JP2002107562A - 高分子光導波路の製造方法 - Google Patents

高分子光導波路の製造方法

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JP2002107562A
JP2002107562A JP2000296348A JP2000296348A JP2002107562A JP 2002107562 A JP2002107562 A JP 2002107562A JP 2000296348 A JP2000296348 A JP 2000296348A JP 2000296348 A JP2000296348 A JP 2000296348A JP 2002107562 A JP2002107562 A JP 2002107562A
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optical waveguide
refractive index
polymerizable monomer
film
polymer optical
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Kenji Tsuda
研史 津田
Kenji Hyodo
建二 兵頭
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Mitsubishi Paper Mills Ltd
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Mitsubishi Paper Mills Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高分子光導波路の製造方法に於いて、従来の選
択光重合法で生じていた保存時の重合進行や、経時的な
特性劣化を防止する方法を提供することを目的とする。 【解決手段】透光性高分子フィルム中に屈折率分布を設
けた光導波路フィルムの製造法において、該透光性高分
子フィルム中に、重合性モノマーと重合開始剤を含む溶
液をインクジェット法により屈折率分布の必要な部分に
のみ供給した後、該重合性モノマーを重合させて、屈折
率分布を設けることを特徴とする高分子光導波路の製造
方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信分野、光情
報処理分野などにおいて用いられる光回路を作製するた
めの高分子光導波路の製造方法に関し、可撓性のある複
雑な形状の光導波路を簡便に製造する高分子光導波路の
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、高分子導波路の作製法としては、
例えば光重合性の単量体を含む膜厚の均一なフィルム
にフォトマスクをかぶせて露光し、選択的に重合させた
のち、未反応単量体を取り除いて屈折率分布を得る方法
(特開昭50−22648)、多数の溝のついた異形
断面フィルムに適当な深さまで単量体を拡散させたのち
光あるいは放射線を照射して単量体を重合固定させる方
法(特開昭48−98845)が述べられている。
【0003】しかし、特開昭50−22648号公報な
どに開示されている選択光重合法を利用した光導波路の
製造方法に於いては、露光前のフィルムの保存中に光重
合性の単量体の重合が徐々に進行しフィルム全体の屈折
率が変化してしまい、光重合させた部分との屈折率差が
小さくなるという問題があった。これを防ぐためには予
め光重合禁止剤などをフィルム中に含ませる方法などが
あるが、この場合には光感度が低下して十分な光重合が
進行しなかったり、より強力な光源が必要になったりす
る。
【0004】また、選択的に重合させたのち、真空乾燥
などによって未反応単量体を取り除く行程が必要であ
り、操作が煩雑で装置も大がかりなものになり、大量に
大面積を処理することが困難である。また、該未反応単
量体を取り除く行程が不十分であった場合には、該フィ
ルム中に残留した該未反応単量体が徐々に重合し、露光
部との屈折率差が減少するという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、選択
光重合法に関する上記の数々の問題を解決し、安価でか
つ簡便な高分子光導波路の製造方法を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために鋭意検討した結果、下記の製造方法によ
り解決されることを見いだした。すなわち、本発明の高
分子光導波路の製造方法は、透光性高分子フィルム中に
屈折率分布を設けた光導波路フィルムの製造法におい
て、該透光性高分子フィルム中に、重合性モノマーと重
合開始剤を含む溶液を屈折率分布の必要な部分にのみ供
給した後、該重合性モノマーを重合させて、屈折率分布
を設けることを特徴とする。
【0007】更に、該透光性高分子フィルム中に、該重
合性モノマーと該重合開始剤を含む溶液を屈折率分布の
必要な部分のみに供給する手段が、インクジェット法に
よることを特徴とする。
【0008】また、該重合性モノマーを重合させる方法
が熱によることを特徴とする。
【0009】また、該重合性モノマーを重合させる方法
が光又は放射線の照射によることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明について具体的に説
明する。本発明に用いる透光性高分子フィルムとして
は、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリ
カーボネート、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン
樹脂などの透明度の高い合成重合体を使用することがで
きる。可撓性、透明性、強度などの点から、特にポリカ
ーボネート樹脂を使用することが好ましい。
【0011】このような樹脂を溶解させる溶剤であっ
て、本発明に於いて使用できる溶剤としては具体的に、
メタノール、エタノール、1−プロパノール、1−ブタ
ノール、2−メチル−1−プロパノール、2−ブタノー
ル、1−ペンタノール、2−プロパノール及びベンジル
アルコールなどのアルコール類、オキソラン、オキサ
ン、及び1,4−ジオキサンなどの環状エーテル類、2
−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−
(1−プロポキシ)エタノール、2−(ブトキシ)エタ
ノール、1−メトキシ−2−プロパノール、及び1−エ
トキシ−2−プロパノールなどのグリコールエーテル
類、ジメチルケトン、メチルエチルケトン、メチルプロ
ピルケトンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸プロピ
ル、及び酢酸ブチルなどのエステル類、トルエン及びジ
メチルベンゼンなどの芳香族炭化水素類、N,N−ジメ
チルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなど
の窒素化合物、また、ジメチルスルホキシド、ハロゲン
化炭化水素類、脂肪族炭化水素などが挙げられるが、透
光性樹脂を溶解させるものであればその他の常温で液体
の溶剤でも良い。これらの透光性高分子フィルム可溶性
溶剤は単独で用いても良いし、2種以上を混合して使用
してもよい。
【0012】本発明における透光性高分子フィルムの作
製方法としては、浸漬塗布法、ロールコート法、スピン
コート法、ソルベントキャスト法など、通常用いられる
種々の方法を用いることができる。大面積を均一な膜厚
で塗布するためにはソルベントキャスト法が特に好まし
い。
【0013】該透光性高分子フィルム内に屈折率分布を
設けるために用いられる重合性モノマーとしては、単官
能モノマーの他、2官能、その他の多官能モノマーであ
ることができる。代表的な例としてはエチレン性二重結
合を有するモノマーが挙げられ、より具体的には不飽和
カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタ
コン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸な
ど)と脂肪族多価アルコール化合物とのエステル、不飽
和カルボン酸と脂肪族多価アミン化合物とのアミドな
ど、不飽和アルコールとイソシアネート化合物とのウレ
タン、不飽和カルボン酸とエポキシ化合物とのエステル
などを挙げることができる。これらの重合性モノマーは
単独で用いても良いし、2種以上の混合物を使用しても
良い。
【0014】本発明に用いる重合開始剤としては、一般
的なラジカル重合開始剤やイオン重合開始剤を用いるこ
とができる。このような重合開始剤としては、重合性モ
ノマーの種類によって異なるが、公知の重合開始剤を用
いることができる。具体的には、例えば、2,2−アゾ
ビスイソブチロニトリル、2,2−アゾビス(2,4−
ジメチルバレロニトリル)、2,2−アゾビス(2−メ
チルブチロニトリル)、1,1−アゾビス(シクロヘキ
サン−1−カルボニトリル)、ジメチル−2,2−アゾ
ビスイソブチレート、4,4−アゾビス−4−シアノバ
レル酸、2,2−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジ
メチルバレロニトリル)などのアゾ系化合物や、過酸化
ベンゾイルなどの有機過酸化物、アルカリ金属、金属水
酸化物、グリニャール試薬などの求核試薬、プロトン
酸、ハロゲン化金属、安定カルボニウムイオンなどが挙
げられる。
【0015】該重合開始剤として、特に光又は放射線の
照射によって重合性モノマーの重合を開始させることの
できる活性種を発生することができる化合物を用いるこ
とができる。このような化合物としては、公知のいずれ
のものも用いることができ、例えば、アセトフェノン系
化合物、トリアジン系化合物、ベンゾイン系化合物、ベ
ンゾフェノン系化合物、α−ジケトン化合物、キサント
ン系化合物、ジアゾ系化合物などを挙げることができ
る。
【0016】本発明において、該重合開始剤は単独で又
は2種以上を混合して使用することができる。これらの
重合開始剤の濃度は、重合性モノマーに対して、0.1
〜20重量%程度の割合で、より好ましくは0.1〜1
0重量%の割合で使用すればよい。
【0017】本発明において重合性モノマーと重合開始
剤を含む溶液を透光性高分子フィルムに供給する場合、
必要に応じて助溶媒を使用することができる。助溶媒の
具体例としては、メタノール、エタノール、1−プロパ
ノール、1−ブタノール、2−メチル−1−プロパノー
ル、2−ブタノール、1−ペンタノール、2−プロパノ
ール及びベンジルアルコールなどのアルコール類、オキ
ソラン、オキサン、及び1,4−ジオキサンなどの環状
エーテル類、2−メトキシエタノール、2−エトキシエ
タノール、2−(1−プロポキシ)エタノール、2−
(ブトキシ)エタノール、1−メトキシ−2−プロパノ
ール、及び1−エトキシ−2−プロパノールなどのグリ
コールエーテル類、ジメチルケトン、メチルエチルケト
ン、メチルプロピルケトンなどのケトン類、酢酸エチ
ル、酢酸プロピル、及び酢酸ブチルなどのエステル類、
トルエン及びジメチルベンゼンなどの芳香族炭化水素
類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチル
アセトアミドなどの窒素化合物、また、ジメチルスルホ
キシド、ハロゲン化炭化水素類、脂肪族炭化水素などが
挙げられる。これらの助溶剤は単独で用いても良いし、
2種以上を混合して使用してもよい。
【0018】本発明における透光性高分子フィルムの屈
折率分布の必要な部分にのみ重合性モノマー及び重合開
始剤を含む溶液を供給する方法としては、種々の方法が
適用できるが、供給する位置精度の高さや供給量の制御
のし易さ、画像の解像性の高さなどの点で優れているイ
ンクジェット方式を用いることが好ましい。インクジェ
ット方式は、液滴の量を1ngから500ng程度に正
確に制御しながら吐出することができ、供給位置の制御
も容易かつ正確となり、複雑な形状の形成も容易とな
る。
【0019】透光性高分子フィルム中に供給された重合
性モノマーが重合した場合に、未供給部分に比べて屈折
率が高くなる(コア部に相当する)場合には、コア部に
相当する部分にのみ該重合性モノマーを供給し、屈折率
が低くなる(クラッド部に相当する)場合には、クラッ
ド部に相当する部分にのみ該重合性モノマーを供給す
る。
【0020】このように、透光性高分子フィルムに重合
性モノマー及び重合開始剤を含む溶液を屈折率分布の必
要な部分にのみ供給した後、該重合性モノマーを重合さ
せる方法としては、公知の重合性モノマーの重合手段を
用いることができ、例えば加熱による熱重合方式や、光
や放射線の照射による光重合方式を用いることができ
る。透光性高分子フィルムの種類によっては耐熱性に劣
る場合があり、かかる場合には光重合方式がより好まし
い。
【0021】
【実施例】以下本発明について実施例を示して、その構
成及び効果を更に具体的に説明するが、これは本発明の
実施形態や発明範囲を限定するものではない。
【0022】実施例1 10gのポリカーボネートを90gの塩化メチレンに溶
解し、ソルベントキャスト法により厚さ100μmの透
明なフィルムを得た。
【0023】次に、低屈折率重合性モノマーとしてアク
リル酸メチルを50重量%、重合開始剤として2,2−
アゾビスイソブチロニトリルをアクリル酸メチルに対し
て0.5重量%含むメタノール溶液をインクジェット法
により上記ポリカーボネートフィルム上に、クラッド部
に相当する部分にのみ供給し、室温で乾燥させた。
【0024】次に、上記のフィルムを80度に加熱し、
アクリル酸メチルモノマーを重合させ、インクジェット
法による非描画部がポリカーボネートの単独相(高屈折
率のコア部となる、屈折率:1.59)で、描画部がポ
リカーボネートとアクリル酸メチルポリマーの混合相
(低屈折率のクラッド部となる、屈折率:1.57)か
らなる厚さ100μmの光導波路フィルムを得た。
【0025】このようにして得られた光導波路につい
て、波長1300nmの光を導波路の一端から入射させ
たときに他端から出射する光量を測定することにより、
導波路損失を求めたところ、0.1dB/cm以下であ
り、また、経時による劣化は認められなかった。
【0026】実施例2 実施例1と同様にして得たポリカーボネートフィルム
に、低屈折率光重合性モノマーとしてアクリル酸メチル
を50重量%、光重合開始剤としてベンゾインエチルエ
ーテルをアクリル酸メチルに対して0.2重量%含むメ
タノール溶液をインクジェット法により上記ポリカーボ
ネートフィルム上にクラッド部に相当する部分にのみ供
給し、室温で乾燥させた。
【0027】次に、上記のフィルムに紫外線を全面に露
光し、アクリル酸メチルモノマーを重合させ、インクジ
ェットによる非描画部がポリカーボネートの単独相(高
屈折率のコア部となる、屈折率:1.59)で、描画部
がポリカーボネートとアクリル酸メチルポリマーの混合
相(低屈折率のクラッド部となる、屈折率:1.57)
からなる厚さ100μmの光導波路フィルムを得た。
【0028】このようにして得られた光導波路につい
て、実施例1と同様に導波路損失を求めたところ、0.
1dB/cm以下であり、また、経時による劣化は認め
られなかった。
【0029】比較例 特公昭56−3522号公報に記載された選択光重合法
により実施し、高分子光導波路を作製した。
【0030】このようにして得られた光導波路につい
て、実施例1と同様に導波路損失を求めたところ、初期
においては実施例1と同等の特性を有していたが、経時
により導波路損失が徐々に悪化した。
【0031】また、重合性モノマーを拡散させてから3
0度で30日暗室下で放置したものについて、同様に選
択光重合法によって高分子光導波路を作製したところ、
未露光部であるクラッド部の屈折率が1.58で、コア
部の屈折率との差が小さく、導波路損失が1dB/cm
以上であった。
【0032】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明の光導波路の
製造方法によれば、保存中に重合反応が進行することが
なく、また、不要部分の未反応重合性モノマーを除去す
る行程がないため、行程が簡略化されるとともに安価に
製造することができる。また、除去行程が不十分なため
に残留する未反応重合性モノマーによる経時的な特性劣
化のない高分子光導波路の製造が可能となる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透光性高分子フィルム中に屈折率分布を
    設けた高分子光導波路の製造法において、該透光性高分
    子フィルム中に、重合性モノマーと重合開始剤を含む溶
    液を屈折率分布の必要な部分にのみ供給した後、該重合
    性モノマーを重合させて、屈折率分布を設けることを特
    徴とする高分子光導波路の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の高分子光導波路の製造
    方法において、該重合性モノマーと該重合開始剤を含む
    溶液を屈折率分布の必要な部分にのみ供給する手段がイ
    ンクジェット法によることを特徴とする高分子光導波路
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の高分子光導波路
    の製造方法において、該重合性モノマーを重合させる方
    法が熱によることを特徴とする高分子光導波路の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 請求項1又は2に記載の高分子光導波路
    の製造方法において、該重合性モノマーを重合させる方
    法が光又は放射線の照射によることを特徴とする高分子
    光導波路の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004095093A1 (ja) * 2003-04-23 2004-11-04 Taiyo Ink Mfg. Co., Ltd. 光導波路、光電気混載基板および該光電気混載基板の製造方法

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