JP2009237544A - 光導波路フィルムおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】断面形状としてクラッドとなる熱可塑性樹脂Bに周りを囲まれたコアとなる熱可塑性樹脂Aからなる分散体(コア)がフィルム長手方向に延在しながらフィルム幅方向に4個以上配列した構造である光導波路フィルムであって、コアとクラッド間の境界面のコア表面の平均粗さRaが100nm以下である光導波路フィルム。
【選択図】図1
Description
一方、プラスチック光ファイバーに類似した溶融押出法によるポリマ光導波路の製造方法としては、ダイを用いてコアをフィルム幅方向に規則正しく一括成形する方法などが提案されている。(特許文献5、特許文献6)この製造方法は、低コストで大面積・長尺化が可能であるが、コアの形状を一定に保持したままフィルム幅方向に周期的に規則正しく配列させることが難しく、コアのサイズを微細化することは困難であった。
本発明の光導波路フィルムとは、熱可塑性樹脂から構成されており、フィルム内部に光が導波するコアが埋め込まれた光導波路のことである。
Ra=1/L∫L 0|f(x)|dx ・・・(1)式
また、Rmaxは、粗さ曲線の測定長さ内における最大の山と最深の谷の距離を表す。これらの値は、針の先端を利用した方式や光を用いた非接触式測定方法で求めることができる。例えば、前者は接触式の3次元表面粗さ計や非接触式の走査型プローブ顕微鏡(SPM)がある。SPMとしては、走査型トンネル顕微鏡(STM)、原子間力顕微鏡(AFM)、走査型近接場光学顕微鏡(SNOM)があり、これらを用いて測定することができる。一方、後者は、レーザー顕微鏡、各種光学顕微での観察画像から2次元、3次元画像処理による表面粗さ測定が可能である。その他、非破壊でコアとクラッド界面のコア表面の粗さを測定する方法としては、垂直走査白色干渉法 (VSI: Vertical Scanning Interferometry) がある。これは、光源に可干渉距離の短い白色光を使用して、顕微鏡のZ軸を垂直走査すると、測定光路と参照光路の距離が一致する場合に干渉縞の変調が最大となる。この原理を利用して、通常、光導波路フィルムの表面となるクラッド側しかできない測定でも、クラッドの裏面に当たるコア表面の平均粗さも測定できることになる。この装置としては、例えば、東レエンジニアリング社製の薄膜対応表面形状測定装置SP−700がある。
本発明の光導波路フィルムを用いた光モジュールとしては、光I/Oが内蔵されたシステムのことである。なお、光モジュールとは、一般に光と電気を相互に変換する電子部品のことである。例えば、光を送信する側である面発光型半導体レーザー(VCSEL)− ポリマ光導波路である光導波路フィルム − 光を受信するフォトダイオードの基本構成を有したシステムのことである。より具体的には、例えば、本構成が、ルータ・サーバなどの装置間・ボード間接続の光バックプレーン、携帯電話のディスプレイ部とCPU間接続、ハイエンドのパーソナルコンピューターなどのプリント回路基板上のメモリ−CPU間接続、スイッチLSIのパッケージ、およびカーナビゲーションシステムなどの制御と駆動間接続に搭載されたシステムのことである。
その他、本発明の光導波路フィルムは、イメージガイド、光センサシンシング部材として用いることができる。また、その光源としては、VCSEL、LDやLEDでも良い。
2種類の熱可塑性樹脂AおよびBをペレットなどの形態で用意する。また、より損失を低くするためには、熱可塑性樹脂の重合系と製膜系を閉鎖系とすることが好ましい。この場合、ペレットである必要はかならずしもない。ペレットは、必要に応じて、事前乾燥を熱風中あるいは真空下で行った後、押出機に供給する。押出機内において、加熱溶融された熱可塑性樹脂は、ギヤポンプ等で熱可塑性樹脂の押出量を均一化され、フィルタ等を介して異物や変性した熱可塑性樹脂などを取り除く。
(物性値の評価法)
(1)光導波路フィルムの断面構造の観察
フィルムの断面構造は、カッターで切り出した断面(幅方向−厚み方向断面)に対して研磨による前処理を行った後に、光学顕微鏡を用いて断面観察を行った。研磨方法は、切り出したサンプルをシート用の特別な冶具を用いて固定して日新化成社製のポリシング装置NAP-240VRを用いて研磨を行った。研磨条件は、研磨紙#800〜#10000、研磨液:水。
得られたサンプルのフィルム幅方向の全てのコアについて、評価方法(1)項の手順にしたがって、コア幅を測長した。ここでのコア幅とは、図3(a)に示すようにフィルム幅方向に並ぶ2本の平行線とコアが接する間隔を示す。コア幅のムラは、フィルム幅方向全てのコア幅の最大と最小の差をフィルム幅方向中央部のコア幅で割り、100を乗じた値として求めた。
コア間隔のムラ(Vl)は、下記の式(2)のように定義する。
Vl=(Lmax−Lmin)/Lave×100(%) 式(2)
Vl:コア間隔のムラ
Lmax:最大コア間隔
Lmin:最小コア間隔
Lave :コア間隔の平均値
なお、コア間隔のムラは、光導波路フィルムのフィルム幅方向両端部のコア間隔調整部などは対象外とした。
フィルム幅方向中央部から幅方向2cm×長手方向6cmサイズでサンプルを切り出し、さらに、クラッド層に切れ込みを入れてコア部のみを光導波路フィルムから取り出した。サンプル長4cm。このサンプルをテープでSiウエハ上に固定した。次いで、装置:走査型共焦点(コンフォーカル)レーザー顕微鏡(オリンパス社製ols3000)を用いて 、5〜100xの対物レンズでクラッド層に隣接していたサンプル表面を観察し、長手方向の走査範囲100μmにおける表面粗さRa、Rmaxを装置付属のソフト(ver.5)で解析した。測定回数は、3回としてその平均を採用した。但し、コア表面の観測面は、切れ込みの反対側を用いた。
結晶粒サイズは、理学電機(株)製薄膜X線回折装置RAD-Cを用いて測定した。X線源の測定条件は、線源CuKα、電圧40kV、電流30mA、走査範囲(2θ) 5〜55°、走査速度2°/min、X線入射は、through viewとした。
スペクトル解析は、本測定により確認される2θ=10〜30°までに観測されるメインピークを用いた。結晶粒サイズは、メインピークである20°近辺に現れる(110)面から式(3)のシェラーの式を用いて求めた。なお、表1中の「−」の記載は、回折ピークが存在しなかったことを意味する。実施例19と20と21については、ナイロン6ではなく、エチレン−プロピレン共重合体について、結晶粒サイズを求めた。
(但し、B:半値幅,λ:1.5406オングストローム)
(5)屈折率
樹脂の屈折率は、JIS K7142(1996)A法に従って測定した。なお、本発明における樹脂の屈折率は、光導波路フィルムを構成する各樹脂単体について測定した。この値を用いて、NA値を算出した。測定用のサンプルは、各樹脂を乾燥後、溶融プレスすることでシートを得た。
光導波路フィルムからクラッド部を切り出し、サンプルを電子天秤で5mg計量し、アルミパッキンで挟み込みセイコーインスツルメント社(株)製SSC/5200熱示差走査計を用いて、JIS−K−7121および7122(1987年)に従って測定及び算出を行った。まず、はじめに1st Runで、25℃から300℃まで20℃/min.で昇温した後、25℃まで急冷した。引き続き、2nd Runでは、25℃から300℃まで20℃/min.で昇温した。樹脂の融解エンタルピーΔH、結晶融解温度Tmは2nd Runにおける融解ピークを解析して求めた。なお、表1中の「−」の記載は、融解ピークが存在しなかったことを意味する。
装置:セイコー電子工業(株)製”ロボットDSC−RDC220”
データ解析”ディスクセッションSSC/5200”
(7)伝搬損失
25℃、65%RHの環境下で、JIS C6823(1999)カットバック法(IEC60793−C1A)に準じて行った。サンプルは、試験長10cm、9cm、8cm、7cmと準備し、各サンプルの挿入損失を測定した。光源には、波長850nmのLED(アンリツ製0901A)を用い、モードスクランブラを介してサンプルに光入力を行った。光ファイバーは、入力側φ50μmのマルチモードファイバ型GI(NA0.21)、検出側コア径0.2mmのSIタイプ(NA0.22)を用いた。サンプルのコア径が40μm未満のサンプルについては、入力側をφ10μmのシングルモードファイバーを利用した。なお、光の入出力には、調芯器を用いて光軸合わせを行った。また、検出器には、光パワーセンサ(アンリツ社製MA9421A)を用いた。伝搬損失は、長さに対する挿入損失をプロットし、最小二乗法により決定した。すなわち、得られた直線式の傾きを伝播損失とした。また、最小二乗の際、寄与率R2が0.99以上のときのみ伝播損失として採用した。0.99以下の場合は、再調芯、再サンプル調整などの再測定を繰り返すことによって、0.99以上の値を得た。測定に用いたコアは、フィルム幅方向中央部のコアとした。なお、サンプルの光入出部端面は、損失測定前に鏡面研磨、および超音波水洗浄の前処理を行った。前処理方法は、評価方法の(1)項に準ずる。以下の評価において、光損失測定を行うサンプルについては、同様の前処理を行った。
JIS K5600(2002年)に従って試験を行った。なお、フィルムを硬い素地とみなし、2mm間隔で25個の格子状パターンを切り込んだ。また、約75mmの長さに切ったテープを格子の部分に接着し、テープを60°に近い角度で0.5〜1.0秒の時間で引き剥がした。ここで、テープにはセキスイ製セロテープ(登録商標)No.252(幅18mm)を用いた。評価の基準を下記する。
◎:格子部も1つも剥がれなかった場合。
○:格子部はいくつか剥がれたが、格子以外の箇所は剥がれなかった場合。
×:格子部以外も剥がれた場合。
25℃、65%RHの環境下で計測を行った。パルスパターンジェネレーター(アンリツ社製 MP1800A)にて発生するパスルパターンを電気―光変換器(New Focus社製1780 E/O 850nm VICSEL Type)を用いて光信号に変換後、フィルム長手方向に20cm切り出した光導波路フィルムに光入力を行った。光ファイバーは入力側、出力側ともにGI型のφ50μmマルチモードタイプ(NA0.21)を用いた。なお、光の入出力には、調芯器を用いて光軸合わせを行った。検出した光は光―電気変換器(New Focus社製1580―B O/E 850nm)を用いて電気信号に変換後、エラーディテクター(アンリツ社製MP1800A)にて検出した。
なお、符号誤り率の評価は10GHzの信号を入力したときのエラーレートを検出し、以下の基準で判断した。また、測定に用いたコアはフィルム幅方向中央部のコアとした。
◎:1×10―15未満
○:1×10―15以上 1×10―12未満
△:1×10―12以上 1×10―9未満
×:1×10―9以上。
コアとなる熱可塑性樹脂Aおよびクラッドとなる熱可塑性樹脂Bともに、オーブンにて90℃で4時間以上乾燥し、前処理を行った。測定条件は以下の通りである。
装置 :島津製作所(株)島津フローテスタCFT-500形A
試料 :約数g
溶融温度 :表1記載の押出温度
荷重 :100,150,200kgf(サンプルセットを始めて5分後に荷重スタート)
試験回数 :3
ダイス :φ1mm、L=10mm
データは、試験回数3回の平均を採用した。また、熱可塑性樹脂A、Bとも剪断速度100S^(―1)の値を採取し、その差の絶対値を融粘度差(poise)とした。なお、100での値が読みとれないときは、線形近似を行い直線の数式から値を読み取った。
サンプルの試験長は、長さ方向に10cmとした。サンプル端面の前処理を行い、幅方向の中央部のコアについて、高温高湿試験前に光損失測定を行った。測定方法は、評価項目(7)に準ずる。次いで、温度70℃、湿度90%の恒温恒湿槽(タバイ社製 labostar humidity cabinet LHU-112)の環境下で、1000時間放置した後に、同じコアについて光損失測定を行った。試験前後の損失差を損失変化量として、以下の基準で評価した。試験方法の詳細は、JPCA−PE02−05−01S(2008)6.1の記載に従った。
○:損失変化量が0.5dB未満
△:損失変化量が0.5dB以上2dB未満
×:損失変化量が2dB以上。
サンプルの試験長は、長さ方向に10cmとした。サンプル端面の前処理を行い、幅方向の中央部のコアについて、耐熱試験前に光損失測定を行った。測定方法は、評価項目(7)に準ずる。次いで、温度85℃のギアオーブン(TABAI社製GHPS-222)の環境下で、1000時間放置した後に、同じコアについて光損失測定を行った。試験前後の損失差を損失変化量として、以下の基準で評価した。
○:損失変化量が0.5dB未満
△:損失変化量が0.5dB以上2dB未満
×:損失変化量が2dB以上。
サンプルの試験長は、長さ方向に10cmとし、サンプル幅は10mmとした。サンプル端面の前処理を行い、幅方向の中央部のコアについて、耐熱試験前に光損失測定を行った。測定方法は、評価項目(7)に準ずる。次いで、曲げ半径R=5mm、屈曲角度135度、1000回の繰り返し曲げ試験後に、同じコアについて光損失測定を行った。試験前後の損失差を損失変化量として、以下の基準で評価した。試験方法の詳細は、JPCA−PE02−05−01S(2008)6.1の記載に従った。
○:損失変化量が0.5dB未満
△:損失変化量が0.5dB以上2dB未満
×:損失変化量が2dB以上。
相溶化剤として以下のものを準備した。
相溶化剤:三洋化成工業社製
無水カルボン酸変性ポリオレフィン ユーメックス1010
ユーメックス2000
表1中の相溶化剤における「−」の記載は、無添加であることを意味する。
コアとなる熱可塑性樹脂Aにガラス転移点100℃のポリメチルメタクリレート(PMMA)、クラッドとなる熱可塑性樹脂Bにガラス転移点−35℃のフッ化ビニリデン(VDF)成分80mol%、テトラフルオロエチレン(TFE)成分20mol%の共重合フッ素ポリマを準備し、温度90℃で8時間以上の乾燥を行った。
両端部の熱可塑性樹脂Aは、コア間隔調整部とし、図11の(a)(β)スリット板のごとき、端から段階的にコア幅が狭くなり、目的となるコア幅が得られるように設計した。コア間隔調整部の流量は、コア1つの流量に対して、端から20倍、15倍、10倍、5倍、2倍の設計とした。ダイから吐出されたシートは、接液面がテフロン(登録商標)加工された表面粗さ0.8Sの銅製のエッジガイドにて端部を拘束されながら、電圧7KVのSI(静電印加)法によりキャストドラム上に密着し、25℃で急冷固化した。次いで、コア間隔調整部をトリミングした後に縦延伸機へ導かれ、ロール間に配置された近赤外線ヒータの局所加熱により150℃の延伸温度で延伸倍率1.3となるようゾーン延伸を施され、オーブンにて170℃の熱処理温度で弛緩処理を施されて、ワインダーにて巻き取られた。得られた光導波路フィルムは、冷却媒体の回転速度を変更することで調整し、100μmの厚みを得た。得られた光導波路フィルムの製造条件・構造および評価結果を表1に示す。なお、凹凸差は、5μmであった。
コアとなる熱可塑性樹脂Aにガラス転移点100℃のポリメチルメタクリレート(PMMA)、クラッドとなる熱可塑性樹脂Bにガラス転移点―35℃のポリフッ化ビニリデン(PVDF)を準備し、温度90℃で8時間以上の乾燥を行った。
両端部の熱可塑性樹脂Aは、コア間隔調整部とし、図11の(a)(α)スリット板のごとき、両端部のコア間隔調整部の流量は、コア1つの流量に対して、50倍の設計とした。
コアとなる熱可塑性樹脂Aにポリメチルメタクリレート(PMMA)、クラッドとなる熱可塑性樹脂Bにガラス転移点89℃の非晶性のフルオロアルキルメタクリレート重合体を準備し、温度90℃で8時間以上の乾燥を行った。
コアとなる熱可塑性樹脂Aにガラス転移点100℃のポリメチルメタクリレート(PMMA)、クラッドとなる熱可塑性樹脂Bにガラス転移点が25℃以下であるフッ化ビニリデン(VDF)成分80mol%、テトラフルオロエチレン(TFE)成分15mol%、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)成分5mol%の共重合フッ素ポリマを準備し、温度90℃で8時間以上の乾燥を行った。
(実施例5)
コアとなる熱可塑性樹脂Aにガラス転移点79℃のヘキサメチレンジメタノール成分が30mol%のポリエチレンテレフタレート共重合体(PET/G)、クラッドとなる熱可塑性樹脂Bに1重量%ユーメックス1010を添加したガラス転移点−20℃のエチレン成分が4mol%のエチレンプロピレン共重合体(EPC)を準備し、温度90℃で8時間以上の乾燥を行った。
波長 : 266nm 縮小率 :1/14.7
周波数 : 50kHz アシストガス: He 20l/min
(実施例6)
相溶化剤を添加しないこと以外は、表1に示す変更内容以外は、実施例5と同様にして、光導波路フィルムを得た。得られた光導波路フィルムの製造条件・構造および評価結果を表1に示す。なお、凹凸差は、3μmであった。
コアとなる熱可塑性樹脂Aにガラス転移点79℃のヘキサメチレンジメタノール成分が30mol%のポリエチレンテレフタレート共重合体(PET/G)、クラッドとなる熱可塑性樹脂Bにガラス転移点80℃のスピログリコール成分が21mol%、ヘキサメチレンジカルボン酸成分が29mol%のポリエチレンテレフタレート共重合体(SPG共重合PET)を準備し、温度90℃で8時間以上の乾燥を行った。
クラッドとなる熱可塑性樹脂Bに1重量%ユーメックス2000を添加したガラス転移点135℃のシクロオレフィンコポリマー(COC:トパス5013ポリプラスチック製)を準備すること以外は、表1に示す変更内容以外は、実施例5と同様にして、25℃のキャスティングドラム上で急冷固化した。次いで、縦延伸機へ導かれ、ロール間に配置された近赤外線ヒータの局所加熱により170℃の延伸温度で延伸倍率1.2となるようゾーン延伸を施され、オーブンにて170℃の熱処理温度で弛緩処理を施されて、ワインダーにて巻き取られた。光導波路フィルムを得た。得られた光導波路フィルムの製造条件・構造および評価結果を表1に示す。なお、凹凸差は、4μmであった。
クラッドとなる熱可塑性樹脂Bにガラス転移点が−20℃のエチレン成分が4mol%のエチレンプロピレン共重合体(EPC)を用い、表1に示す変更内容以外は、実施例8と同様にして、光導波路フィルムを得た。但し、キャスト時に静電印加は行わなかった。得られた光導波路フィルムの製造条件・構造および評価結果を表1に示す。なお、凹凸差は、7μmであった。
クラッドとなる熱可塑性樹脂Bにガラス転移点が25℃以下の低密度ポリエチレン(LDPE)を用い、延伸・熱処理を行わないこと以外は、実施例8と同様にして、光導波路フィルムを得た。得られた光導波路フィルムの製造条件・構造および評価結果を表1に示す。なお、凹凸差は、7μmであった。
コアとなる熱可塑性樹脂Aにガラス転移点150℃のポリカーボネート(PC)、クラッドとなる熱可塑性樹脂Bにポリプロピレン(PP)を準備し、温度90℃で8時間以上の乾燥を行った。
表1に記載の条件の変更以外は、実施例10と同様にして、光導波路フィルムを得た。得られた光導波路フィルムの製造条件・構造および評価結果を表1に示す。なお、凹凸差は、8μmであった。
クラッドとなる熱可塑性樹脂Bに1重量%ユーメックス1010を添加したポリプロピレン(PP)を用いる以外は、実施例11と同様にして、光導波路フィルムを得た。得られた光導波路フィルムの製造条件・構造および評価結果を表1に示す。なお、凹凸差は、8μmであった。
表1に記載の条件の変更以外は、実施例9と同様にして、光導波路フィルムを得た。得られた光導波路フィルムの製造条件・構造および評価結果を表1に示す。
コアとなる熱可塑性樹脂Aにガラス転移点100℃のポリスチレン(PS)、クラッドとなる熱可塑性樹脂Bにガラス転移点93℃のメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体(MBS:TH−11電気化学工業製)を準備し、温度90℃で8時間以上の乾燥を行った。表1に記載の条件の変更以外は、実施例10と同様にして、光導波路フィルムを得た。得られた光導波路フィルムの製造条件・構造および評価結果を表1に示す。なお、凹凸差は、5μmであった。
コアとなる熱可塑性樹脂Aにガラス転移点100℃のポリスチレン(PS)、クラッドとなる熱可塑性樹脂Bにガラス転移点103℃のスチレン・ブタジエンブロック共重合体(SBC:210M電気化学工業製)を準備し、温度90℃で8時間以上の乾燥を行った。表1に記載の条件の変更以外は、実施例10と同様にして、光導波路フィルムを得た。得られた光導波路フィルムの製造条件・構造および評価結果を表1に示す。なお、凹凸差は、5μmであった。
コアとなる熱可塑性樹脂Aにガラス転移点135℃のシクロオレフィンコポリマー(COC:トパス5013ポリプラスチック製)、クラッドとなる熱可塑性樹脂Bにガラス転移点−20℃のエチレン成分が4mol%のエチレンプロピレン共重合体(EPC)を準備し、温度90℃で8時間以上の乾燥を行った。
両端部の熱可塑性樹脂Aは、コア間隔調整部とし、図11の(a)(β)スリット板のごとき、端から段階的にコア幅が狭くなり、コア間隔調整部の流量は、コア1つの流量に対して、端から20倍、15倍、10倍、5倍、2倍の設計とした。 ダイから吐出されたシートは、ダイのリップ幅の6倍のLD(リップ−ドラム)間距離で、図12に示すような電圧7KVのSI(静電印加)法によりキャストドラム上に密着し、25℃で急冷固化した。ドラフト比は30。次いで、フィルム幅の5倍のロール間距離でロール間に配置された近赤外線ヒータの局所加熱により150℃の延伸温度で延伸倍率3.3となるよう延伸を施され、オーブンにて170℃の熱処理温度で弛緩処理を施されて、ワインダーにて巻き取られた。得られた光導波路フィルムは、冷却媒体の回転速度を変更することで調整し、60μmの厚みを得た。得られた光導波路フィルムの製造条件・構造および評価結果を表1に示す。なお、凹凸差は、3μmであった。従来にない非常に狭いコア間隔、およびフィルム幅方向に均一に四角形を有する光導波路フィルムを得ることができた。
ユーメックス1010を2重量部、ガラス転移点35℃、融点225℃のナイロン6を10重量部、ガラス転移点−20℃のエチレン成分が4mol%のエチレンプロピレン共重合体(EPC)を90重量部として、ドライブレンドし、クラッドとなる熱可塑性樹脂Bとした。実施例18と同様にして、光導波路フィルムを得た。得られた光導波路フィルムの製造条件・構造および評価結果を表1に示す。なお、凹凸差は、8μmであった。
コアとなる熱可塑性樹脂Aにガラス転移点150℃のポリカーボネート(PC)を用い、表1に示した内容以外は、実施例19と同様にして、25℃のキャスティングドラム上で冷却固化した。ドラフト比は30。次いで実施例19と同様な方式で、延伸温度185℃で延伸し、次いで185℃の温度で熱処理を施した後に、光導波路フィルムを得た。得られた光導波路フィルムの製造条件・構造および評価結果を表1に示す。なお、凹凸差は、10μmであった。
実施例19と同様のコアとクラッド樹脂を用いて、表1に記載の内容に変更した以外は、実施例9と同様にしてダイからシート状に吐出し、エッジガイドを用いずに25℃のキャスティングドラム上で冷却固化した。ダイから吐出されたシートは、ダイのリップ幅の3倍のLD間で、図12のごとき、溶融状態から延伸しながら、電圧7KVのSI(静電印加)法によりキャストドラム上に密着し、25℃で急冷固化した。ドラフト比は20である。次いで、ロール間に配置された近赤外線ヒータの局所加熱により150℃の延伸温度で延伸倍率2.2となるよう延伸を施され、オーブンにて170℃の熱処理温度で弛緩処理を施されて、ワインダーにて巻き取られた。得られた光導波路フィルムは、冷却媒体の回転速度を変更することで調整し、100μmの厚みを得た。得られた光導波路フィルムの製造条件・構造および評価結果を表1に示す。なお、凹凸差は、3μmであった。従来にない非常に狭いコア間隔、およびフィルム幅方向に均一に四角形を有する光導波路フィルムを得ることができた。
厚み16μmのPETフィルム(東レ製:タイプFB50)上にメタバーを用いて、厚み20μmとなるように下部クラッド層(電気化学工業製OP−1120LN)を形成し、紫外線露光により光硬化させた。次いで、コア層50μmをラミネートし、その上からパターン長さ10cmのLine/Space=50μm/100μmのフォトマスクを介して、紫外線露光を行った。次いで、現像を行った。評価方法(3)に従ってコア表面の粗さを測定した。コア層は、2官能アクリレートであるビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレート(BPFE−A)とビスフェノールアクリレートを光重合化合物とし、モノマー成分として、ビスフェノールA共重合体、重合開始剤としては、4,4’−ビスジエチルアミノベンゾフェノンと5 2,2−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾールを用いた。次いで、洗浄後、下部クラッド層と同様の厚み20μmに調整した上部クラッド層をラミネートし、紫外線露光および90℃の熱処理施し、光導波路フィルムを得た。得られた光導波路フィルムの製造条件・構造および評価結果を表1に示す。
熱可塑性樹脂Aにポリエチレンテレフタレートを用い、熱可塑性樹脂Bにイソフタレート成分が10mol共重合したポリシクロヘキシレンジメチルレンテレフタレートを用いた。熱可塑性樹脂AおよびBは、共に無粒子であり、それぞれの二軸ベント式押出機にて280℃で溶融させ、FSSタイプのリーフディスクフィルタを5枚介した後(濾過精度5μm)、ギヤポンプにて吐出比が熱可塑性樹脂A組成物/熱可塑性樹脂B組成物=5/1になるように計量しながら、公知の3層ピノール(合流器)にて合流させて、厚み方向に交互にB/A/Bの順で積層された3層積層体とした。該積層体をTダイに供給し、シート状に成形した後、ワイヤーで8kVの静電印可電圧をかけながら、表面温度25℃に保たれたキャスティングドラム上で急冷固化し未延伸シートである光デバイス基材を得た。なお、このときのドラフト比は8であり、得られたシート厚みは、75μmであった。層の構成を表1に示す。
2: クラッド壁
3: コア
4: コア間隔調整部
5: コア幅
6: コア厚み
7: コア間隔
8: 尾根
9: 谷
10: 凹凸差
11: ピノール一体型フィードブロック
12: クラッド層となる樹脂Bを供給する側板
13: クラッド層となる樹脂Bを供給する側板
14: クラッド層1となる樹脂Bの液溜部
15: クラッド層1となる樹脂Bの液溜部を併せ持つ樹脂A供給部
16: スリット板
17: クラッド層1となる樹脂Bの液溜部を併せ持つ樹脂B供給部
18: クラッド層1となる樹脂Bの液溜部
19: 側板
20: 樹脂流入口
21: 液溜部
22: 流出口
23a、23b: スリット
24: 各スリットの頂部の稜線の下端部
25: 各スリットの頂部の稜線の上端部
26: スリット稜線
27: 下端部
28: 上端部
29: スリット稜線
30: 液溜部
31: 流体流れ方向
32: 液溜部
33: 樹脂流入口
34: 流路
35: 液溜部
36: ダイの一例
37: 厚み方向の縮流部
38: ダイリップ
39: エッジガイド
40: 光導波路フィルム
41: 冷却媒体
42: 樹脂Aと樹脂Bの流れ方向の境界線
43: 冷却ロール
44: 延伸ロール
45: 近赤外線ヒータ
46: LD間距離
Claims (15)
- 断面形状として、クラッドとなる熱可塑性樹脂Bに周りを囲まれた熱可塑性樹脂Aからなるコアが、フィルム長手方向に延在しながらフィルム幅方向に4個以上配列した構造である光導波路フィルムであって、コアとクラッド間の境界面のコア表面の平均粗さRaが100nm以下である光導波路フィルム。
- コアとクラッド間の境界面のコア表面の最大高さRmaxが200nm以下である請求項1に記載の光導波路フィルム。
- クラッドとなる熱可塑性樹脂Bの結晶融解エンタルピーΔHmが35J/g以下である請求項1または2に記載の光導波路フィルム。
- クラッドとなる熱可塑性樹脂Bの結晶粒サイズが20nm以下である請求項1〜3のいずれかに記載の光導波路フィルム。
- 熱可塑性樹脂Aからなるコアと同一組成の分子骨格あるいは官能基を含んでなる熱可塑性樹脂Bからなるクラッドである請求項1〜4のいずれかに記載の光導波路フィルム。
- 無水カルボン酸変性ポリオレフィンを含んでなる請求項1〜5のいずれかに記載の光導波路フィルム。
- 導光路中に45度ミラーを含んでなる請求項1〜6のいずれかに記載の光導波路フィルム。
- 接続コネクタが取付けられている請求項1〜7のいずれかに記載の光導波路フィルム。
- 85℃ 1000時間の耐熱試験後の光損失変化量が0.5dB以下である請求項1〜8のいずれかに記載の光導波路フィルム。
- 70℃/90%RH 1000時間の高温高湿試験後の光損失変化量が0.5dB以下である請求項1〜9のいずれかに記載の光導波路フィルム。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の光導波路フィルムを用いた照明装置。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の光導波路フィルムを用いた通信装置。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の光導波路フィルムを用いた表示装置。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の光導波路フィルムを用いたライトガイド。
- LD間距離がダイのリップ幅の3倍以上であることを特徴とする光導波路フィルムの製造方法。
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