JPS6113201B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はプラスチツク導光路シートの製造方法
に関するものである。さらに詳細には紫外線重合
性モノマをプラスチツク透明フイルム中で重合せ
しめることによりマスクパターン通りの導光路シ
ートを製造する新規な方法を提供することにあ
る。 光通信用分岐路又は縮象用フアイバーシートな
どにプラスチツク透明シートからなる導光路シー
トが採用されている。この導光路シートは図に示
すように屈折率の高い部分（導光路部分）１と屈
折率の低い部分（クラツド部分）２とからなり、
導光路部分１を光が全反射あるいは屈折しながら
伝播していくように構成されている。斯る導光路
シートにおいて導光路部分１とクラツド部分２と
の屈折率の差が小さいと、大きな角度で曲折した
光路の場合入射した光が自由に進むことができ
ず、このため高度の機能を備えた導光路を集積さ
せるためには前記屈折率の差を大きくして光を自
由に進めるようにしなければならない。 従来のこの種プラスチツク導光路シートは、低
屈折率モノマを高屈折率プラスチツク透明シート
中に分散させしかるのちマスクパターンを該シー
トに密着せしめて紫外線を照射し、導光路以外に
存在するモノマを重合させ、次で導光路部分に残
存するモノマを真空中において蒸発除去せしめる
製造方法が採られていた。この製造方法において
低屈折率モノマを高屈折率プラスチツク透明シー
ト中に分散せしめるには、シートをキヤスト法で
製造するときに溶媒と相溶性のよいモノマを溶媒
中に溶解しておき、モノマと溶媒との沸点の差を
利用して溶媒のみを蒸発除去してキヤストシート
完成時にモノマだけをシート中に残留させる方法
（以下モノマ同時溶解法という）をとり、然る後
モノマ分散シートにモノマの蒸発を防ぎながら短
時間のうちにマスクパターンを焼付けていた。し
かしながらこのモノマ同時溶解法においてはキヤ
ストシートが出来上つた時点を把握することが非
常に難かしく、シート乾燥時間が長すぎるとモノ
マまでも蒸発除去してしまうことになり導光路部
分とクラツド部分との屈折率差の小さな導光路シ
ートしか得られず、逆に乾燥時間が短かすぎると
シート表面の硬度が充分でなくマスクパターン焼
付時にシートが変形してしまう等のトラブルが発
生し満足な導光路シートを得ることが困難であつ
た。 また、モノマをプラスチツク透明シート中に分
散せしめる方法として、モノマの気相拡散法も提
案されている。この方法は紫外線増感剤を分散さ
せた高屈折率プラスチツク透明シートをキヤスト
法、溶解押出法などの製膜方法により製造し、こ
のシートを、モノマの飽和蒸気を満たした容器中
に放置してシートにモノマを拡散させ、しかるの
ち前述のモノマ同時溶解法と同じプロセスでマス
クパターンを焼付ける方法が採られている。この
気相拡散法によればシート表面又は表面層に近い
部分にモノマが集り易く、仕上つた導光路シート
に割れが入り易い欠点があつた。 本願発明者等は上記プロセスの諸欠点を一挙に
解決するため鋭意研究を重ねた結果、末重合モノ
マの一部を前もつて重合させることによりシート
表面にポリマ膜を生成させ、該ポリマ膜でモノマ
を包むことによりマスクパターン焼付操作及び導
光路以外に存在するモノマを重合せしめたのちの
導光路に残存する末反応モノマの除去に対し、何
等支障をきたすことなく導光路部分とクラツド部
分との屈折率差の大きい導光路シートを得る方法
を完成した。 即ち、本発明の要旨はプラスチツク透明シート
中に導光路を形成する際、低屈折率モノマを含有
する高屈折率シートの表面に、まず低屈折率モノ
マを選択的に重合せしめて低屈折率ポリマの薄膜
層を形成させ、末反応モノマをシート内部に閉じ
込めたのち所望のマスクパターンを焼付け、しか
るのち導光路となる部分に残存する末反応モノマ
を蒸発除去することを特徴とするものである。 なお、低屈折率ポリマ薄膜層はマスクパターン
焼付け後の末反応モノマ蒸発除去には殆んど支障
がない。 本発明で用いる導光路シート製造用プラスチツ
クとしては、その屈折率を基準に任意に選択でき
るが、ポリマをモノマ、或はポリマ／モノマ／溶
媒、との相溶性、これら各成分溶液の膜形成能、
とりわけ透明膜の形成能を考慮しながら、高屈折
率ポリマと低屈折率ポリマの組合せを見出す必要
がある。従つてここで用いることのできるシート
用プラスチツクポリマとしては、例えば、ポリガ
ーボネート、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メ
チル、ジアレルフタレート、ジ．グリコール．
ジ．アリルカーボネツト（CR―39）、ポリ―4.メ
チルペンテン．１、ポリビニルブチラール、酢酸
酪酸セルロース、ポリアクリル酸メチル、など何
れも光透過率が80％以上の透明プラスチツクが好
ましく、またモノマとしては、比較的沸点が低
く、屈折率も小さくさらにポリマの溶液と相溶性
が優れていて紫外線重合したポリマの透明度も優
れている例えば、アクリル酸メチル、メタクリル
酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソブ
チル、アクリル酸２―ハイドロキシエチル、アク
リル酸２―ハイドロキシプロピル、アクリル酸２
―シアノエチル、アクリル酸シクロヘキシル、メ
タクリル酸エチルなどその沸点が120℃以下で屈
折率が1.50以下のものが好適である。 本発明は上記ポリマ及びモノマから任意に選択
した一種またはそれ以上の高屈折率ポリマと低屈
折率モノマとをモノマ同時溶解法又は気相拡散法
等により低屈折率モノマを分散せしめた高屈折率
プラスチツクシートを作成し、該シート表面の低
屈折率モノマをまず重合せしめて低屈折率ポリマ
薄膜層を形成し、次で低屈折率ポリマ薄膜層を設
けたプラスチツク透明シートにマスクパターン焼
付処理を施してクラツド部分となる低屈折率モノ
マを重合せしめて後真空容器中で導光路部分に残
存する末反応モノマを除去することによつて導光
路シートを製造する。 本発明において、低屈折率モノマを分散せしめ
た高屈折率プラスチツクシートの表面に低屈折率
ポリマの薄膜層を形成せしめるには強度の弱い紫
外線を均一に照射する方法が採られる。強度の弱
い紫外線はランプ入力100W/cm以下の紫外線ラン
プが好適であり、照射時間はモノマの種類、増感
剤の種類、濃度によつて感光波長域が違つてくる
ので一概に規定することはできないが通常は数分
以内に完了することが望ましい。またベースシー
トとなる高屈折率プラスチツクシートの膜厚は20
μ〜250μが好適であり望ましくは50μ〜120μが
適当で、過度に薄いベースシートを使つた場合は
モノマが揮発し易く表面に形成せしめる低屈折率
ポリマ薄膜層の被覆効果が充分得られず、厚手の
シートを用いるとマスクをかけて照射するとき斑
が出来易く好ましくない。 低屈折率モノマをベースシートに含有せしめる
割合は、膜形成時の透明性、製膜過程におけるモ
ノマの減少、膜厚の影響、製膜終了時のベースシ
ートの機械的性質主として硬さ、しなやかさ等を
考慮し、同時に期待される屈折率差の大きさも考
え合せモノマ濃度を決定すべきであり、通常はモ
ノマ濃度をベースポリマの60％以下、望ましくは
10〜50％の範囲とすることが好ましい。この領域
のモノマ濃度を用いると導光路部分とクラツド部
分の屈折率差が、高屈折率ポリマと低屈折率ポリ
マ夫々の屈折率の差の10％以上、通常は15％以上
に及ぶようになる。マスク焼付用紫外線は、表面
層形成用紫外線と同一のものでも良いが、なるべ
くは別のものを用意ることが好ましく通常、高圧
水銀灯、超高圧水銀灯または紫外線レーザを使用
する。 以上述べたように本発明によれば、低屈折率モ
ノマを分散せしめたプラスチツクシートの表面に
低屈折率モノマを選択重合せしめた低屈折率ポリ
マ薄膜層を形成してマスクパターンを紫外線照射
により焼付けるプロセスで、製膜時やマスクパタ
ーン焼付時におけるモノマの蒸発を抑制し、低屈
折率モノマを効果的に重合せしめることができ、
その結果屈折率の大きな導光路シートが得られ、
導光路部とクラツド部との屈折率差が大きくとれ
るので大きな角度の曲折ができる導光路を構成す
ることができ、分岐回路、方向変換回路、交叉回
路など通常のガラスフアイバーでは到底達成でき
なかつた応用回路まで容易に作ることができる。
また気相拡散法により製造された導光路シートの
欠点であつた割れも表面低屈折率ポリマ薄膜層に
より補強され、割れが入ることもなく経年安定し
た良好な導光路シートを得ることができる。 次に本発明の具体例を説明する。 高屈折率ポリマとして、ビスフエノール型ポリ
カーボネート（バイエル社製）を使つて導光路シ
ートを作つた。キヤスト法によりシートを得るた
めポリマ溶液を表１のような組成により調製し
た。

【表】 この溶液を研摩したステンレス容器（20×15
cm）に流し込み、さらに容器全体を密閉容器に入
れて、乾燥窒素を200c.c.／分で流し込んで、塩化
メチレンを蒸発させた。約３時間後に厚さ50μの
透明シートが得られた。このシート中には、ポリ
カーボネートをベースとして、モノマ、増感剤、
重合禁止剤が均一に分散している。この状態にあ
るシートの両面から高圧水銀灯（ランプ入力：80
W/cm）を60秒照射したシート断面の顕微鏡観察
結果から、シート表面にポリメタクリル酸メチル
の薄膜層が形成された。この処理が終つたシート
の内部には末反応モノマが高濃度で充填されてい
る。このシートを、パイレツクスガラス表面にク
ロム皮膜をエツチング法により焼付けた導光路パ
ターンに密着させ超高圧水銀灯（ランプ入力：
120W/cm）により180秒焼付処理した。 次に10^-5mmHgに保つた真空容器中で導光路部
分に残る末反応モノマを除去した。 比較のために、プロセスの途中で低屈折率ポリ
マ薄膜層形成処理しないサンプルを同一照射条件
により作成して両者を比較した結果表２のように
両者の光学的性質に大巾な差が認められ本発明の
効果が実証された。 表２の結果から明らかなように本発明によれ
ば、屈折率差が大きなものが得られ導光路のNA
値も大きく、またシートの弾性率も大きく損失も
小さなものが得られる。

【表】 ＊屈折率差、干渉顕微鏡で測定。

【図面の簡単な説明】

図は導光路シートの構成説明図である。 １：導光路部分、２：クラツド部分。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 低屈折率モノマを分散せしめた高屈折率プラ
   スチツク透明フイルムの表面に前記低屈折率モノ
   マを重合せしめた低屈折率ポリマ薄膜層を形成せ
   しめたのち、所望のマスクパターンで遮光しなが
   ら薄膜層内に分散した低屈折率モノマを紫外線で
   選択的に重合し、しかるのち導光路部分に存在す
   る未反応モノマを除去することを特徴とするプラ
   スチツク導光路シートの製造方法。