光电复合布线部件及使用了该部件的电子设备的制作方法

专利名称：光电复合布线部件及使用了该部件的电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及光电复合布线部件，尤其涉及一种具有根据传输信号的 传输速度，将传输信号的传输路径切换为电传输系统或光传输系统来进 行传输的传输路径切换机构的光电复合布线部件。而且，本发明还涉及 使用了该光电复合布线部件的电子设备。
本申请基于日本专利申请号2006-295701，本申请中参照并援引了 该曰本申请的全部内容。
背景技术：
随着进行高画质的动态图像传输的电子设备的开发的急速发展，设 备内布线的传输容量被强烈要求大容量化。而且，伴随电子设备的小型 化，使布线部件的宽度变窄成为课题。因此，提出了通过增加每一个布 线的传输容量来减少布线数，从而使布线部件的宽度变窄的方案。但是， 由于电布线中传输速度的提高是有限的，所以提出了一种使用光通信技 术作为实现大容量化、高速化的技术的光电复合布线部件。
图8是表示现有的光电复合布线部件的一个例子。
向电子设备提供电源的电源线801以及传输声音等的传输速度为低 速(100Mbit/sec以下)的信号线802使用了电布线。另一方面，对于 动态图像信号等需要高传输速度(例如以8B10B编码为1.25Gbit/sec以 上)而用电信号很难传输的信号，使用了光传输系统，该光传输系统由 以下部件构成由设置在光布线的一端的发光元件进行电/光信号转换
的E/O转换部803;对发光元件射出的光信号进行光传输的光布线804; 和由设置在光布线804的另一端的受光元件进行光/电转换的O/E转换 部805。
其中，根据在信号线上传输的信号的传输速度的最大值，区分使用 电布线和光布线。作为以往的现有技术，有以下专利文献。
专利文献l:日本特开平9-96746号爿>净艮 专利文献2:日本专利第2842388号7>才艮 专利文献3:日本特开平11-352362号公报 专利文献4:日本特开2006-091241号公报
但是，在需要高的最大传输速度的信号线中，并不总是需要通过高 的调制速度或传输速度进行大容量传输。例如有这样的电子设备，其在 电子设备处于工作时需要传输动态图像这样的大容量的传输，但在待机 时只发生微小的数据传输。如果以低的调制速度或传输速度就能满足的 待机时也使用光传输，则由于由发光元件、受光元件以及驱动发光/受 光元件的电子器件构成的光收发部的功率消耗大，所以存在着尤其在受 到电源容量限制的便携式设备等中，动作时间缩短的问题。
而且，在使用光传输进行双向通信时，需要准备双向数量的电布线 和光布线，存在布线数量增加的问题。

发明内容
为了解决上述问题，本发明构成如下。
根据本发明的一个实施例，提供一种光电复合布线部件，由用于传 输光信号的光布线、用于传输电信号的电布线、设置在所述光布线的一 端的发光元件、设置在所述光布线的另一端的受光元件、驱动所述发光 元件的发光元件驱动电路、和放大所述受光元件的受光电流的放大器构 成，具有传输路径切换机构，其按照在传输信号为低速时，由原封不动 地传输电信号的电传输系统传输所述传输信号，在所述传输信号为高速 时，经由所述光布线由光传输系统传输所述传输信号的方式，切换传输 信号的传输路径。
在上述实施例中，还可能进行以下的变更、修正以及它们的组合(本 说明书中称为变更等)。
(i )所述传输路径切换机构由下述部件构成传输门元件，其以电方式或机械方式将电传输路径切换为导通状态或非导通状态；和控制 元件，其将所述发光元件或所述发光元件驱动电路或所述放大器，切换 为动作状态或非动作状态或近似非动作状态。
(ii )还具有传输速度监控部，其判断被传输的信号的调制速度或 传输速度是低速或高速，根据所述传输信号的调制速度输出控制信号，
(iii) 当所述传输信号被原封不动地传输电信号的上述电传输系统 传输时，构成所述光传输系统的所述发光元件、所述受光元件、所述发 光元件驱动电路以及所述放大器处于非动作状态或近似非动作状态。
(iv) 在所述传输信号为低速时，通过原封不动地传输电信号的电 传输系统传输所述传输信号，所述传输信号为高速时，经由光收发部通 过光传输系统传输所述传输信号的光电复合布线部件中，所述电传输系 统和所述光传输系统都是单方向的传输构成。
(v )在所述传输信号为低速时，通过原封不动地传输电信号的电 传输系统传输所述传输信号，所述传输信号为高速时，经由所述光收发 部通过光传输系统传输所述传输信号的光电复合布线部件中，所述电传 输系统是基于半双工通信的双向传输构成，所述光传输系统是单方向传 输构成。
(vi) 所述发光元件驱动电路及所述放大器的输入阻抗，在非动作 时具有可看作电绝缘程度的阻抗，在动作时与被输入的信号线的阻抗近 似匹配。
(vii) 至少所述电布线和所述光布线被安装或配置在具有可挠性的 基板上。
根据本发明的其他实施例，提供一种安装有多个电子器件的电子设 备，在所述电子器件内，作为进行所述电子器件与其他所述电子器件之 间的信号传输的传输部件，使用了基于所述实施例以及其变更等的光电 复合布线部件。
根据本发明，可提供一种通过根据传输信号的调制速度或传输速度，自动将传输路径选择/切换为电布线系统或光布线系统，从而兼具 基于电布线实现传输的低功率消耗特性和基于光布线实现光传输的传 输容量大这两方面特性，且相对传输容量具有高功率效率的光电复合布
线部件。作为一个例子，在1.8V电源动作系统中，由于光传输时为20mW 左右的功率消耗，而电传输时为5mW以下，所以，在低速传输时通过 从光传输切换为电传输，能够得到减少15mW左右功率的效果。


图l是表示本发明的第一实施例的光电复合布线部件的概略图。
图2是表示本发明的第二实施例的光电复合布线部件的概略图。
图3是表示图1的光电复合布线部件的剖面图。
图4是表示图1的传输门元件105的构成图。
图5是表示图1的发光元件驱动电路106的输入部的电路图。
图6是表示图l的放大器112的输出部的电路图。
图7是表示图1的传输速度监控部101的构成图。
图8是表示现有的光电复合布线部件的概略图。
符号说明100-电源线；101-传输速度监控部；102-光传输-电 传输切换信号；103-发送信号线；105-传输门元件；106-发光元件 驱动电路；107-发光元件；108-光发送器用电源控制元件；109-光 传输路径；110-电传输路径；111-受光元件；112-放大器；113 -光 功率监控电路；114-放大器用电源控制元件；115-传输门元件；116 -发送信号线；118-主体(master)侧；119 -从属(slave )侧；120 -光电复合布线部；121-接收信号线；201-接收信号线；300-基板； 309 -光传输路径；330 -纤芯(core); 331 -包层(clad); 332、 334 -端面；333-空气层；400-输入输出信号；401-输入输出信号；402 -控制输入；403 -逻辑反转元件；404 - N沟道MOS元件；405 - P沟 道MOS元件；500-信号线；501-地；502-信号线；503-终端电阻； 504-终端电阻；505-P沟道MOS元件；506 - N沟道MOS元件；507-N沟道MOS元件；508-电阻；509-信号线；510-电容；600-信 号线；601-地；602 -终端电阻；603 - P沟道MOS元件；604 - N沟 道MOS元件；605-电阻；606 - N沟道MOS元件；606-电阻；608 -电容；609-输出信号线；700-緩冲放大器；701-输入信号线；702 -低通滤波器；703-峰值保持电路；704-基准电压源；705-比较器； 706-输出信号线。
具体实施例方式
下面，参照附图1、 3~7说明本发明的第一实施例。图l是本发明
的光电复合布线部件的构成图。信号的传输方向是从主体侧(例如翻盖 式移动电话的本体侧(有键盘的一侧))118向从属侧(例如翻盖式移动
电话的显示器一侧)119的单方向的数据传输。 首先说明传输路径。
发光元件驱动电路106是用于根据发送信号线103的信号电平控制 发光元件107的发光，将电信号转换为光信号的驱动电路。并且，在光 传输路径109的另一端光学耦合有受光元件111，将在光传输路径109 中传输来的光信号转换为电信号。而且，被受光元件lll光电转换的电 信号由放大器112放大后，经由发送信号线116被向从属侧119传输。 该发光元件驱动电路106、发光元件107、光传输路径109、受光元件 111以及放大器112是将电信号转换为光信号进行传输后，再将光信号 转换为电信号进行传输的结构，构成了光传输系统。由于光传输系统能 够传输100Mbit/sec以上的高速、大容量的信号，所以适用于传输动态 图像等大容量的信号。
另一方面，由传输门元件105、电传输路径110以及传输门元件115 构成的传输系统，构成了原封不动地传输电信号的电传输系统。由于电 传输系统与光传输系统相比传输速度、容量都低，因此在传输声音信号 等低速度的信号时使用。
其中，决定切换使用光传输系统或电传输系统中哪一个传输系统的 传输速度，可根据依赖于传输路径的长度等的电传输的界限适当设置。
接着，说明本发明的光电复合布线部件的各构成的功能以及动作。电源线100是用于向电子设备提供的电源，从主体侧向从属侧供给。
传输速度监控部101具有监控在发送信号线103中流过的信号的传 输速度的构成。
图7表示传输速度监控部101的内部构成的一个例子。该构成假设 了通过l吏用8B10B编码的二值NRZ ( Non-Return to Zero )信号那才羊的 取得DC平衡的编码，对高速的传输信号(例如IGbit/sec以上)进行 了编码化的情况。
而且，当传输信号的传输速度是IGbit/sec时，在采用使用了 8B10B 编码的二值NRZ信号的情况下，调制速度为1.25Gbaud/sec。另外，在 使用了四值NRZ信号的情况下，调制速度为625Mbaud/sec。
接着，说明构成传输速度监控部101的各构成要素。
緩冲放大器700具有可忽略緩冲放大器700后级的电路(低通滤波 器702、峰值保持电路703等)对输入信号线701 (相当于发送信号线 103)的影响的高输入阻抗(例如数Mft以上)。以事先确定的振幅限幅 放大被输入的信号后进行输出。
低通滤波器702是仅使传输速度为低速时的信号通过的滤波器。该 通过特性确定了通过低速的传输信号(例如100Mbit/sec以下)，而不通 过高速的传输信号(例如超过100Mbit/sec)的范围。
若使緩冲放大器700具有同样的频率特性，则也可省去该低通滤波 器702。
峰值保持电路703是对通过低通滤波器702后的低速信号的峰值电 压值进行保持的电路，其保持期间设定为低速信号中编码变化的间隔时 间的最大值以上。
将基准电压源704设定成输出被设定在緩冲放大器700的输出最大 值和中间值之间的电压。
比较器705是比较峰值保持电路703的输出和基准电压源704的输 出的电路，若峰值电压值比基准电压高，则输出高电位(例如电源电压左右)，若比基准电压低，则输出低电位(例如接地电平左右)。
输出信号线706与比较器705的输出连接，在信号线701被输入的 信号的传输速度为低速时输出高电位，在信号线701被输入的信号的传 输速度为高速时输出低电位。
下面，对传输速度监控部IOI根据传输信号的调制速度或传输速度 输出的控制信号进行说明。
当从输入信号线701向传输速度监控部101输入了低速信号时，被 输入的信号由緩冲放大器700放大到事先规定的振幅，然后被输入到低 通滤波器702。低速信号直接通过，被输入到峰值保持电路703，被保 持緩冲放大器700的输出振幅电压的最大值。由于该电压比基准电压源 704的输出电压高，所以比较器705的输出为高电位，经由输出信号线 706输出表示输入信号线701的传输信号为低速的高电位控制信号。
接着，在从输入信号线701向传输速度监控部101输入了高速信号 时，被输入的信号由緩冲放大器700放大到规定的振幅后，被输入到低 通滤波器702。由于该低通滤波器702不能通过高速的信号，所以低通 滤波器702的输出电压成为緩冲放大器700的输出信号的平均电压。由 于緩冲放大器700被输入的信号以取得DC平衡的方式被编码化(例如 8B10B编码)，所以，平均电压成为緩冲放大器700的输出振幅的中央 值。由于该平均电压被输入到峰值保持电路703，所以被保持振幅电压 的中央值。由于该电压比基准电压源704的输出电压低，所以比较器705 的输出为低电位，经由输出信号线706输出表示输入信号线701的传输 信号为高速的低电位控制信号。
另一方面，光传输-电传输切换信号102是不基于传输信号的调制速 度或传输速度，用于从主体侧118切换光传输路径和电传输路径而使用 的信号线，与传输速度监控部101和光功率监控电路113连接。当不需 要在主体侧118有意图地选择传输路径时，也可不设置光传输-电传输 切换信号102。
光发送器用电源控制元件108由双极性或FET晶体管等构成，是控 制向激光二极管等发光元件107及发光元件驱动电路106供给的电源，的控制元件。
下面说明动作原理。
在传输速度监控部101的比较器705的输出是低电位(高速传输信 号)时，对于光发送器用电源控制元件108 (本实施例中是P沟道MOS 元件)而言，栅极为低电平，源极和漏极之间处于导通状态。由此，发 光元件107被提供电源，发光元件107处于动作状态。
另 一方面，在传输速度监控部101的比较器705的输出是高电位(低 速传输信号)时，对于光发送器用电源控制元件108 (本实施例中是P 沟道MOS元件)而言，栅极为高电平，源极和漏极之间处于截止状态。 由此，发光元件107未被提供电源，发光元件107处于非动作状态。
光功率监控电路113向光电二极管等受光元件111提供电源，并监 视流过受光元件111的受光电流，根据有没有受光电流的流过或光传输 -电传输切换信号102，输出将放大器用电源控制元件114及传输门元件 115切换为动作状态或非动作状态的信号。
光功率监控电路113的内部构造例如是设置有电阻，对由流过该电 阻的受光电流产生的电位的变化进行检测的结构。在由受光元件111产 生了受光电流时，光功率监控电路113输出低电位，在没有产生受光电 流时，光功率监控电路113输出高电位。
放大器用电源控制元件114由双极性或FET晶体管等构成，是根据 光功率监控电路113的输出控制向放大器112提供电源，将放大器112 切换为动作状态或非动作状态的控制元件。
下面说明动作原理。
在光功率监控电路113的输出是低电位(高速传输信号)时，对于 放大器用电源控制元件114 (本实施例中是P沟道MOS元件)而言， 栅极为低电平，源极和漏极之间处于导通状态。由此，放大器112被提 供电源，放大器112处于动作状态。
另一方面，在光功率监控电路113的输出是高电位(低速传输信号)时，对于放大器用电源控制元件114 (本实施例中是P沟道MOS元件) 而言，栅极为高电平，源极和漏极之间处于截止状态。由此，不向放大 器112提供电源，放大器112处于非动作状态。
发光元件107是光学耦合在光传输路径109的一端，被发光元件驱 动电路106驱动而发光，将电信号转换为光信号的元件。
光传输路径109具有传输光信号的纤芯层、和以折射率比纤芯层低 的包层覆盖该纤芯层的周围的构造，使用可挠性的材料制造。纤芯层是 直径从50到200微米左右的多模纤芯。当然，作为光布线，可使用多 模或单模光纤。
传输门元件105是根据来自传输速度监控部101的控制信号，使发 送信号线103和电传输路径110之间电导通、或绝缘的元件。
图4表示传输门元件105的构成的一个例子。其由输入输出信号线 400、 401和控制输入402、 4吏该输入反转的逻辑反转元件403、 N沟道 MOS元件404和P沟道MOS元件405构成。
传输门元件105的动作如下述。
当控制输入402 (相当于传输速度监控部101的输出信号线706) 为高电位时，N沟道MOS元件404的栅极端子变为高电位，P沟道MOS 元件405的栅极端子由于逻辑反转元件403变为低电位。由此，N沟道 MOS元件404和P沟道MOS元件405两者都处于导通状态，输入输 出信号线400与401之间被电导通。
另一方面，当控制输入402为低电位时，N沟道MOS元件404的 栅极端子变为低电位，P沟道MOS元件405的栅极端子由于逻辑反转 元件403变为高电位。由此，N沟道MOS元件404和P沟道MOS元 件405两者都处于截止状态，输入输出信号线400与401之间电连接被 切断。
其中，之所以组合N沟道MOS元件404和P沟道MOS元件405 构成传输门元件105，是因为通过在传输信号的DC电平为低电平时，P 沟道MOS元件405动作，在传输信号的DC电平为高电平时，N沟道MOS元件404动作，由此无论传输信号的电位电平是高电平还是低电 平，传输门元件105都可动作。
而且，在发光元件驱动电路106的电源接通时，使其作为终端具有 与能够忽视发送信号线103的特性阻抗和电信号的反射的程度相匹配的 输入阻抗。
并且，被设计成在没有提供电源时发光元件驱动电路106具有可看 作电绝缘程度(数Mn以上)的非常高的输入阻抗。
图5表示发光元件驱动电路106的输入部的内部构成的一个例子。 的信号。
信号线500与电源(未图示)连接。
信号线502是向发光元件驱动电路106传输信号的输入线。
电阻503和504是终端用的电阻元件，按照成为所期望的输入阻抗 的方式被选择电阻值。
P沟道MOS元件505、 N沟道MOS元件506是对终端电阻503 、 504和电源、地501之间的电连接进行控制的元件。
电阻508和N沟道MOS元件507是用于緩冲放大输入信号的元件。
信号线509是被緩冲放大后的信号的输出线。
电容510是用于在信号线502和终端电阻503、 504、 N沟道MOS 元件507之间进行交流耦合的电容。
信号线509是向发光元件驱动电路后级进行输出的输出信号线。
各MOS元件中成为导通状态的栅极源极间电压，被设定成比在信 号线502上流过的信号的振幅足够大。
当被施加电源时，由于P沟道MOS元件505的栅极端子成为低电 位，源极端子变为高电位，所以P沟道MOS元件505处于导通状态。并且，由于N沟道MOS元件506同样栅极端子成为高电位，源极端子 变为低电位，所以也处于导通状态，终端电阻503和电源、终端电阻504 和地501处于导通状态，信号线502成为终端。
当没有对信号线500施加电源时，P沟道MOS元件505的栅极端 子成为与地相同的电位，源极端子成为以地为中心由信号线502的振幅 确定的电位。对于P沟道MOS元件505而言，由于处于导通状态的栅 极源极端子间电压比信号线502的振幅大，所以P沟道MOS元件505 处于截止状态。
而且，由于N沟道MOS元件506也同样，栅极端子成为地电位， 源极端子成为以地为中心的由信号线502的振幅确定的电位，所以处于 导通状态，终端电阻503和电源与地501成为绝缘状态，传输信号线502 通过终端电阻503、 504处于没有成为终端的状态。并且，N沟道MOS 元件507的栅极端子具有高的输入阻抗。因此，在没有接入电源时，发 光元件驱动电路106成为高输入阻抗。
放大器112被设计成，当被提供电源时，放大器112以输出阻抗与 能够忽视发送信号线116的特性阻抗和电信号的反射的程度相匹配的方 式，在输出端被作为终端，当没有被提供电源时，具有可看作电绝缘程 度(数Mn以上)的非常高的输出阻抗。
图6表示放大器输出部的内部构成的一个例子。高速的传输信号通 过8B10B编码那样的取得DC平衡的编码被编码化。
信号线600与电源(未图示)连接。
电阻602是终端用的电阻元件，按照成为所期望的输出阻抗的方式 被选取电阻值。
P沟道MOS元件603是控制终端电阻和电源间的电连接的元件。
电阻605和N沟道MOS元件606是用于緩沖放大的元件。其输出 被输入给N沟道MOS604。
被输入的信号通过以电阻602和607的比确定的电压增益放大后， 输出给输出信号线609。电容608在输出信号线609和输出电路部之间进行交流耦合。
各MOS元件为导通状态的栅极与源极之间的电压，按照比输出信 号线609上流过的信号的振幅足够大的方式选择。
在信号线600被施加电源时，由于P沟道MOS元件603的栅极端 子为低电位，源极端子为高电位，所以P沟道MOS元件603处于导通 状态，终端电阻602和电源处于导通状态，输出信号线609作为终端。
另一方面，在没有被施加电源时，P沟道MOS元件603的栅极端 子与地601为相同电位，源极端子成为以地为中心由从外部对输出信号 线609施加的信号的振幅确定的电位。对于P沟道MOS元件603而言， 由于成为导通状态的栅极源极端子间电压大于从外部对输出信号线609 施加的信号的振幅，所以P沟道MOS元件603处于截止状态。因此， 终端电阻602和电源间处于绝缘状态，输出信号线609处于没有通过终 端电阻602而成为终端的状态。而且，由于此时N沟道MOS元件604 的栅极端子为接地电位，所以N沟道MOS元件604也处于截止状态。 因此，在电源没有被接通时，放大器112的输出为高阻抗。
传输门元件115是通过来自光功率监控电路113的控制信号，使发 送信号线116和电传输路径110之间电导通或绝缘的元件。其中，构成 及电切断的机理与传输门元件105相同。
发送信号线116是主体侧118向从属侧119传输数据的信号线，从 光电复合布线部120向从属侧119输出。输出的信号是来自放大器112 的信号，或是来自经由传输门元件115而连接的电传输路径110的信号。
另一方面，通过取代作为电子器件的传输门元件105、 115、或控制 元件108、 114，而使用集成了机械要素部件、执行元件、电子电路等的 MEMS ( Micro Electro Mechanical System )，机械地切断或连接传输路 径，也能够进行电切断或电导通。
由于通过使用MEMS机械地切断传输路径，所以，能够提高电绝 缘特性。而且，由于能够屏蔽其他电路的影响，所以高频特性出色。
下面，对本发明的光电复合布线部件的光传输系统的安装构造例进行说明。
图3是表示本发明的光电复合布线部件的安装形态的剖面图。
在可挠性基板300的内面侧形成有光传输路径309。基板300相对 传输信号波长为光学透明，能够低损耗地透过光信号。光传输路径由传 输信号光的纤芯330和覆盖纤芯330的包层331构成。作为纤芯330以 及包层331的材料，优选可挠性和传输波长下的透光性出色的聚合物材 料，例如聚酰亚胺、环氧树脂、硅酮、丙烯酸系聚合物等。基板300的 材料也优选采用具有可挠性及透光性的聚合物材料，例如聚酰亚胺、环 氧树脂、硅酮、丙烯酸系聚合物等。
在基板300的表面侧安装有传输速度监控部101，构成发送部的发 光元件107，发光元件驱动电路(未图示)、光发送器用电源控制元件 108、构成接收部的受光元件111、放大器112、放大器用电源控制元件 114。
发光元件107是面发光激光器(VCSEL )，通过焊锡336倒装(flip chip)安装于基板300上的电极335，从发光元件107射出的光信号透 过基板300后，入射到在基板300下方设置的纤芯330中。由于纤芯330 的直径为50至200微米左右，所以容易实现与发光元件107的光耦合。
另一方面，纤芯330的端面332被加工成与光的行进方向倾斜近似 45度，由于倾斜加工面与折射率和纤芯330不同的层333 (这里是空气 层)相接，所以光信号被45度的倾斜面332反射，沿纤芯330内传播， 并且，由于纤芯330的另一个端面334也被倾斜加工成近似45度，所 以光信号被近似45度的倾斜面334再次反射，传播方向改变为图3的 Y方向。透过了基板300的光信号在入射到基板300的上面设置的受光 元件lll并被转换为电信号后，通过放大器(未图示)进行电信号的放 大。
此外，为了提高可靠性，优选发光元件107及受光元件111使用硅 酮等树脂浇注封装(potting )(未图示)，来保护光元件及接合部。
而且，为了提高反射性，端面332可以通过蒸镀金、铝等金属等而 形成。
16下面，说明由于传输速度为高速，所以无法以电传输进行传输而需 要进行光传输时的传输路径的切换动作。
首先，通过与发送信号线103连接的传输速度监控部101，检测到 传输速度为高速。
传输速度监控部101控制光发送器用电源控制元件108 (本实施例 中设为动作状态)，向发光元件驱动电路106和发光元件107提供电源， 使发光元件107发光。而且，同时由于来自传输速度监控部101的控制 信号(比较器705输出)为低电位，所以传输门元件105被控制为处于 电绝缘状态。由此，发送信号线103和电传输路径110之间被电切断。 因此，由于与电传输系统被电切断，所以，通过发送信号线103的高速 电信号不受因电传输路径110引起的负载电容或反射信号等的影响。即， 即使传输信号的传输速度是高速，主体侧118和发光元件驱动电路106 之间的传输信号的品质也不会劣化。
基于发光元件107的发光，信号光通过光传输路径109入射到所连 接的受光元件lll中，在受光元件lll中流过受光电流。通过该受光电 流，由光功率监控电路113检测到光信号射入到受光元件111中，操作 放大器用电源控制元件114，向放大器112提供电源。同时，由于传输 门元件115被传输速度监控部101控制成为电绝缘状态，所以电传输路 径IIO和发送信号线116之间被电切断。由此，由于不受因电传输路径 110引起的负载电容或反射信号等的影响，所以即使传输速度是高速， 放大器112和从属侧119之间的数据传输的传输品质也不会劣化。如上 所述，当传输速度是高速时，由于来自主体侧118的数据信号通过由发 送信号线103、发光元件驱动电路106、发光元件107、光传输路径109、 受光元件111以及放大器112构成的光传输系统、和发送信号线116到 达从属侧119,所以基于光传输形成了高品质且大容量的传输路径。
下面，说明从发送信号线103发送来了通过电传输系统也能传输的 低速传输信号时的传输路径的切换动作。
首先，发送信号线103是从主体侧118向从属侧119的传输信号用 信号线，被向光电复合布线部120输入。所输入的传输信号被发送给光 传输系统的发光元件驱动电路106、和电传输系统的传输门元件105。在与发送信号线103连接的传输速度监控部101中，检测到传输速 度是低速。传输速度监控部101控制光发送器用电源控制元件108 (本 实施例中设为非动作状态)，切断向发光元件驱动电路106和发光元件 107的电源，停止发光元件107的发光。
同时，由于来自传输速度监控部101的控制信号(比较器705的输 出)为高电位，所以传输门元件105被控制成为电导通状态。由此，发 送信号线103和电传输路径110之间被电导通。
另一方面，由于发光元件107的发光停止，所以没有光信号通过光 传输路径109射入到光学连接的受光元件111中，受光元件111不产生 受光电流。当光功率监控电路113检测到在受光元件111中没有产生受 光电流时，光功率监控电路113控制放大器用电源控制元件114 (本实 施例中设为非动作状态)，切断向放大器112供给的电源。同时，光功 率监控电路113控制传输门元件115 (本实施例中设为动作状态)，使传 输门元件115处于导通状态。由此，电传输路径110和发送信号线116 被电连接。
如上所述，确定了来自主体侧118的发送信号通过由发送信号线 103、传输门元件105、电传输路径IIO及传输门元件115构成的电传输 系统、和发送信号线116到达从属侧119的电传输路径。
这样，在传输速度是低速时，功率消耗大的发光元件驱动电路106 和放大器112的电源被切断，大体上只有电传输系统处于动作状态。这
电传输系统，特别是传输速度为低速时，使光传输系统处于切断状态， 能够将光传输系统的功率消耗降低到可以忽视的程度，所以可以通过与 现有的只使用电传输的布线部件时相同程度的功率消耗，进行数据传 输，能够实现电子设备的长时间动作。
另外，也可不完全地切断光传输系统，而仅提供微弱的电源(例如 元件处于动作状态和非动作状态的界限附近的程度)。通过提供微弱的 电源，可使发光元件、受光元件、或电子期间的动作时间变快，能够进 行快速启动。例如，若是半导体激光器等发光元件，则通过提供小于阈 值电流的阈值电流附近的微弱电流，可缩短从熄光状态到发光状态的时间、减少光信号波形的紊乱。
而且，由于光布线能够实现大容量的信号传输，所以与现有的只有 电布线的布线部件相比，即使减少布线数量，也能传输同等程度或更高 程度的信号量。因此，与现有的电布线相比，可使用少的信号布线数构 成布线部件，从而有利于小型化。
图2表示本发明的第二实施例。其中，对与图l相同的构成、部件 标记相同的符号。而且，由于切换使用光传输系统或电传输系统中的哪 一个的构成、动作与上述的第一实施例相同，所以省略说明。这里，对 双向传输的动作进行以下说明。
图2表示主体侧118和从属侧119之间的双向数据传输的构成例。 有时从主体侧118向从属侧119的方向需要高的传输速度。另一方面， 从从属侧119向主体侧118的方向使用比较低的传输速度即可，功能待 机时的双方向都用低的传输速度即可。上述构成例适用于后者，通过一 个电传输路径进行基于半双工通信的双向传输。
发送信号线116是从主体侧118向从属侧119传输数据的信号线， 从光电复合布线部120向从属侧119输出。
接收信号线201是从从属侧119向主体侧118传输数据的信号线， 向光电复合布线部120输入。
针对从从属侧119向主体侧118的低速度电信号，形成从接收信号
由于可以通过传输门元件105、 115形成废除短截线(stub)的阻抗匹配 线，所以能够应对比较高的传输速度。
根据以上的构成，主体侧118的发送信号线103及接收信号线200、 以及从属侧119的发送信号线116及接收信号线201都经由电传输路径 110连接，在主体侧118和从属侧119之间可形成能够实现基于半双工 通信的双向传输的电传输路径。
本实施例可在以下情况下使用例如在背面带有液晶的移动电话处 于关闭翻盖的状态(待机时)时，从主体侧向从属侧方向进行用于在背面液晶上显示发送数据的通信，在该数据发送结束后接着从从属侧向主 体侧方向对该发送内容已正确接收的确认信号进行通信。
而且，在传输速度为低速时，由于实际上切断了向功率消耗大的发
光元件驱动电路106、放大器112的电源，仅由电传输系统的路径进行 信号传输，所以能够以与现有的仅使用电传输的布线部件时相同程度的 功率消耗，进行信号传输。
本发明的光电复合布线部件能够在移动电话、个人计算机、移动终 端等电子设备中应用。尤其在使用聚合物材料等可挠性部件， 一体地形 成了电布线和光布线时，容易弯曲、具有良好的可挠性。因此，可以使 用本发明的光电复合布线部件，对移动电话、移动终端等的主体侧上安 装的电子器件与显示器部上安装的电子器件进行电连接。
本发明不限于上述实施例。主体侧118和从属侧119也可以在同一 个框体内。在同一个框体内，当然能够从一方电子器件向另一方电子器 件进行传输信号的传输。
而且，光传输路径309可以不设置于基板300的表面而设置在基板 300内。
为了完全并明确地公开本发明而使用了特定的实施例进行说明，但 权利要求的保护范围并不限于这些实施例，本领域技术人员能够想到 的、恰当地包含在本说明书所说明的基本启示的范围内的所有变更和替 代构成都应该属于本发明的保护范围。
工业上的可利用性
本发明的光电复合布线部件可以在移动电话、个人计算机、移动终 端等电子设备中应用。根据本发明的光电复合布线部件，通过根据传输 信号的调制速度或传输速度，自动将传输路径选择、切换为电布线系统 或光布线系统，可同时具有基于电布线实现传输的消耗功率降低和基于 光布线实现光传输的传输容量大这两方面特性。
权利要求
1. 一种光电复合布线部件，由用于传输光信号的光布线、用于传输电信号的电布线、设置在所述光布线的一端的发光元件、设置在所述光布线的另一端的受光元件、驱动所述发光元件的发光元件驱动电路、和放大所述受光元件的受光电流的放大器构成，其特征在于，具有传输路径切换机构，其按照在传输信号为低速时，通过原封不动地传输电信号的电传输系统传输所述传输信号，在所述传输信号为高速时，经由所述光布线通过光传输系统传输所述传输信号的方式，切换传输信号的传输路径。
2. 根据权利要求1所述的光电复合布线部件，其特征在于， 所述传输路径切换机构由下述部件构成传输门元件，其以电方式或机械方式将电传输路径切换为导通状态或非导通状态；和控制元件，其将所述发光元件或所述发光元件驱动电路或所述放大器切换为动作状态或非动作状态或近似非动作状态。
3. 根据权利要求1或2所述的光电复合布线部件，其特征在于， 还具有传输速度监控部，其用于判断被传输的信号的调制速度或传输速度是低速或高速，根据所述传输信号的调制速度输出控制信号， 光电复合布线部件根据所述控制信号切换传输信号的传输路径。
4. 根据权利要求1至3中任意一项所述的光电复合布线部件，其特 征在于，当通过原封不动地传输电信号的电传输系统传输所述传输信号时， 构成所述光传输系统的所述发光元件、所述受光元件、所述发光元件驱 动电路以及所述放大器中的至少一个，处于非动作状态或近似非动作状 态。
5. 根据权利要求1至4中任意一项所述的光电复合布线部件，其特 征在于，在所述传输信号为低速时，通过原封不动地传输电信号的电传输系 统传输所述传输信号，所述传输信号为高速时，经由光收发部通过光传 输系统传输所述传输信号的光电复合布线部件中，所述电传输系统及所 述光传输系统都是从主体侧向从属侧的单方向的传输构成。
6. 根据权利要求1至4中任意一项所述的光电复合布线部件，其特 征在于，在所述传输信号为低速时，通过原封不动地传输电信号的电传输系 统传输所述传输信号，所述传输信号为高速时，经由所述光收发部通过光传输系统传输所述传输信号的光电复合布线部件中，所述电传输系统 是基于半双工通信的主体侧和从属侧的双向传输构成，所述光传输系统 是从主体侧向从属侧的单方向的传输构成。
7. 根据权利要求1至6中任意一项所述的光电复合布线部件，其特 征在于，所述发光元件驱动电路及所述放大器的输入阻抗，在非动作时具有 可看作电绝缘程度的阻抗，在动作时与被输入的信号线的阻抗近似匹 配。
8. 根据权利要求1至7任意一项所述的光电复合布线部件，其特征 在于，至少所述电布线和所述光布线被安装或配置在具有可挠性的基板上。
9. 一种电子设备，其特征在于，在安装有多个电子器件的电子设备内，作为进行所述电子器件和其 他所述电子器件之间的信号传输的传输部件，使用了权利要求1至8中 任意一项所述的光电复合布线部件。
全文摘要
本发明提供一种兼具基于电布线实现传输的低功率消耗特性、和基于光布线实现光传输的传输容量大的这两方面特性，且相对传输容量具有高功率效率的光电复合布线部件。具有根据传输信号的调制速度或传输速度，将传输信号切换为通过电传输路径传输或通过光传输路径传输的传输路径切换机构。通过在传输信号的调制速度或传输速度为低速时，停止向光收发部的电源供给，由电传输路径传输信号，来实现低功率消耗。通过在传输信号的调制速度或传输速度为高速时，由光传输路径传输信号，来实现大容量传输。
文档编号H04B10/02GK101548492SQ20078004054
公开日2009年9月30日 申请日期2007年9月20日 优先权日2006年10月31日
发明者小林雅彦, 平野光树, 深作泉, 蛭田昭浩 申请人:日立电线株式会社