的端面与上述透镜体的透镜对接；在上述透镜体上，在与上述下包层的端面对接的对接面上形成凸部，在上述下包层的的一端缘部侧的端面上形成的凹部与在上述透镜体上形成的凸部对应，通过上述凸部与凹部的啮合，上述下包层的端面与上述透镜体的上述对接面成为紧密结合的状态。
4.如权利要求3所述的光波导，其中：上述透镜体的凸部形成有多个，与此对应地上述凹部形成有多个。
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