专利名称：触摸面板用光波导路及使用该光波导路的触摸面板的制作方法
技术领域：
本发明涉及触摸面板用光波导路及使用该光波导路的触摸面板。
背景技术：
触摸面板是利用手指、专用笔等直接接触液晶显示器等的屏幕来对设备进行操作等的输入装置，该触摸面板的结构包括用于显示操作内容等的显示器和用于检测在该显示器屏幕上的上述手指等的接触位置(坐标)的检测部件。而且，将该检测部件检测到的接触位置的信息作为信号送出，进行显示在上述显示器屏幕的接触位置的操作等。作为使用上述触摸面板的设备，例如有金融机构的ATM、车站的售票机、便携式游戏机等。作为上述触摸面板中的检测手指等的接触位置的检测部件，提出有使用光波导路的方案(例如，参照专利文献1)。即，该触摸面板在四边形的显示器的屏幕周缘部设置光波导路，从设置在该显示器的屏幕的一侧部上的光波导路射出多束平行于显示器的屏幕且朝向该显示器的屏幕的另一侧部的光，并且使上述光入射到设置在该显示器的屏幕的另一侧部上的光波导路。利用该光波导路使光在显示器的屏幕上呈网格状传播的状态。于是，在该状态下用手指接触显示器的屏幕时，由于该手指阻隔光的一部分，因此利用入射侧的光波导路感知该被阻隔的部分，能够检测上述手指接触部分的位置。然而，从光波导路的端面直接向空气中射出的光会以放射状发散，因此，为了能够抑制该光的发散而尽可能地射出接近平行光的光，提出有各种将光波导路的芯的端部作成透镜部的方案。本申请人以往也申请了将该芯的端部作成特殊俯视形状的透镜部的专利 (参照专利文献2)。专利文献1 美国专利申请公开第2004/0201579号说明书专利文献2 日本特开2009-103902号公报上述专利文献2的技术方案是光波导路的芯端部处的透镜部作成由锥部和圆弧部构成的特殊的俯视形状。采用该结构，能够在上述锥部中抑制光自透镜开始点的扩散，在圆弧部处使光折射而接近平行光。但是，在触摸面板中要求以更高的精度检测手指接触显示器的屏幕的位置，为了满足该要求，需要进一步提高从芯的端部射出的光的聚光能力。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供触摸面板用光波导路及使用该光波导路的触摸面板，该触摸面板用光波导路能够实现光射出侧的光的聚光能力较高且位置检测性能优良的触摸面板。为了达成上述目的，本发明的触摸面板用光波导路包括芯和以覆盖该芯的状态形成的上包层，该触摸面板用光波导路沿触摸面板的显示器的屏幕周缘部设置，且用于射出光的芯的端部定位在上述显示器的屏幕的一侧部上，其第1要点在于，用于射出上述光的芯的端部形成为透镜部，该透镜部的俯视形状由锥部和椭圆弧部构成，其中，该锥部随着靠向射出侧端面而逐渐加宽；该椭圆弧部是使上述锥部的较宽的前端侧向外侧呈椭圆弧状鼓 出而形成的，而且配置成上述椭圆弧部的长轴方向和上述锥部的长度方向相一致，上述透 镜部的长度方向的长度(L)、锥部的锥角(a)以及构成椭圆弧部的椭圆的长轴半径(a)满 足下述条件(1)、(2)的任意一个。(1) 1<3的情况下，4°彡a彡20 °，(其中，L、a的单位是ilm，a的单位
a
是。(度)，以下相同)(2)丄》3的情况下，4。彡a彡10。。
a此外，本发明的第2要点在于，在上述的触摸面板用光波导路中，特别是上述透镜 部的长度方向的长度(L)与构成椭圆弧部的椭圆的长轴半径(a)、短轴半径(b)同时满足下 述条件(3)、(4)，并且上述锥部的锥角(a )满足下述条件(5)。
(其中，b的单位是ym，ni是上包层的折射率，n2是芯的折射率，以下相同。)( 4 ) 1 + —=-,
n2 a(5)4° 彡 a 彡 20°。另外，本发明的第3要点在于，在上述的触摸面板用光波导路中，特别是覆盖上述 芯的透镜部的上包层的射出侧的端部形成为第2透镜部，该第2透镜部的射出侧端面形成 为朝向外侧弯曲的侧视时为大致1/4圆弧状的曲面，从上述芯的透镜部中的椭圆弧部的俯 视椭圆弧状曲面的前端到上述第2透镜部的侧视呈大致1/4圆弧状曲面的曲率中心的距离 (L2)、上述侧视呈大致1/4圆弧状曲面的曲率半径(R2)满足下述条件(6)。
f T \(L \-r- -0.3 <R2 < 子 +0.3
(6)⑴ ，(其中，L2、R2的单位是Um)。而且，本发明的第4要点在于，提供一种触摸面板，其沿触摸面板的显示器的屏幕 周缘部设置有上述第1 第3要点中任一项所述的触摸面板用光波导路，且将用于射出光 的芯的端部定位在上述显示器的屏幕的一侧部上，供该射出光入射的芯的端部定位在上述 显示器的屏幕的另一侧部上。本发明人为了解决上述课题，对芯的端部的透镜部的形状等进行了反复研究。其 结果发现，当使透镜部的俯视形状为随着朝向射出侧端面逐渐加宽的锥状且使该加宽的锥 部的前端侧向外侧呈椭圆弧状鼓出的形状，并且上述透镜部的长度方向的长度(L)、锥角 (a)以及构成椭圆弧的椭圆的长轴半径(a)满足上述条件(1)、(2)中的任意一项时，在上 述锥部中能够有效地降低到达至透镜部的入口的光的扩散角，在该状态下，能够从上述椭 圆弧部射出更加平行化的光，从而完成本发明。在本发明的所有触摸面板用光波导路中，射出光的芯的端部形成为上述特定形状 及特定尺寸的透镜部，因此由于上述透镜部的折射作用，从芯的端部射出的光的扩散能够 大幅被抑制而能够实现平行化。因此，采用该触摸面板用光波导路，光的射出侧的光的聚光能力较高，从而能够在极其限定的区域中以较高精度进行光的传输。此外，如上所述，使用本发明的触摸面板用光波导路而获得的触摸面板，从光波导路的芯端部射出的光的聚光能力较高，从而能够在极其限定的区域中以较高精度进行光的传输，因此当用手指接触显示器的屏幕时，能够正确地检测出该手指所接触部分的位置。
图1是表示本发明的触摸面板用光波导路的一实施方式的示意性的俯视图。图2的(a)是用于说明上述触摸面板用光波导路中的芯端面的形状的放大俯视图，图2的(b)是图2的(a)的X-X'放大剖视图。图3是上述芯端面的透镜部的形状说明图。图4是示意性表示使用上述触摸面板用光波导路的触摸面板的立体图。图5的(a) 图5的(d)是示意性表示上述触摸面板用光波导路的制造方法中的上包层的形成工序的说明图。图6是示意性表示本发明的触摸面板用光波导路的其它实施方式的芯的端部的放大剖视图。图7是示意性表示上述触摸面板用光波导路的制造方法的说明图。图8是表示测量实施例产品、比较例产品中的射出光的扩散的测量方法的说明图。
具体实施例方式接下来，基于附图详细说明本发明的实施方式。图1表示作为本发明的一实施方式的触摸面板用光波导路的俯视图。该触摸面板用光波导路由两个L字形光波导路A、B构成，其中一侧的L字形光波导路A成为射出光(参照图示的箭头)侧，另一侧的L字形光波导路B成为入射光(参照图示的箭头)侧。上述两个L字形光波导路A、B的两者都以在形成为L字形的下包层(基体)2的表面的规定部分上使多个作为光的通路的芯3形成为从上述L字形的一端缘Aajb以等间隔地并列的状态延伸到该L字形的内侧(显示器11(参照图4)的屏幕侧)端缘部的图案。此外，在图中用虚线表示芯3，虚线的粗细表示芯3的粗细，并且省略芯3的数量而用点表示。而且，以覆盖上述芯3的方式，在上述下包层2的表面上形成上包层4。此外，形成在射出光侧的L字形光波导路A上的芯3的数量与形成在入射光侧的L字形光波导路B 上的芯3的数量相同。而且，位于上述各L字形的内侧端缘部的各芯3的端部形成为如图2 的(a)所示的特殊俯视形状的透镜部30，该图2的(a)是在图1中用圆圈围成的部分C的放大图。此外，如图2的(a)的X-X'剖视图的图2的(b)所示，该透镜部30为平板状，且该透镜部30以与芯3的其它部分相同的厚度以层状被夹在下包层2和上包层4之间。上述透镜部30(返回图2的(a))的俯视形状为锥部31 (在图中用斜线表示的部分)和椭圆弧部32(在图中用倾斜网格表示的部分)组合而成的形状，其中，该锥部31随着靠向射出侧端面逐渐加宽；该椭圆弧部32是使上述加宽的锥部31的前端侧向外侧呈椭圆弧状鼓出而形成的。但是，上述椭圆弧部32的长轴方向与上述锥部31的长度方向相一致。而且，设定上述透镜部30的长度方向的长度(L)、锥部31的锥角(α )、以及构成椭圆弧部32的椭圆(在图中用点划线P表示)的长轴半径(a)，使其满足下述的条件(1)、 (2)中的任意一个。 0041]上述条件式(1)、⑵是根据下述的想法导出的。即，已知有在满足下述公式⑶ 的椭圆透镜(参照图3，F、F'焦点，a:长轴半径，b:短轴半径)中，当在距该射出侧较远一侧的焦点F上配置点光源时，从该电光源射出的光被平行化。
权利要求
1.一种触摸面板用光波导路，其包括芯和以覆盖该芯的状态形成的上包层，该触摸面板用光波导路用于沿触摸面板的显示器的屏幕周缘部设置，且将用于射出光的芯的端部定位在上述显示器的屏幕的一侧部，其特征在于，上述射出光的芯的端部形成为透镜部，该透镜部的俯视形状由锥部和椭圆弧部构成，其中，该锥部随着靠向射出侧端面而逐渐加宽；该椭圆弧部是使上述锥部的较宽的前端侧朝外侧呈椭圆弧状鼓出而形成的，而且，配置成上述椭圆弧部的长轴方向和上述锥部的长度方向相一致，上述透镜部的长度方向的长度(L)、锥部的锥角(α)以及构成椭圆弧部的椭圆的长轴半径(a)满足下述条件⑴、(2)中的任意一项(1)1<3的情况下，4°≤a≤20°，其中，L、a的单位是μπι，α的单位是。以下相同；a(2)1之3的情况下，4°≤a≤10°。a
2.根据权利要求1所述的触摸面板用光波导路，其中，上述透镜部的长度方向的长度(L)、构成椭圆弧部的椭圆的长轴半径(a)及短轴半径(b)同时满足下述条件(3)、0)，并且上述锥部的锥角(α)满足下述条件(5)(3) 下相同 ,其中，b的单位是μ m，H1是上包层的折射率，H2是芯的折射率，以
3.根据权利要求1或2所述的触摸面板用光波导路，其中，覆盖上述芯的透镜部的上包层的靠射出侧的端部形成为第2透镜部，该第2透镜部的射出侧端面形成为朝向外侧弯曲的侧视时为大致1/4圆弧状的曲面，从上述芯的透镜部中的椭圆弧部的俯视椭圆弧状曲面的前端到上述第2透镜部的侧视呈大致1/4圆弧状曲面的曲率中心的距离(L2)、上述侧视呈大致1/4圆弧状曲面的曲率半径(R2)满足下述条件(6)°·3其中，L2、R2的单位是μπι。
4. 一种触摸面板，其特征在于，沿触摸面板的显示器的屏幕周缘部设置上述权利要求1至3任一项所述的触摸面板用光波导路，且将用于射出光的芯的端部定位在上述显示器的屏幕的一侧部上，供该射出光入射的芯的端部定位在上述显示器的屏幕的另一侧部上。
全文摘要
本发明提供一种触摸面板用光波导路及使用该光波导路的触摸面板，该触摸面板用光波导路能够实现光的射出侧的光的聚光能力较高且位置检测性能优良的触摸面板。该触摸面板用光波导路包括芯(3)和以覆盖该芯(3)的状态形成的上包层(4)，射出光的芯(3)的端部形成为透镜部(30)，该透镜部(30)的俯视形状由锥部(31)和椭圆弧部(32)构成，其中，该锥部(31)随着靠向射出侧端面而逐渐加宽；该椭圆弧部(32)是使上述锥部的较宽的前端侧朝外侧呈椭圆弧状鼓出而形成的，上述椭圆弧部(32)的长轴方向与上述锥部(31)的长度方向一致，上述透镜部(30)的长度方向的长度(L)、锥部(31)的锥角(α)、构成椭圆弧部(32)的椭圆的长轴半径(a)满足特定的条件。
文档编号G06F3/041GK102590937SQ20111046164
公开日2012年7月18日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年1月12日
发明者柴田直树 申请人:日东电工株式会社