光波導路和光學式觸摸面板的製作方法

2023-10-17 14:25:54

專利名稱：：光波導路和光學式觸摸面板的製作方法
技術領域：
：本發明涉及光波導路和採用了該光波導路的光學式觸摸面板。
背景技術：
：以往以來，公知有採用具有多個芯和埋設芯的敷層的光波導路的光學式觸摸面板(例如專利文獻l)。這樣的光學式觸摸面板採用光波導路而在顯示畫面上形成光線(紅外線)的格子，通過檢測由手指、筆遮住的光線的強度來識別手指、筆的位置坐標。由於採用了光波導路的光學式觸摸面板是薄型且靈敏度優異，所以前途值得期待。但是，採用了以往的光波導路的光學式觸摸面板難以進行光波導路的位置調整，而且，由於光波導路配置在顯示畫面的周圍，所以存在難以窄邊框化這樣的問題。專利文獻1:美國專利第5914709號圖1是採用了以往的光波導路13的光學式觸摸面板10的主要部分的俯視圖和剖視圖。採用了以往的光波導路13的光學式觸摸面板IO在顯示畫面11的周圍的邊框12上設有光波導路13。光波導路13的長邊必須與邊框12的長邊平行。但是，實際上難以平行地組裝，容易如圖1所示那樣產生光波導路13的位置偏移(不平行)。在光波導路13產生位置偏移的情況下，如圖l所示那樣光線14的方向產生偏移，無法沿與相對的邊垂直的方向射出，光傳播效率降低。此外，在採用了以往的光波導路13的光學式觸摸面板10中，由於邊框12的寬度Wl需要大於等於光波導路13的寬度W3，所以難以縮窄邊框12的寬度W1。
發明內容本發明的目的在於提供一種能夠準確且簡便地調整光波導路的組裝位置，而且能夠進一步縮窄光學式觸摸面板的邊框的光波導路。圖2是採用了本發明的光波導路23的光學式觸摸面板20的主要部分的俯視圖和剖視圖。採用了本發明的光波導路23的光學式觸摸面板20設有光波導路23，該光波導路23與顯示畫面21的周圍的邊框22緊貼地設置。與本發明的光波導路23的長邊平行地設有折彎槽23a。沿著折彎槽23a折彎光波導路23，使光波導路23緊貼於邊框22。由此，能夠不容易產生位置偏移地組裝光波導路23和邊框22。因為不產生位置偏移，所以能夠使光線24自光波導路23沿與相對的邊垂直的方向射出。此外，由於能將邊框22的寬度W2縮窄為窄於光波導路23的寬度，所以能夠容易地實現光學式觸摸面板20的窄邊框化。本發明的要旨如下。(1)本發明的光波導路是具有多個芯和埋設芯的敷層的矩形平板狀的光波導路，其特徵在於，在矩形的長邊側的側面並列地配置有多個芯的端部，在正面設有與矩形的長邊平行的折彎槽。(2)本發明的光波導路的特徵在於，該光波導路沿著上述折彎槽被折彎，被折彎的內側的面與光學式觸摸面板的顯示畫面的周緣部緊貼。(3)本發明的光學式觸摸面板的特徵在於，該光學式觸摸面板具有上述的光波導路。採用本發明的光波導路，在將光波導路安裝於光學式觸摸面板上時，光波導路的位置調整準確且簡便。例如，在4.2英寸的光學式觸摸面板具有4個光波導路的情況下，採用以往的光波導路，光波導路的位置調整需要30分鐘左右，但是採用本發明的光波導路，光波導路的位置調整能縮短為5分鐘左右。而且，採用本發明的光波導路，能夠將光學式觸摸面板的邊框部分縮窄為採用以往的光波導路的光學式觸摸面板的邊框部分的例如1/2左右。圖1是採用了以往的光波導路的光學式觸摸面板的俯視圖和剖視圖。圖2是採用了本發明的光波導路的光學式觸摸面板的俯視圖和剖視圖。圖3是本發明的光波導路的三視圖。圖4是本發明的光波導路的立體圖。圖5是本發明的光學式觸摸面板的俯視圖和剖視圖。具體實施方式光波導路如圖3所示，本發明的光波導路30是矩形平板狀，具有多個芯31和埋設芯31的敷層32。本發明的光波導路30具有並列配置有多個芯31的端部31a的長邊側的側面33和設有與長邊平行的折彎槽34的正面35。本發明的光波導路30較佳地用於通常在顯示畫面的正上方形成正交的光線(紅外線)的格子，通過檢測由手指、筆遮住的光線的強度來識別手指、筆的位置坐標方式的光學式觸摸面板。在光學式觸摸面板中，本發明的光波導路30具有代表性的為從並列配置於長邊側的側面33的多個芯31的端部31a射出光線或光線入射到並列配置於長邊側的側面33的多個芯31的端部31a。如圖2所示，設於本發明的光波導路30的正面35的、與長邊平行的折彎槽34用於折彎光波導路23而將光波導路23緊貼於顯示畫面21的周緣部(以邊框22為代表)。由此，將本發明的光波導路23安裝到光學式觸摸面板20上時，光波導路23的位置調整準確且簡便。在本發明的光波導路30中，多個芯31的另一端部31b優選並列配置於短邊側的側面36上。在從並列配置於長邊側的側面33上的芯的端部31a射出光線時，配置於短邊側的側面36上的芯的端部31b與發光元件進行光學耦合。此外，由配置於長邊側的側面33上的芯的端部31a接受(入射)光線時，配置於短邊側的側面36上的芯的端部31b與受光元件進行光學耦合。本發明的光波導路30的厚度D沒有特別限制，但通常是50iim2mm。本發明的光波導路30的長邊的長度L1根據光學式觸摸面板的顯示畫面的大小適當設定。本發明的光波導路30的短邊的長度L2(光波導路30的寬度)優選是lmm15mm。芯本發明的光波導路30所採用的芯31的折射率高於敷層32的折射率，由在傳播的光的波長下透明性高的任意材料形成。形成芯31的材料優選圖案形成性優異的紫外線固化樹脂。作為紫外線固化樹脂，優選列舉有丙烯酸系紫外線固化樹脂、環氧系紫外線固化樹脂、矽氧烷系紫外線固化樹脂、降冰片烯系紫外線固化樹脂、聚醯亞胺系紫外線固化樹脂等。芯31的截面形狀沒有特別限制，但優選圖案形成性優異的梯形或矩形。芯31的截面的寬度優選10iim500iim。芯31的截面的高度優選10ym100ym。艦本發明的光波導路30所採用的敷層32由折射率低於芯31的折射率的任意材料形成。形成敷層32的材料沒有特別限制，但優選成形性優異的紫外線固化樹脂。作為紫外線固化樹脂，優選列舉有丙烯酸系紫外線固化樹脂、環氧系紫外線固化樹脂、矽氧烷系紫外線固化樹脂、降冰片烯系紫外線固化樹脂、聚醯亞胺系紫外線固化樹脂等。芯31和敷層32的最大折射率差優選是0.01以上，更優選是0.020.2。另外，形成芯31和敷層32的高分子樹脂的折射率能夠通過使導入到高分子樹脂中的有機基的種類和含有量變化而適當增大或減小。例如將環狀芳香族性的基(苯基等)導入到樹脂分子中，或通過增加環狀芳香族性的基的樹脂分子中的含有量，能增大高分子樹脂的折射率。相反，例如將直鏈或脂肪族性的基(甲基、降冰片烯基等)導入到樹脂分子中，或通過使直鏈或脂肪族性的基的樹脂分子中的含有量增加，能減小高分子樹脂的折射率。如圖4中所示的一例那樣，在本發明的光波導路40中，優選敷層41的並列配置有多個芯的端部的長邊側的側面42為長條透鏡形狀。具有長邊側的側面42呈長條透鏡形狀的敷層41的光波導路40能夠將通常存在擴散傾向的射出光轉換為平行的光線而射出，或將通常存在擴散傾向的入射光聚集而使其入射。因此，在應用於後述的光學式觸摸面板的情況下，高度方向的位置調整的容許範圍變寬。本發明的光波導路40形成有折彎槽43，該折彎槽43與長邊平行。上述的長條透鏡形狀的部分優選是凸透鏡形狀，更優選是其側截面大致呈1/4圓面的、所謂半個雙凸透鏡狀的透鏡形狀。在長條透鏡形狀的部分是凸透鏡形狀的情況下，其曲率半徑優選是300iim5mm，更優選是500iim3mm。折彎槽如圖2所示，本發明的光波導路23沿著形成在正面上的折彎槽23a被折彎，內側的面與顯示畫面21的周緣部(以邊框22為代表)緊貼，從而能夠容易地使長邊側的側面25與顯示畫面21的一邊平行。在敷層32的不包括芯31的部分上，通過按壓刀刃而與光波導路30的長邊平行地形成本發明的光波導路30(圖3)的折彎槽34。折彎槽34既可以僅在光波導路30的一方的正面35上形成，也可以在兩方的正面上形成。折彎槽34的截面形狀可以是V字狀、梯形形狀、U字狀等任意形狀。折彎槽34的剩餘厚度(光波導路30的最小厚度)優選是50m200m。只要在該厚度範圍內，就能夠使光波導路30的高的光傳播效率和彎曲性並存。在折彎槽34的剩餘厚度小於50m的情況下，有可能在剩餘厚度部分上無法形成芯31，或即使能夠形成芯31，也由於敷層32的厚度不足而造成光傳播效率降低。在折彎槽34的剩餘厚度大於200ym的情況下，彎曲性有可能降低。觸撙g禾反本發明的光波導路能夠用於光學式觸摸面板。光學式觸摸面板例如較佳地用於計算機顯示器、ATM、售票機、遊戲機、手繪板PC等。圖5表示具有本發明的光波導路的光學式觸摸面板50的一實施方式的俯視圖和剖視圖。該光學式觸摸面板50包括發光元件51、坐標輸入區域52、發光側光波導路53、受光側光波導路54、受光元件55。發光側光波導路53引導來自發光元件51的光，生成橫穿坐標輸入區域52的光線56。受光側光波導路54接受橫穿了坐標輸入區域52的光線56。受光元件55檢測受光側光波導路54接受到的光的強度。作為發光元件51，只要是生成通過發光側光波導路53而橫穿坐標輸入區域52的光線56的發光元件，就能夠採用任意的發光元件。優選由發光元件51射出的光是近紅外區域(700nm2500nm)的波長的光。作為適合於該波長的光的發光元件51例如可列舉出發光二極體、半導體雷射器。受光元件55將光信號轉換為電信號，檢測受光側光波導路54接受到的光的強度。優選由受光元件55檢測的光是近紅外區域(700nm2500nm)的波長的光。作為適合於該波長的光的受光元件可列舉出CMOS圖像傳感器、CCD圖像傳感器。坐標輸入區域52是指從發光側光波導路53射出的光線56橫穿的區域。坐標輸入區域52有代表性的為液晶顯示器面板、等離子顯示器面板的顯示畫面。坐標輸入區域52是矩形區域易於準確地調整芯的位置，因此較佳。坐標輸入區域52的前表面既可以空有空間，什麼都不設置，也可以為了增加耐損傷性而在表面設置玻璃板、丙烯板。實施例敷層形成用清漆的調製將下述成分混合，調製成敷層形成用清漆。成分A:具有脂環骨架的環氧系紫外線固化樹脂(艾迪科公司制EP4080E)100重量份；成分B:光生酸劑(SAN-APRO公司制CPI-200K)2重量份。芯形成用清漆的i周制將下述成分混合，調製成芯形成用清漆。混合成分C:含有芴骨架的環氧系紫外線固化樹脂(大阪GasChemicals公司制OGSOLEG)40重量份；成分D:含有芴骨架的環氧系紫外線固化樹脂(NagaseChemteX公司制EX-1040)30重量份；成分E:l，3，3-三{4-[2_(3_氧雜環丁烷)]丁氧基苯基}丁烷30重量份(按照日本特開2007-070320號公報的實施例2合成)；1重量份的上述成分B;乳酸乙酯41重量份。光波導路的製作在厚度188iim的聚萘二甲酸乙二酯薄膜的表面上塗布敷層形成用清漆，照射1000mJ/cm2的紫外線後，進行80°CX5分鐘的加熱處理，形成厚度為20ym的下敷層。下敷層在波長830nm時的折射率為1.510。在上述下敷層的表面塗布芯形成用清漆，進行了IO(TCX5分鐘的加熱處理而形成了芯層。接著，將光掩模蓋在芯層上(間隔100iim)，照射2500mJ/cn^的紫外線，且進行了10(TCX10分鐘的加熱處理。接著使用Y-丁內酯水溶液溶解去除芯層的紫外線未照射部分，通過進行12(TCX5分鐘的加熱處理，形成了多個寬20iimX高50iim的芯。芯在波長830nm時的折射率為1.592。接著，以覆蓋上述多個芯的整體的方式塗布敷層形成用清漆，形成了溼厚度為60iim的樹脂層。對上述樹脂層進行8(TCX5分鐘的加熱，去除存在於芯周邊的氣泡。然後，在樹脂層上按壓石英制凹型成形模，在凹型成形模的內部填充了敷層形成用清漆。接著，透過凹型成形模對敷層形成用清漆照射2000mJ/cm2的紫外線，進行了80°CX5分鐘的加熱處理後，剝離凹型成形模。這樣，形成頂端部具有側截面形狀大致呈1/4圓面狀的凸透鏡(曲率半徑是1.5mm的半個雙凸透鏡狀的透鏡)的、厚度是lmm的上敷層。上敷層在波長830nm時的折射率是1.510。對經過上述工序獲得的矩形平板狀光波導路(縱76mm、橫12mm、厚1.02mm)沿與長邊平行方向按壓刀刃，形成最大深度為900iim的折彎槽，製作了具有折彎槽的光波導路。角鵬耐反白勺纖準備4個上述光波導路，在模擬顯示畫面的玻璃板(縱88mm、橫88mm)的各邊分別配置l個。使各光波導路在與玻璃板的各邊抵接的狀態下沿著折彎槽折彎，緊貼內側的面地進行了位置調整。在2個發光側光波導路的芯的末端藉助紫外線固化粘接劑光學耦合有射出波長850nm的光的發光元件(Optwell公司制的VCSEL)，在另2個受光側光波導路的芯的末端藉助紫外線固化粘接劑光學耦合有受光元件(TAOS公司制的CMOS線性傳感器陣列)。能夠確認如下情況在將由發光元件射出的光的強度作為100%時，製作成的光學式觸摸面板利用受光元件檢測10%的強度的光，用手指遮住橫穿坐標輸入區域的光線時，製作成的光學式觸摸面板能準確地識別手指的位置坐標。在表1中表示實施例的光學式觸摸面板的邊框寬度和芯的位置調整所需的時間。邊框寬度是被光波導路所掩蓋的玻璃板的一邊的表面的寬度。芯的位置調整所需的時間是進行光波導路的位置調整，直到用受光元件能夠檢測到來自發光元件的光強度的10%為止所需的時間。另外，在本實施例中，用玻璃板代替顯示畫面，但也可以代替玻璃板通過做成液晶顯示器面板等的顯示畫面來獲得高性能的光學式觸摸面板。比較例採用除了不具有折彎槽以外其它均與實施例相同的光波導路製作了光學式觸摸面板。在表1中表示比較例的光學式觸摸面板的邊框寬度和芯的位置調整所需的時間。表1tableseeoriginaldocumentpage8,輔測慮誠利用旋塗法將敷層形成用清漆和芯形成用清漆分別成膜在矽晶圓上，製作了折射率測量用的樣品，用稜鏡耦合器(Cylon公司制SPA-400)進行了測量。權利要求一種光波導路，是具有多個芯和埋設上述芯的敷層的矩形平板狀的光波導路，其特徵在於，在矩形的長邊側的側面並列地配置有上述多個芯的端部，在正面設有與矩形的長邊平行的折彎槽。2.根據權利要求l所述的光波導路，其特徵在於，上述光波導路沿著上述折彎槽被折彎，被折彎的內側的面與光學式觸摸面板的顯示畫面的周緣部緊貼。3.—種光學式觸摸面板，其特徵在於，具有權利要求1或2所述的光波導路。全文摘要本發明提供一種光波導路和光學式觸摸面板。由於採用了以往的光波導路的光學式觸摸面板難以調整光波導路的位置，而且光波導路被配置在顯示畫面的周圍，所以難以窄邊框化。與本發明的光波導路(30)的長邊平行地設有折彎槽(34)。沿著折彎槽(34)折彎光波導路(30)，使其緊貼於光學式觸摸面板的邊框。由此，能夠不產生位置偏移地組裝光波導路(30)和邊框，能夠自光波導路(30)沿與相對的邊垂直的方向射出光線。由於還能夠使邊框的寬度窄於光波導路(30)的寬度，所以能夠實現光學式觸摸面板的窄邊框化。文檔編號G06F3/042GK101738685SQ200910161709公開日2010年6月16日申請日期2009年7月31日優先權日2008年11月26日發明者清水裕介申請人:日東電工株式會社