JP3870976B2 - フィルム光導波路及びその製造方法並びに電子機器装置 - Google Patents

Description

本発明は、フィルム光導波路及びその製造方法に関する。また、本発明は、前記フィルム光導波路を用いた電子機器装置に関する。

近年においては、高速で大容量のデータ通信が可能な光通信技術の進歩が著しく、その光通信網も拡大を続けている。光通信技術は、国土を横断するような長距離通信や地域内での中距離通信にも用いられるが、通信距離の短いところでは、機器内部や機器間での光信号伝送などにも用いられている。

携帯用機器や小型機器などにおいては、各種部品が密に配置されているので、部品間の狭い隙間を縫うようにして配線しなければならない。そのため、電気配線としてはフレキシブルプリント配線基板が広く用いられている。同様に、機器内部や機器間などの短距離で光信号を伝送するためには、フレキシブルなフィルム光導波路が望まれている。特に、携帯用小型機器の内部の狭い空間にフィルム光導波路を配線する場合や、可動部にフィルム光導波路を繋ぐ場合などもあるので、屈曲性能が高く、かつ、繰り返し屈曲が可能なポリマーフィルム光導波路が求められている。

フィルム光導波路は、上面にコアを形成された下クラッド層の上に上クラッド層を貼り合わせたものであり、ポリマーフィルム光導波路の材料としては、光の損失が少なく、フィルム加工が容易なフッ素化ポリイミドがよく用いられている（例えば、特許文献１）。

しかし、上クラッド層と下クラッド層がいずれもフッ素化ポリイミドによって形成されているフィルム光導波路の場合には、フッ素のもつ撥水性のために上クラッド層と下クラッド層の界面の密着力が弱い。そのため、このようなフィルム光導波路では、フィルム光導波路を屈曲させた際に上クラッド層と下クラッド層の間の界面が剥離しやすいという問題があった。また、フィルム光導波路に繰り返し屈曲と形状復元とを行なわせるような用途に用いる場合には、上クラッド層と下クラッド層の界面間を密着させる材料に、屈曲及び形状復元による界面の変形に対する追従性が求められている。

特開平７−２３９４２２号公報

本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、クラッド層間の界面における剥離が生じにくいフィルム光導波路とその製造方法を提供することにある。

本発明にかかるフィルム光導波路は、一対のクラッド層の間にコアを形成したフィルム光導波路であって、曲げ弾性率が１,０００ＭＰａ以下で、かつ、その前駆体の官能基に水素結合基を含む樹脂を介して、前記クラッド層どうしが接合されたものである。ここで、水素結合基とは、カルボニル基、アミノ基、イミノ基、ヒドロキシ基をいう。

本発明のフィルム光導波路にあっては、その前駆体の官能基に水素結合基を含む樹脂を介してクラッド層どうしを接合させているので、当該樹脂は水素結合基により各クラッド層の界面と水素結合し、両クラッド層を高い密着力で接合させる。そのため、クラッド層どうしに剥離が生じにくくなる。特に、フィルム光導波路が屈曲させられてもフィルム光導波路に剥離が発生しにくくなる。また、本発明のフィルム光導波路は、１,０００ＭＰａ以下という小さな曲げ弾性率の樹脂を介して接合されているので、フィルム光導波路が屈曲し、あるいは形状復元する際の界面における追従性を向上させることができる。

本発明にかかる第１のフィルム光導波路の製造方法は、コア充填用の凹溝を形成した第１のクラッド層を成形する工程と、第２のクラッド層を成形する工程と、曲げ弾性率が１,０００ＭＰａ以下で、その前駆体の官能基に水素結合基を含み、かつ前記両クラッド層よりも屈折率の高い樹脂を用いて第１のクラッド層の前記凹溝が形成された面と第２のクラッド層とを貼り合わせると共に、前記樹脂により前記凹溝内にコアを形成する工程とを備えたことを特徴としている。ここで、水素結合基とは、カルボニル基、アミノ基、イミノ基、ヒドロキシ基をいう。

本発明の第１のフィルム光導波路の製造方法にあっては、その前駆体の官能基に水素結合基を含む樹脂を介してクラッド層どうしを接合させているので、当該樹脂は水素結合基により各クラッド層の界面と水素結合し、両クラッド層を高い密着力で接合させる。そのため、クラッド層どうしに剥離が生じにくくなる。特に、フィルム光導波路が屈曲させられてもフィルム光導波路に剥離が発生しにくくなる。また、１,０００ＭＰａ以下という小さな曲げ弾性率の樹脂を介して接合されているので、この製造方法により製造されたフィルム光導波路にあっては、屈曲あるいは形状復元する際の界面における追従性を向上させることができる。また、この製造方法では、クラッド層どうしの接合とコアの成形を同一工程において一度に行なうことができるので、フィルム光導波路の製造工程を簡略化することができる。

本発明にかかる第２のフィルム光導波路の製造方法は、コア充填用の凹溝を形成した第１のクラッド層を成形する工程と、第１のクラッド層の前記凹溝内に、曲げ弾性率が１,０００ＭＰａ以下のコアを形成する工程と、第２のクラッド層を成形する工程と、曲げ弾性率が１,０００ＭＰａ以下で、その前駆体の官能基に水素結合基を含み、かつコアよりも屈折率の低い樹脂を用いて第１のクラッド層と第２のクラッド層を貼り合わせる工程とを備えたことを特徴としている。ここで、水素結合基とは、カルボニル基、アミノ基、イミノ基、ヒドロキシ基をいう。

本発明の第２のフィルム光導波路の製造方法にあっては、その前駆体の官能基に水素結合基を含む樹脂を介してクラッド層どうしを接合させているので、当該樹脂は水素結合基により各クラッド層の界面と水素結合し、両クラッド層を高い密着力で接合させる。そのため、クラッド層どうしに剥離が生じにくくなる。特に、フィルム光導波路が屈曲させられてもフィルム光導波路に剥離が発生しにくくなる。また、１,０００ＭＰａ以下という小さな曲げ弾性率の樹脂を介して接合されているので、この製造方法により製造されたフィルム光導波路にあっては、屈曲あるいは形状復元する際の界面における追従性を向上させることができる。また、この製造方法では、コアも曲げ弾性率が１,０００ＭＰａ以下と小さくなっているので、屈曲性能がより向上する。

本発明にかかる第３のフィルム光導波路の製造方法は、コア充填用の凹溝を形成した第１のクラッド層を成形する工程と、第１のクラッド層の前記凹溝内にコアを形成する工程と、第１のクラッド層及び前記コアの上に、曲げ弾性率が１,０００ＭＰａ以下で、その前駆体の官能基に水素結合基を含み、かつコアよりも屈折率の低い樹脂を供給し、剥離性の良好な型面で前記樹脂を押圧して第１のクラッド層及び前記コアと型面との間に前記樹脂を広げる工程と、前記樹脂を硬化させ前記樹脂によって第２のクラッド層を形成した後、前記型面を第２のクラッド層から剥離する工程とを備えたことを特徴としている。ここで、水素結合基とは、カルボニル基、アミノ基、イミノ基、ヒドロキシ基をいう。

本発明の第３のフィルム光導波路の製造方法にあっては、その前駆体の官能基に水素結合基を含む樹脂を介してクラッド層どうしを接合させているので、当該樹脂は水素結合基により各クラッド層の界面と水素結合し、両クラッド層を高い密着力で接合させる。そのため、クラッド層どうしに剥離が生じにくくなる。特に、フィルム光導波路が屈曲させられてもフィルム光導波路に剥離が発生しにくくなる。また、１,０００ＭＰａ以下という小さな曲げ弾性率の樹脂を介して接合されているので、この製造方法により製造されたフィルム光導波路にあっては、屈曲あるいは形状復元する際の界面における追従性を向上させることができる。また、この製造方法では、クラッド層どうしの接合と第２のクラッド層の成形を同一工程において一度に行なうことができるので、フィルム光導波路の製造工程を簡略化することができる。

本発明にかかるフィルム光導波路モジュールは、本発明にかかるフィルム光導波路と投光素子又は受光素子とを光学的に結合するように配置して一体化させたことを特徴としている。

本発明にかかるフィルム光導波路モジュールによれば、剥離が発生しにくいフィルム光導波路を得ることができるので、かかる光導波路装置を、ヒンジ部のような回動部分を有する電子機器装置に用いた場合、回動部分を繰り返し回動させてもフィルム光導波路が剥離しにくくなり、フィルム光導波路モジュールの耐久性を向上させることができる。

本発明にかかる第１の電子機器装置は、回動部分によって一方の部材と他方の部材とを回動自在に連結された折り畳み式の電子機器装置において、前記回動部分を通過させて一方の部材と他方の部材との間に本発明にかかるフィルム光導波路を配線したことを特徴としている。

本発明にかかる電子機器装置によれば、剥離が発生しにくいフィルム光導波路を得ることができるので、かかる光導波路装置を、ヒンジ部のような回動部分を有する電子機器装置に用いた場合、回動部分を繰り返し回動させてもフィルム光導波路が剥離しにくくなり、電子機器装置の耐久性を向上させることができる。

本発明にかかる第２の光導波路装置は、機器本体に移動部を備えた電子機器装置において、前記移動部と前記機器本体とを請求項１又は２に記載のフィルム光導波路により光学的に結合させたことを特徴としている。

本発明にかかるフィルム光導波路によれば、剥離が発生しにくいフィルム光導波路を得ることができるので、かかる光導波路装置を、移動部を有する電子機器装置に用いた場合、移動部の動きに伴ってフィルム光導波路が繰り返し変形させられても剥離が発生しにくくなり、電子機器装置の耐久性を向上させることができる。

なお、本発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。

図１（ａ）〜図１（ｄ）は、本発明の実施例１において、下クラッド層を成形するまでの工程を説明する概略断面図である。 図２（ａ）〜図２（ｄ）は、本発明の実施例１において、上クラッド層を成形するまでの工程を説明する概略断面図である。 図３（ａ）〜図３（ｅ）は、本発明の実施例１において、上クラッド層と下クラッド層を貼り合わせてフィルム光導波路を製作するまでの工程を説明する概略断面図である。 図４は、クラッド材料に用いられているエラストマーの前駆体のモノマー及びオリゴマーに含まれる基の一部を示す化学式である。 図５は、水素結合基の種類を表わした図である。 図６（ａ）〜図６（ｅ）は、本発明の実施例２におけるフィルム光導波路の製造工程を示す概略断面図である。 図７（ａ）〜図７（ｄ）は、本発明の実施例３におけるフィルム光導波路の製造工程を示す概略断面図である。 図８は、本発明の実施例４による片方向通信用のフィルム光導波路モジュールを示す平面図である。 図９は、図８に示したフィルム光導波路モジュールの一部を拡大して示す概略断面図である。 図１０（ａ）は引っ張り力によりコアが変形したフィルム光導波路を模式的に表わした図であり、図１０（ｂ）は引っ張り力によるコアの変形が小さくなったフィルム光導波路を模式的に表わした図である。 図１１は、本発明の実施例４による双方向通信用のフィルム光導波路モジュールを示す平面図である。 図１２は、本発明の実施例５である携帯電話機の斜視図である。 図１３は、同上の携帯電話機の回路構成を示す概略図である。 図１４は、同上の携帯電話機の表示部側と操作部側とをフィルム光導波路で結んでいる様子を模式的に表わした斜視図である。 図１５は、本発明の実施例５による別な携帯電話機の構造を示す概略図である。 図１６（ａ）は携帯電話機内のフィルム光導波路が捻れている様子を示す図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った断面を拡大して示す図である。 図１７は、フィルム光導波路の捻れた領域の長さαＷを示す説明図である。 図１８は、フィルム光導波路の幅に対する捻れた領域の長さの比αと、要求される弾性率の限界値との関係を示す図である。 図１９（ａ）及び図１９（ｂ）は本発明の実施例５によるさらに別な携帯電話機の構造を示す概略図であって、図１９（ａ）は２つに折り畳まれた状態を示す図、図１９（ｂ）は広げられた状態を示す図である。 図２０は、本発明の実施例６であるプリンタの斜視図である。 図２１は、同上のプリンタの回路構成を示す概略図である。 図２２（ａ）及び図２２（ｂ）は、プリンタの印字ヘッドが移動したときのフィルム光導波路の変形する様子を示す斜視図である。 図２３は、本発明の実施例７である、ハードディスク装置の斜視図である。

符号の説明

２１ 基板
２２ クラッド材料
２３ スタンパ
２４ 凸型パターン
２５ 凹溝
２６ 下クラッド層
２７ ポリマー接着剤
２８ コア
３０ 上クラッド層
３１ 基板
３２ 基板
３３ スタンパ
３４ 基板
３５ フィルム光導波路
３６ フィルム光導波路
３７ フィルム光導波路

以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。但し、本発明は、以下の実施例に限定されるものでないことは勿論である。

図１、図２及び図３は本発明の実施例１によるフィルム光導波路の製造方法を説明する概略断面図である。本発明にかかかるフィルム光導波路の製造にあたっては、図１のようにして、基板２１の上に下クラッド層２６を成形する。すなわち、まずガラス基板等の透光性を有する平坦な基板２１を準備する。この基板２１の上には、図１（ａ）に示すように、クラッド材料２２が塗布される。この実施例１で用いるクラッド材料２２は、図４に示すような基を含むウレタンモノマー及びウレタンオリゴマーと、重合開始剤との混合物であって、硬化後の曲げ弾性率が１,０００ＭＰａ以下となるエラストマーの前駆体である。また、このクラッド材料２２は、紫外線硬化型となっている。

ついで、図１（ｂ）に示すように、スタンパ（成形型）２３を上からクラッド材料２２に押し当て、スタンパ２３に圧力を掛けて基板２１とスタンパ２３との間にクラッド材料２２を薄く押し広げ、クラッド材料２２の膜厚を薄くする。スタンパ２３の下面には、下クラッド層２６に凹溝２５を形成するための凸型パターン２４が形成されているので、スタンパ２３により押圧されているクラッド材料２２の上面には、凹溝２５ができる。そして、図１（ｃ）に示すように、基板２１を通して下面からクラッド材料２２に紫外線エネルギーを照射してクラッド材料２２を硬化させる。

クラッド材料２２が硬化して下クラッド層２６が成形されたら、図１（ｄ）に示すように、下クラッド層２６からスタンパ２３を分離させる。スタンパ２３を分離すると、下クラッド層２６の上面には、凸型パターン２４によって凹溝２５が成形されている。

一方、図２のようにして、別な基板３２の上に上クラッド層３０を成形する。すなわち、ガラス基板等の透光性を有する平坦な基板３２の上に、図２（ａ）に示すように、クラッド材料２２を塗布する。このクラッド材料２２は、図４に示すような基を含むウレタンモノマー及びウレタンオリゴマーと、重合開始剤との混合物であって、硬化後の曲げ弾性率が１,０００ＭＰａ以下となるエラストマーの前駆体である。ついで、図２（ｂ）に示すように、平板状のスタンパ３３をクラッド材料２２に押し当て、スタンパ３３に圧力を掛けて基板３２とスタンパ３３との間にクラッド材料２２を薄く押し広げて膜厚を薄くする。そして、図２（ｃ）に示すように、基板３２を通してクラッド材料２２に紫外線エネルギーを照射してクラッド材料２２を硬化させる。クラッド材料２２が硬化して上クラッド層３０が成形されたら、図２（ｄ）に示すように、上クラッド層３０からスタンパ３３を分離させる。スタンパ３３を分離すると、基板３２の上には、上面が平坦な上クラッド層３０が成形される。

こうして、図３（ａ）のように上面に凹溝２５が形成された下クラッド層２６を基板２１の上に成形し、図３（ｂ）のように上面が平坦な上クラッド層３０を基板３２の上に成形し終えたら、図３（ｃ）に示すように、下クラッド層２６の上に、硬化後の屈折率が下クラッド層２６及び上クラッド層３０よりも高い紫外線硬化型のポリマー接着剤２７を塗布する。ここで用いるポリマー接着剤２７は、硬化後の曲げ弾性率が１,０００ＭＰａで、官能基に水素結合基を含むポリマーの、モノマー及びオリゴマーからなる前駆体と、重合開始剤との混合物である。また、水素結合基とは、図５に示した化学式で表わされる、カルボニル基、アミノ基、イミノ基、ヒドロキシ基である。

さらに、基板３２と共に上クラッド層３０を上下反転させて上クラッド層３０の上面を下にし、上クラッド層３０をポリマー接着剤２７の上に重ねる。そして、上クラッド層３０の上からポリマー接着剤２７に１００ｋｇ程度の押圧力を加え、下クラッド層２６と上クラッド層３０の間にポリマー接着剤２７を挟みこんで薄く押し広げる。

ついで、図３（ｄ）に示すように、基板２１又は３２を通してポリマー接着剤２７に紫外線エネルギーを照射し、ポリマー接着剤２７を硬化させ、ポリマー接着剤２７によって凹溝２５内にコア２８を形成すると共に上クラッド層３０と下クラッド層２６とを接合させる。最後に、表裏の基板３２、２１をそれぞれ上クラッド層３０、下クラッド層２６から剥がしてフィルム化し、図３（ｅ）のようなフィルム光導波路３５を得る。

このようなフィルム光導波路３５では、下クラッド層２６及び上クラッド層３０の曲げ弾性率が１,０００ＭＰａと小さく、しかも、下クラッド層２６及び上クラッド層３０はスタンパ２３、３３で押圧することによって厚みを薄くしているので、屈曲性能が向上している。

スタンパで加圧して膜厚を薄くした図３（ａ）のような下クラッド層２６や、図３（ｂ）のような上クラッド層３０では、圧力が常に同一方向から働くため、互いに同じ方向に内部応力（もしくは残留モーメント）が発生する。そのため、下クラッド層２６及び上クラッド層３０には、図３（ａ）及び図３（ｂ）の上面側で凹となる向きに反りが発生する。この下クラッド層２６と上クラッド層３０を、図３（ｃ）に示すように上クラッド層３０を上下反転させて貼り合わせると、上クラッド層３０に発生している内部応力と下クラッド層２６の内部応力とが互いに打ち消し合うので、貼合せ体であるフィルム光導波路３５に反りが発生しにくくなる。

さらに、この実施例では、コア２８の成形と、クラッド層２６、３０の接合とを同時に行なえるので、フィルム光導波路３５の製造効率が高くなる。

また、このようにして製作されたフィルム光導波路３５にあっては、上クラッド層３０と下クラッド層２６の接着に上記のようなポリマー接着剤２７を使用している。ポリマー接着剤２７には図５のような種類の水素結合基を官能基に含んでいるので、上クラッド層３０の界面と下クラッド層２６の界面とは、ポリマー接着剤２７の水素結合基を介して水素結合され、上クラッド層３０と下クラッド層２６との間で高密着力が得られる。また、ポリマー接着剤２７は、硬化後の曲げ弾性率が１,０００ＭＰａ以下という小さな値になっているので、フィルム光導波路３５が屈曲又は形状復元したとき、上クラッド層３０及び下クラッド層２６の界面の変形にスムーズに追従することができる。よって、この実施例１によれば、フィルム光導波路３５に対して、屈曲又は形状復元する際の剥離に対して強度を持たせることができ、また屈曲及び形状復元に対する追従性を向上させることができる。

例えば、実施例１によるフィルム光導波路３５の試作サンプルについて言えば、曲率半径３ｍｍとなるまでフィルム光導波路３５を屈曲させることができた。また、２０万回繰り返してフィルム光導波路３５を屈曲させても界面の剥離が起こらなかった。

また、上クラッド層３０及び下クラッド層２６のクラッド材料２２として、曲げ弾性率が５００ＭＰａのエラストマーを用いた場合には、得られたフィルム光導波路３５は曲率半径２ｍｍまで屈曲させることができ、２０万回繰り返して屈曲させても界面の剥離が起こらなかった。さらに、曲げ弾性率が２００ＭＰａのクラッド材料２２を用いると、得られたフィルム光導波路３５は曲率半径１ｍｍまで屈曲させることができ、２０万回繰り返し屈曲させても界面の剥離が起こらなかった。ポリマー接着剤２７の曲げ弾性率が１,０００ＭＰａであっても、繰り返し屈曲回数の限度値が、より曲げ弾性率が小さい場合と変化がない理由は、上下クラッド層３０、２６の厚さに比べてポリマー接着剤２７による接着層の厚さが薄いので、追従性が確保されることによる。

なお、上記実施例の図１に示した工程では、スタンパ２３で下クラッド層２６の凹溝２５を成形した後に、凹溝２５中にポリマー接着剤２７を充填してコア２８を形成したが、凹溝２５はエッチング等によって形成してもよい。また、上面が平坦な下クラッド層２６の上にリッジ形ののコアをエッチングやフォトリソグラフィ等によって形成してもよい。また、この実施例では、紫外線硬化型のポリマー接着剤２７を用いたが、熱の付加により硬化するもの（熱硬化型接着剤）、硬化時間が短ければ空気中や界面表面の水分により重合が開始するもの、空気を遮断することにより重合が開始するもの（嫌気性接着剤）を用いてもよい。

また、上クラッド層３０及び下クラッド層２６には、前記クラッド材料２２（エラストマー）以外のものを用いても差し支えない。例えば、上記エラストマー以外であっても、曲率半径が３ｍｍ程度以下に曲げられるポリマーをクラッド材料２２に用いてもよい。

図６は本発明の実施例２によるフィルム光導波路の製造方法を説明する図である。図６（ａ）に示す下クラッド層２６は、実施例１の図１（ａ）〜図１（ｄ）と同一の工程により、下クラッド層２６を成形すると共に下クラッド層２６の上面に下クラッド層２６を形成した後、硬化後の曲げ弾性率が１,０００ＭＰａ以下で、かつ、下クラッド層２６より屈折率の大きなポリマーにより下クラッド層２６内にコア２８を形成したものである。また、図６（ｂ）に示す上クラッド層３０は図２（ａ）〜図２（ｄ）と同じ工程により成形されたものである。

こうして、図６（ａ）のようなコア２８を有する下クラッド層２６と、図６（ｂ）のような上クラッド層３０とを準備した後、図６（ｃ）に示すように、下クラッド層２６及びコア２８の上に、コア２８よりも屈折率の低いポリマー接着剤２７を塗布し、基板３２と共に上クラッド層３０を上下反転させてポリマー接着剤２７の上に重ね、下クラッド層２６と上クラッド層３０の間にポリマー接着剤２７を挟みこんで薄く押し広げる。なお、このポリマー接着剤２７は、硬化後の曲げ弾性率が１,０００ＭＰａで、官能基に水素結合基を含むポリマーの、モノマー及びオリゴマーからなる前駆体と、重合開始剤との混合物である。

ついで、図６（ｄ）に示すように、基板２１又は３２を通してポリマー接着剤２７に紫外線エネルギーを照射し、ポリマー接着剤２７を硬化させ、ポリマー接着剤２７によって上クラッド層３０と下クラッド層２６とを接合させる。最後に、表裏の基板３２、２１をそれぞれ上クラッド層３０、下クラッド層２６から剥がしてフィルム化し、図６（ｅ）のようなフィルム光導波路３６を得る。

このようなフィルム光導波路３６にあっても、実施例１のフィルム光導波路３５と同様な効果が得られる。

図７（ａ）〜図７（ｄ）は本発明の実施例３による、フィルム光導波路の製造方法を説明する図である。実施例３においては、実施例２の図１と同様な工程により、基板２１の上に凹溝２５を有する下クラッド層２６を形成する。ここで用いる紫外線硬化型のクラッド材料２２は、図４に示すような基を含むウレタンモノマー及びウレタンオリゴマーと、重合開始剤との混合物であって、硬化後の曲げ弾性率が１,０００ＭＰａ以下となるエラストマーの前駆体である。ついで、図７（ａ）に示すように、凹溝２５内にコア２８を形成する。この後、図７（ｂ）に示すように、下クラッド層２６及びコア２８の上に、コア２８よりも屈折率の低いポリマー接着剤２７を塗布する。このポリマー接着剤２７は、硬化後の曲げ弾性率が１,０００ＭＰａで、官能基に水素結合基を含むポリマーの、モノマー及びオリゴマーからなる前駆体と、重合開始剤との混合物である。

ついで、図７（ｃ）に示すように、シリコーン等から成る剥離性の良好な基板３４の平坦な型面でポリマー接着剤２７を押さえて１００ｋｇ程度の押圧力を加え、下クラッド層２６と基板３４にポリマー接着剤２７を挟みこんで薄く押し広げる。そして、基板２１又は３４を通してポリマー接着剤２７に紫外線エネルギーを照射し、ポリマー接着剤２７を硬化させ、ポリマー接着剤２７によって上クラッド層３０を成形すると共に上クラッド層３０と下クラッド層２６を接合させる。最後に、表裏の基板３４、２１をそれぞれ上クラッド層３０、下クラッド層２６から剥がしてフィルム化し、図７（ｄ）のようなフィルム光導波路３７を得る。

このようなフィルム光導波路３７にあっては、ポリマー接着剤２７によって上クラッド層３０を成形しているので、上クラッド層３０を成形する工程と、下クラッド層２６及び上クラッド層３０を接合させる工程を一度に行なえ、フィルム光導波路３７の製造工程を簡略にすることができる。

また、上クラッド層３０が高密着力のポリマー接着剤２７によって形成されているので、上クラッド層３０と下クラッド層２６の界面どうしの接着力を大きくでき、界面の剥離を防止できる。一方、ポリマー接着剤２７によって上クラッド層３０を成形するための基板３４は高剥離性となっているので、基板３４を容易に上クラッド層３０から剥離させることができる。

なお、実施例３は、下クラッド層２６と基板３４をポリマー接着剤２７で接着した後、高剥離性の基板３４を剥がすことによって製作された上クラッド層３０のないフィルム光導波路３７であると言うこともできる。

また、上記実施例１〜３では、下クラッド層や上クラッド層を形成するためのクラッド材料として前記のようなエラストマーを用いたが、このクラッド材料としてポリイミドなど比較的曲げ強さの強い材料を使用してもよい。硬化後の曲げ弾性率が１,０００ＭＰａで、その前駆体の官能基に水素結合基を含む樹脂を介して両クラッド層を接合することにより、クラッド材料としてポリイミドなど比較的曲げ強さの強い材料を使用しても、密着力が高く剥離が発生しにくいフィルム光導波路を得ることができる。

図８は本発明の実施例４による片方向通信用のフィルム光導波路モジュールを示す平面図、図９はその一部分を拡大して示す概略断面図である。このフィルム光導波路モジュール９１は、一方の配線基板９２の上に実装された投光素子９３と他方の配線基板９４の上に実装された受光素子９５に本発明にかかるフィルム光導波路９６の両端を接続することにより、フィルム光導波路９６で両配線基板９２、９４どうしをつないだものである。

送信側の配線基板９２の上には駆動用ＩＣ９７とＶＣＳＥＬのような面発光型の投光素子９３とが実装されている。投光素子９３の光出射方向は、配線基板９２の上面とほぼ垂直な方向となっている。フィルム光導波路９６の一方端部は、図９に示すように４５°の角度にカットされており、フィルム光導波路９６の当該端部が配線基板９２と平行となるようにして、かつ、４５°にカットされた面１００が斜め上方を向くようにして支持台９８の上に固定されている。しかも、コア２８の４５°にカットされた面１００は、投光素子９３から出射される光線の光軸上に位置している。

また、受信側の配線基板９４の上には増幅用ＩＣ９９と受光素子９５とが実装されている。フィルム光導波路９６の他方端部も４５°の角度にカットされており、フィルム光導波路９６の当該端部が配線基板９４と平行となるようにして、かつ、４５°にカットされた面が斜め上方を向くようにして支持台（図示せず）の上に固定されている。受光素子９５は、コア２８の４５°にカットされた面の真下に位置している。

従って、駆動用ＩＣ９７に入力された電気信号が光信号（変調光）に変換されて投光素子９３から光信号が出射されると、投光素子９３から出た光はフィルム光導波路９６の下面からコア２８内に進入する。コア２８に進入した光信号は、コア２８の４５°にカットされた面で全反射することによりコア２８の長さ方向とほぼ平行な方向に進行方向を曲げられ、コア２８と結合させられる。

こうして、フィルム光導波路９６の一端に結合した光信号はコア２８内を伝搬し、フィルム光導波路９６の他端に達する。フィルム光導波路９６の他端に達した光は、コア２８の４５°にカットされた面で全反射され、フィルム光導波路９６の他端から下方へ向けて出射され、受光素子９５で受光される。受光素子９５で受光された光信号は電気信号に変換され、電気信号は増幅用ＩＣ９９で増幅された後、配線基板９４から外部へ出力される。

このようなフィルム光導波路モジュール９１では、必ずしも配線基板９２と配線基板９４は同一平面に設置される訳ではないが、配線基板９２及び９４が任意の平面に設置されてもフィルム光導波路９６が柔軟に曲がることにより配線基板９２側から配線基板９４側へ光信号を伝達させることができる。

しかし、このようにフィルム光導波路９６を介して接続された配線基板９２と配線基板９４を別々に設置するときには、フィルム光導波路９６に機械的な引っ張り力が加わることがある。本発明のフィルム光導波路モジュール９１では、上下クラッド層３０、２６の曲げ弾性率が１,０００ＭＰａ以下というように小さいので、図１０（ａ）に示すように少しの引っ張り力が加わるだけでフィルム光導波路モジュール９１が伸びてフィルム光導波路モジュール９１の幅が狭くなる。このときコア２８の曲げ弾性率と上下クラッド層３０、２６の曲げ弾性係数が等しいと、同じようにコア２８も伸びてそのコア径が細くなったり、コア断面が変形したりしてコア２８を伝搬する光信号のモードが変化し、光信号の伝送特性が劣化する。

そのためこのフィルム光導波路モジュール９１では、コア２８の曲げ弾性率を上下クラッド層３０、２６の曲げ弾性率よりも大きくしている。すなわち、上下クラッド層３０、２６の曲げ弾性率を１,０００ＭＰａ以下にすると共に、コア２８の曲げ弾性率を上下クラッド層３０、２６の曲げ弾性率よりも大きくしている。この結果、上下クラッド層３０、２６の剛性がコア２８よりも低くなり、しかも、コア２８は配線基板９２、９４に直接固定されていないので、フィルム光導波路９６に機械的な引っ張り力などが加わっても、図１０（ｂ）に示すように引っ張り力は上下クラッド層３０、２６で吸収される。よって、コア２８の変形を小さくすることができ、フィルム光導波路９６の伝送特性の劣化を抑制することができる。

また、フィルム光導波路９６が捻れた場合にも、コア径やコア断面形状によりフィルム光導波路９６の伝送特性の劣化を招くが、この点については携帯電話機との関連において後述する。

なお、上記実施例では、片方向通信用のフィルム光導波路モジュール９１について説明したが、双方向通信用のフィルム光導波路モジュールであってもよい。例えば、図１１に示す双方向通信用のフィルム光導波路モジュール１０１は、両配線基板９２、９４がいずれも、駆動用ＩＣ及び増幅用ＩＣの機能を備えた駆動兼増幅用ＩＣ１０２と、投光素子９３と、受光素子９５とを実装している。そして、フィルム光導波路として２芯のフィルム光導波路１０３を用いて、一方のコア２８で配線基板９２の投光素子９３と配線基板９４の受光素子９５をつなぎ、他方のコアで配線基板９４の投光素子９３と配線基板９２の受光素子９５をつないでいる。よって、このフィルム光導波路モジュール１０１によれば、いずれか一方の配線基板９２又は９４に入力された電気信号は、フィルム光導波路モジュール１０１を介して光信号として伝搬され、他方の配線基板９４又は９２から電気信号に復元されて出力される。

また、上記実施例では、発光素子と受光素子とをフィルム光導波路でつないだフィルム光導波路モジュールについて説明したが、回路基板に実装した光コネクタに両端を接続することによって回路基板どうしをつなぐようにしたものであってもよい。

次に、本発明にかかるフィルム光導波路を用いた応用例（実施例５）を説明する。以下で用いられるフィルム光導波路５１は、これまでに図示したように１本のコアを有するものに限らず、複数本のコアを平行に配線したものや、コアが分岐したものであってもよい。図１２は２つ折りに折り畳み可能となった折り畳み式の携帯電話機４１を示す斜視図、図１３はその概略構成図である。携帯電話機４１は、液晶表示パネル４２とデジタルカメラ４３を備えた表示部４４と、テンキー等のキーパネル４５やアンテナ４６を備えた操作部４７とを、ヒンジ部４８によって回動自在に連結させた構造となっている。デジタルカメラ４３は、液晶表示パネル４２の裏面側に設けられている。また、表示部４４内には、外部メモリ４９が搭載されており、操作部４７内には通信機能やキーパネル４５からの入力を受け付けて各機能を実行させるための集積回路（ＬＳＩ）５０が搭載されている。

従って、操作部４７内の集積回路５０と、表示部４４内の液晶表示パネル４２やデジタルカメラ４３、表示部４４との間で信号の送受信を行なわせる必要がある。本実施例５の携帯電話機４１では、図１３に示すように、操作部４７側と表示部４４側とを結ぶために本発明にかかるフィルム光導波路５１を用いている。すなわち、操作部４７内の集積回路５０と、表示部４４内の液晶表示パネル４２、デジタルカメラ４３、外部メモリ４９とをフィルム光導波路５１で接続し、光信号をもって送受信を行なわせるようにしている。

このような構造を実現するためには、フィルム光導波路５１がヒンジ部４８を通過する必要がある。この実施例５では、そのための構造として、図１４に示すように、ヒンジ部４８においてフィルム光導波路５１をスパイラル状に屈曲させたものを用いている。このようなフィルム光導波路５１を製作するには、フラットなフィルム光導波路５１を製造した後、フラットなフィルム光導波路５１を指示棒等に巻き付けて巻き癖を付けてやればよい。本発明にかかるフィルム光導波路５１は、小さな曲率半径となるように曲げることができるので、このようにしてスパイラル状に賦形してもフィルム光導波路５１が破損する恐れがない。

しかして、このような実施例５によれば、携帯電話機４１内の限られた空間で高速、大容量通信を実現することができる。また、本発明のフィルム光導波路５１は屈曲性能が高いので、繰り返し携帯電話機４１を開閉してもフィルム光導波路５１が破損する恐れは小さい。さらに、フィルム光導波路５１をヒンジ部４８においてスパイラル状に形成しているので、携帯電話機４１を開閉してもヒンジ部４８でフィルム光導波路５１に大きな負荷が掛かりにくく、フィルム光導波路５１の耐久性がより一層向上する。

なお、携帯電話機４１は、表示部４４と操作部４７が二つ折りになったものに限らず、操作部４７と平行な面内で表示部４４が回動するようになっていて折り畳まれるものであってもよい。

図１５に示すものは、携帯電話機１１１の異なる例を示す概略図である。この携帯電話機１１１は２軸回転型の携帯電話機となっている。すなわち、表示部４４と操作部４７とは、ヒンジ部４８によって二つ折りに畳んだり広げたりできるようになっている。さらに、表示部４４は、そのヒンジ部１１２により、ヒンジ部４８の軸方向と直交する軸線方向の回りでも回動できるようになっている。

携帯電話機１１１の内部においては、操作部４７内に納められた配線基板１１３に光コネクタ１１４が設けられ、表示部４４内に納められた配線基板１１５に光コネクタ１１６が設けられている。フィルム光導波路５１の一端に設けられた光コネクタ１１７は光コネクタ１１４に結合され、フィルム光導波路５１の他端に設けられた光コネクタ１１８は光コネクタ１１６に結合されており、フィルム光導波路５１を介して操作部４７の配線基板１１３と表示部４４の配線基板１１５が接続されている。そして、表示部４４と操作部４７を開いた状態では、フィルム光導波路５１は配線基板１１３と配線基板１１５の間をほぼ真っ直ぐに結んでいる。

しかして、この携帯電話機１１１では表示部４４と操作部４７を二つ折りに畳むとフィルム光導波路５１が湾曲して曲がり、また、ヒンジ部１１２により表示部４４を回動させるとフィルム光導波路５１が捻れる。ここで、フィルム光導波路５１の上下クラッド層３０、２６の曲げ弾性率は１,０００ＭＰａ以下となっているので、フィルム光導波路５１は小さな外力で容易に曲がったり、捻れたりする。

しかし、コア２８の曲げ弾性率は上下クラッド層３０、２６の曲げ弾性率よりも大きくなっているので、フィルム光導波路５１が引っ張られたり、捻られたりしても、コア径やコア形状が変化しにくく、フィルム光導波路５１の伝送特性は劣化しにくい。すなわち、フィルム光導波路５１が図１６（ａ）のように捻られると、図１６（ｂ）に示すようにフィルム光導波路５１に変形が生じ、コア２８も変形し、それによってフィルム光導波路５１の伝送特性が劣化する恐れがある。しかし、コア２８の曲げ弾性率が上下クラッド層３０、２６の曲げ弾性率よりも大きくなっていると、フィルム光導波路５１が捻れてもコア形状が変化しにくくなるので、フィルム光導波路５１の伝送特性が劣化しにくくなる（フィルム光導波路５１が引っ張られる場合のコア形状の変形等による伝送特性の劣化ついては既に説明したとおりである。）。

図１７に示すような捻れたフィルム光導波路５１を考え、フィルム光導波路５１の幅をＷ、フィルム光導波路５１の全長のうち捻れの生じている部分の長さをα×Ｗとする。携帯電話機１１１内における配線スペースを考えると、αの値はできるだけ小さいことが望ましい。しかし、αの値がほぼ１よりも小さくなると、捻れているフィルム光導波路５１の形状が歪み、その伝送特性が劣化することが分かっている。従って、できるだけαの値が１に近くなるようにしてフィルム光導波路５１の占める配線スペースを小さくすることが望まれる。

αの値と上下クラッド層３０、２６に要求される曲げ弾性率の限界値との間には、図１８に示すような関係がある。従って、αの値を１に近くするためには、上下クラッド層３０、２６の曲げ弾性率をほぼ２５０ＭＰａ以下にすればよいことが分かる。

一方、αの値を小さくすると捻りの反発力が大きくなり、これによって両端のコネクタ１１７、１１８が引っ張られて配線基板１１３の光コネクタ１１４や配線基板１１５の光コネクタ１１６から外れる恐れがある。通常光コネクタ等においては、０.５ｋｇｆ以上の負荷を掛けないことが求められており、そのためにはフィルム光導波路５１の曲げ弾性率を２５０ＭＰａ以下にしておけば充分である。よって、フィルム光導波路５１の上下クラッド層３０、２６の曲げ弾性率を２５０ＭＰａ以下にすることにより、光コネクタ１１７、１１８の接続不良を発生させずにαの値を１に近づけて小さくできる。

なお、光ケーブルの捻れによる応力を小さくするためには、光ケーブルに余長部を設けておく方法もある。しかし、余長部を設けると、ヒンジ部に余長部を納めるための空間が必要になるので、ヒンジ部が大きくなり、ひいては携帯電話機の小型化が妨げられる問題がある。これに対し、この携帯電話機１１１のような構造であれば、フィルム光導波路５１がヒンジ部１１２内で捻れるようにしても、ヒンジ部１１２が太くならない。

また、フィルム光導波路５１がスパイラル状に巻かれておらず、しかも２軸回転型でない携帯電話機の場合では、図１９（ａ）（ｂ）に示すようにヒンジ部４８をより小さくすることができる。このような携帯電話機では、図１９（ｂ）のように表示部４４と操作部４７とを広げた状態のときには、フィルム光導波路５１は弛みのない自然な長さとなっているが、図１９（ａ）のように表示部４４を畳んだときにはフィルム光導波路５１がヒンジ部４８に巻き付くことによってフィルム光導波路５１に引っ張り力が加わる。しかし、この場合にも、コア２８の曲げ弾性率を上下クラッド層３０、２６の曲げ弾性率よりも小さくしておけば、図１０（ａ）（ｂ）の箇所において説明したように、コア２８の変形を小さくしてフィルム光導波路５１の伝送特性の劣化を小さくすることができる。

図２０は本発明の実施例６である、プリンタ６１の斜視図である。インクジェット方式のプリンタやドット・インパクト方式のプリンタでは、印字ヘッド６２は支持部６５の上に固定されており、支持部６５はガイドバー６３に沿って左右に走行するようになっている。また、印字ヘッド６２にはプリンタ本体６４から印字情報が送られるようになっている。

この実施例６では、プリンタ本体６４から印字ヘッド６２に印字情報を送信するため、図２１に示すように、プリンタ本体６４内の制御部６６と印字ヘッド６２を本発明にかかるフィルム光導波路５１で結んでいる。プリンタの印字品質が向上してドット密度（dpi）が大きくなり、また印字速度が高速になると、プリンタ本体６４から印字ヘッド６２へ送信する信号量も急速に増大するが、フィルム光導波路５１を用いることにより印字ヘッド６２へ高速で大容量の信号を送信することができる。

また、図２２（ａ）及び図２２（ｂ）に示すように、印字ヘッド６２が左右に高速で走行すると、それに伴ってフィルム光導波路５１は折れ曲がっている箇所が移動し、大きな負荷が加わるが、本発明のフィルム光導波路５１では屈曲性能が高いためにフィルム光導波路５１の耐久性を高くすることができる。

図２３は本発明の実施例７である、ハードディスク装置７１の斜視図である。このハードディスク装置７１においては、ハードディスク７２の近傍にデータ読み取りヘッド駆動装置７３が設置されており、データ読み取りヘッド駆動装置７３から延出された読取りヘッド７４の先端がハードディスク７２の表面と対向している。また、制御回路を搭載された回路基板７５にはフィルム光導波路５１の一端が接続され、フィルム光導波路５１の他端部は読取りヘッド７４の基部を通って読取りヘッド７４の先端の光学素子に接続されている。このフィルム光導波路５１には、ハードディスク７２に記憶されたデータを読み取る際、あるいは書き込む際に、回路基板７５と読取りヘッド７４との間でそのデータ（光信号）を伝送する機能を有している。

ハードディスク装置７１に記憶されるデータは大容量化が進んでいる。その一方で、従来データ伝送路として用いられていたフレキシブルプリント基板では、伝送密度に限界があり、大容量化するハードディスク装置のデータ伝送路に用いるためにはフレキシブルプリント基板の枚数を増やすか、大型化するかしか手段がなく、そのため屈曲性能やサイズに問題があった。ところが、フィルム光導波路５１を用いれば、屈曲性を有し、しかも小型で大容量のデータ伝送路を実現することが可能になる。

Claims (7)

1. 一対のクラッド層の間にコアを形成したフィルム光導波路であって、
   曲げ弾性率が１,０００ＭＰａ以下で、かつ、その前駆体の官能基に水素結合基を含む樹脂を介して、前記クラッド層どうしが接合されたフィルム光導波路。
2. コア充填用の凹溝を形成した第１のクラッド層を成形する工程と、
   第２のクラッド層を成形する工程と、
   曲げ弾性率が１,０００ＭＰａ以下で、その前駆体の官能基に水素結合基を含み、かつ前記両クラッド層よりも屈折率の高い樹脂を用いて第１のクラッド層の前記凹溝が形成された面と第２のクラッド層とを貼り合わせると共に、前記樹脂により前記凹溝内にコアを形成する工程と、
   を備えたフィルム光導波路の製造方法。
3. コア充填用の凹溝を形成した第１のクラッド層を成形する工程と、
   第１のクラッド層の前記凹溝内に、曲げ弾性率が１,０００ＭＰａ以下のコアを形成する工程と、
   第２のクラッド層を成形する工程と、
   曲げ弾性率が１,０００ＭＰａ以下で、その前駆体の官能基に水素結合基を含み、かつコアよりも屈折率の低い樹脂を用いて第１のクラッド層と第２のクラッド層を貼り合わせる工程と、
   を備えたフィルム光導波路の製造方法。
4. コア充填用の凹溝を形成した第１のクラッド層を成形する工程と、
   第１のクラッド層の前記凹溝内にコアを形成する工程と、
   第１のクラッド層及び前記コアの上に、曲げ弾性率が１,０００ＭＰａ以下で、その前駆体の官能基に水素結合基を含み、かつコアよりも屈折率の低い樹脂を供給し、剥離性の良好な型面で前記樹脂を押圧して第１のクラッド層及び前記コアと型面との間に前記樹脂を広げる工程と、
   前記樹脂を硬化させ前記樹脂によって第２のクラッド層を形成した後、前記型面を第２のクラッド層から剥離する工程と、
   を備えたフィルム光導波路の製造方法。
5. 請求項１に記載したフィルム光導波路と投光素子又は受光素子とを光学的に結合するように配置して一体化させたことを特徴とするフィルム光導波路モジュール。
6. 回動部分によって一方の部材と他方の部材とを回動自在に連結された折り畳み式の電子機器装置において、
   前記回動部分を通過させて一方の部材と他方の部材との間に請求項１に記載のフィルム光導波路を配線したことを特徴とする電子機器装置。
7. 機器本体に移動部を備えた電子機器装置において、
   前記移動部と前記機器本体とを請求項１に記載のフィルム光導波路により光学的に結合させたことを特徴とする電子機器装置。

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