触摸屏用光波导的制作方法

专利名称：触摸屏用光波导的制作方法
技术领域：
本发明涉及触摸屏用光波导。
技术背景触摸屏是由手指和专用笔等在液晶显示器等画面上通过直接接触来操作设备等的输入装置，其结构具有显示操作内容等的显示器； 以及检测该显示器画面中上述手指等的接触位置(坐标)的检测装置。 然后，将由该检测装置检测到的接触位置信息作为信号发送，进行在 此接触位置上所显示的操作等。作为使用上述触摸屏的设备，比如有 金融机构的ATM、车站的售票机、便携游戏机等。作为上述触摸屏中手指等接触位置的检测方法，建议了使用光波 导的检测方法(例如参照专利文献1)。即，在该触摸屏中，在四边 形的显示器画面周边部上设置了四边形的框状透镜，并且通过将与框 状透镜同轴地一体化的四棱柱形的透镜固定框外嵌在上述显示器侧 周面，将该框状透镜固定在上述显示器上。另外，上述光波导巻装在 该透镜固定框的侧周面上。在该光波导中形成了多个光通过的芯材， 并在上述巻装状态下，各芯材的一端面(光的出入口 )朝向上述框状 透镜方向形成。另外，两组相对的光波导部分的各组中，从相对的一 侧芯材射出的光，由上述框状透镜将方向变为与显示器画面平行后， 朝向相对的框状透镜部分，再由其框状透镜的部分改变方向，使之射 入相对的另一侧芯材。这样，通过上述光波导和框状透镜，在显示器 画面上光变为沿着网格状传播的状态。在此状态下，将手指接触显示 器画面时，由于手指切断光的一部分，由光波导的受光侧感知^L切断 部分的光，由此，能够检测上述手指接触部分的位置。专利文献ll美国US2006/0002655A1但是，上述专利文献l中的光波导，在四边形显示器的侧周面的 角部中，在曲率半径变小的状态下成为弯折的状态，因为存在负荷， 导致不仅有破损的可能，还会增加光损失。发明内容本发明是鉴于上述课题发明的，其目的在于提供能够防止在弯折 部分的破损、同时降低光损失的触摸屏用光波导。为了实现上述目的，本发明的触摸屏用光波导，是将其弯折部的 定位在触摸屏显示器的侧周面的角部、并沿着显示器的侧周面巻装的带状触摸屏用光波导，具有芯材；包围芯材的下包层(日文7》/ 一夕，'7卜'層)及上包层(才一"'一夕，y卜'層)；以及至少在存在于 弯折部外侧的下包层表面部位上形成的加强层，在弯折部内侧不存在 上包层。本发明的触摸屏用光波导的特征在于，定位在显示器侧周面角部 上的光波导的弯折部分中，至少在存在于其弯折部分外侧上的下包层 表面上形成了加强层，所以能够提高对弯折的耐性、并防止破损。另 外，不存在定位于上述弯折部分内侧的上包层，所以该部分中，芯材 与空气(折射率=1)接触，与相对于上包层比较，折射率的差变大， 所以即使芯材被弯折，通过芯材的光的泄漏也受到抑制，能够降低光 损失。并且，在上述弯折部分中没有形成上包层，因此光波导易弯折， 弯折部分上不易形成褶皱，芯材内的光能够顺畅通过。特别是在上述加强层由金属构成时，对弯折的跟随性较好，同时 其弯折形状维持性较好。


图1示意性地示出本发明光波导的一个实施方式，(a)为其平 面图，(b)为其截面图。图2示意性地示出使用了上述光波导的触摸屏的立体图。 图3示意性地示出上述触摸屏的截面图。图4示意性地示出上述光波导的制造方法，(a)为其平面图， (b)为其截面图。图5示意性地示出上述光波导的制造方法，(a)为其平面图， (b)为其截面图。图6示意性地示出上述光波导的制造方法，(a)为其平面图， (b)为其截面图。图7示意性地示出上述光波导的制造方法，(a)为其平面图， (b)为其截面图。图8示意性地示出上述光波导的制造方法，(a)为其平面图， (b)为其截面图。图9示意性地示出上述光波导的制造方法，(a)为其平面图， (b)为其截面图。图IO示意性地示出本发明光波导另一实施方式的截面图。符号说明Al光波导C弯折部分2下包层3芯材4上包层5加强层具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明的实施方式。图l(a)、 (b)示出本发明的触摸屏用光波导的一个实施方式。 该实施方式的触摸屏用光波导(以下简称为"光波导")Al在多个芯 材3被下包层2和上包层4包含的状态下形成为带状，另外如图2所 示，沿着触摸屏10的四边形显示屏11的侧周面巻装后被使用。因此， 上述光波导A1中，如图l(a)、 (b)所示，定位在上述显示器ll (参照图2)侧周面角部的光波导Al的弯折部分C (本实施方式中为3处)中，在存在于其弯折部分C外侧的下包层2的表面上形成了 加强层5，并且上包层4中，定位在上述弯折部分C内侧的部分没有 形成上包层4。另外，在图l(a)及图2中，由虚线和实线表示芯材 3,并且虚线及实线的粗细表示芯材3的粗细。在以后的附图中也是 一样的。具体来说，作为上述加强层5并没有特别限定，但从跟随角部、 易弯折且具有作为加强层5的强度的观点看来，金属薄膜或者树脂薄 膜较好，其中，从其弯折形状维持性好的观点看来，金属薄膜更佳。 另外，加强层5的厚度在10 30nm的范围内较好，加强层5的长度(与带状光波导Al长度方向同方向的部分的长度)设定为10mm以 上较好，加强层5的宽度设定为与带状光波导Al宽度相同较好。另 外，作为上述金属薄膜的形成材料并没有特别限定，例如42合金、 不锈钢、铜、铝等均可以。另外，作为上述树脂薄膜的形成材料并没 有特别限定，例如聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚降冰片烯、聚酰亚胺等 均可以。上述弯折部分C中未形成上包层4的部分的宽度(与带状光波 导Al长度方向同方向部分的宽度)，从容易弯折光波导Al的观点 看来，分别设定在3 7mm范围内较好。另外，在未形成该上包层4 的部分中，芯材3与空气接触，与相对上包层4比较，折射率的差变 大(例如在下述实施例中，芯材3的折射率=1.602、上包层4的折射 率=1.542，与之相对，空气的折射率=1)，所以即使芯材3弯折，也 能够抑制通过芯材3的光的泄漏，能够降低光损失。另外，本实施方式中，如图l(a)所示，上述光波导A1的芯材 3的图案如下延伸，从带状光波导Al的一对侧面中的一侧(图中为 下侧)的一端部(图中为左端部)到另一侧(图中为上侧)侧面的长 度方向的一半为止的区域(图中为左半部分)中，多个芯材3成直角 且等间隔那样地延伸。并且，与之左右对称地形成多个芯材3。即， 从上述侧面的一侧(图中为下侧)的另一端(图中为右端部)到另一侧(图中为上侧)侧面的长度方向的一半为止的区域(图中为右半部分)中，多个芯材3成直角且等间隔地延伸。并且，图1 (a)中，在 芯材3两端部附近示出的箭头表示光前进的方向。另外，图l(a)中， 省略了芯材3的数量，在图l(b)中，示意性地表示了芯材3。在以 后的附图中也是一样的。另外，如图2所示，在上述触摸屏10中，在显示器ll的画面周 边部上设置了四边形的框状透镜12，与框状透镜12同轴地一体化的 四棱柱形透镜固定框13被外嵌在上述显示器11的侧周面，由此，该 框状透镜12被固定在上述显示器11上。另外，通过在该透镜固定框 13的侧周面上巻装上述光波导Al，成为沿着显示器11侧周面巻装的 状态。在此巻装状态中，等间隔地形成了上述芯材3—端部的侧面[图 1 (a)中为上侧的侧面被定位在框状透镜12侧(图2中为上侧)， 与之相对的侧面图1 (a)中为下侧的侧面被定位在显示器11里侧 (图2中为下侧)，光波导Al长度方向的一端部[图1 (a)中为左端 部与另一端部[图1 (a)中为右端部被定位在透镜固定框13侧周面 的一角部13a。在其一角部13a中，定位在显示器11里侧(图2中的 下侧)的侧面[图1 (a)中为下侧的侧面的另一端部[图1 (a)中为 右端部的芯材3与光源(未图示)连接， 一端部[图1 (a)中为左端 部的芯材3与检测器(未图示)连接。并且，图2中，透镜固定框 13的一角部13a附近所示的箭头以及显示器11上所示的箭头(点划 线)表示光L的前进方向。另外，图2中，光L只表示了一部分。两组相对的光波导A1部分的各组中，如图3中点划线所示，光 L从相对的一侧芯材3向框状透镜12的方向射出，上述框状透镜12 将光L的方向改变为与显示器11画面平行、并朝向相对的框状透镜 12的部分，然后改变该框状透镜12的部分中接收的光L的方向，使 之射入相对的另一侧芯材3。然后，通过上述光波导Al和框状透镜 12，在显示器11的画面上光L为呈网格状地走向的状态(参照图2)。 在此状态下当手指接触显示器11的画面时，由于手指切断光L的一 部分，由光波导Al的受光侧感知被切断部分的光L，由此能够检测上述手指接触部分的位置。下面举例说明上述光波导Al的制造方法。这里表示多个带状光 波导Al以侧面相邻的并列状态[参照图9 (a) 1形成的方法。第l例中，首先，如图4 (a) 、 (b)所示，作为制造上述光波 导Al参照图l(a)、 (b)I的衬底1，准备金属薄膜(厚度10 30nm) 5a。如在之后的制造工序中所述的，该金属薄膜5a的一部分作为上 述加强层5。接着，在上述金属薄膜5a表面的规定区域形成下包层2。作为 此下包层2的形成材料，可以为比如聚酰亚胺树脂、环氧树脂、光聚 合性树脂、感光性树脂等。作为该下包层2的形成方法并没有特别限 定，例如可以将溶剂中溶解了上述树脂的清漆涂抹在基板上后固化来 进行。上述清漆的涂抹，例如由旋涂法、浸涂法、铸涂法、注射法、 喷墨法等进行。另外，上述固化根据下包层2的形成材料和厚度等适 当进行，例如，下包层2由聚酰亚胺树脂构成时，由300~400°Cx60~ 180分钟的加热处理进行，在下包层2由光聚合性树脂构成时，照射 1000 ~ 5000mJ/cm2的紫外线后，由80 ~ 120。CxlO ~ 30分钟的加热处 理进行。另外，通常在多模光波导Al中，下包层2的厚度设定为5~ 50nm，在单模光波导Al中设定为l~20nm。然后，如图5(a)、 (b)所示，在上述下包层2的表面上形成 之后作为芯材参照图6 (a) 、 (b)的树脂层3a。作为该树脂层 3a的形成材料，通常是比如光聚合性树脂、折射率大于上述下包层2 及后述上包层4[参照图8 (a) 、 (b)的形成材料的材料。该折射率 的调整例如可以通过调整各层2、 3、 4的形成材料的种类选择和组成 比例来进行。并且，上述树脂层3a的形成没有特别限制，与上述相 同，例如通过将溶剂中溶解了光聚合性树脂的清漆涂抹在下包层2上 后进行干燥来进行。并且，上述清漆的涂抹，与上述相同，例如由旋 涂法、浸涂法、铸涂法、注射法、喷墨法等进行。另外，上述干燥由 50 ~ 120。CxlO ~ 30分4中的加热处理进4亍。然后如图6(a)、 (b)所示，由光刻将上述树脂层3a形成为所需的芯材3图案。在本实施方式中，该芯材3图案分别形成在与以 并列状态形成有多个的各光波导Al[参照图9 (a)所对应的区域内。 即，通过形成了与芯材3图案对应的开口图案的光掩模，图5(a)、(b)中，通过照射线膝光上述树脂层3a。作为曝光方法，例如投影 爆光、接近膝光、接触曝光等均可以。树脂层3a没有粘着性时，使 光掩模与树脂层3a接触的接触曝光法较好。因为操作性提高且能够 形成潜像确实的图案。另外，作为曝光用的照射线，例如可以使用可 见光、紫外线、红外线、X射线、(x射线、p射线、Y射线等。使用紫 外线较好。因为使用紫外线时，能够照射高能量、得到快的固化速度， 而且照射装置小型且便宜，能够实现生产成本的降低。作为紫外线的 光源，例如低压水银灯、高压水银灯、超高压水银灯等均可以，紫外 线的照射量通常为10~ 10000mJ/cm2， 50 ~ 3000mJ/cm2更佳。上述曝光后，为了完成光反应，进行加热处理。此加热处理在 80 - 250。C、最好是100~200。C，在10秒 2小时、最好是5分~ 1 小时的范围内进行。然后使用显影液进行显影，由此使树脂层3a中 未曝光部分溶解后去除，将树脂层3a形成为图案[参照图6( a )、 ( b )1。 然后，由加热处理去除形成图案后的树脂层3a中的显影液，如图6(a )、 ( b )所示，形成芯材3图案。该加热处理通常在80 ~ 120。CxlO ~ 30分钟进行。另外，各芯材3的厚度，通常在多模光波导Al时设定 为20 100nm，在单模光波导Al时设定为2~10nm。另外，上述显 影例如使用浸渍法、喷射法、搅拌法等。另外，作为显影剂，例如使 用有机类的溶剂、含有碱类水溶液的有机类溶剂等。上述显影剂及显 影条件可根据光聚合性树脂组合物的组成来适当选择。接着，如图7 (a) 、 (b)所示，形成之后作为上包层4[参照图 8(a) 、 (b)的树脂层4a，使得包含上述芯材3。作为该树脂层4a 的形成材料，在本实施方式中，例如可以为光聚合性树脂、该材料的 折射率小于上述芯材3的形成材料。上述树脂层4a的形成没有特别 限制，与上述相同，例如涂抹溶剂中溶解了光聚合性树脂的清漆，使 之包含芯材3后，进行干燥。并且，上述清漆的涂抹，与上述相同，例如由旋涂法、浸涂法、铸涂法、注射法、喷墨法等进行。另外，上述干燥由50 ~ 120'CxlO ~ 30分钟的加热处理进行。然后，与形成了上述芯材3图案的光刻一样，树脂层4a中，使 光波导Al的弯折部分(将光波导Al巻装在透镜固定框13侧周面时 定位在角部的部分)C不曝光，除此之外的部分被啄光。由此，如图 8(a)、 (b)所示，未膝光部分(光波导Al的弯折部分C)上不形 成上包层4，除此之外的部分上形成上包层4。该上包层4的厚度， 通常，在多模光波导Al时设定为5~100nm，单模光波导A1时设定 为1 ~ 20,。接着，如图9(a)、 (b)所示，上述金属薄膜5a中，保留光 波导Al的弯折部分(与未形成上述上包层4的部分所对应的部分) C，蚀刻去除此外的金属薄膜5a部分。然后，剩下的金属薄膜5a部 分作为上述加强层5。这样，多个带状光波导Al形成为侧面相邻的 并列状态。然后，由使用了刀刃的沖孔或者使用了刀片(回转刀)的划片(切 断)等，呈带状地[沿着图9(a)的两点划线D切断上述各光波导Al。 由此得到图1 (a) 、 (b)所示的带状光波导Al。上述光波导Al的制造方法的第2例，首先与上述第l例一样， 在衬底1上形成下包层2、芯材3、上包层4。然后将上述衬底l从下 包层2上剥离，在其剥离痕迹(下包层2)中，在光波导A1的弯折 部分(与未形成上述上包层4的部分所对应的部分)C上，粘贴作为 上述加强层5的加强用带，或者通过粘合剂粘贴作为加强层5的带状 薄膜。然后，与上述第l例一样，由使用了刀刃的冲孔等，带状地切 断各光波导A1后得到。该第2例的制造方法中，由于上述衬底l既 没有被蚀刻也没有被切断，所以作为该衬底l并没有特别限定，其形 成材料可以为例如树脂、玻璃、硅、金属等，上述树脂可以为例如聚 萘二曱酸乙二酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚降冰片烯、聚酰 亚胺等。其厚度也没有特别限定，但通常设定在20jim(薄膜状衬底 1) ~5mm (板状衬底l)范围内。图IO表示本发明光波导的另一实施方式。本实施方式的光波导 A2，在上述实施方式的光波导Al[参照图1 (a) 、 (b)中，加强层 5形成在下包层2的整个表面上。即，不仅在光波导A2的弯折部分 (将光波导A2巻装在透镜固定框13侧周面时，定位在角部的部分) C，在除此之外的部分上也形成加强层5。除此之外的部分，与上述 实施方式一样，同样的部分用同样的符号表示。该光波导A2的制造方法中，首先在上述实施方式第1例中，作 为制造光波导A2的衬底1，使用作为加强层5的上述金属薄膜5a或 者树脂薄膜5b参照图4 (a) 、 (b)，在该衬底1上，形成下包层 2、芯材3、上包层4[参照图8 (a) 、 (b)。然后，进行蚀刻，使 得全部保留上述衬底l中与下包层2对应的部分。接着由使用了刀刃 的沖孔等，带状地切断各光波导A2来得到。制造方法就是这样的。 另外，也可以与上述实施方式第2例相同，在衬底1上形成下包层2、 芯材3、上包层4后[参照图8 (a) 、 (b)，将衬底1从下包层2上 剥离，在其剥离痕迹(下包层2)的全面上，通过粘合剂粘贴作为加 强层5的薄膜，然后由使用了刀刃的冲孔等，带状地切断各光波导 A2。上述各实施方式中，将光波导A1、 A2巻装在透镜固定框13侧 周面，将该透镜固定框13外嵌在显示器11侧周面，由此成为沿着显 示器ll侧周面巻装的状态，但并不限定于此，也可以将光波导A1、 A2直接巻装在显示器11侧周面。接着，结合比较例说明实施例。但本发明并不限定于实施例。[实施例1下包层及上包层的形成材料]混合下述一般式(1)所示的9，9-二[(4-羟乙氧基)苯基芴缩水甘 油醚I(即，匕'》7工/軒'〉工夕乂一A:7》才k》y卩少S^工一:f )(成分A )35重量份、作为脂环式环氧的3，4-环^廿4卜'2021 P )(成分B) 40重量份、具有氧化环己烯骨架的脂 环式环氧树脂(Daicel化学社制、七口*廿4卜'2081 )(成分C ) 25 重量份、4，4，-二[二(p羟乙氧基)苯基锍基苯基硫醚-二-六氟锑酸盐(即，4， 4，-匕'；q- (p n卜*口 * '〉工卜* ) 7工-》只A:7 4 -才I :7工-A义A74卜'一匕'义一、軒廿7y^才口r^f乇才一卜)的50%戊酮碳酸酯溶液(成分D) 2重量份，由此调制出下包层和上包 层的形成材料。 [化1CHa—(OCHCHa)n—0、/KrJ^O —跳CHO) n—CH8"^…("(式中，R广R6都是氢原子，n=l) [芯材形成材料将上述成分A: 70重量份、1，3，3-三(4-(2-(3-氧环丁基)丁氧 基苯基)丁烷30重量份、上述成分D: 1重量份溶解在乳酸乙酯中， 由此调制出芯材的形成材料。光波导的制作在不锈钢薄膜[250mmx250mmx20pm (厚度)]的表面上，由旋 涂法涂抹上述下包层的形成材料后，通过形成了所需开口图案的光掩 模，由2000mJ/cn^的紫外线照射进行曝光。接着，通过进行100'Cxl5 分钟的加热处理，形成正方形的下包层(230mmx230mm)。由接触 式膜厚计测量该下包层的厚度为35nm。另外，该下包层在波长830nm 的折射率为1.542。然后在上述下包层表面上，由旋涂法涂抹芯材形成材料后，进行 100。Cxl5分钟的干燥处理。接着，在其上方设置形成了所需开口图案 的合成石英类铬掩模(光掩模)，从其上方，由接近曝光法照射 4000mJ/cn^的紫外线进行曝光。并进行120。Cxl5分钟的加热处理。接着，使用y-丁内酯水溶液进行显影，溶解去除未膝光部分后，进行 120'Cx30分钟的加热处理，由此在作为各光波导的部分上形成芯材。 由SEM测量各芯材的剖面尺寸为宽12nmx高24fim。另外，芯材在 波长830nm的折射率为1.602。接着，由旋涂法涂抹上述上包层的形成材料，使之包含上述各芯 材，然后通过形成了所需开口图案的光掩模，由2000mJ/ci^的紫外 线照射进行膝光。然后进行150'Cx60分钟的加热处理。接着，使用y-丁内酯水溶液进行显影，溶解去除未啄光部分后，进行120°Cx30分 钟的加热处理，由此形成上包层。这里，上述未啄光部分(未形成上 包层的部分)的宽度分别为5mm。由接触式膜厚计测量上述上包层的 厚度为35jim。另外，该上包层在波长830nm的折射率为1.542。然后在上述不锈钢薄膜表面上，在110'C下，将碱类干膜抗蚀剂 压成薄片，在此状态下，通过形成了所需开口图案的光掩模，由 80mJ/ci^的紫外线照射进行膝光。然后由显影，露出作为加强层保留 的部分之外的不锈钢薄膜部分。接着，使用氯化铁水溶液，蚀刻去除 上述露出的不锈钢薄膜部分。然后使用有机溶剂(NMP类)，去除 保留的加强层部分的上述抗蚀剂。然后使用刀刃(汤姆逊刀的表面研 磨刀，刀尖角30。)，带状地切断各光波导，得到带状的光波导。这样得到的光波导的尺寸为，全长230mm、全宽10mm、未形 成上包层的部分的宽5mm、加强层长20mm、加强层宽10mm。[比较例1将上述实施例1中未形成加强层、或者不存在未形成上包层的部 分(整面形成上包层)的光波导作为比较例1。除此之外与上述实 施例1 一样。[光密闭性评价上述实施例1及比较例1的光波导以曲率半径2mm、弯折卯° 的状态下，测量光的插入损耗。这时，实施例l的光波导中，将未形 成上包层的部分作为内侧，并在这部分弯折。其结果，实施例l的光 波导中，弯折前后几乎没有观察到插入损耗的变化。与之相对，比较例1的光波导中，弯折后观察到插入损耗增大。 [光波导的密合固定性l将上述实施例1及比较例1的光波导巻装在四棱柱形的透镜固定 框上。其结果，实施例1的光波导在透镜固定框的角部也能够密合(密 着)，但比较例1的光波导在其角部不能密合。
权利要求
1.一种触摸屏用光波导，所述触摸屏用光波导是将其弯折部定位在触摸屏显示器侧周面的角部、沿着显示器的侧周面卷装的带状触摸屏用光波导，其特征在于具有芯材；包围芯材的下包层及上包层；以及至少在存在于弯折部外侧的下包层表面部位上形成的加强层，在弯折部内侧不存在上包层。
2. 根据权利要求1所述的触摸屏用光波导，上述加强层由金属构成。
全文摘要
本发明提供能够防止在弯折部分破损的同时降低光损失的触摸屏用光波导。该触摸屏用光波导是将其弯折部定位在触摸屏显示器侧周面的角部、沿着显示器侧周面卷装的带状触摸屏用光波导，具有芯材；包围芯材的下包层及上包层；以及至少在存在于弯折部外侧的下包层表面部位上形成的加强层，在弯折部内侧不存在上包层。
文档编号G02B6/00GK101221266SQ20081000283
公开日2008年7月16日 申请日期2008年1月9日 优先权日2007年1月9日
发明者疋田贵巳 申请人:日东电工株式会社