KR20090101843A

KR20090101843A - 도파관을 이용한 장치, 광학적 터치 패널, 및 도파관 제조 방법

Info

Publication number: KR20090101843A
Application number: KR1020090024403A
Authority: KR
Inventors: 사자두르 라만 칸; 노리유끼 주니; 비지트 다비프룽스리폰
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2009-09-29
Also published as: EP2105775A2; JP2009230761A; US8200051B2; CN101546239A; US20090237375A1; EP2105775A3

Abstract

장치, 광학적 터치 패널, 도파관, 및 이중 층으로된 도파관 구조를 제조하기 위한 공정이 제공된다. 장치는 복수의 송신 도파관 소자들과 복수의 수신 도파관 소자들을 포함하는 도파관과; 도파관에 커플링된 광원과; 도파관에 커플링된 광 검출기; 및 도파관으로부터 이격되어 있고, 복수의 송신 도파관 소자들로부터 출사된 광을 수신 도파관 소자들을 향해 반사하는 반사기를 포함한다. 도파관은 기판과, 제1 클래딩 층과, 수신 도파관과, 제2 클래딩 층과, 송신 도파관, 및 제3 클래딩 층을 포함한다. 광학적 터치 패널은, 도파관을 포함하는 도파관 섹션과; 미러와; 표면 출사 레이저; 및 검출기를 포함한다.

Description

도파관을 이용한 장치, 광학적 터치 패널, 및 도파관 제조 방법 {APPARATUS USING WAVEGUIDE, OPTICAL TOUCH PANEL, AND METHOD OF FABRICATING WAVEGUIDE}

본 발명에 따른 장치들, 디바이스들, 및 방법들은 도파관들을 이용하는 장치들과 관련되고, 더 구체적으로는 도파관들을 이용하는 광학적 터치 패널들과 관련된다.

최근, 연구자들과 소비자들 중에는 산업용 전자 모니터들, 텔레비젼(TVs), 컴퓨터들, 셀룰러 폰들, 개인 정보 단말기(PDAs), 자동 텔러 머신(ATMs), 및 많은 다른 전자 디바이스들에 대한 대안적인 입력 방법들에 관해 관심이 커지고 있다. 전자 디바이스들이 더 작아짐에 따라, 키보드, 키패드, 및 마우스와 같은 입력 방법들은, 키보드를 구현하거나 또는 마우스를 조작하기 위해 요구되는 비교적 큰 크기의 공간 때문에, 실용적이지 않게 되고 있다. 또한, 키보드, 키패드, 및 마우스는 가혹한 산업 환경에 놓일 때 파손되는 경향이 있는 기계적 디바이스들이다.

상술한 입력 방법들에 대한 대안으로서, 저항성 및 용량성 기술들에 기초한 터치 스크린들과 터치 패널들이 제안되었다. 그러나, 저항성 및 용량성 기술들에 기초한 터치 패널들은, 저항성 및 용량성 터치 패널들이 기계적으로 쉽게 파손되고, 스크린의 컬러 순도와 간섭하고, 스크린의 휘도를 감소시키는 투명 도전성 산화물(TCO)의 얇은 코팅들을 필요로 한다는 점에서 단점들을 갖는다. 또한, 저항성 및 용량성 터치 패널들에 이용되는 센서들은 무겁고, 또한 기계적으로 파손되기 쉽다.

유리 기판들에 기초한 터치 스크린들과 터치 패널들이 또한 제안되었다. 그러나, 유리 기판 터치 스크린들은 모니터 또는 디스플레이 상부에 센서들을 탑재하기 위한 특수 맞춤 프레임을 필요로 한다. 이 프레임은 터치 스크린에 무게, 비용, 및 복잡성을 부가한다. 또한, 유리 기판 기반의 터치 스크린들은 컷팅된 유리의 개개의 기판들로 제조되어야 한다. 대형 크기의 컷팅된 유리 시트들을 이용한 작업은, 유리를 파손하여 수율을 감소시키지 않도록 하기 위해, 상당한 주의와 기술을 필요로 한다. 따라서, 제조 공정은 비용과 시간 모두에서 소모적으로 된다.

광학적 타입의 터치 패널들과 터치 스크린들은, 저항성 및 용량성 터치 패널들 및 유리 기판 기반의 터치 패널들과 관련하여 앞서 살펴본 단점들을 일부 해소한다. 따라서, 광범위한 응용들에 사용되기 위한 광학적 타입의 터치 스크린들에 대한 요구가 증가하고 있다. 이를 해결하기 위해, 두가지 타입의 광학적 패널들이 제공되었는데, 하나는 발광 소자들에 기초한 것이고 다른 하나는 도파관들에 기초한 것이다.

예를 들어, 미국특허 제6,597,508호는 발광 소자들을 이용하는 관련 기술의 광학적 터치 패널을 개시한다. 발광 소자들과 수광 소자들은 위치 검출 표면의 두개의 수직한 측면들 상에 교호하는 패턴으로 배치된다. 수광 소자들에는 속이 빈 실린더들이 제공된다. 미러들은 패널의 다른 측면들 상에 제공된다. 광은 발광 소자들 중 하나로부터 출사되고, 미러에 의해 반사된 다음, 발광 소자의 어느 한 측면으로 두개의 수광 소자들에 의해 수신된다. 수광 소자들이 제공된 속이 빈 실린더들은, 패널의 검출 필드 내의 객체에서 반사된 광이나 또는 수광 소자의 어느 한 측면에 위치되지 않은 다른 발광 소자들로부터의 광을 차단한다.

그러나, 관련 기술의 미국 특허 제6,597,508호의 패널은 많은 단점들을 갖는다. 먼저, 이 패널은 다수의 발광 소자들과 수광 소자들을 필요로 한다. 이것은 비용을 증가시킨다. 둘째, 적당한 감도를 확보하기 위해 발광 소자들이 수광 소자들과 교호되어야 하기 때문에, 그에 따라 객체의 검출력, 패널 해상도가 매우 낮다. 또한, 발광 소자들과 수광 소자들은 기계적인 파손이 발생하기 쉽다. 파손된 발광 소자 또는 수광 소자 각각은 터치 패널의 감도를 그 이상까지로도 감소시킨다.

다른 예로서, 미국 특허 제6,351,260호는 도파관들을 이용하는 관련 기술의 광학적 터치 패널을 개시한다. 송신 도파관 섹션들은 터치 패널의 수직한 측면들 상에 제공된다. 수신 도파관 섹션들은 송신 도파관 섹션들에 대향하는 측면들 상에 제공된다. 광 송신기는 각각의 송신 도파관 섹션의 하나의 단부에 제공되고, 처리 수신기는 각각의 수신 도파관 섹션의 하나의 단부에 제공된다. 각각의 도파관 섹션은 도파관들의 층들을 갖는데, 이 층들은 폴리에스테르와 광학적 시멘트를 이용하여 기계적으로 정렬되어 함께 배치된다. 광은 광 송신기로부터 송신 도파관 섹션을 통해, 터치 패널을 가로질러, 수신 도파관 섹션 내로 그리고 처리 수신기로 전송된다.

그러나, 미국 특허 제6,351,260호에 개시된 관련 기술의 패널은 발광 소자들을 이용하는 관련 기술의 터치 패널에 비해 개선되었지만, 역시 많은 단점들을 갖는다. 우선, 다수의 도파관 섹션들의 경우에, 두개의 광 송신기들과 두개의 처리 수신기들이 요구된다. 이것은 두개의 광 송신기들과 두개의 처리 수신기들에 대한 증가된 비용과 증가된 물리적 영역을 초래한다. 둘째, 분리된 송신 및 수신 도파관 섹션들의 사용은 송신 및 수신 도파관 섹션들의 도파관들이 서로 대응하도록 송신 및 수신 도파관 섹션들의 주의 깊은 정렬을 필요로 한다. 이 공정은 비용이 많이 든다. 이 공정은 또한 어느 도파관들이 부정확하게 정렬되어 있는지를 결정하기 위해 초기화 공정을 필요로 한다는 점에서 복잡하게 된다. 오정렬된 개개의 도파관들은 잘못된 양성의 판독(positive readings)을 줄이기 위해 단절, 비활성화, 또는 달리 무시된다(discounted). 마지막으로, 이러한 정렬 문제는 가혹한 환경들에 있어서 패널들의 작동에 부수적인 문제들을 발생시킨다. 산업용 전자 모니터들이 이용되는 환경들과 같은, 가혹한 환경들에서, 관련 기술의 터치 패널은 떠밀리거나, 떨어지거나, 다른 그와 같은 기계적 스트레스들을 받는다. 이 스트레스들은 도파관들의 오정렬을 증가시킬 수 있고, 따라서 관련 기술의 광학적 터치 패널의 감도와 정확도를 감소시킬 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예들은 전술한 단점들과 전술되지 않은 다른 단점들을 해결한다. 즉, 본 발명의 적어도 하나 이상의 예시적인 실시예들의 일 특징의 목적은 가혹한 산업 환경들에 배치된 때에도 터치 패널을 기계적으로 파손시키는 것이 어렵고, 그 크기를 감소시키고, 개개의 도파관들을 쉽게 정렬하는 구조로 개개의 도파관들을 적합한 위치에 정렬함으로써 광학적 터치 패널의 감도를 증가시키고, 비용을 감소시키는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 복수의 송신 도파관 소자들과 복수의 수신 도파관 소자들을 포함하는 도파관과, 상기 도파관에 커플링된 광원과, 상기 도파관에 커플링된 광 검출기, 및 상기 도파관으로부터 이격되어 있고, 상기 복수의 송신 도파관 소자들로부터 출사된 광을 상기 수신 도파관 소자들을 향해 반사하는 반사기를 포함하는 장치가 제공된다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 광학적 터치 페널로서, 도파관 섹션과, 상기 도파관 섹션에 대한 검출 영역의 대향 측면 상에 제공된 미러와, 상기 도파관 섹션에 광학적으로 커플링된 표면 출사 레이저, 및 상기 도파관 섹션에 광학적으로 커플링된 검출기를 포함하고, 상기 도파관 섹션은, 기판과, 상기 기판 상에 형성된 제1 클래딩 층과, 상기 제1 클래딩 층 상에 형성되고, 복수의 수신 도파관 소자들을 포함하는 수신 도파관과, 상기 수신 도파관 상에 형성된 제2 클래딩 층과, 상기 제2 클래딩 층 상에 형성되고, 복수의 송신 도파관 소자들을 포함하는 송신 도파관, 및 상기 송신 도파관 상에 형성되고, 수신 렌즈부와 송신 렌즈부를 포함하는 제3 클래딩 층을 포함하고, 상기 수신 렌즈부는 상기 수신 도파관의 위치에 대응하는 위치에 형성되고, 상기 송신 렌즈부는 상기 송신 도파관의 위치에 대응하는 위치에 형성되는, 광학적 터치 패널이 제공된다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 광학적 도파관으로서, 기판과, 상기 기판 상에 형성된 제1 클래딩 층과, 상기 제1 클래딩 층 상에 형성된 복수의 제1 도파관 소자들과, 상기 복수의 제1 도파관 소자들 상에 형성된 제2 클래딩 층과, 상기 제2 클래딩 층 상에 형성된 복수의 제2 도파관 소자들, 및 상기 복수의 제2 도파관 소자들 상에 형성되고, 제1 렌즈부와 제2 렌즈부를 포함하는 제3 클래딩 층을 포함하고, 상기 제1 렌즈부는 상기 복수의 제1 도파관 소자들의 위치에 대응하는 위치에 형성되고, 상기 제2 렌즈부는 상기 복수의 제2 도파관 소자들의 위치에 대응하는 위치에 형성되는, 광학적 도파관이 제공된다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 검출 영역 내의 객체를 검출하는 방법으로서, 상기 검출 영역은 적어도 그의 한 측면 상의 도파관, 및 상기 검출 영역을 가로질러 위치되어 상기 도파관과 대향하는 반사기를 갖고, 상기 도파관은 복수의 송신 도파관 소자들과 복수의 수신 도파관 소자들을 포함하고, 상기 방법은, 상기 도파관의 복수의 송신 도파관 소자들 내로 광을 커플링하는 단계와, 상기 복수의 송신 도파관 소자들로부터 상기 검출 영역을 가로질러 복수의 광빔들을 동시적으로 송신하는 단계와, 상기 도파관의 상기 복수의 수신 도파관 소자들에서 복수의 광빔들을 수신하되, 복수의 수신된 광 빔들 중 제1 부분은 상기 검출 영역에 대향하는 측면 상의 상기 반사기에서 반사되었고, 복수의 수신된 광 빔들 중 제2 부분은 상기 검출 영역 내의 상기 객체에서 반사되는, 복수의 광빔들을 수신하는 단계와, 상기 복수의 수신된 광빔들 각각의 강도를 검출하는 단계, 및 상기 복수의 수신된 광빔들의 검출된 강도에 따라 상기 검출 영역 내의 상기 객체의 위치를 결정하는 단계를 포함하는, 검출 영역 내의 객체 검출 방법이 제공된다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 이중 층 도파관 구조를 생성하는 공정으로서, 기판 상에 하부 클래딩 층을 형성하는 단계와, 상기 하부 클래딩 층 상에 제1 패터닝된 코어 층을 형성하는 단계와, 상기 제1 패터닝된 코어 층 상에 제1 상부 클래딩 층을 형성하는 단계와, 상기 제1 상부 클래딩 층 상에 분리용 클래딩 층을 형성하는 단계와, 상기 분리용 클래딩 층 상에 제2 패터닝된 코어 층을 형성하는 단계와, 상기 제2 패터닝된 코어 층 상에 제2 상부 클래딩 층을 형성하여 도파관 구조를 생성하는 단계와, 상기 도파관 구조를 현상하는 단계, 및 이중 층 도파관 구조를 생성하기 위해 상기 도파관 구조로부터 상기 기판을 제거하는 단계를 포함하는 이중 층 도파관 구조 생성 공정이 제공된다.

본 발명의 적어도 하나 이상의 예시적인 실시예들에 따르면, 가혹한 산업 환경들에 배치된 때에도 터치 패널을 기계적으로 파손시키는 것이 어렵고, 그 크기를 감소시키고, 개개의 도파관들을 쉽게 정렬하는 구조로 개개의 도파관들을 적합한 위치에 정렬함으로써 광학적 터치 패널의 감도를 증가시키고, 비용을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 장치의 상면도를 도시한다.

도 2a 내지 2d는 도 1에 도시된 장치의 섹션들 A, B, C, 및 D 각각의 상세도들이다.

도 3a 내지 3i는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도파관의 구조를 도시한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1의 장치의 측면도를 도시한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 장치의 측면도를 도시한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 장치의 측면도를 도시한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 장치의 상면도를 도시한다.

도 8은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 장치의 상면도를 도시한다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 장치

15: 광 검출기

20: 광원

30: 도파관

35: 검출 공간

40: 반사기

34: 도파관 소자들

36: 코어 섹션

100: 기판

110: 제1 클래딩 층

120: 제1 코어 층

130: 제2 클래딩 층

140: 분리용 클래딩 층

150: 제2 코어 층

160: 제3 클래딩 층

170: 기판

180: 반사 표면

본 발명의 상기 특징들 및 다른 특징들은 첨부 도면들과 관련하여 주어진 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 하기의 설명으로부터 명백해질 것이고, 보다 쉽게 이해될 것이다.

이제 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부 도면들을 참조하여 논의될 것이다. 다음의 설명에서, 유사한 구성 요소들에 대해서는 유사한 도면 번호들이 병기된다.

이제 도 1을 참조하면, 장치의 상면도가 도시된다. 장치(10)는 도파관(30), 반사기(40), 광원(20), 및 광 검출기(15)를 포함한다. 광원(20)은 검출 공간(35)의 서로 수직한 양 측면들을 따라 연장되는 도파관(30)의 하나의 단부에 광학적으로 커플링된다. 다시 말해서, 이 바람직한 실시예에서 도파관(30)은 검출 공간(35)의 두개의 수직한 측면들 주위로 "L-형"으로 연장된다. 반사기(40)는 서로 수직한 검출 공간(35)의 양 측면들을 따라 연장되고, 도파관(30)이 위치되는 측면들에 대향하여 위치되는 검출 공간(35)의 두 측면들을 따라 연장된다. 반사기(40)는 검출 공간의 수직한 측면들 둘다를 따라 연장되는 하나의 일체물로서 형성될 수 있거나, 또는 반사기(40)는 검출 공간(35)의 제1 측면을 따라 연장되는 하나와, 제1 측면과 수직한 측면을 따라 연장되는 다른 하나인, 두개로서 형성될 수 있다. 광 검출기(15)는 또한 도파관(30)의 하나의 단부와 광학적으로 커플링된다.

도 2a 내지 2d는 도 1의 도파관(30)의 상세도를 도시한다. 도 2a 내지 2d에 도시된 바와 같이, 도파관(30)은 와이드 코어 섹션(36)과 복수의 개개의 도파관 소자들(34)을 포함하고, 도파관 소자들(34) 각각은 단일의 광 신호 빔을 생성한다. 복수의 개개의 도파관 소자들(34)은 복수의 송신 도파관 소자들(도 2a 내지 2d에 구체적으로 도시되지는 않음)과 복수의 수신 도파관 소자들(도 2a 내지 2d에 구체적으로 도시되지는 않음)을 포함한다. 복수의 송신 도파관 소자들은 단일 층의 평면 상에 또는 다수 층들의 평행한 평면들 상에 형성될 수 있다. 도 2a 내지 2d는 도파관(30)을 최상부로부터 도시하므로, 도파관 소자들의 단일 층만을 도시하는 것에 유의해야 한다. 송신 도파관 소자들의 다수 층들을 제공하는 것은, 소자들의 밀도를 증가시켜 검출 효율 및 감도를 향상시킴으로써, 더 정확한 검출을 제공한다는 점에서 유리하다. 마찬가지로, 복수의 수신 도파관들은 단일 층 내의 평면 상에나 또는 다수의 층들 내의 다수의 평행한 평면들 상에 형성될 수 있다. 수신 도파관 소자들의 다수의 층들을 제공하는 것도, 소자들의 밀도를 증가시켜 검출 효율 및 감도를 향상시킴으로써, 더 정확한 검출을 제공한다는 점에서 마찬가지로 유리하다. 이 바람직한 실시예에서, 복수의 송신 도파관 소자들이 형성되는 평면(또는 평면들)은 복수의 수신 도파관 소자들이 형성되는 평면(또는 평면들)과 상이하다. 또한, 이 바람직한 실시예에서, 복수의 송신 도파관 소자들은 복수의 수신 도파관 소자들의 최상부 상에 형성된다. 그러나, 복수의 수신 도파관 소자들이 복수의 송신 도파관 소자들의 최상부 상에 위치되도록 송신 및 수신 도파관 소자들의 위치들을 반대로 하는 것도 가능하다. 송신 도파관 소자들을 수신 도파관 소자들의 최상부 상에 형성하거나, 또는 수신 도파관 소자들을 송신 도파관 소자들의 최상부 상에 형성하면, 송신 도파관 소자들과 수신 도파관 소자들을 배치하기 위한 공간을 작게 하는 것이 가능하다. 그러므로, 터치 패널의 크기를 소형화하는 것이 가능하다.

이 바람직한 실시예에서, 반사기(40)는 만곡된 반사 표면을 갖는 미러이다. 그러나, 반사기(40)는 평탄한 표면 또는 두개의 45도 반사 표면들을 갖는 미러들일 수도 있고, 반사기(40)에 입사하는 광을 효율적으로 반사할 임의의 형상일 수 있다. 반사기(40)는 하기에서 더 상세히 설명될 것이다.

이 바람직한 실시예에서, 광원(20)은 수직 캐비티 표면 출사 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser: VCSEL)이다. 그러나, 레이저 다이오드(LD), 발광 다이오드(LED), 또는 유기 발광 소자(OLED) 등과 같은 다른 타입들의 광원들을 이용하는 것도 가능하다. 광원(20)은 복수의 개개의 송신 도파관 소자들에 광학적으로 커플링될 수 있는 임의의 광원일 수 있다. 이 바람직한 실시예에서, 광 검출기(15)는 주문형 집적 회로(ASIC)이다. 포토다이오드, 포토트랜지스터, CMOS 센서 등과 같은 다른 타입들의 검출기들을 이용하는 것도 가능하다. 광 검출기(15)는 개개의 수신 도파관 소자들과 커플링될 수 있어서 광을 감지 및 검출하는 센서들, 검출기들, 및 프로세서들의 임의의 구성일 수 있다.

이제 장치(10)의 동작이 설명될 것이다. 광원(20)은 도파관(30)의 하나의 단부 내로 광학적으로 커플링되고 광을 도파관(30)으로 출사한다. 구체적으로, 광원(20)으로부터의 광은 와이드 코어 섹션(36) 내로 광학적으로 커플링되고, 그런 다음 복수의 송신 도파관 소자들을 형성하는 개개의 도파관 소자들 내로 분할된다(도 2b 참조). 그런 다음 광은 도파관(30)에 의해 복수의 송신 광 빔들로 형성되고, 송신 광 빔들은 검출 공간(35)를 가로질러 동시적으로 출사된다(즉, 도 1의 좌측으로부터 우측 방향으로와 최상부로부터 최하부 방향으로). 송신 광 빔들 중 제1 부분은 검출 공간(35) 내에 위치한 핑거 팁(finger tip), 펜, 또는 스타일러스와 같은 객체(도시되지 않음)와 부딪치고, 객체에 의해 반사되지 않는다. 송신 광 빔들 중 제2 부분은 검출 공간(35)을 횡단하고, 반사기(40)에 의해 도파관(30)을 향해 도로 반사된다(즉, 도 1의 우측으로부터 좌측 방향으로와 최하부로부터 최상부 방향으로). 그런 다음, 반사된 광 빔들, 즉 반사기(40)에 의해 반사되는 광 빔들은 복수의 수신 도파관 소자들을 형성하는 개개의 도파관 소자들에 입사된다. 반사된 광은 수신 도파관 소자들에 의해 수신되어 광 검출기(15) 내로 커플링된다. 광 검출기(15)는 수신된 광을 검출하고 검출된 광을 처리하여 검출된 광으로부터 검출 공간(35) 내의 객체의 위치를 산출한다.

다시 말해서, 검출 공간(35) 내에 존재하는 핑거 팁, 펜, 또는 스타일러스와 같은 임의의 객체(도시되지 않음)는 송신 도파관 소자들로부터의 광 빔들을 차단할 것이고, 따라서 차단된 광 빔들은 대응하는 수신 도파관 소자들에게로 도로 반사되지 않을 것이다. 개개의 도파관 소자들이 ASIC의 일부인 포토트랜지스터들의 어레이에 의해 어드레싱되기 때문에, 차단된 광빔들의 위치가 검출될 수 있다. 광 검출기(15)는 차단된 광 빔들을 처리하고, 검출 공간(35) 내의 객체의 위치를 산출한다. 객체는 수신된 광의 강도들에 기초하여 검출된다. 객체가 광을 차단하기 때문에, 객체와 부딪치지 않고 반사기(40)에서 반사된 광은 객체에 의해 차단된 광보다 더 밝다. 따라서, 수신 도파관 소자들의 일부는 광을 수신하지 않을 것이거나, 또는 낮은 강도를 갖는 광을 수신할 것이다. 이 차이가 검출 공간(35) 내의 객체의 위치를 찾기 위해 이용된다.

이제 도 3a 내지 3i를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도파관에 대한 상세한 설명이 제공될 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도파관은 기판(100), 제1 클래딩 층(110), 제1 코어 층(120), 제2 클래딩 층(130), 분리용 클래딩 층(140), 제2 코어 층(150), 및 제3 클래딩 층(160)을 포함한다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 기판(100)이 제공된다. 기판(100)은 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene Naphthalate: PEN)이거나, 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate: PET), 폴리이미드(Polyimide: PI), 폴리카보네이트(Polycarbonate: PC), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate: PMMA), 스테인레스 스틸(stainless steel: SUS), 유리 또는 그러한 기타 다른 물질일 수 있다. 그런 다음 제1 감광 바니시(varnish) 층이 기판(100)에 도포된다. 제1 감광 바니시는 약 35 wt%, 약 40 wt%, 약 25 wt%, 및 약 0.5 wt%의 중량비들을 각각 갖는 세가지 상이한 에폭시들과 광산 발생제(photoacid generator)를 포함하는 합성물이고, 파장 830nm에서 약 1.542의 굴절율을 갖는다. 제1 감광 바니시 층은 UV(ultraviolet) 광으로 조사되고 가열되어 제1 클래딩 층(110)을 형성한다. 이 바람직한 실시예에서, 제1 클래딩 층(110)은 약 100 ㎛의 두께를 갖는다. 그러나, 제1 클래딩 층(110)의 두께는 사용자 입력 디바이스의 파라미터들에 따라 조정될 수 있다.

그런 다음, 제2 감광 바니시 층이 제1 클래딩 층(110) 상에 도포된다. 제2 감광 바니시는 약 70 wt%, 약 30 wt%, 약 28 wt%, 및 약 0.5 wt%의 중량비들을 각각 갖는 에폭시, 옥세탄, 솔벤트, 및 광산 발생제를 포함하는 합성물이고, 파장 830nm에서 약 1.594의 굴절율을 갖는다. 그런 다음 제2 감광 바니시는 프리-베이크되어 제2 감광 바니시로부터 솔벤트 성분이 제거된다. 따라서 도 3c에 도시된 바와 같이 제1 감광 코어 층(115)이 제1 클래딩 층(110) 상에 형성된다.

그런 다음 제1 감광 코어 층(115)을 조사하기 위해 제1 포토마스크가 사용된다. 제1 포토마스크는 도파관들의 어레이를 갖는 선형 광학적 경로들의 패턴과, 렌즈 구조, 및 얼라인먼트 마크들을 포함한다. 제1 포토마스크는, 제1 포토마스크를 통해 UV 광이 조사되어, 제1 감광 코어 층(115)을 패터닝하고, 포스트-노광 베이킹이 수행된다. 제1 포토마스크로부터 선형 광학적 경로들과, 렌즈 구조, 및 얼라인먼트 마크들의 패턴의 전사와 포스트-노광 베이킹은 제1 코어 층(120)에 복수의 수신 도파관 소자들(123)과 렌즈 구조(126)를 형성한다. 따라서, 이것은 수신 도파관을 형성한다. 그런 다음 제1 감광 코어 층(115)은 솔벤트에 침지되고, 후레시 솔벤트로 워싱되고, 이온제거수(deionized water)로 워싱되고, 온화한 공기를 불어주어 건조됨으로써 현상된다. 그런 다음 제1 감광 코어 층(115)이 가열되어 임의의 잔여 솔벤트가 제거되고, 이에 의해 도 3d에 도시된 바와 같이, 수신 도파관 소자들(123)과 렌즈 구조(126)를 포함하고, 두께가 약 24㎛인 제1 코어 층(120)이 형성된다. 얼라인먼트 마크들은 도 3d에 도시되지 않는다. 따라서, 직선 도파관들을 갖는 코어 채널들의 어레이와, 모퉁이 도파관(turning waveguide)(도파관의 "L" 부분의 모퉁이 주위의 도파관들을 지시함), 및 단부 렌즈를 포함하는 제1 코어 층(120)이 형성되며, 코어 채널들은 길이 방향을 따라 서로 평행하게 연장되고 서로 이격되어 있다. 또한, 얼라인먼트 마크들도 생성되는데, 이것은 하기에서 설명되는 바와 같이 사용될 것이다.

그런 다음 제1 감광 바니시 층이 제1 코어 층(120)을 커버하도록 도포된다. 그런 다음 제1 감광 바니시 층은 UV 광에 의해 조사되고 베이크되어, 도 3e에 도시된 바와 같이 제2 클래딩 층(130)이 형성된다. 이 바람직한 실시예에서, 제2 클래딩 층(130)은 약 75㎛의 두께를 갖는다. 그러나, 제2 클래딩 층(130)의 두께는 사용자 입력 디바이스의 파라미터들에 따라 조정될 수 있다.

그런 다음, 분리용 클래딩 층(140)이 다음의 단계들, 즉 제1 감광 바니시 층을 도포하고, UV 광으로 이 층을 조사하고, 이 층을 가열하는 단계들을 3회 반복 수행함으로써 형성된다. 이러한 방식으로, 약 400㎛의 두께를 갖는 분리용 클래딩 층(140)이 도 3f에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다. 전술한 클래딩 층들과 마찬가지로, 분리용 클래딩 층(140)의 두께도 조정될 수 있다.

그 후, 제2 감광 바니시인 다른 층이 분리용 클래딩 층(140) 상에 도포된다. 그런 다음, 제2 감광 바니시 층은 프리-베이크되어 제2 감광 바니시 층으로부터 솔벤트 성분이 제거되어, 도 3g에 도시된 바와 같이 제2 감광 코어 층(145)이 형성된다.

그런 다음 제2 포토마스크가 제2 감광 코어 층(145)을 조사하기 위해 사용된다. 제2 포토마스크는 도파관들의 어레이를 갖는 선형 광학적 경로들의 패턴과, 렌즈 구조, 및 얼라인먼트 마크들을 포함한다. 제2 포토마스크의 얼라인먼트 마크들은 제1 코어 층(120) 상의 얼라인먼트 마크들과 정렬된다. 이러한 정렬에 의해, 수신 도파관 소자들(123)은 나중에 설명되는 복수의 송신 도파관 소자들(153)과 쉽고 정확하게 정렬된다. 그러므로, 수신 도파관 소자들(123) 중 유효한 소자들의 개수와 송신 도파관 소자들(123) 중 유효한 소자들의 개수가 증가되면, 터치 패널의 정확도를 증가시킬 수 있다. 제2 포토마스크는 제2 포토마스크를 통해 UV 광이 조사되어 제2 감광 코어 층(145)이 패터닝되고, 포스트-노광 베이킹이 수행된다. 제2 포토마스크로부터 선형 광학적 경로들의 패턴, 렌즈 구조, 및 얼라인먼트 마크들의 전사는, 제2 코어 층(150)에 복수의 송신 도파관 소자들(153) 및 렌즈 구조(156)를 형성한다. 따라서, 이것은 송신 도파관을 형성한다. 그런 다음, 제2 감광 코어 층(145)은 솔벤트 내에 침지되고, 순수한 솔벤트로 워싱되고, 이온제거수(deionized water)로 워싱되고, 온화한 공기를 불어주어 건조됨으로써 현상된다. 그런 다음 제2 감광 코어 층(145)이 가열되어 임의의 잔여 솔벤트가 제거되고, 이에 의해 도 3h에 도시된 바와 같이 송신 도파관 소자들(153)과 렌즈 구조(156)를 포함하는 제2 코어 층(150)이 형성된다. 얼라인먼트 마크들은 도 3h에 도시되지 않는다는 것에 유의한다. 따라서, 이 바람직한 실시예에서, 제2 코어 층(150)이 약 24㎛의 두께로 형성된다. 제2 코어 층(150)의 두께는 사용자 입력 디바이스의 파라미터들에 따라 조정될 수 있다. 직선 도파관을 갖는 코어 채널들의 어레이와, 모퉁이 도파관, 및 단부 렌즈를 포함하는 제2 코어 층(150)이 형성되고, 코어 채널들은 길이 방향을 따라 서로 형행하게 연장되고 서로에 대해 이격되어 있다. 따라서, 이중 층 도파관 구조는, 도 3h에 도시된 바와 같이, 기판(100), 제1 클래딩 층(110), 제2 코어 층(120), 제2 클래딩 층(130), 분리용 클래딩 층(140), 제2 코어 층(150)을 포함하여 형성된다.

제2 포토마스크의 얼라인먼트 마크들은 제1 코어 층(120) 상의 얼라인먼트 마크들과 정렬되기 때문에, 수신 도파관과 송신 도파관은 정확하게 정렬될 수 있고, 복수의 수신 도파관 소자들은 복수의 송신 도파관 소자들과 정확하게 정렬될 수 있다. 따라서, 복잡하고 비용이 많이 드는 정렬 과정이 회피될 수 있다.

수직한 렌즈 구조를 포함하는 제3 클래딩 층은 다음과 같이 이중 층 도파관 구조 위에 형성된다. 얼라인먼트 마크들을 갖는 몰드가 이중 층 도파관 구조 상에 배치되되, 그 얼라인먼트 마크들이 제2 코어 층(150) 상에 형성된 얼라인먼트 마크들과 정렬되도록 배치된다. 이 바람직한 실시예에서, 몰드는 석영 몰드이다. 그러나, 몰드는 코팅 층을 큐어하기 위해 UV 광을 효율적으로 투과할 수 있는 유리 몰드, 폴리머 몰드, 또는 임의의 다른 몰드일 수 있다. 그런 다음 제1 감광 바니시가 몰드의 개구를 통해 삽입되어 이중 층 도파관 구조 위에 층을 형성한다. 그런 다음 전체 구조가 UV 광에 노광되고, 몰드의 이형 처리가 수행되었고(released), 전체 구조가 베이크되어, 도 3i에 도시된 바와 같이 제3 클래딩 층(160)이 형성된다. 이 바람직한 실시예에서, 제3 클래딩 층(160)은 약 700㎛의 두께를 갖고, 제1 코어 층(120)에 대응하는 수직한 렌즈의 부분(164)과, 제2 코어 층(150)에 대응하는 수직한 렌즈의 부분(162)은 약 1.0mm와 약 1.1mm의 곡률 반경을 각각 갖는다. 그러나, 제3 클래딩 층(160)의 두께는 조정 가능할 수 있고, 수직한 렌즈의 부분들(164, 162)은 상이한 곡률 반경을 생성하기 위해 조정될 수 있다. 제1 코어 층 및 제2 코어 층이 부분(164) 및 부분(162)과 일체로 형성되기 때문에, 도파관의 크기를 감소시키는 것이 가능하고, 그에 따라 터치 패널의 크기를 감소시키는 것도 가능하다. 또한, 제1 코어 층(120)과 제2 코어 층(150)이 다중층 구조 내에 층간 층들로서 형성되기 때문에, 송신 도파관 소자들과 수신 도파관 소자들이 기계적으로 파손되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 터치 패널의 감도의 저감을 억제할 수 있다.

그런 다음 도파관 구조는 기판으로부터 벗겨져서 이중 층으로 된 도파관 구조의 두꺼운 막이 형성된다.

이제 도 4를 참조하면, 바람직한 실시예에 따른 도 1의 장치의 측면도가 도시된다. 도 4에서, 송신 도파관과 수신 도파관이 스택되어 있는 것이 더 명확하게 보여질 수 있다. 즉, 제2 코어 층(150)의 복수의 송신 도파관 소자들은 제1 코어 층(120)의 복수의 수신 도파관 소자들의 최상부 상에 형성된다. 반사기(40)는 기판(170) 상에 형성된 앞면 반사 표면(180)을 포함한다. 기판(170)과 기판(100)은 같은 기판일 수 있다. 이중 층 도파관 구조와 반사기 구조는 직사각형 베즐(bezel) 타입의 이 기판 상에 탑재될 수 있다. 이 바람직한 실시예에서, 반사 표면(180)은 오목 형태로 만곡되고, 은과 같은 반사성 물질로 코팅된다.

광원(20)은 제2 코어 층(150)의 복수의 송신 도파관 소자들에 광을 커플링한다. 개개의 도파관 소자들은 제2 코어 층(150)에 대응하는 수직한 렌즈의 부분(162)을 통해 검출 공간(35)을 가로질러(즉, 도 4에서 좌측으로부터 우측으로 지시하는 화살표) 동시적으로 광을 전송한다. 개개의 도파관 소자들로부터의 광은 반사기(40)의 반사 표면(180)에 입사된다. 이 광은 반사기(40)의 반사 표면(180)에 의해 제1 코어 층(120)의 복수의 수신 도파관 소자들을 향해 되반사된다. 광은 반사 표면(180)의 오목 형태에 의해 최상부로부터 최하부로 그리고 최하부로부터 최상부로 반사될 수 있다. 반사된 광은 제1 코어 층(120)에 대응하는 수직한 렌즈의 부분(164)에 의해 농축되고, 따라서 제1 코어 층(120)의 복수의 수신 도파관 소자들 상에 포커싱된다. 광은 분석을 위해 최종적으로 광 검출기(15)에 커플링된다.

이제 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 장치의 측면도가 제공된다. 도 5의 장치는, 반사기(40)의 구성을 제외하고는 도 4의 장치와 유사하고, 그에 따라 상이한 소자들에 대해서만 설명될 것이다. 이 바람직한 실시예에서, 반사기(40)는 기판(170) 및 반사 표면(190)을 포함한다. 반사 표면(190)은 약 45도 각도로 각각 형성된 두개의 섹션들로 형성된다. 광은 제2 코어 층(150)의 복수의 송신 도파관 소자들로부터 제2 코어 층(150)에 대응하는 수직한 렌즈의 부분(162)을 통해 검출 공간(35)을 가로질러 출사된다. 그런 다음 이 송신된 광은 입사광에 대해 45도 각도로 형성된 반사기 표면(190)의 제1 부분에 입사된다. 광은 아래로 반사되고, 입사 광에 대해 역시 약 45도 각도로 형성된 반사기 표면(190)의 제2 부분에 의해 다시 반사된다. 따라서, 광은 다시 반사기 표면(190)의 제2 부분에서 도파관을 향해 되반사된다. 광은 반사 표면(190)의 각진 형태에 의해 최상부로부터 최하부로 그리고 최하부로부터 최상부로 양 방향 반사될 수 있다. 반사된 광은 수직한 렌즈에 의해 제1 코어 층(120)을 형성하는 복수의 수신 도파관 소자들 내로 포커스된다.

이제 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 장치의 측면도가 도시된다. 도 6의 장치는 반사기(40)의 구성을 제외하고는 도 3, 4의 장치와 유사하고, 따라서 본 명세서에서는 상이한 소자들에 대해서만 설명될 것이다. 이 바람직한 실시예에서, 반사기(40)는 기판(170) 및 반사 표면(210)을 포함한다. 반사 표면(210)은 평탄한 반사 표면이고, 형광 물질로 코팅된다. 광은 제2 코어 층(150)의 복수의 송신 도파관 소자들(153)로부터 제2 코어 층(150)에 대응하는 수직한 렌즈의 부분(162)을 통해 검출 공간(35)을 가로질러 출사된다. 그런 다음 이 송신된 광은 반사 표면(210)에 입사되고, 반사 표면(210)을 코팅하는 형광 물질로부터의 형광의 결과 밝은 스폿을 생성한다. 그런 다음 밝은 스폿으로부터 출사된 광은, 수직한 렌즈에 의해, 제1 코어 층(120)을 형성하는 복수의 수신 도파관 소자들(123) 내로 포커스되어 수신되고, 광 검출기(15)에 의해 이미징된다.

위에서 논의된 바람직한 실시예 중 임의의 것에서, 기판(170)과 기판(100)은 같은 기판일 수 있다. 이중 층 도파관 구조와 반사기 구조는 직사각형 베즐 타입의 이 기판 상에 탑재될 수 있다. 또한, 기판(170)은 기판(100)과 일체로 형성될 수 있다.

또한, 비록 형광 코팅은 도 6에 도시된 바람직한 실시예에 대해서만 설명되었지만, 바람직한 다른 실시예들 중 임의의 것의 반사 표면도 형광 물질로 코팅될 수 있다. 형광 물질은 예를 들면 나일 블루(Nile blue), 쿠마린(Coumarin), 플루오레신(Fluorescin), 또는 프탈로시아닌(Phthalocyanine) 등 상이한 타입들의 다이(dye)일 수 있다. 형광 물질로 반사 표면을 코팅함으로써, 반사 표면에 부딪치는 임의의 광빔은 형광 물질을 여기시키고, 따라서 반사 표면 상에 더 밝은 스폿을 만든다. 그런 다음 이 밝은 스폿으로부터의 광은 전술한 바와 같이 복수의 수신 도파관 소자들에 의해 더 쉽게 포커스되고 수신되어 감지되고 처리된다. 그러므로, 형광 물질은 광학적 터치 패널의 감도를 증가시킨다.

유사하게, 도파관 상의 복수의 수신 도파관 소자들의 앞면 표면을 형광 물질로 코팅하는 것도 가능하다. 되돌아오는 광 빔이 수신 도파관 표면 상의 형광 물질과 부딪칠 때, 형광 물질이 여기되어, 결과적으로 더 밝은 스폿이 생성된다. 그러므로, 수신 도파관 소자들은 되돌아오는 광을 보다 쉽게 감지할 수 있고, 이에 의해 감도를 증가시킨다.

도 7은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 장치의 상면도를 도시한다. 이 바람직한 실시예는 도파관(30)의 구성을 제외하고는 앞서 논의된 도 1의 바람직한 실시예와 유사하다. 이에 따라, 상이한 소자들만이 본 명세서에서 설명될 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 도파관(30)은 검출 공간(35)의 두개의 수직한 측면들을 따라 제공된다. 그러나, 이 바람직한 실시예에서, 광원(20)과 광 검출기(15)(도시되지 않음)는 두개의 수직한 측면들 사이에 있는 검출 공간의 코너에서 도파관(30)에 커플링된다. 다시 말해서, 도 1에 도시된 바람직한 실시예에서는, 광원(20)과 광 검출기(15)는 도파관(30)의 하나의 단부("L"의 원단(遠端 혹은 distal end))에 제공되고, 도파관(30)은 두개의 수직한 측면들 주위의 연속한 L-형을 형성하는데 반해, 도 7에 도시된 바람직한 실시예에서는, 도파관은 연속적인 L-형을 형성하지 않지만, 광원(20)과 광 검출기(15)는 두개의 도파관들(30)이 서로 교차되는 지점에 제공된다(도파관이 "L"의 각도로 L형을 형성할 때). 이 구성을 이용함으로써, 광은 도파관 내에서 횡단하는 거리(즉, "L"의 원단과 기껏해야 "L"의 각부 사이의 거리)가 감소하기 때문에, 더 큰 광학적 터치 패널이 형성될 수 있다. 이에 따라, 동일 광원과 동일 광 검출기가 채택되는 한, 도파관의 길이를 따라 광의 강도의 손실이 도 1에 도시된 바람직한 실시예에서보다 더 감소된다. 또한, 도파관(30)이 전술한 공정을 이용하여 제조되기 때문에, 복잡하고 비용이 많이 드는 정렬 과정은 이 바람직한 실시예에서도 회피된다.

이제 도 8을 참조하면, 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 장치의 상면도가 제공된다. 이 바람직한 실시예는 반사기(40)의 구성을 제외하고는, 앞서 논의된 도 1의 바람직한 실시예와 유사하다. 따라서, 본 명세서에서는 상이한 소자들만 상세히 설명될 것이다. 이 바람직한 실시예에서는, 반사기(40)가 사용되지 않는다. 그 대신, 반사기(40)는 복수의 광 센서들(48)을 포함하는 제1 센서 어레이(42)와, 복수의 광 센서들(48)을 포함하는 제2 센서 어레이(44)로 대체된다. 검출 공간(35)의 하나의 단부를 따라 정렬되는 제1 센서 어레이(42)와, 검출 공간(35)의 다른 하나의 단부를 따라 정렬되는 제2 센서 어레이(44)의 복수의 광 센서들(48)은, 광 검출기(도시되지 않음)에 커플링된다. 이 바람직한 실시예는, 도파관(30)이 복수의 송신 도파관 소자들과 복수의 수신 도파관 소자들 모두가 제공될 필요는 없기 때문에, 간단화된 구조를 제공한다. 복수의 송신 도파관 소자들만이 도파관 내에 제공된다. 광은 이 바람직한 실시예에서 반사되지 않고, 센서들(48)에 의해 직접 감지되기 때문에, 도 1에 도시된 실시예에 제공되는 반사기(40)에 의해 반사되는 광의 강도의 손실을 고려할 필요가 없다. 그러므로, 도 1에 도시된 바람직한 실시예의 L-형을 갖는 도파관(30)을 여전히 이용하면서 더 큰 패널이 제조될 수 있다.

실험적인 제조: 하기의 표 1을 참조하여, 전술한 제조 공정을 이용한 실험적인 제조의 상세한 설명이 제공될 것이다.

조성	바니시 A (중량부)	바니시 B (중량부)
BPEFG	35	70
TrisP-RK	-	30
2021P	40	-
2081	25	-
Ethyl lactate(에틸 락테이트)	-	28
광산 발생제(SP-170)	0.5	0.5

바니시-A의 준비:

500ml 반응 용기에, 비스페녹시 에탄올 플루오렌 다이글리시딜 에테르(bisphenoxy ethanol fluorene diglycidyl ether)(BPEFG)(Osaka Gas Chemicals); 3',4'-에폭시사이클로헥실-카르복실레이트(3',4'-Epoxycyclohexyl-carboxylate)(2021P)(Daicel Chemicals); 및 3',4'-에폭시사이클로헥실-카르복실레이트(3',4'-Epoxycyclohexyl-carboxylate)(2081)(Daicel Chemicals)이 각각 약 35wt%; 약 40wt%; 및 약 25wt%의 중량비에 따라 첨가되었다. SP-170(Asahi Denka)이라고 불리는 광산 발생제(photoacid generator)가 약 0.5wt%의 중량비로 첨가되었다. 그런 다음 반응 용기가 약 90℃의 온도의 오일 수조 내에 놓여졌고, 전기적 교반기가 이 혼합물을 300rpm으로 약 60분 동안 섞었다. 그런 다음 이 혼합물은 냉각되었고 임의의 용해되지 않은 물질들을 제거하기 위해 필터링되었다. 마지막으로, 바니시는 어두운 병에 저장되었다.

바니시-B의 준비:

유사한 500ml 반응 용기에, 비스페녹시 에탄올 플루오렌 다이글리시딜 에테르(BPEFG); 1,3,3-트리스(4-(2-(3-옥세타닐)부톡시 페닐)부탄(1,3,3-Tris(4-(2-(3-oxetanyl)butoxy phenyl)butane))(TrisP-RK); 에틸 락테이트; 및 SP-170(Asahi Denka)로 불리는 광산 발생제가 각각 약 70wt%; 약 30wt%; 약 28wt%; 및 약 0.5wt%의 중량비에 따라 첨가되었다. TrisP-RK는 본 명세서에서 참조되어 포괄되는 일본공개특허공보 제2007-070320호에 설명된 방법을 이용하여 생성되었다. 그런 다음 반응 용기가 약 80℃ 온도의 오일 수조 내에 놓여졌고, 전기적 교반기가 이 혼합물을 250rpm으로 약 3시간 동안 섞었다. 그런 다음 이 혼합물은 냉각되었고 임의의 용해되지 않은 물질들을 제거하기 위해 필터링되었다. 마지막으로, 바니시는 어두운 병에 저장되었다.

바니시 A를 포함하는 제1 감광 바니시가 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 기판 상에 도포되었다. 바니시 층은 365nm 대역 통과 필터를 이용하여 UV 광으로 약 2000mJ/㎠의 노광 도우즈로 조사되었다. 그 후, 수지층은 약 120℃에서 약 15분 동안 가열되었고, 이에 의해 두께가 약 100㎛인 제1 클래딩 층(110)이 형성되었다.

그런 다음 바니시-B를 포함하는 제2 감광 바니시가 제1 클래딩 층(110) 상에 도포되었다. 수지층은 바니시 내의 솔벤트 성분을 제거하기 위해 약 100℃에서 약 5분 동안 프리-베이크되었다. 이에 따라 제1 감광 코어 층(115)이 제1 클래딩 층(110) 상에 형성되었다.

선과 공백을 각각 약 12㎛와 약 12㎛로 구비한 도파관 코어의 어레이를 갖는 선형 광학적 경로들의 패턴, 및 렌즈 구조가 형성되어 있는 제1 포토마스크가 약 2500mJ/㎠의 노광 도우즈로 근접 노광법에 의해 감광 수지를 조사하기 위해 사용되었다. 제1 포토마스크는 또한 얼라인먼트 마크들을 포함한다. 중심 파장이 약 365nm인 대역 통과 필터가 제1 포토마스크를 통해 UV 광을 조사하기 위해 사용되었다. UV 광에 의한 포토 패터닝 후, 감광 수지는 제1 감광 코어 층(115)을 큐어하기 위해 약 80℃에서 약 15분 동안 포스트-노광 베이킹되었다.

그런 다음 수지층은 γ-부티로락톤(γ-butyrolactone) 솔벤트 내에 약 2분 동안 침지되고, 그런 다음 후레시 γ-부티로락톤 솔벤트로 워싱되고, 이온제거수로 워싱되고, 최종적으로 온화한 공기를 불어주어 건조됨으로써 현상되었다. 그런 다음 수지층은 감광 수지의 잔여 솔벤트를 제거하기 위해 약 120℃에서 약 15분 동안 가열되었고, 이에 의해 두께가 약 24㎛인 제1 코어 층(120)이 형성되었다. 따라서, 직선 도파관을 갖는 코어 채널들의 어레이와, 모퉁이 도파관, 및 단부 렌즈가 형성되었고, 코어 채널들은 길이 방향을 따라 서로 평행하게 연장되고 서로로부터 이격된다. 또한, 얼라인먼트 마크들도 생성되어, 상부 코어 층을 패터닝하기 위해 사용될 것이다.

그 후, 제1 감광 바니시가 제1 코어 층(120)을 커버하도록 도포되었다. 그런 다음 전체 감광층이 365nm 대역 통과 필터를 사용하여 약 2000mJ/㎠의 노광 도우즈로 UV 광에 의해 조사되었고, 그 다음 약 120℃에서 약 15분 동안 포스트-노광 베이킹되었다. 이러한 방식으로, 도 3e에 도시된 두께가 약 75㎛인 제2 클래딩 층(130)이 형성되었다.

제1 감광 바니시는 수지층 상에 3회 다시 도포되었다. 바니시 층은 매번 365nm 대역 통과 필터를 사용하여 약 2000mJ/㎠의 노광 도우즈로 UV 광에 의해 조사되었다. 그 후, 수지층은 약 120℃에서 약 15분 동안 가열되었고, 이에 의해 총 두께가 약 400㎛인 분리용 클래딩 층(140)이 형성되었다.

그 후, 제2 감광 바니시가 분리용 클래딩 층(140) 상에 도포되었다. 수지층은 바니시 내의 솔벤트 성분을 제거하기 위해 약 100℃에서 약 5분 동안 프리-베이크되었다. 이에 따라 제2 감광 코어 층(145)이 분리용 클래딩 층(140) 상에 형성되었다.

선과 공백을 각각 약 12㎛와 약 12㎛로 구비한 도파관 코어의 어레이와 렌즈 구조를 갖는 선형 광학적 경로들의 패턴이 형성되어 있는 제2 포토마스크가 약 2500mJ/㎠의 노광 도우즈로 근접 노광법에 의해 감광 수지를 조사하기 위해 사용되었다. 제2 감광 마스크는 제1 코어 층(120) 상의 얼라인먼트 마크들과 정확하게 정렬되었다. 제2 포토마스크는 또한 얼라인먼트 마크들을 포함한다. 중심 파장이 약 365nm인 대역 통과 필터가 제2 포토마스크를 통해 UV 광을 조사하기 위해 사용되었다. UV 광에 의한 포토 패터닝 후, 감광 수지는 제2 감광 코어 층(145)을 큐어하기 위해 약 80℃에서 약 15분 동안 포스트-노광 베이킹되었다.

그런 다음 수지층은 γ-부티로락톤 솔벤트 내에 약 2분 동안 침지되고, 그런 다음 γ-부티로락톤 솔벤트로 워싱되고, 이온제거수로 워싱되고, 최종적으로 온화한 공기를 불어주어 건조됨으로써 현상되었다. 그런 다음 수지층은 감광 수지의 잔여 솔벤트를 제거하기 위해 약 120℃에서 약 15분 동안 가열되었고, 이에 의해 두께가 약 24㎛인 제2 코어 층(150)이 형성되었다. 따라서, 직선 도파관을 갖는 코어 채널들의 어레이와, 모퉁이 도파관, 및 단부 렌즈가 형성되었고, 코어 채널들은 길이 방향을 따라 서로 평행하게 연장되고 서로로부터 이격된다. 또한, 얼라인먼트 마크들도 생성되었다.

그러므로, 각 층이 약 400㎛ 만큼 이격되고 서로에 대해 나란히 놓인 이중 층 코어 구조가 형성되었다.

그 후, 수직한 렌즈를 포함하는 제3 클래딩 층(160)이 이중 층 도파관 구조 상에 제조되었다. 특수한 얼라인먼트 마크들을 갖는 석영 몰드가 이중 층으로 된 도파관 구조 상에 배치되었고, 제1 코어 층(120) 및 제2 코어 층(150)의 얼라인먼트 마크들과 정렬되었다. 그런 다음 제1 감광 바니시는 석영 몰드에 개구를 통해 삽입되었다. 그런 다음 전체 구조가 약 2500mJ/㎠의 노광 도우즈로 제3 포토마스크를 통해 UV 광에 노광되었다. 노광 후, 석영 몰드의 이형 처리가 수행되었고(released) 수지층은 약 80℃에서 약 15분 동안 베이크되었다.

그런 다음 도파관 구조는 현상되었고 약 120℃에서 약 15분 동안 베이크되었다. 이러한 방식으로, 수직한 렌즈 뿐만 아니라 제3 클래딩 층(160)이 약 700㎛의 두께로 제조되었다. 수직한 렌즈는 곡률 반경이 각각 약 1.0mm와 약 1.1mm인 제2 코어 층(150)에 대응하는 부분(162)과 제1 코어 층(120)에 대응하는 부분(164) 모두를 포함하였다.

마지막으로, 도파관 구조는 기판으로부터 벗겨져서 이중 층 도파관 구조의 두꺼운 막이 생성되었다.

본 발명은 그의 특정된 바람직한 실시예들을 참조하여 개시되었고 설명되었으나, 당업자는 첨부된 청구항들에 의해 정의된 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 형태 및 상세 사항들의 다양한 변경들이 만들어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims

복수의 송신 도파관 소자들과 복수의 수신 도파관 소자들을 포함하는 도파관과,

상기 도파관에 커플링된 광원과,

상기 도파관에 커플링된 광 검출기, 및

상기 도파관으로부터 이격되어 있고, 상기 복수의 송신 도파관 소자들로부터 출사된 광을 상기 수신 도파관 소자들을 향해 반사하는 반사기

를 포함하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 복수의 송신 도파관 소자들은 상기 도파관 내의 제1 평면 상에 형성되고, 상기 복수의 수신 도파관 소자들은 상기 도파관 내의 제2 평면 상에 형성되고, 상기 제1 평면은 상기 제2 평면과 상이한, 장치.
제2항에 있어서,

상기 복수의 송신 도파관 소자들은 상기 도파관 내의 상기 복수의 수신 도파관 소자들의 최상부 상에 형성되는, 장치.
제2항에 있어서,

상기 복수의 송신 도파관 소자들은 상기 도파관 내의 상기 복수의 수신 도파관 소자들의 최상부 상에 형성되는, 장치.
제3항에 있어서,

상기 복수의 송신 도파관 소자들은 클래딩 층에 의해 상기 복수의 수신 도파관 소자들로부터 분리되는, 장치.
제1항에 있어서,

상기 복수의 송신 도파관 소자들로부터 출사된 광을 포커싱하는 렌즈를 더 포함하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 복수의 수신 도파관 소자들을 향해 반사된 광을 포커싱하는 렌즈를 더 포함하는 장치.
제1항에 있어서,

제1 렌즈부와 제2 렌즈부를 포함하는 렌즈를 더 포함하고, 상기 제1 렌즈부는 상기 복수의 송신 도파관 소자들로부터 출사된 광을 포커싱하고, 상기 제2 렌즈부는 복수의 수신 도파관 소자들을 향해 반사된 광을 포커싱하는, 장치.
제8항에 있어서,

상기 렌즈는 상기 복수의 송신 도파관 소자들 및 상기 복수의 수신 도파관 소자들과 일체로 형성되는, 장치.
제1항에 있어서,

상기 도파관은 검출 영역의 수직한 측면들 상에 형성되고, 상기 반사기는 상기 도파관에 대향하는 상기 검출 영역의 측면들 상에 형성되는, 장치.
제1항에 있어서,

상기 도파관은 두개의 도파관 섹션들을 포함하고, 상기 두개의 도파관 섹션들의 각각은 상기 복수의 송신 도파관 소자들과 상기 복수의 수신 도파관 소자들을 포함하고,

상기 반사기는 두개의 반사기 섹션들을 포함하고,

상기 두개의 도파관 섹션들은 상기 검출 영역의 수직한 측면들 상에 제공되고, 상기 두개의 반사기 섹션들은 각각 상기 두개의 도파관 섹션들에 대향하는 상기 검출 영역의 측면들 상에 제공되어,

상기 도파관 섹셕들 중 하나의 상기 복수의 송신 도파관 소자들에 의해 출사된 광은 상기 도파관 섹션들 중 상기 하나에 대향하는 반사기 섹션에 의해 상기 하나의 도파관 섹션의 복수의 수신 도파관 소자들을 향해 되반사되고,

상기 도파관 섹션들 중 다른 하나의 복수의 송신 도파관 소자들에 의해 출사된 광은 상기 도파관 섹션들 중 상기 다른 하나에 대향하는 반사기 섹션에 의해 상기 도파관 섹션들 중 상기 다른 하나의 상기 복수의 수신 도파관 소자들을 향해 되반사되는, 장치.
제11항에 있어서,

상기 광원은 상기 두개의 도파관 섹션들의 복수의 송신 도파관 소자들에 광학적으로 커플링되고, 상기 광 검출기는 상기 두개의 도파관 섹션들의 복수의 수신 도파관 소자들에 광학적으로 커플링되는, 장치.
제1항에 있어서,

상기 반사기의 반사면은 형광 물질로 코팅되는, 장치.
제1항에 있어서,

상기 복수의 수신 도파관 소자들의 앞면 표면은 형광 물질로 코팅되는, 장치.
제1항에 있어서,

상기 반사기의 반사 표면은 만곡된, 장치.
제1항에 있어서,

상기 반사기는 상기 반사기의 앞면 표면에 대해 45도로 배치된 두개 이상의 반사 표면들을 포함하는, 장치.
광학적 터치 페널로서,

도파관 섹션과,

상기 도파관 섹션으로부터 검출 영역의 대향 측면 상에 제공된 미러와,

상기 도파관 섹션에 광학적으로 커플링된 표면 출사 레이저, 및

상기 도파관 섹션에 광학적으로 커플링된 검출기

를 포함하고,

상기 도파관 섹션은,

기판과,

상기 기판 상에 형성된 제1 클래딩 층과,

상기 제1 클래딩 층 상에 형성되고, 복수의 수신 도파관 소자들을 포함하는 수신 도파관과,

상기 수신 도파관 상에 형성된 제2 클래딩 층과,

상기 제2 클래딩 층 상에 형성되고, 복수의 송신 도파관 소자들을 포함하는 송신 도파관, 및

상기 송신 도파관 상에 형성되고, 수신 렌즈부와 송신 렌즈부를 포함하는 제3 클래딩 층

을 포함하고,

상기 수신 렌즈부는 상기 수신 도파관의 위치에 대응하는 위치에 형성되고, 상기 송신 렌즈부는 상기 송신 도파관의 위치에 대응하는 위치에 형성되는, 광학적 터치 패널.
제17항에 있어서,

상기 도파관 섹션은 검출 영역의 수직한 측면들 상에 형성되고, 상기 미러는 상기 도파관 섹션에 대향하는 상기 검출 영역의 측면들 상에 형성되는, 광학적 터치 패널.
제17항에 있어서,

상기 도파관 섹션은 제1 도파관 섹션이고, 상기 미러는 제1 미러이고, 상기 광학적 터치 패널은 제2 미러 및 제2 도파관 섹션을 더 포함하고,

상기 제2 도파관 섹션은,

기판과,

상기 기판 상에 형성된 제1 클래딩 층과,

상기 제1 클래딩 층 상에 형성되고, 복수의 수신 도파관 소자들을 포함하는 수신 도파관과,

상기 수신 도파관 상에 형성된 제2 클래딩 층과,

상기 제2 클래딩 층 상에 형성되고, 복수의 송신 도파관 소자들을 포함하는 송신 도파관, 및

상기 송신 도파관 상에 형성되고, 수신 렌즈부와 송신 렌즈부를 포함하는 제3 클래딩 층

을 포함하고,

상기 수신 렌즈부는 상기 수신 도파관의 위치에 대응하는 위치에 형성되고, 상기 송신 렌즈부는 상기 송신 도파관의 위치에 대응하는 위치에 형성되고,

상기 제1 도파관 섹션과 상기 제2 도파관 섹션은 상기 검출 영역의 수직한 측면들 상에 제공되고, 상기 제1 미러 및 상기 제2 미러는 각각 상기 제1 도파관 섹션 및 상기 제2 도파관 섹션에 대향하는 상기 검출 영역의 측면들 상에 제공되고,

상기 표면 출사 레이저는 상기 제1 도파관 섹션의 복수의 송신 도파관 소자들 및 상기 제2 도파관 섹션의 복수의 송신 도파관 소자들에 광학적으로 커플링되고, 상기 검출기는 상기 제1 도파관 섹션의 복수의 수신 도파관 소자들 및 상기 제2 도파관 섹션의 복수의 수신 도파관 소자들에 광학적으로 커플링되는, 광학적 터치 패널.
제17항에 있어서,

상기 미러의 반사 표면은 형광 물질로 코팅되는, 광학적 터치 패널.
제17항에 있어서,

상기 도파관 섹션의 복수의 수신 도파관 소자들의 앞면 표면은 형광 물질로 코팅되는, 광학적 터치 패널.
제19항에 있어서,

상기 제1 미러의 반사 표면과 상기 제2 미러의 반사 표면은 형광 물질로 코팅되는, 광학적 터치 패널.
제19항에 있어서,

상기 제1 도파관 섹션의 복수의 수신 도파관 소자들의 앞면 표면과 상기 제2 도파관 섹션의 복수의 수신 도파관 소자들의 앞면 표면은 형광 물질로 코팅되는, 광학적 터치 패널.
광학적 도파관으로서,

기판과,

상기 기판 상에 형성된 제1 클래딩 층과,

상기 제1 클래딩 층 상에 형성된 복수의 제1 도파관 소자들과,

상기 복수의 제1 도파관 소자들 상에 형성된 제2 클래딩 층과,

상기 제2 클래딩 층 상에 형성된 복수의 제2 도파관 소자들, 및

상기 복수의 제2 도파관 소자들 상에 형성되고, 제1 렌즈부와 제2 렌즈부를 포함하는 제3 클래딩 층

을 포함하고,

상기 제1 렌즈부는 상기 복수의 제1 도파관 소자들의 위치에 대응하는 위치에 형성되고, 상기 제2 렌즈부는 상기 복수의 제2 도파관 소자들의 위치에 대응하는 위치에 형성되는, 광학적 도파관.
제24항에 있어서,

상기 기판은 폴리에틸렌나프탈레이트 기판인, 광학적 도파관.
제24항에 있어서,

상기 제1 클래딩 층, 상기 제2 클래딩 층, 및 상기 제3 클래딩 층은 각각 파장 830nm에서 굴절율이 약 1.542인 물질로 형성되는, 광학적 도파관.
제24항에 있어서,

상기 복수의 제1 도파관 소자들과 상기 복수의 제2 도파관 소자들은 파장 830nm에서 굴절율이 약 1.594인 물질로 형성되는, 광학적 도파관.
제24항에 있어서,

상기 제1 클래딩 층, 상기 제2 클래딩 층, 및 상기 제3 클래딩 층은 각각 약 35 중량부(parts by weight)의 비스페녹시 에탄올 플루오렌 다이글리시딜 에테르(BPEFG)와, 약 40 중량부의 3',4'-에폭시사이클로헥실-카르복실레이트(2021P)와, 약 25 중량부의 3',4'-에폭시사이클로헥실-카르복실레이트(2081), 및 약 0.5 중량부의 광산 발생제(photoacid generator)를 갖는 물질로 형성되는, 광학적 도파관.
제24항에 있어서,

상기 복수의 제1 도파관 소자들과 상기 복수의 제2 도파관 소자들은 약 70 중량부의 비스페녹시 에탄올 플루오렌 다이글리시딜 에테르(BPEFG), 약 30 중량부의 1, 3, 3-트리스(4-(2-(3-옥세타닐)부톡시 페닐)부탄(TrisP-RK), 약 0.5 중량부의 광산 발생제, 및 약 28 중량부의 에틸 락테이트를 갖는 물질로 형성되는, 광학적 도파관.
제24항에 있어서,

상기 제1 클래딩 층, 상기 제2 클래딩 층, 및 상기 제3 클래딩 층은 파장 830nm에서 굴절율 약 1.542를 갖고, 상기 복수의 제1 도파관 소자들과 상기 복수의 제2 도파관 소자들은 파장 830nm에서 굴절율 약 1.594를 갖는, 광학적 도파관.
검출 영역 내의 객체를 검출하는 방법으로서,

상기 검출 영역은 적어도 그의 한 측면 상의 도파관, 및 상기 검출 영역을 가로질러 위치되어 상기 도파관과 대향하는 반사기를 갖고, 상기 도파관은 복수의 송신 도파관 소자들과 복수의 수신 도파관 소자들을 포함하고, 상기 방법은,

상기 도파관의 복수의 송신 도파관 소자들 내로 광을 커플링하는 단계와,

상기 복수의 송신 도파관 소자들로부터 상기 검출 영역을 가로질러 복수의 광빔들을 동시적으로 송신하는 단계와,

상기 도파관의 상기 복수의 수신 도파관 소자들에서 복수의 광빔들을 수신하되, 복수의 수신된 광 빔들 중 제1 부분은 상기 검출 영역에 대향하는 측면 상의 상기 반사기에서 반사되었고, 복수의 수신된 광 빔들 중 제2 부분은 상기 검출 영역 내의 상기 객체에서 반사되는, 복수의 광빔들을 수신하는 단계와,

상기 복수의 수신된 광빔들 각각의 강도를 검출하는 단계, 및

상기 복수의 수신된 광빔들의 검출된 강도에 따라 상기 검출 영역 내의 상기 객체의 위치를 결정하는 단계

를 포함하는, 검출 영역 내의 객체 검출 방법.
이중 층 도파관 구조를 생성하는 공정으로서,

기판 상에 하부 클래딩 층을 형성하는 단계와,

상기 하부 클래딩 층 상에 제1 패터닝된 코어 층을 형성하는 단계와,

상기 제1 패터닝된 코어 층 상에 제1 상부 클래딩 층을 형성하는 단계와,

상기 제1 상부 클래딩 층 상에 분리용 클래딩 층을 형성하는 단계와,

상기 분리용 클래딩 층 상에 제2 패터닝된 코어 층을 형성하는 단계와,

상기 제2 패터닝된 코어 층 상에 제2 상부 클래딩 층을 형성하여 도파관 구조를 생성하는 단계와,

상기 도파관 구조를 현상하는 단계, 및

상기 도파관 구조로부터 상기 기판을 제거하는 단계

를 포함하는 이중 층 도파관 구조 생성 공정.
제32항에 있어서,

상기 하부 클래딩 층을 형성하는 단계와 상기 제1 상부 클래딩 층을 형성하는 단계는 각각

상기 기판에 수지를 도포하는 단계와,

상기 수지를 UV(ultraviolet) 광으로 조사하는 단계, 및

상기 수지를 가열하는 단계

를 포함하는, 이중 층 도파관 구조 생성 공정.
제32항에 있어서,

상기 분리용 클래딩 층을 형성하는 단계는,

상기 기판에 수지를 도포하는 단계와,

상기 수지를 UV 광으로 조사하는 단계, 및

상기 수지를 가열하는 단계

를 3회 수행하는 단계를 포함하는, 이중 층 도파관 구조 생성 공정.
제32항에 있어서,

상기 제1 패턴닝된 코어 층을 형성하는 단계는,

상기 하부 클래딩 층 상에 수지를 도포하는 단계와,

상기 수지를 프리-베이크하는 단계와,

선형 광학적 경로들의 제1 패턴, 제1 렌즈 구조, 및 제1 얼라인먼트 마크들을 포함하는 제1 포토마스크를 상기 수지에 도포하는 단계와,

선형 광학적 경로들의 상기 제1 패턴, 상기 제1 렌즈 구조, 및 상기 제1 얼라인먼트 마크들을 상기 수지에 전사하기 위해 상기 제1 포토마스크를 통해 UV 광을 상기 수지에 조사하는 단계와,

상기 수지를 베이크하는 단계와,

상기 수지를 현상하는 단계, 및

상기 수지를 가열하는 단계

를 포함하는, 이중 층 도파관 구조 생성 공정.
제35항에 있어서,

상기 제2 패턴닝된 코어 층을 형성하는 단계는,

상기 분리용 클래딩 층 상에 수지를 도포하는 단계와,

상기 수지를 프리-베이크하는 단계와,

선형 광학적 경로들의 제2 패턴, 제2 렌즈 구조, 및 제2 얼라인먼트 마크들을 포함하는 제2 포토마스크를 상기 제1 패턴닝된 코어 층과 정렬하여 상기 제2 얼라인먼트 마크들이 상기 제1 얼라인먼트 마크들과 정합하도록 하는 단계와,

상기 제2 포토마스크를 통해 UV 광을 상기 수지에 조사하는 단계와,

상기 수지를 베이크하는 단계와,

상기 수지를 현상하는 단계, 및

상기 수지를 가열하는 단계

를 포함하는, 이중 층 도파관 구조 생성 공정.