JP2009512898A - 導波路ベースの光学タッチスクリーン用の改善された光学素子 - Google Patents

Abstract

所定の波長の光源に結合された少なくとも１つの伝達素子と、少なくとも１つの受光素子と、前記伝達素子から前記受光素子まで延長する前記所定の波長の光線の遮断を検出するための検出装置と、を有するデータ入力装置であって、前記伝達素子及び前記受光素子（２０）の少なくとも１つは、光伝達コア（２６）を有する少なくとも１つの導波路と、非コア部（２８、２５、２７、２００）と、前記非コア部内の迷光（４２、６０、２０１）の伝達を減少させるために構成される１つ又はそれ以上の停止手段（３０、４０、５０、７１、８１）と、を含む。前記停止は、迷光を散乱し、吸収し、逸らし又は阻止するために構成され、上部クラッド（２７）、下部クラッド（２５）、基板（２８）または共通ベース（２００）の１つ又はそれ以上に付けることができる。

Description

本発明は、導波路ベースの光学タッチスクリーンセンサーの伝達及び受光導波路における改善された設計に関する。好ましい形態では、それらは、優れた信号対ノイズ比を提供し、迷光に対して影響を受けない。

本明細書を通した従来文献のあらゆる検討は、このような文献が広く知られ、この分野で共通の一般的な知識の一部を形成するということの承認と見なされるべきではない。

コンピューター用や、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）及び携帯ゲーム機などの他の家庭用電子機器用のタッチスクリーン入力装置またはセンサーは、それらの際立った使いやすさのために、非常に価値がある。過去に、多様な手法がタッチスクリーン入力装置を提供するために使用されている。オーバーレイは、容易に損傷され、それはグレア問題を引き起こし得るが、下層のスクリーンを薄暗くする傾向にあり、このような調光を補償するために過度の電力消費を必要とするけれども、最も一般的な手法は、フレキシブルな抵抗性のオーバーレイを使用する。抵抗デバイスは、湿気に敏感でありえるが、抵抗性オーバーレイのコスト及び駆動電力消費は、周囲の長さに伴って二次的に増える。他の手法は、オーバーレイも必要とする容量性のタッチスクリーンである。この場合、オーバーレイは、一般的に、より耐久性があるが、グレア及び調光問題は残る。

さらに他の一般的な手法では、１又はそれ以上の光線の遮断によって検出される接触動作を伴って、光線（通常、赤外線）のマトリクスがディスプレイの前に組み立てられる。このような“光学”タッチスクリーンは、発光ダイオード（ＬＥＤ）または垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）などの光源のアレイによって生じ、対応する検出器のアレイ（フォトトランジスタまたはフォトダイオードなど）によって検出される光線を有して長い間知られている（米国特許第３，４７８，２２０号、米国特許第３，６７３，３２７号）。このタイプの光学タッチスクリーンは、オーバーレイフリーであるという利点を有し、多様な周辺光状態（米国特許第４，９８８，９８３号）で機能することができるが、それは、電子部品を支持することに加えて、多くの光源及び検出器部品を必要とするという主要な費用の問題を有する。このようなシステムの空間分解能は、光源及び検出器の数に依存するので、この部品コストは、分解能に伴って増加する。

米国特許第５，９１４，７０９号、６，１８１，８４２号、及び、６，３５１，２６０号、米国特許出願番号２００２／００８８９３０Ａ１、及び、２００４／０２０１５７９Ａ１は、それらの各々が、参照することによって完全にここに含まれるものであるが、光学タッチスクリーンセンサーの改善されたタイプを開示する。ここで、導波路は、光線のマトリクスを分配し収集するために使用される。図１を参照して以下で検討されるように、この手法は、実質的なコスト削減を表す単一の光源及びと単一のマルチ素子検出器のみを必要とする。

図１は、米国特許第５，９１４，７０９号、６，１８１，８４２号、及び、６，３５１，２６０号、米国特許出願番号２００２／００８８９３０Ａ１、及び、２００４／０２０１５７９Ａ１に記載されたものと同様の光学タッチスクリーンセンサー１０の動作を示す。この光学タッチスクリーンセンサー設計では、単一の光源１１（ＬＥＤまたはＶＣＳＥＬなど）は、幾つかの形態の１×Ｎ分離器１３を介して光を“伝達”集積光学導波路１２のアレイに進める。次いで、光導波路１２は、ディスプレイ領域１５を横切って平行な離隔した光線１４のアレイを進め、それは、次いで、“受光”集積光導波路１６の同様のアレイによってディスプレイ領域の他側で集められ、位置感度（すなわち、マルチ素子）検出器１７に導かれる。接触動作１８（例えば、指またはスタイラスによる）は、接触する物体によって遮られる特定の光線から決定される位置で影１９として検出される。

タッチスクリーンセンサーは、通常、ディスプレイ領域の隣接する側部に沿って伝達導波路の２つのアレイ（Ｘ，Ｙ）と、ディスプレイ領域の他の２つの側部に沿って２つの対応する受光導波路のアレイとを有して、２次元及び長方形である。ある構成では、単一の光源は、光をＸ及びＹ伝達アレイの両方を形成する複数の導波路に進める。他のバージョンでは、別個の光源がＸ及びＹ伝達アレイの各々において使用される。伝達側では、導波路アレイは、光源からの光を、水平（すなわち、Ｘ，Ｙ）平面で案内された光線を拡張するレンズ素子１１０の列に案内し、次いで、それらがディスプレイ領域を横切って進むように水平平面においてそれらを平行にする。垂直平面における平行化は、外部の垂直コリメーティングレンズ（ＶＣＬ）、例えばシリンドリカルレンズ（図１に示されない）を用いて達成されてもよい。受光側は、本質的に同一であり、各々の側で導波路とレンズ素子のアレイは、スクリーンのベゼル内に位置し、スクリーンのベゼルによって保護される。ベゼルの幅を最小化するために、伝達及び受光素子ができるだけ短いことが望まれる。

集積光導波路にはよくあることであるが、“伝達”光導波路１２及び“受光”光導波路１６は、それぞれクラッド（屈折率ｎ_２、ここでｎ_２＜ｎ_１）によって囲われて機械的に強固な基板上に載置されるパターニングされた導光コア（屈折率ｎ_１）のアレイからなる。しばしば、導光コアと基板との間のクラッドの一部は、“下部クラッド”または“底部クラッド”と称され、クラッドの残りの部分は、“上部クラッド”または“頂部クラッド”と称される。

上述された光学タッチスクリーンセンサーのタイプでは、各々の“受光”導波路１６は、マルチ素子検出器１７の正数（通常１であるが、それ以上の場合もありえる）の個々の素子１１１と通信している。接触動作の位置を正確に決定するためのこのシステムにおいて、マルチ素子検出器１７のそれぞれの素子１１１に対する受光導波路１６によって正確に案内される離隔された光線１４の各々における光が重要であることは、理解されるだろう。マルチ素子検出器１７の個々の素子１１１が適切な受光導波路１６以外のあらゆる光源からの光を受ける場合、例えば検出器における信号対ノイズ比によって測定されるような、タッチスクリーンセンサーの性能は、低下するだろう。考えられる１つの迷光源は、伝達または受光側のレンズによって捕えられた周辺光である。考えられる他の迷光源は、導波路コアの代わりに、基板または受光導波路１６のクラッドによって捕えられた離隔した光線１４の信号光である。
米国特許第３，４７８，２２０号明細書 米国特許第３，６７３，３２７号明細書 米国特許第４，９８８，９８３号明細書 米国特許第５，９１４，７０９号明細書 米国特許第６，１８１，８４２号明細書 米国特許第６，３５１，２６０号明細書 米国特許出願公開第２００２／００８８９３０号明細書 米国特許出願公開第２００４／０２０１５７９号明細書

従来技術を改善する又は少なくとも従来技術に対する商業的な代替物を提供し、好ましい実施形態において少なくとも光学タッチスクリーンセンサーの性能を改善することが、本発明の目的である。

文脈上、他の意味に解すべき場合を除き、詳細な説明及び特許請求の範囲を通して“含む”“包含する”という用語及びその類似物は、排他的または包括的意味とは対照的に包括的意味に解釈されるべきであり、すなわち、“含むものであって限定されるものではない”という意味である。

第１側面において、本発明は、少なくとも１つの伝達素子と、少なくとも１つの受光素子と、前記伝達素子から前記受光素子まで延長する光線の遮断を検出するための検出装置と、を有するデータ入力装置であって、前記伝達素子及び前記受光素子の少なくとも１つは、少なくとも１つの導波路であって、各々の導波路が、所定の波長の光の伝達のための光伝達コアと、上部クラッド、下部クラッド及び基板のうちの少なくとも１つを含む非コア部と、を有するところの導波路と、前記非コア部内の迷光の伝達を減少させるように構成される１つ又はそれ以上の停止手段と、を有するデータ入力装置を提供する。

第２側面において、本発明は、データ入力装置の迷光の伝達を減少させる方法であって、前記データ入力装置は、少なくとも１つの伝達素子と、少なくとも１つの受光素子と、前記伝達素子から前記受光素子まで延長する光線の遮断を検出するための検出装置と、を有し、前記送信素子及び前記受光素子の少なくとも１つは、少なくとも１つの導波路であって、各々の導波路が、所定の波長の光の伝達のための光伝達コアと、上部クラッド、下部クラッド及び基板のうちの少なくとも１つを含む非コア部と、を有するところの導波路を有し、前記方法は、前記非コア部内の迷光の伝達を減少させるように構成される１つ又はそれ以上の停止手段を有する前記非コア部を提供することを含む方法を提供する。

好ましくは、前記光線は、入力領域と、前記入力領域の対向側部に位置する伝達素子及び受光素子を横切る。

好ましくは、前記入力領域は、入力領域の第１及び第３側部に沿って配置される前記伝達素子及び前記受光素子との第１セットと、入力領域の第２及び第４側部に沿って配置される前記伝達素子及び前記受光素子との第２セットと、を有する四角形である。より好ましくは、前記入力領域は、前記第２セットからの光線の方向に実質的に垂直である前記第１セットの光線の方向を有する長方形である。好ましくは、前記第１及び第２伝達素子は、接触しており、前記第１及び第２受光素子は、接触している。

好ましくは、使用者は、前記入力領域に接触することによって前記データ入力装置に入力を提供する。より好ましくは、前記使用者は、指またはスタイラスを用いて前記入力装置に接触する。

好ましくは、前記非コア部は、上部クラッド、下部クラッド及び基板の１つ又はそれ以上を含む。

前記停止は、迷光を吸収または散乱するように構成されてもよい。

一実施形態において、前記停止は、迷光を逸らすための手段を含み、ここで、前記停止は、前記基板に切断された複数の光散乱溝を含む。

あるいは又は追加的には、前記停止は、前記クラッドまたは基板の１つ又は複数に付けられる光吸収コーティングを含む。

本発明の目的において、“所定の波長”及び“動作波長”という用語は、光源１１によって放射され、導波路１２及び１６によって伝達される光の波長を意味し、“信号光”という用語は、光源１１によって放射される光を意味する。光源は、一般に単一の波長ではなく広範な波長を有する光を放出し、この波長範囲は、光源がＶＣＳＥＬなどのレーザーである場合、比較的狭いかもしれなく、光源がＬＥＤなどの非レージング源である場合、比較的広いかもしれないことは、当業者には明らかであろう。安価な光源及び検出器の利用可能性のために、且つ、信号光がディスプレイの使用者の知覚と干渉しないので、“所定の波長”は、一般に近赤外（すなわち７００ｎｍから１０００ｎｍ）である。しかしながら、所定の波長は、可視または他の適切なスペクトル領域であってもよい。本明細書は、約８５０ｎｍの所定の波長を仮定して記載されているが、本発明の実施形態が可視光の波長を含む他の所定の波長に容易に適合されることができることは、理解されるだろう。

“周辺光”という用語は、光源１１に加えてあらゆる起源からの光、典型的には室内光または日光を意味する。周辺光は、広範な範囲の紫外、可視及び赤外の波長を含み、典型的には所定の波長を含み、マルチ素子検出器１７は、１０００ｎｍ以下の波長に広く影響を受けやすいシリコンフォトダイオードまたは光開始剤を典型的には含むので、光学タッチスクリーンセンサーにおいて関心がある。

“迷光”という用語は、クラッドまたは基板、すなわち“伝達”光導波路１２または“受光”導波路１６の非コア部内に捕えられ又は案内されるあらゆる波長の光を意味する。

“非常に吸収する”という用語は、材料に適用される場合、所定の波長またはある範囲の波長において、少なくとも１０ｄＢ／ｃｍ、さらに好ましくは少なくとも２０ｄＢ／ｃｍ、最も好ましくは少なくとも３０ｄＢ／ｃｍの光吸収を有する材料を意味する。

費用及び製造の容易さの理由のために、光パターニング可能な高分子材料からなる導波路及びレンズ素子を形成することが非常に好ましい。

好ましくは、前記所定の波長の光は、前記停止によって吸収される。好ましくは、前記停止は、紫外、可視及び赤外領域のスペクトルの広帯域吸収を有する物質を含み、それによって、迷光は前記停止によって吸収される。あるいは、前記停止は、前記所定の波長で非常に吸収する有機染料でドーピングされた高分子を含む。この高分子は、紫外、可視及び赤外領域のスペクトルの広帯域吸収を有する物質で追加的にドーピングされ、それによって、迷光は、前記停止によって吸収される。

あるいは、迷光は、前記停止によって散乱される。

一実施形態では、前記停止は、前記導波路の端部に沿って、例えば、前記基板及び／又はクラッドの端部に沿って堆積される材料を含む。好ましくは、前記材料の屈折率は、それぞれの前記基板またはクラッドの屈折率と実質的に同様である。

他の好ましい実施形態では、前記材料は、前記基板の表面の少なくとも一部上に位置される。好ましくは、このような材料は、前記基板の屈折率より若干高い屈折率を有する。これは、前記基板内に案内されるあらゆる迷光を前記材料に引き込むことを優先的に支援する。好ましくは、前記材料は、前記クラッドに接触する表面に対する基板の表面上に位置される。あるいは、前記材料は、前記基板とクラッドとの間に位置される。

好ましくは、前記導波路は、高分子材料からなる。前記高分子材料は、熱的に硬化可能な高分子であってもよい。あるいは、前記高分子材料は、化学線、好ましくは紫外線放射によって硬化可能な高分子であってもよい。好ましくは、前記高分子材料は、シロキサン高分子である。好ましくは、前記導波路構造は、紫外線フォトリソグラフィによってパターニングされる。

上記で検討されたように、前記導波路は、下部クラッド層、パターニングされたコア層及び上部クラッド層を含む。一般的に、前記下部クラッド層は、前記それぞれの基板に接触する。好ましくは、前記下部クラッド層、パターニングされたコア層及び上部クラッド層は、紫外線硬化可能な高分子からなり、前記パターニングされたコア層は、紫外線フォトリソグラフィによってパターニングされる。さらに好ましくは、前記紫外線硬化可能な高分子は、シロキサン高分子である。

好ましくは、前記基板は、ガラスまたは高分子材料からなる。より好ましくは、前記基板は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレートなどのアクリレート、及び、ポリイミドから選択される高分子材料からなる。

他の実施形態では、前記停止は、外部の垂直コリメートレンズ（ＶＣＬ）とそれぞれの伝達／受光素子が載置される共通ベースによって提供される。このような実施形態では、前記共通ベースは、前記所定の波長で非常に吸収する材料を含み、または、前記所定の波長で非常に吸収する材料でコーティングされてもよい。あるいは又はそれに加えて、前記共通ベースは、紫外、可視及び近赤外領域のスペクトルで広帯域吸収を有する物質を含んでもよく、その物質でコーティングされてもよい。前記共通ベースは、前記共通ベースに迷光を優先的に引き込むために前記基板の屈折率より高い屈折率を有する材料で構成されてもよい。他の実施形態では、外部のＶＣＬ及び共通ベースは、一体物を形成してもよい。この特定の実施形態では、前記共通ベースは、前記所定の波長で非常に吸収する材料でコーティングされてもよいが、ＶＣＬが光路であるので、このような材料を含むことができない。

他の実施形態では、前記停止は、直接光路内ではなく、基板または共通ベースなどの幾つかの他の層に切断された複数の光散乱溝を含む。この実施形態は、前述の実施形態の何れかに結合されてもよい。

前述の実施形態は、前記基板への迷光の直接的な進入、または、前記マルチ素子検出器への前記基板からの迷光の直接的な伝達を制限する開口部または位置手段と結合されてもよい。

本発明は、添付の図面を参照して例示としてのみ記載されるだろう。
図１は、光線の面内焦点合わせを提供するためのレンズを含む導波路ベースの光学タッチスクリーンセンサーの動作を示す。図２ａ（平面図）及び２ｂ（側面図）は、光学的な導波路アレイの受光素子の構成と、外部の垂直コリメートレンズに対するその位置とを示す。図３ａ（平面図）及び３ｂ（側面図）は、本発明の第１実施形態による受光素子を示す。図４は、本発明の第２実施形態による受光素子を示す。図５は、本発明の第３実施形態による受光素子を示す。図６は、本発明の第４実施形態による受光素子を示す。図７ａ及び７ｂは、本発明の第５実施形態による受光素子を示す。図８は、本発明の第６実施形態による受光素子を示す。

背景技術のセクションで説明したように、米国特許第５，９１４，７０９号、６，１８１，８４２号、６，３５１，２６０号、米国特許出願番号２００２／００８８９３０Ａ１、２００４／０２０１５７９Ａ１には、単一の光学源と単一のマルチ素子検出器のみを必要とし、光線のマトリクスを分配し且つ収集するための導波路を用いる、改善されたタイプの光学タッチスクリーンセンサーが開示されている。

家庭用電子機器の使用におけるこのタイプの光学タッチスクリーンの商業実用化を改善するために、様々な部品が最も低い費用で製造され組み立てられるべきである。特に、導波路及び関連するコリメート光学素子は、低い費用方式で大量生産することができるものでなければならず、要求は、現在高分子材料を用いてのみ満足することができる。フォトリソグラフィ／湿式現像を用いて処理されることができるフォトパターン可能な高分子は、それらがパターンニングされることができる容易で穏やかな条件（例えば、紫外線露光に続く溶媒現像）と処理装置の比較的低い費用とのために、特に好ましい。

フォトパターン可能な高分子の例には、アクリレートとシロキサンが含まれる。特にある適切な材料の分類は、例えば米国特許第６，８００，７２４号及び６，８１８，７２１号に開示されるような縮合反応によって合成されるＵＶ硬化可能なシロキサン高分子であり、それぞれの文献は、参照することによって完全にここに含まれる。シロキサン高分子は、シリコン、ガラス及びプラスチックを含む多様な基板材料に対して優れた接着性を有する。光開始剤または熱開始剤は、硬化速度を向上させるために加えられてもよい。市場で入手可能な光開始剤の例には、１−ヒドロキシ−シクロヘキシルーフェニルーケトン（イルガキュア184）、２−メチル−１［（４−メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１−オン（イルガキュア907）、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン（イルガキュア651）、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−ブタノン−１（イルガキュア369）、４−（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン（イルガキュア1173）、ベンゾフェノン（イルガキュアBP）、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン（イルガキュア2959）、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン（DEAB）、２−クロロチオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、ベンゾイン、及び、４，４’−ジメチルオキシベンゾインが含まれる。可視光を用いた硬化において、開始剤は、例えばカンファーキノンであってもよい。２つ又はそれ以上の光開始剤の混合物が使用されてもよい。例えば、イルガキュア１０００は、８０％のダロキュア１１７３（Darocur 1173）と２０％のイルガキュア１８４（Irgacure 184）との混合物である。熱硬化において、ＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル）に加えて、過酸化物（例えば、過酸化ジベンゾイル）、ペロキシジカーボネート、パーエステル（ターシャルブチルパーベンゾエート）、パーケタル、ヒドロペルオキシドの有機化酸化物は、開始剤として使用されてもよい。

安定剤、可塑剤、コントラスト増進剤、染料または充填剤などの添加物は、必要であれば高分子の特性を高めるために加えられてもよい。

本明細書において、光導波路及び関連するレンズは、フォトリソグラフィ／湿式エッチング工程を用いてフォトパターニング可能なシロキサン高分子から製造されるものとして例示されるだろう。しかしながら、その導波路及びレンズが、ガラスなどの、集積された光導波路における分野で周知の他のあらゆる材料系からなることができ、反応性イオンエッチングなどの、この分野で周知のあらゆる他の手段によってパターニングされることができることが理解されるだろう。

光線のマトリックスを採用するあらゆる“光学”タッチスクリーンセンサーでは、接触動作の位置は、接触対象物によって遮られる特定の光線で決定される。光源と検出器が対になっているアレイを有する光学タッチスクリーンセンサーの通常のタイプでは、接触位置の正確な検出は、通常、各々の検出器が、その対応する光源からの光を単に受光し、又はその対応する光源からの光に対して単に影響を受けることを保証することによって達成され、この目的を達成するために、その光源及び／又は検出器の逐次的活性化（米国特許第３，７６４，８１３号、米国特許第３，７７５，５６０号）と光源の変調（米国特許第５，１７９，３６９号）を含む多くの方策が提案されている。しかしながら、このような方策は、単一の光源のみを有するタッチスクリーンセンサーで使用されることができる。この場合、図１に示されるように、接触位置の正確な決定は、離隔した光線１４の各々における光が受光導波路１６を介してマルチ素子検出器１７のそれぞれの素子１１１に正確に案内される場合にのみ達成することができる。マルチ素子検出器１７の個々の素子１１１が適切な受光導波路１６以外のあらゆる光源から“迷光”を受け取る場合、タッチスクリーンセンサーの性能は、低下するだろう。

導波路ベースの光学タッチスクリーンセンサーの迷光問題を示すために、“受光側”の光導波路アレイの構成は、図２ａ（平面図）及び図２ｂ（側面図）を参照してここに説明されるだろう。垂直コリメートレンズ（ＶＣＬ）２１と組み立てられる受光側光導波路アレイの単一の素子２０が示されている。受光素子２０は、湾曲した前面２３を有するスラブ導波路２２と、マルチ素子検出器のそれぞれの素子と光学的な通信をする出力導波路２４とを有する。スラブ導波路２２と出力導波路２４は、一般的に、基板２８上に順に堆積された下部クラッド層２５、パターンニングされたコア層２６及び上部クラッド層２７を有する。好ましくは、下部クラッド層２５、パターニングされたコア層２６及び上部クラッド層２７は、全て光パターンニング可能な高分子からなるが、所定の波長に透過的なあらゆる他の導波路材料を含んでもよい。

動作中に、入力領域を横断する光線２９は、第１にＶＣＬ２１による垂直平面に焦点合わせされ、次いで、湾曲した前面２３による水平平面（すなわち、基板平面）に焦点合わせされる。焦点合わせされた光線は、スラブ導波路２２を通って伝播し、出力導波路２４によって収集される。スラブ導波路２２内に正確に光を焦点合わせするためのＶＣＬ２１において、２つの部品は、垂直平面で正確に位置合わせされなければならないことは理解されるだろう。この位置合わせを容易にするために、受光素子２０及びＶＣＬ２１は、共通ベース２００に載置することができる。あるいは、ＶＣＬ２１は、ＶＣＬ２１及び共通ベース２００が一体物（unitary whole）を形成する場合に、共通ベースとして機能することができる台と共に製造する（例えば、射出成形）ことができる。好ましくは、受光素子２０は、図２ａ及び２ｂで示されるように基板２８が最上部になるように、共通ベース２００上に“逆さまに”載置されている。この優先に対する理由は、ＶＣＬ２１とスラブ導波路２２の重要な垂直位置合わせが、基板２８と下部クラッド層２５とを合わせた厚さよりも制御し易い上部クラッド層２７の厚さによって単に決定され、それは、代替案の“ライトウェイアップ”組立体が使用される場合、制御されることが必要であろう。特に、基板２８の厚さの精度は、基板製造者の製造処理によって制限される。

下部クラッド層２５、パターニングされたコア層２６及び上部クラッド層２７に適切な高分子材料の薄膜は、スピンコーティング、ディップコーティング、メニスカスコーティング、押出コーティング、カーテンコーティング、ローラーコーティング、スプレーコーティング、スロットコーティング、スクリーン印刷、及び、ドクターブレーディングを含む様々な方法によって基板２８に堆積されることができる。次いで、これらの薄膜は、マスク、例えばマスクアライナーまたはステッパー内のマスクを用いて、又は、レーザー直接書き込み手段によって光を用いて光パターニングされることができる。マスクを用いた露光は、通常高い製造処理量に好ましい。

必須ではないが、いくつかの理由で、シリコンなどの、より一般的なオプトエレクトロニクス基板材料よりもプラスチックを含むことが基板２８にとっては好ましい。低いコストと低下した重量は、プラスチック基板が好ましい２つの理由である。それは、例えば、この系の様々な他の部品との位置合わせを用意にするために、フレキシブルであるべき全体の受光（伝達）素子アレイにとって有利であり得る。プラスチック基板を採用するさらなる理由は、光学部品の組立中に、例えば、マシンビジョンシステムが位置合わせマークに位置することができるので、基板が透明であることは有利であるかもしれない、ということである。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリレート（ＰＭＭＡなどの）及びポリイミド（ＰＩ）を含む広範囲のプラスチック基板が利用可能であり、それらの全ては、フラットパネルディスプレイ産業で使用されている（W．A． McDonald， Journal of Materials Chemistry vol．14，pp．4-10, 2004）。これらのうち、ＰＥＴは、それが、高い表面品質（すなわち、導波路製造において必須な平滑性）を有して安価で大量に広範に入手できるので、非常に広範囲で使用される（例えば、Melinex（登録商標）またはMylar（登録商標））。ポリカーボネートは、同様に安価で幅広く入手可能である。

しかしながら、当業者に理解されるように、特に基板２８が下部クラッド層２５より高い屈折率を有する材料で構成される場合、多くのプラスチックは、１μｍ以下の近赤外領域で透過的であり、図２ａ及び２ｂの検討からは、光線２９の一部が入射し、基板２８内で捕えられることを防止することは困難であることが分かる。例えば、ＶＣＬ２１と受光素子２０との間の光の一部は、下部クラッド層２５を通過し、設計詳細に依存して基板２８をも通過してもよい。この光は、下部クラッド及び／又は基板内に捕えられてもよく、ＶＣＬ２１と受光素子２０との如何なる垂直方向の位置合わせによっても悪化されるかもしれないという効果を得る。基板２８は、一般的に下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層（それぞれ１０μｍのオーダー）より非常に厚い（２００μｍのオーダー）ので、受光した光のかなりの割合が、コア層２６内の代わりに基板２８内で捕えられ／案内される可能性がある。この基板に案内された迷光は、矢印２０１によって図２ｂに示される。単一の基板は、例えば図３ａを参照して、マルチ素子検出器に光を向かわせる受光導波路のアレイ全体を生み出すかもしれないので、基板に案内された光２０１は、検出器アレイによって受けられた信号の信号対ノイズ比を減少させる背景強度の源であることが理解されるだろう。下部クラッド２５より高い屈折率を有する材料からなるべきことは、基板２８において実際有利であり、下部クラッド２５のあらゆる迷光が優先的に基板２８に結合され、次いで以下に記載の方法の１つによって除去されることは注意すべきことである。

通常の伝達または受光素子の基板内に迷光が捕えられるようになる幾つかの他の手段がある。例えば、周辺光は、伝達側または受光側の何れかの上の基板によって捕らえられるかもしれない。さらに他の迷光源は、伝達側に特有のものであるが、光源１１であり、１×Ｎ分離器（スプリッタ）１３は、“伝達”光導波路１２と同様の基板上に一般に組み立てられるので、１×Ｎ分離器１３と光源１１の不整合は、基板に進められる相当量の屈折力に影響をもたらすかもしれない。また、幾つかの導波路ベースの光学タッチスクリーンセンサー、特に、多くの伝達及び受光素子を有するセンサーでは、伝達及び受光導波路の全てが光源及び検出器に接近するので、それらを収容するためにスクリーンベゼル内に不十分な空間があるかもしれない。このような場合、要求される数の伝達及び受光導波路をそれぞれ減少させるために１×２分離器及び２×１結合器を使用することが有利であるかもしれない。このような分離器及び結合器は、集積された光導波路の分野でよく知られており、１×２分離器が基本的に無損失であるのに対して、２×１結合器は、３ｄＢの損失を生じる傾向にある。すなわち、２×１結合器の２つの入力アームの光の５０％のみが出力アームに結合され、他の５０％がクラッドに放射する。従って、このような２×１結合器が使用される場合、それらは、受光側において迷光の追加の大きな源となるだろう。

光学タッチスクリーンセンサーの伝達及び受光側の導波路アレイの基板またはクラッド内に捕えられ案内されることによる様々手段及び困難性を考慮に入れると、この迷光は、センサーの動作に影響をもたらすことができ、この迷光の伝達を減少させ又は防止するための幾つかの方法が特に望ましい。

導波路に関して、迷光は、所定の波長（通常、信号光または周辺光からの近赤外）の光を含み、他の波長、特に可視光の周辺光をも含む。本明細書は、単独で近赤外を含む迷光に加えて、可視及び近赤外波長の両方を含む迷光の伝達を減少させる方法を記載している。“帯域外”の周辺光（すなわち、所定の波長以外の波長の周辺光）を除去する方法は、光学タッチスクリーンセンサーの分野で周知であり、通常、光路のどこかに可視光ブロックフィルタの配置を必要とする。一般に、このフィルタは、ベゼルと結合される（米国特許第４，７３７，６３３号）。導波路ベースの光学タッチスクリーンセンサーでは、このフィルタは、例えば、受光導波路アレイの自由空間端部または受光導波路アレイとマルチ素子検出器との間に配置されてもよい（米国特許第６，１８１，８４２号）。しかしながら、これらの従来文献のフィルタは、全て光路内にあり、動作（すなわち、所定の）波長の迷光を除去するために使用されることができない。今までは、導波路ベースの光学タッチスクリーンセンサーから動作波長の迷光を除去する如何なる手段もなかった。

本発明の第１実施形態は、図３ａ及び３ｂを参照して以下に記載されるだろう。この実施形態では、迷光伝達を減少させる停止（discontinuance）は、基板の外側に迷光を揮散（ストリップ）するために波長基板の一部に付けられたコーティング又は材料である。図３ａ（平面図）及び図３ｂ（側面図）に示されるように、受光導波路２４がマルチ素子検出器に向いた後に、材料のビーズ３０（例えば、接着層）は、基板２８の端部３１に沿って配置されてもよい。好ましくは、基板２８に案内されたあらゆる迷光は、ビーズ３０の材料に結合され、基板端部３１の後方反射（矢印３３で示されるように）の代わりに散乱されるように（矢印３２に示されるように）、ビーズ３０及び基板２８は、同様の屈折率を有し、ここで、それは、検出器においてさらなる暗騒音を引き起こし得る。

好ましくは、ビーズ３０は、動作波長において非常に吸収する有機染料などの物質も含む。ビーズ３０は、基板２８によって捕らえられた周辺光を除去するために、可視及び近赤外領域のスペクトルの広帯域吸収を有する物質も含む。それは、基板２８によって捕らえられた周辺光を散乱するための粒子又は空隙（ボイド）などの複数の散乱中心も含む。当業者は、散乱中心のサイズが周辺光の波長に匹敵するオーダーである場合に、このような散乱中心が最も効果的であることを理解するだろう。便宜上、ビーズ３０は、端部３１に沿って突出されてもよい熱硬化接着剤または紫外線硬化接着剤などの高分子材料を含んでもよい。明確性のために、受光素子２０及び受光導波路２４は、図３ｂに示されない。ビーズ３０を使用することの更なる利点は、それが、その上、下部クラッド２５及び上部クラッド２７を接触するように配置されることができ、従って、これらの２つの層に案内された迷光を吸収するだろう。

本発明の第２実施形態は、図４に示される。この例では、停止は、基板２８の露出された表面４１に堆積されたコーティング４０を含む。この場合、図２ａ及び２ｂに示された好ましい“逆さまの”組立体を取ることが利点であることに注意すべきである。基板２８内に案内された迷光４２が優先的にコーティング４０内に引き込まれるように、好ましくは、コーティング４０は、基板２８より高い屈折率を有する。ライトストリッピング効果（M．J．F． Digonnet et al．， Optics Letters vol． 10， pp．463-465， 1985）を最大化するために、コーティング４０の屈折率が基板２８の屈折率より若干大きいことが好ましいことを当業者は認識するだろう。好ましくは、コーティング４０は、動作波長において非常に吸収する有機染料などの物質も含む。便宜上、コーティング４０は、高分子材料であってもよい。コーティング４０は、基板２８によって捕らえられた周辺光を除去するために、可視及び近赤外領域のスペクトルで広帯域吸収を有する物質を含んでもよい。それは、基板２８によって捕らえられた周辺光を散乱するために、粒子または空隙などの複数の散乱中心を含んでもよい。重要なことに、コーティングに対して如何なる特定の様式で堆積されるべきであるという要求は無く、導波路層とは違って、それは、高品質の整然と堆積されたフィルムである必要はない。それは、例えば、概してＶＣＬ／受光アレイ組立体を封止または保護するために使用される注入材料であってもよい。このような封入／注入材料があらゆる場合に組立体を保護するために使用できそうであり、光学素子が組み立てられた後にのみ付けられるので、これは、特に好ましい実施形態である。

図５に示される本発明の第３実施形態では、停止は、基板２８と下部クラッド２５との間の吸収材料の層５０によって提供される。好ましくは、吸収層５０は、下部クラッド層２５、パターニングされたコア層２６及び上部クラッド層２７に使用される材料と同様の高分子材料からなり、下部クラッド層２５と同様の方式で付けられ硬化される。吸収層５０は、動作波長において非常に吸収する有機染料などの物質も含む。それは、基板２８または下部クラッド層２５によって捕らえられた周辺光を除去するために、可視及び近赤外領域のスペクトルで広帯域吸収を有する物質を含んでもよい。それは、基板２８または下部クラッド層２５によって捕らえられた周辺光を散乱するために、粒子または空隙などの複数の散乱中心を含んでもよい。動作波長で非常に吸収する有機染料などの物質を下部クラッド層２５または上部クラッド層２７にドープすることも可能であるが、この物質がパターニングされたコア層２６内に伝播する所望の信号光を吸収するので、これが一般的に有利であることは注意すべきである。クラッド材料が動作波長において非常に透過的であるべきなので、光導波路のコアに沿って伝播するかなりの割合の屈折力がクラッドに延長することは、光学導波路の当業者に理解されるだろう。同様に、複数の散乱中心を含むことは、下部クラッド層２５または上部クラッド層２７において一般的に不都合であろう。

本発明のさらなる実施形態では、停止は、導波路基板を構成する材料によって提供される。この基板に結合され又は基板に漏れるあらゆる迷光が急速に吸収されるように、この基板は、所定の波長、好ましくは可視光波長で非常に吸収する材料から作られる。導波路基板は、所定の波長で本質的に吸収する材料で構成されてもよく、例えば、シリコンは、１μｍより短い波長において近赤外領域で非常に吸収し、浮遊信号光及び周辺光の両方を吸収するだろう。あるいは、導波路基板は、動作波長で非常に吸収する有機染料などの物質でドーピングされた高分子などの材料を含んでもよい。この基板は、周辺光を吸収するために、可視及び近赤外領域のスペクトルで広帯域吸収を有する物質を含んでもよい。それは、周辺光を散乱するために、粒子または空隙などの複数の散乱中心を含んでもよい。この実施形態は、基板の外に迷光を揮散（ストリップ）するために追加のコーティングが要求されないという点で簡素であり、共通ベースに対する受光素子の位置付けに関係なく適用可能であるという利点を有する。

しかしながら、前述したように、高分子材料からなる基板を使用することが好ましく、これらが所定の波長において通常透過的であるので、それらは、吸収物質でドーピングされる必要があるかもしれない。基板材料が幾つかの要求、例えば低コスト及び高表面品質を既に満足しなければならないので、この実施形態に相応しい高分子基板材料は、得ることが難しいかもしれない。さらなる材料要求において、紫外線リソグラフィを用いて高分子基板上に高分子導波路を組み立てる場合、この基板は、紫外光を吸収する物質を含む必要があるかもしれないということが分かる（参照することによってその全体がここに含まれる米国特許出願番号１１／３５５６６８）。この実施形態に関して、特に、この基板が固有の広帯域吸収を有するか、広帯域吸収物質を含む場合、マシンビジョンシステムに対する代替物は、このような装置が、このような基板を介して位置合わせマークに位置することができないように要求されるだろう。

図６は、“ライトウェイアップ”組立体に適用可能な本発明の第４実施形態を示す。この実施形態は、素子２０とＶＣＬ２１の載置及び位置合わせ用の共通ベース２００を使用する。基板２８内に案内される迷光６０が優先的に共通ベース２００に引き込まれるように、共通ベース２００は、基板２８より高い屈折率を有する材料から構成されることによって形成する。好ましくは、共通ベース２００は、動作波長において非常に吸収する材料、または、動作波長において非常に吸収する有機染料などの物質がドーピングされた高分子材料を含む。共通ベース２００は、基板２８によって捕らえられた周辺光を吸収するために、可視及び近赤外領域のスペクトルにおいて広帯域吸収を有する物質を含んでもよい。それは、周辺光を散乱するために、粒子または空隙などの複数の散乱中心を含んでもよい。あるいは、共通ベース２００は、動作波長において非常に吸収する有機染料などの物質を含む材料で被覆されてもよい。この材料は、周辺光を吸収するために、可視及び近赤外領域のスペクトルにおいて広帯域吸収を有する物質を含んでもよく、または、周辺光を散乱するために、粒子または空隙などの複数の散乱中心を含んでもよい。ＶＣＬ２１が光路にあり、動作波長において吸収してはならないので、このコーティング代替物は、共通ベース２００及びＶＣＬ２１が一体物、例えば、射出成形のプラスチックの一体構造を形成する配置において特に有用である。

以上の実施形態の全ては、基板に付けられる接着層または埋め込み用樹脂、基板自体の材料、少なくとも動作波長において非常に吸収または散乱する物質をその上に含む共通ベースまたはコーティングである、高分子材料の使用を伴う。上述のように、動作波長は、好ましくは近赤外、例えば８５０ｎｍである。非常に吸収する物質は、好ましくは、エイチダブリューサンド社（H．W． Sands Corp）から入手可能な近赤外染料（例えば、ＳＤＡ５６８８またはＳＤＡ８４３５）の１つなどの相溶性高分子有機染料であってもよい。しかしながら、高分子内に溶解または分散されることができる多くの他の赤外線吸収材料（カーボンブラックなど）が当業者に周知であろう。可視及び近赤外領域のスペクトルにおいて広帯域吸収を有するカーボンブラックなどの材料は、浮遊信号光及び周辺光の両方を有利に除去するかもしれない。非常に散乱する物質は、好ましくは、基板、共通ベースまたはコーティングを含む材料と大きく異なる屈折率を有する物質の複数の超微粒気泡または粒子であってもよい。エイチダブリューサンド社の近赤外染料の多くは、紫外線硬化高分子を硬化するために一般的に使用される３６５ｎｍ付近の近紫外領域における低吸収というさらなる利点を有し、そのため、接着層または埋め込み用樹脂の紫外線硬化と干渉することが期待されないだろう。さらに、それらは、紫外硬化プロセスによって分解されるべきではない。しかしながら、選択された赤外吸収材料が紫外吸収または紫外光に影響される場合、熱硬化接着剤または埋め込み用樹脂が代わりに使用されることができる。

迷光を除去するために吸収領域の使用を伴うスキームが、集積された光導波路の分野で周知であり、例えば、欧州特許出願０８８３０００Ａ１及び米国特許第６，９２０，２５７号を参照することができ、それらの幾つかが本発明の停止と類似することは、注意すべきである。しかしながら、このようなスキームは、導波路ベースの光学タッチスクリーンセンサーの特定の用途に適用されない。

図７ａは、本発明の第５実施形態を示し、ダイシングソーを用いて複数の溝７１が基板２８に切断またはスクラッチされている。これらの溝は、基板の外側に迷光を散乱するように作用し、それらは、直線であっても屈曲していてもよく、基板の厚さの全体、基板の厚さの一部、または、それらの間の変化する深さの組み合わせまで延長してもよい。さらに、図７ｂに示されるように、溝を有する基板は、図４に関して以前に検討されたように吸収層または散乱層４０で被覆されてもよい。溝が共通ベース２００内に切断されることもできることは理解されるだろう。

図８は、本発明の第６実施形態を示し、基板２８（光散乱溝７１及び吸収層４０を有してこの場合には示される）は、機械加工された縁（リップ）８２または基板２８の端面８３の大部分を覆うシールドを有して広帯域透明材料８１（アルミニウムプレートなど）で覆われており、それによって周辺光または信号光が基板に直接入ることを防止する。同様のシールド手段は、周辺光または信号光が共通ベース２００に入ることを防止するために使用されることができる。

多量の迷光が基板または共通ベースに残っている場合、前述の実施形態の取り組みの何れか又は全てにも関わらず、その迷光は、同様のシールド手段によってマルチ素子検出器に達することが防止されてもよい。

図４を参照して、本発明の原理は、本発明の第２実施形態に従って、２つの異なる光揮散埋め込み樹脂を有する受光素子の製造物または組立体を用いてここに例示されるだろう。

（実験例１）
米国特許第６，８１８，７２１号に開示の手順に従って、低屈折率高分子Ａは、２５００ｃＰ（２０℃で）の粘度と、１．４８３の屈折率（室内照明を用いてアッベ屈折計で２０℃で測定）とを有して用意された。より高い屈折率高分子Ｂは、２２００ｃＰ（２０℃で）と、１．５０９の屈折率（２０℃で）とを有して用意された。適切な光開始剤が高分子Ａ及び高分子Ｂの両方に加えられた。

高分子Ａは、同時押出紫外線吸収層を有してポリカーボネート（Makrolon（登録商標）UV （Bayer））から構成される基板２８にスピンコーティングされ、２０μｍの厚さと１．４８５の屈折率（２０℃、８５０ｎｍ）とを有する下部クラッド層２５を形成するために水銀ランプからの紫外光で硬化された。高分子Ｂは、下部クラッド層２５上にスピンコーティングされ、マスクを通して紫外光を用いてパターニングされた。次いで、露光されていない高分子Ｂの材料は、出力導波路２４と曲面２３を有するスラブ型導波路２２とを含むパターニングされたコア層２６を形成するために、イソプロパノールで溶解される。パターニングされたコア層２６は、１１μｍの厚さと１．５１３の屈折率（２０℃、８５０ｎｍにおいて）とを有した。最後に、保護的な上部クラッド層２７は、高分子Ａの第２層をスピンコーティング及び紫外線パターニングすることによって堆積された。参照することによってここに完全に含まれる米国特許出願番号２００５／００８９２９８Ａ１に開示されるように、曲面２３が被覆されないように、コア層２６と同様の方式で上部クラッド層２７をパターニングすることが必要である。基板２８、下部クラッド層２５、パターニングされたコア層２６及び上部クラッド層２７は、受光素子２０を共に有する。

受光素子２０及びＶＣＬ２１は、接着剤（図示されない）を用いて共通ベース２００上に共に組み立てられる。受光素子２０は、図４に示されるように、基板２８が最上部になるように、“逆さまに”載置された。好ましくは、この接着剤は、紫外線硬化可能であるが、熱硬化可能な接着剤が使用されてもよい。ＶＣＬ２１及び共通ベース２００を含む材料は、特に重要ではないが、好ましくは高分子材料である。紫外線硬化可能な接着剤が使用される場合、共通ベース２００は、硬化光に対して透過的な材料からなるべきである。

この例では、迷光が下部クラッド層２５より基板内で優先的に案内されるように、ポリカーボネート基板材料の屈折率は、〜１．５６であり、すなわち、下部クラッド高分子の屈折率（１．４８５）より大きい。迷光が信号対ノイズ比を低下させることを防止するために、基板２８の最上部表面は、８５０ｎｍであるべき所定の波長において非常に吸収する物質を含む光揮散層４０（図４に示されるように）で被覆される。この例では、層４０は、染料ＳＤＡ８７００（エイチダブリューサンド社）でドーピングされ、基板２８の最上部表面に押出された紫外線硬化エポキシＮｏｒｌａｎｄ６１（屈折率〜１．５５）を含んだ。ＳＤＡ８７００は、８４４ｎｍにおける吸収最大値と、３．０×１０^５ｌ・ｍｏｌ^−１・ｃｍ^-1のピーク吸光係数とを有し、従って、あらゆる浮遊の８５０ｎｍの光を吸収することにおいて極端に効果的であろう。

（実験例２）
受光素子２０は、実験例１のように、共通ベース２００上に製造され、ＶＣＬ２１と組立てられる。迷光が信号対ノイズ比を低下させることを防止するために、基板２８の最上部表面は、染料ＳＤＡ８７００がドーピングされた紫外線硬化エポキシＮｏｒｌａｎｄ６１とカーボンブラックとを押し出すことによって被覆される。この例では、カーボンブラックが可視及び近赤外の周辺光を吸収する一方で、この染料は、所定波長及びその付近において明確に光を吸収する。

図５を参照して、本発明の原理は、本発明の第３実施形態に従って、追加の光吸収層を有する受光素子の製造物及び組立体を用いてここに例示されるだろう。

（実験例３）
高分子Ａ及びＢは、実験例１に示されるように用意された。光吸収高分子Ｃは、染料ＳＤＡ８７００（エイチダブリューサンド社）を用いて高分子Ａをドーピングすることによって用意された。高分子Ｃは、２０μｍの厚さを有する吸収層５０を形成するために、同時押出された紫外線吸収層を有してポリカーボネート（Makrolon（登録商標）UV （Bayer））からなる基板２８上にスピンコーティングされ、水銀ランプからの紫外光で硬化された。次いで、高分子Ａは、２０μｍの厚さと１．４８５の屈折率（２０℃、８５０ｎｍにおいて）とを有する下部クラッド層２５を形成するために、吸収層５０上にスピンコーティングされ、水銀ランプの紫外光を用いて硬化された。高分子Ｂは、下部クラッド層２５上にスピンコーティングされ、マスクを用いて紫外光でパターニングされた。次いで、露光されていない高分子Ｂの材料は、出力導波路２４と曲面２３を有するスラブ型導波路２２とを含むパターニングされたコア層２６を形成するために、イソプロパノールで溶解された。パターニングされたコア層２６は、１１μｍの厚さと、１．５１３の屈折率（２０℃、８５０ｎｍにおいて）とを有していた。最後に、保護的な上部クラッド層２７は、高分子Ａの第２層をスピンコーティング及び紫外線パターニングすることによって堆積された。基板２８、吸収層３０、下部クラッド層２５、パターニングされたコア層２６及び上部クラッド層２７は、共に受光素子２０を含む。

受光素子２０及びＶＣＬ２１は、接着剤（図示されない）を用いて共通ベース２００上に共に組み立てられた。受光素子２０は、図４に示されるように、基板２８が最上部になるように“逆さまに”載置された。好ましくは、接着剤は、紫外硬化可能であるが、熱硬化可能な接着剤が使用されてもよい。ＶＣＬ２１及び共通ベース２００を含む材料は、特に重要ではないが、好ましくは高分子材料である。紫外硬化可能な接着剤が使用される場合、共通ベース２００は、硬化光に対して透過的な材料で構成されるべきである。この例では、所定の波長の迷光は、吸収層５０によって吸収され、従って、マルチ素子検出器において信号対ノイズ比を低下させないだろう。

（実験例４）
この実験例は、基板材料の一片に沿って伝達する光の量を減少させるための光散乱溝の効率を例証する。８５０ｎｍにおける光は、ポリカーボネート基板材料の一片（幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ１７０μｍ）と、基板からの発する電力を監視するために使用される電力計とにＳＭＦ２８光ファイバーを介して進入する。ポリカーボネートの一片は、ダイシングソーを用いてその一側に切断された１０個の１００μｍの深さの溝を除いては同一の他の片で置換され、受けた出力は１２ｄＢだけ減少した。次いで、その基板の側部は、被覆され、その溝は、広域スペクトル吸収顔料で満たされ、受けた出力は、さらに４ｄＢだけ減少した。

従って、単独で、又は、適切な広域スペクトル吸収材料、例えば顔料と組み合わせて、非コア部に切断された溝の形態の停止を提供することによって、迷光の伝達の実質的な減少は、達成することができる。

（実験例５）
高分子Ａ及びＢは、実験例１のように用意された。高分子Ａは、２０μｍの厚さと１．４８５の屈折率（２０℃、８５０ｎｍにおいて）とを有する下部クラッド層２５を形成するために、カーボンブラック含有ポリカーボネートＬｅｘａｎ ＦＲ７００（ＧＥ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）からなる基板２８上にスピンコーティングされ、水銀ランプからの紫外光を用いて硬化された。高分子Ｂは、下部クラッド層２５上にスピンコーティングされ、マスクを用いて紫外光でパターニングされた。次いで、露光されていない高分子Ｂの材料は、出力導波路２４と曲面２３を有するスラブ型導波路２２とを含むパターニングされたコア層２６を形成するために、イソプロパノールで溶解された。パターニングされたコア層２６は、１１μｍの厚さと１．５１３（２０℃、８５０ｎｍにおいて）の屈折率とを有した。最後に、保護的な上部クラッド層２７は、高分子Ａの第２層のスピンコーティング及び紫外線パターニングによって堆積された。基板２８、下部クラッド層２５、パターニングされたコア層２６及び上部クラッド層２７は、受光素子２０を共に含む。

受光素子２０及びＶＣＬ２１は、接着剤（図示されない）を用いて共通ベース２００上に共に組み立てられた。受光素子２０は、その基板２８が最上部になるように、図４に示されるように“逆さま”に載置された。好ましくは、この接着剤は、紫外硬化可能であるが、熱硬化可能な接着剤が使用されてもよい。ＶＣＬ２１及び共通ベース２００を含む材料は、特に重要ではないが、好ましくは高分子材料である。紫外硬化可能な接着剤が使用される場合、共通ベース２００は、硬化光に対して透過的な材料で構成されなければならない。

この例では、レクサン（Ｌｅｘａｎ）基板が可視光と同様に所定の波長において非常に吸収する。あらゆる迷光は、容易に吸収され、検出器アレイに達するのが防止され、それによって信号対ノイズ比を最大化する。

本発明は特定の実験例を参照して記載されたが、当業者は、本発明が多くの他の形態で具体化されてもよいことを理解するだろう。さらに、本発明は、導波路ベースの光学タッチスクリーンセンサーの受光素子について記載されているが、本発明の原理は、伝達素子にも当てはまる。

光線の面内焦点合わせを提供するためのレンズを含む、導波路ベースの光学タッチスクリーンセンサーの動作を示す図である。 光学的な導波路アレイの受光要素の構成と、外部の垂直コリメートレンズに対するその位置とを示す平面図である。 光学的な導波路アレイの受光要素の構成と、外部の垂直コリメートレンズに対するその位置とを示す側面図である。 本発明の第１実施形態による受光要素を示す平面図である。 本発明の第１実施形態による受光要素を示す側面図である。 本発明の第２実施形態による受光要素を示す図である。 本発明の第３実施形態による受光要素を示す図である。 本発明の第４実施形態による受光要素を示す図である。 本発明の第５実施形態による受光要素を示す図である。 本発明の第５実施形態による受光要素を示す図である。 本発明の第６実施形態による受光要素を示す図である。

符号の説明

１０ 光学タッチスクリーンセンサー
１１ 光源
１２ 光導波路
１３ １×Ｎ分離器
１４ 光線
１５ ディスプレイ領域
１６ 受光集積導波路
１７ マルチ素子検出器
１８ 接触動作
１９ 影
２０ 受光素子
２１ ＶＣＬ
２２ スラブ導波路
２３ 曲面
２４ 出力導波路
２５ 下部クラッド層
２６ パターニングされたコア層
２７ 上部クラッド層
２８ 基板
２９ 光線
３０ ビーズ
３１ 基板端部
４０ コーティング
４１ 基板表面
４２ 迷光
５０ 吸収層
６０ 迷光
７１ 溝
８１ 広帯域透明材料
８２ 機械加工されたリップ
８３ 基板端面
１１０ レンズ素子
１１１ 素子
２００ 共通ベース
２０１ 光

Claims (50)

1. 少なくとも１つの伝達素子と、少なくとも１つの受光素子と、前記伝達素子から前記受光素子まで延長する光線の遮断を検出するための検出装置と、を有するデータ入力装置であって、
   前記伝達素子及び前記受光素子の少なくとも１つは、
   少なくとも１つの導波路であって、各々の導波路が、所定の波長の光の伝達のための光伝達コアと、上部クラッド、下部クラッド及び基板のうちの少なくとも１つを含む非コア部と、を有するところの導波路と、
   前記非コア部内の迷光の伝達を減少させるように構成される１つ又はそれ以上の停止手段と、を有するデータ入力装置。
2. 前記伝達素子は、前記所定の波長の光源に結合される、請求項１に記載のデータ入力装置。
3. 少なくとも１つの停止は、前記検出装置に到達する迷光の量を減少させる、請求項１または２に記載のデータ入力装置。
4. 少なくとも１つの停止は、迷光を散乱するように構成される、請求項１から３の何れか一項に記載のデータ入力装置。
5. 少なくとも１つの停止は、迷光を吸収するように構成される、請求項１から４の何れか一項に記載のデータ入力装置。
6. 少なくとも１つの停止は、迷光を逸らすように構成される、請求項１から５の何れか一項に記載のデータ入力装置。
7. 少なくとも１つの停止は、迷光が、前記非コア部に入射し、又は、前記非コア部から出射するのを防止するように構成される、請求項１から６の何れか一項に記載のデータ入力装置。
8. 少なくとも１つの停止は、複数の光散乱溝を有する、請求項１から７の何れか一項に記載のデータ入力装置。
9. 少なくとも１つの停止は、前記非コア部内に埋め込まれた粒子及び／又は空隙を有する、請求項１から８の何れか一項に記載のデータ入力装置。
10. 少なくとも１つの停止は、少なくとも前記基板内に形成される、請求項８または９に記載のデータ入力装置。
11. 少なくとも１つの停止は、前記非コア部に付けられる不透明なシールドを有する、請求項１から１０の何れか一項に記載のデータ入力装置。
12. 少なくとも１つの停止は、前記上部クラッド、下部クラッドまたは基板のうちの１つ又はそれ以上に付けられるコーティングを有する、請求項１から１１の何れか一項に記載のデータ入力装置。
13. 前記コーティングは、前記上部クラッド、下部クラッドまたは基板の屈折率よりも若干高い屈折率を有する、請求項１２に記載のデータ入力装置。
14. 前記コーティングは、前記所定の波長を非常に吸収する物質を有する、請求項１２または１３に記載のデータ入力装置。
15. 少なくとも１つの停止は、紫外、可視及び赤外領域のスペクトルの広帯域吸収を有する物質を含む、請求項１から１４の何れか一項に記載のデータ入力装置。
16. 少なくとも１つの停止は、光吸収染料がドーピングされた高分子を有する、請求項１から１５の何れか一項に記載のデータ入力装置。
17. 少なくとも１つの停止は、前記導波路の端部に沿って堆積される材料を有する、請求項１から１６の何れか一項に記載のデータ入力装置。
18. 少なくとも１つの停止は、基板と下部クラッドとの間に提供される、請求項１から１７の何れか一項に記載のデータ入力装置。
19. 少なくとも１つの停止は、それぞれの伝達／受光素子が形成される基板を有し、前記基板は、少なくとも前記所定の波長で非常に吸収する材料を含む、請求項１から１８の何れか一項に記載のデータ入力装置。
20. 前記基板は、紫外、可視及び赤外領域のスペクトルの広帯域吸収を有する物質を含む、請求項１９に記載のデータ入力装置。
21. 前記基板は、前記伝達／受光素子の屈折率より若干高い屈折率を有する、請求項１９または２０に記載のデータ入力装置。
22. 少なくとも１つの停止は、それぞれの伝達／受光素子が載置される共通ベースを有し、前記共通ベースは、少なくとも前記所定の波長で非常に吸収する材料を有し、又は、その材料で被覆される、請求項１から２１の何れか一項に記載のデータ入力装置。
23. 前記共通ベースは、紫外、可視及び赤外領域のスペクトルの広帯域吸収を有する材料を含む、請求項２２に記載のデータ入力装置。
24. 前記共通ベースは、前記基板より高い屈折率を有する、請求項２２または２３に記載のデータ入力装置。
25. それぞれの伝達または受光素子は、複数の停止を含む、請求項１から２４の何れか一項に記載のデータ入力装置。
26. データ入力装置の迷光の伝達を減少させる方法であって、
    前記データ入力装置は、少なくとも１つの伝達素子と、少なくとも１つの受光素子と、前記伝達素子から前記受光素子まで延長する光線の遮断を検出するための検出装置と、を有し、
    前記送信素子及び前記受光素子の少なくとも１つは、
    少なくとも１つの導波路であって、各々の導波路が、所定の波長の光の伝達のための光伝達コアと、上部クラッド、下部クラッド及び基板のうちの少なくとも１つを含む非コア部と、を有するところの導波路を有し、
    前記方法は、前記非コア部内の迷光の伝達を減少させるように構成される１つ又はそれ以上の停止手段を有する前記非コア部を提供することを含む方法。
27. 前記伝達素子は、前記所定の波長の光源に結合される、請求項２６に記載の方法。
28. 少なくとも１つの停止は、前記検出装置に到達する迷光の量を減少させる、請求項２６または２７に記載の方法。
29. 少なくとも１つの停止は、迷光を散乱するように構成される、請求項２６から２８に記載の方法。
30. 少なくとも１つの停止は、迷光を吸収するように構成される、請求項２６から２９の何れか一項に記載の方法。
31. 少なくとも１つの停止は、迷光を逸らすように構成される、請求項２６から３０に記載の方法。
32. 少なくとも１つの停止は、迷光が、前記非コア部に入射し、又は、前記非コア部から出射するのを防止するように構成される、請求項２６から３１の何れか一項に記載の方法。
33. １つ又はそれ以上の光散乱溝として少なくとも１つの停止を形成することを含む、請求項２６から３２の何れか一項に記載の方法。
34. 少なくとも１つの停止は、非コア部内に埋め込まれた材料及び／又は空隙によって形成される、請求項２６から３３の何れか一項に記載の方法。
35. 少なくとも１つの停止は、少なくとも前記基板内に形成される、請求項３３または３４に記載の方法。
36. 少なくとも１つの停止は、前記非コア部に付けられる不透明なシールドとして提供される、請求項２６から３５の何れか一項に記載の方法。
37. 少なくとも１つの停止は、前記上部クラッド、下部クラッドまたは基板のうちの１つ又はそれ以上に付けられるコーティングとして形成される、請求項２６から３６の何れか一項に記載の方法。
38. 前記コーティングは、前記上部クラッド、下部クラッドまたは基板の屈折率よりも若干高い屈折率を有する、請求項３７に記載の方法。
39. 前記コーティングは、前記所定の波長を非常に吸収する物質を有する、請求項３７または３８に記載の方法。
40. 少なくとも１つの停止は、紫外、可視及び赤外領域のスペクトルの広帯域吸収を有する物質を含む、請求項２６から３９の何れか一項に記載の方法。
41. 少なくとも１つの停止は、光吸収染料がドーピングされた高分子を有する、請求項２６から４０の何れか一項に記載の方法。
42. 少なくとも１つの停止は、前記導波路の端部に沿って提供される、請求項２６から４１の何れか一項に記載の方法。
43. 少なくとも１つの停止は、基板と下部クラッドとの間に提供される、請求項２６から４２の何れか一項に記載の方法。
44. 少なくとも１つの停止は、それぞれの伝達／受光素子が形成される基板を有し、前記基板は、少なくとも前記所定の波長で非常に吸収する材料を含む、請求項２６から４３の何れか一項に記載の方法。
45. 前記基板は、紫外、可視及び赤外領域のスペクトルの広帯域吸収を有する物質を含む、請求項４４に記載の方法。
46. 前記基板は、前記伝達／受光素子の屈折率より若干高い屈折率を有する、請求項４４または４５に記載の方法。
47. 少なくとも１つの停止は、それぞれの伝達／受光素子が載置される共通ベースとして提供され、前記共通ベースは、少なくとも前記所定の波長で非常に吸収する材料を有し、又は、その材料で被覆される、請求項２６から４６の何れか一項に記載の方法。
48. 前記共通ベースは、紫外、可視及び赤外領域のスペクトルの広帯域吸収を有する材料を含む、請求項４７に記載の方法。
49. 前記共通ベースは、前記基板より高い屈折率を有して形成される、請求項４７または４８に記載の方法。
50. それぞれの伝達または受光素子は、複数の停止を含む、請求項２６から４９の何れか一項に記載の方法。

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