(57)【要約】      （修正有）【課題】反射ミラー面での光損失を少なくすることができ、製造中や使用中にゴミ等の異物が付着しにくい高分子光導波路を提供する。【解決手段】高分子材料からなるコア２０の外面に接した第１クラッドフィルム４と第２クラッドフィルム２とを有しており、第１のクラッドフィルムの一方の表面には、凹部１７が形成されており、前記コアは導光部と、反射ミラー面１５とを有するとともに、第１クラッドフィルムの反射ミラー面対応部分には、第１のクラッドフィルムの他方の面から反射ミラー面を臨む穴５が開設されており、反射ミラー面および穴の底部とには、それぞれ第１のクラッドフィルムの一部からなる保護膜および底部膜とが連設されており、第２クラッドフィルムがコアと第１のクラッドフィルムの一方の表面に密着するように形成されていることを特徴とする高分子光導波路１。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子材料からなるコアと、当該コアの外面に接して設けられた第１のクラッドフィルムと第２のクラッドフィルムとを有する高分子光導波路において、
前記第１のクラッドフィルムの一方の表面には、凹部が形成されており、
前記コアは、前記第１のクラッドフィルムの一方の表面と平行に形成された導光部と、前記第１のクラッドフィルムの一方の表面に対して４５°の角度で傾斜する反射ミラー面とを有するとともに、前記コアの少なくとも一部は、前記凹部内に形成されており、
前記反射ミラー面は、前記導光部の端面に設けられており、
前記第１のクラッドフィルムの前記反射ミラー面と対応する部分には、前記第１のクラッドフィルムの他方の面から前記反射ミラー面を臨む穴が開設されており、前記反射ミラー面および前記穴の底部とには、それぞれ前記第１のクラッドフィルムの一部からなる保護膜および底部膜とが連設されており、
前記第２のクラッドフィルムが前記コアと前記第１のクラッドフィルムの一方の表面に密着するように形成されていることを特徴とする高分子光導波路。
【請求項２】
請求項１に記載の高分子光導波路において、
前記反射ミラー面より外側に設けられた前記高分子材料からなるランナーと、前記導光部と前記ランナーとを連結する前記高分子材料からなる連結部とを有しており、
前記底部膜と前記連結部が接するように配置されていることを特徴とする高分子光導波路。
【請求項３】
請求項２に記載の高分子光導波路において、
前記第２のクラッドフィルムには、前記連結部と対応する部分に溝部があり、前記溝部には、前記連結部とつながった前記高分子材料があることを特徴とする高分子光導波路。
【請求項４】
第１のクラッドフィルム一方の面に、少なくとも一部が反射ミラー面を形成する穴を形成する穴形成工程と、
前記第１のクラッドフィルムの他方の面に前記反射ミラー面と接する凹部を形成する凹部形成工程と、
コア材料を形成する高分子材料を前記凹部に充填する工程と、
第２のクラッドフィルムを前記第１のクラッドフィルム上に重ねる工程と、
前記高分子材料を硬化する工程と、を有することを特徴とする高分子光導波路の製造方法
【請求項５】
請求項４に記載の高分子光導波路の製造方法において、
前記凹部形成工程において、前記凹部は、前記高分子材料を注入するためのランナー部と導光部と前記ランナー部と前記導光部をつなぐ連結部を含み、
前記第２のクラッドフィルムには、前記高分子材料を注入するための孔部が形成されている
ことを特徴とする高分子光導波路の製造方法
【請求項６】
請求項５に記載の高分子光導波路の製造方法において、
前記孔部が前記反射ミラー面の対向する位置に配置されていることを特徴とする高分子光導波路の製造方法。
【請求項７】
請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の高分子光導波路の製造方法において、
凹部形成工程において、前記反射ミラー面に対応する前記穴と前記凹部との間に第１のクラッドフィルムの一部からなる保護膜を残すことを特徴とする高分子光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッドフィルムに高分子材料からなるコアが一体に形成された高分子光導波路の構造とその製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来反射ミラーを有する高分子光導波路の製造方法としては、図６に示すように、試料台２００上にダイシングテープ２０１を介して、第１クラッド層２０２、導波路コア２０３及び第２クラッド層２０４をこの順に積層形成した後、ブレード部の先端がテーパ状に形成されたダイシングソー２０５をもって、第１クラッド層２０２、導波路コア２０３及び第２クラッド層２０４を切削加工し、傾斜した反射ミラー面を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３０４８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の高分子光導波路は、ミラー面はコアと空気の界面となっているため全反射可能な角度範囲は広いものの、ブレード部の先端がテーパ状に形成されたダイシングソー２０５をもって、傾斜した反射ミラー面を形成しているので、反射ミラー面の形状精度が悪く、反射ミラー面での光損失が大きいという課題があった。一方、従来の高分子光導波路では、前記反射ミラー面は環境雰囲気に露出されているため、高分子光導波路の製造中や使用中に反射ミラー面にゴミ等の異物が付着しやすいという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の高分子光導波路は、高分子材料からなるコアと、当該コアの外面に接して設けられた第１のクラッドフィルムと第２のクラッドフィルムとを有しており、前記第１のクラッドフィルムの一方の表面には、凹部が形成されており、前記コアは、前記第１のクラッドフィルムの一方の表面と平行に形成された導光部と、前記第１のクラッドフィルムの一方の表面に対して４５°の角度で傾斜する反射ミラー面とを有するとともに、前記コアの少なくとも一部は、前記凹部内に形成されており、前記反射ミラー面は、前記導光部の端面に設けられており、前記第１のクラッドフィルムの前記反射ミラー面と対応する部分には、前記第１のクラッドフィルムの他方の面から前記反射ミラー面を臨む穴が開設されており、前記反射ミラー面および前記穴の底部とには、それぞれ前記第１のクラッドフィルムの一部からなる保護膜および底部膜とが連設されており、前記第２のクラッドフィルムが前記コアと前記第１のクラッドフィルムの一方の表面に密着するように形成されていることを特徴とする。このことにより、本発明の高分子光導波路は、前記反射ミラー面および前記穴の底部とには、それぞれ前記第１のクラッドフィルムの一部からなる保護膜および底部膜とが連設されているため、高分子材料が前記穴にまわり込むことがなく、反射ミラー面の所望の形状精度がえられやすい。よって、反射ミラー面での光損失を少なくすることができる。また反射ミラー面には保護膜があるため、高分子光導波路の製造中や使用中に反射ミラー面にゴミ等の異物が付着しにくい。
【０００６】
また、本発明の高分子光導波路は、前記反射ミラー面より外側に設けられた前記高分子材料からなるランナーと、前記導光部と前記ランナーとを連結する前記高分子材料からなる連結部とを有しており、前記底部膜と前記連結部が接するように配置されていることを特徴とすることにより、前記ランナー部から前記凹部に高分子材料を供給することが可能となるため、前記導光部に過不足無く、高分子材料を充填することが可能となる。このことにより、隣接したコア間で、溢れ出す高分子材料を少なくすることができるため、複数の高分子光導波路を並列配置して、かつ高密度配置ができる。
【０００７】
さらに、本発明の高分子光導波路は、前記第２のクラッドフィルムには、前記連結部と対応する部分に溝部があり、前記溝部には、前記連結部とつながった前記高分子材料があることを特徴とすることにより、前記ランナー部から前記凹部に前記高分子材料を供給する際の流路抵抗が低減される。このことにより、隣接したコア間で、溢れ出す高分子材料をさらに少なくすることができるため、複数の高分子光導波路を並列配置して、かつさらに高密度配置が可能となる。
【０００８】
また、本発明の高分子光導波路の製造方法は、第１のクラッドフィルム一方の面に、少なくとも一部が反射ミラー面を形成する穴を形成する穴形成工程と、前記第１のクラッドフィルムの他方の面に前記反射ミラー面と接する凹部を形成する凹部形成工程と、コア材料を形成する高分子材料を前記凹部に充填する工程と、第２のクラッドフィルムを前記第１のクラッドフィルム上に重ねる工程と、前記高分子材料を硬化する工程と、を有することを特徴とすることにより、所望の形状精度を有する反射ミラー面を持つ高分子光導波路が容易に製造できる。さらにブレードによる加工と異なり、複数の反射ミラー面を任意に配置にすることができるため、高分子光導波路の高密度配置ができる。
【０００９】
また、本発明の高分子光導波路の製造方法は、前記凹部形成工程において、前記凹部は、前記高分子材料を注入するためのランナー部と導光部と前記ランナー部と前記導光部をつなぐ連結部を含み、前記第２のクラッドフィルムには、前記高分子材料を注入するための孔部が形成されていることを特徴とすることにより、高分子光導波路を容易に製造することができる。
【００１０】
また、本発明の高分子光導波路の製造方法は、前記孔部が前記反射ミラー面の対向する位置に配置されていることを特徴とすることにより、前記孔部に形成された前記高分子材料をコアとして使える高分子光導波路を容易に製造することができる。
【００１１】
さらに、本発明の高分子光導波路の製造方法は、凹部形成工程において、前記反射ミラー面に対応する前記穴と前記凹部との間に第１のクラッドフィルムの一部からなる保護膜を残すことを特徴とすることによって、反射ミラー面には保護膜があるため、高分子光導波路の製造中や使用中に反射ミラー面にゴミ等の異物が付着しにくい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の高分子光導波路は、高分子材料が前記穴にまわり込むことがなく、反射ミラー面の所望の形状精度がえられやすい。よって、反射ミラー面での光損失を少なくすることができる。また反射ミラー面には保護膜があるため、高分子光導波路の製造中や使用中に反射ミラー面にゴミ等の異物が付着しにくい。
また本発明の高分子光導波路の製造方法は、所望の形状精度を有する反射ミラー面を持つ高分子光導波路が容易に製造できる。さらにブレードによる加工と異なり、複数の反射ミラー面を任意に配置にすることができるため、高分子光導波路の高密度配置ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態の高分子光導波路の平面を示す図である。
【図２】第１の実施形態の高分子光導波路の断面を示す図である。
【図３】第１の実施形態の高分子光導波路の変形例を示す図である。
【図４】第１の実施形態の高分子光導波路の製造方法を示すプロセス図である。
【図５】第１の実施形態の高分子光導波路の製造方法の変形例を示す図である。
【図６】従来の高分子光導波路の製造方法を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態の例について図を参照しながら詳細に説明をする。
【００１５】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態を説明するための高分子光導波路の平面を示す図である。図２は、本実施形態を説明するための高分子光導波路の断面を示す図であり、図１のＡ−Ａ線断面を説明する図である。図３は、本実施形態の変形例を示す図である。さらに図４は、本実施形態の高分子光導波路の製造方法を示すプロセス図を示し、図５は高分子光導波路の製造方法の変形例を示す図である。
【００１６】
図１は、本実施形態の高分子光導波路の平面を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る高分子光導波路１の第２のクラッドフィルム２の下には、複数本のコア２０が配置されており、それぞれのコア２０には、導光部８があり、導光部８の両端には反射ミラー面１５が配置されている。またそれぞれのコア２０の両端には、連結部７があり、連結部７の外側には、ランナー部１８およびランナー部１９が配置されている。それぞれのランナー部１８およびランナー部１９は、第２のクラッドフィルム２を貫通する孔部９および孔部１０とつながっている。一方、第２のクラッドフィルム２の下には、複数の反射ミラー面１５があるが、その配置は、高分子光導波路１を平面視して、千鳥状になっている。
【００１７】
図２は、本実施形態を説明するための高分子光導波路の断面を示す図であり、図１のＡ−Ａ線断面を説明する図である。図２に示されるように、本発明の高分子光導波路１は、高分子材料からなるコア２０と、当該コア２０の外面に接して設けられた第１のクラッドフィルム４と第２のクラッドフィルム２とを有している。第１のクラッドフィルム４の一方の表面には、凹部１７が形成されており、コア２０は、第１のクラッドフィルム４の一方の表面に対して４５°の角度で傾斜する反射ミラー面１５を有するとともに、凹部１７内に形成されている。一方、第１のクラッドフィルム４の前記反射ミラー面１５と対応する部分には、第１のクラッドフィルム４の他方の面から反射ミラー面１５を臨む貫通していない穴５が開設されており、反射ミラー面１５および穴５の底部とには、それぞれ第１のクラッドフィルム４の一部からなる保護膜１３および底部膜１１とが連設されている。さらに反射ミラー面１５より外側には、高分子材料からなるランナー部１８およびランナー部１９が配置され、導光部８ならびにランナー部１８およびランナー部１９とを連結する高分子材料からなる連結部７が、底部膜１１と接するように配置されている。尚、本実施形態では、ランナー部１８およびランナー部１９がある場合を例示したが、ランナー部１８およびランナー部１９が無い構造であってもかまわない。
【００１８】
本発明の高分子光導波路１は、上述したように、反射ミラー面１５および穴５の底部とには、それぞれ第１のクラッドフィルム４の一部からなる保護膜１３および底部膜１１とが連設されているため、高分子材料が穴５にまわり込むことがなく、反射ミラー面１５の所望の形状精度がえられやすい。よって、反射ミラー面１５での光損失を少なくすることができる。また反射ミラー面１５には保護膜１３があるため、高分子光導波路１の製造中や使用中に反射ミラー面１５にゴミ等の異物が付着しにくい。また導光部８とランナー部１９とを連結する連結部７とを有し、底部膜１１と連結部７が接するように配置されていることにより、ランナー部１９から凹部１７に高分子材料を供給するとともに、他方のランナー部１８に高分子材料をオーバーフローすることが可能となるため、コア２０の導光部８に過不足無く、高分子材料を充填することが可能となる。このことにより、隣接したコア２０間で、溢れ出す高分子材料を少なくすることができるため、複数の高分子光導波路を並列配置して、かつ高密度配置ができる。
【００１９】
また、第１のクラッドフィルム４と第２のクラッドフィルム２は、高分子光導波路１を備えた光学装置の用途に応じ、屈折率などの光学的特性、機械的強度、耐熱性、コア２０との密着性、フレキシビリティ及び吸水性等を考慮して材料が選択される。具体的には、コア２０との屈折率差を確保するため、屈折率が１．５５よりも小さく、厚みが１００μｍ程度の脂環式アクリル樹脂フィルムや脂環式オレフィン樹脂フィルムなどを用いることができる。
【００２０】
一方、コア２０は、第１のクラッドフィルム４および第２のクラッドフィルム２の屈折率より大きな屈折率を有するアクリル系またはエポキシ系の高分子材料である。コア２０の光の伝搬方向に垂直な断面形状は矩形であり、その幅及び高さは、高分子光導波路１を備えた光学装置の用途に応じて、５０μｍ程度に形成される。尚、反射ミラー面１５の表面には第１のクラッドフィルム４の一部からなる保護膜１３が０．１μｍ〜５μｍ程度あるが、入射する光の波長が可視光から赤外光であるため、入射光に対して、反射ミラー面１５は、全反射条件を満たしている。
【００２１】
図３は、本実施形態の変形例を示す。図３に示されるように、第２のクラッドフィルム２には、連結部７と対応する部分に溝部２１があり、溝部２１には、連結部７と一体となった高分子材料がある。このことにより、ランナー部１９から凹部１７に高分子材料を供給する際の流路抵抗が低減される。このことにより、隣接したコア間で、溢れ出す高分子材料をさらに少なくすることができるため、複数の高分子光導波路を並列配置して、かつさらに高密度配置が可能となる。
【００２２】
次に、本実施形態に係る高分子光導波路の製造方法について説明する。
【００２３】
図４は本実施形態に係る高分子光導波路の製造方法を示すプロセス図である。図４（ａ）は、穴形成工程を示す。はじめに、図４（ａ）に示されるように、第１のクラッドフィルム４の下面より第１の金型を押し当て、少なくとも一部が反射ミラー面を形成するための貫通しない穴５を形成する。穴５を形成後も第１のクラッドフィルム４には、図示はしないが、第１の金型は残しておく。
【００２４】
図４（ｂ）は、凹部形成工程を示す。次に、図４（ｂ）に示されるように、第１のクラッドフィルム４の上面より第２の金型を押し当て、凹部１７ならびに連結部７ならびにランナー部１８およびランナー部１９を形成する。この際、連結部７の下には底部膜１１と、反射ミラー面に相当する部分には、保護膜１３とが連設されるように、第１の金型と第２の金型との間に１μｍ程度の隙間を設ける。このことにより、第１のクラッドフィルム４の一部を残し、連設した底部膜１１と保護膜１３とが形成される。凹部１７ならびに連結部７ならびにランナー部１８およびランナー部１９を形成後は、第１のクラッドフィルム４の上面から押し当てた第２の金型は、図示はしないが、取り外す。
【００２５】
図４（ｃ）は、フィルムの重ね合わせ工程を示す。次に、図４（ｃ）に示されるように、第２のクラッドフィルム２を第１のクラッドフィルム４上に重ねる。第２のクラッドフィルム２には、反射ミラー面より外側に、貫通した孔部９および孔部１０が設けられており、第１のクラッドフィルム４に設けられたランナー部１８およびランナー部１９とつながっている。
【００２６】
図４（ｄ）は、高分子材料の充填工程を示す。次に、図４（ｄ）に示されるように、第２のクラッドフィルム２に設けられた孔部９から高分子材料を注入する。注入された高分子材料は、ランナー部１９とそれにつながった連結部７を通り、凹部１７に充填される。さらにオーバーフローした高分子材料は、ランナー部１８とつながった連結部７を通り、ランナー部１８に達する。本実施形態では、孔部１０には、凹部１７の空気を抜くため、何もつながない状態で、開放している場合を例示しているが、凹部１７に高分子材料を確実に充填するため、排気装置を接続してもかまわない。高分子材料を充填後は、第１のクラッドフィルム４の穴５に挿入された第１の金型を引き抜く。
【００２７】
次に図示はしないが、凹部１７ならびに連結部７ならびにランナー部１８およびランナー部１９に充填した高分子材料を硬化する。上述したこれらの工程を経ることで、所望の形状精度を有する反射ミラー面を持つ高分子光導波路が容易に製造できる。さらにブレードによる加工と異なり、複数の反射ミラー面を任意に配置にすることができるため、高分子光導波路の高密度配置ができる。
【００２８】
尚、本実施形態では、第１のクラッドフィルム４の穴５に挿入された第１の金型は、図４（ｄ）に示される高分子材料の充填工程において、高分子材料を充填後に引き抜く場合を例示したが、図４（ｂ）に示される凹部形成工程の後に引き抜いてもかまわない。この場合、第１のクラッドフィルム４の一部からなる保護膜１３および底部膜１１は５μｍ程度と厚くする。
【００２９】
図５は、本実施形態の高分子光導波路の製造方法の変形例を示す。第２のクラッドフィルム２には、反射ミラー面１５の対向する位置に、貫通した孔部９および孔部１０が設けられており、孔部９および孔部１０に形成された高分子材料をコアとして使え、孔部９に充填されている高分子材料に光を入射し、孔部１０に充填されている高分子材料から光を出射できる高分子光導波路を容易に製造することができる。図４を用いて説明した実施形態では、ランナー部１８およびランナー部１９ならびに連結部７を用いた例を示したが、本変形例では、ランナー部１８およびランナー部１９ならびに連結部７はなくともかまわず、この際は、孔部９から直接高分子材料を凹部１７に充填する。
【００３０】
また、本発明の高分子光導波路の製造方法は、図４（ｄ）に示される高分子材料の充填工程が、高分子材料の注入ではなく、高分子材料の滴下によるものであってもかまわない。この場合、滴下による高分子材料の充填工程は、図４（ｃ）に示されるフィルムの重ね合わせ工程の前に行われる。高分子材料の滴下の際、滴下液に正電極、凹部１７の近傍に負電極を配置し、電界を印加してもよく、エレクトロウェッティングによって、第１のクラッドフィルム４上での高分子材料の濡れ性が向上し、高分子光導波路を容易に製造することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  高分子光導波路
２  第２のクラッドフィルム
４  第１のクラッドフィルム
５  穴
７  連結部
８  導光部
９、１０  孔部
１１  底部膜
１３  保護膜
１５  反射ミラー面
１７  凹部
１８、１９  ランナー部
２０  コア
２１  溝部
【図１】
2012037805.tif 000003
【図２】
2012037805.tif 000004
【図３】
2012037805.tif 000005
【図４】
2012037805.tif 000006
【図５】
2012037805.tif 000007
【図６】
2012037805.tif 000008