TW201543312A - 位置感測器及使用於該位置感測器的板狀光導波路 - Google Patents

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Ryoma YOSHIOKA
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Abstract

本發明提供一種位置感測器及使用於該位置感測器的板狀光導波路，其在利用筆等輸入體輸入文字等資訊時，不會檢測到握持該輸入體之手的小指或其指根部分等不需要的部分。該位置感測器具備使格子狀的芯材被下包覆層與上包覆層夾持的板狀光導波路，及連接在芯材的兩端面的發光元件及受光元件，將芯材與上述包覆層之間的折射率差設定在特定範圍內，並將芯材的彈性率設定成比上述包覆層的彈性率還要大，當按壓光導波路的表面時，該按壓方向的芯材的剖面的變形率會變得比上述包覆層的剖面的變形率還要小。格子狀的芯材的交叉部是將交叉的至少1個方向以間隙斷開而成為不連續交叉。

Description

位置感測器及使用於該位置感測器的板狀光導波路 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及使用於該位置感測器的板狀光導波路。
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)。其為：將成為光路的複數條芯材配置於縱橫方向上，藉由以包覆層覆蓋這些芯材的周緣部以形成板狀，且使來自發光元件的光入射至上述各個芯材的一個端面，並在各個芯材的另一個端面藉由受光元件檢測穿透各個芯材內的光。並且，當以手指等按壓該板狀的位置感測器的表面的一部分時，可將該按壓部分的芯材壓扁(按壓方向的芯材的剖面積變小)，在該按壓部分的芯材上，就會使上述受光元件上的光的檢測位準降低，所以可以檢測出上述按壓位置。
另一方面，作為輸入文字等的輸入裝置，有具有感壓式觸控板及顯示器的裝置的方案被提出(參照例如，專利文獻2)。其為：當利用筆在上述感壓式觸控板上輸入文字等時，上述感壓式觸控板會檢測出該筆尖的加壓位置而 輸出至上述顯示器，在該顯示器上顯示上述已輸入的文字等。
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
專利文獻2：日本專利特開2006-172230號公報
發明概要
一般來說，用筆等筆記用具在紙上書寫文字等時，握持該筆記用具的手的小指或其指根部分(小魚際)等也會接觸該紙的表面。
因此，當在上述專利文獻1的板狀的位置感測器的表面，利用筆等筆記用具輸入文字等時，因為不只是筆尖，連握持該筆記用具之手的小指或其指根部分等也會按壓上述板狀的位置感測器，所以不僅是輸入的文字等，不需要的上述之小指或其指根部分等也會被檢測到。
在上述專利文獻2的輸入裝置輸入文字等的情況也是同樣地，由於上述感壓式觸控板所檢測到的，不只是筆尖的加壓位置，還有握持該筆記用具的手的小指或其指根部分等的加壓位置，因此不僅是所輸入的文字等，連不需要的上述小指或其指根部分等也會顯示在顯示器上。
本發明是有鑒於這樣的情況而做出的，其目的為提供一種位置感測器及使用於該位置感測器的板狀光導波 路，其在以筆等的輸入體輸入文字等資訊時，不會檢測到握持該輸入體的手的小指或其指根部分等不需要的部分。
為達成上述目的，本發明是將以下的位置感測器作成第1要旨，其為具備板狀光導波路、發光元件以及受光元件的板狀位置感測器。該板狀光導波路具有形成格子狀的複數條線狀的芯材、支撐這些芯材的下包覆層，及被覆上述芯材的上包覆層，該發光元件連接在上述芯材的一個端面，該受光元件連接在上述芯材的另一個端面。其中，由上述複數條線狀的芯材所形成的格子狀的一部分乃至全部的交叉部，於交叉的至少1個方向形成為以間隙所斷開的狀態之不連續交叉，且當上述位置感測器的表面的任意處的按壓，為以輸入體的曲率半徑R(單位：μm)之前端輸入部所造成的按壓，且採用該曲率半徑R及芯材的厚度T(單位：μm)的比A(=R/T)時，則將上述芯材與上述下包覆層及上述上包覆層之間的折射率差Δ設定在以下述式(1)所示的最大值Δmax，和以下述式(2)所示的最小值Δmin之間，並將上述芯材的彈性率設定成比上述下包覆層的彈性率及上述上包覆層的彈性率還要大，在上述板狀光導波路的表面的按壓狀態下，該按壓方向的芯材的剖面的變形率會成為比上包覆層及下包覆層的剖面的變形率還要小，且藉由對上述位置感測器的按壓而形成的芯材的光傳播量的變化來特定按壓處。
又，本發明是將以下的板狀光導波路作成第2要 旨，該板狀光導波路具有形成格子狀的複數條線狀的芯材、支撐這些芯材的下包覆層，及被覆上述芯材的上包覆層。其中，以上述複數條線狀的芯材所形成的格子狀的一部分乃至全部的交叉部，於交叉的至少1個方向形成為以間隙所斷開的狀態之不連續交叉，且當將上述上包覆層的表面的任意處的按壓假設為以輸入體的曲率半徑R(單位：μm)之前端輸入部所造成的按壓，且採用該曲率半徑R及芯材的厚度T(單位：μm)的比A(=R/T)時，則將上述芯材與上述下包覆層及上述上包覆層之間的折射率差Δ設定在以下述式(1)所示的最大值Δmax，和以下述式(2)所示的最小值Δmin之間，並將上述芯材的彈性率設定成比上述下包覆層的彈性率及上述上包覆層的彈性率還要大。
[數1]Δmax=8.0×10-2-A×(5.0×10-4)…(1)
[數2]Δmin=1.1×10-2-A×(1.0×10-4)…(2)
再者，在本發明中所謂的「變形率」是指按壓方向中的對於芯材、上包覆層以及下包覆層的按壓前的各個厚度之，按壓時的各個厚度的變化量的比例。
本發明的發明人們想要做成：在具有複數條線狀的芯材配置形成格子狀的板狀光導波路的位置感測器的表面，用筆等的輸入體輸入文字等的資訊時，不會檢測到握持該輸入體的手的部分，因而針對上述芯材的光傳播反覆地研究。在該研究過程中，所設想到的並不是如以往所示， 利用輸入體的前端輸入部(筆尖等)或握持筆的手的壓力壓扁芯材(剖面積變小)，反而是做成芯材不會因為上述壓力被壓扁(保持剖面積)。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更大。於是，輸入體的前端輸入部的部分與手的部分都會使上包覆層與下包覆層變形成在按壓方向上壓扁，而芯材則在原樣保持著剖面積的狀態下沿著輸入體的前端輸入部或手的部分彎曲成陷入下包覆層1。並且，芯材的彎曲情況是在輸入體的前端輸入部的部分為急遽的彎曲，在手的部分為平緩的彎曲。其結果發現到，在輸入體的前端輸入部的部分的芯材，會因為芯材急遽的彎曲的原因，發生來自芯材的光的洩漏(散射)，而在手的部分的芯材，則因為芯材的彎曲平緩，不會發生上述光的洩漏(散射)。亦即，在輸入體的前端輸入部的部分的芯材上，在受光元件上的光的檢測位準(受光量)會降低，在手的部分的芯材上，則該檢測位準不會降低。並發現到，可以從這個光的檢測位準的降低，來檢測輸入體的前端輸入部的位置，而該檢測位準沒有降低的手的部分，與沒有受到按壓的狀態相同，不會被檢測到。
此外，本發明的發明人們，為了提高輸入體的前端輸入部的位置的檢測精度，針對由輸入體的前端輸入部所形成的按壓所導致的來自上述芯材的光的洩漏(散射)反覆地研究。在該研究的過程中查出，上述光的洩漏(散射)，與芯材和下包覆層及上包覆層之間的折射率差Δ相關，而該折射率差Δ則與上述輸入體的前端輸入部的曲率半徑R 和芯材的厚度T相關。並且，反覆試驗的結果，發現到當將上述折射率差Δ設定在以上述式(1)所示的最大值Δmax，和以上述式(2)所示的最小值Δmin之間時，可以提高輸入體的前端輸入部的位置的檢測精度，因而達成本發明。
特別是，當以上述複數條線狀的芯材所形成的格子狀的一部分乃至全部的交叉部，於交叉的至少1個方向形成為以間隙斷開的狀態之不連續交叉時，即可減少光的交叉損失。本發明的發明人們獲得了這樣的知識見解。
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，在按壓了光導波路的上包覆層的表面時，該按壓方向的芯材的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，且可保持按壓方向的芯材的剖面積。並且，可以形成以下的情形：當用筆等輸入體在上述位置感測器的表面輸入文字等資訊時，在由筆尖等的前端輸入部所形成的按壓部分上，芯材的彎曲情況為沿著輸入體的前端輸入部的急遽的彎曲情況，會發生來自芯材的光的洩漏(散射)，在由握持輸入體的手的部分所形成的按壓部分上，芯材的彎曲情況為沿著手的平緩的彎曲情況，不會發生上述光的洩漏(散射)。因此，可以形成以下的情形：在受到筆尖等前端輸入部按壓的芯材上，在受光元件上的光的檢測位準會降低，在以握持輸入體的手所按壓的芯材上，該檢測位準不會降低。並且，可以形成以下的情形：從該光的檢 測位準的降低，可以檢測出筆尖等的前端輸入部的位置，而該檢測位準沒有降低的手的部分則與沒有受到按壓的狀態相同，因此不會被檢測到。而且，從使上述芯材所形成的格子狀的一部分乃至全部的交叉部於交叉的至少1個方向形成為以間隙斷開的狀態之不連續交叉的情形來看，可以減少光的交叉損失。因此，可以提高上述筆尖等前端輸入部的位置的檢測靈敏度。
此外，本發明的位置感測器，是將芯材與下包覆層及上包覆層之間的折射率差Δ設定在以上述式(1)所示的最大值Δmax，和以上述式(2)所示的最小值Δmin之間，因此可將輸入體的前端輸入部的按壓所導致的上述光的檢測位準的降低(來自芯材的光的洩漏(散射))最佳化，並可提高輸入體的前端輸入部的位置的檢測精度。
又，本發明的板狀光導波路，由於以複數條線狀的芯材所形成的格子狀的一部分乃至全部的交叉部，於交叉的至少1個方向形成為以間隙斷開的狀態之不連續交叉，所以可以減少光的交叉損失。此外，本發明的板狀光導波路，由於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，因此在按壓上包覆層的表面時，該按壓方向的芯材的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，且可保持按壓方向的芯材的剖面積。而且，本發明的板狀光導波路，是將芯材與下包覆層及上包覆層之間的折射率差Δ設定在以上述式(1)所示的最大值Δmax，和以上述式(2)所示的最小值Δ min之間。從這些事實可得知，本發明的板狀光導波路作為本發明的上述位置感測器之構成是有效的。
1‧‧‧下包覆層
2‧‧‧芯材
3‧‧‧上包覆層
4‧‧‧發光元件
5‧‧‧受光元件
10‧‧‧輸入體
20‧‧‧手
30‧‧‧平面台
10a‧‧‧前端輸入部
2a‧‧‧壁面
A‧‧‧位置感測器
d‧‧‧寬度
G‧‧‧間隙
R‧‧‧曲率半徑
T‧‧‧厚度
W‧‧‧光導波路
圖1為模式地表示本發明的位置感測器的一個實施形態的平面圖。
圖2(a)是將上述位置感測器中的格子狀的芯材的交叉部放大而模式地表示的放大平面圖，(b)是將上述位置感測器的中央部的剖面放大而模式地表示的放大剖面圖。
圖3(a)是將連續交叉部中的光的行進路線模式地表示的放大平面圖，(b)是將不連續交叉部中的光的行進路線模式地表示的放大平面圖。
圖4(a)是將以輸入體所按壓的上述位置感測器的狀態模式地表示的剖面圖，(b)是將以手所按壓的上述位置感測器的狀態模式地表示的剖面圖。
圖5(a)至(e)是將上述格子狀的芯材的交叉部的變形例模式地表示的放大平面圖。
用以實施發明之形態
接著，依據圖式詳細地說明本發明的實施形態。
圖1是表示本發明的位置感測器的一個實施形態的平面圖。此實施形態的位置感測器A具備有：具有格子狀的芯材2的四角形的板狀光導波路W、連接在構成上述格子狀之芯材2的線狀之芯材2的一個端面的發光元件4，及連接在上述線狀之芯材2的另一個端面的受光元件5。並且，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。再者，在圖1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中，是將芯材2的數量縮減而圖示。並且，圖1的箭頭是表示光的前進方向。
在此實施形態中，上述板狀光導波路W中的格子狀的芯材2的各個交叉部，如圖2(a)中以平面圖所示，交叉的4個方向全都被以間隙G斷開，而變得不連續。上述間隙G的寬度d是設定在大於0(零)(只要有形成間隙G即可)，且通常在20μm以下。並且，如圖2(b)的剖面圖所示，上述板狀光導波路W是以使上述格子狀的芯材2受到板狀的下包覆層1支撐，且受到板狀的上包覆層3被覆的狀態而形成。在這個實施形態中，上述間隙G是用上包覆層3的形成材料所形成。
像這樣，在上述格子狀的芯材2中，當將交叉部做成不連續時，就可以減少光的交叉損失。亦即，如圖3(a)所示，對交叉的4個方向全部都是連續的交叉部而言，當注目在該交叉的1個方向(在圖3(a)為上方向)上時，則入射至交叉部之光的一部分會到達與該光前進而來的芯材2為垂直相交的芯材2的壁面2a，且在該壁面上的反射角度大，因此會穿透芯材2(參照圖3(a)的二點鏈線的箭頭)。像這樣的光的穿透，在交叉之與上述相反側的方向(在圖3(a)中是下方向)上也會發生。相對於此，如圖3(b)所示，當交叉的1個方向(在圖3(b)是上方向)因間隙G而形成為不連續，則會 形成上述間隙G與芯材2的界面，且在圖3(a)中穿透芯材2的光的一部分在上述界面上的反射角度會變小，因此不會有穿透的情形，而會在該界面上反射，並繼續於芯材2中前進(參照圖3(b)的二點鏈線的箭頭)。像這樣的光的反射，在交叉之與上述相反側的方向(在圖3(b)中是下方向)上也會發生。由此可見，如先前所述，當將交叉部做成不連續時，就可以減少光的交叉損失。
又，上述板狀光導波路W，是將上述芯材2的彈性率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板狀光導波路W的表面時，可使該按壓方向的芯材2的剖面的變形率變得比上包覆層3及下包覆層1的剖面的變形率還要小。
亦即，如圖4(a)、(b)的剖面圖所示，當將上述位置感測器A放置於桌子等的平面台30上，並在位置感測器A的表面之對應於格子狀的芯材2的區域，利用拿在手20上之筆等輸入體10將文字等的資訊寫入等來進行輸入時，以筆尖等的前端輸入部10a形成的按壓部分(參照圖4(a))以及以手20的小指或其指根部分(小魚際)等形成的按壓部分(參照圖4(b))都在其按壓方向的剖面中，使彈性率小的上包覆層3與下包覆層1變形成壓扁，彈性率大的芯材2則以原樣保持剖面積的狀態，沿著前端輸入部10a或手20的部分彎曲成陷入下包覆層1。
然後，在以前端輸入部10a所形成的按壓部分中，如圖4(a)所示，由於該前端輸入部10a是尖的，因此會 使芯材2的彎曲情況成為急遽的彎曲情況，而發生來自芯材2的光的洩漏(散射)(參照圖4(a)的二點鏈線的箭頭)。另一方面，在以握持輸入體10之手20所形成的按壓部分中，如圖4(b)所示，由於該手20與上述前端輸入部10a相比較相當大且變得較圓，因此芯材2的彎曲情況成為平緩的彎曲情況，而不會發生上述光的洩漏(散射)(光在芯材2內沒有洩漏地行進)(參照圖4(b)的二點鏈線的箭頭)。因此，可以形成以下的情形：在被前端輸入部10a按壓的芯材2上，在受光元件5上的光的檢測位準會降低，而在受到握持輸入體10的手20所按壓的芯材2上，該檢測位準不會降低。並且，從該光的檢測位準的降低，可以檢測到前端輸入部10a的位置(座標)。由於該檢測位準沒有降低的手20的部分，與沒有受到按壓的狀態相同，因此不會被檢測到。
此時，如先前所述，由上述芯材2所形成的格子狀的交叉部是藉由形成不連續交叉的方式，成為減少光的交叉損失的狀態，因此可使上述筆尖等的前端輸入部10a的位置的檢測靈敏度變高。
此外，位置感測器A是將芯材2與下包覆層1及上包覆層3之間的折射率Δ設定成在以下述式(1)所示的最大值Δmax，和以下述式(2)所示的最小值Δmin之間的值。藉此，可以提高前端輸入部10a的位置的檢測精度。再者，在下述式(1)、(2)中，A是筆尖等的前端輸入部10a的曲率半徑R(單位：μm)與芯材2的厚度T(單位：μm)之比(R/T)。
[數3] Δmax=8.0×10-2-A×(5.0×10-4)…(1)
[數4]Δmin=1.1×10-2-A×(1.0×10-4)…(2)
亦即，上述折射率差Δ比上述最大值Δmax還要大時，即使利用前端輸入部10a按壓，光的洩漏(散射)量也會變少，導致在受光元件5上的光的檢測位準不會充份降低，因而無法以高精度來區別前端輸入部10a的位置與手20的位置。另一方面，當上述折射率差Δ比上述最小值Δmin還要小時，即使是由手20所形成的按壓部分，也會發生光的洩漏(散射)，因而無法以高精度來區別前端輸入部10a的位置與手20的位置。
在此，當例如，將上述前端輸入部10a的曲率半徑R(單位：μm)設在100~1000的範圍內，將芯材2的厚度T(單位：μm)設在10~100的範圍內，並將比A設在1~100的範圍內時，折射率差Δ會在1.0×10-3~7.95×10-2的範圍內。再者，比A超過100的情況，是將最小值Δmin設為1.0×10-3(固定)。
然後，藉由上述位置感測器A所檢測到的前端輸入部10a的位置以及該位置連續形成的前端輸入部10a的移動軌跡(文字或圖等)，會作為例如電子資料，而儲存在記憶體等的儲存手段中，或是傳送到顯示器而在該顯示器上顯示。
再者，上述輸入體10只要可以如上述所示地按壓位置感測器A的表面即可，可以是利用墨水等可以在紙上寫 入的筆記用具，也可以是不能用墨水在紙上寫入的單純的棒體。又，當解除上述按壓(移動前端輸入部10a、或結束寫入等的輸入)時，上述下包覆層1、芯材2及上包覆層3即可藉由各自的回復力恢復到原來的狀態(參照圖2(b))。並且，上述芯材2之對於下包覆層1之沉入深度D宜設成最大到2000μm為止。當上述沉入深度D超過2000μm時，恐怕會有使上述下包覆層1、芯材2以及上包覆層3無法恢復到原來的狀態，或者在光導波路W發生破裂的疑慮。
在此，更加詳細地說明有關上述芯材2、下包覆層1以及上包覆層3的彈性率等。
上述芯材2的彈性率以在1GPa~10GPa的範圍內較佳，更佳的是在2GPa~5GPa的範圍內。當芯材2的彈性率低於1GPa時，依據筆尖等的前端輸入部10a的形狀，會有在該前端輸入部10a的壓力下無法保持芯材2的剖面積(將芯材2壓扁)的情形，恐有無法正確地檢測前端輸入部10a的位置之虞。另一方面，當芯材2的彈性率超出10GPa時，會有由前端輸入部10a的壓力所造成的芯材2的彎曲不會成為沿著該前端輸入部10a的急遽的彎曲，而是成為平緩的彎曲之情形。因此，不會發生來自芯材2的光的洩漏(散射)，在受光元件5上的光的檢測位準不會降低，因此會有無法正確地檢測前端輸入部10a的位置之疑慮。再者，芯材2的尺寸是設定成例如，厚度在5~100μm的範圍內，寬度在1~300μm的範圍內。
上述上包覆層3的彈性率，以在0.1MPa以上且低 於10GPa的範圍內為較想，更理想的是在1MPa以上且低於5GPa的範圍內。當上包覆層3的彈性率低於0.1MPa時，會太過柔軟，而有會因筆尖等前端輸入部10a的形狀，在該前端輸入部10a的壓力下產生破損的情形，並變得無法保護芯材2。另一方面，當上包覆層3的彈性率為10GPa以上時，即使是透過前端輸入部10a或手20的壓力，也不會變形成壓扁，會有壓扁芯材2，而無法正確地檢測前端輸入部10a的位置之疑慮。再者，上包覆層3的厚度是設定在例如1~200μm的範圍內。
上述下包覆層1的彈性率，以在0.1MPa~1GPa的範圍內較為理想，更理想的是在1MPa~100MPa的範圍內。當下包覆層1的彈性率低於0.1MPa時，就會太過柔軟，而有在用筆尖等的前端輸入部10a按壓之後，也不會恢復到原來的狀態，而無法連續地進行的情形。另一方面，當下包覆層1的彈性率超出1GPa時，即使籍由前端輸入部10a或手20的壓力，也不會變形成壓扁，會有壓扁芯材2，而無法正確地檢測前端輸入部10a的位置之疑慮。再者，下包覆層1的厚度是設定在例如20~2000μm的範圍內。
作為上述芯材2、下包覆層1以及上包覆層3的形成材料，可以舉感光性樹脂、熱硬化性樹脂等為例，並可根據因應該形成材料的製法，以製作出光導波路W。又，是將上述芯材2的折射率設定為比上述下包覆層1及上包覆層3的折射率還要大。並且，關於上述彈性率及折射率的調整可以由例如各個形成材料的種類的選擇或調整組成比例 來進行。再者，也可以做成：使用橡膠板作為上述下包覆層1，並在該橡膠薄板上將芯材2形成為格子狀。
又，在上述下包覆層1的背面設置橡膠層等彈性層亦可。此時，即使下包覆層1、芯材2以及上包覆層3的回復力變差，或是該等下包覆層1等是由原本回復力差的材料所形成之層，仍然可以利用上述彈性層的彈性力來輔助上述較差的回復力，並可在解除以輸入體10的前端輸入部10a所形成的按壓後，恢復至原來的狀態。
再者，在上述實施形態中，雖然是將格子狀的芯材2的交叉部做成在交叉的4個方向全部都成為不連續的不連續交叉(參照圖2(a))，但是也可以做成其他形式的不連續交叉。例如，也可以如圖5(a)所示，只有交叉的1個方向被以間隙G所斷開，而成為不連續之形式，也可以如圖5(b)、(c)所示，使交叉的2個方向(圖5(b)為相對向的2個方向，圖5(c)為相鄰的2個方向)成為不連續之形式，也可以如圖5(d)所示，使交叉的3個方向成為不連續之形式。此外，也可以做成具備圖2(a)，圖5(a)至(d)所示之上述不連續交叉，以及使交叉的4個方向全部都為連續的連續交叉(參照圖5(e))中的2種以上的交叉的格子狀。
接著，和比較例一併來說明實施例。然而，本發明並不受限於實施例。
實施例
[上包覆層的形成材料]
成分A：環氧樹脂(四日市合成公司製，Epogosey PT)30 重量份。
成分B：環氧樹脂(大賽璐(DAICEL)公司製，EHPE3150)70重量份。
成分C：光酸產生劑(SAN-APRO公司製，CPI200K)4重量份。
成分D：乳酸乙酯(和光純藥工業公司製)100重量份。
藉由混合這些成分A至D，以調製出上包覆層的形成材料。
[芯材的形成材料]
成分E：環氧樹脂(大賽璐(DAICEL)公司製，EHPE3150)80重量份。
成分F：環氧樹脂(新日鐵化學公司製，YDCN700-10)20重量份。
成分G：光酸產生劑(ADEKA公司製，SP170)1重量份。
成分H：乳酸乙酯(和光純藥工業公司製)50重量份。
藉由混合這些成分E至H，以調製出芯材的形成材料。
[下包覆層的形成材料]
成分I：環氧樹脂(四日市合成公司製，Epogosey PT)75重量份。
成分J：環氧樹脂(三菱化學公司製，JER1007)25重量份。
成分K：光酸產生劑(SAN-APRO公司製，CPI200K)4重量份。
成分L：乳酸乙酯(和光純藥工業公司製)50重量份。
藉由混合這些成分I至L，以調製出下包覆層的形成材 料。
[光導波路的製作]
在玻璃製基材的表面，使用上述上包覆層的形成材料，藉由旋轉塗佈法形成上包覆層。此上包覆層的厚度為5μm，彈性率為1.2GPa，折射率為1.503。
接著，在上述上包覆層的表面，使用上述芯材的形成材料，藉光刻(photolithography)法形成格子狀的芯材。將這個格子狀的各個交叉部做成：使交叉的4個方向全部都被間隙G斷開而成為不連續的不連續交叉(參照圖2(a))。將上述間隙的寬度做成10μm。又，上述芯材的厚度為30μm，格子狀部分的芯材的寬度為100μm，間距為600μm，彈性率為3GPa，折射率為1.523。
接著，以被覆上述芯材的方式，使用上述下包覆層的形成材料在上述上包覆層的表面，以旋轉塗佈法形成下包覆層。此下包覆層的厚度(從上包覆層的表面起算的厚度)為200μm，彈性率為3MPa，折射率為1.503。
然後，準備一在PET製基板(厚度1mm)的單面上黏貼有雙面膠帶(厚度25μm)之物件。接著，將該雙面膠帶的另一方的粘著面黏貼於上述下包覆層的表面，在該狀態下將上述上包覆層從上述玻璃製基材剝離。
[比較例]
[上包覆層的形成材料]
成分M：環氧樹脂(四日市合成公司製，Epogosey PT)40重量份。
成分N：環氧樹脂(大賽璐(DAICEL)公司製，2021P)60重量份。
成分O：光酸產生劑(ADEKA公司製，SP170)4重量份。
藉由混合這些成分M至O，以調製出上包覆層的形成材料。
[芯材的形成材料]
成分P：環氧樹脂(四日市合成公司製，Epogosey PT)30重量份。
成分Q：環氧樹脂(DIC公司製，EXA-4816)70重量份。
成分R：光酸產生劑(ADEKA公司製，SP170)4重量份。
藉由混合這些成分P至R，調製出芯材的形成材料。
[下包覆層的形成材料]
成分S：環氧樹脂(四日市合成公司製，Epogosey PT)40重量份。
成分T：環氧樹脂(大賽璐(DAICEL)公司製，2021P)60重量份。
成分U：光酸產生劑(ADEKA公司製，SP170)4重量份。
藉由混合這些成分S至U，以調製出下包覆層的形成材料。
[光導波路的製作]
與上述實施例同樣地進行，製作出相同尺寸的光導波路。不過，關於彈性率，上包覆層為1GPa，芯材為25MPa，下包覆層為1GPa。又，關於折射率，上包覆層為1.504，芯材為1.532，下包覆層為1.504。
[位置感測器的製作]
在上述實施例及比較例的各個光導波路的芯材的一個端面連接發光元件(Optowell公司製，XH85-S0603-2s)，並在芯材的另一端面連接受光元件(日商濱松光子學(Hamamatsu Photonics)公司製，s10226)，製作實施例及比較例的各個位置感測器。
[位置感測器的評價]
在上述各個位置感測器的表面，利用圓珠筆的筆尖(曲率半徑350μm)以荷重1.47N進行按壓，並利用人的食指(曲率半徑1cm)以荷重19.6N進行按壓。然後，以未承受上述荷重的情況與承受的情況測定在上述受光元件上的光的檢測位準(受光量)，依據下述之式(3)算出該衰減率。
其結果為，在實施例的位置感測器中，筆尖按壓時的衰減率為80%，食指按壓時的衰減率為0%。相對於此，在比較例的位置感測器中，筆尖按壓時的衰減率為60%，食指按壓時的衰減率為50%。
亦即，可以得知，在實施例的位置感測器中，在受光元件上的光的檢測位準在筆尖按壓時降低，在食指按壓時並沒有降低，因此可以只檢測出筆尖的位置，食指的位置由於與未按壓的狀態相同，因而不會被檢測到。相對於此，可以得知，在比較例的位置感測器中，在受光元件 上的光的檢測位準不論在筆尖按壓時還是在食指按壓時都有相同程度的降低，因此不只是筆尖的位置，連不需要的食指的位置也會被檢測到。
再者，如上所述，圓珠筆的筆尖的曲率半徑R為350μm，實施例及比較例的芯材的厚度T都是30μm，因此前述比A(=R/T)都是11.7。並且，芯材與下包覆層及上包覆層之間的折射率差Δ的最大值Δmax，依據前述的式(1)，都是7.4×10-2，而最小值Δmin，依據前述的式(2)，都是9.8×10-3。亦即，實施例的上述折射率差Δ(=0.020)及比較例的上述折射率差Δ(=0.028)都被設定成在上述最大值Δmax及最小值Δmin之間的值。
又，即使將格子狀的芯材的各個交叉部做成交叉1~3個方向成為不連續的不連續交叉(參照圖5(a)至(d))，仍然可以得到顯示與上述實施例同樣的傾向的結果。再者，即使做成具備使交叉的1~4個方向成為不連續的不連續交叉(參照圖2(a)，圖5(a)至(d))，以及使交叉的4個方向全部都為連續的連續交叉(參照圖5(e))中的2種以上的交叉的格子狀，也能得到顯示與上述實施例同樣的傾向的結果。
在上述實施例中，雖然顯示了本發明中的具體的形態，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。並欲將對本發明所屬技術領域中具有通常知識者來說屬於明顯的各種變形，都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以應用於下列情況：在用手握持筆等輸入體輸入文字等時，會形成只檢測必要的筆尖等的前端輸入部的位置或移動軌跡，不會檢測不需要之手的位置等。並且，本發明的板狀光導波路可以作為上述位置感測器的構成而應用。
1‧‧‧下包覆層
2‧‧‧芯材
3‧‧‧上包覆層
4‧‧‧發光元件
5‧‧‧受光元件
A‧‧‧位置感測器
W‧‧‧板狀光導波路

Claims (2)

  1. 一種位置感測器，是具備有板狀光導波路、發光元件及受光元件的板狀之位置感測器，該板狀光導波路具有形成格子狀的複數條線狀的芯材、支撐這些芯材的下包覆層，及被覆上述芯材的上包覆層，該發光元件連接在上述芯材的一個端面，該受光元件連接在上述芯材的另一個端面，該位置感測器之特徵在於：由上述複數條線狀的芯材所形成的格子狀的一部分乃至全部的交叉部，於交叉的至少1個方向形成為以間隙所斷開的狀態之不連續交叉，且當對上述位置感測器的表面的任意處的按壓，為輸入體的曲率半徑R(單位：μm)之前端輸入部所造成的按壓，且採用該曲率半徑R及芯材的厚度T(單位：μm)的比A(=R/T)時，則將上述芯材、與上述下包覆層及上述上包覆層之間的折射率差Δ設定在以下述式(1)所示的最大值Δmax，和以下述式(2)所示的最小值Δmin之間，並將上述芯材的彈性率設定成比上述下包覆層的彈性率及上述上包覆層的彈性率還要大，在上述板狀光導波路的表面的按壓狀態下，該按壓方向的芯材的剖面的變形率成為比上包覆層及下包覆層的剖面的變形率 還要小，且藉由對上述位置感測器的按壓而造成的芯材的光傳播量的變化來特定按壓處，[數1]Δmax=8.0×10-2-A×(5.0×10-4)…(1) [數2]Δmin=1.1×10-2-A×(1.0×10-4)…(2)。
  2. 一種板狀光導波路，具有：形成格子狀的複數條線狀的芯材；支撐這些芯材的下包覆層；以及被覆上述芯材的上包覆層，該板狀光導波路之特徵在於：以上述複數條線狀的芯材所形成的格子狀的一部分乃至全部的交叉部，於交叉的至少1個方向形成為以間隙所斷開的狀態之不連續交叉，且當將上述上包覆層的表面的任意處的按壓假設為以輸入體的曲率半徑R(單位：μm)之前端輸入部所造成的按壓，且採用該曲率半徑R及芯材的厚度T(單位：μm)的比A(=R/T)時，則將上述芯材與上述下包覆層及上述上包覆層之間的折射率差Δ設定在以下述式(1)所示的最大值Δmax，和以下述式(2)所示的最小值Δmin之間，並將上述芯材的彈性率設定成比上述下包覆層的彈性率及上述上包覆層的彈性率還要大，[數3]Δmax=8.0×10-2-A×(5.0×10-4)…(1) [數4]Δmin=1.1×10-2-A×(1.0×10-4)…(2)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4084727B2 (ja) * 2003-09-30 2008-04-30 日本航空電子工業株式会社 光導波路型タッチパネル
JP4889695B2 (ja) * 2008-08-07 2012-03-07 日東電工株式会社 光導波路の組み合わせ構造体
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