発光素子付光導波路、および、それを備えた光学式タッチパネル
【課題】主路の幅が狭く、各分岐路から出射される光の強度が均一になる発光素子付光導波路を提供する。
【解決手段】発光素子付光導波路１０は、発光素子１１と光導波路１２とを有する。コア１３は主路１４と複数の分岐路１５とを有する。主路１４は、分岐点１６を有する辺１４ａと分岐点１６を有しない辺１４ｂとを備える。分岐点１６は主路１４の導光方向１７とほぼ平行な直線上に設けられる。主路１４は発光素子１１から遠ざかるにしたがって幅Ｗが細くなる。分岐路１５の分岐点１６において主路１４と導光方向１７とのなす角度αは０．１°〜２．０°である。主路１４の分岐点１６を有しない辺１４ｂと導光方向１７とのなす角度θは、０．３°〜１．７°である。
【解決手段】発光素子付光導波路１０は、発光素子１１と光導波路１２とを有する。コア１３は主路１４と複数の分岐路１５とを有する。主路１４は、分岐点１６を有する辺１４ａと分岐点１６を有しない辺１４ｂとを備える。分岐点１６は主路１４の導光方向１７とほぼ平行な直線上に設けられる。主路１４は発光素子１１から遠ざかるにしたがって幅Ｗが細くなる。分岐路１５の分岐点１６において主路１４と導光方向１７とのなす角度αは０．１°〜２．０°である。主路１４の分岐点１６を有しない辺１４ｂと導光方向１７とのなす角度θは、０．３°〜１．７°である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一つの発光素子から複数の光線を生成するための、新規な分岐構造を有する発光素子付光導波路に関する。また、その発光素子付光導波路を備えた光学式タッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一つの発光素子から複数の光線を生成するための分岐構造を有する、発光素子付光導波路が知られている（例えば、特許文献１）。この種の発光素子付光導波路は、光学式タッチパネルの座標入力領域に光線を出射するために、好適に用いられる。
【０００３】
図８は、従来の分岐構造を有する発光素子付光導波路４０である。従来の発光素子付光導波路４０は、発光素子４１からの光を各分岐路４６に分配するため、複数の分岐点４２が、コア４３の主路４４の導光方向４５に直交する方向に設けられている。
【０００４】
このような構造の発光素子付光導波路４０は、隣り合う分岐路４６の間に間隙４７が必要であるため、主路４４の幅Ｗ２が広くなるという問題があった（間隙４７にはクラッド層が充填されている）。また、各分岐路４６の長さの差が大きいため、各分岐路４６間の光伝送効率に差が生じやすく、各分岐路４６から出射される光の強度が不均一になりやすいという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許公開２００６／０１８８１９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の分岐構造を有する発光素子付光導波路４０は、複数の分岐点４２が、主路４４の導光方向４５に直交する方向に設けられているため、主路４４の幅Ｗ２が広いという課題がある。また、各分岐路４６の長さの差が大きいため、各分岐路４６から出射される光の強度が不均一になりやすいという課題がある。
【０００７】
本発明の目的は、従来よりも主路の幅が狭く、各分岐路から出射される光線の強度が均一な、発光素子付光導波路を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）本発明の発光素子付光導波路は、発光素子と、発光素子からの光を導いて複数の光線を生成するコアを含む光導波路とを有する発光素子付光導波路である。コアは、主路と、主路から複数の分岐点で分岐した複数の分岐路を有する。主路は、分岐点を有する辺と、分岐点を有しない辺を備える。分岐点を有する辺と分岐点を有しない辺は互いに対向する。分岐点を有する辺上の複数の分岐点は、主路の導光方向とほぼ平行な直線上に設けられる。主路は、発光素子から遠ざかるにしたがって幅が細くなる。分岐路が主路から分岐する分岐点において、主路と、主路の導光方向とのなす角度αは０．１°〜２．０°である。主路の、分岐点を有しない辺と、主路の導光方向とのなす角度θは、０．３°〜１．７°である。
（２）本発明の光学式タッチパネルは、上記に記載の発光素子付光導波路を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の発光素子付光導波路においては、発光素子付光導波路のコアの主路の最大幅を、従来の発光素子付光導波路の主路の最大幅よりも、例えば４０％以上狭くすることができる。
【００１０】
本発明の発光素子付光導波路においては、各分岐路へ光を均一に分配することと、主路の最大幅を狭くすることが、両立できる。
【００１１】
本発明の光学式タッチパネルは、本発明の発光素子付光導波路を用いることにより、額縁部分を狭くすることができる。また、座標入力領域の、場所による感度ばらつきを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の発光素子付光導波路の説明図
【図２】本発明に用いられるコアの説明図
【図３】光導波路内での光の伝播を示す説明図
【図４】本発明の光学式タッチパネルの説明図
【図５】受光素子付光導波路の説明図
【図６】本発明の発光素子付光導波路の光強度を測定するための構成図
【図７】本発明の発光素子付光導波路の実施例１の光強度分布グラフ
【図８】従来の発光素子付光導波路の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［発光素子付光導波路］
図１に示すように、本発明の発光素子付光導波路１０は、発光素子１１と光導波路１２を有する。光導波路１２は発光素子１１からの光を導くコア１３を含む。
【００１４】
図２はコア１３の説明図である。図２に示すように、コア１３は主路１４と複数の分岐路１５を有する。各分岐路１５は各分岐点１６で主路１４から分岐する。主路１４は２つの辺１４ａ、１４ｂを有する。１つの辺１４ａは分岐点１６を有するが、他の辺１４ｂは分岐点１６を有しない。分岐点１６は、主路１４の導光方向１７にほぼ平行な直線上に設けられる。主路１４の幅Ｗは、発光素子１１から遠ざかるに従って、狭くなる。
【００１５】
本発明の発光素子付光導波路１０は、隣り合う分岐路１５の間に、従来のような間隙を置く必要が無いため、主路１４の最大幅Ｗ１を狭くすることができる。また、各分岐路１５の長さの差が少ないため、各分岐路１５間の光伝送効率に差が生じにくい。従って、各分岐路１５から出射される光の強度を均一にすることができる。
【００１６】
図３に示すように、発光素子１１から出射された光１９は、光導波路１２に埋設されたコア１３の中を全反射しながら伝播し、各分岐路１５の先端から出射する。
【００１７】
図１、２に示すように、本発明の発光素子付光導波路１０の主路１４は２つの辺１４ａ、１４ｂを備え、１つの辺１４ａは分岐点１６を有するが、他の辺１４ｂは分岐点１６を有しない。各分岐点１６の位置は、主路１４の導光方向１７にほぼ平行な直線上に在る。各分岐路１５が主路１４から分岐する分岐点１６では、主路１４と、主路１４の導光方向１７が、角度αをなす。角度αは、好ましくは０．１°〜２．０°であり、より好ましくは０．１°〜１．８°であり、さらに好ましくは０．１°〜１．６°である。
【００１８】
分岐点１６を有しない辺１４ｂと、主路１４の導光方向１７は角度θをなす。角度θは、好ましくは０．３°〜１．７°であり、より好ましくは０．３°〜１．５°であり、さらに好ましくは０．４°〜１．０°である。上記の角度αと角度θの差は、好ましくは０．５°以下である。
【００１９】
角度αと角度θが上記の範囲を下回ると、各分岐路１５から出射される光の強度のばらつきが大きくなる。逆に、角度αと角度θが上記の範囲を上回ると、主路１４の最大幅Ｗ１が広くなり、従来の発光素子付光導波路４０の最大幅Ｗ２に近くなる。
【００２０】
角度αと角度θが上記の範囲にあれば、各分岐路１５へ光を均一に分配することと、主路１４の最大幅Ｗ１を狭くすることが、両立できる。
【００２１】
［光学式タッチパネル］
図４に示すように、本発明の発光素子付光導波路１０は、本発明の光学式タッチパネル２０の発光側光導波路２１および発光素子２２として用いられる。
【００２２】
本発明の光学式タッチパネル２０は、座標入力領域２３と、発光側光導波路２１と、発光素子２２と、受光側光導波路２４と、受光素子２５とを備える。発光側光導波路２１は、座標入力領域２３を縦方向および横方向に横断する光線２６を生成する。受光側光導波路２４は、座標入力領域２３を横断した光線２６を受光する。受光素子２５は、受光側光導波路２４で受光した光線２６を検出する。
【００２３】
光学式タッチパネル２０は、座標入力領域２３を通過する光線２６の一部を指やペンなどで遮断すると、受光素子２５に入る一部の光の強度が低下するため、指やペンなどの座標を認識することができる。
【００２４】
従来の光導波路４０を発光側光導波路として用いた場合、例えば、対角１２．１インチの光学式タッチパネルで３ｍｍ程度の解像度を得るためには、コア４３の主路４４の幅Ｗ２は、約１７０本の分岐路４６と、各分岐路４６間の間隙４７の合計となる。
【００２５】
一方、本発明の発光素子付光導波路１０を、同じ対角１２．１インチの光学式タッチパネルに用いた場合、各分岐路１５間の間隙が必要ないため、コア１３の主路１４の幅Ｗ１は、従来の光導波路４０を用いた場合の主路４４の幅Ｗ２と比較して、最大で４０％以上も狭くすることができる。
【００２６】
［発光素子］
本発明の発光素子付光導波路１０に用いられる発光素子１１は、光導波路１２を通って座標入力領域２３を横断する光線２６を生成するものであれば、任意のものが用いられる。
【００２７】
発光素子１１は、好ましくは、発光ダイオードまたは半導体レーザーであり、さらに好ましくは、ＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザー）である。ＶＣＳＥＬは、基板の垂直方向に光を共振させ、基板の垂直方向に光を出射させるため、光伝送に優れる。
【００２８】
発光素子１１から出射される光の波長は、好ましくは、近赤外線領域（７００ｎｍ〜２５００ｎｍ）のいずれかである。
【００２９】
［光導波路］
本発明の発光素子付光導波路１０に用いられる光導波路１２には、発光素子１１からの光を導いて複数の光線を生成するコア１３が埋設される。コア１３の主路１４側の端部１４ｃは、通常、発光素子１１と光学的に結合される（光結合という）。
【００３０】
光結合の方法は、特に制限はないが、例えば、発光素子１１の光強度分布の中心位置と、コア１３の中心が一致するように調整する方法や、光路変換ミラーを用いる方法がある。光路変換ミラーとしては、例えば、ダイシング加工で形成されたＶ型の溝が用いられる。
【００３１】
コア１３は、主路１４と複数の分岐路１５を有する。各分岐路１５は、各分岐点１６で主路１４から分岐する。主路１４には２つの辺１４ａ、１４ｂがあり、１つの辺１４ａは複数の分岐点１６を有するが、他の辺１４ｂは分岐点１６を有しない。
【００３２】
本明細書において「分岐点１６」とは、隣り合う分岐路１５の側壁が合流する部分をいう。また、「導光方向１７」とは、図３に示すように、コア１３内を伝播する光１９の進行方向をいい、厳密には、図１に示すように、コア１３から分岐路１５が分岐する手前の主路１４内の、光の進行方向をいう。
【００３３】
コア１３の主路１４の最大幅Ｗ１は、光学式タッチパネルの大きさにもよるが、例えば、５００μｍ〜１０，０００μｍである。主路１４の高さ（厚さ）は、好ましくは、３０μｍ〜１００μｍである。
【００３４】
図１、２に示すように、各分岐点１６の位置は、一つの直線上に載る。その直線は、主路１４の導光方向１７にほぼ平行である。「ほぼ平行」とは、各分岐点１６の載る直線と主路１４の導光方向１７との、真の平行からの外れが、０．１°未満であることをいう。
【００３５】
主路１４の幅Ｗは、主路１４の導光方向１７に沿って、発光素子１１から遠ざかるにしたがい、細くなる。主路１４の幅Ｗの減少率は、分岐点１６を有しない辺１４ｂと、主路１４の導光方向１７のなす角度θにより決まる。
【００３６】
主路１４の、分岐点１６を有しない辺１４ｂと主路１４の導光方向１７とのなす角度θが０．３°未満であると、各分岐路１５から出射される光線の強度を均一にすることが難しい。
【００３７】
また、角度θが１．７°を超えると、主路１４の最大幅Ｗ１が広くなり、従来の分岐構造を有する発光素子付光導波路４０の主路４４の幅Ｗ２に近くなるため、本発明の効果が十分に得られない。
【００３８】
主路１４の、分岐点１６を有しない辺１４ｂと、主路１４の導光方向１７とのなす角度θを、０．３°〜１．７°とすることにより、各分岐路１５から出射される光線の強度を均一にすることと、主路１４の最大幅Ｗ１を狭くすることを両立させることができる。
【００３９】
１本の主路１４から枝分かれする分岐路１５の本数は、光学式タッチパネルの大きさにもよるが、好ましくは、４０本〜５００本である。導光方向１７の、隣り合う分岐点１６の間隔は、好ましくは、１００μｍ〜２，０００μｍである。
【００４０】
コア１３（主路１４および分岐路１５）の断面形状は、特に制限はないが、パターニング性に優れた台形または矩形が好ましい。この構成の光導波路１２は、光線の伝播特性が優れている。
【００４１】
コア１３は、通常、クラッド層１８に埋設され、クラッド層１８よりも屈折率の高い材料により形成される。コア１３を形成する材料は、好ましくは、パターニング性の優れた紫外線硬化樹脂である。
【００４２】
紫外線硬化樹脂としては、アクリル系紫外線硬化樹脂、エポシキ系紫外線硬化樹脂、シロキサン系紫外線硬化樹脂、ノルボルネン系紫外線硬化樹脂、ポリイミド系紫外線硬化樹脂などが挙げられる。
【００４３】
クラッド層１８は、通常、コア１３よりも屈折率の低い材料により形成される。クラッド層１８の材料は、ガラス、シリコン、金属、樹脂など、特に制限はない。クラッド層１８は単層でもよいし、多層でもよい。クラッド層１８が２層の場合は、アンダークラッド層とオーバークラッド層とから形成される。クラッド層１８の厚みｔは、好ましくは、５μｍ〜２０μｍである。
【００４４】
コア１３とクラッド層１８との最大屈折率差は、好ましくは、０．０１以上であり、さらに好ましくは、０．０２〜０．２である。コア１３およびクラッド層１８を形成する樹脂の屈折率は、樹脂に導入する有機基の種類や含有量によって、適宜増加ないし減少させることができる。
【００４５】
例えば、環状芳香性の基（フェニル基など）を樹脂分子中に導入するか、あるいは、環状芳香性の基の、樹脂分子中の含有量を増大させることにより、樹脂の屈折率を増大させることができる。
【００４６】
他方、例えば、直鎖または環状脂肪性の基（メチル基、ノルボルネン基など）を樹脂分子中に導入するか、あるいは、直鎖または環状脂肪性の基の、樹脂分子中の含有量を増大させることにより、樹脂の屈折率を減少させることができる。
【００４７】
光導波路１２の構造は、プラズマを用いたドライエッチング法、転写法、露光現像法、フォトブリーチ法などの任意の方法により、作製することができる。
【００４８】
［座標入力領域］
本発明において座標入力領域２３とは、発光側光導波路２１から生成される光線２６が横断する領域をいう。本発明の光学式タッチパネル２０は、座標入力領域２３を横断する光線２６を、指やペンで遮ることにより、座標入力を行なう。
【００４９】
座標入力領域２３は、代表的には、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイの表示画面である。座標入力領域２３の前面は空間でもよいし、表面にガラス板やアクリル板を備えてもよい。この場合、ガラス板やアクリル板は、耐傷性を増すために用いられる。ガラス板やアクリル板の表面には、ＡＲ（アンチリフレクション）処理やＡＧ（アンチグレア）処理が施されていてもよい。
【００５０】
［受光側光導波路］
図４の光学式タッチパネル２０に用いられる受光側光導波路２４は、座標入力領域２３を横断した光線２６を受光できるものであれば、特に制限はない。図５に示すように、受光側光導波路３２は、好ましくは、複数のコア３１と、コア３１を埋設するクラッド層３４を有する。受光側光導波路３２において、コア３１の一方の端部は座標入力領域２３に向けて配置される。コア３１の他方の端部は、受光素子３３と光学的に結合（光結合）される。受光素子付光導波路３０は、受光側光導波路３２と受光素子３３からなる。
【００５１】
光導波路を用いた光学式タッチパネル２０の解像度は、原理上、受光素子３３に光結合する受光側光導波路３２のコア３１の本数によって決まる。このため、コア３１は複数本必要である。しかし、発光側光導波路１２は、座標入力領域２３に平行な光線２６を出射できればよいので、発光素子１１と光結合するコア１３の主路１４は、図１、２に示すように１本でもよい。
【００５２】
［受光素子］
本発明に用いられる受光素子３３は、光信号を電気信号に変換する機能を有し、受光側光導波路３２で受光した光２６を検出する。受光素子３３により検出される光２６は、好ましくは、近赤外線領域（７００ｎｍ〜２５００ｎｍ）の光である。
【００５３】
受光素子３３の構造は、受光部（例えばフォトダイオード）を横一列に並べた、一次元イメージセンサが好ましい。このような受光素子３３としては、ＣＭＯＳイメージセンサや、ＣＣＤイメージセンサが挙げられる。
【実施例】
【００５４】
［実施例１］
＜クラッド層形成用ワニスの調製＞
（成分Ａ）脂環骨格を有するエポキシ系紫外線硬化樹脂（アデカ社製ＥＰ４０８０Ｅ）…１００重量部
（成分Ｂ）光酸発生剤（サンアプロ社製ＣＰＩ−２００Ｋ）…２重量部
上記の成分を混合してクラッド層形成用ワニスを調製した。
【００５５】
＜コア形成用ワニスの調製＞
（成分Ｃ）フルオレン骨格を含むエポキシ系紫外線硬化樹脂（大阪ガスケミカル社製オグソールＥＧ）…４０重量部
（成分Ｄ）フルオレン骨格を含むエポキシ系紫外線硬化樹脂（ナガセケムテックス社製ＥＸ−１０４０）…３０重量部
（成分Ｅ）１，３，３−トリス（４−（２−（３−オキセタニル））ブトキシフェニル）ブタン…３０重量部（特開２００７−０７０３２０実施例２に準じて合成）
上記成分Ｂ…１重量部
乳酸エチル…４１重量部
上記の成分を混合してコア形成用ワニスを調製した。
【００５６】
＜発光素子付光導波路の作製＞
厚み１８８μｍのポリエチレンナフタレートフィルムの表面に、クラッド層形成用ワニスを塗布し、紫外線を１，０００ｍＪ／ｃｍ２照射し、次に８０℃で５分間加熱処理をして、厚み２０μｍのアンダークラッド層を得た。波長８３０ｎｍにおける、アンダークラッド層の屈折率は１．５１０であった。
【００５７】
アンダークラッド層の表面に、コア形成用ワニスを塗布し、１００℃で５分間乾燥処理をして、コア層を形成した。次に、所定のパターンが印刷されたフォトマスクをコア層に被せて（ギャップ１００μｍ）、紫外線を２，５００ｍＪ／ｃｍ２照射し、さらに１００℃で１０分間加熱処理をした。
【００５８】
次にコア層の紫外線未照射部分を、γ−ブチロラクトン水溶液で溶解除去し、１２０℃で５分間加熱処理をして、コアのパターンを形成した。パターンニングされたコアは主路（最大幅３，２３９μｍ、高さ５０μｍ）と、主路の導光方向に沿って、順次枝分かれした２７４本の分岐路（幅１５μｍ、高さ５０μｍ）とからなる。波長８３０ｎｍにおける、コアの屈折率は１．５９２であった。
【００５９】
図１に示すように、この発光素子付光導波路１０に含まれるコア１３は、主路１４と、主路１４から枝分かれした複数の分岐路１５とを有する。主路１４は２つの辺１４ａ、１４ｂを有し、一方の辺１４ａは分岐点１６を有し、他方の辺１４ｂは分岐点１６を有しない。
【００６０】
図１に示すように、各分岐点１６の位置は、一本の直線上に載っており、その直線は、主路１４の導光方向１７にほぼ平行である。主路１４は、主路１４の導光方向１７に沿って、発光素子１１から遠ざかるにしたがい、幅Ｗが細くなる。
【００６１】
分岐点１６を有する辺１４ａ上の、各分岐路１５が主路１４から分岐する分岐点１６で、主路１４と、主路１４の導光方向１７がなす角度αは、０．８５°である。分岐点１６を有しない辺１４ｂと、主路１４の導光方向１７がなす角度θは、０．７°である。
【００６２】
次に、コア全体を覆うように透明な凹型モールド（石英製）を配置し、凹型モールドの内部にクラッド層形成用ワニスを充填した。凹型モールドの表面（外側）から、紫外線を２，０００ｍＪ／ｃｍ２照射した後、８０℃で５分間加熱処理をし、その後、凹型モールドを剥離した。
【００６３】
これにより、厚み１ｍｍのオーバークラッド層を形成した。オーバークラッド層の先端部の側断面形状は、ほぼ１／４円弧状の凸レンズ（曲率半径１．５ｍｍ）である。波長８３０ｎｍにおける、オーバークラッド層の屈折率は１．５１０であった。
【００６４】
次に、コアの主路側の端部に、波長８５０ｎｍの光を出射する発光素子（オプトウェル社製ＶＣＳＥＬ）を、紫外線硬化樹脂を介して光学的に結合し、発光素子付光導波路を作製した。
【００６５】
［実施例２］
フォトマスクを変更し、各分岐路１５が主路１４から分岐する分岐点１６において、主路１４と、主路１４の導光方向１７がなす角度αを、０．１°とした。また、分岐点１６を有しない辺１４ｂと、主路１４の導光方向１７がなす角度θを、０．４°とした。これ以外は実施例１と同様にして、発光素子付光導波路１０を作製した。
【００６６】
［実施例３］
フォトマスクを変更し、各分岐路１５が主路１４から分岐する分岐点１６において、主路１４と、主路１４の導光方向１７がなす角度αを、１．４°とした。また、分岐点１６を有しない辺１４ｂと、主路１４の導光方向１７がなす角度θを、１．０°とした。これ以外は実施例１と同様にして、発光素子付光導波路１０を作製した。
【００６７】
［比較例１］
フォトマスクを変更して、図８に示す、主路４４と、２７４本の分岐路４６とを含むコア４３を形成した。分岐点４２は、主路４４の導光方向４５に直交するように配置された。コア４３の主路４４の最大幅Ｗ２は８，２０５μｍ、高さは５０μｍであり、分岐路４６の幅は１５μｍ、高さは５０μｍであり、隣り合う分岐路４６間の間隙４７は１５μｍ（×２７３個）である。これ以外は実施例１と同様にして、発光素子付光導波路４０を作製した。
【００６８】
［比較例２］
フォトマスクを変更し、各分岐路１５が主路１４から分岐する分岐点１６において、主路１４と、主路１４の導光方向１７がなす角度αを、０．０５°とした。また、分岐点１６を有しない辺１４ｂと、主路１４の導光方向１７がなす角度θを、０．２°とした。これ以外は実施例１と同様にして、発光素子付光導波路１０を作製した。
【００６９】
［評価１］
実施例１〜３、および比較例１の発光素子付光導波路の、コアの主路の最大幅を、表１に示す。実施例１〜３の発光素子付光導波路は、比較例１の発光素子付光導波路よりも、コア主路の最大幅が４０％以上狭いことがわかる。
【００７０】
【表１】
【００７１】
［評価２］
＜受光素子付光導波路の作製＞
フォトマスクを変更し、コア３１を図５の構造にして、受光側光導波路３２を作製した。コア３１の本数は２７４本である。コア３１の幅は１５μｍであり、高さは５０μｍである。これ以外は実施例１と同様にして、受光側光導波路３２を作製した。
【００７２】
受光側光導波路３２のコア３１の末端に、受光素子３３（浜松ホトニクス社製ＣＭＯＳリニアセンサーアレイ）を、紫外線硬化樹脂を介して光結合し、受光素子付光導波路３０を作製した。
【００７３】
＜光強度測定用サンプルの作製＞
光強度を測定するため、図６に示すように、作製した発光素子付光導波路１０と受光素子付光導波路３０を、座標入力領域を介さず、直接対向させた。受光素子３３の制御部を、フレキシブルプリント基板を介して、ＵＳＢ取り込みユニット（ナショナルインスツルメント社製）に接続し、ＵＳＢポートを介して、光強度をモニター可能なコンピュータに接続した。
【００７４】
発光素子付光導波路１０の発光素子１１から、波長８５０μｍ、強度７μＷの光を出射した。光は発光側光導波路１２、受光側光導波路３２を通り、受光素子３３に達して、図７に示す光強度分布が検出された。図７に示す光強度分布は一例である。
【００７５】
得られた光強度分布の有効領域（立ち上がり、立ち下がり部分を除いた領域）における、光強度のばらつき（最大値−最小値）を表２に示す。実施例１〜３の発光素子付光導波路は、比較例２の発光素子付光導波路より、各分岐路から出射される光の均一性に優れていることがわかる。
【００７６】
【表２】
【００７７】
［測定方法］
［屈折率］
クラッド層形成用ワニスとコア形成用ワニスを、それぞれシリコンウェハ上にスピンコートにより成膜して屈折率測定用サンプルを作製し、プリズムカプラー（サイロン社製）を用いて屈折率を測定した。
【００７８】
［コア幅、コア高さ］
作製した光導波路を、ダイサー式切断機（ＤＩＳＣＯ社製ＤＡＤ５２２）を用いて断面切削し、切削面をレーザー顕微鏡（キーエンス社製）で観察して、コア幅、コア高さを測定した。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の発光素子付光導波路１０を用いた光学式タッチパネル２０の用途は、特に制限はないが、パソコンモニター、ＡＴＭ、ゲーム機、タブレットＰＣなどに好適に用いられる。
【符号の説明】
【００８０】
１０ 発光素子付光導波路
１１ 発光素子
１２ 発光側光導波路
１３ コア
１４ 主路
１４ａ 辺
１４ｂ 辺
１４ｃ 端部
１５ 分岐路
１６ 分岐点
１７ 導光方向
１８ クラッド層
１９ 光
２０ 光学式タッチパネル
２１ 発光側光導波路
２２ 発光素子
２３ 座標入力領域
２４ 受光側光導波路
２５ 受光素子
２６ 光線
３０ 受光素子付光導波路
３１ コア
３２ 受光側光導波路
３３ 受光素子
３４ クラッド層
４０ 発光素子付光導波路
４１ 発光素子
４２ 分岐点
４３ コア
４４ 主路
４５ 導光方向
４６ 各分岐路
４６ 分岐路
４７ 間隙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一つの発光素子から複数の光線を生成するための、新規な分岐構造を有する発光素子付光導波路に関する。また、その発光素子付光導波路を備えた光学式タッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一つの発光素子から複数の光線を生成するための分岐構造を有する、発光素子付光導波路が知られている（例えば、特許文献１）。この種の発光素子付光導波路は、光学式タッチパネルの座標入力領域に光線を出射するために、好適に用いられる。
【０００３】
図８は、従来の分岐構造を有する発光素子付光導波路４０である。従来の発光素子付光導波路４０は、発光素子４１からの光を各分岐路４６に分配するため、複数の分岐点４２が、コア４３の主路４４の導光方向４５に直交する方向に設けられている。
【０００４】
このような構造の発光素子付光導波路４０は、隣り合う分岐路４６の間に間隙４７が必要であるため、主路４４の幅Ｗ２が広くなるという問題があった（間隙４７にはクラッド層が充填されている）。また、各分岐路４６の長さの差が大きいため、各分岐路４６間の光伝送効率に差が生じやすく、各分岐路４６から出射される光の強度が不均一になりやすいという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許公開２００６／０１８８１９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の分岐構造を有する発光素子付光導波路４０は、複数の分岐点４２が、主路４４の導光方向４５に直交する方向に設けられているため、主路４４の幅Ｗ２が広いという課題がある。また、各分岐路４６の長さの差が大きいため、各分岐路４６から出射される光の強度が不均一になりやすいという課題がある。
【０００７】
本発明の目的は、従来よりも主路の幅が狭く、各分岐路から出射される光線の強度が均一な、発光素子付光導波路を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）本発明の発光素子付光導波路は、発光素子と、発光素子からの光を導いて複数の光線を生成するコアを含む光導波路とを有する発光素子付光導波路である。コアは、主路と、主路から複数の分岐点で分岐した複数の分岐路を有する。主路は、分岐点を有する辺と、分岐点を有しない辺を備える。分岐点を有する辺と分岐点を有しない辺は互いに対向する。分岐点を有する辺上の複数の分岐点は、主路の導光方向とほぼ平行な直線上に設けられる。主路は、発光素子から遠ざかるにしたがって幅が細くなる。分岐路が主路から分岐する分岐点において、主路と、主路の導光方向とのなす角度αは０．１°〜２．０°である。主路の、分岐点を有しない辺と、主路の導光方向とのなす角度θは、０．３°〜１．７°である。
（２）本発明の光学式タッチパネルは、上記に記載の発光素子付光導波路を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の発光素子付光導波路においては、発光素子付光導波路のコアの主路の最大幅を、従来の発光素子付光導波路の主路の最大幅よりも、例えば４０％以上狭くすることができる。
【００１０】
本発明の発光素子付光導波路においては、各分岐路へ光を均一に分配することと、主路の最大幅を狭くすることが、両立できる。
【００１１】
本発明の光学式タッチパネルは、本発明の発光素子付光導波路を用いることにより、額縁部分を狭くすることができる。また、座標入力領域の、場所による感度ばらつきを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の発光素子付光導波路の説明図
【図２】本発明に用いられるコアの説明図
【図３】光導波路内での光の伝播を示す説明図
【図４】本発明の光学式タッチパネルの説明図
【図５】受光素子付光導波路の説明図
【図６】本発明の発光素子付光導波路の光強度を測定するための構成図
【図７】本発明の発光素子付光導波路の実施例１の光強度分布グラフ
【図８】従来の発光素子付光導波路の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［発光素子付光導波路］
図１に示すように、本発明の発光素子付光導波路１０は、発光素子１１と光導波路１２を有する。光導波路１２は発光素子１１からの光を導くコア１３を含む。
【００１４】
図２はコア１３の説明図である。図２に示すように、コア１３は主路１４と複数の分岐路１５を有する。各分岐路１５は各分岐点１６で主路１４から分岐する。主路１４は２つの辺１４ａ、１４ｂを有する。１つの辺１４ａは分岐点１６を有するが、他の辺１４ｂは分岐点１６を有しない。分岐点１６は、主路１４の導光方向１７にほぼ平行な直線上に設けられる。主路１４の幅Ｗは、発光素子１１から遠ざかるに従って、狭くなる。
【００１５】
本発明の発光素子付光導波路１０は、隣り合う分岐路１５の間に、従来のような間隙を置く必要が無いため、主路１４の最大幅Ｗ１を狭くすることができる。また、各分岐路１５の長さの差が少ないため、各分岐路１５間の光伝送効率に差が生じにくい。従って、各分岐路１５から出射される光の強度を均一にすることができる。
【００１６】
図３に示すように、発光素子１１から出射された光１９は、光導波路１２に埋設されたコア１３の中を全反射しながら伝播し、各分岐路１５の先端から出射する。
【００１７】
図１、２に示すように、本発明の発光素子付光導波路１０の主路１４は２つの辺１４ａ、１４ｂを備え、１つの辺１４ａは分岐点１６を有するが、他の辺１４ｂは分岐点１６を有しない。各分岐点１６の位置は、主路１４の導光方向１７にほぼ平行な直線上に在る。各分岐路１５が主路１４から分岐する分岐点１６では、主路１４と、主路１４の導光方向１７が、角度αをなす。角度αは、好ましくは０．１°〜２．０°であり、より好ましくは０．１°〜１．８°であり、さらに好ましくは０．１°〜１．６°である。
【００１８】
分岐点１６を有しない辺１４ｂと、主路１４の導光方向１７は角度θをなす。角度θは、好ましくは０．３°〜１．７°であり、より好ましくは０．３°〜１．５°であり、さらに好ましくは０．４°〜１．０°である。上記の角度αと角度θの差は、好ましくは０．５°以下である。
【００１９】
角度αと角度θが上記の範囲を下回ると、各分岐路１５から出射される光の強度のばらつきが大きくなる。逆に、角度αと角度θが上記の範囲を上回ると、主路１４の最大幅Ｗ１が広くなり、従来の発光素子付光導波路４０の最大幅Ｗ２に近くなる。
【００２０】
角度αと角度θが上記の範囲にあれば、各分岐路１５へ光を均一に分配することと、主路１４の最大幅Ｗ１を狭くすることが、両立できる。
【００２１】
［光学式タッチパネル］
図４に示すように、本発明の発光素子付光導波路１０は、本発明の光学式タッチパネル２０の発光側光導波路２１および発光素子２２として用いられる。
【００２２】
本発明の光学式タッチパネル２０は、座標入力領域２３と、発光側光導波路２１と、発光素子２２と、受光側光導波路２４と、受光素子２５とを備える。発光側光導波路２１は、座標入力領域２３を縦方向および横方向に横断する光線２６を生成する。受光側光導波路２４は、座標入力領域２３を横断した光線２６を受光する。受光素子２５は、受光側光導波路２４で受光した光線２６を検出する。
【００２３】
光学式タッチパネル２０は、座標入力領域２３を通過する光線２６の一部を指やペンなどで遮断すると、受光素子２５に入る一部の光の強度が低下するため、指やペンなどの座標を認識することができる。
【００２４】
従来の光導波路４０を発光側光導波路として用いた場合、例えば、対角１２．１インチの光学式タッチパネルで３ｍｍ程度の解像度を得るためには、コア４３の主路４４の幅Ｗ２は、約１７０本の分岐路４６と、各分岐路４６間の間隙４７の合計となる。
【００２５】
一方、本発明の発光素子付光導波路１０を、同じ対角１２．１インチの光学式タッチパネルに用いた場合、各分岐路１５間の間隙が必要ないため、コア１３の主路１４の幅Ｗ１は、従来の光導波路４０を用いた場合の主路４４の幅Ｗ２と比較して、最大で４０％以上も狭くすることができる。
【００２６】
［発光素子］
本発明の発光素子付光導波路１０に用いられる発光素子１１は、光導波路１２を通って座標入力領域２３を横断する光線２６を生成するものであれば、任意のものが用いられる。
【００２７】
発光素子１１は、好ましくは、発光ダイオードまたは半導体レーザーであり、さらに好ましくは、ＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザー）である。ＶＣＳＥＬは、基板の垂直方向に光を共振させ、基板の垂直方向に光を出射させるため、光伝送に優れる。
【００２８】
発光素子１１から出射される光の波長は、好ましくは、近赤外線領域（７００ｎｍ〜２５００ｎｍ）のいずれかである。
【００２９】
［光導波路］
本発明の発光素子付光導波路１０に用いられる光導波路１２には、発光素子１１からの光を導いて複数の光線を生成するコア１３が埋設される。コア１３の主路１４側の端部１４ｃは、通常、発光素子１１と光学的に結合される（光結合という）。
【００３０】
光結合の方法は、特に制限はないが、例えば、発光素子１１の光強度分布の中心位置と、コア１３の中心が一致するように調整する方法や、光路変換ミラーを用いる方法がある。光路変換ミラーとしては、例えば、ダイシング加工で形成されたＶ型の溝が用いられる。
【００３１】
コア１３は、主路１４と複数の分岐路１５を有する。各分岐路１５は、各分岐点１６で主路１４から分岐する。主路１４には２つの辺１４ａ、１４ｂがあり、１つの辺１４ａは複数の分岐点１６を有するが、他の辺１４ｂは分岐点１６を有しない。
【００３２】
本明細書において「分岐点１６」とは、隣り合う分岐路１５の側壁が合流する部分をいう。また、「導光方向１７」とは、図３に示すように、コア１３内を伝播する光１９の進行方向をいい、厳密には、図１に示すように、コア１３から分岐路１５が分岐する手前の主路１４内の、光の進行方向をいう。
【００３３】
コア１３の主路１４の最大幅Ｗ１は、光学式タッチパネルの大きさにもよるが、例えば、５００μｍ〜１０，０００μｍである。主路１４の高さ（厚さ）は、好ましくは、３０μｍ〜１００μｍである。
【００３４】
図１、２に示すように、各分岐点１６の位置は、一つの直線上に載る。その直線は、主路１４の導光方向１７にほぼ平行である。「ほぼ平行」とは、各分岐点１６の載る直線と主路１４の導光方向１７との、真の平行からの外れが、０．１°未満であることをいう。
【００３５】
主路１４の幅Ｗは、主路１４の導光方向１７に沿って、発光素子１１から遠ざかるにしたがい、細くなる。主路１４の幅Ｗの減少率は、分岐点１６を有しない辺１４ｂと、主路１４の導光方向１７のなす角度θにより決まる。
【００３６】
主路１４の、分岐点１６を有しない辺１４ｂと主路１４の導光方向１７とのなす角度θが０．３°未満であると、各分岐路１５から出射される光線の強度を均一にすることが難しい。
【００３７】
また、角度θが１．７°を超えると、主路１４の最大幅Ｗ１が広くなり、従来の分岐構造を有する発光素子付光導波路４０の主路４４の幅Ｗ２に近くなるため、本発明の効果が十分に得られない。
【００３８】
主路１４の、分岐点１６を有しない辺１４ｂと、主路１４の導光方向１７とのなす角度θを、０．３°〜１．７°とすることにより、各分岐路１５から出射される光線の強度を均一にすることと、主路１４の最大幅Ｗ１を狭くすることを両立させることができる。
【００３９】
１本の主路１４から枝分かれする分岐路１５の本数は、光学式タッチパネルの大きさにもよるが、好ましくは、４０本〜５００本である。導光方向１７の、隣り合う分岐点１６の間隔は、好ましくは、１００μｍ〜２，０００μｍである。
【００４０】
コア１３（主路１４および分岐路１５）の断面形状は、特に制限はないが、パターニング性に優れた台形または矩形が好ましい。この構成の光導波路１２は、光線の伝播特性が優れている。
【００４１】
コア１３は、通常、クラッド層１８に埋設され、クラッド層１８よりも屈折率の高い材料により形成される。コア１３を形成する材料は、好ましくは、パターニング性の優れた紫外線硬化樹脂である。
【００４２】
紫外線硬化樹脂としては、アクリル系紫外線硬化樹脂、エポシキ系紫外線硬化樹脂、シロキサン系紫外線硬化樹脂、ノルボルネン系紫外線硬化樹脂、ポリイミド系紫外線硬化樹脂などが挙げられる。
【００４３】
クラッド層１８は、通常、コア１３よりも屈折率の低い材料により形成される。クラッド層１８の材料は、ガラス、シリコン、金属、樹脂など、特に制限はない。クラッド層１８は単層でもよいし、多層でもよい。クラッド層１８が２層の場合は、アンダークラッド層とオーバークラッド層とから形成される。クラッド層１８の厚みｔは、好ましくは、５μｍ〜２０μｍである。
【００４４】
コア１３とクラッド層１８との最大屈折率差は、好ましくは、０．０１以上であり、さらに好ましくは、０．０２〜０．２である。コア１３およびクラッド層１８を形成する樹脂の屈折率は、樹脂に導入する有機基の種類や含有量によって、適宜増加ないし減少させることができる。
【００４５】
例えば、環状芳香性の基（フェニル基など）を樹脂分子中に導入するか、あるいは、環状芳香性の基の、樹脂分子中の含有量を増大させることにより、樹脂の屈折率を増大させることができる。
【００４６】
他方、例えば、直鎖または環状脂肪性の基（メチル基、ノルボルネン基など）を樹脂分子中に導入するか、あるいは、直鎖または環状脂肪性の基の、樹脂分子中の含有量を増大させることにより、樹脂の屈折率を減少させることができる。
【００４７】
光導波路１２の構造は、プラズマを用いたドライエッチング法、転写法、露光現像法、フォトブリーチ法などの任意の方法により、作製することができる。
【００４８】
［座標入力領域］
本発明において座標入力領域２３とは、発光側光導波路２１から生成される光線２６が横断する領域をいう。本発明の光学式タッチパネル２０は、座標入力領域２３を横断する光線２６を、指やペンで遮ることにより、座標入力を行なう。
【００４９】
座標入力領域２３は、代表的には、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイの表示画面である。座標入力領域２３の前面は空間でもよいし、表面にガラス板やアクリル板を備えてもよい。この場合、ガラス板やアクリル板は、耐傷性を増すために用いられる。ガラス板やアクリル板の表面には、ＡＲ（アンチリフレクション）処理やＡＧ（アンチグレア）処理が施されていてもよい。
【００５０】
［受光側光導波路］
図４の光学式タッチパネル２０に用いられる受光側光導波路２４は、座標入力領域２３を横断した光線２６を受光できるものであれば、特に制限はない。図５に示すように、受光側光導波路３２は、好ましくは、複数のコア３１と、コア３１を埋設するクラッド層３４を有する。受光側光導波路３２において、コア３１の一方の端部は座標入力領域２３に向けて配置される。コア３１の他方の端部は、受光素子３３と光学的に結合（光結合）される。受光素子付光導波路３０は、受光側光導波路３２と受光素子３３からなる。
【００５１】
光導波路を用いた光学式タッチパネル２０の解像度は、原理上、受光素子３３に光結合する受光側光導波路３２のコア３１の本数によって決まる。このため、コア３１は複数本必要である。しかし、発光側光導波路１２は、座標入力領域２３に平行な光線２６を出射できればよいので、発光素子１１と光結合するコア１３の主路１４は、図１、２に示すように１本でもよい。
【００５２】
［受光素子］
本発明に用いられる受光素子３３は、光信号を電気信号に変換する機能を有し、受光側光導波路３２で受光した光２６を検出する。受光素子３３により検出される光２６は、好ましくは、近赤外線領域（７００ｎｍ〜２５００ｎｍ）の光である。
【００５３】
受光素子３３の構造は、受光部（例えばフォトダイオード）を横一列に並べた、一次元イメージセンサが好ましい。このような受光素子３３としては、ＣＭＯＳイメージセンサや、ＣＣＤイメージセンサが挙げられる。
【実施例】
【００５４】
［実施例１］
＜クラッド層形成用ワニスの調製＞
（成分Ａ）脂環骨格を有するエポキシ系紫外線硬化樹脂（アデカ社製ＥＰ４０８０Ｅ）…１００重量部
（成分Ｂ）光酸発生剤（サンアプロ社製ＣＰＩ−２００Ｋ）…２重量部
上記の成分を混合してクラッド層形成用ワニスを調製した。
【００５５】
＜コア形成用ワニスの調製＞
（成分Ｃ）フルオレン骨格を含むエポキシ系紫外線硬化樹脂（大阪ガスケミカル社製オグソールＥＧ）…４０重量部
（成分Ｄ）フルオレン骨格を含むエポキシ系紫外線硬化樹脂（ナガセケムテックス社製ＥＸ−１０４０）…３０重量部
（成分Ｅ）１，３，３−トリス（４−（２−（３−オキセタニル））ブトキシフェニル）ブタン…３０重量部（特開２００７−０７０３２０実施例２に準じて合成）
上記成分Ｂ…１重量部
乳酸エチル…４１重量部
上記の成分を混合してコア形成用ワニスを調製した。
【００５６】
＜発光素子付光導波路の作製＞
厚み１８８μｍのポリエチレンナフタレートフィルムの表面に、クラッド層形成用ワニスを塗布し、紫外線を１，０００ｍＪ／ｃｍ２照射し、次に８０℃で５分間加熱処理をして、厚み２０μｍのアンダークラッド層を得た。波長８３０ｎｍにおける、アンダークラッド層の屈折率は１．５１０であった。
【００５７】
アンダークラッド層の表面に、コア形成用ワニスを塗布し、１００℃で５分間乾燥処理をして、コア層を形成した。次に、所定のパターンが印刷されたフォトマスクをコア層に被せて（ギャップ１００μｍ）、紫外線を２，５００ｍＪ／ｃｍ２照射し、さらに１００℃で１０分間加熱処理をした。
【００５８】
次にコア層の紫外線未照射部分を、γ−ブチロラクトン水溶液で溶解除去し、１２０℃で５分間加熱処理をして、コアのパターンを形成した。パターンニングされたコアは主路（最大幅３，２３９μｍ、高さ５０μｍ）と、主路の導光方向に沿って、順次枝分かれした２７４本の分岐路（幅１５μｍ、高さ５０μｍ）とからなる。波長８３０ｎｍにおける、コアの屈折率は１．５９２であった。
【００５９】
図１に示すように、この発光素子付光導波路１０に含まれるコア１３は、主路１４と、主路１４から枝分かれした複数の分岐路１５とを有する。主路１４は２つの辺１４ａ、１４ｂを有し、一方の辺１４ａは分岐点１６を有し、他方の辺１４ｂは分岐点１６を有しない。
【００６０】
図１に示すように、各分岐点１６の位置は、一本の直線上に載っており、その直線は、主路１４の導光方向１７にほぼ平行である。主路１４は、主路１４の導光方向１７に沿って、発光素子１１から遠ざかるにしたがい、幅Ｗが細くなる。
【００６１】
分岐点１６を有する辺１４ａ上の、各分岐路１５が主路１４から分岐する分岐点１６で、主路１４と、主路１４の導光方向１７がなす角度αは、０．８５°である。分岐点１６を有しない辺１４ｂと、主路１４の導光方向１７がなす角度θは、０．７°である。
【００６２】
次に、コア全体を覆うように透明な凹型モールド（石英製）を配置し、凹型モールドの内部にクラッド層形成用ワニスを充填した。凹型モールドの表面（外側）から、紫外線を２，０００ｍＪ／ｃｍ２照射した後、８０℃で５分間加熱処理をし、その後、凹型モールドを剥離した。
【００６３】
これにより、厚み１ｍｍのオーバークラッド層を形成した。オーバークラッド層の先端部の側断面形状は、ほぼ１／４円弧状の凸レンズ（曲率半径１．５ｍｍ）である。波長８３０ｎｍにおける、オーバークラッド層の屈折率は１．５１０であった。
【００６４】
次に、コアの主路側の端部に、波長８５０ｎｍの光を出射する発光素子（オプトウェル社製ＶＣＳＥＬ）を、紫外線硬化樹脂を介して光学的に結合し、発光素子付光導波路を作製した。
【００６５】
［実施例２］
フォトマスクを変更し、各分岐路１５が主路１４から分岐する分岐点１６において、主路１４と、主路１４の導光方向１７がなす角度αを、０．１°とした。また、分岐点１６を有しない辺１４ｂと、主路１４の導光方向１７がなす角度θを、０．４°とした。これ以外は実施例１と同様にして、発光素子付光導波路１０を作製した。
【００６６】
［実施例３］
フォトマスクを変更し、各分岐路１５が主路１４から分岐する分岐点１６において、主路１４と、主路１４の導光方向１７がなす角度αを、１．４°とした。また、分岐点１６を有しない辺１４ｂと、主路１４の導光方向１７がなす角度θを、１．０°とした。これ以外は実施例１と同様にして、発光素子付光導波路１０を作製した。
【００６７】
［比較例１］
フォトマスクを変更して、図８に示す、主路４４と、２７４本の分岐路４６とを含むコア４３を形成した。分岐点４２は、主路４４の導光方向４５に直交するように配置された。コア４３の主路４４の最大幅Ｗ２は８，２０５μｍ、高さは５０μｍであり、分岐路４６の幅は１５μｍ、高さは５０μｍであり、隣り合う分岐路４６間の間隙４７は１５μｍ（×２７３個）である。これ以外は実施例１と同様にして、発光素子付光導波路４０を作製した。
【００６８】
［比較例２］
フォトマスクを変更し、各分岐路１５が主路１４から分岐する分岐点１６において、主路１４と、主路１４の導光方向１７がなす角度αを、０．０５°とした。また、分岐点１６を有しない辺１４ｂと、主路１４の導光方向１７がなす角度θを、０．２°とした。これ以外は実施例１と同様にして、発光素子付光導波路１０を作製した。
【００６９】
［評価１］
実施例１〜３、および比較例１の発光素子付光導波路の、コアの主路の最大幅を、表１に示す。実施例１〜３の発光素子付光導波路は、比較例１の発光素子付光導波路よりも、コア主路の最大幅が４０％以上狭いことがわかる。
【００７０】
【表１】
【００７１】
［評価２］
＜受光素子付光導波路の作製＞
フォトマスクを変更し、コア３１を図５の構造にして、受光側光導波路３２を作製した。コア３１の本数は２７４本である。コア３１の幅は１５μｍであり、高さは５０μｍである。これ以外は実施例１と同様にして、受光側光導波路３２を作製した。
【００７２】
受光側光導波路３２のコア３１の末端に、受光素子３３（浜松ホトニクス社製ＣＭＯＳリニアセンサーアレイ）を、紫外線硬化樹脂を介して光結合し、受光素子付光導波路３０を作製した。
【００７３】
＜光強度測定用サンプルの作製＞
光強度を測定するため、図６に示すように、作製した発光素子付光導波路１０と受光素子付光導波路３０を、座標入力領域を介さず、直接対向させた。受光素子３３の制御部を、フレキシブルプリント基板を介して、ＵＳＢ取り込みユニット（ナショナルインスツルメント社製）に接続し、ＵＳＢポートを介して、光強度をモニター可能なコンピュータに接続した。
【００７４】
発光素子付光導波路１０の発光素子１１から、波長８５０μｍ、強度７μＷの光を出射した。光は発光側光導波路１２、受光側光導波路３２を通り、受光素子３３に達して、図７に示す光強度分布が検出された。図７に示す光強度分布は一例である。
【００７５】
得られた光強度分布の有効領域（立ち上がり、立ち下がり部分を除いた領域）における、光強度のばらつき（最大値−最小値）を表２に示す。実施例１〜３の発光素子付光導波路は、比較例２の発光素子付光導波路より、各分岐路から出射される光の均一性に優れていることがわかる。
【００７６】
【表２】
【００７７】
［測定方法］
［屈折率］
クラッド層形成用ワニスとコア形成用ワニスを、それぞれシリコンウェハ上にスピンコートにより成膜して屈折率測定用サンプルを作製し、プリズムカプラー（サイロン社製）を用いて屈折率を測定した。
【００７８】
［コア幅、コア高さ］
作製した光導波路を、ダイサー式切断機（ＤＩＳＣＯ社製ＤＡＤ５２２）を用いて断面切削し、切削面をレーザー顕微鏡（キーエンス社製）で観察して、コア幅、コア高さを測定した。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の発光素子付光導波路１０を用いた光学式タッチパネル２０の用途は、特に制限はないが、パソコンモニター、ＡＴＭ、ゲーム機、タブレットＰＣなどに好適に用いられる。
【符号の説明】
【００８０】
１０ 発光素子付光導波路
１１ 発光素子
１２ 発光側光導波路
１３ コア
１４ 主路
１４ａ 辺
１４ｂ 辺
１４ｃ 端部
１５ 分岐路
１６ 分岐点
１７ 導光方向
１８ クラッド層
１９ 光
２０ 光学式タッチパネル
２１ 発光側光導波路
２２ 発光素子
２３ 座標入力領域
２４ 受光側光導波路
２５ 受光素子
２６ 光線
３０ 受光素子付光導波路
３１ コア
３２ 受光側光導波路
３３ 受光素子
３４ クラッド層
４０ 発光素子付光導波路
４１ 発光素子
４２ 分岐点
４３ コア
４４ 主路
４５ 導光方向
４６ 各分岐路
４６ 分岐路
４７ 間隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、前記発光素子からの光を導いて複数の光線を生成するコアを含む光導波路とを有する発光素子付光導波路であって、
前記コアは、主路と、前記主路から複数の分岐点で分岐した複数の分岐路とを有し、
前記主路は、前記分岐点を有する辺と、前記辺に対向し前記分岐点を有しない辺とを有し、
前記複数の分岐点は、前記主路の導光方向とほぼ平行な直線上に設けられ、
前記主路は、前記発光素子から遠ざかるにしたがって幅が細くなり、
前記分岐路が前記主路から分岐する分岐点において、前記主路と、前記主路の導光方向とのなす角度αは０．１°〜２．０°であり、
前記主路の、前記分岐点を有しない辺と、前記主路の導光方向とのなす角度θは、０．３°〜１．７°である、発光素子付光導波路。
【請求項２】
請求項１に記載の発光素子付光導波路を備えた光学式タッチパネル。
【請求項１】
発光素子と、前記発光素子からの光を導いて複数の光線を生成するコアを含む光導波路とを有する発光素子付光導波路であって、
前記コアは、主路と、前記主路から複数の分岐点で分岐した複数の分岐路とを有し、
前記主路は、前記分岐点を有する辺と、前記辺に対向し前記分岐点を有しない辺とを有し、
前記複数の分岐点は、前記主路の導光方向とほぼ平行な直線上に設けられ、
前記主路は、前記発光素子から遠ざかるにしたがって幅が細くなり、
前記分岐路が前記主路から分岐する分岐点において、前記主路と、前記主路の導光方向とのなす角度αは０．１°〜２．０°であり、
前記主路の、前記分岐点を有しない辺と、前記主路の導光方向とのなす角度θは、０．３°〜１．７°である、発光素子付光導波路。
【請求項２】
請求項１に記載の発光素子付光導波路を備えた光学式タッチパネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１２８３２１（Ｐ２０１１−１２８３２１Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８５８４４（Ｐ２００９−２８５８４４）
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]