专利名称：：带发光元件的光波导以及光学式触摸面板的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种带发光元件的光波导以及使用了该光波导的光学式触摸面板。
背景技术：
：以往，已知为了从一个发光元件生成多束光线而具有分支结构的光波导(例如专利文献l)。这种光波导适于使用于对光学式触摸面板的坐标输入区域射出光线。但是，以往的带发光元件的光波导存在宽度较宽、射出的光线的强度较弱这种问题。图6示出以往使用的带发光元件的光波导60的一例。如图6所示，以往使用的带发光元件的光波导60为了均匀分配来自发光元件61的光而在与主路63的导光方向64垂直的一条直线上设置了多个分支点62。该结构的带发光元件的光波导60在相邻的分支路65之间存在空间(包层(CladLayer))66，因此宽度W3较宽。另外，分支路65较长，因此光传输效率较差、射出的光的强度较弱。专利文献1:美国专利公开2006/0188198号公报
发明内容制脾船迪、nl题以往的带发光元件的光波导存在宽度较宽、射出的光线的强度较弱这种问题。本发明的目的在于提供一种宽度较窄并且射出的光线的强度较强的带发光元件的光波导。肝碰l、口扁勺錄以下是本发明的要点。(1)本发明的带发光元件的光波导具有发光元件以及光波导，该光波导包括对来自发光元件的光进行引导来生成多束光线的芯部，该带发光元件的光波导的特征在于，芯部具有主路和在分支点上从主路分支出的多个分支路，分支点被沿着主路的导光方向依次设置，主路随着远离发光元件而宽度变窄。(2)本发明的带发光元件的光波导的特征在于，芯部被埋设在包层内，芯部的折射率高于包层的折射率。(3)本发明的带发光元件的光波导的特征在于，芯部和包层的最大折射率差为0.020.2。(4)本发明的带发光元件的光波导的特征在于，包层由下包层和上包层构成，芯部形成在下包层上并且被上包层埋设。(5)本发明的带发光元件的光波导的特征在于，包层的射出光线的前端部的侧截面形状为大致1/4圆弧状的凸透镜的形状。(6)本发明的光学式触摸面板具备坐标输入区域；带发光元件的光波导，其生成横穿坐标输入区域的光线；受光侧光波导，其接收横穿了坐标输入区域的光线；以及受光元件群，其检测由受光侧光波导接收到的光线的强度，该光学式触摸面板的特征在于，带发光元件的光波导为上述记载的带发光元件的光波导。制月隨果根据本发明，能够使带发光元件的光波导的芯部(主路)的最大宽度Wl(图1)比以往的带发光元件的光波导60的主路63的宽度W3窄例如50%以上，并且能够使射出的光线的强度达到以往的带发光元件的光波导60的大约十倍。图1是本发明的带发光元件的光波导的一例的示意图。图2是本发明的带发光元件的光波导的其它例的示意图。图3是光学式触摸面板的示意图。图4是受光侧光波导的示意图。图5是实施例的带发光元件的光波导的示意图。图6是以往的带发光元件的光波导的示意图。酬feiff綱10:带发光元件的光波导；11:发光元件；12:芯部；13:发光侧光波导；14:主路；14a:主路的一边；14b:主路的另一边；14c:主路的端部；15:分支路；16:分支点；17:导光方向；18:包层；20:带发光元件的光波导；21:发光元件；22:芯部；23:光波导；24:主路；24a:主路的一边；24b:主路的另一边；25:分支路；26:分支点；27:导光方向；30:光学式触摸面板；31:发光侧光波导；32:坐标输入区域；33:光线；34:发光元件；35:受光侧光波导；36:受光元件群；40:受光侧光波导；41:芯部；42:包层；43:受光元件；50:带发光元件的光波导；51:下包层；52:芯部；53:主路；53a:主路的一边；53b:主路的另一边；53c:主路的端部；54:导光方向；55:分支路；56:上包层；56a:上包层的前端部；57:发光元件；60:带发光元件的光波导；61:发光元件；62:分支点；63:主路；64:导光方向；65:分支路；66:空间。具体实施例方式[本发明的带发光元件的光波导]图1示出本发明的带发光元件的光波导10的一例。如图1所示，本发明的带发光元件的光波导10具有发光元件11以及包括芯部12的光波导13，该芯部12对来自发光元件11的光进行引导来生成多束光线。芯部12具有主路14和从主路14分叉出的多个分支路15，从分支路15的端部射出光线。各分支路15从主路14分叉的分支点16被沿着主路14的导光方向17依次设置，主路14随着远离发光元件11而宽度变窄。主路14的形状优选设计为在主路14的导光方向17上延伸的一边14a和与该一边14a相对的另一边14b所形成角度9为O.1°5°。如图1所示，使用于本发明的带发光元件的光波导10沿着主路14的导光方向17依次设置有分支点16，主路14随着远离发光元件11而宽度变窄。该结构的带发光元件的光波导10在相邻的分支路15之间没有相当于以往的带发光元件的光波导60的空间66(包层)的部分，因此能够使主路14的宽度W1窄50X以上。另外，分支路15较短，因此光传输效率良好，射出的光的强度较强。射出的光的均匀性与以往的带发光元件的光波导60相比在同等以上。图2示出本发明的带发光元件的光波导20的其它例。本发明的其它例的带发光元件的光波导20具有发光元件21以及包括芯部22的光波导23，该芯部22对来自发光元件21的光进行引导来生成多束光线。芯部22具有主路24和从主路24分叉出的多个分支路25，从分支路25的端部射出光线。各分支路25从主路24分叉的分支点26被沿着主路24的导光方向27依次设置，主路24随着远离发光元件21而宽度变窄。与本发明的一例的带发光元件的光波导10之间的不同在于，在主路24的形状中，在主路24的导光方向27上延伸的一边24a和与该一边24a相对的另一边24b平行。即使通过该形状也能够使主路24的宽度W2变窄。[OOSO][光学式触摸面板]如图3所示，在优选实施方式中，本发明的带发光元件的光波导作为光学式触摸面板30的发光侧光波导31以及发光元件34来使用。该光学式触摸面板30具备坐标输入区域32;发光元件34以及发光侧光波导31，其生成在纵向以及横向上横穿坐标输入区域32的光线33;受光侧光波导35，其接收横穿了坐标输入区域32的光线33;以及受光元件群36，其检测由受光侧光波导35接收到的光线33的强度。受光元件群36是多个受光元件的集合体。这种光学式触摸面板30当通过坐标输入区域32的光线33的一部分被手指、笔遮断时，进入到受光元件群36的光的强度下降。通过检测该光的强度下降来识别手指、笔的坐标位置。在使用以往的带发光元件的光波导60作为发光侧光波导31以及发光元件34的情况下，例如，为了在对角尺寸为10.4英寸的光学式触摸面板30中得到3mm左右的分辨率，芯部的主路63的宽度W3为对大约40条分支路65和各分支路65之间的空间66进行合计而得到的宽度。另一方面，在使用本发明的带发光元件的光波导10的情况下，芯部12的主路14的宽度Wl在最宽的位置为大约40条分支路15的合计的宽度，因此与以往的带发光元件的光波导60相比，能够窄约50%。[发光元件]关于使用于本发明的发光元件34，如果是通过光波导31生成横穿坐标输入区域32的光线33的发光元件，则可以使用任意的发光元件。发光元件34优选为发光二极管或者半导体激光器，更优选为VCSEL(垂直共振腔表面放射激光器)。VCSEL能够使光在相对于基板表面垂直的方向上进行共振，向与表面垂直的方向射出光，因此光传输效率较高。从发光元件34射出的光的波长优选为近红外区域(700nm2500nm)的任一个。[带发光元件的光波导]如图l所示，使用于本发明的带发光元件的光波导10的光波导13包括对来自发光元件11的光进行引导来生成多束光线的芯部12。芯部12具有主路14和从主路14分支出的多个分支路15。各分支路15从主路14分支的分支点16被沿着主路14的导光方向17依次设置，主路14形成为随着远离发光元件11而宽度变窄。通常，芯部12的主路14侧的端部14c与发光元件11以光学方式耦合(光耦合(OpticalCoupling))。不特别限定光耦合方法，可举出例如进行调整使得发光元件11的5光强度分布的中心位置与芯部12的中心一致的方法、使用光路转换镜的方法。光路转换镜例如是通过切割加工产生的V槽。芯部12的主路14的最大宽度W1还取决于光学式触摸面板30的尺寸、分辨率，例如为500iim5000iim。主路14的宽度Wl随着远离发光元件11而变窄。主路14的形状优选设计成在主路14的导光方向17上延伸的一边14a和与该一边14a相对的另一边14b所形成的角度9为O.1°5°。从主路14分支的分支路15的条数也取决于光学式触摸面板30的尺寸、分辨率，优选为30条500条，更优选为50条200条。沿着主路14的导光方向17设置的相邻分支点16的间隔优选为100iim2000ym。分支路15的最大宽度优选为10ym100ym。不特别限定芯部12的与导光方向17垂直的截面的形状，但是优选图案形成(Patterning)性能较佳的梯形或者矩形。截面中的芯部12的高度(芯部12的厚度)优选为30iim100iim。以上结构的带发光元件的光波导10的光线33的射出特性较佳。通常，芯部12被埋设在包层18内，由折射率高于包层18的材料构成。形成芯部12的材料优选图案形成性能较佳的紫外线固化树脂。作为紫外线固化树脂可举出丙烯酸类紫外线固化树脂、环氧类紫外线固化树脂、硅氧烷类紫外线固化树脂、降冰片烯类紫外线固化树脂、聚酰亚胺类紫外线固化树脂等。通常，包层18由折射率低于芯部12的材料构成。包层18的材料为玻璃、硅、金属、树脂等，不特别进行限定。包层18可以是单层，也可以是多层。在多层的情况下，通常由下包层和上包层形成。包层18的厚度t优选为5iim20iim。芯部12和包层18的最大折射率差优选为0.01以上，更优选为0.020.2。能够通过改变导入到树脂中的有机基团的种类和含量来使形成芯部12以及包层18的树脂的折射率适当地变大或者变小。例如，通过将环状芳香族性的基团(苯基等)导入到树脂分子中或者增加其在树脂分子中的含量，能够使折射率变大。另外，例如，通过将直链或者脂肪族性的基团(甲基、降冰片烯基等)导入到树脂分子中或者增加其在树脂分子中的含量，能够使折射率变小。光波导13的结构能够通过使用了等离子的干蚀刻法、转印法、曝光/显影法、光漂白法等任意的方法来制作。[坐标输入区域]在本发明的光学式触摸面板30中，坐标输入区域32是指从发光侧光波导31生成的光线33所横穿的区域。本发明的光学式触摸面板30通过利用手指、笔等来遮断通过坐标输入区域32的光线33来进行坐标输入。坐标输入区域32代表性的是液晶显示面板、等离子显示面板的显示画面。坐标输入区域32的前面可以是空间，也可以设置玻璃面板、压克力板。玻璃面板、压克力板增加显示画面的耐划性。也可以在玻璃面板、压克力板的表面实施防反射(AR)处理、防眩光(AG)处理。[受光侧光波导]图4示出使用于本发明的受光侧光波导40的一例。使用于本发明的受光侧光波导40如果是接收横穿了坐标输入区域32的光线33的光波导，则没有特别限定。受光侧光6波导40优选如图4所示那样，具有多个芯部41和埋设芯部41的包层42。受光侧光波导40的芯部41的一侧端部被配置成朝向坐标输入区域32，芯部41的另一侧端部与多个受光元件43以光学方式耦合。在原理上，使用了光波导的光学式触摸面板30的分辨率取决于与受光元件43以光学方式耦合(光耦合)的受光侧光波导40的芯部41的条数和间距。因此，需要多条与受光元件43光耦合的芯部41。但是，发光侧光波导13只要能够对坐标输入区域32射出平行光即可，因此在与发光元件11光耦合的端部14c中，芯部12—条即可。[受光元件]使用于本发明的受光元件43将光信号变换为电信号，并检测由受光侧光波导40接收到的光线33的强度。由受光元件43检测的光线33的波长优选为近红外区域(700nm2500nm)的任一个。作为多个受光元件43的集合体的受光元件群36的结构，优选将受光部(例如光电二极管)排列成横向一列的一维图像传感器。作为这种受光元件群36可举出CMOS图像传感器、CCD图像传感器。[用途]不特别限定光学式触摸面板30的用途，可广泛使用于计算机显示器、ATM、售票机、游戏机、平板PC、0A设备、FA设备等中。[实施例][包层形成用清漆的制备](成分A)具有脂环骨架的环氧类紫外线固化树脂(7亍"力公司制，EP4080E)100重量份(成分B)光酸产生剂(寸>7:/口公司制，CPI-200K)2重量份混合上述成分制备了包层形成用清漆。[芯部形成用清漆的制备](成分C)含有芴骨架的环氧类紫外线固化树脂(大阪力'》少S力A公司制，才夕'乂一^EG)40重量份(成分D)含有芴骨架的环氧类紫外线固化树脂(*力'七少A于'7々7公司制，EX-1040)30重量份(成分E)l，3，3-三(4-(2-(3-氧杂环丁烷基)丁氧苯基)丁烷30重量份(按照日本特开2007-070320实施例2来合成).上述成分B1重量份*乳酸乙基41重量份混合上述成分制备了芯部形成用清漆。[带发光元件的光波导的制作]在厚度为188ym的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜的表面上涂覆上述包层形成用清漆，以1000mJ/cm2照射紫外线，接着，在8(TC下进行加热处理5分钟，得到图5示出的厚度为20iim的下包层51。波长830nm的下包层51的折射率为1.510。在下包层51的表面上涂覆上述芯部形成用清漆，在10(TC下进行干燥处理5分将印刷有规定图案的光掩模覆盖在芯部层上(间隙100iim)，以2500mJ/cm2照射紫外线，并且，在IO(TC下进行加热处理10分钟。接着，利用Y-丁内酯水溶液来溶解去除芯部层的紫外线未照射部分，在12(TC下进行加热处理5分钟，形成芯部52的图案。芯部52由主路53(最大宽度W1=2030ym、高度50iim)和沿着主路53的导光方向54依次分叉出的70条分支路55(宽度55iim、高度50iim)构成。波长830nm的芯部52的折射率为1.592。接着，配置凹型模具(石英制)来覆盖整个芯部52，对凹型模具的内部填充包层形成用清漆。从凹型模具的表面以2000mJ/cm2照射紫外线，在8(TC下进行加热处理5分钟并剥离凹型模具。由此，形成如图5所示那样的前端部56a的侧截面形状为大约1/4圆弧状的凸透镜(曲率半径1.5mm)的、厚度为lmm的上包层56。波长830nm的上包层56的折射率为1.510。接着，通过紫外线固化树脂将射出波长850nm的光的发光元件57(才:/卜々工A公司制，VCSELL)耦合到芯部52的主路53的端部53c上，由此制作了带发光元件的光波导50。如图5所示，该带发光元件的光波导50所包含的芯部52具有主路53和从主路53分支出的多个分支路55。主路53形成为随着远离与发光元件57耦合的端部53c而宽度Wl变窄。在主路53的导光方向54上延伸的一边53a和与该一边53a相对的另一边53b所形成的角度9为0.8°。[受光侧光波导的制作]除了改变光掩模、使芯部41成为如图4所示那样的形状(没有形成分支路)以外，通过与实施例的带发光元件的光波导50相同的方法制作了受光侧光波导40。受光侧光波导40具有70条芯部41和埋设芯部41的包层42。[光学式触摸面板的制作]准备上述带发光元件的光波导50和受光侧光波导40各两个。通过紫外线固化树脂将多个受光元件43(TA0S公司制CM0S线性传感器阵列(LinearSensorArray))耦合到各受光侧光波导40的芯部41的末端上。如图3所示，将这些光波导配置成包围对角尺寸为10.4英寸的坐标输入区域32，从而制作了光学式触摸面板30。该光学式触摸面板30在用手指遮断坐标输入区域32的光线时能够识别坐标。[比较例]改变光掩模，形成如图6所示那样的包括主路63(合计宽度W3=4885ym、高度50iim)和分支点62在与主路63的导光方向64垂直的一条直线上的70条分支路65(宽度55iim、高度50iim、空间66为15iimX69个)的芯部。除此以外，通过与实施例相同的方法制作了带发光元件的光波导60。除了使用该带发光元件的光波导60以外，通过与实施例相同的方法制作了光学式触摸面板30。[评价]表1示出实施例以及比较例的带发光元件的光波导的芯部的最大宽度W1、W3和由使用了这些带发光元件的光波导的光学式触摸面板30的受光元件群36所检测出的光强度的平均值(相对强度)。表18<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>[测量方法][折射率]通过旋转涂布法分别在硅晶圆上形成包层形成用清漆和芯部形成用清漆的薄膜来制作折射率测量用样品，使用棱镜耦合测试仪(，<口>公司制)来测量折射率。[芯部宽度、芯部高度]使用切割式(Dicer)切断机(DISCO公司制，DAD522)对所制作的光波导进行截面切削，利用激光显微镜(*一->》公司制)来观察切削面，由此测量芯部宽度、芯部高度。权利要求一种带发光元件的光波导，具有发光元件以及光波导，该光波导包括对来自上述发光元件的光进行引导来生成多束光线的芯部，该带发光元件的光波导的特征在于，上述芯部具有主路和在分支点上从上述主路分支出的多个分支路，上述分支点沿着上述主路的导光方向被依次设置，上述主路随着远离上述发光元件而宽度变窄。2.根据权利要求1所述的带发光元件的光波导，其特征在于，上述芯部被埋设在包层内，上述芯部的折射率高于上述包层的折射率。3.根据权利要求2所述的带发光元件的光波导，其特征在于，上述芯部与上述包层的最大折射率差为0.020.2。4.根据权利要求2或3所述的带发光元件的光波导，其特征在于，上述包层由下包层和上包层构成，上述芯部形成在上述下包层上并且被上述上包层所埋设。5.根据权利要求2至4中的任一项所述的带发光元件的光波导，其特征在于，上述包层的射出上述光线的前端部的侧截面形状为大致1/4圆弧状的凸透镜的形状。6.—种光学式触摸面板，具备坐标输入区域；带发光元件的光波导，其生成横穿上述坐标输入区域的光线；受光侧光波导，其接收横穿了上述坐标输入区域的光线；以及受光元件群，其检测由上述受光侧光波导接收到的光线的强度，该光学式触摸面板的特征在于，上述带发光元件的光波导为权利要求1至5中的任一项所述的带发光元件的光波导。全文摘要提供一种带发光元件的光波导以及光学式触摸面板。以往的带发光元件的光波导(60)存在宽度(W3)较宽并且射出的光线的强度较弱这种问题点。使用于本发明的带发光元件的光波导(10)在沿着主路(14)的导光方向(17)上依次设置有分支点(16)，主路(14)随着远离发光元件(11)而宽度变窄。该结构的带发光元件的光波导(10)在相邻的分支路(15)之间没有空间(包层)，因此能够使宽度(W1)变窄。另外，由于分支路(15)较短，因此光传输效率良好并且射出的光的强度较强。射出的光的均匀性在以往的带发光元件的光波导(60)同等以上。文档编号G06F3/042GK101788130SQ20091020992公开日2010年7月28日申请日期2009年10月29日优先权日2009年1月23日发明者清水裕介,长藤昭子申请人:日东电工株式会社