TW201543310A

TW201543310A - 位置感測器

Info

Publication number: TW201543310A
Application number: TW104109012A
Authority: TW
Inventors: Ryoma YOSHIOKA; Yusuke Shimizu
Original assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2015-11-16
Also published as: JP2015197880A; WO2015151858A1

Abstract

本發明提供一種位置感測器，其形成為：在檢測的按壓位置的位置精確度上很優異，並且在按壓的檢測靈敏度上也很優異，又，光波導在微小按壓力下就會凹陷，而且，即使施加荷重13N的強力按壓，光波導的芯材及下包覆層也不會塑性變形，當解除該按壓後，即可很快地回復至原本的形狀。此位置感測器，在格子狀的芯材被片狀的下包覆層所支撐且被上包覆層被覆之光波導的背面上，設有硬度計硬度(Durometer hardness)為20~40且回彈彈性率為70%以上的彈性層，並在芯材的兩端面連接有發光元件及受光元件。芯材的彈性率比包覆層還要大，厚度及寬度之比是2以上，且將芯材設定成拉伸伸長率在3~10%的彈性範圍中，將下包覆層設定成拉伸伸長率在5~140%的彈性範圍中。

Description

位置感測器

發明領域

本發明是有關於一種以光學方式檢測按壓位置的位置感測器。

發明背景

迄今，已有以光學方式檢測按壓位置的位置感測器的方案被提出(參照例如，專利文獻1)。此感測器是形成為，將成為光路之複數條線狀的芯材(core)配置在縱橫方向上，並藉由包覆層(clad)覆蓋這些芯材的周緣部，就能形成片狀的光波導，且使來自發光元件的光入射至上述各個芯材的一個端面，並藉由受光元件，在各個芯材的另一端面檢測在各個芯材內傳播的光。並且，當對應上述芯材的縱橫配置部分，以筆尖等按壓光波導的表面的一部分時，該按壓部分就會在按壓方向上凹陷而將芯材壓扁(按壓方向的芯材的截面積會變小)，而在該按壓部分的芯材上，在上述受光元件上之光的檢測位準會降低，藉此，可以檢測上述按壓部分的縱橫位置(座標)。

先前技術文獻專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平8-234895號公報

發明概要

在如上述之使用了光波導的位置感測器中，為了提高按壓的檢測靈敏度，必須將芯材形成得較薄以使芯材可以立即被壓扁。然而，當將芯材做薄時，即使在芯材內傳播的光會變少，且可透過按壓而使得在受光元件上之光的檢測位準降低，卻會因為該降低的幅度小，因此有受光元件無法感測該降低，而無法檢測到按壓的情形。亦即，上述之以往的位置感測器，並無法充分地提高按壓的檢測靈敏度。

另一方面，上述位置感測器的光波導的厚度，一般都是非常薄，約1mm以下，因此當使上述光波導直接接觸於桌子等硬物的上面時，對於經由筆尖等的按壓，會變得難以凹陷。在提升按壓的檢測靈敏度之點上，所要求的是使上述光波導在較小的按壓力之下就可凹陷。

而且，藉由上述芯材的變形，即使可以檢測到按壓位置，如果在按壓被解除後，芯材仍無法很快地回復到原本的形狀，且芯材內之光的傳播也無法回復至原本的狀態，就無法預備進行下一個按壓。在上述以往的位置感測器中具有的問題為：藉由強力按壓(例如荷重13N)，芯材或下包覆層會塑性變形，導致即使解除該按壓後也無法回復至原本的形狀。

本發明是有鑑於這類情況而作成的，其目的在於提供一種位置感測器，其形成為：按壓的檢測靈敏度優異，又，光波導在較小按壓力下即可凹陷，而且，即使施加荷重13N的強力按壓，光波導的芯材及下包覆層也不會塑性變形，且在解除該按壓後，可很快地回復至原本的形狀。

為了達成上述的目的，本發明的位置感測器是包括有光波導、發光元件及受光元件的位置感測器，該光波導是呈片狀，且具有形成為格子狀之複數條線狀的芯材、支撐這些芯材的下包覆層、及被覆上述芯材的上包覆層，該發光元件係連接於該光波導之芯材的一端面上，該受光元件係連接於上述芯材之另一端面上，並將該位置感測器做成以下的構成：使上述光波導滿足下述(A)至(D)，且上述發光元件所發出之光，經過上述光波導的芯材，在上述受光元件被接收，並將對應於上述格子狀之芯材部分之光波導的表面部分作為輸入區域，且藉由該按壓而造成在上述受光元件上之受光強度的衰減來確定該輸入區域中的按壓處。

(A)上述芯材的彈性率是設定成比上述下包覆層之彈性率及上述上包覆層之彈性率更大，且在上述片狀之光波導之表面的按壓狀態下，使該按壓方向之芯材剖面的變形率，變得比上包覆層及下包覆層的剖面的變形率更小。

(B)上述芯材的厚度(T)及寬度(L)的比(T/L)是2以上。

(C)在對應於上述格子狀之芯材部分之光波導的背面部分，設有硬度計硬度(Durometer hardness)在20~40的範圍內且回彈彈性率在70%以上的彈性層。

(D)將上述芯材設定成拉伸伸長率在3~10%範圍的彈性範圍中，並將支撐上述芯材之下包覆層設定成拉伸伸長率在5~140%範圍的彈性範圍中。

再者，在本發明中，上述(A)的所謂的「變形率」是指在按壓方向之，相對於芯材、上包覆層、及下包覆層在按壓前的各個厚度之，按壓時的各個厚度的變化量之比例。

本發明的發明者們，為了提高按壓的檢測靈敏度，首先，針對在芯材之變形部分的光的傳播，反覆進行了研究。在該研究過程中，所運用的構思，並不是如以往地做成在按壓下使芯材被壓扁的形式，相反地，是做成在上述按壓下不使芯材被壓扁的形式。因此，是將芯材的彈性率設定成比下包覆層的彈性率及上包覆層的彈性率還要大。於是，上包覆層就會變形成在按壓方向上被壓扁，而芯材則會在幾乎沒有使剖面形狀產生變化的情形下(幾乎沒有被壓扁)，彎曲成陷入至下包覆層。並且，得知了因為該芯材的彎曲，會產生光從芯材洩漏(散射)之情形。亦即，在按壓部分的芯材上，會因為光的洩漏(散射)，而導致在受光元件上的光的檢測位準(受光量)降低，並且可由這個光的檢測位準降低，而檢測出按壓位置。所查明的是，像這樣，即使將芯材的彈性率變大，並做成在按壓下不使芯材被壓扁，仍然可以藉由做成在按壓下使芯材彎曲之作法，來檢測按壓位置。

接著，本發明的發明者們，針對如上所述地使芯材彎曲的部分的光洩漏(散射)之情形，反覆地進行了研究。其結果查明，芯材的厚度(T)愈厚，光愈容易洩漏(愈容易散射)。並且查明，如果將芯材的厚度(T)與寬度(L)的比(T/L)設定在2以上的話，因為芯材的厚度(T)對於寬度(L)相對上變得較厚，所以在藉由按壓使芯材如上所述地彎曲的部分，光會變得容易洩漏(容易散射)。

又，本發明的發明者們，為了做成在具有片狀的光波導的位置感測器上，讓該光波導承受較小按壓力就會凹陷，並可於解除該按壓後很快地回復至原本的形狀，而構思出在上述光波導的背面設置彈性層之作法。亦即，做成利用該彈性層的彈性，而可如上所述地容易凹陷並且可加快形狀回復。並且，為了使該特性適當化，針對上述彈性層的硬度及回彈彈性率，反覆地進行了研究。其結果查明，如果將上述彈性層的硬度計硬度設定在較低的20~40的範圍內，並且，將上述彈性層的回彈彈性率設定在較高的70%以上的話，就會使該彈性層上的光波導在較小的按壓力下即凹陷，且解除該按壓後，該光波導即很快地回復至原本的形狀。

此外，本發明的發明者們，為了即使上述按壓是荷重13N的強力按壓，也不會使光波導的芯材及下包覆層塑性變形，且當解除該按壓後，可很快地回復至原本的形狀，而著眼於上述芯材及下包覆層的拉伸伸長率，並反覆地進行了研究。其結果查明，如果將上述芯材設定成拉伸伸長率在3~10%範圍的彈性範圍中，並且將上述下包覆層設定成拉伸伸長率在5~140%範圍的彈性範圍中的話，即使對光波導施加荷重13N的強力按壓，光波導的芯材及下包覆層也不會產生塑性變形，且可在解除該按壓解除時，很快地回復至原本的形狀。

亦即，在光波導中，因為使芯材是以受到下包覆層支撐的狀態被形成，所以如果下包覆層變形的話，芯材也會成為已變形的狀態，因此即使做成讓芯材回復至原本的形狀還是不夠的，而是不只是芯材，連下包覆層也必須回復至原本的形狀。因此，在本發明中，會如上所述地限定芯材及下包覆層，以做成使芯材及下包覆層迅速地復原。再者，雖然在下包覆層之上，上包覆層也是以被覆芯材的狀態被形成，但是只要芯材及下包覆層回復至原本的形狀，芯材內的光的傳播也會回復至原本的狀態，因此，即使假設上包覆層仍原樣保持在已變形的狀態，仍然可以預備進行下一個按壓。

並發現到，像這樣，藉由將線狀芯材的彈性率設定成比下包覆層的彈性率及上包覆層的彈性率還要大，並且將芯材及下包覆層設定成特定的彈性範圍，此外，形成較厚的線狀的芯材，又，在光波導的背面，設置具有特定的硬度計硬度及回彈彈性率的彈性層，就會達到所期望的目的，進而完成了本發明。

本發明的位置感測器，是將芯材的彈性率設定成比下包覆層的彈性率及上包覆層的彈性率還要大。因此，在按壓了光波導的上包覆層的表面時，該按壓方向的芯材剖面的變形率，會變得比上包覆層及下包覆層的剖面的變形率還要小，且可以將芯材做成幾乎不被壓扁，而彎曲成陷入至下包覆層。並且，因為芯材的厚度(T)與寬度(L)之比(T/L)是被設定為2以上，所以芯材的厚度(T)對於寬度(L)相對較厚，且在藉由按壓使芯材如上所述地彎曲的部分，光會變得容易洩漏(散射)。因此，本發明的位置感測器會成為按壓的檢測靈敏度優異的感測器。

又，本發明的位置感測器，在對應於格子狀的芯材部分的光波導之背面部分，設有彈性層，且是將該彈性層設定成硬度計硬度在較低的20~40的範圍內。因此，在按壓了輸入區域之對應於格子狀的芯材部分的光波導之表面部分時，即使該按壓力較小，光波導仍會變得容易在該按壓方向上凹陷。亦即，從這點上看，也可說本發明的位置感測器在按壓的檢測靈敏度上是優異的。此外，是將上述彈性層設定成回彈彈性率在較高的70%以上。因此，在解除上述按壓時，光波導即很快地回復至原本的平坦形狀，而可以迅速地預備進行下一個按壓。亦即，本發明的位置感測器，在按壓位置的連續檢測上也是優異的。

此外，本發明的位置感測器，具有格子狀的芯材被下包覆層支撐的片狀光波導，且是將上述芯材設定成拉伸伸長率在3~10%範圍的彈性範圍中，並且將上述下包覆層設定成拉伸伸長率在5~140%範圍的彈性範圍中。因此，即使對光波導施加荷重13N的強力按壓，光波導的芯材及下包覆層也不會產生塑性變形，且可在解除該按壓時，很快地回復至原本的形狀。亦即，從這點來看，本發明的位置感測器，可以迅速地預備進行下一個按壓，在按壓位置的連續檢測上是優異的。

特別是，將上述彈性層的厚度設定在0.02~2.00mm的範圍內時，可以將上述彈性層的厚度做得較薄，並且可以使光波導的凹陷性及形狀回復性更為良好。因此，本發明的位置感測器，不但可以薄型化，並且成為在按壓的檢測靈敏度及連續檢測上都更加優異的感測器。

又，將上述上包覆層設定成拉伸伸長率在5~140%範圍的彈性範圍中時，即使對光波導施加荷重13N的強力按壓，上包覆層也不會產生塑性變形，且可在解除該按壓時，很快地回復至原本的形狀。因此，在解除上述按壓時，按壓痕跡可以很快地從光波導的表面(上包覆層的表面)消失。

並且，當上述芯材的形成材料是將含有70~100重量%之軟化點在70-130℃之環氧樹脂的環氧樹脂作為主成分，且調製成環氧樹脂當量為100~1200g/eq的樹脂組成物時，因為環氧樹脂當量為較低的100~1200g/eq，所以在芯材形成時，該形成材料的硬化速度快，而且，主成分的環氧樹脂含有多達70~100重量%之軟化點高達70~130℃的環氧樹脂，所以在芯材形成時，該形成材料幾乎不流動。因此，上述厚度(T)及寬度(L)的比(T/L)為2以上的芯材，就會形成適當的形狀。

1‧‧‧下包覆層

2‧‧‧芯材

2a‧‧‧壁面

3‧‧‧上包覆層

4‧‧‧發光元件

5‧‧‧受光元件

10a‧‧‧筆尖

30‧‧‧桌子

R‧‧‧彈性層

W‧‧‧光波導

G‧‧‧間隙

d‧‧‧寬度

α‧‧‧反射角度

圖1是模式地表示本發明之位置感測器的第1實施形態，且(a)是其平面圖，(b)是其放大剖面圖。

圖2是模式地表示上述位置感測器之使用狀態的剖面圖。

圖3(a)、(b)是模式地表示在芯材的彎曲部分之光反射角度的放大剖面圖。

圖4(a)至(e)是模式地表示附彈性層的光波導之製法的說明圖。

圖5是模式地表示本發明之位置感測器的第2實施形態的放大剖面圖。

圖6(a)至(f)是模式地表示上述位置感測器中的格子狀的芯材之交叉形態的放大平面圖。

圖7(a)、(b)是模式地表示在上述格子狀的芯材之交叉部中的光之行進路線的放大平面圖。

用以實施發明之形態

接著，根據圖式，詳細地說明本發明的實施形態。

圖1(a)是表示本發明之位置感測器的第1實施形態的平面圖，圖1(b)是將其中央部之剖面放大之圖。此實施形態的位置感測器包括有使格子狀之芯材2被四角形片狀之下包覆層1的表面所支撐且被上包覆層3被覆的四角形片狀的光波導W、設置在該光波導W的下包覆層1之背面的彈性層R、被連接在構成上述格子狀的芯材2的線狀芯材2的一個端面上的發光元件4，及被連接在上述線狀芯材2的另一個端面上的受光元件5。從上述發光元件4所發出的光，會形成為通過上述芯材2之中，並在上述受光元件5被接收。並且，是使對應於格子狀之芯材2的部分的上包覆層3的表面部分成為輸入區域。再者，在圖1(a)中，是以虛線表示芯材2，且以虛線的粗細表示芯材2的粗細。又，在圖1(a)中，是將芯材2的數量縮減而圖示。又，圖1(a)的箭頭，是表示光的前進方向。

並且，上述芯材2的彈性率，是被設定成比上述下包覆層1的彈性率及上述上包覆層3的彈性率還要大。藉此形成為，在按壓了上述四角形片狀之光波導W的表面時，可使該按壓方向之芯材2之剖面的變形率，變得比上包覆層3及下包覆層1之剖面的變形率還要小。這是本發明的重大特徵之一。藉由具有這樣的光波導W，在按壓上述輸入區域的部分時，在其按壓方向的剖面上，就能形成為使彈性率小的上包覆層3變形成被壓扁，並讓彈性率大的芯材2，在幾乎不使剖面形狀產生變化的情況下(幾乎不被壓扁)，彎曲成陷入至彈性率小的下包覆層1。

又，是將上述彈性層R設定成硬度計硬度在較低的20~40的範圍內，並且設定成回彈彈性率在較高的70%以上。這也是本發明的重大特徵之一。藉由設有像這樣的彈性層R，就可以形成：在按壓上述輸入區域的部分時，即使該按壓力較小，仍可利用上述彈性層R的低硬度計硬度，使光波導W變得在按壓方向上容易凹陷，又，在解除上述按壓時，利用上述彈性層R的高回彈彈性率，使光波導W很快地回復至原本的平坦形狀。

此外，上述芯材2是以拉伸伸長率3~10%的範圍位於彈性範圍中，且上述下包覆層1是以拉伸伸長率5~140%的範圍位於彈性範圍中。這也是本發明的重大特徵之一。藉由使上述光波導W具有這樣的芯材2及下包覆層1，即使在上述輸入區域的部分施加13N的強力按壓荷重，上述芯材2及下包覆層1，可以在維持有彈性的狀態下變形，並在解除上述按壓後，即藉由其本身的復原力，很快地回復至原本的形狀。從其形狀回復性的觀點來看，較理想的是，使上述芯材2以拉伸伸長率5~10%的範圍位於彈性範圍中，且使上述下包覆層1以拉伸伸長率15~100%的範圍位於彈性範圍中。又，在此實施形態中，上包覆層3也與上述下包覆層1同樣，是以拉伸伸長率5~140%的範圍位於彈性範圍中。因此，在解除上述按壓時，按壓痕跡可很快地從光波導W的表面(上包覆層3的表面)消失。

亦即，上述位置感測器之按壓位置的檢測是例如圖2的剖面圖所示，在將位置感測器設成以彈性層R接觸桌子30等硬物的表面而載置的狀態下，以筆尖10a等按壓上包覆層3的輸入區域的部分時，就可以檢測該按壓位置。此時，如上所述，藉由將芯材2的彈性率設得較大，芯材2就會在幾乎不使剖面形狀產生變化的情況下(幾乎不被壓扁)，彎曲成陷入至下包覆層1。在該芯材2的彎曲部分，會因為該彎曲，而發生光從芯材洩漏(散射)。因此，在以筆尖10a等按壓芯材2時，在受光元件5上之光的檢測位準會降低，並且可從該光的檢測位準的降低，而檢測出筆尖10a等的按壓位置。再者，上述按壓位置的檢測，也可以在上述輸入區域的表面上隔著樹脂薄膜、紙張等而進行。

在此，由於可如上所述地藉由將芯材2的彈性率設得較大，使芯材2在按壓下幾乎不被壓扁，所以可將芯材2形成為在按壓下幾乎不會在寬度方向上擴大。因此，在這個實施形態中，可將相鄰的線狀芯材2之間的間隙設定得較狹窄。此外，當將線狀的芯材2的寬度(L)設定成較細時，就可以提高線狀的芯材2的配置密度，且可以提高檢測之按壓位置的位置精度。

又，在這個實施形態中，如圖1(a)所示，是將複數條線狀的芯材2，以使從發光元件4到前述格子狀的部分為止的中繼部分，及從該格子狀部分到受光元件5為止的中繼部分以沿著上述格子狀的部分之外周的狀態來進行配置。在具有這樣的芯材2之配置的位置感測器中，如上所述，藉由將相鄰的線狀芯材2之間的間隙設定得較狹窄，並且將芯材的寬度(L)設定得較細，就能將配置在上述格子狀的部分之外周的上述中繼部分(框狀部分)的寬度做狹窄，且可以謀求位置感測器的省空間化。例如，在這個實施形態中，可以將使247條芯材2從上述格子狀部分排列至受光元件5為止的上述中繼部分的寬度，設定為非常狹窄的3cm左右。

並且，針對在上述芯材2的彎曲部分之光的洩漏(散射)，當比較芯材2較厚[參照圖3(a)的放大剖面圖]的情形及較薄的情形[參照圖3(b)的放大剖面圖]時，則在芯材2較厚的情形中，其光(以虛線圖示)的反射角度α會變大，所以光會變得容易洩漏(容易散射)。亦即，芯材2是厚的情形會成為較容易檢測按壓。於是，在這個實施形態中，為了提高按壓的檢測靈敏度，會將芯材2的厚度(T)及寬度(L)的高寬比(T/L)設定在2以上。這也是本發明的重大特徵之一。

又，檢測上述按壓位置時(參照圖2)，如上所述，利用彈性層R的低的硬度計硬度，即使按壓力較小，光波導W也會變得容易凹陷。因此，在這一點上也可以看出，上述位置感測器會成為按壓的檢測靈敏度優異的感測器。並且，在解除了上述按壓時，如上所述，利用彈性層R的高回彈彈性率，光波導W就會很快地回復至原本的平坦形狀。因此，上述位置感測器，為可以迅速地預備進行下一個按壓，而在按壓位置的連續檢測上優異的感測器。

此外，在檢測上述按壓位置時(參照圖2)，如上所述，藉由芯材2、下包覆層1及上包覆層3的特定的彈性範圍，該等芯材2及下包覆層1會在維持有彈性的狀態下凹陷。並且，在解除上述按壓時，如上所述，藉由芯材2、下包覆層1及上包覆層3的特定的彈性範圍，就能使光波導W很快地回復至原本的平坦形狀。因此，在這一點上也可看出，上述位置感測器，為可以迅速地預備進行下一個按壓，而在按壓位置的連續檢測上優異的感測器。

更詳細地說明，則上述芯材2的彈性率以在1GPa~10GPa的範圍內較理想，且更理想的是，在2GPa~5GPa的範圍內。如果芯材2的彈性率太小，則藉由筆尖10a等的形狀，在該筆尖10a等的按壓下，會有芯材2被壓壞的情形，恐有無法正確地檢測出筆尖10a等的位置之疑慮。另一方面，如果芯材2的彈性率太高，則在筆尖10a等的按壓下，會有芯材2無法充分地彎曲的情形。因此，不會發生光從芯材2洩漏(散射)，導致在受光元件5上之光的檢測位準不會變低，因此會有無法正確地檢測出筆尖10a的位置之疑慮。

上述上包覆層3的彈性率，以在0.1MPa以上且低於10GPa的範圍內為較理想，更理想的是，在1MPa以上且低於5GPa的範圍內。如果上包覆層3的彈性率太小，則會太過柔軟，藉由筆尖10a等的形狀，在該筆尖10a等的按壓下，會有產生破損的情形，而造成無法保護芯材2。另一方面，如果上包覆層3的彈性率太高，則即使是透過筆尖10a等的按壓，也不會變形成被壓扁變形，會有壓壞芯材2，而無法正確地檢測筆尖10a等的位置之疑慮。

上述下包覆層1的彈性率，以在0.1MPa~1GPa的範圍內為較理想，且更理想的是在1MPa~100MPa的範圍內。如果下包覆層1的彈性率太小，則會太過柔軟，在用筆尖10a等按壓之後，會有無法回復至原本的狀態，而無法連續地進行的情形。另一方面，如果下包覆層1的彈性率太高，則即使利用筆尖10a等的按壓，也不會變形成被壓扁，會有壓壞芯材2，而無法正確地檢測筆尖10a等的位置之疑慮。

可作為具有如上所述之特性的芯材2、下包覆層1及上包覆層3的形成材料，從前述彈性範圍的設定容易性的觀點來看，可以列舉出例如環氧樹脂等。並且，從光波導W的製作容易性的觀點來看，上述環氧樹脂等宜為感光性樹脂。芯材2的折射率，是被設定為比下包覆層1及上包覆層3的折射率還要大。其折射率的調整，可由例如調整各個形成材料之種類的選擇和組成比例而進行。

特別是，芯材2的形成材料，從容易如上述地將高寬比形成為2以上的觀點來看，較理想的是例如，將在70-100重量%的範圍內含有軟化點在70-130℃的範圍內之環氧樹脂的環氧樹脂作為主成分，且調製成環氧當量為100~1200g/eq範圍內的樹脂組成物。亦即，當使環氧樹脂當量低到100~1200g/eq的範圍內時，在形成芯材時，該形成材料的硬化速度就會較快，而且，當使主成分的環氧樹脂含有多達70~100重量%之軟化點高達70~130℃的範圍內的環氧樹脂時，在形成芯材時，芯材2的形成材料就幾乎不會流動。更理想的芯材2的形成材料，是將在80~100重量%的範圍內含有軟化點在70-100℃的範圍內之環氧樹脂的環氧樹脂作為主成分，且調製成環氧當量為100~400g/eq範圍內的樹脂組成物。再者，上述主成分，是指佔芯材2的整體形成材料的一半以上的成分，也包含整體僅由主成分所形成的情況。

另一方面，作為具有如上所述之特性的彈性層R的形成材料，可以列舉出例如矽氧橡膠、環氧樹脂橡膠等。又，上述彈性層R的厚度，從將該彈性層R本身做薄，並且使光波導W的凹陷性及形狀回復性更為良好的觀點來看，宜設定在0.02~2.00mm的範圍內。其理由是因為以下情形：當彈性層R太薄時，則光波導W的凹陷性及形狀回復性的效果會有變小的傾向，而彈性層R即使太厚，在光波導W的凹陷性及形狀回復性的效果並沒有充分提升的情形下，會有成為過剩品質的傾向。

又，這個實施形態的光波導W是形成為，在片狀的下包覆層1的表面部分埋設格子狀的芯材2，而將上述下包覆層1的表面及芯材2的頂面形成在同一個平面上，並以被覆這些下包覆層1的表面及芯材2的頂面的狀態，形成片狀的上包覆層3。這種構造的光波導W，因為可以將上包覆層3做成均一厚度，所以可以容易地檢測出上述輸入區域中的按壓位置。可將各層的厚度設定為例如，下包覆層1在10~500μm的範圍內，芯材2在5~100μm的範圍內，上包覆層3在1~200μm的範圍內。

針對設有上述彈性層R的光波導W的製法之一例進行說明。首先，如圖4(a)所示，將上包覆層3形成為均一厚度的片狀。接著，如圖4(b)所示，在該上包覆層3的上表面，以將芯材2突出的狀態形成為預定圖形。接著，如圖4(c)所示，以被覆該芯材2的方式，在上述上包覆層3的上表面形成下包覆層1，而製作光波導W。並且，如圖4(d)所示，在該下包覆層1的上表面形成彈性層R。之後，如圖4(e)所示，將所得到的構造體上下顛倒，將彈性層R作為下側，將上包覆層3作為上側。像這樣地進行，就可以得到設有上述彈性層R的光波導W。再者，上述下包覆層1、芯材2、上包覆層3及彈性層R，是藉由對應各自之形成材料的製法而被製作。

圖5是將本發明的位置感測器的第2實施形態的中央部的剖面放大之圖。在這個實施形態中，光波導W的構造，是形成為與圖1(b)所示之第1實施形態上下顛倒。亦即，是形成為以下的構造：在均一厚度之片狀的下包覆層1的表面上，以使芯材2突出的形態形成為預定圖形，並在被覆該芯材2的狀態下，在上述下包覆層1的表面上形成上包覆層3。除此以外的部分，則與圖1(b)所示之第1實施形態相同，且對相同的部分附加相同的符號。並且，這個實施形態的位置感測器，也可產生與圖1(b)所示之第1實施形態同樣的作用、效果。

再者，在上述各個實施形態中，雖然格子狀的芯材2的各個交叉部，通常是如圖6(a)的放大平面圖所示，形成為交叉的4個方向全部都是連續的狀態，但是也可以是其他形式。例如，如圖6(b)所示，只有交叉的1個方向，被間隙G所切斷，而成為不連續的形式亦可。上述間隙G，是以下包覆層1或是上包覆層3的形成材料所形成。此間隙G的寬度d，是設定在超過0(只要有形成間隙G即可)，且通常是在20μm以下。與其同樣地，如圖6(c)、(d)所示，也可以是將交叉的2個方向(圖6(c)是相對向的2個方向，圖6(d)為相鄰的2個方向)形成為不連續之形式，也可以是如圖6(e)所示，將交叉的3個方向形成為不連續之形式，且也可以是如圖6(f)所示，將交叉的4個方向全部都形成為不連續之形式。此外，也可以做成具備圖6(a)至(f)所示之上述交叉部中的2種以上的交叉部的格子狀。亦即，在本發明中，所謂的以複數條線狀的芯材2所形成的「格子狀」，意思包含將一部分乃至全部的交叉部以如上述的形式形成之形式。

其中尤以，當如圖6(b)至(f)所示，將交叉之至少1個方向做成不連續時，就可以減低光的交叉損失。亦即，如圖7(a)所示，在交叉的4個方向全部都是連續的交叉部上，當著眼在該交叉的1個方向[在圖7(a)中為向上方向]時，則入射到交叉部之光的一部分會到達與該光前進而來之芯材2為直交的芯材2之壁面2a，且在該壁面的反射角度大，所以會穿透芯材2[參照圖7(a)之二點鏈線的箭頭]。像這樣的光的穿透，在交叉之與上述相反側的方向(在圖7(a)中為向下方向)上也會發生。相對於此，如圖7(b)所示，若交叉的1個方向[在圖7(b)中為向上方向]藉由間隙G而形成為不連續，則會形成上述間隙G及芯材2的界面，且在圖7(a)中穿透芯材2之光的一部分在上述界面的反射角度會變小，因此不會有穿透的情形，而會在該界面上反射，並繼續在芯材2中前進[參照圖7(b)的二點鏈線的箭頭]。由此，如先前所述，當將交叉之至少1個方向做成不連續時，就可以做到減低光的交叉損失。

又，在上述各個實施形態中，雖然在下包覆層1的背面設有彈性層R，但是也可以將該下包覆層1做成由和上述彈性層R相同的形成材料所形成之層，而將由該等下包覆層1與彈性層R所構成的積層體視為一層來操作。

此外，在上述各個實施形態中，雖然上包覆層3也與上述下包覆層1同樣，設成以拉伸伸長率5~140%的範圍位於彈性範圍中，但是上包覆層3也可以是表示其它的彈性特性者。

接著，和比較例一併說明實施例。然而，本發明並不受限於實施例。

實施例

[芯材、下包覆層及上包覆層的形成材料]

如下述之表1所示，準備作為芯材形成用的4種環氧樹脂，並且準備作為包覆層(下包覆層及上包覆層)形成用的3種環氧樹脂。然後，使用這些環氧樹脂中的至少1種，各自調製出在實施光波導1至5及比較光波導1、2中所用的芯材及包覆層的形成材料。在該調製中，也使用了光酸產生劑(ADEKA公司製，Sp-170)1重量份，乳酸乙酯(和光純藥工業公司製，溶劑)50重量份。

[芯材形成用環氧樹脂的軟化點及芯材形成材料的環氧樹脂當量]

芯材形成用環氧樹脂的軟化點，是使用自動軟化點試驗器(田中科學機器製作公司製，ASP-5)，再以環球法求得。又，芯材形成材料調製後的環氧當量，是使用電位滴定裝置(京都電子工業公司製，AT-610)，再以電位滴定法求得。將其結果表示在下述之表1。

[芯材及包覆層的拉伸伸長率]

使用上述各個形成材料，製作出芯材及包覆層的板狀試驗片[0.5mm×20mm×0.05mm(厚度)]。並且，使用拉伸壓縮試驗機(TECHNO GRAPH TG-1kN)測量各個試驗片的拉伸伸長率。將其結果表示在下述之表1。

．KI-3000-4：新日鐵化學公司製

．EHPE3150：DAICEL公司製

．Epikote1007、YL7410：三菱化學公司製

．EP4080E：ADEKA公司製

[彈性層的形成材料]

如下述之表2所示，適量使用矽氧橡膠或環氧樹脂橡膠，製作出具有預定的硬度計硬度及回彈彈性率的實施彈性層1~4及比較彈性層1~3(厚度12.5mm)。再者，硬度計硬度的測量是使用硬度計。又，回彈彈性率的測量是使用符合 ISO4662的Schob式回彈彈性測定器。

．KE109E、KE1282、KE1283：信越化學工業公司製

．YL7410、Epikote1002：三菱化學公司製

．PEG：和光純藥工業公司製

[附彈性層的光波導的製作]

首先，在玻璃製基材的表面上，使用上述包覆層的形成材料，藉由旋轉塗佈法形成上包覆層。接著，在該上包覆層的表面上，使用上述芯材的形成材料，藉由光刻法(photolithography)法形成格子狀的芯材。接著，以被覆該芯材的方式，在上述上包覆層的上表面，使用上述包覆層的形成材料，藉由旋轉塗佈法形成下包覆層。然後，在該下包覆層的表面上，使用上述彈性層的形成材料，藉由加熱形成彈性層。之後，將上述上包覆層從上述玻璃製基材中剝離。其次，透過接著劑，將上述彈性層接著於鋁板的表面。像這樣進行，在鋁板的表面上，透過接著劑，製作出實施例1~7及比較例1~5的附彈性層的光波導。這些附彈性層的光波導是上述表1的實施光波導1~5及比較光波導1、2的其中任一個，與上述表2的實施彈性層1~4及比較彈性層 1~3的其中任一個的組合，且將該組合表示於下述表3、4中。又，將該等附彈性層之光波導的芯材等的尺寸及彈性率表示於下述的表3、4中。

[位置感測器的製作]

在上述附彈性層的光波導之芯材的一個端面上，連接發光元件(Optowell公司製，XH85-S0603-2s)，在芯材的另一個端面上，連接受光元件(日商濱松光子學公司製，s10226)，而製作出實施例1~7及比較例1~5的位置感測器。

[位置感測器的評價：按壓的檢測靈敏度]

在上述各個位置感測器的輸入區域的表面，隔著PET薄膜(厚度50μm)載置紙張(厚度80μm)。然後，在此紙張的表面上，以前端直徑0.5mm的原子筆尖施加0.7N的荷重。其結果為，將可以檢測出按壓位置的位置感測器評價為按壓的檢測靈敏優異並畫○，且將無法檢測出按壓位置的位置感測器評價為按壓的檢測靈敏度差並畫×，表示在下述的表3、4中。

[位置感測器的評價：凹陷性]

在上述各個位置感測器的輸入區域的表面，隔著PET薄膜(厚度50μm)載置紙張(厚度80μm)，且在該紙張的表面上，以直徑1.0mm的短針施加0.245N的荷重，並測量該短針的壓入深度。在該測量中使用了壓入深度測量裝置(Citizen公司製，CH-R1)。並且，將壓入深度超過10μm的，評價為位置感測器的凹陷性優異並畫○，且將壓入深度在10μm以下的，評價為位置感測器的凹陷性差並畫×，表示在下述的表3、4中。

[位置感測器的評價：連續檢測(形狀回復性)]

在上述各個位置感測器的輸入區域的表面，隔著PET薄膜(厚度50μm)載置紙張(厚度80μm)。然後，在該紙張的表面上未施加荷重的狀態下，以上述受光元件觀測接收光譜。接著，在上述紙張的表面，以前端直徑0.5mm的原子筆尖施加9.8N的荷重，且以上述受光元件觀測接收光譜。其次，解除上述原子筆尖的荷重，緊接著測量上述接收光譜回復至無荷重狀態下的接收光譜的時間。並且，將該回復時間少於7.1ms(CMOS掃描速度)的，評價為位置感測器的連續檢測(形狀回復性)優異並畫○，且將回復時間在7.1ms以上的，評價為位置感測器的連續檢測(形狀回復性)差並畫×，表示在下述的表3、4中。

再者，在比較例1中，在即使經過一段時間，接收光譜仍未回復的情形下，則按壓所形成的凹陷並未回復至原本的形狀。其理由為，彈性層的硬度計硬度及回彈彈性率都過低之故。又，在比較例4、5中，藉由施加上述荷重，發生塑性變形，且即使解除該荷重，形狀也沒有回復。其理由為，比較例4是位於彈性範圍中的芯材的拉伸伸長率過低之故，而比較例5是位於彈性範圍中的下包覆層的拉伸伸長率過低之故。

[位置感測器的評價：彈性維持性]

在上述各個位置感測器的輸入區域的表面，隔著PET薄膜(厚度50μm)載置紙張(厚度80μm)。並且，在該紙張表面的一個地方，以前端直徑0.5mm的原子筆尖施加9.8N荷重30次(每1次長達1秒鐘的荷重)後，使用光學顯微鏡(KEYENCE公司製，WH-Z75)觀察已施加過該荷重的表面部分。並且，將表面上無荷重痕跡的，評價為彈性維持性優異並畫○，且將表面上有荷重痕跡的，評價為彈性維持性差並畫×，表示在下述的表3、4中。

從上述表3、4的結果可以得知，實施例1~7的位置感測器，在按壓的檢測靈敏度、凹陷性、連續檢測(形狀回復性)，及彈性維持性上都是優異的，相對於此，比較例1~5的位置感測器則是其中某些特性較差。並且可以得知，其結果的差異取決於彈性層的硬度計硬度及回彈彈性率、在芯材及包覆層的彈性範圍中的拉伸伸長率，及芯材的厚度的其中任一因素。

又，在上述實施例1~7及比較例1~3的實施光波導1~5中，實際上，可以製作出線狀的芯材的寬度(L)小於20μm、相鄰之芯材之間的間隙小於20μm、芯材的厚度(T)和寬度(L)的高寬比(T/L)為2以上之，芯材之配置密度高的光波導。在芯材形成後，並以光學顯微鏡確認了該芯材的形成狀態。

並且，在上述實施例1~7中，即使改變彈性層的厚度，仍然可以得到顯示與上述實施例1~7同樣傾向的評價結果。其中尤以，將彈性層的厚度設定在0.02~2.00mm的範圍內的例子，能夠將彈性層本身的厚度做得較薄，並且可以使凹陷性及連續檢測(形狀回復性)更為良好。

又，在上述實施例1~7中，即使改變上包覆層的彈性特性，仍然可以得到顯示與上述實施例1~7同樣傾向的連續檢測(形狀回復性)之評價結果。由此可以得知，該評價結果是取決於芯材及下包覆層的彈性範圍中的拉伸伸長率。

此外，在上述實施例1~7中，雖然是在位置感測器的輸入區域的表面，以隔著PET薄膜載置紙張的狀態，對檢測靈敏度(凹陷性)及連續檢測(形狀回復性)進行了評價，但是在沒有載置這些PET薄膜及紙張的狀態下，仍然可以得到顯示與上述實施例1~7同樣傾向的評價結果。

又，在上述實施例1~7中，雖然將光波導做成圖1(b)的剖面圖所示之形式，但是即使將光波導做成圖5的剖面圖所示之形式，仍然可以得到顯示與上述實施例1~7同樣傾向的評價結果。

在上述實施例中，雖然表示了本發明的具體形態，但是上述實施例只不過是單純的例示，而非作為限定地被解釋的內容。且欲將對於本發明所屬技術領域中具有通常知識者而言屬於明顯的各種變形，視為在本發明的範圍內。

產業上之可利用性

本發明的位置感測器可應用在以下的情形中：檢測按壓位置時，用於提高該檢測的按壓位置的位置精度，並且也用於提高按壓的檢測靈敏度，還有，可使按壓痕跡很快地消失而良好地進行連續檢測。