JP5261270B2 - 光電変換素子付光導波路および光学式タッチパネル - Google Patents
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Description
(1)本発明の光電変換素子付光導波路は、光が伝播する複数のコアと、コアを支持するアンダークラッド層と、コアを埋設するオーバークラッド層とを有する光導波路に、光電変換素子が光結合した光電変換素子付光導波路である。オーバークラッド層は、光の出射部または入射部となる先端に凸レンズ部を有する厚肉部と、厚肉部よりも厚みの薄い薄肉部とで構成される厚みの異なる少なくとも2つの領域を有する。コアは端部に全反射ミラーを備える。光導波路は薄肉部において、アンダークラッド層を内側にして屈曲可能である。光電変換素子は、全反射ミラーを介してコアと光結合するように、薄肉部に配置される。
(2)本発明の光電変換素子付光導波路は、薄肉部における光導波路の厚みが、50μm〜200μmである。
(3)本発明の光電変換素子付光導波路は、アンダークラッド層およびオーバークラッド層が、エポキシ系紫外線硬化樹脂から形成される。
(4)本発明の光電変換素子付光導波路は、凸レンズ部の側断面形状が略1/4円弧状である。
(5)本発明の光電変換素子付光導波路は、コアが、アンダークラッド層およびオーバークラッド層よりも屈折率が高い。コアの屈折率とアンダークラッド層およびオーバークラッド層の屈折率の差は、0.02〜0.2である。
(6)本発明の光学式タッチパネルは、上記の光電変換素子付光導波路を搭載した光学式タッチパネルであって、光電変換素子が表示パネルの裏面側に配置される。
図1に、本発明の光電変換素子付光導波路10の一例を示す。本発明の光電変換素子付光導波路10は、光を伝播する複数のコア11と、コア11を支持するアンダークラッド層12と、コア11を埋設するオーバークラッド層13と、光電変換素子14とを備える。オーバークラッド層13は、側断面形状が略1/4円弧状である凸レンズ部13aを有する。
本発明に用いられるコア11は、アンダークラッド層12およびオーバークラッド層13よりも屈折率が高く、伝播する光の波長で透明度の高い、任意の材料から形成される。コア11を形成する材料は、好ましくは、パターニング性に優れた紫外線硬化樹脂である。紫外線硬化樹脂としては、好ましくは、アクリル系紫外線硬化樹脂、エポキシ系紫外線硬化樹脂、シロキサン系紫外線硬化樹脂、ノルボルネン系紫外線硬化樹脂、ポリイミド系紫外線硬化樹脂などが挙げられる。
本発明に用いられるアンダークラッド層12は、コア11よりも屈折率が低い任意の材料から形成される。アンダークラッド層12を形成する材料は、特に制限はないが、屈曲性と成形性に優れたエポキシ系紫外線硬化樹脂が好ましい。
本発明に用いられるオーバークラッド層13は、厚みの異なる少なくとも2つの領域、すなわち少なくとも、厚肉部13bと薄肉部13cを有する。オーバークラッド層13を形成する材料は、好ましくは、アンダークラッド層12と同一の材料である。
本発明に用いられる光電変換素子は、電気信号を光信号に変換する発光素子、または光信号を電気信号に変換する受光素子である。
図4に示すように、本発明の光学式タッチパネル20は、表示パネル21と、表示パネル21の表面の座標入力領域22と、座標入力領域22を横断する光23を生成する、発光側の光電変換素子付光導波路10aと、座標入力領域22を横断した光23を受光する、受光側の光電変換素子付光導波路10bとを備える。
[クラッド層形成用ワニスの調製]
・(成分A)脂環骨格を有する、エポキシ系紫外線硬化樹脂(アデカ社製EP4080E) 100重量部
・(成分B)光酸発生剤(サンアプロ社製CPI−200K) 2重量部
以上を混合して、クラッド層形成用ワニスを調製した。
・(成分C)フルオレン骨格を含む、エポキシ系紫外線硬化樹脂(大阪ガスケミカル社製オグソールEG) 40重量部
・(成分D)フルオレン骨格を含む、エポキシ系紫外線硬化樹脂(ナガセケムテックス社製EX−1040) 30重量部
・(成分E)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(特開2007−070320、実施例2に準じて合成) 30重量部
・上記成分B 1重量部
・乳酸エチル 41重量部
以上を混合して、コア形成用ワニスを調製した。
厚み188μmのポリエチレンナフタレートフィルムの表面に、クラッド層形成用ワニスを塗布し、紫外線を1000mJ/cm2照射した後、80℃で5分間加熱処理して、厚みt4=20μmのアンダークラッド層12を形成した。アンダークラッド層12の、波長830nmにおける屈折率は、1.510であった。
上記の光導波路を4個用意し、額縁形に組み合わせて、額縁形光導波路を作製した。次に、額縁形光導波路を、表示パネルの座標入力領域の周囲に固定した。隣り合う2つの光導波路を発光側光導波路とし、コアの末端に、波長850nmの赤外光を出射する発光素子を、紫外線硬化接着剤を介して光学的に結合した。発光素子は、オプトウエル社製VCSELであった。
[屈折率]
クラッド層形成用ワニスおよびコア形成用ワニスを、それぞれシリコンウェハ上にスピンコートにより成膜して、屈折率測定用サンプルを作製した。プリズムカプラー(サイロン社製SPA−400)を用いて、屈折率を測定した。
作製した光導波路を、ダイサー式切断機(DISCO社製DAD522)を用いて断面切断した。切断面をレーザー顕微鏡(キーエンス社製)を用いて観察し、コア幅、コア高さを測定した。
10a 光電変換素子付光導波路(発光側)
10b 光電変換素子付光導波路(受光側)
11 コア
11a コアの先端
12 アンダークラッド層
13 オーバークラッド層
13a オーバークラッド層の凸レンズ部
13b オーバークラッド層の厚肉部
13c オーバークラッド層の薄肉部
14 光電変換素子
14a 光電変換素子(発光側)
14b 光電変換素子(受光側)
15 全反射ミラー
16 平行光(出射側)
17 平行光(入射側)
20 光学式タッチパネル
21 表示パネル
21a 表示パネルの端部
22 座標入力領域
23 光
24 額縁
30 光電変換素子付光導波路
31 コア
31a コアの先端
31b コアの後端
32 アンダークラッド層
33 オーバークラッド層
33a オーバークラッド層の凸レンズ部
34 光電変換素子
36 平行光(出射側)
37 平行光(入射側)
40 光学式タッチパネル
41 座標入力領域
42 額縁
43 表示パネル
Claims (6)
- 光が伝播する複数のコアと、前記コアを支持するアンダークラッド層と、前記コアを埋設するオーバークラッド層とを有する光導波路に、光電変換素子が光結合した光電変換素子付光導波路であって、
前記オーバークラッド層は、光の出射部または入射部となる先端に凸レンズ部を有する厚肉部と、該厚肉部よりも厚みの薄い薄肉部とで構成される厚みの異なる少なくとも2つの領域を有し、
前記コアは端部に全反射ミラーを備え、
前記光導波路は前記薄肉部において、前記アンダークラッド層を内側にして屈曲可能であり、
前記光電変換素子は、前記全反射ミラーを介して前記コアと光結合するように、前記薄肉部に配置されることを特徴とする光電変換素子付光導波路。 - 前記薄肉部における前記光導波路の厚みが、50μm〜200μmであることを特徴とする、請求項1に記載の光電変換素子付光導波路。
- 前記アンダークラッド層および前記オーバークラッド層が、エポキシ系紫外線硬化樹脂から形成されることを特徴とする、請求項1または2に記載の光電変換素子付光導波路。
- 前記凸レンズ部の側断面形状が略1/4円弧状である請求項1から3のいずれかに記載の光電変換素子付光導波路。
- 前記コアは前記アンダークラッド層および前記オーバークラッド層よりも屈折率が高く、前記コアの屈折率と前記アンダークラッド層および前記オーバークラッド層の屈折率の差は、0.02〜0.2であることを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の光電変換素子付光導波路。
- 請求項1から5のいずれかに記載の光電変換素子付光導波路を搭載した光学式タッチパネルであって、前記光電変換素子が、表示パネルの裏面側に配置されることを特徴とする光学式タッチパネル。
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