CN107924026B - 光波导以及使用该光波导的位置传感器和光电路基板 - Google Patents

光波导以及使用该光波导的位置传感器和光电路基板 Download PDF

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Abstract

本发明提供能够进行恰当的光传播的光波导以及使用该光波导的位置传感器和光电路基板。在上述光波导(W2)中，芯(32)局部地形成为字母S状。在该字母S状的部分中，光传播的上游侧的第1曲线部(S1)和向与该第1曲线部(S1)相反的方向弯曲的下游侧的第2曲线部(S2)借助长度为0(零)mm以上30mm以下的直线部相连接。并且，上述第1曲线部(S1)的出口的宽度B1和上述第2曲线部的入口的宽度B2中的一者小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度B0。

Description

光波导以及使用该光波导的位置传感器和光电路基板
技术领域
本发明涉及光波导以及使用该光波导以光学方式检测按压位置的位置传感器和使用上述光波导来与光元件等进行光传播的光电路基板。
背景技术
本申请人目前为止提出了使用光波导以光学方式检测按压位置的位置传感器(例如参照专利文献1)。该位置传感器如图17的(a)所示，具有利用四边形片状的下包层11和上包层13夹持片状的芯图案构件而成的四边形片状的光波导W10。上述芯图案构件具有将多个线状的光路用的芯12纵横地配置而形成的格子状部分12A、以沿该格子状部分12A的外周部的一横边和一纵边的状态配置的第1外周芯部12B以及以沿隔着上述格子状部分12A与上述一横边和一纵边相对的另一横边和另一纵边的状态配置的第2外周芯部12C。上述第1外周芯部12B由1条芯26构成，上述格子状部分12A的纵横的芯12的前端成为从该1条芯26分支的状态。上述第2外周芯部12C由从上述格子状部分12A的各芯12的后端延伸的芯27构成。此外，在上述位置传感器中，在上述芯图案构件的第1外周芯部12B的端面连接有发光元件14，在第2外周芯部12C的端面连接有光接收元件15。
在使用这种光波导的位置传感器中，从上述发光元件14发出的光从第1外周芯部12B的芯26向格子状部分12A的各芯12分支，经过第2外周芯部12C的各芯27而被上述光接收元件15接收。并且，上包层13的与上述格子状部分12A相对应的表面部分〔在图17的(a)的中央以单点划线表示的长方形部分〕成为位置传感器的输入区域13A。
对上述位置传感器进行的输入例如通过利用输入用的笔尖按压上述输入区域13A来进行。由此，该按压部分的芯12变形，该芯12的光传播量下降。因此，在上述按压部分的芯12中，由于上述光接收元件15接收到的光的强度下降，从而能够检测上述按压位置。利用该位置检测也能够检测文字等的输入。
另一方面，在最近的电子设备等中，伴随着传输信息量的增加，除了电路基板，还采用光电路基板。在图18中示出其中一例。该例子为上述光电路基板层叠于上述电路基板的状态。即，上述电路基板80具有绝缘层81和形成于该绝缘层81的表面的电布线82。上述光电路基板70具有层叠于上述绝缘层81的背面(与电布线82的形成面相反的一侧的面)的光波导W20〔第1包层71、芯(光路)72、第2包层73〕和安装在上述绝缘层81的表面(电布线82的形成面)中的与上述光波导W20的两端部相对应的部分的光元件(发光元件74和光接收元件75)(例如参照专利文献2)。在该光电路基板70中，光波导W20的两端部形成为相对于上述芯72的轴向倾斜了45°的倾斜面，芯72的位于该倾斜面的部分成为光反射面72a、光反射面72b。此外，在上述绝缘层81的与上述发光元件74和光接收元件75相对应的部分形成有贯通孔81a、贯通孔81b，在上述发光元件74与一端部的光反射面72a之间，以及在上述光接收元件75与另一端部的光反射面72b之间，光L(以双点划线表示)能够穿过上述贯通孔81a、贯通孔81b进行传播(形成有光连接)。
上述光电路基板70中的光传播如下进行。首先，从发光元件74发出的光L通过上述绝缘层81的贯通孔81a之后，穿过第1包层71的一端部(在图18中为右端部)，在芯72的一端部的光反射面72a被反射(光路转换90°)，并在芯72内传播。并且，在该芯72内传播的光L在芯72的另一端部(在图18中为左端部)的光反射面72b被反射(光路转换90°)，穿过第1包层71的另一端部而射出，再通过上述绝缘层81的贯通孔81b，然后被光接收元件75接收。
另外，也存在这样的情况，即，在上述光电路基板70的另一端部替代上述光接收元件75而使用光纤。在该情况下也能够与上述同样地进行光传播。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-197363号公报
专利文献2：日本特开2014-29466号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在上述位置传感器〔参照图17的(a)〕中，有时无法精确地检测按压位置。因此，本发明的发明人们探究了其原因，结果发现，当无法精确地检测按压位置时，即使在未按压输入区域13A的状态下，也存在光接收元件15接收到的光的强度下降的部分。
在即使这样未按压输入区域13A也存在光接收元件15接收到的光的强度下降的部分的状态下，当输入文字等时，在因该输入而按压的部分中，光接收元件15接收到的光的强度也下降，因此无法精确地检测上述按压位置。在这一点上，使用了上述光波导的位置传感器存在改善的余地。
此外，在上述光电路基板70(参照图18)中，有时光接收元件75接收到的光的强度也会下降。在替代该光接收元件75而使用光纤的情况下，有时向该光纤进行的光传播量变少。在该情况下，无法进行恰当的光传播(信息的传输)，因此组装该光电路基板70的电子设备等无法恰当地工作。
本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供能够进行恰当的光传播的光波导以及使用该光波导的位置传感器和光电路基板。
用于解决问题的方案
为了达成上述目的，本发明将这样的光波导设为第1要旨，即，该光波导具有光路用的线状的芯和从上下夹持该芯的包层，上述芯局部地形成为由光传播的上游侧的第1曲线部和向与该第1曲线部相反的方向弯曲的下游侧的第2曲线部借助长度为0(零)mm以上30mm以下的直线部相连接而成的字母S状，上述第1曲线部的出口的宽度和上述第2曲线部的入口的宽度中的一者小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度。
此外，本发明将这样的位置传感器设为第2要旨，即，该位置传感器具有：片状的光波导，该片状的光波导具有片状的芯图案构件和从上下夹持该芯图案构件的片状的包层，该片状的芯图案构件具有格子状部分、第1外周芯部和第2外周芯部，该格子状部分包含多条线状的芯，该第1外周芯部分别位于该格子状部分的外周部的一横边和一纵边并与上述格子状部分的各纵芯的前端和各横芯的前端光连接，该第2外周芯部位于隔着上述格子状部分分别与上述一横边和一纵边相对的另一横边和另一纵边，且沿该另一横边和另一纵边延伸，并从上述格子状部分的各纵芯的后端和各横芯的后端延伸设置；发光元件，其与该光波导的上述第1外周芯部的端面相连接；以及光接收元件，其与上述第2外周芯部的端面相连接，与上述第2外周芯部的至少一部分相对应的光波导的部分是上述第1要旨的光波导，由上述发光元件发出的光从上述第1外周芯部经由上述格子状部分和上述第2外周芯部被上述光接收元件接收，将位置传感器的与上述芯图案构件的格子状部分相对应的表面部分设为输入区域，利用因对该输入区域进行的按压而发生变化的芯的光传播量来确定该输入区域中的按压位置。
并且，本发明将这样的光电路基板设为第3要旨，即，该光电路基板具有上述第1要旨的光波导和与该光波导的芯的端部光连接的光构件。
另外，在本发明中，字母S状是指像上述那样地、由第1曲线部和第2曲线部借助长度为0(零)mm以上30mm以下的直线部相连接的部分，也包含倒字母S状的意思。此外，第1曲线部和第2曲线部之间的直线部的长度为0(零)mm是指没有该直线部，第1曲线部和第2曲线部直接连接。并且，上述第1曲线部和第2曲线部也包含稍微弯曲的意思。
此外，在本发明的第3要旨的光电路基板中，光构件是指负责发光、接收光或传播光等的构件，例如能够列举进行光电转换的光元件(发光元件、光接收元件)、负责光传播的光纤、用于该光纤的连接的光纤连接用连接器等。
本发明的发明人们针对位置传感器，为了在未按压输入区域的状态下使光接收元件接收到的光的强度变得均等，首先追究了在图17的(a)所示的以往技术中，在未按压输入区域13A的状态下光接收元件15接收到的光的强度下降的部分的发生原因。其结果是，判断其原因在于，在格子状部分12A和光接收元件15之间的第2外周芯部12C中的、字母S状的芯部分处发生光的泄漏。在此，与上述第2外周芯部12C的端面相连接的上述光接收元件15配置于片状的光波导W10的周缘部，但根据该光接收元件15的配置位置，有时在该光接收元件15的附近部分〔由图17的(a)的椭圆D0包围的部分〕，上述第2外周芯部12C的至少一部分的芯27局部地形成为上述字母S状。
因此，本发明的发明人们追究了光在上述芯27的字母S状的部分泄漏的原因。在该追究的过程中弄清楚了，在上述字母S状的部分中，光L偏向上游侧的第1曲线部S11的弯曲的外侧部分〔参照图17的(b)〕。另一方面，在上述位置传感器中，芯12、芯26、芯27的宽度越宽，该芯12、芯26、芯27的光传播量越多，该传播的光的、因输入区域13A的按压而引起的下降量也变多，因此按压位置的检测变得容易。因此，在以往的位置传感器中，芯12、芯26、芯27的宽度形成得较宽。并且，如图17的(b)所示，在上述字母S状的部分中，在芯27的宽度较宽的情况下，当像上述那样偏向上游侧的第1曲线部S11的弯曲的外侧部分的光L(用双点划线表示)向下游侧的第2曲线部S12传播时，在该第2曲线部S12的入口附近变为偏向其弯曲的内侧地进行传播，并集中地到达该第2曲线部S12的弯曲的外侧的侧面。在此，当像上述那样芯27的宽度较宽时，到达上述侧面的光L的入射角θ小于临界角，因此，已清楚的是，该光L几乎不在该侧面反射而是透过该侧面(从芯27泄漏)。即，已清楚的是，光L在上述字母S状的部分泄漏的原因在于，在该字母S状的部分，芯27的宽度较宽。
此外，已清楚的是，在光电路基板中，也具有与上述位置传感器相同的课题。即，在以往的光电路基板中，光接收元件接收到的光的强度下降是由芯局部地形成为上述字母S状且在该字母S状的部分发生光的泄漏所导致的。并且，已清楚的是，在以往的光电路基板中，也由于芯的宽度越宽该芯的光传播量(传输的信息量)越多，因此芯的宽度形成得较宽，由此导致光L在上述字母S状的部分泄漏〔参照图17的(b)〕。
此外，已清楚的是，在第1曲线部和第2曲线部借助直线部相连接的部分中，当该直线部的长度为30mm以下时，与上述同样地，光在第2曲线部泄漏。另一方面，已清楚的是，当上述直线部的长度超过30mm时，在第2曲线部几乎没有光的泄漏。即，在该情况下，由于上述直线部足够长，因此偏向第1曲线部的弯曲的外侧部分的光在该直线部的侧面重复进行反射，并在该直线部的出口附近消除上述光的偏离。因此，即使在第2曲线部的入口附近，也几乎没有光向其弯曲的内侧的偏离，也几乎没有光向该第2曲线部的弯曲的外侧的侧面的集中到达。由此，在第2曲线部几乎没有光的泄漏。
本发明的发明人们得到这样的见解，构思了在上述字母S状的部分中使下游侧的第2曲线部的芯的宽度变窄的方案，使上述第1曲线部的出口的宽度和上述第2曲线部的入口的宽度中的一者小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度。其结果是，查明了：在上述第2曲线部中，到达该第2曲线部的弯曲的外侧侧面的光的入射角大于临界角，该光的大部分在该侧面反射，能够减少光的泄漏。即，查明了：在上述位置传感器中，即使格子状部分和光接收元件之间的第2外周芯部的芯局部地形成为字母S状，通过像上述那样将该字母S状的部分设定为特定的宽度，在该第2外周芯部的芯中能够在减少了传播的光的泄漏的状态下使该光到达光接收元件。由此发现，在未按压输入区域的状态下，光接收元件接收到的光的强度变得均等，完成了本发明。
此外，在上述光电路基板中，也能够与上述位置传感器同样地，解决光从芯的字母S状的部分的泄漏。即，查明了：在上述光电路基板中，即使芯局部地形成为字母S状，通过像上述那样将该字母S状的部分设定为特定的宽度，也能够在该字母S状的部分减少传播的光的泄漏。由此发现，能够抑制光接收元件接收到的光的强度的下降或光向光纤的传播量的下降，完成了本发明。
并且发现了，不仅是用于上述位置传感器和上述光电路基板的光波导，在光电混载基板等其他用途的光波导中，将芯局部地形成为上述字母S状的结构也能够进一步恰当地进行光传播。
另外，在上述位置传感器中，“光接收元件接收到的光的强度均等”是指：不仅包括完全的均等，也包括只要能够精确地对位置传感器的输入区域中的按压位置进行检测的话能够进行该检测的程度的大致均等。
发明的效果
在本发明的光波导中，芯局部地形成为字母S状，该字母S状的部分的上游侧的第1曲线部的出口的宽度和下游侧的第2曲线部的入口的宽度中的一者小于比该字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度。因此，当在第1曲线部中传播的光到达第2曲线部的弯曲的外侧侧面时，入射角变得大于临界角，该光的大部分在该侧面反射，能够减少光的泄漏。即，本发明的光波导能够进一步恰当地进行在芯中进行的光传播。
在本发明的位置传感器中，与在格子状部分和光接收元件之间的第2外周芯部的至少一部分相对应的光波导的部分成为本发明的上述光波导。因此，在该光波导的部分的芯中，当在第1曲线部中传播的光到达第2曲线部的弯曲的外侧侧面时，入射角变得大于临界角，该光的大部分在该侧面反射，能够减少光的泄漏。即，在上述第2外周芯部的芯中，在减少了传播的光的泄漏的状态下，该光到达光接收元件，在未按压输入区域的状态下，能够使光接收元件接收到的光的强度变得均等。因此，当按压了输入区域时，能够明确光接收元件接收到的光的强度下降的部分。其结果是，本发明的位置传感器能够精确地检测输入区域中的按压位置。
在本发明的光电路基板中，与光构件光连接的光波导成为本发明的上述光波导。因此，在该光波导的芯的字母S状的部分中，当在第1曲线部中传播的光到达第2曲线部的弯曲的外侧侧面时，入射角变得大于临界角，该光的大部分在该侧面反射，能够减少光的泄漏。即，当上述光构件从上述光波导的芯的端部接收光时，由于能够在上述光波导的芯中减少传播的光的泄漏，因此能够抑制上述光构件接收到的光的强度的下降。并且，通过使上述字母S状的部分形成于芯，芯的配置设计的自由度提高，能够与光构件的配置相配合地对芯进行配置设计。此外，能够得到可靠地实现组装有本发明的光电路基板的电子设备等的恰当的工作。
特别是，上述第2曲线部的入口的宽度小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度，在上述第2曲线部的入口的宽度(B2：单位μm)、该第2曲线部的曲率半径(R2：单位mm)、形成有上述字母S状的部分的芯的折射率(K1)以及覆盖该芯的侧面的包层的折射率(K2)之间的关系满足下述的式(1)的情况下，在本发明的光波导中，能够进一步减少在上述第2曲线部中传播的光的泄漏量。因此，在本发明的位置传感器中，能够使光接收元件接收到的光的强度进一步均等化，能够提高按压位置检测的精确性。另外，上述第2曲线部的曲率半径(R2)为该第2曲线部的宽度方向上的中心线的曲率半径。
【数学式1】
B2/R2≤800×(K1－K2)…(1)
并且，在上述第2曲线部的入口的宽度(B2：单位μm)、该第2曲线部的曲率半径(R2：单位mm)、形成有上述字母S状的部分的芯的折射率(K1)以及覆盖该芯的侧面的包层的折射率(K2)之间的关系满足下述的式(2)的情况下，在本发明的光波导中，能够进一步减少在上述第2曲线部中传播的光的泄漏量。因此，在本发明的位置传感器中，能够使光接收元件接收到的光的强度进一步均等化，能够进一步提高按压位置检测的精确性。
【数学式2】
B2/R2≤800×(K1－K2)－4…(2)
此外，上述第2曲线部的入口的宽度小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度，上述第1曲线部的宽度随着从该第1曲线部的入口向出口去而逐渐变窄，上述直线部的宽度和上述第2曲线部的宽度都在长度方向上是固定的，上述第1曲线部的出口的宽度、上述直线部的宽度以及上述第2曲线部的宽度相等，在这样的情况下，也能够减少在上述第2曲线部中传播的光的泄漏量，能够进一步恰当地进行在芯中进行的光传播。并且，在本发明的位置传感器中，能够使光接收元件接收到的光的强度均等化，能够精确地检测按压位置。
此外，上述第2曲线部的入口的宽度小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度，上述第1曲线部的宽度、上述直线部的宽度以及上述第2曲线部的宽度都在长度方向上是固定的，上述第1曲线部的宽度大于上述第2曲线部的宽度，上述直线部的宽度与上述第2曲线部的宽度相等，上述直线部的入口配置在上述第1曲线部的出口中的、在其宽度方向上与该第1曲线部的弯曲的外侧相对应的部分，在这样的情况下，也能够减少在上述第2曲线部中传播的光的泄漏量，能够进一步恰当地进行在芯中进行的光传播。并且，在本发明的位置传感器中，能够使光接收元件接收到的光的强度均等化，能够精确地检测按压位置。
此外，上述第2曲线部的入口的宽度小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度，上述第1曲线部的宽度、上述直线部的宽度以及上述第2曲线部的宽度都在长度方向上是固定的，上述第1曲线部的宽度大于上述第2曲线部的宽度，上述第1曲线部的宽度与上述直线部的宽度相等，上述第2曲线部的入口配置在上述直线部的出口中的、在其宽度方向上与上述第1曲线部的弯曲的外侧相对应的部分，在这样的情况下，也能够减少在上述第2曲线部中传播的光的泄漏量，能够进一步恰当地进行在芯中进行的光传播。并且，在本发明的位置传感器中，能够使光接收元件接收到的光的强度均等化，能够精确地检测按压位置。
此外，上述第2曲线部的入口的宽度小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度，上述第1曲线部的宽度和上述第2曲线部的宽度都在长度方向上是固定的，上述第1曲线部的宽度大于上述第2曲线部的宽度，上述直线部的入口的宽度与上述第1曲线部的宽度相等，该直线部的出口的宽度与上述第2曲线部的宽度相等，在这样的情况下，也能够减少在上述第2曲线部中传播的光的泄漏量，能够进一步恰当地进行在芯中进行的光传播。并且，在本发明的位置传感器中，能够使光接收元件接收到的光的强度均等化，能够精确地检测按压位置。
此外，上述第2曲线部的入口的宽度小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度，上述第1曲线部的宽度、上述直线部的宽度以及上述第2曲线部的宽度全部在长度方向上是固定的并且彼此相等，在这样的情况下，也能够减少在上述第2曲线部中传播的光的泄漏量，能够进一步恰当地进行在芯中进行的光传播。并且，在本发明的位置传感器中，能够使光接收元件接收到的光的强度均等化，能够精确地检测按压位置。
另一方面，上述第1曲线部的出口的宽度小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度，上述第1曲线部的出口的宽度(B1：单位μm)、该第1曲线部的曲率半径(R1：单位mm)、形成有上述字母S状的部分的芯的折射率(K1)、覆盖该芯的侧面的包层的折射率(K2)之间的关系满足下述的式(3)，在这样的情况下，在本发明的光波导中，也能够进一步减少在上述第2曲线部中传播的光的泄漏量。因此，在本发明的光电路基板中，当所述光构件从上述光波导的芯的端部接收光时，能够进一步抑制该光构件接收到的光的强度的下降。并且，能够提高实现组装有该光电路基板的电子设备等的恰当工作的可靠性。另外，上述第1曲线部的曲率半径(R1)为该第1曲线部的宽度方向上的中心线的曲率半径。
【数学式3】
B1/R1≤800×(K1－K2)…(3)
此外，上述第1曲线部的出口的宽度小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度，上述第1曲线部的宽度随着从该第1曲线部的入口向出口去而逐渐变窄，上述直线部的宽度和上述第2曲线部的宽度都在长度方向上是固定的，在上述第1曲线部的出口的宽度、上述直线部的宽度、上述第2曲线部的宽度相等的情况下，也能够减少在上述第2曲线部中传播的光的泄漏量，能够进一步恰当地进行在芯中进行的光传播。因此，在本发明的光电路基板中，能够抑制上述光构件接收到的光的强度的下降。并且，能够可靠地实现组装有该光电路基板的电子设备等的恰当的工作。
附图说明
图1的(a)是示意地表示本发明的位置传感器的第1实施方式的俯视图，图1的(b)是示意地表示图1的(a)的X-X截面的中央部的放大剖视图，图1的(c)是示意地表示形成于由图1的(a)的椭圆D1包围的部分的芯的字母S状的部分的放大俯视图。
图2是示意地表示本发明的位置传感器的第2实施方式的上述字母S状的部分的放大俯视图。
图3是示意地表示本发明的位置传感器的第3实施方式的上述字母S状的部分的放大俯视图。
图4是示意地表示本发明的位置传感器的第4实施方式的上述字母S状的部分的放大俯视图。
图5是示意地表示本发明的位置传感器的第5实施方式的上述字母S状的部分的放大俯视图。
图6是示意地表示本发明的位置传感器的第6实施方式的上述字母S状的部分的放大俯视图。
图7是示意地表示本发明的位置传感器的第7实施方式的上述字母S状的部分的放大俯视图。
图8是示意地表示本发明的位置传感器的第8实施方式的上述字母S状的部分的放大俯视图。
图9是示意地表示构成上述位置传感器的光波导的变形例的、该光波导的中央部的放大剖视图。
图10的(a)～(f)是示意地表示上述位置传感器的格子状部分的芯的交叉形态的放大俯视图。
图11的(a)、(b)是示意地表示上述格子状部分的芯的交叉部处的光的路径的放大俯视图。
图12的(a)是示意地表示本发明的光电路基板的第1实施方式的俯视图，图12的(b)是示意地表示图12的(a)的Y-Y截面的剖视图，图12的(c)是示意地表示形成于由图12的(a)的椭圆D2包围的部分的芯的字母S状的部分的放大俯视图。
图13是示意地表示本发明的光电路基板的第2实施方式的上述字母S状的部分的放大俯视图。
图14是示意地表示本发明的光电路基板的第3实施方式的俯视图。
图15的(a)、(b)是示意地表示构成上述光电路基板的光波导的变形例的、该光波导的放大剖视图。
图16是表示实验例1、2的结果的图表。
图17的(a)是示意地表示以往的位置传感器的俯视图，图17的(b)是示意地表示图17的(a)的上述字母S状的部分的放大俯视图。
图18是示意地表示以往的光电路基板的纵剖视图。
具体实施方式
接着，基于附图详细地说明本发明的实施方式。
图1的(a)是表示本发明的位置传感器的第1实施方式的俯视图，图1的(b)是放大了图1的(a)的X-X截面的中央部所得到的图。该实施方式的位置传感器具有四边形片状的光波导W、配置于该光波导W的四边形状的相邻的两个角部分〔在图1的(a)中为上侧的两个角部分〕的两个发光元件4以及配置于剩余的两个角部分〔在图1的(a)中为下侧的两个角部分〕的两个光接收元件5。
上述光波导W成为这样的结构，即，在四边形片状的下包层1的表面形成有片状的芯图案构件，以覆盖该芯图案构件的状态在上述下包层1的表面形成有四边形片状的上包层3。上述芯图案构件具有将多条线状的光路用的芯2纵横地配置而形成的格子状部分2A、分别位于该格子状部分2A的外周部的一横边和一纵边〔在图1的(a)中为上侧的边和右侧的边〕并沿该各边延伸的第1外周芯部2B、以及位于隔着上述格子状部分2A分别与上述一横边和一纵边相对的另一横边和另一纵边〔在图1的(a)中为下侧的边和左侧的边〕并沿该各另一边延伸的第2外周芯部2C。
上述第1外周芯部2B由1条芯21构成，并与上述格子状部分2A的各纵芯2的前端〔在图1的(a)中为上端〕和各横芯2的前端〔在图1的(a)中为右端〕光连接。由此，该各纵芯2和各横芯2成为从上述第1外周芯部2B分支的状态。上述第2外周芯部2C包含从上述各纵芯2的后端〔在图1的(a)中为下端〕和各横芯2的后端〔在图1的(a)中为左端〕延伸设置的芯22。并且，在上述第1外周芯部2B的端面连接有上述发光元件4，在上述第2外周芯部2C的端面连接有上述光接收元件5。
另外，在图1的(a)中，用点划线表示芯2、芯21、芯22，并简化格子状部分2A的芯2的数量和从这些芯2延伸的第2外周芯部2C的芯22的数量地图示。此外，图1的(a)的芯2的箭头表示光前进的方向。
如图1的(c)中放大俯视图所示，该实施方式的位置传感器的特征在于上述第2外周芯部2C的一部分的芯22的、形成于光接收元件5的附近部分〔由图1的(a)的椭圆D1包围的部分〕的字母S状的部分的芯宽度。即，在图1的(c)中用放大的俯视图表示上述第2外周芯部2C的多条芯22中的1条芯22的字母S状的部分。在该实施方式中，该字母S状的部分由光传播的上游侧的第1曲线部S1和向与该第1曲线部S1相反的方向弯曲的下游侧的第2曲线部S2以连续地连接的状态形成。并且，上述字母S状的部分的入口(第1曲线部S1的入口)的宽度与比该字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度B0相等。在上述字母S状的部分中，第1曲线部S1的宽度随着从该第1曲线部S1的入口向出口去而逐渐变窄，该第1曲线部S1的出口的宽度变得与第2曲线部S2的入口的宽度B2相等。该第2曲线部S2的宽度在长度方向上是固定的。由此，第2曲线部S2的入口的宽度B2小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度B0。
这样，通过将上述字母S状的部分设定为特征的芯宽度，能够减少光L在该字母S状的部分泄漏(减少光L的传播损失)。即，在上述字母S状的部分中，光L(用双点划线表示)偏向上游侧的第1曲线部S1的弯曲的外侧部分，当该光L向下游侧的第2曲线部S2传播时，该光L在上述第2曲线部S2的入口附近变为偏向其弯曲的内侧地传播，并集中地到达该第2曲线部S2的弯曲的外侧的侧面。在此，通过上述那样的、字母S状的部分的特征的芯宽度的设定，上述第2曲线部S2的芯宽度变窄，因此到达上述侧面的光L的入射角θ大于临界角。因此，该光L的大部分在上述侧面反射，能够减少光L的泄漏。并且，在上述第2外周芯部2C的芯22中，在减少了传播的光L的泄漏的状态下，该光L到达光接收元件5。
在这样的位置传感器中，如图1的(a)所示，从上述发光元件4发出的光从第1外周芯部2B的芯21向格子状部分2A的各芯2分支，经过上述第2外周芯部2C的各芯22，被上述光接收元件5接收。并且，上包层3的与上述芯图案构件的格子状部分2A相对应的表面部分〔在图1的(a)的中央用单点划线表示的长方形部分〕成为输入区域3A。
对上述位置传感器进行的文字等的输入是通过直接或者隔着树脂膜或纸等在上述输入区域3A利用笔等输入体书写文字等来进行的。这时，上述输入区域3A被笔尖等按压，该按压部分的芯2变形，该芯2的光传播量下降。因此，在上述按压部分的芯2中，由于上述光接收元件5接收到的光的强度下降，因而能够检测上述按压位置(XY坐标)。
在此，如之前所说明的那样，在上述第2外周芯部2C的芯22中，在减少了传播的光的泄漏的状态下，使该光到达光接收元件5，因此，能够在未按压输入区域3A的状态下将光接收元件5接收到的光的强度设为均等。因此，当按压了输入区域3A时，能够明确光接收元件5接收到的光的强度下降的部分。其结果是，上述位置传感器能够精确地检测输入区域3A中的按压位置。
并且，在上述第2曲线部S2中能够进一步减少传播的光的泄漏量，由此，从使光接收元件5接收到的光的强度进一步均等化、提高按压位置检测的精确性的观点出发，优选地设定为，上述第2曲线部S2的入口的宽度(B2：单位μm)、该第2曲线部S2的曲率半径(R2：单位mm)、形成有上述字母S状的部分的芯22的折射率(K1)以及覆盖该芯22的侧面的上包层3的折射率(K2)之间的关系满足下述的式(1)。更优选的是，设定为满足下述的式(2)。另外，上述第2曲线部S2的曲率半径(R2)为该第2曲线部S2的宽度方向的中心线的曲率半径。
【数学式4】
B2/R2≤800×(K1－K2)…(1)
【数学式5】
B2/R2≤800×(K1－K2)－4…(2)
此外，光接收元件5通常较小，因此，在该光接收元件5中，与上述芯22相连接的光接收区域较小，与该光接收区域相连接的上述芯22的条数受到限制。在上述位置传感器中，如之前所述那样，在形成于光接收元件5的附近部分的字母S状的部分中，下游侧的第2曲线部S2的芯宽度变窄，因此，当保持该变窄的宽度不变地形成到上述芯22的前端时，能够增加与上述光接收区域相连接的芯22的条数。其结果是，能够增加与输入区域3A相对应的格子状部分2A的芯2的条数，能够提高在该输入区域3A检测的按压位置的位置精度。
此外，在上述光波导W中，优选为将格子状部分2A的芯2的弹性模量设定得大于下包层1和上包层3的弹性模量。其理由在于，若弹性模量的设定与所述的情况相反，则芯2的周边变硬，因此，比用于按压上包层3的输入区域3A的部分的笔尖等的面积大得多的面积的光波导W的部分凹陷，存在难以精确地检测按压位置的倾向。因此，作为各弹性模量所优选的是，例如芯2的弹性模量设定为1GPa以上10GPa以下的范围内，上包层3的弹性模量设定为0.1GPa以上且小于10GPa的范围内，下包层1的弹性模量设定为0.1MPa以上1GPa以下的范围内。在该情况下，由于芯2的弹性模量较大，因此在较小的按压力下，虽然芯2不会被压扁(芯2的截面积不会变小)，但因按压而导致光波导W凹陷，因此，从与该凹陷的部分相对应的芯2的弯曲部分发生光的泄漏(散射)，在该芯2中，光接收元件5接收到的光的强度下降，因此能够检测按压位置。另外，上述弹性模量的值为使用TA Instrument公司制的动态粘弹性测定装置RSAIII来测量的拉伸弹性模量的值。
作为上述下包层1、芯2、芯21、芯22以及上包层3的形成材料，能够列举感光性树脂、热固性树脂等，能够采用与该形成材料相应的制法来制作光波导W。此外，芯2、芯21、芯22的折射率设定得大于下包层1和上包层3的折射率。该折射率和上述弹性模量的调整例如能够通过调整各形成材料的种类的选择、组成比率来进行。并且，各层的厚度例如：下包层1设定在10μm～500μm的范围内，芯2、芯21、芯22设定在5μm～100μm的范围内，上包层3(从芯2、芯21、芯22的顶面算起的厚度)设定在1μm～200μm的范围内。另外，作为上述下包层1，也可以使用橡胶片，并在该橡胶片上形成芯2、芯21、芯22。
图2是表示本发明的位置传感器的第2实施方式的上述字母S状的部分的放大俯视图〔相当于图1的(c)的图〕。在该实施方式中，在图1的(a)～(c)所示的上述第1实施方式中，字母S状的部分由第1曲线部S1和第2曲线部S2以借助长度大于0(零)mm且小于等于30mm的直线部T相连接的状态形成。该直线部T的宽度在长度方向上是固定的，并与第1曲线部S1的出口的宽度(第2曲线部S2的入口的宽度B2)相等。除此之外的部分与上述第1实施方式相同，对于相同的部分标注相同的附图标记。
在该实施方式中，虽然在第1曲线部S1和第2曲线部S2之间形成有直线部T，但由于该直线部T的长度为30mm以下，长度较短，因此从第1曲线部S1传播到直线部T的光L(用双点划线表示)几乎不在该直线部T的侧面反射地向第2曲线部S2传播。并且，该第2曲线部S2与上述第1实施方式相同，因此传播到该第2曲线部S2的光L与上述第1实施方式同样地，在减少了泄漏的状态下到达光接收元件5。即，该实施方式的位置传感器也起到与上述第1实施方式相同的作用·效果。
图3是表示本发明的位置传感器的第3实施方式的上述字母S状的部分的放大俯视图〔相当于图1的(c)的图〕。在该实施方式中，在图1的(a)～(c)所示的上述第1实施方式中，上述字母S状的部分的第1曲线部S1的宽度在长度方向上是固定的，并与比该字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度B0相等。第2曲线部S2与上述第1实施方式相同，其宽度在长度方向上是固定的，该第2曲线部S2的入口的宽度B2小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度B0。上述第2曲线部S2的入口配置在上述第1曲线部S1的出口中的、在其宽度方向上与该第1曲线部S1的弯曲的外侧相对应的部分。即，在上述字母S状的部分中，第1曲线部S1和第2曲线部S2之间的连接部形成为台阶状，该连接部的宽度朝第1曲线部S1的弯曲的外侧(第2曲线部S2的弯曲的内侧)一下子变窄。除此之外的部分与上述第1实施方式相同，对于相同的部分标注相同的附图标记。
在该实施方式中，虽然第1曲线部S1和第2曲线部S2之间的连接部的宽度朝第1曲线部S1的弯曲的外侧一下子变窄，但与上述第1实施方式同样地，在第1曲线部S1内传播的光L(用双点划线表示)偏向该弯曲的外侧部分，因此该光L的大部分向第2曲线部S2传播。并且，该第2曲线部S2与上述第1实施方式相同，因此传播到该第2曲线部S2的光L与上述第1实施方式同样地，在减少了泄漏的状态下到达光接收元件5。即，该实施方式的位置传感器也起到与上述第1实施方式相同的作用·效果。
图4是表示本发明的位置传感器的第4实施方式的上述字母S状的部分的放大俯视图〔相当于图1的(c)的图〕。在该实施方式中，在图3所示的上述第3实施方式中，字母S状的部分由第1曲线部S1和第2曲线部S2以借助长度大于0(零)mm且小于等于30mm的直线部T相连接的状态形成。该直线部T的入口配置在上述第1曲线部S1的出口中的、在其宽度方向上与该第1曲线部S1的弯曲的外侧相对应的部分。该直线部T的宽度在长度方向上是固定的，并与第2曲线部S2的入口的宽度B2相等。即，第1曲线部S1和直线部T之间的连接部形成为台阶状，该连接部的宽度朝第1曲线部S1的弯曲的外侧一下子变窄。除此之外的部分与上述第3实施方式相同，对于相同的部分标注相同的附图标记。
在该实施方式中，虽然第1曲线部S1和直线部T之间的连接部的宽度朝第1曲线部S1的弯曲的外侧一下子变窄，但与上述第3实施方式相同地，在第1曲线部S1内传播的光L(用双点划线表示)偏向其弯曲的外侧部分，因此该光L的大部分向直线部T传播。并且，该光L与图2所示的上述第2实施方式同样地，几乎不在该直线部T的侧面反射地向第2曲线部S2传播。并且，该第2曲线部S2与上述第1实施方式相同，因此传播到该第2曲线部S2的光L与上述第1实施方式同样地，在减少了泄漏的状态下到达光接收元件5。即，该实施方式的位置传感器也起到与上述第1实施方式相同的作用·效果。
图5是表示本发明的位置传感器的第5实施方式的上述字母S状的部分的放大俯视图〔相当于图1的(c)的图〕。在该实施方式中，在图4所示的上述第4实施方式中，第1曲线部S1的宽度与直线部T的宽度相等。此外，第2曲线部S2的入口配置在上述直线部T的出口中的、在其宽度方向上与上述第1曲线部S1的弯曲的外侧相对应的部分。即，直线部T与第2曲线部S2之间的连接部形成为台阶状，该连接部的宽度朝与第1曲线部S1的弯曲的外侧相对应的部分一下子变窄。除此之外的部分与上述第4实施方式相同，对于相同的部分标注相同的附图标记。
在该实施方式中，偏向第1曲线部S1的弯曲的外侧部分而传播的光L(用双点划线表示)保持不变地也在直线部T中偏向与上述外侧部分相对应的部分进行传播。并且，传播到该直线部T的光L与上述第4实施方式同样地，几乎不在该直线部T的侧面反射地向第2曲线部S2传播。因此，即使直线部T和第2曲线部S2之间的连接部的宽度像上述那样朝直线部T的上述外侧部分一下子变窄，在直线部T内传播的光L的大部分也会向第2曲线部S2传播。并且，该第2曲线部S2与上述第1实施方式相同，因此传播到该第2曲线部S2的光L与上述第1实施方式同样地，在减少了泄漏的状态下到达光接收元件5。即，该实施方式的位置传感器也起到与上述第1实施方式相同的作用·效果。
图6是表示本发明的位置传感器的第6实施方式的上述字母S状的部分的放大俯视图〔相当于图1的(c)的图〕。在该实施方式中，在图5所示的上述第5实施方式中，上述直线部T的入口的宽度与第1曲线部S1的宽度相等，该直线部T的出口的宽度与第2曲线部S2的宽度相等。即，直线部T形成为随着从其入口向出口去而宽度逐渐变窄的锥形形状。除此之外的部分与上述第5实施方式相同，对于相同的部分标注相同的附图标记。
在该实施方式中，偏向第1曲线部S1的弯曲的外侧部分而传播的光L(用双点划线表示)也保持不变地偏向与直线部T的上述外侧部分相对应的部分传播。并且，传播到该直线部T的光L与上述第5实施方式同样地，几乎不在该直线部T的侧面反射地向第2曲线部S2传播。并且，该第2曲线部S2与上述第1实施方式相同，因此传播到该第2曲线部S2的光L与上述第1实施方式同样地，在减少了泄漏的状态下到达光接收元件5。即，该实施方式的位置传感器也起到与上述第1实施方式相同的作用·效果。
图7是表示本发明的位置传感器的第7实施方式的上述字母S状的部分的放大俯视图〔相当于图1的(c)的图〕。在该实施方式中，在图3所示的上述第3实施方式中，第1曲线部S1的宽度与第2曲线部S2的宽度相等，该第1曲线部S1的宽度变窄。即，字母S状的部分的宽度全部在长度方向上是固定的并相等，并且小于比该字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度B0。除此之外的部分与上述第3实施方式相同，对于相同的部分标注相同的附图标记。
在该实施方式中，字母S状的部分的宽度在长度方向上是固定的并相等，并且小于比该字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度B0，因此在该实施方式中，偏向第1曲线部S1的弯曲的外侧部分而传播的光L(用双点划线表示)也保持不变地向第2曲线部S2传播。并且，该第2曲线部S2与上述第1实施方式相同，因此传播到该第2曲线部S2的光L与上述第1实施方式同样地，在减少了泄漏的状态下到达光接收元件5。即，该实施方式的位置传感器也起到与上述第1实施方式相同的作用·效果。
图8是表示本发明的位置传感器的第8实施方式的上述字母S状的部分的放大俯视图〔相当于图1的(c)的图〕。在该实施方式中，在图7所示的上述第7实施方式中，字母S状的部分由第1曲线部S1和第2曲线部S2以借助长度大于0(零)mm且小于等于30mm的直线部T相连接的状态形成。该直线部T的宽度在长度方向上是固定的，与第1曲线部S1的宽度(第2曲线部S2的宽度)相等。除此之外的部分与上述第7实施方式相同，对于相同的部分标注相同的附图标记。
在该实施方式中，偏向第1曲线部S1的弯曲的外侧部分而传播的光L(用双点划线表示)也保持不变地偏向与直线部T的上述外侧部分相对应的部分进行传播。并且，传播到该直线部T的光L与图2所示的上述第2实施方式同样地，几乎不在该直线部T的侧面反射地向第2曲线部S2传播。并且，该第2曲线部S2与上述第1实施方式相同，因此传播到该第2曲线部S2的光L与上述第1实施方式同样地，在减少了泄漏的状态下到达光接收元件5。即，该实施方式的位置传感器也起到与上述第1实施方式相同的作用·效果。
另外，在上述各实施方式中，将形成有字母S状的部分的芯22设为第2外周芯部2C的一部分，但也可以在该全部的芯22上形成上述字母S状的部分。
并且，在上述各实施方式中，将光波导W的截面构造设为如图1的(b)所示的构造，但也可以是其他构造，例如，如在图9中剖视图所示那样，也可以设为将图1的(b)所示的构造上下颠倒而成的构造。即，该光波导W成为这样的构造：在片状的下包层1的表面部分埋设芯2，上述下包层1的表面和芯2的顶面形成为齐平，以覆盖这些下包层1的表面和芯2的顶面的状态形成片状的上包层3。
并且，在上述各实施方式中，如在图10的(a)中放大俯视图所示那样，格子状部分的芯2的各交叉部通常形成为交叉的4个方向全部连续的状态，但也可以是其他状态。例如，如图10的(b)所示，也可以是，只有交叉的1个方向被间隙G截断，成为不连续的状态。上述间隙G由下包层1或上包层3的形成材料形成。该间隙G的宽度d设定为大于0(零)(形成间隙G即可)，且通常设定为20μm以下。同样地，如图10的(c)、(d)所示，也可以是，交叉的两个方向〔在图10的(c)中为相对的两个方向、在图10的(d)中为相邻的两个方向〕成为不连续的状态，如图10的(e)所示，也可以是，交叉的3个方向成为不连续的状态，如图10的(f)所示，也可以是，交叉的4个方向全部成为不连续的状态。并且，也可以设为具有图10的(a)～(f)所示的上述交叉部中的两种以上的交叉部的格子状。即，在本发明中，由多条线状的芯2形成的“格子状”包含这样的意思，即，一部分或者全部的交叉部是像上述那样形成的构造。
其中，如图10的(b)～(f)所示，在将交叉的至少1个方向设为不连续时，能够减少光的交叉损失。即，如图11的(a)所示，在交叉的4个方向全部连续的交叉部中，在关注该交叉的1个方向〔在图11的(a)中为上方〕时，入射到交叉部的光的一部分到达与该光所行进的芯2正交的芯2的侧面2a，在该侧面2a的入射角小于临界角，因此光透过芯2〔参照图11的(a)的双点划线的箭头〕。这种光的透过也在交叉的与上述相反的一侧的方向〔在图11的(a)中为下方〕发生。与此相对，如图11的(b)所示，当交叉的1个方向〔在图11的(b)中为上方〕因间隙G而不连续时，形成上述间隙G和芯2之间的界面，在图11的(a)中，透过芯2的光的一部分在上述界面处的入射角大于临界角，因此不会透过该界面而是会在该界面反射，并在芯2中继续前进〔参照图11的(b)的双点划线的箭头〕。因此，像之前所述那样，在将交叉的至少1个方向设为不连续时，能够减少光的交叉损失。其结果是，能够提高由笔尖等按压的按压位置的检测灵敏度。
此外，在上述各实施方式中，将光波导W设为四边形片状，但只要具有格子状的芯2，就也可以设为其他的多边形片状。
图12的(a)是表示本发明的光电路基板的第1实施方式的俯视图，图12的(b)是沿图12的(a)的芯的中心轴剖切得到的纵剖视图(Y-Y剖视图)。该实施方式的光电路基板30也与所述以往的光电路基板70(参照图18)同样是层叠于电路基板40的光电路基板。并且，该光电路基板30如图12的(a)的俯视图所示，在一端侧(在图中为上端侧)具有两个发光元件34，在另一端侧(在图中为下端侧)具有两个光接收元件35。并且，与一端侧的两个发光元件34之间的间隔相比，将另一端侧的两个光接收元件35之间的间隔设定得较宽。由此，光电路基板30的宽度在一端侧较窄、在另一端侧较宽地形成，并且对于在发光元件34和光接收元件35之间进行光传播的、相邻的芯32之间的间隔而言，将光接收元件35侧设定得比发光元件34侧宽。伴随于此，上述芯32在长度方向的中央部分〔由图12的(a)的椭圆D2包围的部分〕弯曲为字母S状。另外，在图12的(a)中夸张地表示芯32的宽度。
在该实施方式中，如在图12的(c)中放大俯视图所示那样，该芯32的字母S状的部分由光传播的上游侧的第1曲线部S1和向与该第1曲线部S1相反的方向弯曲的下游侧的第2曲线部S2以连续地连接的状态形成。并且，上述字母S状的部分的入口(第1曲线部S1的入口)的宽度与比该字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度B0相等。并且，第1曲线部S1的宽度随着从该第1曲线部S1的入口向出口去而逐渐变窄，该第1曲线部S1的出口的宽度B1与第2曲线部S2的入口的宽度B2相等。该第2曲线部S2的宽度在长度方向上是固定的。
除此之外的部分与图18所示的所述以往的电路基板80和光电路基板70相同。即，在图12的(b)中，附图标记41表示绝缘层，附图标记42表示形成于该绝缘层41的表面的电布线〔在图12的(a)中未图示〕，附图标记41a、41b表示形成于上述绝缘层41的贯通孔，附图标记W2表示光波导，附图标记32a、32b表示形成于芯32的两端部的光反射面，附图标记31表示第1包层，附图标记33表示第2包层。并且，芯32的一端部与发光元件34光连接，并且芯32的另一端部与光接收元件35光连接，光L(用双点划线表示)从发光元件34经由芯32向光接收元件35传播。
并且，通过在上述芯32的字母S状的部分设定为上述的特征的芯宽度，能够减少光L在该字母S状的部分泄漏(减少光L的传播损失)。即，在上述字母S状的部分，如图12的(c)所示，通过将上游侧的第1曲线部S1的出口的宽度B1设置得小于比该字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度B0，从而传播的光L(用双点划线表示)以偏向上游侧的第1曲线部S1的弯曲的外侧部分的状态向下游侧的第2曲线部S2传播。并且，该光L在上述第2曲线部S2的入口附近变为偏向其弯曲的内侧地传播，并集中地到达该第2曲线部S2的弯曲的外侧侧面。在此，第2曲线部S2的入口的宽度B2与第1曲线部S1的出口的宽度B1相等且变窄，该第2曲线部S2的宽度在长度方向上是固定的，因此到达上述第2曲线部S2的弯曲的外侧侧面的光L的入射角θ大于临界角。因此，该光L的大部分在上述侧面反射，能够减少光L的泄漏。这样，在上述芯32中，在减少了传播的光L的泄漏的状态下，该光L到达光接收元件35。
并且，在上述第2曲线部S2中能够进一步减少传播的光的泄漏量，由此，从进一步抑制光接收元件35接收到的光的强度的下降的观点出发，优选地设定为，上述第1曲线部S1的出口的宽度(B1：单位μm)、该第1曲线部S1的曲率半径(R1：单位mm)、形成有上述字母S状的部分的芯32的折射率(K1)、以及用于覆盖该芯32的侧面的第2包层33的折射率(K2)之间的关系满足下述的式(3)。另外，上述第1曲线部S1的曲率半径(R1)为该第1曲线部S1的宽度方向上的中心线的曲率半径。
【数学式6】
B1/R1≤800×(K1－K2)…(3)
此外，上述第1曲线部S1的芯宽度包含入口和出口地、例如优选地设定在1μm～80μm的范围内。并且，上述第1曲线部S1的曲率半径(R1)例如优选地设定在0.5mm～5.0mm的范围内。并且，上述折射率差(K1－K2)例如优选地设定在0.005～0.05的范围内。
图13是表示本发明的光电路基板的第2实施方式的上述字母S状的部分的放大俯视图〔相当于图12的(c)的图〕。在该实施方式中，在图12的(a)～(c)所示的上述第1实施方式中，字母S状的部分由第1曲线部S1和第2曲线部S2以借助长度大于0(零)mm且小于等于30mm的直线部T相连接的状态形成。该直线部T的宽度在长度方向上是固定的，并与第1曲线部S1的出口的宽度B1(第2曲线部S2的入口的宽度B2)相等。除此之外的部分与上述第1实施方式相同，对于相同的部分标注相同的附图标记。
在该实施方式中，在上述字母S状的部分中，上游侧的第1曲线部S1的出口的宽度B1也小于比该字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度B0，从而传播的光L(用双点划线表示)以偏向上游侧的第1曲线部S1的弯曲的外侧部分的状态向直线部T传播。并且，该直线部T的长度为30mm以下，长度较短，因此从第1曲线部S1传播到直线部T的光L几乎不在该直线部T的侧面反射，而是在保持上述偏向的状态下向第2曲线部S2传播。该光L与上述第1实施方式同样地，在上述第2曲线部S2的入口附近变为偏向其弯曲的内侧地进行传播，并集中地到达该第2曲线部S2的弯曲的外侧的侧面。并且，该第2曲线部S2与上述第1实施方式相同，因此到达上述侧面的光L的大部分在该侧面反射，能够减少光L的泄漏。这样，传播到上述第2曲线部S2的光L与上述第1实施方式同样地，在减少了泄漏的状态下到达光接收元件35。即，该实施方式的光电路基板也起到与上述第1实施方式相同的作用·效果。
图14是表示本发明的光电路基板的第3实施方式的俯视图。在该实施方式中，在绝缘层61的表面以分散的状态配置有光元件54、IC芯片接口、电阻、电容、线圈等许多电子器件50，在其中的多个光元件54上光连接有光波导W3的芯52的一端部，这些芯52的另一端部与光纤连接用连接器55光连接。上述芯52以避开分散配置的电子器件50的方式配置形成，因此其一部分(由图14的椭圆D3包围的部分)形成为字母S状。并且，该字母S状的部分与图12的(c)所示的第1实施方式或图13所示的第2实施方式同样地设定为特征的芯宽度。除此之外的部分与上述第1实施方式或第2实施方式相同。并且，该实施方式的光电路基板也起到与上述第1实施方式或第2实施方式相同的作用·效果。
另外，上述光电路基板的各实施方式的光波导W2、光波导W3的截面构造〔相当于图1的(b)、图9的截面构造〕既可以是图15的(a)所示的截面构造，也可以是图15的(b)所示的截面构造。即，图15的(a)所示的截面构造成为这样的构造，即，在第1包层31的下表面突出形成有芯32，以覆盖该芯32的侧面和下表面的状态在上述第1包层31的下表面形成第2包层33。另一方面，图15的(b)所示的截面构造成为将图15的(a)所示的截面构造上下颠倒而成的构造。即，在第1包层31的下表面部分埋设有芯32，上述第1包层31的下表面与芯32的下表面形成为齐平，以覆盖该第1包层31的下表面和芯32的下表面的状态形成第2包层33。
此外，在上述位置传感器和上述光电路基板的各实施方式中，将字母S状的部分的下游侧的第2曲线部S2的宽度设为在长度方向上是固定的，但光在该字母S状的部分的传播损失具有第2曲线部S2的宽度越窄、传播损失变得越少的倾向，因此也可以随着从第2曲线部S2的入口向出口去而逐渐缩窄第2曲线部S2的宽度。
并且，在上述各实施方式中，将具有形成有字母S状的部分的芯22、芯32的光波导W、光波导W2、光波导W3应用于位置传感器和光电路基板，但也可以设为光电混载基板等其他用途的光波导。
接着，同比较例一起来说明实施例。但本发明并不限定于实施例。
【实施例】
〔下包层和上包层的形成材料〕
成分a：环氧树脂(三菱化学公司制、YX7400)60重量份数。
成分b：环氧树脂(大赛璐(DAICEL)公司制、EHPE3150)40重量份数。
成分c：光酸产生剂(SAN-APRO公司制、CPI-101A)1重量份数。
通过混合这些成分a～c，调制出下包层和上包层的形成材料。
〔芯的形成材料〕
成分d：环氧树脂(大赛璐(DAICEL)公司制、EHPE3150)100重量份数。
成分e：光酸产生剂(ADEKA公司制、SP-170)1重量份数。
成分f：乳酸乙酯(和光纯药工业公司制、溶剂)50重量份数。
通过混合这些成分d～f，调制出芯的形成材料。
〔实施例1〕
使用上述各形成材料制作出芯的一部分形成为字母S状的光波导。该字母S状的部分设为：第1曲线部S1的宽度随着从该第1曲线部S1的入口向出口去而逐渐变窄，第2曲线部S2的入口的宽度B2小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度B0〔参照图1的(c)〕。并且，将第2曲线部S2的入口的宽度B2设定为下述的表1所示的多个值。此外，在该表1中也示出了除此之外的尺寸、折射率等。另外，将比字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度B0设为200μm。此外，将下包层的厚度设为25μm，将芯的厚度设为30μm，将上包层的、从芯的顶面算起的厚度设为70μm。
〔比较例1〕
在上述实施例1中，将这样的例子设为比较例1，即，将字母S状的部分的宽度设定得较宽并固定为200μm。除此之外的部分设为与上述实施例1相同。
〔光传播损失的测量〕
在上述光波导的芯的一端面连接发光元件(Optowell公司制、XH85-S0603-2s)，在上述芯的另一端面连接光接收元件(浜松光子学(Hamamatsu Photonics)公司制、s10226)。并且，按照下述的式(4)从上述发光元件的发光强度(E)和上述光接收元件接收到的光的强度(F)计算出光传播损失(α)，并在下述的表1中示出。
【数学式7】
α＝-10log10(F/E)…(4)
【表1】
Figure GDA0001586913990000271
从上述表1的结果可知，实施例1与比较例1相比，光传播损失较小。由此可知，使字母S状的部分的第2曲线部的入口的宽度B2小于比该字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度B0在减少光传播损失这一点上是有效的。另外，实施例1满足所述的式(1)。
〔实施例2～实施例4以及比较例2、比较例3〕
在上述实施例1和比较例1中，通过改变上包层的形成材料来改变该上包层的折射率，并将其设为实施例2～实施例4以及比较例2、比较例3。并且，与上述实施例1同样地计算出光传播损失。将该结果在下述的表2、表3中示出。
【表2】
Figure GDA0001586913990000291
【表3】
Figure GDA0001586913990000301
从上述表2、表3的结果可知，实施例2～实施例4与比较例2、比较例3相比，光传播损失也较小。由此也可知，使字母S状的部分的第2曲线部的入口的宽度B2小于比该字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度B0在减少光传播损失这一点上是有效的。另外，实施例2～实施例4也满足所述的式(1)。
此外，关于具有形成有图2～图8所示的字母S状的部分的芯的光波导，也得到了表示与上述实施例1～实施例4相同的倾向的结果。
〔位置传感器〕
制作出了具有形成有上述各字母S状的部分的第2外周芯部的、图1的(a)所示的位置传感器。另外，发光元件和光接收元件使用了与上述相同的元件。
〔光接收强度的测量〕
在上述位置传感器中，当在未按压输入区域的状态下测量利用光接收元件接收到的光的强度时，在具有形成有图1的(c)、图2～图8所示的字母S状的部分的第2外周芯部的位置传感器中，光的强度在整个输入区域是都是均等的。与此相对，在具有形成有比较例1～比较例3的字母S状的部分的第2外周芯部的位置传感器中，光的强度在与形成有该字母S状的部分的芯相对应的部分较弱，并变得不均等。
〔实验例1〕
使用与上述实施例1相同的形成材料，制作出芯的一部分形成为字母S状的光波导。在该字母S状的部分中，将第1曲线部的入口的宽度设为200μm，将第1曲线部的出口的宽度设为40μm，将曲率半径设为10mm，将第2曲线部的入口的宽度设为40μm，将第2曲线部的出口的宽度设为15μm，将曲率半径设为10mm。另外，上述第1曲线部的入口的宽度设为与比该字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度相同。并且，在第1曲线部和第2曲线部之间设置直线部，将该直线部的长度从0(零)mm起按1.2mm地逐个增长，与上述实施例1同样地，针对各直线部的长度计算出光传播损失。将该结果在图16的图表中示出。
〔实验例2〕
在上述实验例1中，将第1曲线部的宽度较宽地固定设为200μm，将第2曲线部的入口的宽度设为200μm，将第2曲线部的出口的宽度设为15μm，将曲率半径设为10mm。并且，与上述实验例1同样地计算出光传播损失。该结果配合上述图16的图表地示出。
从上述图16的图表可知，在实验例1中，不论直线部的长度如何，光传播损失是大致固定的。与此相对，可知在实验例2中，当直线部的长度为30mm以下时，存在直线部的长度越短光传播损失变得越大的倾向，当直线部的长度超过30mm时，光传播损失与上述实验例1大致相同地大致固定。由此可知，当直线部的长度为30mm以下时，为了减少光传播损失，将第2曲线部的入口的宽度设为小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度是有效的。
此外，作为层叠于电路基板的光电路基板用的光波导，使用下述新的各形成材料，制作出芯的一部分形成为字母S状的光波导〔参照图12的(a)、(b)〕。
〔第1包层和第2包层的形成材料〕
成分g：环氧树脂(三菱化学公司制、jER1001)60重量份数。
成分h：环氧树脂(大赛璐(DAICEL)公司制、EHPE3150)30重量份数。
成分i：环氧树脂(DIC公司制、EXA-4816)10重量份数。
成分j：光酸产生剂(SAN-APRO公司制、CPI-101A)0.5重量份数。
成分k：抗氧化剂(共同药品公司制、Songnox1010)0.5重量份数。
成分l：抗氧化剂(三光公司制、HCA)0.5重量份数。
成分m：乳酸乙酯(和光纯药工业公司制、溶剂)50重量份数。
通过混合这些成分g～m，调制出第1包层和第2包层的形成材料。
〔芯的形成材料〕
成分n：环氧树脂(新日铁住金化学公司制、YDCN-700-3)50重量份数。
成分o：环氧树脂(三菱化学公司制、jER1001)30重量份数。
成分p：环氧树脂(大阪Gas Chemicals公司制、OGSOL PG-100)20重量份数。
成分q：光酸产生剂(SAN-APRO公司制、CPI-101A)0.5重量份数。
成分r：抗氧化剂(共同药品公司制、Songnox1010)0.5重量份数。
成分s：抗氧化剂(三光公司制、HCA)0.125重量份数。
成分t：乳酸乙酯(和光纯药工业公司制、溶剂)50重量份数。
通过混合这些成分n～t，调制出芯的形成材料。
〔实施例5～实施例9〕
在实施例5～实施例9中，上述字母S状的部分设为：第1曲线部S1的宽度随着从该第1曲线部S1的入口向出口去而逐渐变窄，第1曲线部S1的出口的宽度B1小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度B0〔参照图12的(c)、图13〕。并且，将第1曲线部S1的出口的宽度B1、曲率半径R1等设为下述的表4所示的多个值。此外，第1曲线部S1的入口的宽度设为与比字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度B0相同的值。并且，直线部T(实施例6～实施例9)的宽度和第2曲线部S2的宽度在长度方向上是固定的，并设为与上述第1曲线部S1的出口的宽度B1相同的值。并且，第2曲线部S2的曲率半径在任一个实施例中都设为0.5mm。另外，将第1包层的厚度设为25μm，将芯的厚度(从第1包层的下表面突出的高度)设为30μm，将第2包层的从芯的下表面算起的厚度设为70μm。
〔比较例4～比较例6〕
如下述的表4所示，在比较例4中，第1曲线部的宽度设为随着从该第1曲线部的入口向出口去而逐渐变宽，在比较例5、6中，第1曲线部的宽度设为在其长度方向上是固定的。并且，将第1曲线部S1的曲率半径R1等设定为下述的表4所示的多个值。除此之外的部分设为与实施例5～实施例9相同。
〔光传播损失的测量〕
准备了连接有VCSEL光源(三喜公司制、OP250-LS-850-MM-50-SC、发光波长850nm)的GI型直径50μm的多模光纤(三喜公司制、FFP-GI20-0500：第1光纤)和连接有光接收器(爱德万测试(Advantest)公司制、光万用表、Q8221)的、与上述相同的GI型直径50μm的多模光纤(第2光纤)。并且，将上述第1光纤的前端和上述第2光纤的前端对接，利用上述光接收器来接收来自上述VCSEL光源的光，测量出其光接收强度(H)。
接着，使上述第1光纤的前端与上述实施例5～实施例9和上述比较例4～比较例6的光波导的1条芯的一端部的光反射面(光入射部)光连接，并且使上述第2光纤的前端与上述芯的另一端部的光反射面(光射出部)光连接。
并且，在该状态下利用上述光接收器进行光接收，测量出其光接收强度(I)。
并且，按照下述的式(5)从测量出的上述光接收强度(H、I)计算出光传播损失(β)，并在下述的表4中示出。
【数学式8】
β＝-10log10(I/H)…(5)
【表4】
Figure GDA0001586913990000351
从上述表4的结果可知，实施例5～实施例9与比较例4～比较例6相比，光传播损失较小。由此可知，使字母S状的部分的第1曲线部的出口的宽度B1小于比该字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度B0在减少光传播损失这一点上是有效的。尤其可知，在满足所述的式(3)的实施例7～实施例9中，光传播损失变得更小。
此外，与上述实施例5～实施例9同样地，将所述实施例1～实施例4的、芯的一部分形成为字母S状的光波导用作光电路基板用的光波导，也能够得到表示与这些实施例5～实施例9相同的倾向的结果。
在上述实施例中示出了本发明的具体的方式，但上述实施例只不过是示例，并不是被限定性地解释的内容。本领域技术人员所明确的各种变形也被视为在本发明的范围内。
产业上的可利用性
本发明的光波导能够利用于进一步恰当地进行在芯中的光传播的情况，能够用作光通信用途，对于减少在光通信用途中的光传播损失以及芯引绕的省空间化是有效的。并且，本发明的位置传感器能够在这样的情况中利用，即，在未按压输入区域的状态下，使光接收元件接收到的光的强度均等。此外，本发明的光电路基板能够在这样的情况中利用，即，抑制光元件等光构件接收到的光的强度的下降。
附图标记说明
W2、光波导；32、芯；S1、第1曲线部；S2、第2曲线部；B0、上游侧的芯部分的宽度；B1、第1曲线部的出口的宽度；B2、第2曲线部的入口的宽度。

Claims (11)

1.一种光波导，其特征在于，
该光波导具有光路用的线状的芯和从上下夹持该芯的包层，上述芯局部地形成为由光传播的上游侧的第1曲线部和向与该第1曲线部相反的方向弯曲的下游侧的第2曲线部借助长度为0mm以上30mm以下的直线部相连接而成的字母S状，
上述第2曲线部的入口的宽度小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度，上述第2曲线部的入口的宽度B2、该第2曲线部的曲率半径R2、形成有上述字母S状的部分的芯的折射率K1以及覆盖该芯的侧面的包层的折射率K2之间的关系满足下述的式(1)，
B2/R2≤800×(K1－K2)…(1)，
B2的单位是μm，R2的单位是mm。
2.根据权利要求1所述的光波导，其中，
上述第2曲线部的入口的宽度B2、该第2曲线部的曲率半径R2、形成有上述字母S状的部分的芯的折射率K1以及覆盖该芯的侧面的包层的折射率K2之间的关系满足下述的式(2)，
B2/R2≤800×(K1－K2)－4…(2)，
B2的单位是μm，R2的单位是mm。
3.根据权利要求1或2所述的光波导，其中，
上述第2曲线部的入口的宽度小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度，上述第1曲线部的宽度随着从该第1曲线部的入口向出口去而逐渐变窄，上述直线部的宽度和上述第2曲线部的宽度都在长度方向上是固定的，上述第1曲线部的出口的宽度、上述直线部的宽度以及上述第2曲线部的宽度相等。
4.根据权利要求1或2所述的光波导，其中，
上述第2曲线部的入口的宽度小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度，上述第1曲线部的宽度、上述直线部的宽度以及上述第2曲线部的宽度都在长度方向上是固定的，上述第1曲线部的宽度大于上述第2曲线部的宽度，上述直线部的宽度与上述第2曲线部的宽度相等，上述直线部的入口配置在上述第1曲线部的出口中的、在其宽度方向上与该第1曲线部的弯曲的外侧相对应的部分。
5.根据权利要求1或2所述的光波导，其中，
上述第2曲线部的入口的宽度小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度，上述第1曲线部的宽度、上述直线部的宽度以及上述第2曲线部的宽度都在长度方向上是固定的，上述第1曲线部的宽度大于上述第2曲线部的宽度，上述第1曲线部的宽度与上述直线部的宽度相等，上述第2曲线部的入口配置在上述直线部的出口中的、在其宽度方向上与上述第1曲线部的弯曲的外侧相对应的部分。
6.根据权利要求1或2所述的光波导，其中，
上述第2曲线部的入口的宽度小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度，上述第1曲线部的宽度和上述第2曲线部的宽度都在长度方向上是固定的，上述第1曲线部的宽度大于上述第2曲线部的宽度，上述直线部的入口的宽度与上述第1曲线部的宽度相等，该直线部的出口的宽度与上述第2曲线部的宽度相等。
7.根据权利要求1或2所述的光波导，其中，
上述第2曲线部的入口的宽度小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度，上述第1曲线部的宽度、上述直线部的宽度以及上述第2曲线部的宽度全部在长度方向上是固定的并且彼此相等。
8.一种光波导，其特征在于，
该光波导具有光路用的线状的芯和从上下夹持该芯的包层，上述芯局部地形成为由光传播的上游侧的第1曲线部和向与该第1曲线部相反的方向弯曲的下游侧的第2曲线部借助长度为0mm以上30mm以下的直线部相连接而成的字母S状，
上述第1曲线部的出口的宽度小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度，上述第1曲线部的出口的宽度B1、该第1曲线部的曲率半径R1、形成有上述字母S状的部分的芯的折射率K1以及覆盖该芯的侧面的包层的折射率K2之间的关系满足下述的式(3)，
B1/R1≤800×(K1－K2)…(3)，
B1的单位是μm，R1的单位是mm。
9.根据权利要求8所述的光波导，其中，
上述第1曲线部的出口的宽度小于比上述字母S状的部分靠上游侧的芯部分的宽度，上述第1曲线部的宽度随着从该第1曲线部的入口向出口去而逐渐变窄，上述直线部的宽度和上述第2曲线部的宽度都在长度方向上是固定的，上述第1曲线部的出口的宽度、上述直线部的宽度以及上述第2曲线部的宽度相等。
10.一种位置传感器，其特征在于，
该位置传感器具有：
片状的光波导，该片状的光波导具有片状的芯图案构件和从上下夹持该芯图案构件的片状的包层，该片状的芯图案构件具有格子状部分、第1外周芯部和第2外周芯部，该格子状部分包含多条线状的芯，该第1外周芯部分别位于该格子状部分的外周部的一横边和一纵边并与上述格子状部分的各纵芯的前端和各横芯的前端光连接，该第2外周芯部位于隔着上述格子状部分分别与上述一横边和一纵边相对的另一横边和另一纵边，且沿该另一横边和另一纵边延伸，并从上述格子状部分的各纵芯的后端和各横芯的后端延伸设置；
发光元件，其与该光波导的上述第1外周芯部的端面相连接；以及
光接收元件，其与上述第2外周芯部的端面相连接，
与上述第2外周芯部的至少一部分相对应的光波导的部分是权利要求1～7中任一项所述的光波导，由上述发光元件发出的光从上述第1外周芯部经由上述格子状部分和上述第2外周芯部被上述光接收元件接收，将位置传感器的与上述芯图案构件的格子状部分相对应的表面部分设为输入区域，利用因对该输入区域进行的按压而发生变化的芯的光传播量来确定该输入区域中的按压位置。
11.一种光电路基板，其特征在于，
该光电路基板具有权利要求8或9所述的光波导和与该光波导的芯的端部光连接的光构件。
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