光導波路デバイスおよびそのオーバークラッド層の形成に用いられる樹脂組成物
【課題】太陽光のような外乱光の照度が高い環境で使用しても、受光素子（光電変換素子）の誤作動を防止することができる光導波路デバイスおよびそのオーバークラッド層の形成に用いられる樹脂組成物を提供する。
【解決手段】光導波路Ａの一端部に受光素子Ｂが光結合されている光導波路デバイスにおいて、光導波路Ａのオーバークラッド層３の表面が外乱光の入射面となっている。オーバークラッド層３は、紫外線硬化性樹脂を主成分とし、外乱光を吸収する色素を含有する樹脂組成物の硬化体からなっているとともに、コア２の頂面からオーバークラッド層３の表面までの厚みが１００μｍ以上に設定されている。上記樹脂組成物として、光信号透過率Ｔ８５０と外乱光透過率Ｔ５００と紫外線透過率Ｔ３６５とが、Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係を満たしているものを用いる。
【解決手段】光導波路Ａの一端部に受光素子Ｂが光結合されている光導波路デバイスにおいて、光導波路Ａのオーバークラッド層３の表面が外乱光の入射面となっている。オーバークラッド層３は、紫外線硬化性樹脂を主成分とし、外乱光を吸収する色素を含有する樹脂組成物の硬化体からなっているとともに、コア２の頂面からオーバークラッド層３の表面までの厚みが１００μｍ以上に設定されている。上記樹脂組成物として、光信号透過率Ｔ８５０と外乱光透過率Ｔ５００と紫外線透過率Ｔ３６５とが、Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係を満たしているものを用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路と光電変換素子とが光結合されている光導波路デバイスおよびそのオーバークラッド層の形成に用いられる樹脂組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、光を媒体とした情報通信が普及している。例えば、光導波路と、この光導波路の端部に光結合された受光素子（光電変換素子）とを備えた光導波路デバイスにより、情報通信が行われる。すなわち、光導波路のコア内を伝播してきた光信号が、上記受光素子で受信され、その受光素子により、電気信号に変換される。
【０００３】
しかしながら、上記光導波路デバイスが、例えば、太陽光の下で使用されると、太陽光は、照度が高いため、光導波路のオーバークラッド層を透過してコア内に入射する。上記受光素子が受信する波長領域は、通常、波長４００〜１０００ｎｍと広く、可視光線の波長領域（およそ４００〜８００ｎｍの範囲）を含んでいるため、上記のように太陽光の下で光導波路デバイスを使用すると、光信号が伝播されていない状態でも、上記受光素子が、上記オーバークラッド層を透過してコア内に入射した太陽光の一部を受光し、誤作動を起こす。
【０００４】
そこで、オーバークラッド層の表面に、有機色素液を塗布して有機着色層を形成し、その有機着色層により、外乱光（受光素子の誤作動の原因となる光）の透過を阻止し、受光素子の誤作動を防止する光導波路デバイスが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−３９８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記有機着色層の厚みは、用いる有機色素液の粘度等により制限され、通常、５０μｍ以下である。そのため、太陽光のような外乱光の照度が高い環境（例えば、１０万ルクス）では、その外乱光の一部が上記有機着色層を透過し、さらにオーバークラッド層も透過し、受光素子が誤作動することがある。上記有機着色層がオーバークラッド層の表面に形成された光導波路デバイスは、その点で、改善の余地がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、太陽光のような外乱光の照度が高い環境で使用しても、受光素子（光電変換素子）の誤作動を防止することができる光導波路デバイスおよびそのオーバークラッド層の形成に用いられる樹脂組成物の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明は、アンダークラッド層と，このアンダークラッド層の表面に形成され光信号を伝播するコアと，このコアを被覆した状態で上記アンダークラッド層の表面に形成されているオーバークラッド層とを有し，上記オーバークラッド層の表面が外乱光の入射面になっている光導波路と、この光導波路に光結合され，受信した光信号を電気信号に変換する光電変換素子とを備え、この光電変換素子の受信可能な波長領域と上記外乱光の波長領域とが重なっている光導波路デバイスであって、上記オーバークラッド層が、紫外線硬化性樹脂を主成分とし、上記外乱光を吸収する色素を含有する樹脂組成物の硬化体からなり、上記コアの頂面からオーバークラッド層の表面までの厚みが１００μｍ以上に設定されている光導波路デバイスを第１の要旨とする。
【０００９】
また、本発明は、上記光導波路デバイスのオーバークラッド層の形成に用いられる樹脂組成物であって、紫外線硬化性樹脂を主成分とし、上記オーバークラッド層の表面から入射する外乱光を吸収する色素を含有し、上記コアを伝播する光信号の波長を代表する波長８５０ｎｍの光信号透過率Ｔ８５０と、上記外乱光の波長を代表する波長５００ｎｍの外乱光透過率Ｔ５００と、紫外線の波長を代表する波長３６５ｎｍの紫外線透過率Ｔ３６５とが、Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係を満たしている樹脂組成物を第２の要旨とする。
【００１０】
本発明者らは、太陽光のような外乱光の照度が高い環境でも、光電変換素子が誤作動しないようにするため、型成形等により厚く形成できるオーバークラッド層自体に外乱光を吸収させることを着想し、そのオーバークラッド層の形成材料および厚み等について、研究を重ねた。その結果、オーバークラッド層を、紫外線硬化性樹脂を主成分とし、上記外乱光を吸収する色素を含有する樹脂組成物の硬化体からなるものとし、さらに、オーバークラッド層の厚み（コアの頂面からの厚み）を１００μｍ以上に設定すると、オーバークラッド層自体に外乱光を吸収させることができ、光電変換素子の誤作動を防止できることを見出し、本発明に到達した。
【００１１】
また、本発明者らは、上記オーバークラッド層の形成に用いられる樹脂組成物について、研究を重ねた。その結果、その樹脂組成物として、光信号透過率Ｔ８５０と外乱光透過率Ｔ５００と紫外線透過率Ｔ３６５とが、Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係を満たしているものが適正であることを見出した。
【００１２】
すなわち、上記オーバークラッド層形成用の樹脂組成物が、上記Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係を満たしていることにより、オーバークラッド層を形成する際に上記樹脂組成物に照射される紫外線は、その樹脂組成物内に入射した後、色素に吸収されることなく、紫外線硬化性樹脂に適正に吸収される。このため、上記樹脂組成物は、紫外線照射による硬化性に優れ、適正にオーバークラッド層に形成される。しかも、そのように形成されたオーバークラッド層は、色素が含有されていても、脆くならず、機械的強度にも優れている。
【００１３】
また、上記Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係は、上記樹脂組成物が硬化してオーバークラッド層に形成された後も満たされる。すなわち、オーバークラッド層における外乱光透過率Ｔ５００は、小さく設定される。そのため、上記オーバークラッド層の厚み（コアの頂面から１００μｍ以上）と相俟って、外乱光がオーバークラッド層の表面から入射しても、その外乱光は、オーバークラッド層内の色素で充分に吸収される。その結果、外乱光による光電変換素子の誤作動を防止することができる。
【００１４】
さらに、光導波路と光電変換素子との光結合部分では、通常、光導波路のコアの先端面と光電変換素子との間に、僅かな厚みのオーバークラッド層部分が形成される。その理由は、コアの先端部分が突出して露出していると、その突出部分から光が散乱し、光伝播損失が大きくなるからである。このようにコアの先端面がオーバークラッド層部分で被覆されている状態において、上記Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係のように光信号透過率Ｔ８５０が大きく設定されると、コアの先端面から出射した光信号は、その前方のオーバークラッド層部分を透過し易く、光電変換素子に効率よく達することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光導波路デバイスでは、オーバークラッド層が、紫外線硬化性樹脂を主成分とし、外乱光を吸収する色素を含有する樹脂組成物の硬化体からなり、コアの頂面からオーバークラッド層の表面までの厚みが１００μｍ以上に設定されている。そのため、外乱光がオーバークラッド層の表面から入射しても、その外乱光は、オーバークラッド層内の色素で充分に吸収される。その結果、外乱光による光電変換素子の誤作動を防止することができる。さらに、本発明の光導波路デバイスでは、オーバークラッド層の表面に、従来のような有機着色層等の新たな層を形成する必要がなく、光導波路の厚みが厚くならないという利点を有する。
【００１６】
特に、上記コアを伝播する光信号が、波長領域７００〜１０００ｎｍの範囲内にある近赤外線であり、上記外乱光が、波長領域４００〜７００ｎｍの範囲を含む太陽光であり、上記光電変換素子の受信可能な波長領域が、４００〜１０００ｎｍの範囲内である場合には、上記波長領域４００〜７００ｎｍの範囲は太陽光エネルギーが強い領域であるものの、本発明の光導波路デバイスを、太陽光の下で、誤作動を起こすことなく使用することができる。
【００１７】
また、上記色素が、下記の（ａ）〜（ｃ）のいずれかからなる場合には、色素の色（種類）によって吸収できる光の波長領域が異なることから、色素の色（種類）を複数とすることにより、吸収できる外乱光の波長領域を所定の領域に設定することができ、外乱光をより効率よく吸収することができる。
（ａ）赤色色素および緑色色素の２種類。
（ｂ）赤色色素，緑色色素および黄色色素の３種類。
（ｃ）赤色色素，緑色色素および青色色素の３種類。
【００１８】
そして、本発明の光導波路デバイスのオーバークラッド層の形成に用いられる樹脂組成物は、紫外線硬化性樹脂を主成分とし、上記オーバークラッド層の表面から入射する外乱光を吸収する色素を含有し、それにより、光信号透過率Ｔ８５０と外乱光透過率Ｔ５００と紫外線透過率Ｔ３６５とが、Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係を満たしている。そのため、本発明の樹脂組成物に紫外線を照射してオーバークラッド層を形成する際には、その紫外線は、本発明の樹脂組成物に入射した後、色素に吸収されることなく、紫外線硬化性樹脂に適正に吸収される。このため、本発明の樹脂組成物は、紫外線照射による硬化性に優れ、適正にオーバークラッド層に形成される。しかも、そのように形成されたオーバークラッド層は、色素を含有していても、脆くならず、機械的強度にも優れる。さらに、上記Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係は、上記樹脂組成物が硬化してオーバークラッド層に形成された後も満たされる。そのため、本発明の樹脂組成物を用いることにより、外乱光の透過量を少なくすることができるオーバークラッド層を形成することができる。また、コアの先端面がオーバークラッド層部分で被覆されている状態であっても、コアの先端面から出射した光信号が透過し易くなるオーバークラッド層部分を形成することができる。
【００１９】
特に、上記外乱光透過率Ｔ５００が１０％以下であり、上記紫外線透過率Ｔ３６５が３〜５０％の範囲内であり、上記光信号透過率Ｔ８５０が８０％以上である場合には、オーバークラッド層の形成性がより向上する。また、機械的強度がより向上したオーバークラッド層を形成することができる。さらに、外乱光の透過量をより少なくできるオーバークラッド層を形成することができるとともに、コアの先端面から出射した光信号がより透過し易くなるオーバークラッド層部分を形成することができる。
【００２０】
また、上記紫外線硬化性樹脂が、樹脂組成物の総重量に対して８０〜９９重量％の範囲内であり、上記色素が、樹脂組成物の総重量に対して０．０５〜０．７５重量％の範囲内である場合には、オーバークラッド層の形成性がより一層向上する。また、機械的強度がより一層向上したオーバークラッド層を形成することができる。さらに、外乱光の透過量をより一層少なくできるオーバークラッド層を形成することができるとともに、コアの先端面から出射した光信号がより一層透過し易くなるオーバークラッド層部分を形成することができる。
【００２１】
さらに、上記色素が、下記の（ａ）〜（ｃ）のいずれかからなる場合には、色素の種類（色）によって吸収できる光の波長領域が異なることから、色素の種類（色）を複数とすることにより、吸収できる外乱光の波長領域を所定の領域に設定でき、外乱光をより効率よく吸収できるオーバークラッド層を形成することができる。
（ａ）赤色色素および緑色色素の２種類。
（ｂ）赤色色素，緑色色素および黄色色素の３種類。
（ｃ）赤色色素，緑色色素および青色色素の３種類。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の光導波路デバイスの一実施の形態を模式的に示し、（ａ）は、その縦断面図であり、（ｂ）は、その横断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、上記光導波路デバイスの光導波路の製法を模式的に示す説明図である。
【図３】実施例および比較例のオーバークラッド層の吸収スペクトルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。
【００２４】
図１（ａ）は、本発明の光導波路デバイスの一実施の形態を模式的に示す縦断面図であり、図１（ｂ）は、その横断面図である。この光導波路デバイスは、光導波路Ａと、この光導波路Ａの一端部（図では左端部）に光結合された受光素子（光電変換素子）Ｂとを備えている。そして、上記光導波路デバイスは、太陽光のような外乱光の照度が高い環境で使用される。そのため、上記光導波路Ａのオーバークラッド層３の表面は、上記外乱光の入射面となる。そこで、その外乱光をオーバークラッド層３で吸収し、受光素子Ｂの誤作動を防止するよう、上記オーバークラッド層３は、紫外線硬化性樹脂を主成分とし、上記外乱光を吸収する色素を含有する樹脂組成物の硬化体からなっているとともに、上記コア２の頂面からオーバークラッド層３の表面までの厚みが１００μｍ以上に設定されている。このようなオーバークラッド層３の形成材料および厚みが、本発明の特徴の一つである。
【００２５】
上記光導波路Ａは、図１（ａ），（ｂ）に示すように、アンダークラッド層１と、このアンダークラッド層１の表面に形成され光信号を伝播するコア２と、このコア２を被覆した状態で上記アンダークラッド層１の表面に形成されている上記オーバークラッド層３とにより構成されている。また、この実施の形態では、上記コア２の先端面がオーバークラッド層３の一部分で被覆されており、このオーバークラッド層３の一部分を介して、コア２の先端面と受光素子Ｂとが光結合されている。
【００２６】
上記コア２を伝播する光信号は、通常、波長領域７００〜１０００ｎｍの範囲内にある近赤外線が用いられ、なかでも、波長８５０ｎｍの近赤外線が好適に用いられている。
【００２７】
上記受光素子Ｂは、コア２を伝播してきた光信号を受信し、その光信号を電気信号に変換するものである。その受光素子Ｂとしては、通常、受信可能な波長領域を４００〜１０００ｎｍの範囲内とするものが用いられる。そのような受光素子Ｂとしては、例えば、ＣＭＯＳ（相補正金属酸化膜半導体）イメージセンサ，ＣＣＤ（Charge Coupled Dedice ）イメージセンサ等が好適に用いられる。
【００２８】
上記オーバークラッド層３の表面から入射する外乱光は、通常、太陽光である。太陽光は、赤外線，可視光線および紫外線を含む、広い波長領域を有する光であり、なかでも、波長領域４００〜７００ｎｍの範囲がエネルギーの強い領域となっている。そのため、外乱光が太陽光である場合、上記色素としては、上記太陽光エネルギーの強い波長領域を含む４００〜７８０ｎｍの波長領域の光を吸収するものが用いられる。
【００２９】
つぎに、上記光導波路Ａの製法について詳しく説明する。
【００３０】
まず、アンダークラッド層１を形成する際に用いる平板状の基台１０〔図２（ａ）参照〕を準備する。この基台１０の形成材料としては、例えば、樹脂，ガラス，石英，シリコン，金属等があげられる。基台１０の厚みは、例えば、２０μｍ（フィルム状）〜５ｍｍ（板状）の範囲内に設定される。
【００３１】
ついで、図２（ａ）に示すように、上記基台１０の表面の所定領域に、アンダークラッド層１を形成する。このアンダークラッド層１の形成材料としては、熱硬化性樹脂または感光性樹脂があげられる。上記熱硬化性樹脂を用いる場合は、その熱硬化性樹脂が溶媒に溶解しているワニスを塗布した後、それを加熱することにより、アンダークラッド層１に形成する。一方、上記感光性樹脂を用いる場合は、その感光性樹脂が溶媒に溶解しているワニスを塗布した後、それを紫外線等の照射線で露光することにより、アンダークラッド層１に形成する。アンダークラッド層１の厚みは、好ましくは５〜５０μｍの範囲内に設定される。
【００３２】
つぎに、図２（ｂ）に示すように、上記アンダークラッド層１の表面に、所定パターンのコア２を形成する。そのコア２の形成方法としては、例えば、プラズマを用いたドライエッチング法，転写法，露光・現像法，フォトブリーチ法等があげられる。このコア２の形成材料としては、好ましくは、パターニング性に優れた感光性樹脂が用いられる。その感光性樹脂としては、例えば、アクリル系紫外線硬化性樹脂，エポキシ系紫外線硬化性樹脂，シロキサン系紫外線硬化性樹脂，ノルボルネン系紫外線硬化性樹脂，ポリイミド系紫外線硬化性樹脂等があげられ、これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。また、コア２の断面形状は、例えば、パターニング性に優れた台形または長方形である。コア２の幅は、好ましくは１０〜５００μｍの範囲内に設定される。コア２の厚み（高さ）は、好ましくは１０〜１００μｍの範囲内に設定される。
【００３３】
なお、上記コア２の形成材料としては、上記アンダークラッド層１および下記オーバークラッド層３〔図２（ｄ）参照〕の形成材料よりも屈折率が高く、伝播する光信号の波長で透明性が高い材料が用いられる。上記屈折率の調整は、上記アンダークラッド層１，コア２，オーバークラッド層３の各形成材料である樹脂に導入する有機基の種類および含有量の少なくとも一方を変化させることにより、適宜、増加ないし減少させることができる。例えば、環状芳香族性の基（フェニル基等）を樹脂分子中に導入するか、あるいはその芳香族性基の樹脂分子中の含有量を増加させることにより、屈折率を大きくすることができる。他方、直鎖または環状脂肪族性の基（メチル基，ノルボルネン基等）を樹脂分子中に導入するか、あるいはその脂肪族性基の樹脂分子中の含有量を増加させることにより、屈折率を小さくすることができる。
【００３４】
つぎに、オーバークラッド層３〔図２（ｄ）参照〕の形成材料を準備する。この形成材料は、紫外線硬化性樹脂を主成分とし、上記外乱光を吸収する色素を含有する樹脂組成物３Ａ〔図２（ｃ）参照〕である。そして、この樹脂組成物３Ａは、光信号透過率Ｔ８５０と外乱光透過率Ｔ５００と紫外線透過率Ｔ３６５とが、Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係を満たしている。ここで、Ｔ８５０は、上記コア２を伝播する光信号（波長領域７００〜１０００ｎｍの範囲内にある近赤外線）の波長を代表する波長８５０ｎｍの光信号透過率である。Ｔ５００は、上記外乱光（波長領域４００〜７００ｎｍの範囲内にある太陽光）の波長を代表する波長５００ｎｍの外乱光透過率である。Ｔ３６５は、紫外線の波長を代表する波長３６５ｎｍの紫外線透過率である。このようなオーバークラッド層３の形成材料である樹脂組成物３Ａが、本発明の特徴の一つである。
【００３５】
上記各透過率は、上記関係を満たす範囲において、上記外乱光透過率Ｔ５００が１０％以下であり、上記紫外線透過率Ｔ３６５が３〜５０％の範囲内であり、上記光信号透過率Ｔ８５０が８０％以上であることが好ましい。
【００３６】
上記樹脂組成物３Ａにおける紫外線硬化性樹脂としては、上記コア２の形成材料と同様の紫外線硬化性樹脂（アクリル系紫外線硬化性樹脂等）があげられる。そして、上記樹脂組成物３Ａにおける紫外線硬化性樹脂の割合は、樹脂組成物３Ａの総重量に対して８０〜９９重量％の範囲内であることが好ましい。
【００３７】
上記色素としては、先に述べたように、外乱光が太陽光である場合、波長４００〜７８０ｎｍの光を吸収するものが用いられる。また、上記色素は、その種類（色）によって吸収できる光の波長領域が異なることから、２種類の色素からなることが好ましく、より好ましくは３種類の色素からなることである。２種類の色素を用いる場合、その組み合わせは、赤色色素および緑色色素の２種類であることが好ましい。３種類の色素を用いる場合、その組み合わせは、赤色色素，緑色色素および黄色色素の３種類、または赤色色素，緑色色素および青色色素の３種類であることが好ましい。このように、色素の種類（色）を複数とすることにより、吸収できる外乱光の波長領域を所定の領域に設定でき、外乱光をより効率よく吸収できるオーバークラッド層３を形成することができる。そして、上記樹脂組成物３Ａにおける色素の割合は、樹脂組成物３Ａの総重量に対して０．０５〜０．７５重量％の範囲内であることが好ましい。
【００３８】
なお、上記樹脂組成物３Ａにおいて、上記紫外線硬化性樹脂および色素以外に含有される物質は、光酸発生剤等の添加剤である。
【００３９】
つぎに、図２（ｃ）に示すように、オーバークラッド層形成用の成形型２０を準備する。この成形型２０の下面には、上記オーバークラッド層３〔図２（ｄ）参照〕の形状に対応する型面を有する凹部２１が形成されている。この実施の形態では、上記凹部２１の一端部分（図の右端部分）が、レンズ曲面２１ａに形成されている。また、上記成形型２０には、オーバークラッド層３の形成材料を注入するための注入孔（図示せず）が、上記凹部２１に連通した状態で形成されている。さらに、上記成形型２０としては、その成形型２０を透して、上記樹脂組成物３Ａを、紫外線により露光する必要があるため、紫外線を透過する材料からなるもの（例えば石英製のもの）が用いられる。
【００４０】
そして、上記成形型２０の凹部２１内に上記コア２が配置されるよう、その成形型２０の下面をアンダークラッド層１の表面に密着させる。そして、上記凹部２１の型面とアンダークラッド層１の表面とコア２の表面で囲まれた成形空間に、オーバークラッド層３の形成材料である上記樹脂組成物３Ａを、上記成形型２０に形成された注入孔から注入し、上記成形空間を上記樹脂組成物３Ａで満たす。つぎに、上記成形型２０を透して紫外線を露光し、その後、必要に応じて加熱処理を行う。これにより、上記樹脂組成物３Ａが硬化し、一端部分がレンズ部３ａに形成されたオーバークラッド層３が形成される。このオーバークラッド層３の、コア２の頂面からの厚みは、１００μｍ以上に設定され、好ましくは５００μｍ以上であり、より好ましくは８００〜１５００μｍの範囲内である。
【００４１】
このオーバークラッド層３の形成工程において、上記樹脂組成物３Ａが上記Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係を満たしていることにより、照射される紫外線は、上記樹脂組成物３Ａに入射した後、色素に吸収されることなく、紫外線硬化性樹脂に適正に吸収される。このため、上記樹脂組成物３Ａは、紫外線照射による硬化性に優れ、適正にオーバークラッド層３に形成される。しかも、そのように形成されたオーバークラッド層３は、色素を含有していても、脆くならず、機械的強度にも優れている。
【００４２】
つぎに、図２（ｄ）に示すように、脱型し、その後、アンダークラッド層１から基台１０〔図２（ｃ）参照〕を剥離し、アンダークラッド層１、コア２およびオーバークラッド層３からなる光導波路Ａを得る。
【００４３】
そして、その光導波路Ａの一端部（図では左端部）に、受光素子Ｂを光結合することにより、図１（ａ），（ｂ）に示す光導波路デバイスを得る。
【００４４】
上記光導波路デバイスは、例えば、光導波路をＬ字板状に形成することにより、タッチパネルにおける指等の触れ位置の検知手段として用いることができる。すなわち、上記Ｌ字板状の光導波路において、複数のコア２を、上記Ｌ字板状の角部から内側端縁部に、等間隔に並列状態で延びたパターンに形成する。そして、上記光導波路の角部の外側に、受光素子を光結合し、光導波路デバイスを作製する。そして、その光導波路デバイスを、タッチパネルの四角形のディスプレイの画面周縁部に沿って設置すると、太陽光のような外乱光の照度が高い環境でも、タッチパネルにおける指等の触れ位置の検知手段として用いることができる。
【００４５】
なお、上記実施の形態では、オーバークラッド層３にのみ色素を含有させたが、アンダークラッド層１にも、同様に、色素を含有させてもよい。
【００４６】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。但し、本発明は、実施例に限定されるわけではない。
【実施例】
【００４７】
〔アンダークラッド層の形成材料〕
脂環骨格を有するエポキシ系紫外線硬化性樹脂（ＡＤＥＫＡ社製、ＥＰ４０８０Ｅ）１００重量部、光酸発生剤（サンアプロ社製、ＣＰＩ−２００Ｘ）２重量部を混合することにより、アンダークラッド層の形成材料を調製した。
【００４８】
〔コアおよび突起部の形成材料〕
フルオレン骨格を含むエポキシ系紫外線硬化性樹脂（大阪ガスケミカル社製、オグソールＥＧ）４０重量部、フルオレン骨格を含むエポキシ系紫外線硬化性樹脂（ナガセケムテックス社製、ＥＸ−１０４０）３０重量部、１，３，３−トリス｛４−〔２−（３−オキセタニル）〕ブトキシフェニル｝ブタン３０重量部、光酸発生剤（サンアプロ社製、ＣＰＩ−２００Ｘ）１重量部、乳酸エチル４１重量部を混合することにより、コアの形成材料を調製した。
【００４９】
〔オーバークラッド層の形成材料：樹脂組成物Ａ〕
脂環骨格を有するエポキシ系紫外線硬化性樹脂（ＡＤＥＫＡ社製、ＥＰ４０８０Ｅ）１００重量部、光酸発生剤（サンアプロ社製、ＣＰＩ−２００Ｘ）２重量部、赤色色素（有本化学工業社製、Ｐｌａｓｔ Ｒｅｄ ８３３５）０．０５重量部、緑色色素（有本化学工業社製、Ｐｌａｓｔ Ｇｒｅｅｎ ８６２０）０．０５重量部、黄色色素（有本化学工業社製、Ｐｌａｓｔ Ｙｅｌｌｏｗ ８０７０）０．０５重量部を混合することにより、オーバークラッド層の形成材料を調製した。
【００５０】
この樹脂組成物Ａを、石英製の有底筒状のセル（壁厚１ｍｍ）に入れ、それを分光光度計（ＪＡＳＣＯ社製、Ｖ−６７０）にセットして測定した結果、上記樹脂組成物Ａは、外乱光透過率Ｔ５００＝３．６％、紫外線透過率Ｔ３６５＝１８．６％、光信号透過率Ｔ８５０＝９９．５％を示し、Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係を満たしていた。
【００５１】
〔オーバークラッド層の形成材料：樹脂組成物Ｂ〕
脂環骨格を有するエポキシ系紫外線硬化性樹脂（ＡＤＥＫＡ社製、ＥＰ４０８０Ｅ）１００重量部、光酸発生剤（サンアプロ社製、ＣＰＩ−２００Ｘ）２重量部、赤色色素（有本化学工業社製、Ｏｌｌ Ｓｃａｒｌｅｔ ５２０６）０．０３重量部、緑色色素（有本化学工業社製、Ｐｌａｓｔ Ｇｒｅｅｎ ８６２０）０．０３重量部、青色色素（有本化学工業社製、Ｐｌａｓｔ Ｂｌｕｅ ８５９０）０．０３重量部を混合することにより、オーバークラッド層の形成材料を調製した。
【００５２】
この樹脂組成物Ｂは、上記分光光度計を用いて測定した結果、外乱光透過率Ｔ５００＝０．８％、紫外線透過率Ｔ３６５＝１７．１％、光信号透過率Ｔ８５０＝１００％を示し、Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係を満たしていた。
【００５３】
〔オーバークラッド層の形成材料：樹脂組成物Ｃ〕
脂環骨格を有するエポキシ系紫外線硬化性樹脂（ＡＤＥＫＡ社製、ＥＰ４０８０Ｅ）１００重量部、光酸発生剤（サンアプロ社製、ＣＰＩ−２００Ｘ）２重量部を混合することにより、オーバークラッド層の形成材料を調製した。
【００５４】
この樹脂組成物Ｃは、上記分光光度計を用いて測定した結果、外乱光透過率Ｔ５００＝９９．９％、紫外線透過率Ｔ３６５＝７５．７％、光信号透過率Ｔ８５０＝９９．９％を示した。
【００５５】
〔実施例１〕
〔光導波路の作製〕
まず、厚み１８８μｍのポリエチレンナフタレート製フィルム（基台）の表面に、上記アンダークラッド層の形成材料をアプリケーターにより塗布した。つづいて、１０００ｍＪ／ｃｍ2 の紫外線照射による露光を行った後、８０℃×５分間の加熱処理を行うことにより、アンダークラッド層（厚み２０μｍ）を形成した。
【００５６】
ついで、上記アンダークラッド層の表面に、上記コアの形成材料をアプリケーターにより塗布した後、１００℃×５分間の加熱処理を行い、コア形成用の感光性樹脂層を形成した。つぎに、コアのパターンと同形状の開口パターンが形成されたフォトマスクを介して、上記感光性樹脂層を紫外線照射により露光した後、加熱処理を行った。そして、現像液を用いて現像することにより、未露光部分を溶解除去し、その後、加熱処理を行うことにより、幅２０μｍ、高さ５０μｍの断面長方形のコアを形成した。
【００５７】
つぎに、オーバークラッド層を型成形する石英製の成形型を、コアを覆った状態でセットした。そして、上記オーバークラッド層の形成材料である樹脂組成物Ａを、成形空間に注入した後、その成形型を透して１０００ｍＪ／ｃｍ2 の紫外線照射による露光を行った。その後、脱型し、オーバークラッド層（コアの頂面からの厚み９５０μｍ）を得た。このようにして、光導波路を作製した。
【００５８】
〔光導波路デバイスの作製〕
受光素子（Ｏｐｔｗｅｌｌ社製、ＣＭＯＳリニアセンサアレイ）を準備し、上記コアを伝播する光信号が上記受光素子の受光部に受信されるよう、上記受光素子を位置決めし、その状態で、上記光導波路に接着剤で固定し、両者を光結合した。このようにして、光導波路デバイスを作製した。
【００５９】
〔実施例２〕
上記実施例１において、オーバークラッド層の形成材料として樹脂組成物Ｂを用い、それに対する紫外線照射による露光を３０００ｍＪ／ｃｍ2 とした。それ以外は、上記実施例１と同様にして、光導波路デバイスを作製した。
【００６０】
〔比較例〕
上記実施例１において、オーバークラッド層の形成材料として樹脂組成物Ｃを用いた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、光導波路デバイスを作製した。
【００６１】
〔オーバークラッド層の光透過率（吸収スペクトル）〕
上記実施例１，２および比較例の光導波路におけるオーバークラッド層から小片を切り出し、石英製の有底筒状のセル（壁厚１ｍｍ）に予め充填していた流動パラフィン内に入れ、それを分光光度計（ＪＡＳＣＯ社製、Ｖ−６７０）にセットして測定した結果、上記実施例１，２および比較例の光導波路におけるオーバークラッド層の光透過率（吸収スペクトル）は、図３に示すようになった。なお、上記オーバークラッド層から切り出した小片の表面は、粗面となっており、その粗面による光の表面散乱を防止するために、上記流動パラフィンを用いた。
【００６２】
〔評価：受光素子の受光強度〕
上記実施例１，２および比較例の光導波路デバイスのオーバークラッド層の表面に、照度１０万ルクスの光（直射日光に相当）を照射した。そのときの受光素子の受光強度を測定した結果、実施例１，２では０．３Ｖ、比較例では３．０Ｖであった。
【００６３】
上記受光素子の受光強度は、理想的には０Ｖであるが、実用的には２Ｖ以下であれば、誤作動しないことがわかっている。したがって、上記結果から、実施例１，２の光導波路デバイスは、直射日光の下でも、誤作動を起こすことなく使用することができ、比較例の光導波路デバイスは、直射日光の下では、誤作動を起こし、適正に使用することができないことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の光導波路デバイスは、太陽光のような外乱光の照度が高い環境において、タッチパネルにおける指等の触れ位置の検知手段、または音声や画像等のデジタル信号を高速で伝送，処理する情報通信機器，信号処理装置等に用いることができる。
【符号の説明】
【００６５】
Ａ 光導波路
Ｂ 受光素子
２ コア
３ オーバークラッド層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路と光電変換素子とが光結合されている光導波路デバイスおよびそのオーバークラッド層の形成に用いられる樹脂組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、光を媒体とした情報通信が普及している。例えば、光導波路と、この光導波路の端部に光結合された受光素子（光電変換素子）とを備えた光導波路デバイスにより、情報通信が行われる。すなわち、光導波路のコア内を伝播してきた光信号が、上記受光素子で受信され、その受光素子により、電気信号に変換される。
【０００３】
しかしながら、上記光導波路デバイスが、例えば、太陽光の下で使用されると、太陽光は、照度が高いため、光導波路のオーバークラッド層を透過してコア内に入射する。上記受光素子が受信する波長領域は、通常、波長４００〜１０００ｎｍと広く、可視光線の波長領域（およそ４００〜８００ｎｍの範囲）を含んでいるため、上記のように太陽光の下で光導波路デバイスを使用すると、光信号が伝播されていない状態でも、上記受光素子が、上記オーバークラッド層を透過してコア内に入射した太陽光の一部を受光し、誤作動を起こす。
【０００４】
そこで、オーバークラッド層の表面に、有機色素液を塗布して有機着色層を形成し、その有機着色層により、外乱光（受光素子の誤作動の原因となる光）の透過を阻止し、受光素子の誤作動を防止する光導波路デバイスが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−３９８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記有機着色層の厚みは、用いる有機色素液の粘度等により制限され、通常、５０μｍ以下である。そのため、太陽光のような外乱光の照度が高い環境（例えば、１０万ルクス）では、その外乱光の一部が上記有機着色層を透過し、さらにオーバークラッド層も透過し、受光素子が誤作動することがある。上記有機着色層がオーバークラッド層の表面に形成された光導波路デバイスは、その点で、改善の余地がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、太陽光のような外乱光の照度が高い環境で使用しても、受光素子（光電変換素子）の誤作動を防止することができる光導波路デバイスおよびそのオーバークラッド層の形成に用いられる樹脂組成物の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明は、アンダークラッド層と，このアンダークラッド層の表面に形成され光信号を伝播するコアと，このコアを被覆した状態で上記アンダークラッド層の表面に形成されているオーバークラッド層とを有し，上記オーバークラッド層の表面が外乱光の入射面になっている光導波路と、この光導波路に光結合され，受信した光信号を電気信号に変換する光電変換素子とを備え、この光電変換素子の受信可能な波長領域と上記外乱光の波長領域とが重なっている光導波路デバイスであって、上記オーバークラッド層が、紫外線硬化性樹脂を主成分とし、上記外乱光を吸収する色素を含有する樹脂組成物の硬化体からなり、上記コアの頂面からオーバークラッド層の表面までの厚みが１００μｍ以上に設定されている光導波路デバイスを第１の要旨とする。
【０００９】
また、本発明は、上記光導波路デバイスのオーバークラッド層の形成に用いられる樹脂組成物であって、紫外線硬化性樹脂を主成分とし、上記オーバークラッド層の表面から入射する外乱光を吸収する色素を含有し、上記コアを伝播する光信号の波長を代表する波長８５０ｎｍの光信号透過率Ｔ８５０と、上記外乱光の波長を代表する波長５００ｎｍの外乱光透過率Ｔ５００と、紫外線の波長を代表する波長３６５ｎｍの紫外線透過率Ｔ３６５とが、Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係を満たしている樹脂組成物を第２の要旨とする。
【００１０】
本発明者らは、太陽光のような外乱光の照度が高い環境でも、光電変換素子が誤作動しないようにするため、型成形等により厚く形成できるオーバークラッド層自体に外乱光を吸収させることを着想し、そのオーバークラッド層の形成材料および厚み等について、研究を重ねた。その結果、オーバークラッド層を、紫外線硬化性樹脂を主成分とし、上記外乱光を吸収する色素を含有する樹脂組成物の硬化体からなるものとし、さらに、オーバークラッド層の厚み（コアの頂面からの厚み）を１００μｍ以上に設定すると、オーバークラッド層自体に外乱光を吸収させることができ、光電変換素子の誤作動を防止できることを見出し、本発明に到達した。
【００１１】
また、本発明者らは、上記オーバークラッド層の形成に用いられる樹脂組成物について、研究を重ねた。その結果、その樹脂組成物として、光信号透過率Ｔ８５０と外乱光透過率Ｔ５００と紫外線透過率Ｔ３６５とが、Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係を満たしているものが適正であることを見出した。
【００１２】
すなわち、上記オーバークラッド層形成用の樹脂組成物が、上記Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係を満たしていることにより、オーバークラッド層を形成する際に上記樹脂組成物に照射される紫外線は、その樹脂組成物内に入射した後、色素に吸収されることなく、紫外線硬化性樹脂に適正に吸収される。このため、上記樹脂組成物は、紫外線照射による硬化性に優れ、適正にオーバークラッド層に形成される。しかも、そのように形成されたオーバークラッド層は、色素が含有されていても、脆くならず、機械的強度にも優れている。
【００１３】
また、上記Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係は、上記樹脂組成物が硬化してオーバークラッド層に形成された後も満たされる。すなわち、オーバークラッド層における外乱光透過率Ｔ５００は、小さく設定される。そのため、上記オーバークラッド層の厚み（コアの頂面から１００μｍ以上）と相俟って、外乱光がオーバークラッド層の表面から入射しても、その外乱光は、オーバークラッド層内の色素で充分に吸収される。その結果、外乱光による光電変換素子の誤作動を防止することができる。
【００１４】
さらに、光導波路と光電変換素子との光結合部分では、通常、光導波路のコアの先端面と光電変換素子との間に、僅かな厚みのオーバークラッド層部分が形成される。その理由は、コアの先端部分が突出して露出していると、その突出部分から光が散乱し、光伝播損失が大きくなるからである。このようにコアの先端面がオーバークラッド層部分で被覆されている状態において、上記Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係のように光信号透過率Ｔ８５０が大きく設定されると、コアの先端面から出射した光信号は、その前方のオーバークラッド層部分を透過し易く、光電変換素子に効率よく達することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光導波路デバイスでは、オーバークラッド層が、紫外線硬化性樹脂を主成分とし、外乱光を吸収する色素を含有する樹脂組成物の硬化体からなり、コアの頂面からオーバークラッド層の表面までの厚みが１００μｍ以上に設定されている。そのため、外乱光がオーバークラッド層の表面から入射しても、その外乱光は、オーバークラッド層内の色素で充分に吸収される。その結果、外乱光による光電変換素子の誤作動を防止することができる。さらに、本発明の光導波路デバイスでは、オーバークラッド層の表面に、従来のような有機着色層等の新たな層を形成する必要がなく、光導波路の厚みが厚くならないという利点を有する。
【００１６】
特に、上記コアを伝播する光信号が、波長領域７００〜１０００ｎｍの範囲内にある近赤外線であり、上記外乱光が、波長領域４００〜７００ｎｍの範囲を含む太陽光であり、上記光電変換素子の受信可能な波長領域が、４００〜１０００ｎｍの範囲内である場合には、上記波長領域４００〜７００ｎｍの範囲は太陽光エネルギーが強い領域であるものの、本発明の光導波路デバイスを、太陽光の下で、誤作動を起こすことなく使用することができる。
【００１７】
また、上記色素が、下記の（ａ）〜（ｃ）のいずれかからなる場合には、色素の色（種類）によって吸収できる光の波長領域が異なることから、色素の色（種類）を複数とすることにより、吸収できる外乱光の波長領域を所定の領域に設定することができ、外乱光をより効率よく吸収することができる。
（ａ）赤色色素および緑色色素の２種類。
（ｂ）赤色色素，緑色色素および黄色色素の３種類。
（ｃ）赤色色素，緑色色素および青色色素の３種類。
【００１８】
そして、本発明の光導波路デバイスのオーバークラッド層の形成に用いられる樹脂組成物は、紫外線硬化性樹脂を主成分とし、上記オーバークラッド層の表面から入射する外乱光を吸収する色素を含有し、それにより、光信号透過率Ｔ８５０と外乱光透過率Ｔ５００と紫外線透過率Ｔ３６５とが、Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係を満たしている。そのため、本発明の樹脂組成物に紫外線を照射してオーバークラッド層を形成する際には、その紫外線は、本発明の樹脂組成物に入射した後、色素に吸収されることなく、紫外線硬化性樹脂に適正に吸収される。このため、本発明の樹脂組成物は、紫外線照射による硬化性に優れ、適正にオーバークラッド層に形成される。しかも、そのように形成されたオーバークラッド層は、色素を含有していても、脆くならず、機械的強度にも優れる。さらに、上記Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係は、上記樹脂組成物が硬化してオーバークラッド層に形成された後も満たされる。そのため、本発明の樹脂組成物を用いることにより、外乱光の透過量を少なくすることができるオーバークラッド層を形成することができる。また、コアの先端面がオーバークラッド層部分で被覆されている状態であっても、コアの先端面から出射した光信号が透過し易くなるオーバークラッド層部分を形成することができる。
【００１９】
特に、上記外乱光透過率Ｔ５００が１０％以下であり、上記紫外線透過率Ｔ３６５が３〜５０％の範囲内であり、上記光信号透過率Ｔ８５０が８０％以上である場合には、オーバークラッド層の形成性がより向上する。また、機械的強度がより向上したオーバークラッド層を形成することができる。さらに、外乱光の透過量をより少なくできるオーバークラッド層を形成することができるとともに、コアの先端面から出射した光信号がより透過し易くなるオーバークラッド層部分を形成することができる。
【００２０】
また、上記紫外線硬化性樹脂が、樹脂組成物の総重量に対して８０〜９９重量％の範囲内であり、上記色素が、樹脂組成物の総重量に対して０．０５〜０．７５重量％の範囲内である場合には、オーバークラッド層の形成性がより一層向上する。また、機械的強度がより一層向上したオーバークラッド層を形成することができる。さらに、外乱光の透過量をより一層少なくできるオーバークラッド層を形成することができるとともに、コアの先端面から出射した光信号がより一層透過し易くなるオーバークラッド層部分を形成することができる。
【００２１】
さらに、上記色素が、下記の（ａ）〜（ｃ）のいずれかからなる場合には、色素の種類（色）によって吸収できる光の波長領域が異なることから、色素の種類（色）を複数とすることにより、吸収できる外乱光の波長領域を所定の領域に設定でき、外乱光をより効率よく吸収できるオーバークラッド層を形成することができる。
（ａ）赤色色素および緑色色素の２種類。
（ｂ）赤色色素，緑色色素および黄色色素の３種類。
（ｃ）赤色色素，緑色色素および青色色素の３種類。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の光導波路デバイスの一実施の形態を模式的に示し、（ａ）は、その縦断面図であり、（ｂ）は、その横断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、上記光導波路デバイスの光導波路の製法を模式的に示す説明図である。
【図３】実施例および比較例のオーバークラッド層の吸収スペクトルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。
【００２４】
図１（ａ）は、本発明の光導波路デバイスの一実施の形態を模式的に示す縦断面図であり、図１（ｂ）は、その横断面図である。この光導波路デバイスは、光導波路Ａと、この光導波路Ａの一端部（図では左端部）に光結合された受光素子（光電変換素子）Ｂとを備えている。そして、上記光導波路デバイスは、太陽光のような外乱光の照度が高い環境で使用される。そのため、上記光導波路Ａのオーバークラッド層３の表面は、上記外乱光の入射面となる。そこで、その外乱光をオーバークラッド層３で吸収し、受光素子Ｂの誤作動を防止するよう、上記オーバークラッド層３は、紫外線硬化性樹脂を主成分とし、上記外乱光を吸収する色素を含有する樹脂組成物の硬化体からなっているとともに、上記コア２の頂面からオーバークラッド層３の表面までの厚みが１００μｍ以上に設定されている。このようなオーバークラッド層３の形成材料および厚みが、本発明の特徴の一つである。
【００２５】
上記光導波路Ａは、図１（ａ），（ｂ）に示すように、アンダークラッド層１と、このアンダークラッド層１の表面に形成され光信号を伝播するコア２と、このコア２を被覆した状態で上記アンダークラッド層１の表面に形成されている上記オーバークラッド層３とにより構成されている。また、この実施の形態では、上記コア２の先端面がオーバークラッド層３の一部分で被覆されており、このオーバークラッド層３の一部分を介して、コア２の先端面と受光素子Ｂとが光結合されている。
【００２６】
上記コア２を伝播する光信号は、通常、波長領域７００〜１０００ｎｍの範囲内にある近赤外線が用いられ、なかでも、波長８５０ｎｍの近赤外線が好適に用いられている。
【００２７】
上記受光素子Ｂは、コア２を伝播してきた光信号を受信し、その光信号を電気信号に変換するものである。その受光素子Ｂとしては、通常、受信可能な波長領域を４００〜１０００ｎｍの範囲内とするものが用いられる。そのような受光素子Ｂとしては、例えば、ＣＭＯＳ（相補正金属酸化膜半導体）イメージセンサ，ＣＣＤ（Charge Coupled Dedice ）イメージセンサ等が好適に用いられる。
【００２８】
上記オーバークラッド層３の表面から入射する外乱光は、通常、太陽光である。太陽光は、赤外線，可視光線および紫外線を含む、広い波長領域を有する光であり、なかでも、波長領域４００〜７００ｎｍの範囲がエネルギーの強い領域となっている。そのため、外乱光が太陽光である場合、上記色素としては、上記太陽光エネルギーの強い波長領域を含む４００〜７８０ｎｍの波長領域の光を吸収するものが用いられる。
【００２９】
つぎに、上記光導波路Ａの製法について詳しく説明する。
【００３０】
まず、アンダークラッド層１を形成する際に用いる平板状の基台１０〔図２（ａ）参照〕を準備する。この基台１０の形成材料としては、例えば、樹脂，ガラス，石英，シリコン，金属等があげられる。基台１０の厚みは、例えば、２０μｍ（フィルム状）〜５ｍｍ（板状）の範囲内に設定される。
【００３１】
ついで、図２（ａ）に示すように、上記基台１０の表面の所定領域に、アンダークラッド層１を形成する。このアンダークラッド層１の形成材料としては、熱硬化性樹脂または感光性樹脂があげられる。上記熱硬化性樹脂を用いる場合は、その熱硬化性樹脂が溶媒に溶解しているワニスを塗布した後、それを加熱することにより、アンダークラッド層１に形成する。一方、上記感光性樹脂を用いる場合は、その感光性樹脂が溶媒に溶解しているワニスを塗布した後、それを紫外線等の照射線で露光することにより、アンダークラッド層１に形成する。アンダークラッド層１の厚みは、好ましくは５〜５０μｍの範囲内に設定される。
【００３２】
つぎに、図２（ｂ）に示すように、上記アンダークラッド層１の表面に、所定パターンのコア２を形成する。そのコア２の形成方法としては、例えば、プラズマを用いたドライエッチング法，転写法，露光・現像法，フォトブリーチ法等があげられる。このコア２の形成材料としては、好ましくは、パターニング性に優れた感光性樹脂が用いられる。その感光性樹脂としては、例えば、アクリル系紫外線硬化性樹脂，エポキシ系紫外線硬化性樹脂，シロキサン系紫外線硬化性樹脂，ノルボルネン系紫外線硬化性樹脂，ポリイミド系紫外線硬化性樹脂等があげられ、これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。また、コア２の断面形状は、例えば、パターニング性に優れた台形または長方形である。コア２の幅は、好ましくは１０〜５００μｍの範囲内に設定される。コア２の厚み（高さ）は、好ましくは１０〜１００μｍの範囲内に設定される。
【００３３】
なお、上記コア２の形成材料としては、上記アンダークラッド層１および下記オーバークラッド層３〔図２（ｄ）参照〕の形成材料よりも屈折率が高く、伝播する光信号の波長で透明性が高い材料が用いられる。上記屈折率の調整は、上記アンダークラッド層１，コア２，オーバークラッド層３の各形成材料である樹脂に導入する有機基の種類および含有量の少なくとも一方を変化させることにより、適宜、増加ないし減少させることができる。例えば、環状芳香族性の基（フェニル基等）を樹脂分子中に導入するか、あるいはその芳香族性基の樹脂分子中の含有量を増加させることにより、屈折率を大きくすることができる。他方、直鎖または環状脂肪族性の基（メチル基，ノルボルネン基等）を樹脂分子中に導入するか、あるいはその脂肪族性基の樹脂分子中の含有量を増加させることにより、屈折率を小さくすることができる。
【００３４】
つぎに、オーバークラッド層３〔図２（ｄ）参照〕の形成材料を準備する。この形成材料は、紫外線硬化性樹脂を主成分とし、上記外乱光を吸収する色素を含有する樹脂組成物３Ａ〔図２（ｃ）参照〕である。そして、この樹脂組成物３Ａは、光信号透過率Ｔ８５０と外乱光透過率Ｔ５００と紫外線透過率Ｔ３６５とが、Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係を満たしている。ここで、Ｔ８５０は、上記コア２を伝播する光信号（波長領域７００〜１０００ｎｍの範囲内にある近赤外線）の波長を代表する波長８５０ｎｍの光信号透過率である。Ｔ５００は、上記外乱光（波長領域４００〜７００ｎｍの範囲内にある太陽光）の波長を代表する波長５００ｎｍの外乱光透過率である。Ｔ３６５は、紫外線の波長を代表する波長３６５ｎｍの紫外線透過率である。このようなオーバークラッド層３の形成材料である樹脂組成物３Ａが、本発明の特徴の一つである。
【００３５】
上記各透過率は、上記関係を満たす範囲において、上記外乱光透過率Ｔ５００が１０％以下であり、上記紫外線透過率Ｔ３６５が３〜５０％の範囲内であり、上記光信号透過率Ｔ８５０が８０％以上であることが好ましい。
【００３６】
上記樹脂組成物３Ａにおける紫外線硬化性樹脂としては、上記コア２の形成材料と同様の紫外線硬化性樹脂（アクリル系紫外線硬化性樹脂等）があげられる。そして、上記樹脂組成物３Ａにおける紫外線硬化性樹脂の割合は、樹脂組成物３Ａの総重量に対して８０〜９９重量％の範囲内であることが好ましい。
【００３７】
上記色素としては、先に述べたように、外乱光が太陽光である場合、波長４００〜７８０ｎｍの光を吸収するものが用いられる。また、上記色素は、その種類（色）によって吸収できる光の波長領域が異なることから、２種類の色素からなることが好ましく、より好ましくは３種類の色素からなることである。２種類の色素を用いる場合、その組み合わせは、赤色色素および緑色色素の２種類であることが好ましい。３種類の色素を用いる場合、その組み合わせは、赤色色素，緑色色素および黄色色素の３種類、または赤色色素，緑色色素および青色色素の３種類であることが好ましい。このように、色素の種類（色）を複数とすることにより、吸収できる外乱光の波長領域を所定の領域に設定でき、外乱光をより効率よく吸収できるオーバークラッド層３を形成することができる。そして、上記樹脂組成物３Ａにおける色素の割合は、樹脂組成物３Ａの総重量に対して０．０５〜０．７５重量％の範囲内であることが好ましい。
【００３８】
なお、上記樹脂組成物３Ａにおいて、上記紫外線硬化性樹脂および色素以外に含有される物質は、光酸発生剤等の添加剤である。
【００３９】
つぎに、図２（ｃ）に示すように、オーバークラッド層形成用の成形型２０を準備する。この成形型２０の下面には、上記オーバークラッド層３〔図２（ｄ）参照〕の形状に対応する型面を有する凹部２１が形成されている。この実施の形態では、上記凹部２１の一端部分（図の右端部分）が、レンズ曲面２１ａに形成されている。また、上記成形型２０には、オーバークラッド層３の形成材料を注入するための注入孔（図示せず）が、上記凹部２１に連通した状態で形成されている。さらに、上記成形型２０としては、その成形型２０を透して、上記樹脂組成物３Ａを、紫外線により露光する必要があるため、紫外線を透過する材料からなるもの（例えば石英製のもの）が用いられる。
【００４０】
そして、上記成形型２０の凹部２１内に上記コア２が配置されるよう、その成形型２０の下面をアンダークラッド層１の表面に密着させる。そして、上記凹部２１の型面とアンダークラッド層１の表面とコア２の表面で囲まれた成形空間に、オーバークラッド層３の形成材料である上記樹脂組成物３Ａを、上記成形型２０に形成された注入孔から注入し、上記成形空間を上記樹脂組成物３Ａで満たす。つぎに、上記成形型２０を透して紫外線を露光し、その後、必要に応じて加熱処理を行う。これにより、上記樹脂組成物３Ａが硬化し、一端部分がレンズ部３ａに形成されたオーバークラッド層３が形成される。このオーバークラッド層３の、コア２の頂面からの厚みは、１００μｍ以上に設定され、好ましくは５００μｍ以上であり、より好ましくは８００〜１５００μｍの範囲内である。
【００４１】
このオーバークラッド層３の形成工程において、上記樹脂組成物３Ａが上記Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係を満たしていることにより、照射される紫外線は、上記樹脂組成物３Ａに入射した後、色素に吸収されることなく、紫外線硬化性樹脂に適正に吸収される。このため、上記樹脂組成物３Ａは、紫外線照射による硬化性に優れ、適正にオーバークラッド層３に形成される。しかも、そのように形成されたオーバークラッド層３は、色素を含有していても、脆くならず、機械的強度にも優れている。
【００４２】
つぎに、図２（ｄ）に示すように、脱型し、その後、アンダークラッド層１から基台１０〔図２（ｃ）参照〕を剥離し、アンダークラッド層１、コア２およびオーバークラッド層３からなる光導波路Ａを得る。
【００４３】
そして、その光導波路Ａの一端部（図では左端部）に、受光素子Ｂを光結合することにより、図１（ａ），（ｂ）に示す光導波路デバイスを得る。
【００４４】
上記光導波路デバイスは、例えば、光導波路をＬ字板状に形成することにより、タッチパネルにおける指等の触れ位置の検知手段として用いることができる。すなわち、上記Ｌ字板状の光導波路において、複数のコア２を、上記Ｌ字板状の角部から内側端縁部に、等間隔に並列状態で延びたパターンに形成する。そして、上記光導波路の角部の外側に、受光素子を光結合し、光導波路デバイスを作製する。そして、その光導波路デバイスを、タッチパネルの四角形のディスプレイの画面周縁部に沿って設置すると、太陽光のような外乱光の照度が高い環境でも、タッチパネルにおける指等の触れ位置の検知手段として用いることができる。
【００４５】
なお、上記実施の形態では、オーバークラッド層３にのみ色素を含有させたが、アンダークラッド層１にも、同様に、色素を含有させてもよい。
【００４６】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。但し、本発明は、実施例に限定されるわけではない。
【実施例】
【００４７】
〔アンダークラッド層の形成材料〕
脂環骨格を有するエポキシ系紫外線硬化性樹脂（ＡＤＥＫＡ社製、ＥＰ４０８０Ｅ）１００重量部、光酸発生剤（サンアプロ社製、ＣＰＩ−２００Ｘ）２重量部を混合することにより、アンダークラッド層の形成材料を調製した。
【００４８】
〔コアおよび突起部の形成材料〕
フルオレン骨格を含むエポキシ系紫外線硬化性樹脂（大阪ガスケミカル社製、オグソールＥＧ）４０重量部、フルオレン骨格を含むエポキシ系紫外線硬化性樹脂（ナガセケムテックス社製、ＥＸ−１０４０）３０重量部、１，３，３−トリス｛４−〔２−（３−オキセタニル）〕ブトキシフェニル｝ブタン３０重量部、光酸発生剤（サンアプロ社製、ＣＰＩ−２００Ｘ）１重量部、乳酸エチル４１重量部を混合することにより、コアの形成材料を調製した。
【００４９】
〔オーバークラッド層の形成材料：樹脂組成物Ａ〕
脂環骨格を有するエポキシ系紫外線硬化性樹脂（ＡＤＥＫＡ社製、ＥＰ４０８０Ｅ）１００重量部、光酸発生剤（サンアプロ社製、ＣＰＩ−２００Ｘ）２重量部、赤色色素（有本化学工業社製、Ｐｌａｓｔ Ｒｅｄ ８３３５）０．０５重量部、緑色色素（有本化学工業社製、Ｐｌａｓｔ Ｇｒｅｅｎ ８６２０）０．０５重量部、黄色色素（有本化学工業社製、Ｐｌａｓｔ Ｙｅｌｌｏｗ ８０７０）０．０５重量部を混合することにより、オーバークラッド層の形成材料を調製した。
【００５０】
この樹脂組成物Ａを、石英製の有底筒状のセル（壁厚１ｍｍ）に入れ、それを分光光度計（ＪＡＳＣＯ社製、Ｖ−６７０）にセットして測定した結果、上記樹脂組成物Ａは、外乱光透過率Ｔ５００＝３．６％、紫外線透過率Ｔ３６５＝１８．６％、光信号透過率Ｔ８５０＝９９．５％を示し、Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係を満たしていた。
【００５１】
〔オーバークラッド層の形成材料：樹脂組成物Ｂ〕
脂環骨格を有するエポキシ系紫外線硬化性樹脂（ＡＤＥＫＡ社製、ＥＰ４０８０Ｅ）１００重量部、光酸発生剤（サンアプロ社製、ＣＰＩ−２００Ｘ）２重量部、赤色色素（有本化学工業社製、Ｏｌｌ Ｓｃａｒｌｅｔ ５２０６）０．０３重量部、緑色色素（有本化学工業社製、Ｐｌａｓｔ Ｇｒｅｅｎ ８６２０）０．０３重量部、青色色素（有本化学工業社製、Ｐｌａｓｔ Ｂｌｕｅ ８５９０）０．０３重量部を混合することにより、オーバークラッド層の形成材料を調製した。
【００５２】
この樹脂組成物Ｂは、上記分光光度計を用いて測定した結果、外乱光透過率Ｔ５００＝０．８％、紫外線透過率Ｔ３６５＝１７．１％、光信号透過率Ｔ８５０＝１００％を示し、Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係を満たしていた。
【００５３】
〔オーバークラッド層の形成材料：樹脂組成物Ｃ〕
脂環骨格を有するエポキシ系紫外線硬化性樹脂（ＡＤＥＫＡ社製、ＥＰ４０８０Ｅ）１００重量部、光酸発生剤（サンアプロ社製、ＣＰＩ−２００Ｘ）２重量部を混合することにより、オーバークラッド層の形成材料を調製した。
【００５４】
この樹脂組成物Ｃは、上記分光光度計を用いて測定した結果、外乱光透過率Ｔ５００＝９９．９％、紫外線透過率Ｔ３６５＝７５．７％、光信号透過率Ｔ８５０＝９９．９％を示した。
【００５５】
〔実施例１〕
〔光導波路の作製〕
まず、厚み１８８μｍのポリエチレンナフタレート製フィルム（基台）の表面に、上記アンダークラッド層の形成材料をアプリケーターにより塗布した。つづいて、１０００ｍＪ／ｃｍ2 の紫外線照射による露光を行った後、８０℃×５分間の加熱処理を行うことにより、アンダークラッド層（厚み２０μｍ）を形成した。
【００５６】
ついで、上記アンダークラッド層の表面に、上記コアの形成材料をアプリケーターにより塗布した後、１００℃×５分間の加熱処理を行い、コア形成用の感光性樹脂層を形成した。つぎに、コアのパターンと同形状の開口パターンが形成されたフォトマスクを介して、上記感光性樹脂層を紫外線照射により露光した後、加熱処理を行った。そして、現像液を用いて現像することにより、未露光部分を溶解除去し、その後、加熱処理を行うことにより、幅２０μｍ、高さ５０μｍの断面長方形のコアを形成した。
【００５７】
つぎに、オーバークラッド層を型成形する石英製の成形型を、コアを覆った状態でセットした。そして、上記オーバークラッド層の形成材料である樹脂組成物Ａを、成形空間に注入した後、その成形型を透して１０００ｍＪ／ｃｍ2 の紫外線照射による露光を行った。その後、脱型し、オーバークラッド層（コアの頂面からの厚み９５０μｍ）を得た。このようにして、光導波路を作製した。
【００５８】
〔光導波路デバイスの作製〕
受光素子（Ｏｐｔｗｅｌｌ社製、ＣＭＯＳリニアセンサアレイ）を準備し、上記コアを伝播する光信号が上記受光素子の受光部に受信されるよう、上記受光素子を位置決めし、その状態で、上記光導波路に接着剤で固定し、両者を光結合した。このようにして、光導波路デバイスを作製した。
【００５９】
〔実施例２〕
上記実施例１において、オーバークラッド層の形成材料として樹脂組成物Ｂを用い、それに対する紫外線照射による露光を３０００ｍＪ／ｃｍ2 とした。それ以外は、上記実施例１と同様にして、光導波路デバイスを作製した。
【００６０】
〔比較例〕
上記実施例１において、オーバークラッド層の形成材料として樹脂組成物Ｃを用いた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、光導波路デバイスを作製した。
【００６１】
〔オーバークラッド層の光透過率（吸収スペクトル）〕
上記実施例１，２および比較例の光導波路におけるオーバークラッド層から小片を切り出し、石英製の有底筒状のセル（壁厚１ｍｍ）に予め充填していた流動パラフィン内に入れ、それを分光光度計（ＪＡＳＣＯ社製、Ｖ−６７０）にセットして測定した結果、上記実施例１，２および比較例の光導波路におけるオーバークラッド層の光透過率（吸収スペクトル）は、図３に示すようになった。なお、上記オーバークラッド層から切り出した小片の表面は、粗面となっており、その粗面による光の表面散乱を防止するために、上記流動パラフィンを用いた。
【００６２】
〔評価：受光素子の受光強度〕
上記実施例１，２および比較例の光導波路デバイスのオーバークラッド層の表面に、照度１０万ルクスの光（直射日光に相当）を照射した。そのときの受光素子の受光強度を測定した結果、実施例１，２では０．３Ｖ、比較例では３．０Ｖであった。
【００６３】
上記受光素子の受光強度は、理想的には０Ｖであるが、実用的には２Ｖ以下であれば、誤作動しないことがわかっている。したがって、上記結果から、実施例１，２の光導波路デバイスは、直射日光の下でも、誤作動を起こすことなく使用することができ、比較例の光導波路デバイスは、直射日光の下では、誤作動を起こし、適正に使用することができないことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の光導波路デバイスは、太陽光のような外乱光の照度が高い環境において、タッチパネルにおける指等の触れ位置の検知手段、または音声や画像等のデジタル信号を高速で伝送，処理する情報通信機器，信号処理装置等に用いることができる。
【符号の説明】
【００６５】
Ａ 光導波路
Ｂ 受光素子
２ コア
３ オーバークラッド層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンダークラッド層と，このアンダークラッド層の表面に形成され光信号を伝播するコアと，このコアを被覆した状態で上記アンダークラッド層の表面に形成されているオーバークラッド層とを有し，上記オーバークラッド層の表面が外乱光の入射面になっている光導波路と、この光導波路に光結合され，受信した光信号を電気信号に変換する光電変換素子とを備え、この光電変換素子の受信可能な波長領域と上記外乱光の波長領域とが重なっている光導波路デバイスであって、上記オーバークラッド層が、紫外線硬化性樹脂を主成分とし、上記外乱光を吸収する色素を含有する樹脂組成物の硬化体からなり、上記コアの頂面からオーバークラッド層の表面までの厚みが１００μｍ以上に設定されていることを特徴とする光導波路デバイス。
【請求項２】
上記コアを伝播する光信号が、波長領域７００〜１０００ｎｍの範囲内にある近赤外線であり、上記外乱光が、波長領域４００〜７００ｎｍの範囲を含む太陽光であり、上記光電変換素子の受信可能な波長領域が、４００〜１０００ｎｍの範囲内である請求項１記載の光導波路デバイス。
【請求項３】
上記色素が、下記の（ａ）〜（ｃ）のいずれかからなる請求項１または２記載の光導波路デバイス。
（ａ）赤色色素および緑色色素の２種類。
（ｂ）赤色色素，緑色色素および黄色色素の３種類。
（ｃ）赤色色素，緑色色素および青色色素の３種類。
【請求項４】
請求項１または２記載の光導波路デバイスのオーバークラッド層の形成に用いられる樹脂組成物であって、紫外線硬化性樹脂を主成分とし、上記オーバークラッド層の表面から入射する外乱光を吸収する色素を含有し、上記コアを伝播する光信号の波長を代表する波長８５０ｎｍの光信号透過率Ｔ８５０と、上記外乱光の波長を代表する波長５００ｎｍの外乱光透過率Ｔ５００と、紫外線の波長を代表する波長３６５ｎｍの紫外線透過率Ｔ３６５とが、Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係を満たしていることを特徴とする樹脂組成物。
【請求項５】
上記外乱光透過率Ｔ５００が１０％以下であり、上記紫外線透過率Ｔ３６５が３〜５０％の範囲内であり、上記光信号透過率Ｔ８５０が８０％以上である請求項４記載の樹脂組成物。
【請求項６】
上記紫外線硬化性樹脂が、樹脂組成物の総重量に対して８０〜９９重量％の範囲内であり、上記色素が、樹脂組成物の総重量に対して０．０５〜０．７５重量％の範囲内である請求項４または５記載の樹脂組成物。
【請求項７】
上記色素が、下記の（ａ）〜（ｃ）のいずれかからなる請求項４〜６のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
（ａ）赤色色素および緑色色素の２種類。
（ｂ）赤色色素，緑色色素および黄色色素の３種類。
（ｃ）赤色色素，緑色色素および青色色素の３種類。
【請求項１】
アンダークラッド層と，このアンダークラッド層の表面に形成され光信号を伝播するコアと，このコアを被覆した状態で上記アンダークラッド層の表面に形成されているオーバークラッド層とを有し，上記オーバークラッド層の表面が外乱光の入射面になっている光導波路と、この光導波路に光結合され，受信した光信号を電気信号に変換する光電変換素子とを備え、この光電変換素子の受信可能な波長領域と上記外乱光の波長領域とが重なっている光導波路デバイスであって、上記オーバークラッド層が、紫外線硬化性樹脂を主成分とし、上記外乱光を吸収する色素を含有する樹脂組成物の硬化体からなり、上記コアの頂面からオーバークラッド層の表面までの厚みが１００μｍ以上に設定されていることを特徴とする光導波路デバイス。
【請求項２】
上記コアを伝播する光信号が、波長領域７００〜１０００ｎｍの範囲内にある近赤外線であり、上記外乱光が、波長領域４００〜７００ｎｍの範囲を含む太陽光であり、上記光電変換素子の受信可能な波長領域が、４００〜１０００ｎｍの範囲内である請求項１記載の光導波路デバイス。
【請求項３】
上記色素が、下記の（ａ）〜（ｃ）のいずれかからなる請求項１または２記載の光導波路デバイス。
（ａ）赤色色素および緑色色素の２種類。
（ｂ）赤色色素，緑色色素および黄色色素の３種類。
（ｃ）赤色色素，緑色色素および青色色素の３種類。
【請求項４】
請求項１または２記載の光導波路デバイスのオーバークラッド層の形成に用いられる樹脂組成物であって、紫外線硬化性樹脂を主成分とし、上記オーバークラッド層の表面から入射する外乱光を吸収する色素を含有し、上記コアを伝播する光信号の波長を代表する波長８５０ｎｍの光信号透過率Ｔ８５０と、上記外乱光の波長を代表する波長５００ｎｍの外乱光透過率Ｔ５００と、紫外線の波長を代表する波長３６５ｎｍの紫外線透過率Ｔ３６５とが、Ｔ５００＜Ｔ３６５＜Ｔ８５０の関係を満たしていることを特徴とする樹脂組成物。
【請求項５】
上記外乱光透過率Ｔ５００が１０％以下であり、上記紫外線透過率Ｔ３６５が３〜５０％の範囲内であり、上記光信号透過率Ｔ８５０が８０％以上である請求項４記載の樹脂組成物。
【請求項６】
上記紫外線硬化性樹脂が、樹脂組成物の総重量に対して８０〜９９重量％の範囲内であり、上記色素が、樹脂組成物の総重量に対して０．０５〜０．７５重量％の範囲内である請求項４または５記載の樹脂組成物。
【請求項７】
上記色素が、下記の（ａ）〜（ｃ）のいずれかからなる請求項４〜６のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
（ａ）赤色色素および緑色色素の２種類。
（ｂ）赤色色素，緑色色素および黄色色素の３種類。
（ｃ）赤色色素，緑色色素および青色色素の３種類。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２４７９４６（Ｐ２０１１−２４７９４６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１８５１４（Ｐ２０１０−１１８５１４）
【出願日】平成２２年５月２４日（２０１０．５．２４）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２４日（２０１０．５．２４）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]