CN100518201C - 利用光波导连接2个机体的便携设备 - Google Patents

Abstract

在具有将多个机体机械地连接的结构的便携设备中，提供一种削减了各个机体之间的连接部分的厚度、具有良好的携带性的便携设备。包括第1机体、在第1机体上设置的第1电路底板、第2机体、在第2机体上设置的第2电路底板、使第1机体与第2机体相互之间的相对位置可变地连接的连接部、以及至少含有1根光路，以便将第1电路底板与第2电路底板通过光的布线进行连接的光波导薄层。

Description

利用光波导连接2个机体的便携设备

技术领域

本发明涉及便携设备，特别是涉及具有使手机、PDA(Personal DigitalAssistance)、笔记本型个人计算机等的多个机体相互之间的相对位置可变地连接的连接部的便携设备。

背景技术

近年来，在手机、PDA、笔记本型个人计算机等的便携设备中，为了能轻松地携带，越来越希望小而薄的设备。这里，在手机或笔记本电脑等中，将多个机体通过厚度为10mm左右的铰链部进行折叠，以便于携带的设备是很普遍的。

而且，这些便携设备的多功能化、高性能化等的发展是非常惊人的。例如，手机中包括安装着具有超过百万像素的摄像元件的照相机或安装着高清晰度、大画面、或者具有电视功能的显示屏等得以快速发展。因此，便携设备内的信号传送速度越来越高速化。

在手机中，一般将安装键盘操作部分或控制部的主体部与安装显示屏或照相机的盖一侧部分用折叠铰链结合起来的结构是很普通的。过去，主体部与盖一侧部分之间的信号传送是将数十根以上的同轴线作为介质用电信号来进行的。

但是，为了满足机器所必需的信号传送速度的高速化，及对薄型的要求，有减小铰链部空间的倾向，同轴线根数的增加就受到了限制。因此，其结果，能够传送的信号速度就受到了限制。而且，因铰链部的同轴线的电信号与天线之间产生了电磁干扰，通话质量或通话可靠性方面存在问题。

对此，为了做到立体部和盖一侧部分间信号高速传送及大量数据传送，提出了一种信号传送上采用光的布线的方案。专利文献1中，作为机体间传送手段，揭示了一种采用光纤确保高速传送及应对电磁干扰的例子。

另一方面，专利文献2或专利文献3提出了在光的布线上使用薄膜状光路连接基板之间的例子。在专利文献2中，揭示了将从印刷基板中取出的多个并联信号不做任何处理变换成多个光信号，通过与信号数相同数量的薄层状光路阵列进行传送。

而且，在专利文献3中，展示了在聚酰亚胺薄层上形成光路的核心部、包层、以及金属布线，制作软性的电气·光的布线薄层。使用软性的电气·光的布线薄层在电气·光的布线基板上安装的电气·光的布线之间进行连接。

专利文献1是特开2003-244295号公报(第4页、图1、图2)。

专利文献2是特开平01-166629号公报(第2～3页、第1图、第2图)。

专利文献3是特开平06-222230号公报(第3～5页、图2、图9)。

但是，在专利文献1中，使用光纤的例子所揭示的在光纤为玻璃制品的情况下，一旦弯曲半径很小，因断裂而引起断路。另一方面，具有柔软性的塑料制的光纤，因其直径太粗，在铰链部的弯曲半径很小的情况下，因弯曲而不能封住光。即，在关闭折叠部分的情况下，或在折叠途中的状态下，不能进行高速传送，使用机器时受到很大的制约。还有，为了降低光量损耗，一旦以大的弯曲半径弯曲塑料制的光纤，其结果就是折叠时的厚度变厚，给便携性带来了障碍。

而且，专利文献2、专利文献3利用薄层状的光路为软性这一事实，把主要着眼点放在不同高度或位置的底板之间的连接这一点上，没有想到如手机的弯曲半径为5mm以下，使薄层状光路极度弯曲，折叠的情形。进一步，任何专利文献中都在底层薄膜上形成薄层状光路，底层薄膜和薄层状光路层的总厚度变厚，弯曲半径变小，如使其弯曲，则光量损耗就增加。

而且，通过便携设备在一边的机体上配置蓄电池等的电源，向另一边的机体供电，驱动另一边机体内的器件。但是，专利文献1虽然阐述了使用由光纤构成的信号线连接机体之间的情形，但未言及机体之间的供电。因此，专利文献1所述的信号线在应用于便携设备的情况下，必须设置与光纤不同的另外的金属布线。因此，从整体上看，连接部难以做薄。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进了的便携设备。

本发明的目的在于，在具有将多个机体机械地连接的结构的便携设备中，提供一种削减了各个机体之间的连接部分的厚度、具有良好的携带性的便携设备。

上述目的能通过以下的便携设备来达到。这种便携设备包括第1机体、在第1机体上设置的第1电路底板(board)、第2机体、在第2机体上设置的第2电路底板、使第1机体与第2机体相互之间的相对位置可变地连接的连接部、以及至少含有1条光路，以便将第1电路底板与第2电路底板通过光的布线进行连接的光波导薄层。

上述新颖的便携设备的特征、形态、效果对照附图，通过以下的详细说明中将进一步明瞭。

附图说明

图1A是实施方式1的便携设备的概观图。

图1B是说明实施方式1的便携设备的光波导薄层配置用的概念图。

图2A是用于实施方式1的便携设备的光波导薄层的俯视图。

图2B是用于实施方式1的便携设备的光波导薄层的A-A’剖面图。

图3是表示改变用于实施方式1的便携设备的光波导薄层的厚度时的弯曲半径×2和光损耗间关系的曲线图。

图4是表示改变用于实施方式1的便携设备的光波导薄层的比折射率差时的弯曲半径×2和光损耗间关系的曲线图。

图5是表示在用于实施方式1的便携设备的光波导薄层中将薄层的核心和包层的比折射率差作为参数时的薄层的弯曲半径×2和相对光量损耗间关系的图。

图6是表示用于实施方式1的便携设备的光波导薄层的另外结构的剖面图。

图7是表示用于实施方式1的便携设备的光波导薄层的另外结构的剖面图。

图8是用于实施方式1的便携设备的具有多条光路的光波导薄层的俯视图。

图9A是用于实施方式1的便携设备的另外例子的光波导薄层的第1包层的俯视透视图。

图9B是用于实施方式1的便携设备的另外例子的光波导薄层的A-A’剖面图。

图9C是利用用于实施方式1的便携设备的另外例子的光波导薄层的第1包层，配置了反射镜和发光元件的光波导薄层的剖面图。

图9D是在用于实施方式1的便携设备的另外例子的光波导薄层，在光路与反射镜之间，配置球面或非球面的透镜或衍射光栅等情况的剖面图。

图10A是实施方式2的便携设备的概观图。

图10B是说明用于实施方式2的便携设备的光波导薄层配置的概念图。

图11A是说明用于实施方式2的便携设备的光波导薄层与连接部的斜着配置用的图。

图11B是从用于实施方式2的便携设备的光波导薄层的旋转轴方向看的图。

图12A是说明在用于实施方式2的便携设备的光波导薄层中，阵列型感光元件和光路的配置关系的图。

图12B是用于实施方式2的便携设备的光波导薄层中，图12A的A部分的放大图。

图13是说明用于实施方式3的便携设备的光波导薄层的形状的透视立体图。

图14A是实施方式1～3的变形例子的便携设备的概观图。

图14B是说明实施方式1～3的变形例子的便携设备的光波导薄层配置的概念图。

图15A是用于实施方式4的便携设备的光波导薄层的俯视图。

图15B是用于实施方式4的便携设备的光波导薄层的A-A’剖面图。

图15C是用于实施方式4的便携设备的光波导薄层的B-B’剖面图。

图16是表示使用于实施方式4的便携设备的光波导薄层弯曲时的弯曲半径和光损耗间关系的模式图。

图17是表示改变用于实施方式4的便携设备的光波导薄层厚度时的弯曲半径×2和光损耗间关系的曲线图。

图18是表示改变用于实施方式4的便携设备的光波导薄层的比折射率差时的弯曲半径×2和光损耗间关系的曲线图。

图19A是用于实施方式5的便携设备的光波导薄层的俯视图。

图19B是用于实施方式5的便携设备的光波导薄层的侧视图。

图19C是用于实施方式5的便携设备的光波导薄层的A-A’剖面图。

图20是表示在用于实施方式5的便携设备的光波导薄层上安装面发光元件和面感光元件的状态的侧视图。

图21是表示在用于实施方式5第1变形例子的便携设备的光波导薄层上粘结发光二极管阵列的状况的侧视图。

图22A是表示用于实施方式6的便携设备的光波导薄层第1包层的制造工序的中间阶段的主要部分的俯视图。

图22B是用于实施方式6的便携设备的光波导薄层第1包层的A-A’剖面图。

图23是用于实施方式7的便携设备的光波导薄层的剖面图。

图24是用于实施方式8的便携设备的光波导模块的侧视图。

图25是表示用于实施方式8的便携设备的光波导模块的使用形态的侧视图。

图26A是实施方式9的手机的俯视图。

图26B是实施方式9的手机的侧视图。

图27A是实施方式9的第1变形例子的手机的俯视图。

图27B是实施方式9的第1变形例子的手机的侧视图。

图28A是实施方式9的第2变形例子的手机的俯视图。

图28B是实施方式9的第2变形例子的手机的侧视图。

图28C是实施方式9的第2变形例子的手机的机体旋转时的俯视图。

图29A是实施方式9的第3变形例子的手机的俯视图。

图29B是实施方式9的第3变形例子的手机的侧视图。

具体实施方式

(实施方式1)

图1是实施方式1的便携设备的概略结构图。图1A是便携设备的概观图，图1B是说明在第1机体与第2机体的连接部配置光波导薄层的概念图。还有，为了明确表示光波导薄层的配置，虽然实际上具有覆盖连接部的外包装，在包含该图B的全部附图中，省略了外包装。

而且，以下作为便携设备将一般的手机为例来说明，但对于开关便捷的笔记本型个人计算机或PDA(Personal Digital Assistance)等的便携设备来说，其基本结构也相同。

图1A中，第1机体100和第2机体110通过具有开关便捷的铰链的连接部120连结在一起。在第1机体100中包括第1底板130，在第2机体110中包括第2底板140。这里，第1底板130由LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示)元件或EL(Electro-luminescence电致发光)元件构成的显示部150、话筒或扬声器等构成声音部、照相机部、控制部、电源部、感光/发光元件等组成。而且，也可以将多个显示部150、声音部以及照相机部等、设置在同一面或正反面。第2底板140由键盘操作部、控制部、音响部、电源部、感光/发光元件等组成。

还有，如图1B所示，第1机体100的第1底板130和第2机体110的第2底板140通过连接部120用具有与即使弯曲半径为5mm左右，光信号也能无损耗地传送的连接部120大致呈直角地配置的光路210的光波导薄层200进行光的布线。

以下，说明用于实施方式1的光的布线的光波导薄层200的结构。图2是用于实施方式1的便携设备的光波导薄层200的结构图。图2A是光波导薄层200的俯视图，图2B是图1A的A-A’剖面图。

如图2B所示，光波导薄层200由第1包层220、将第2包层230粘合，在形成于第1包层220上的槽240中填入核心材料的核心250组成。这里，将由核心250、围着核心250周围的第1包层220、第2包层230的一部分构成的部分，即用虚线来表示的部分作为光路210，将由核心250、第1包层220、第2包层230构成的整体定义为光波导薄层200。以下也相同。而且，在实施方式1中，第1包层220和第2包层230的任何一个都由折射率约为1.5的热可塑性树脂的环烯烃聚合物构成。

作为环烯烃聚合物，有例如，日本ゼオン公司制的环烯烃树脂[ゼオネツクス]、JSR公司制的脂环式聚烯树脂[ア一トン]、三井化学公司制的环状聚烯树脂[アペル]等。这些树脂，与现有的光学树脂，即丙烯树脂、聚碳酸酯相比较，由于具有透明性高、双折射少的良好的光学特性、低吸湿性、高耐热性，能够形成包括可靠性高的光路210的光波导薄层200。而且，作为核心250的材料，还能够使用例如，环氧系列或丙烯系列的紫外线固化树脂等。

以下说明光波导薄层200的制造方法，当然光波导薄层200的制造方法不只限于此。首先，为了形成成为核心250的槽240，在表面上制作呈凸形状的模具等。作为模具材料可使用镍、硅、或石英等。

特别是在制作光量损耗少的光路210的情况下，最好用镍等的金属作母材，使用由电铸制作而成的模具。而且，在硅或石英的模具的情况下，能够使用蚀刻法(etching)进行加工。

接着，将成为第1包层220的环烯烃聚合物的薄膜(film sheet)放在加热器上，加热到约150℃～250℃左右使其软化之后，将镍的模具压到薄膜上复制成凸形。由此，在环烯烃聚合物薄膜的表面就形成了与核心250相当的槽240形状。

接着，涂抹紫外线固化树脂，使该槽240形状埋在树脂中，以形成核心250。还有，对于光路210的光封闭来说很重要的核心250的折射率能够通过紫外线固化树脂的材料而改变。例如，在具有光学用途的透明环氧系列紫外线固化树脂中，通过增加离子等的含有量能够提高折射率。相反，通过增加氟等的含有量能够降低折射率。即，通过改变紫外线固化树脂材料的成分，能够将折射率任意调整到1.5～1.7之间。因此，在第1包层220和第2包层230使用折射率为1.5的环烯烃聚合物的情况下，能够形成包括与核心250的折射率相对的比折射率差可在0～十几％的范围内调整的光路210的光波导薄层200。还有，作为核心250材料，如使用折射率大的紫外线固化树脂，比折射率差的范围还能进一步扩大。

接着，通过将由环烯烃聚合物的薄膜状薄片构成的第2包层230粘合在第1包层220上，以制作包括光路210的光波导薄层200。在该情况下，必要时，也可以在粘合第2包层230之前除去从槽240中溢出的紫外线固化树脂。而且，也可以将紫外线固化树脂涂抹在第2包层230的粘合面上，进行粘合。

还有，以上说明了具有1条光路210的光波导薄层200的制造方法，同样也能制造具有多条光路210的光波导薄层200。而且，在开关便捷的手机等的信息设备中，光波导薄层200的厚度(图2中的t)是用于降低因弯曲而产生的光信号传送损耗的重要因素。即，如下所述，在弯曲的情况下，由于光波导薄层200产生的弯曲应力核心250或包层的折射率发生变化，因此这些比折射率差发生变化，因光的泄漏就产生了光量损耗。因而，为了降低因弯曲应力而产生的光量损耗，将光波导薄层200制成薄型是有效的。

还有，用于实施方式1的便携设备的光波导薄层200的厚度在例如假定核心250的大小为50μm的正方形剖面的情况下，能够将第1包层220的薄膜的厚度制成80μm，第2包层230的薄膜的厚度制成十几μm左右。还有，光波导薄层200的厚度在将第1包层220和第2包层230粘合之后，通过将核心250做薄即使极端地加压也不会变形。而且，光波导薄层200的厚度的下限与核心250的大小相对应进行变化。但是，封闭在核心250内传送的光信号实际上在核心250的周边的包层部分也有光泄漏，包层太薄的话，就成了光量损耗的原因。因此，核心250周围的包层厚度最好大于等于10μm。由此，作为光波导薄层200的膜厚，考虑到厚度的上下方向，核心250的大小最好大于等于+20μm。

如能满足上述条件，能够制作从极薄的到较厚的薄层厚度，进一步，能够制作可任意选择核心和包层的比折射率差等的光波导薄层200。而且，通过调整核心250的大小，也能将多模甚至单模用的光路210做进薄层中。

如上所述，便携设备的薄型化在连接部怎样降低弯曲的光波导薄层200的光量损耗是至关重要的。所以，要对光波导薄层200的弯曲相对的光量损耗进行评价。评价方法，在如图3所示将包括光路210的光波导薄层200弯曲到180°的状态下，将光波导薄层200的厚度和核心与包层的比折射率差作为参数，根据光波导薄层200的弯曲半径×2与传送光波导薄层200的相对光量损耗间关系，进行评价。还有，弯曲半径×2的定义是如图3所示的，相当于弯曲部分的厚度。

图4表示光波导薄层200的厚度(t)为100μm、150μm、200μm时的弯曲半径×2与相对的光量损耗间关系(比折射率差固定为5％)。图5表示光波导薄层200的比折射率差为4％、5％、6％时的弯曲半径×2与相对的光量损耗间关系(总厚度固定为100μm)。还有，光量损耗用相对于不弯曲光波导薄层200时测定的相对值来表示。

根据图4，随着光波导薄层200的厚度的增加，即使是同样的弯曲半径，因弯曲而产生的光量损耗也就增大。而且，根据图5随着光波导薄层200的核心与包层的比折射率差的增加，即使是同样的弯曲半径，光量损耗也就下降。

还有，一般因弯曲而产生的光波导薄层200的光量损耗的机理，可考虑以下两个原因。

1)因弯曲应力而产生的材料变形所引起的核心、包层的折射率的变化，随之而来的损耗。

2)因光的直进特性，依存于弯曲半径，光从核心中泄漏而产生的损耗。

如图4所示随着光波导薄层200的厚度增加，光量损耗也增大的原因可考虑为是上述1)。即，在弯曲半径相同的情况下，光波导薄层200的厚度越厚，产生在光波导薄层200的弯曲部分的弯曲应力就越大。因此，由于构成材料的变形而产生的光弹性效应所引起的核心、包层的折射率发生变化，比折射率差减小，光路210内的光封闭效果也随之下降。

另一方面，比折射率差越小即使在弯曲半径相同的情况下，光量损耗也随之增大的原因可考虑为主要是上述2)。即，如比折射率差很大，光路210传播的光就牢牢地封闭在核心250内，即使在弯曲半径很小的情况下，也能将光封闭在核心250内，无光量损耗地进行传送。

因此，在实施方式1的折叠型便携设备中，通过例如核心与包层的比折射率差为大于等于5％，并且形成具有50μm的正方形剖面的核心250的厚度为100μm的光波导薄层200，将第1机体100和第2机体110通过连接部120进行光的布线，即使在折叠时的厚度为8mm(弯曲半径为4mm)的情况下，也能实现无光量损耗的信号传送。

还有，能将光波导薄层200的总厚度做成100μm以下的理由是，制作光波导薄层200时，没有必要使用底层薄膜，通过直接压铸数十μm厚薄的树脂薄膜，就能够进行制作。

根据该结构，实施方式1的便携设备能够将折叠式的机器的厚度做薄。而且，由于将第1机体100与第2机体110之间通过包括光路210的光波导薄层200进行光的布线，因此能够高速传送，对于显示部、照相机部等的多功能、高性能化是很有利的。进一步，由于是光的布线不产生电磁噪声，或者信号传送不受电磁噪声的影响，因此即使在光的布线的附近配置天线，也完全没有问题。

图6是用于实施方式1的便携设备的另外的例子的光波导薄层200的剖面图。实施方式1的光波导薄层200由安装感光元件300的第1副底板310、安装发光元件320的第2副底板330构成。这里，将感光元件300或发光元件320通过安装倒装片(flipchip)，或用引线结合法安装在第1副底板310、第2副底板330上，光波导薄层200的光路210和感光元件300或发光元件320，用相对于使用波长至少是透明的粘结剂进行固定。

还有，感光元件300或发光元件320所附带的电路，例如驱动电路或信号放大电路等既可以设置在各个副底板上，也可以设置在各个底板上的某处。而且，作为各个副底板或底板的基板材料，为了通过光波导薄层200能够进行Gbps以上的高速传送，使用玻璃环氧基板(FR4)或陶瓷基板等的高频用的线路板，最好在该线路板上设置驱动电路、信号放大或信号处理电路。

以下，说明使用于实施方式1的便携设备的另外的例子的光波导薄层200的制作方法。首先，在第1副底板310上安装感光元件300，在第2副底板330上安装发光元件320。

接着，将光波导薄层200与发光元件320和感光元件300用在使用波长上至少是透明的粘结剂进行固定。根据该方法，由于光波导薄层200不必经过焊接反流(reflow)工序，作为便携设备只要具备能忍耐使用环境的变化的耐热性就可以了。即，作为光波导薄层200材料，由于能够使用通用的热可塑性材料，因此没有必要使用具有高耐热性的高价的氟化聚酰亚胺或无机和有机的混合材料等。

还有，图6表示在第1副底板310上安装感光元件300，在第2副底板330上安装发光元件320的结构，但也可以在各个第2副底板310和第2副底板330上至少安装1组以上的感光元件300和发光元件320的组。在该情况下，必须将光波导薄层200的光路210的输入输出部作为分支结构，以切换感光元件300和发光元件320并进行输入输出。

根据该结构，如将光波导薄层200的光路210配制成，将从第1副底板310上的发光元件320发出的光信号导入第2副底板330的感光元件300，相反，将第2副底板330上的发光元件320发出的光信号导入第1副底板310上的感光元件300，通过切换输入输出的光路210的，就能进行双向通讯。

而且，也可以分别在第1副底板310和第2副底板330上安装不同波长的发光元件320，用多重波长方式进行双向通讯。根据该结构，由于可用1条的光路210进行双向通讯，同时能缩小光的布线空间，因此对于安装空间有限的便携设备来说，是很有效的。

而且，如图7所示，也能构成在第1副底板310和第2副底板330分别配备电气连接件(connector)340、350。根据该结构，由于第1底板130、第2底板140与第1副底板310、第2副底板330能够通过电气连接件340、350自由地可脱卸地进行连接，因此作为具有良好的修理性的便携设备来说，非常方便。还有，图7表示将电气连接件340、350配置在第1副底板310、第2副底板330反面的结构，但也可以将其设置在与发光元件320或感光元件300相同的一侧。

而且，也可以用面感光型的感光元件或面发光型的二极管或激光管等的发光元件构成感光元件300和发光元件320。例如，作为面发光型的发光元件的面发光激光管(VCSEL：Vertical Cavity Surface Emitting Lasers)能够进行低电流驱动、高速驱动，也很容易进行阵列排列，因此能够以低电耗实现数Gbps～数十Gbps的光传送。根据该结构，与端面型的发光元件或端面型的感光元件相比较，与光路210的定位精度能够放宽到1位数的程度，因此能够降低安装成本。

图8是用于实施方式1的便携设备的光波导薄层200的俯视图。在实施方式1的光波导薄层200上设置由多根光路210构成的第1光路组360和第2光路组370。而且，具有在第1副底板310上安装阵列型发光二极管(LED)380和阵列型光二极管400，在第2副底板330上安装阵列型发光二极管390和阵列型光二极管410的结构。接着，第1光路组360将第1副底板310发送的光信号并行传送，第2光路组370将第2副底板330发送的光信号并行传送。

根据该结构，能够将在第1机体100和第2机体110之间的双向信号传送进行并行传送。由此，1)只要将并行的电信号不做任何变化变换成光信号就能进行传送。即，没有必要进行并行·串行变换。2)作为光源没有必要是高速的感光元件·发光元件，因此能够使用低价的感光元件·发光元件的芯片，以降低成本。3)用光路210将光信号进行封闭，因此双向传送时能够实现具有高性能的光隔离等良好效果的便携设备。

图9是用于实施方式1的便携设备的另外的例子的光波导薄层200的说明图。在实施方式1的第1包层220上设有定位用的标志(mark)420和定位用的凹部430。即，如图9A的第1包层220的俯视透视图所示，将用于形成反射镜440用的定位标志420和包括发光元件、感光元件、或者透镜等的感光元件或发光元件与光路之间定位用的凹部430在第1包层220上形成槽240图形时，设置成一体。而且，图9B表示图9A的A-A’剖面图。

进一步，图9C是使用定位标志420通过刮刀(blade)加工法形成反射镜440，在定位用的凹部430上配置发光元件320的光波导薄层200的剖面图。接着，图9D是在图9C的结构中，在光路与反射镜440之间配置球面或者是非球面的透镜450或衍射光栅等的情况下的剖面图。

由此，能使反射镜440、感光元件300或发光元件320与光路的对位简化、降低安装成本。而且，能将光路与感光元件300或发光元件320通过透镜450等高效率地进行光结合，同时能扩大对于位置偏差的允许范围。

实施方式2

图10是实施方式2的便携设备的概略结构图。图10A是便携设备的概观图，图10B是说明将第1机体100与第2机体110进行光的布线的连接部120中的光波导薄层200的配置的概念图。与实施方式1相比较，除了光波导薄层200的至少光路210相对于连接部120的旋转轴160斜着配置这一点不同以外，其余均具有相同的结构。

实施方式2是将实施方式1的便携设备制作成更薄型化的方式。以下说明其理由。表1表示相对于连接部120的旋转轴160和光路210的螺旋角Ф(参照图11)，以光波导薄层200的厚度为参数，表示由于光波导薄层200的弯曲而产生的相对光量损耗。还有，相对光量损耗表示在图3定义的弯曲半径×2为3mm(弯曲半径为1.5mm)、核心与包层的比折射率差为5％的一定条件下，将光波导薄层200不弯曲的状态下的光量为基准的相对值。

表1

根据表1，将第1机体100和第2机体110如图1A所示地配置，在螺旋角Ф为90°，光波导薄层200的厚度为100μm的情况下，当连接部120的直径(弯曲半径×2)为3mm时，最大1dB的光量损耗就产生。因此，对于无光量损耗地传送光信号，如实施方式1的图4、图5所示，必须将连接部120的直径(弯曲半径×2)至少定为8mm左右。

另外，如将螺旋角Ф设为例如45°，即使连接部120的直径(弯曲半径×2)为3mm，也基本上没有光量损耗，能够进一步实现便携设备的薄型化。但是将螺旋角Ф变小，意味着将横越连接部120并连接第1机体100和第2机体110的光波导薄层200加长，其结果就是增加便携设备的宽度，这是不现实的。例如，在便携设备中，一般其宽度为40mm左右，第1机体100和第2机体110的最大开关角为180°，反过来算，螺旋角Ф的极限为6.7°。

以下，明确实用的螺旋角Ф与便携设备的连接部120的宽度W和半径R间关系。一般，在圆柱形的连接部120上斜着配置光波导薄层200，折叠时，光波导薄层200相对于具有半径R的连接部120，如图11A、B所示，以螺旋角Ф弯曲成螺旋状。这时，光波导薄层200，连接部120的宽度W设定为，将与以360°除便携设备的最大开关角度得到的值相当的螺旋节距的螺旋角Ф作为最小角度弯曲的程度。例如，当最大开关角度为180°时，连接部120的宽度W相当于0.5节距；最大开关角度为150°时，连接部120的宽度W相当于0.42节距。即，在这些以下的螺旋角Ф中，由于超过了连接部120的宽度W，第1机体100与第2机体110的连接就不能进行，因此没有实用性。而且，螺旋角Ф的上限如实施方式1所示，为90°。

接着，在连接部120的半径R、连接部120的宽度W、节距λ＝2πb(0.5节距时，为2W)螺旋的情况下，螺旋角Ф和螺旋的长度S(相当于最小光路长)用以下的数学公式1和数学公式2，按照便携设备的形状，能够进行最佳的设计。

$\tan \mathrm{\Φ}=\frac{R}{b}---\left(1\right)$

$S=\frac{W*\sqrt{R^2+b^2}}{b}---\left(2\right)$

例如，假定是连接部120的宽度W＝40mm，连接部120的半径R＝1.5mm的圆柱，以0.5节距来连接，Ф≌6.7°，S≌40.3mm。在该情况下，根据表1所示的相对光量损耗，即使光波导薄层200的厚度为200μm，也能够无损耗地进行光信号的传送。

如上所述，相对于连接部120的旋转轴160，通过将光波导薄层200斜着配置，当光波导薄层200的厚度变薄时，由于能够使连接部120的半径更小，因此能够进一步实现便携设备的薄型化。而且，如将连接部120的半径定为现有(5mm)的程度，由于能够使用厚度厚的光波导薄层200，能够实现以低成本并适合大量生产的便携设备。

还有，在将图12A所示的光波导薄层200斜着配置的便携设备中，如图12B的A部扩大图所示，相对于光波导薄层200的多条光路210，也可以将结构做成沿正交方向配置阵列型面发光元件或阵列型面感光元件。由此，根据与如图11所示的光波导薄层200的旋转轴160对应的螺旋角Ф，没有必要改变阵列型面发光元件或阵列型面感光元件的元件间距。因此，能灵活地应用与现有的光纤阵列相结合的、价格低廉具有良好批量生产性能的阵列型面发光元件或阵列型面感光元件的芯片，因此能够降低便携设备的成本。

实施方式3

图13是说明用于实施方式3的便携设备的光波导薄层的形状的透视立体图。与实施方式1相比较，除了连接部120的开关附近的光波导薄层200的形状用预先弯成的弯曲形状460来形成以外，其余均具有相同的结构。

实施方式3能够进一步降低因用于实施方式1的便携设备光波导薄层200的弯曲应力产生的光量损耗。以下说明其理由。如实施方式1所述，因弯曲而产生的光量损耗的机理，是因弯曲应力产生的材料变形，所引起核心、包层的折射率变化，随之而来的损耗。即，由于便携设备的折叠动作，例如设打开状态的光波导薄层200的应力为最小，那么折叠状态(相当于180°弯曲时)就产生最大的应力。

这里，通过将用预先弯成弯曲形状460形成的光波导薄层200用于便携设备的第1机体100与第2机体110间光的布线，能够降低上述最大的弯曲应力。即，由于使用预先弯成弯曲形状460时的光波导薄层200的应力为最小，即使以弯曲位置为中心进行开关动作，也不会超过上述的最大弯曲应力。例如，在实施方式2的表1中，使用厚度为200μm的光波导薄层200，以螺旋角Ф45°折叠时的相对光量损耗最大为0.8dB。另外，根据实施方式3，使用开关角ψ为90°制作弯成弯曲形状460的光波导薄层200折叠时，能够确认相对光量损耗为0dB，对于弯曲应力的缓解具有充分的效果。

这里，弯成弯曲形状460没有特别的限制，但最好是使用频率高的开关位置处的形状。例如，在手机的情况下，通常将第1机体100与第2机体110打开的状态下的使用频率为最高，因此第1机体100与第2机体110的开关角ψ最好是弯曲成145°～170°的弯曲形状460。而且，在笔记本电脑或PDA中，第1机体100与第2机体110的开关角ψ最好是弯曲成90°～150°的弯曲形状460。

以下说明具有预先弯成弯曲形状460的光波导薄层200的制作方法。如实施方式1所述，首先，将成为例如第1包层220的环烯烃聚合物的薄膜放在加热器上，加热到约150℃～250℃左右使其软化之后，将已做好弯曲形状的镍的模具压到薄膜上复制出凸形。由此，在呈弯曲形状460的环烯烃聚合物薄膜的表面就形成了与核心250相当的槽240形状。

接着，涂抹紫外线固化树脂，使该槽240的形状埋在树脂中，以形成核心250。接着，通过将由环烯烃聚合物的薄膜状薄板构成的第2包层230粘合在第1包层220上，制成具有包括光路210在内的弯曲形状460的光波导薄层200。

根据该结构，由于以使用频率高的位置的形状形成光波导薄层200，因此在通常的使用状态，在光波导薄层200上不会产生应力。因此，能实现不会产生因核心与包层的比折射率差的下降而引起的光量损耗，不会使通讯质量下降，可进行信号传送的便携设备。

而且，将实施方式3应用于实施方式2的光波导薄层200中，也可以做成将具有弯成弯曲形状460的光波导薄层200相对于连结第1机体100与第2机体110的连接部120斜着配置的结构。根据该结构，能够进一步降低光量损耗，同时能够提供一种进一步薄型化的便携设备。

还有，在上述各实施方式中，阐述了将第1机体100与第2机体110只用光波导薄层200连接的结构，但为了传送低速信号，也可以具有或将通常的同轴线等的金属布线设置在光波导薄层200上，或用另外的软性布线等连接的结构。根据该结构，能够公用设置在第1机体100和第2机体110上的控制电路或电源。

而且，也可以在以低速传送电磁干扰小的信号时，只用金属布线进行，在传送图像信息等高速大容量的信号时，做成使用光波导薄层200的光的布线结构。

而且，在上述各实施方式中，也可以具有在光传送距离不成问题的范围内使用螺旋状的光波导薄层的结构。而且，也可以具有将第1机体100与第2机体110按照折叠好的形状形成的光波导薄层与按照使用频率高的弯曲位置的形状形成的光波导薄层粘合在一起，根据使用位置，相应地构成能切换光路的结构的光波导薄层。

而且，如图14A所示，也可以将上述各实施方式应用于具有开关方向的第1连接部470和使第1机体100或第2机体110旋转的第2连接部480的手机等的信息机。在该情况下，如图14B所示，由于不能减小光波导薄层斜着配置的角度，因此最好使用厚度较薄的光波导薄层。

实施方式4

图15是用于实施方式4的便携设备的光波导薄层的结构图。图15A是俯视图，图15B是A-A’剖面图，图15C是B-B’剖面图。

光波导薄层510包括第1包层511、第2包层512、核心513、以及金属布线514。第1包层511与第2包层512粘合在一起，配置成包围着核心513的周围，构成包层515。还有，第1包层511和第2包层512，相对于可视光任何一层都是透明的，因此图15A作为透视图进行描述。核心513是通过将树脂材料埋入在形成于第1包层511上的槽图形中而形成的。在第2包层512上，沿着光信号传送方向，形成金属布线514。金属布线514在A-A’剖面部分与核心513直接连接，但在B-B’剖面部分配置在远离核心513的位置。

核心513由环氧系列的紫外线固化树脂构成。而且，第1包层511和第2包层512都由折射率约为1.5的热可塑性树脂的环烯烃聚合物构成。作为热可塑性树脂的环烯烃聚合物，可使用日本ゼオン公司制的环烯烃树脂[ゼオネツクス(ZE0NEX(R))]、JSR公司制的脂环式聚烯树脂[ア一トン(R)]、三井化学公司制的环状聚烯树脂[アペル(R)]等。

在以上的结构中，当从核心513的一端射入光信号时，光信号就封闭在核心513内部并进行传送。光信号在核心513内部传送并到达另一端，从另一端射出。还有，光信号不仅可以由半导体激光等的发光元件向核心513提供，也可以由位于远离核心513的发光元件通过光纤等来提供。而且，光信号不仅可以从核心513向发光二极管等的感光元件进行导光，也可以向位于远离核心513的感光元件通过光纤等来提供。而且，光波导薄层510，除了传送核心513的光信号，也可以作为通过金属布线514的电气连接线使用。例如，在便携信息机机体之间的连接上使用光波导薄层的情况下，如在一侧的机体配备电源，那么在另一侧的机体内即使没有电源，也能够使用金属布线进行供电。

接着，使用图16至图18说明光波导薄层510弯曲时的光信号的损耗。图16是表示使光波导薄层弯曲时定义弯曲半径的模式图。在图16中，光波导薄层510弯曲180°，金属布线514位于弯曲部分。如图16所示，使光波导薄层510弯曲180°，将弯曲时的光波导薄层510的总厚度定义为弯曲半径×2。测试结果示于图17和图18。图17是表示使光波导薄层510的厚度为100μm、150μm、200μm的3阶段变化时的弯曲半径与光损耗间的关系(比折射率差固定在5％)的曲线图。图18是表示使光波导薄层510的比折射率差为4％、5％、6％的3阶段变化时的弯曲半径与光损耗间的关系(总厚度固定在100μm)的曲线图(用白色符号记述)。而且，为了进行比较，将图4和图5所示的没有金属布线时的弯曲半径与光损耗间的关系在同一曲线图中重叠着表示(用黑色符号记述)。

在图17和图18中，纵轴都是将光波导薄层510弯曲时的光信号的损耗，作为光信号对于不弯曲测试时的损耗的增加部分来表示的光损耗。根据图17可知，随着光波导薄层510加厚，由同样弯曲半径的弯曲而产生的光损耗就增大。而且，根据图18可知，随着光波导薄层510的核心513与包层515之间的比折射率差的增大，同样弯曲半径的光损耗就下降。而且，在图17和图18中，可知在整体的水平上，设置金属布线时的情形与不设置金属布线时的情形相比较，光损耗都下降。

作为弯曲时产生光损耗的机理，可考虑为以下两点。(1)基于因弯曲应力产生的材料变形引起的核心与包层折射率变化(光弹性效应)的效应，(2)由于光具有直进性质，因此当弯曲半径减小时，光就有从核心泄漏的效应。如图17所示，随着光波导薄层的厚度的增大，光损耗就增大的理由可主要考虑为主要是(1)的原因。因为第2包层512和第1包层511的薄膜厚度越厚，在按照同样的弯曲半径弯曲时，产生的弯曲应力就越大。由于材料变形产生的光弹性效应，核心513与包层515的折射率就发生变化，丧失了将光信号封闭的效果。另一方面，比折射率差越小，即使是同样的弯曲半径光损耗越大的理由可主要考虑为是(2)的原因。比折射率差越大，传送的光信号就牢牢地封闭在核心中，即使以很小的弯曲半径弯曲核心时，仍旧容易传送。也就是，即使以很小的弯曲半径，光信号也能无损耗(loss)地进行传送。

在折叠型便携信息机中，希望折叠时的厚度在10mm左右。还希望即使在折叠时，机体之间的信号传送能没有停滞地进行。在将光波导薄层510安装在这样的便携信息终端的情况下，弯曲半径×2的值为了确保弯曲性能，希望小于等于8mm。由此，光波导薄层510必须厚度小于等于100μm，核心与包层的比折射率差大于等于5％。

用于实施方式4的便携设备的光波导薄层510做到厚度小于等于100μ，核心与包层的比折射率差大于等于5％的要求。该特性成为可能是因为光波导薄层510不使用底层薄膜，是对薄的树脂薄板直接加压而成的。作为树脂材料，只要是热可塑性树脂，可以使用PMMA或丙烯树脂或聚碳酸酯等。但是，更希望使用双折射少、耐热性好、通用材料的，低价的环烯烃聚合物。环烯烃聚合物与过去一直作为光学树脂使用的丙烯树脂和聚碳酸酯相比较，具有透明度高双折射低的良好的光学特性。而且，热可塑性树脂的环烯烃聚合物由于其低吸潮、高耐热，因此能够形成可靠性高的光波导薄层。

还有，作为过去就有的薄膜状的光波导薄层，建议使用氟化聚酰亚胺。但是，氟化聚酰亚胺在厚度方向与水平方向上有折射率的差(双折射)。因此，如果都用氟化聚酰亚胺制造核心和包层的底层，就必须降低双折射的影响。例如。用现有的氟化聚酰亚胺作为材料的光波导薄层，通过改变单体的比率，能够得到用于核心的高折射率的氟化聚酰亚胺和用于包层的低折射率的氟化聚酰亚胺。但是，用各种氟化聚酰亚胺材料彼此在核心和包层之间在折射率上形成差异时，由于基本上是同一种材料，将比折射率差拉大有一定的限度。这样，由于氟化聚酰亚胺不能拉大比折射率差，不适合作为实施方式4的光波导薄层510的包层515的材料。

作为核心513的材料，最希望使用加工时间短的紫外线固化树脂。作为材料，不只限于环氧系列，也可以使用例如丙烯酸酯系列或二苯并茂系列。而且，不必一定要用紫外线固化树脂，也可以使用热固化树脂、在常温能自然固化的树脂。

在用于实施方式4的便携设备的光波导薄层510中，金属布线514在A-A’剖面部分直接连接核心513，但在B-B’剖面部分配置在远离核心513的位置。由于金属布线514为金属材料，因此当光信号到达核心513与金属布线514的界面时，大部分反射一部分在金属布线514的内部泄漏，使光信号损耗。通常，利用核心513与包层515的比折射率差将光信号封闭的一部分与在核心513与金属布线514的界面反射光信号并进行传送的一部分相比，损耗要小得多。但是，如上所述，在使光波导薄层弯曲后使用的情况下，根据(2)的弯曲半径减小时，光从核心泄漏的效应，在弯曲部分，难以利用核心513与包层515的比折射率差将光信号封闭。这里，光波导薄层510通过在弯曲部分核心513与金属布线514的界面上反射光信号并进行传送，减少了光信号在该部分的损耗。其结果，由于光波导薄层510在A-A’剖面附近，金属布线514能够防止来自核心的光信号的泄漏，所以在A-A’剖面附近能使其弯曲半径足够小，弯曲着使用。

以下表示光波导薄层510的制造方法的一个例子。还有，光波导薄层的制造方法，不只限于以下说明的方法。

首先，准备好在表面形成与核心513相对应的凸形的模具。作为模具材料可使用镍、硅、或石英等。这些材料中，特别是在制作低损耗的光波导薄层510时，作为模具材料，希望使用镍等的金属为母材，制造方法希望用电铸法。当作为模具材料使用硅或石英时，制造方法必须用蚀刻法。但是，当将紫外线固化树脂用旋涂(spin-coat)涂抹，用干蚀刻法将核心制作图案时，核心513的侧面就非常粗糙。因此，为了制造光损耗小的核心513，希望使用通过电铸加工过的镍等的金属模具。当通过镍模进行加压时，能够得到非常平滑的核心513，能够将传送时的光信号的损耗降低到极低的低于0.1dB/cm的值。

接着，将环烯烃聚合物的薄膜(film sheet)放在加热器上，加热到约150℃～250℃左右使其软化之后，对模具加压复制模具形状。由此，在薄膜的表面就形成了与核心513相当的槽形状，能够得到第1包层511。进一步，涂抹环氧系列的紫外线固化树脂，使该槽形状埋在树脂中。在将环氧系列的紫外线固化树脂填充到槽图形的第1包层511上，将预先形成金属布线514的薄膜状的第2包层512从上面重合粘结。在将第2包层512重合之后，将规定波长的紫外线照射填充在核心513中的树脂使其固化完成光波导薄层。

还有，必要时，也可以在粘合第2包层512之前，增加除去从槽的图形中溢出的紫外线固化树脂的工序。或者，也可以将紫外线固化树脂涂抹在第2包层512侧的粘合面上。在第2包层512上形成的金属布线514能够使用金或铜等材料。必要时，也可以在第2包层512与金属布线514之间加入中间膜。

还有，核心513根据使用的环氧系列的紫外线固化树脂的材料，能够改变折射率。例如，具有光学用途的透明的环氧系列的紫外线固化树脂，通过增加离子等的含有量，能够提高折射率。相反，具有光学用途的透明的环氧系列的紫外线固化树脂，通过增加氟等的含有量，能够降低折射率。通过这样改变各材料组成，能够将核心513的折射率设在1.5～1.7的范围。因此，在包层使用折射率为1.5的环烯烃聚合物时，能够得到核心与包层的比折射率差最大在百分之十几的范围的光波导薄层。进一步，由于还有折射率高的紫外线固化树脂，还能够得到比折射率差更大的光波导薄层。

还有，当核心513与包层514之间的比折射率差增大时，在核心513的内部就产生多种模式，所以必须考虑各模式之间的光传送速度差在通讯上的影响。一般，在光波导薄层上发送10Gbps左右的数字脉冲的光信号时，光信号的时间间隔为0.1nsec。例如，用数值孔径(NA)为0.4的光路传送光信号时，50cm传送时的模式分散为0.08nsec。在将光波导薄层510安装在便携设备上时，由于只要有10cm程度的传送距离就足够了，因此即使做成光波导薄层510这样的高比折射率差，也能够忽略接收光信号时在通讯上的影响。发明者们实际上在这样的条件下制作了长为10cm的光波导薄层，对传送10Gbps的光信号进行试验，其结果确认具有充分的传送性。实际上做成的光波导薄层510即使在弯曲使用时，一点也没有发现传送时性能恶化的现象。

光波导薄层510，根据成为第1包层511和第2包层512的材料的薄膜的加压之前的初始厚度和加压条件，能够改变厚度(相当于图15的t)。当将核心513作成50μm的正方形剖面时，用于第1包层511的薄膜状薄板使用厚度为80μm以上的材料。通过对这样的薄膜状薄板用模具加压，与核心513相对应的槽的图形的复制就能在极薄的薄膜上进行。而且，用于第2包层512的薄膜能使用十数μm以上的材料。还有，光波导薄层的总厚度能在将第1包层511和第2包层512粘合之后，核心513按照无极端变形的程度即使通过加压仍能减薄。

光波导薄层510可实用的厚度的下限值根据核心513的尺寸对应而变化。光封闭在核心内进行传送，但实际上在周边的包层上也有渗出，包层很薄时，就成为光损耗的原因。因此，将核心513围起来的包层的厚度希望在10μm以上。因此，光波导薄层的膜厚，考虑到核心513和包层厚度的上下方向，希望核心513的尺寸大于等于+20μm。

如上所述，由于使用于实施方式4的便携设备的光波导薄层通过金属布线的一部分连接上述核心，能防止来自核心的光信号的泄漏，因此即使在通过核心与包层的比折射率差也很难将光信号封闭的弯曲部分，通过金属布线就能防止光信号的泄漏。因此，用于实施方式4的便携设备的光波导薄层能以更小的弯曲半径进行弯曲。

而且，用于实施方式4的便携设备的光波导薄层，核心与上述包层之间的比折射率差为5％以上，总厚度为100μm以下，因此即使进行弯曲，由于十分薄仍能够无停滞地进行光信号的传送。

而且，用于实施方式4的便携设备的光波导薄层，包层由环烯烃聚合物构成，因此具有透明度高、双折射率低的良好的光学特性，由于吸潮性低耐热性高，因此是可靠性高的光波导薄层。进一步，用于实施方式4的便携设备的光波导薄层，核心由紫外线固化树脂构成，因此能提供一种比折射率差高的光波导薄层。

而且，用于实施方式4的便携设备的光波导薄层，包层包含第2包层和具有呈与核心相对应的形状的槽的图形的第1包层，核心由在第1包层的所述槽的图形中填充的树脂构成，因此能够提供一种能弯曲、十分薄的制造简单的光波导薄层。

还有，用于实施方式4的便携设备的光波导薄层具有充分的比折射率差，厚度从薄到厚都能设计，因此多模用及单模用都能对应。

实施方式5

图19是实施方式5的光波导薄层的结构图。图19A是俯视图，图19B是侧视图，图19C是A-A’剖面图。光波导薄层550与用于实施方式4的便携设备的光波导薄层510具有大致相同的结构，核心553、第1包层551、第2包层552、以及金属布线554的概略结构也都相同。但是，两端部斜着切割这一点是不同的。光波导薄层550的反射镜555在两端部斜着切割的部分形成反射镜555。射入到核心553的光信号由核心553从与传送方向垂直的方向向着传送方向弯曲90°。而且，在核心553的内部传送的光信号的光路通过反射镜555弯曲90°。两个反射镜555合并，第1包层551、第2包层552、金属布线554的各个端部就被斜着切断。

这样，光波导薄层550，从与光信号的传送方向相对垂直的方向射入光信号，用反射镜555反射并在核心553将光信号进行结合。而且，光波导薄层550将在核心553内部传送的光信号，用反射镜555反射并从核心553将光信号射出。根据这样的结构，作为发光元件能用面发光型元件，作为感光元件能用面感光型的元件。面发光型元件或面感光型元件，由于任何一个对位的允许范围都很宽，都很容易安装，因此能够提供一种便于制造的光波导薄层。

光波导薄层550在如实施方式4所述的光波导薄层510的制造方法中，通过模具形成第1包层511时，能够将反射镜555同时成形制造。在该制造方法中，在通过核心553成型制造之后，对第1包层551、第2包层552、金属布线554进行切割，使两端部成平面。而且，作为另外的制造方法，也可以在制造先前说明过的实施方式4的光波导薄层510之后，将剖面用90°的V字形的割刀切断并在端部做成45°的反射镜。在光波导薄层550中，反射镜555使用全反射的，但也可以是涂过金等的金属膜。

图20是表示在实施方式5的光波导薄层550上，安装面发光元件和面感光元件的状态的侧视图。面发光元件562固定在与光波导薄层550的一面的端部的反射镜555相对应的位置。面感光元件563固定在与光波导薄层550的另一面的端部的反射镜555相对应的位置。通过使用光波导薄层550，面发光元件562和面感光元件563的连接变得非常容易。在光波导薄层550上安装面发光元件562或面感光元件563的情况下，在光波导薄层550、面发光元件562、或面感光元件563的任何一个上，在涂抹了对于光信号具有透光性的粘结剂之后，使两者接触并固定。粘结剂能够使用紫外线固化树脂。

图21是表示在实施方式5的变形例子的光波导薄层上粘结发光二极管阵列的情形的立体图。在图21中，光波导薄层573具有与在实施方式5说明过的光波导薄层550相同的概略结构，只在包层内部分别独立地形成多个核心574这一点上是不同的。光波导薄层573的各个核心574在各个端部具有反射镜。发光二极管(LED)阵列571在基片572上相隔规定的间距几个一起地形成。这时，通过使发光二极管阵列571上的发光点的数量和间距与核心574的数量和间距大致相一致，因此能将从发光二极管阵列571的多个发光点发射出来的光信号结合在各个核心574中。这样的光波导薄层是在将核心574与各个LED进行对位之后粘结固定，制造而成的。

图20和21所述的面发光元件或面感光元件，与端面发光元件或端面感光元件相比较，在进行光路的对位时，能够将调整精度放宽1位的程度。因此，将面发光元件或面感光元件安装在光波导薄层时的调整就更容易，能够减少安装成本。而且，作为面发光元件一种的面激光管(VCSEL)具有驱动电流低、高速驱动的特性，并且也很容易排成阵列。因此，通过使用面发光元件的VCSEL，能以低电耗实现数Gbps～数十Gbps的光传送。将使用图21说明的发光二极管阵列571作为VCSEL阵列，用同样的方法，也能进行安装。

光波导薄层550在将VCSEL用于光源的情况下，特别有效。VCSEL具有随着光输出的上升，光束扩散角度变大的性质。但是，在将上述的氟化聚酰亚胺使用于光波导薄层的材料时，由于核心与包层的比折射率差不能增大，光波导薄层的全反射条件更严格。因此，在由氟化聚酰亚胺构成的现有的光波导薄层的情况下，数值孔径(NA)只能取0.2～0.3程度。因此，即使提高VCSEL的光输出，也不能取入相对于传送方向以大的角度射入到光波导薄层的光信号，VCSEL和核心的结合泄漏与VCSEL的光输出一起增大。与此相反，实施方式5的光波导薄层550由于能得到非常大的核心与包层的折射率差，即使VCSEL的光输出上升，VCSEL和光路的结合泄漏也大致为一定。发明者们制造了实施方式5的光波导薄层550，对来自VCSEL的光信号与光波导薄层的结合进行了试验，确认即使提高VCSEL的光输出，VCSEL和光路的结合泄漏也为一定。

这样，实施方式5的光波导薄层，由于核心在端部具有将光信号的光路弯曲成大致90°的反射面，在形成于光源侧的情况下，作为光源能够使用面发光元件，在形成于感光侧的情况下，作为感光部能够使用面感光元件。因此，在制造光波导薄层时，特别是在安装感光发光元件时的调整变得更容易，能够降低成本。

特别是，实施方式5的光波导薄层，作为光源使用VCSEL的情况下，能够发挥VCSEL所具有的优点，即低电流驱动、高速驱动，使其更有效。

实施方式6

图22A是表示实施方式6的光波导薄层的第1包层的制造工序的中间阶段的主要部分的俯视图，图22B是实施方式6的光波导薄层的第1包层的A-A’剖面图。实施方式6的光波导薄层580的第1包层581具有与实施方式5的第1包层551概略相同的结构，但在形成第1包层581的槽的图形582的正面上形成切割加工用记号583的这一点和在与形成槽的图形582的正面相反的反面上形成定位标志584的这一点上是互不同的。

切割加工用记号583是呈十字形状的凹部。切割加工用记号583在形成与核心相对应的槽的图形时，复制成预先形成于模具中的凸部。切割加工用记号583成为为了在核心的端部形成反射镜，将光波导薄层580斜着切割时决定割刀的位置的基准。而且，定位标志584是具有规定深度的凹部。定位标志584也在形成与核心对应的槽的图形时，复制成预先形成于模具中的凸部。定位标志584成为在光波导薄层上安装面发光元件或面感光元件时决定位置的基准。因此，定位标志584形成时与安装的面发光元件或面感光元件的射入侧的形状相一致。

切割加工用记号583和定位标志584在第1包层581上形成与核心相对应的槽的图形582时，同时形成。因此，切割加工用记号583和定位标志584能够以对于槽的图形582不产生相对的位置偏差的状态而成形，能够容易地形成高精度的第1包层581。而且，在将第2包层粘合之后，由于将切割加工用记号583作为标志通过刮刀加工以形成反射镜，因此核心和包层、反射镜和感光发光元件之间的定位能更容易地高精度地进行。因此，能够大幅度地降低制造光波导薄层580时的安装成本。

还有，取代切割加工用记号583，可以形成成为将光波导薄层切割成规定的传送长度用的基准的记号，也可以形成成为决定核心形成时的开始填充树脂的位置的基准的记号，也就是说，只要能成为后加工用的基准的记号就可以了。而且，取代定位标志584，可以形成成为光信号输入输出用的光纤对位的基准的记号，也可以形成成为决定光波导薄层应连接基板的位置的基准的记号。进一步，也可以将这些记号适当组合形成几个记号。

这样，实施方式6的光波导薄层，由于第1包层具有成为应连接元件的位置和/或后道加工的基准的记号，因此能够容易地进行后加工或组装调整。因此，实施方式6的光波导薄层能够降低安装成本。

实施方式7

图23是实施方式7的光波导薄层的剖面图。实施方式7的光波导薄层590具有与实施方式5的光波导薄层550概略相同的结构，但在光波导薄层590与面发光元件562之间配置透镜元件592这一点上是有所不同。

光波导薄层590，面发光元件562射出的光信号通过透镜元件592聚光大致呈平行光地射入光波导薄层590。射入的光信号通过反射镜555光路弯曲90°在核心553的内部传送。透镜元件592在第1包层551的一部分上经保持(holder)部591固定着。支架部591既可以是将第1包层551的一部分的厚度加厚，与第1包层551形成一体，也可以安装另外的部件，但从调整的容易或制造工序的减少这方面来看，更希望采用与第1包层551形成一体的方式。而且，在例如具有多个核心553的情况下，透镜元件592只形成与各个核心的数量相等的数量。透镜元件592空出预先决定的距离与面发光元件562相对着。面发光元件593通过在使用波长上是透明的粘结剂564固定着。形成透镜元件592的部分由于是端部，所以对光波导薄层的弯曲不产生任何影响。

如实施方式7，当在面发光元件562与核心553之间设置透镜元件592时，能够以高结合效率将光信号导入核心553。而且，由于经过透镜元件552，所以还能够放宽面发光元件562与反射镜555的位置偏差的允许误差。还可以在第1包层551上形成槽的图形时，同时通过加压将透镜元件592或支架部591一起成形，使得批量生产更容易进行。

还有，在实施方式中，透镜元件592如图中所示为球面或非球面形状的透镜元件，但不只限于此。例如，也可以是有聚光作用的衍射光栅或弗瑞奈凸透镜。而且，在本实施方式中说明了光波导薄层和面发光元件，但对于在面感光元件上设置透镜，也能得到同样的效果。

实施方式8

图24是实施方式8的光波导模块的侧视图。实施方式8的光波导模块600含有光波导薄层601、第1副底板603、第2副底板605。光波导薄层601具有与用图19和图20说明的光波导薄层550相同的结构，安装面发光元件602和面感光元件604。第1副底板603安装包括发光元件602的规定的元件，并具有电气接插件606。第2副底板605安装包括感光元件604的规定的元件。第2副底板605具有电气接插件607。而且，第1副底板603通过光波导薄层601设置的金属布线，与第2副底板605电连接。金属布线用于电源的供电。面发光元件602和面感光元件604通过倒装片安装、或引线结合法安装在各自的副底板上。面发光元件602和面感光元件604，如上所述，在光波导薄层601的两端部用相对于使用波长是透明的粘结剂进行固定。

图25是表示实施方式8的光波导模块的使用状态的侧视图。在图25中，光波导模块600在两块主底板612和613之间进行连接。光波导模块600通过在各个副底板设置的电气接插件分别安装在各个主底板上。主底板612和主底板613经各个副底板通过光波导模块600含有的光波导薄层的核心传送的光信号进行连接。而且，主底板612和主底板613经各个副底板，也可以通过光波导模块600含有的金属布线进行电连接。即，光波导模块600将第1副底板603、第2副底板605通过光波导薄层传送的光信号和金属布线分别独立地进行电连接。

光波导模块600由于包含具有与实施方式5说明的光波导薄层550相同结构的光波导薄层601，即使弯曲着使用，通过金属布线的一部分连接核心，能够防止来自核心的光信号的泄漏。因此，即使在通过核心与包层的比折射率差很难将光信号封闭的弯曲部分，也能够利用金属布线防止光信号泄漏。因此，光波导模块600能够以更小的弯曲半径进行弯曲。

而且，通过使用光波导模块600，没有必要在主底板612和主底板613设置光学耦合。因此，主底板612和主底板613只要使用与现有的印刷基板相同的材料、工序就可以了，不会产生因光/电两种元件的混装而引起的电路布线上的限制。在该情况下，主底板612和主底板613只要添加感光发光元件附带的电路和电源供电线就可以了。还有，感光发光元件附带的电路，例如驱动电路或信号放大电路不管设置在副底板，还是设置在主底板上都可以。但是，从在进行Gbps以上的高速传送的情况下从缩短布线的角度来看，希望将各个副底板做成适合玻璃环氧材料或陶瓷等的高频的基板，在该副底板上设置感光发光元件的驱动电路、信号放大电路、处理电路等。

光波导模块600具有电气接插件，但也可以不用电气接插件在主底板上直接安装副底板。但是，如用电气接插件，可以在副底板与主底板之间自由地脱卸，因此更便利。而且，光波导模块600将各个电气接插件606、607配置在副底板上的反面，但也可以将其设置在与感光发光元件相同的一侧。在将电气接插件设置在与感光发光元件不同的一侧的反面时，希望用穿过正反面的穿孔柱(beer)与电气接插件进行电连通。

光波导模块600希望利用在各个副底板上安装发光元件、感光元件、或电气接插件之后，最后将光波导薄层601与发光元件、感光元件用透明的粘结剂进行固定的制造方法来制造。根据这样的顺序，由于不经过焊接反流工序，能够降低对光波导薄层耐热性的要求。在采用不经过焊接反流工序的情况下，光波导薄层601只要具备能忍耐通常的使用环境的耐热性就可以了。由此，作为核心和包层的材料能够使用通用的热可塑性材料，没有必要使用具有高耐热性的高价的氟化聚酰亚胺或无机有机混合材料等的光波导材料。

光波导模块600基本上不必对主底板的材料或电路的布局进行改变，就能在主底板之间进行光的布线。而且，光波导薄层不仅具备弯曲性和高速性，而且由于是连接光信号，还兼备耐EMC性(Electro-Magnetic Compatibility：电磁环境适应性)。因此，相关的光波导模块600能够将主底板间高速地连接，能够将连接部弯曲着使用。而且，光波导薄层由于具有金属布线，也可以不与光信号，另外与装置进行电连接。从以上的特征来看，光波导模块600最适合应用于可折叠的手机、可折叠的笔记本型个人计算机中的机体之间的连接。而且，即使用于在主底板内的任何位置导入光的布线，也能够提高布局的自由度。

在光波导模块600中，也可以在各个第1副地板603和第2副底板605上安装感光元件和发光元件双方，形成多个对应的核心。当具有这样的结构时，能将第1副底板603的发光元件发出的光信号导向第2副底板605的感光元件，相反，能将第2副底板605的发光元件发出的光信号导向第1副底板603的感光元件，能够形成双向的通讯。还希望，将独立发送不同波长的发光元件配置在光波导薄层601的不同端部，以多重波长进行双向通讯。根据该结构，只要有1根光波导薄层的核心，就能进行双向通讯，能够将布线的直径做到极细的程度。特别是，对于安装空间有限的便携设备来说，是非常有效的。

还有，实施方式8的光波导模块600表示具备实施方式5的光波导薄层550的例子，但当然也可以使用各个实施方式的任何一种的光波导薄层。

这里，将使用各个实施方式的光波导薄层的光的布线与现有的同轴布线相比较。在现有的同轴布线的情况下，为了提高传送速度，从模式分散的角度来考虑，希望将布线直径做细。但是，当将同轴布线的布线直径做细的时候，损耗就大，电耗也就增大。因此，为了得到传送速度与电耗的平衡，就有了最佳的布线直径。一般，同轴布线的布线直径为数百μm，为了防止与邻近布线间的干扰，必须空开数百μm以上的间距配置布线。因此，在使用同轴布线的情况下，必然布线宽度就很大。

另一方面，光波导薄层只要是核心的尺寸为30～50μm，相邻的光路之间的距离为20μm左右，就不会产生干扰。因此，光波导薄层即使是有相同根数的布线，与现有的同轴布线相比较，至少能够做成1/5～1/10的布线的粗细。

因此，布线上应用光波导模块的手机只要在连接部穿过细的布线，就能对与现有的同轴布线相等的信号进行交换。而且，不需要因同轴布线而必须具有一定体积的电气接插件，能够机械结构上的限制也小。因此，能够将铰链部本身做小，还能够导入自由度高的连接部的机构。而且，光波导薄层由于能在机体之间进行高速传送、具有极高的耐EMC效果，能够提高天线的灵敏度、能够使天线小型化、能够减少电屏蔽(shield)部件。

实施方式9

图26至图29是用在上述各个实施方式中说明过的光波导薄层的便携设备的具体应用例子即手机的外观图。以下参照附图说明光波导薄层可应用的连接部的形状。

图26A是实施方式9的手机的俯视图。图26B是实施方式9的手机的侧视图。该手机1000包括第1机体1010、第2机体1020、使用铰链的连接部1030。第1机体1010内装有显示图像的显示装置的第1底板1040。第2机体内装有输入键盘、控制电路等的第2底板1050。连接部1030通过使第1机体1010和第2机体1020沿X方向可旋转地连接，将两机体连接成可折叠的。手机1000具有与先前使用图1、图10和图12说明过的设备基本上相同的结构，将第1底板1040和第2底板1050通过在各个实施方式中说明的光波导薄层进行连接。

图27A是实施方式9的第1变形例子的手机的俯视图，图27B是实施方式9的第1变形例子的手机的侧视图。该手机1100包括第1机体1110、第2机体1120、使用铰链的连接部1130、连接部1140。第1机体1110内装有显示图像的显示装置的第1底板1150。第2机体内装有输入键盘、控制电路等的第2底板1160。连接部1130通过使第1机体1110和第2机体1120沿X方向可旋转地连接，将两机体连接成可折叠的。而且，连接部1140通过使第1机体1110和第2机体1120沿Y方向可旋转地连接，将两机体连接成在平面内可旋转的。手机1100具有与先前使用图14说明的机器基本上相同的结构，将第1底板1150和第2底板1160利用在各个实施方式中说明的光波导薄层进行连接。

图28A是实施方式9的第2变形例子的手机的俯视图，图28B是实施方式9的第2变形例子的手机的侧视图。该手机1200包括第1机体1210、第2机体1220、连接部1230。第1机体1210内装有显示图像的显示装置的第1底板1240。第2机体1220内装有输入键盘、控制电路等的第2底板1250。连接部1230通过使第1机体1210和第2机体1220沿Y方向可旋转地连接，将两机体连接成可折叠的。手机1200将第1底板1240和第2底板1250通过在各个实施方式中说明过的光波导薄层进行连接。

图29A是实施方式9的第3变形例子的手机的俯视图，图29B是实施方式9的第3变形例子的手机的侧视图。该手机1300包括第1机体1310、第2机体1320、连接部1330。第1机体1310内装有显示图像的显示装置的第1底板1340。第2机体1320内装有输入键盘、控制电路等的第2底板1350。连接部1330通过使第2机体1320在第1机体1310上沿Z方向可滑动地连接，大大地缩短了收藏两机体时长度方向上的大小。手机1300将第1底板1340和第2底板1350通过在各个实施方式中说明过的光波导薄层进行连接。

如上所述，实施方式9的手机，任何一个都包括第1机体、第2机体、将第1机体与第2机体相互之间的相对位置可变地连接的连接部，两机体之间的信号连接通过光波导薄层来进行，因此实现收藏时能既小又薄的便携设备。

以上，详细说明了新颖的结构，但上述说明在所有的方面不过是示例，对其范围不作限制。只要不脱离范围，当然能够进行各种各样的改进或变形。

Claims (17)

1.一种便携设备，包括：

第1机体；

在所述第1机体上设置的第1电路底板；

第2机体；

在所述第2机体上设置的第2电路底板；

具有铰链，且使所述第1机体与所述第2机体可折叠地连接的连接部；

以及至少含有1条光路，以便将所述第1电路底板与所述第2电路底板通过光的布线进行连接的光波导薄层，

所述光波导薄层相对于所述铰链的旋转轴斜着配置。

2.如权利要求1所述的便携设备，其特征在于，

所述光波导薄层具有螺旋角，使得与将所述第1机体和所述第2机体的最大开关角度用360°相除后得到的值相当的螺距小于沿着所述铰链的旋转轴的方向的幅度。

3.如权利要求1所述的便携设备，其特征在于，

所述光波导薄层具有在所述连接部中预先弯曲的形状。

4.如权利要求1所述的便携设备，所述光波导薄层包括：

与所述第1底板相连的第1副底板；

安装在所述第1副底板上的感光元件；

与所述第2底板相连的第2副底板；

以及安装在所述第2副底板上的发光元件，

其特征在于，所述发光元件和所述感光元件与光的布线相连。

5.如权利要求4所述的便携设备，其特征在于，

所述第1副底板安装所述发光元件和所述感光元件两种元件，所述第2副底板安装所述发光元件和所述感光元件两种元件。

6.如权利要求4所述的便携设备，其特征在于，

具有多条所述光路，所述第1和第2副底板分别安装作为所述发光元件的阵列型发光二极管和/或阵列型面发光激光管和作为所述感光元件的阵列型面感光元件。

7.如权利要求1所述的便携设备，所述光波导薄层包括：

至少1个与所述光路相对应的核心；

以及围着所述核心配置的包层。

8.如权利要求7所述的便携设备，所述包层包括：

具有呈与所述核心相对应的形状的槽图形的第1包层；

以及覆盖所述核心的第2包层，

其特征在于，所述核心由在所述第1包层的所述槽图形中填充的树脂构成。

9.如权利要求7所述的便携设备，其特征在于，

所述核心与所述包层之间的比折射率差大于等于5％，总厚度小于等于100μm。

10.如权利要求7所述的便携设备，其特征在于，

所述核心由紫外线固化树脂构成。

11.如权利要求7所述的便携设备，其特征在于，

所述包层由环烯烃聚合物构成。

12.如权利要求7所述的便携设备，还包括：

沿着所述核心配置的电气布线，

其特征在于，所述电气布线，通过其一部分与所述核心相连，以防止来自所述核心的光信号的泄漏。

13.如权利要求12所述的便携设备，其特征在于，

所述电气布线用使所述光波导薄层弯曲的部分与所述核心相连。

14.如权利要求8所述的便携设备，其特征在于，

所述第1包层具有成为定位基准的凹坑或标志。

15.如权利要求7所述的便携设备，其特征在于，

所述核心含有在端部将光信号的光路弯曲90°的反射面。

16.如权利要求7所述的便携设备，其特征在于，

所述核心包括在射入侧和/或射出侧的端部收集光信号的光学元件。

17.如权利要求16所述的便携设备，其特征在于，

所述光学元件是衍射光学元件或透镜元件中的任何一种。

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