CN101408642A

CN101408642A - 触摸屏用光波导

Info

Publication number: CN101408642A
Application number: CNA2008101799482A
Authority: CN
Inventors: 清水裕介
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2009-04-15
Also published as: JP2008181411A; EP1953627A3; EP1953627A2; US20080181566A1; US7613375B2; KR20080070552A

Abstract

提供一种无需对接收光的光波导进行位置对准的触摸屏用光波导。一种触摸屏用光波导(A1)，其设置于触摸屏的显示器的画面周边部，在夹持该显示器的画面的对向部的一方形成发出光的芯(3)的端面，在另一方形成接收该光的芯(3)的端面，上述芯(3)形成于具有与上述显示器的画面周边部形状对应的形状的平板框状的下包层(框体)(2)的表面。

Description

触摸屏用光波导

技术领域

本发明涉及触摸屏用光波导。

背景技术

触摸屏是指通过用手指或专用笔等直接接触液晶显示器等的画面从而进行设备的操作等的输入装置，其构成包括显示操作内容等的显示器和检测上述手指等在该显示器的画面上的接触位置(坐标)的检测手段。而且，由该检测手段检测到的接触位置的信息作为信号传送，进行在该接触位置所显示的操作等。作为使用了这样的触摸屏的设备，可以列举金融机构的ATM、车站的售票机、便携游戏机等。

作为上述触摸屏中的手指等的接触位置的检测手段，提出了采用了光波导的检测手段(例如，参照专利文献1)。如图8所示，该光波导设置于四方形的显示器的画面周边部，具备L字形的光波导B₁、和分别与该L字形的光波导B₁的2条线状部相对的2条线状光波导B₂、B₃。在L字形的光波导B₁的线状部，设置有与显示器11的画面平行地射出光L的发光芯，在分别与L字形的光波导B₁的线状部相对的线状光波导B₂、B₃中，设置有接收从发光芯射出的光L的受光芯。而且，通过这3个光波导B₁、B₂、B₃，在显示器11的画面上，形成光L呈格子状传播的状态。如果在该状态下用手指接触显示器11的画面，由于该手指将光L的一部分遮断，所以通过用2条线状的光波导B₂、B₃对该遮断的部分进行感知，从而能够检测上述手指接触的部分的位置。

[专利文献1]US2004/0201579A1

发明内容

发明要解决的课题

然而，对于上述专利文献1的触摸屏，由于发出光L的L字形的光波导B₁和接收光的2条线状光波导B₂、B₃各成一体，所以如果不正确进行2条线状光波导B₂、B₃相对上述L字形的光波导B₁的位置对准，则不能接收到光L，起不到检测手段的作用。而且，由于成为光L的出入口的各芯的端面非常小，所以上述位置对准需要时间。

本发明鉴于上述实际情况而提出，本发明的目的在于提供一种无需对接收光的光波导进行位置对准的触摸屏用光波导。

用于解决课题的方法

为了实现上述目的，本发明的触摸屏用光波导，为设置于触摸屏的显示器的画面周边部的触摸屏用光波导，其具有如下构成：具备一体的平板状框体、发光芯和受光芯；该一体的平板状框体具有夹持显示器的画面而对向配置、各自具有相对的内侧表面的框体部分，具有与显示器的画面周边部的形状对应的形状；该发光芯设置在一方的框体部分，用于射出光，其端面在上述一方的框体部分的内侧表面露出；该受光芯设置在另一方的框体部分，用于接收光，其端面在上述另一方的框体部分的内侧表面露出；上述发光芯和上述受光芯形成于上述平板状框体的表面。

发明效果

本发明的触摸屏用光波导，由于发出光的芯和接收该光的芯形成于一个平板状框体的表面，所以成为在上述两芯间在光轴对准的状态下制作的光波导。因此，在将该触摸屏用光波导设置于触摸屏的显示器的画面周边部时，无需进行接收光侧的位置对准。

附图说明

图1示意地表示本发明光波导的一个实施方案，(a)为其平面图，(b)为其X-X截面图。

图2为示意地表示采用了上述光波导的触摸屏的斜视图。

图3示意地表示上述光波导的制造方法，(a)为其平面图，(b)为其X-X截面图。

图4示意地表示上述光波导的制造方法，(a)为其平面图，(b)为其X-X截面图；

图5示意地表示上述光波导的制造方法，(a)为其平面图，(b)为其X-X截面图。

图6示意地表示上述光波导的制造方法，(a)为其平面图，(b)为其X-X截面图；

图7为示意地表示本发明光波导的另一个实施方案的截面图。

图8为表示现有技术的触摸屏的平面图。

符号说明

A1光波导 2下包层 3芯

具体实施方式

下面根据附图对本发明实施方案进行详细说明。

图1(a)、(b)表示本发明的触摸屏用光波导的一个实施方案。该实施方案的触摸屏用光波导(以下简称为“光波导”)A1，多个芯3在由下包层2和上包层4包含的状态下形成于四方形的平板框状，如图2所示，设置于触摸屏10的四方形的显示器11的画面周边部而使用。即，上述光波导A1的下包层(框体)2形成为对应上述显示器11的画面周边部的四方形的四方形的平板框状，成为连续且一体的框体。而且，在该平板框状的下包层2的表面，多个芯3形成规定图案，此外，上包层4以包含各芯3的方式沿着上述下包层2而形成为四方形的平板框状。另外，在图1(a)和图2中，芯3用虚线表示，虚线的粗细表示芯3的粗细。另外，在图1(a)、(b)中，芯3的数量以省略方式图示。这些在后面的附图中也一样。

更详细地说，如图1(a)、(b)所示，在该实施方案中，芯3的图案，从四方形的平板框状的光波导A1的一角部的外侧，多根芯3每次按照相同的数量分成发出光的芯31和接收光的芯32，形成为2个L字形平板部分，在上述平板框状的内侧(显示器11的画面侧)端缘，以等间隔方式呈并列状态延伸。而且，发光芯31的端面31a露出于L字形平板部的相对的内侧表面的一方，受光芯32的端面32a露出于另一方的内侧表面。为了使发光芯31的光轴与受光芯32的光轴相整合，发光芯31的端面31a分别与受光芯32的端面32a相对，如图1(a)的点划线所示，从发光芯31的端面31a射出的光入射到受光芯32的端面32a。发光芯31的端面31a和受光芯32的端面32a从平面观察突出为圆弧状，起到透镜的作用，抑制发光时光的扩散。另外，在图1(a)中，在光波导A1的一角部的芯3的端部附近所示的箭头表示光前进方向。

另外，如图2所示，在上述触摸屏10中，上述四方形的平板框状的光波导A1沿着显示器11的画面周边部的四方形设置，在其一角部的外侧，在形成于上述一方的L字形平板部分的发光芯31连接有光源(未图示)，在形成于另一方的L字形平板部分的受光芯32连接有检测器(未图示)。在图2中，在光波导A1的一角部的芯3的端部附近所示的箭头表示光L的前进方向。

在上述四方形的平板框状的光波导A1中，在其内侧的对面部分，光L从一方的L字形平板部分的发光芯31发出，如图中的点划线那样前进，入射至另一方的L字形平板部分的受光芯32。此外，通过上述光波导A1，在显示器11的画面上，光L成为呈格子状行进的状态。如果在该状态下用手指接触显示器11的画面，则由于该手指遮断从芯31射出的光L的一部分，所以通过用光波导A1的受光侧的芯32来感知该被遮断的部分，从而能够检测上述手指所接触的部分的位置。另外，在图2中仅示出了光L的一部分。

上述光波导A1的尺寸等可设定为与触摸屏10的显示器11的大小对应的尺寸，并无特别限定，例如，纵和横的长度分别设定为30～300mm左右，平板框状的框宽设定为30～150mm左右。另外，对于光波导A1的内侧的每一边的发出光的芯31(接收光的芯32)的数量(从一边射出的光的根数)也可根据显示于显示器11的画面中的操作内容的数量等对应地设定，并无特别限定，例如可以设定为20～100根左右。

下面对于上述光波导A1的制造方法的一个例子进行说明。

首先，如图3(a)、(b)所示，准备制造上述光波导A1[参照图1(a)、(b)]的衬底1。作为该衬底1，不作特别限定，作为其形成材料，可列举例如树脂、玻璃、硅、金属等，作为上述树脂，例如可列举聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚降冰片烯、聚酰亚胺等。其厚度不作特别限定，但通常设定在20μm(膜状衬底1)～5mm(板状衬底1)的范围内。

然后，在上述衬底1的表面的规定区域，形成下包层2。作为该下包层2的形成材料，可列举聚酰亚胺树脂、环氧树脂、光聚合性树脂、感光性树脂等。另外，该下包层2的形成方法不作特别限定，例如，通过在将上述树脂溶解于溶剂中形成的清漆涂布于基板上后进行固化而进行。上述清漆的涂布，采用例如旋涂法、浸涂法、流延法、注射法、喷墨法等进行。另外，上述固化根据下包层2的形成材料及厚度等适当进行，例如，在下包层2由聚酰亚胺树脂形成时，通过300～400℃×60～180分钟的加热处理进行，在下包层2由光聚合性树脂形成时，在照射1000～5000mJ/cm²的紫外线后，通过80～120℃×10～30分钟的加热处理而进行。另外，下包层2的厚度通常在多模光波导A1的场合，设定为5～50μm，在单模光波导A1的场合，设定为1～20μm。

然后，如图4(a)、(b)所示，在上述下包层2的表面，之后形成将成为芯3[参照图5(a)、(b)]的树脂层3a。作为该树脂层3a的形成材料，通常可列举光聚合性树脂，成为折射率比上述下包层2和下述上包层4[参照图6(a)、(b)]的形成材料大的材料。该折射率的调节，例如，可以调节各层2、3、4的形成材料的种类的选择及组成比率而进行。另外，上述树脂层3a的形成没有作出特别限制，但与上述同样，例如，通过在将光聚合性树脂溶解于溶剂形成的清漆涂布于下包层2上后，进行干燥而进行。另外，上述清漆的涂布与上述同样，例如，采用旋涂法、浸涂法、流延法、注射法、喷墨法等进行。另外，上述干燥通过50～120℃×10～30分钟的加热处理进行。

然后，经由形成有与所期望的芯3[参照图5(a)、(b)]图案对应的开口图案的光掩模，采用照射线对上述树脂层3a进行曝光。该经曝光的部分之后形成芯3。在该实施方案中，上述芯3图案，如图5(a)中所示，在对应于形成为四方形平板框状的光波导A1[参照图1(a)]的区域，以分成上述2个L字形平板部分的方式形成，并且，在平板框状的内侧相对的芯3的端面不但数量相同，而且光轴也一致。其中，作为曝光方法，可列举例如投影曝光、接近式曝光、接触曝光等。在树脂层3a没有粘着性时，优选采用使光掩模与树脂层3a接触的接触曝光法。这是因为操作性提高，能够形成潜像的可靠图形。另外，作为曝光用照射线，采用例如可见光、紫外线、红外线、X射线、α射线、β射线、γ射线等。优选采用紫外线。这是因为如果采用紫外线，则照射大的能量，能够获得快的固化速度，而且，照射装置还是小型且低价，能够实现生产成本的降低。作为紫外线的光源，例如可列举低压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯等，紫外线的照射量通常为10～10000mJ/cm²，优选为50～3000mJ/cm²。

上述曝光后，为了使光反应完结而进行加热处理。该加热处理在80～250℃、优选100～200℃下在10秒～2小时、优选5分钟～1小时的范围内进行。之后，使用显影液进行显影，从而将树脂层3a中的未曝光部分溶解除去，使树脂层3a形成图案[参照图5(a)、(b)]。然后，通过加热处理除去该形成了图案的树脂层3a中的显影液，如图5(a)、(b)所示，形成芯3图案。该加热处理通常进行80～120℃×10～30分钟。另外，各芯3的厚度，通常，在多模光波导A1的场合，设定为20～100μm，在单模光波导A1的场合，设定为2～10μm。上述显影采用例如浸渍法、喷雾法、浆叶法等。比外，作为显影剂，采用例如有机系的溶剂、含有碱系水溶液的有机系的溶剂等。这样的显影剂和显影条件根据光聚合性树脂组合物的组成适当选择。

接着，如图6(a)、(b)所示，以包含上述芯3的方式形成上包层4。作为该上包层4的形成材料，可列举与上述下包层2相同的材料。该上包层4的形成材料可以与上述下包层2的形成材料相同，也可以不同。另外，上包层4的形成方法也可以与上述下包层2的形成方法同样地进行。此外，上包层4的厚度，通常，在多模光波导A1的场合，设定为5～100μm，在单模光波导A1的场合，设定为1～20μm。

然后，将衬底1从下包层2剥离。其中，对于衬底1和下包层2而言，由于其形成材料，粘合力弱，通过对衬底1和上包层4采用空气吸附进行拉伸，可以简单地剥离。之后，采用刀刃型进行冲切等，将成为上述光波导A1的部分切断成上述四方形的平板框状。这样，得到图1(a)、(b)所示的平板框状光波导A1。

另外，在上述衬底1采用膜状衬底的场合，可以与该膜状的衬底1一起切断成上述四方形的框状后，将衬底1和下包层2剥离，另外，也可以不将衬底1剥离而与光波导A1一起使用。

图7表示本发明光波导的另一个实施方案。在该实施方案的光波导A2中，在由形成为与显示器11(参照图2)的画面周边部的四方形对应的四方形的平板框状的基板5a、和形成于该基板5a表面的金属薄膜5b构成的框体5的上述金属薄膜5b的表面，形成有上述芯3和上包层4。而且，上述金属薄膜5b作为通过芯3的光的反射层发挥作用。除此之外的部分与上述实施方案一样，相同的部分采用相同的符号。

更详细地说，作为上述基板5a，并无特别限定，例如可列举树脂基板、玻璃基板、硅基板等。作为上述树脂基板的形成材料，例如可列举聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚降冰片烯、聚酰亚胺等。其厚度也无特别限定，但通常设定在2～5mm的范围内。

上述金属薄膜5b的形成采用镀敷或者蒸镀形成。作为该金属薄膜5b的形成材料，例如可列举镍、铜、银、金、铬、铝、锌、锡、钴、钨、铂、钯和含有这些2种以上的元素的合金材料等。其厚度并无特别限定，但通常设定在50nm～5μm的范围内。

作为上述光波导A2的制造方法，首先，准备四方形的平板框状的基板5a，在该基板5a的表面采用镀敷或者蒸镀形成上述金属薄膜5b。然后，在该金属薄膜5b的表面，与上述实施方案同样地，形成芯3和四方形的平板框状的上包层4。这样，得到上述光波导A2。

在上述各实施方案中，尽管形成了上包层4，但该上包层4并非必须的，根据需要可在不形成上包层4的情况下构成光导波路。

另外，在上述各实施方案中，尽管将平板框状的光波导A1、A2形成四方形，但其形状并无特别限定，例如还可以是六边形等多边形、圆形等。

下面对于实施例进行说明。但本发明并不应限于实施例。

[实施例1]

[下包层和上包层的形成材料]

将35重量份由下述通式(1)所示的双苯氧基乙醇芴缩水甘油醚(成分A)、40重量份作为脂环式环氧的3，4-环氧环己烯基甲基-3’，4’-环氧己烯羧酸酯(ダイセル化学社制、セロキサイド2021P)(成分B)、25重量份具有氧化环己烯骨架的脂环式环氧树脂(ダイセル化学社制、セロキサイド2081)(成分C)、2重量份4，4’-双[二(β羟基乙氧基)苯基亚磺酰基]二苯硫醚-双-六氟锑酸盐(酯)的50％碳酸丙烯酯溶液(成分D)混合，从而调制下包层和上包层的形成材料。

[化1]

(式中，R₁～R₆全部为氢原子，n＝1)

[芯的形成材料]

将上述成分A：70重量份、1，3，3-三(4-(2-(3-氧杂环丁烷基)丁氧基苯基)丁烷：30重量份、上述成分D：1重量份溶解于乳酸乙酯中，调制芯的形成材料。

[光波导的制作]

在聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜[100mm×100mm×188μm(厚度)]的表面上，将上述下包层的形成材料采用涂布器涂布后，在整个面上照射2000mJ/cm²的紫外线以进行曝光。然后，进行100℃×15分钟的加热处理，从而形成下包层(66.3mm×70.0mm)。采用接触式膜厚计测定该下包层的厚度，为20μm。另外，该下包层在波长830nm下的折射率为1.542。

然后，在上述下包层的表面用涂布器涂布芯的形成材料后，进行100℃×5分钟的干燥处理。然后，在其上方配置形成有与所形成的芯图案相同形状的开口图案的合成石英系的铬掩模(光掩模)，采用接近式曝光法从其上方照射4000mJ/cm²的紫外线以进行曝光。接着，进行80℃×15分钟的加热处理。然后，使用γ-丁内酯水溶液进行显影，将未曝光部分溶解除去后，进行120℃×15分钟的加热处理，在成为光波导的四方形的平板框状部分形成芯。形成的芯的数量在成为光波导的四方形的各边为50根。各芯的截面尺寸采用SEM进行测定，结果为宽12μm×高24μm。另外，芯在波长830nm下的折射率为1.602。

然后，按照包含上述各芯的方式，采用涂布器涂布上述上包层的形成材料后，在整个面上照射2000mJ/cm²的紫外线以进行曝光。接着，进行150℃×15分钟的加热处理，以形成上包层(66.3mm×70.0mm)。然后采用接触式膜厚计测定上述上包层的厚度，为30μm。另外，该上包层在波长830nm下的折射率为1.542。

然后使用刀刃型，与上述PEN膜一起切断成四方形的平板框状，得到带上述PEN膜状态的光波导(66.3mm×70.0mm，平板框状部分的框宽60mm)。

然后，将得到的光波导以这种形式，在平板状的玻璃环氧基板的表面采用紫外线固化型粘合剂进行固定。此时，粘合面为上述PEN膜。然后，将射出光的一侧的芯(形成于一方的L字形平板部分的芯)连接发光元件(VCSEL)，在接收光的一侧的芯(形成于另一方的L字形平板部分的芯)连接受光元件(ASIC)。其结果，来自上述发光元件的光通过芯可以由受光元件检测到。

如上所述可知，上述光波导如果通常(以这种形式)设置，则在无需对接收光侧的部分进行位置对准的情况下可检测光。而且，上述光波导的制造工序由于与通常的光波导的制造工序相同，所以可以在不新添设设备等的情况下进行制造。

Claims

1.一种触摸屏用光波导，其为设置于触摸屏的显示器的画面周边部的触摸屏用光波导，其特征在于，具备：

一体的平板状框体，该一体的平板状框体具有夹持显示器的画面而对向配置、分别具有相对的内侧表面的框体部分，具有与显示器的画面周边部的形状对应的形状，

发光芯，该发光芯设置于一方的框体部分，用于射出光，其端面在上述一方的框体部分的内侧表面露出，

受光芯，该受光芯设置于另一方的框体部分，用于接收光，其端面在上述另一方的框体部分的内侧表面露出；

上述发光芯和上述受光芯形成于上述平板状框体的表面。

2.如权利要求1所述的触摸屏用光波导，其中上述一体的平板状框体为下包层。

3.如权利要求1所述的触摸屏用光波导，其中上述一体的平板状框体为形成了金属薄膜的基板，上述发光芯和上述受光芯形成于上述金属薄膜的表面。