JPH01138509A - 高密度光導波路及びその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＬＥＤ光、レーザ光等による光情報を伝送す
る光導波路に関し、特に高分子からなる高密度の光導波
路及びその製造法を開示するものである。

〔従来の技術〕

現在、光技術を利用した装置の中には、ＬＥＤ光やレー
ザ光を光導波路列を通して伝送する形式のものがあり、
例えば、プリンタ、文字又はバーコードの読み取り装置
、位置センサ等が挙げられる。

ここに用いられる光導波路列としては、光ファイバーを
整然と並べた光フアイバーアレイがあるが、必ずしも生
産性の高いものではなく、直線状の平行光導波路列以外
の製造は極めて困難である。

自由な形状の光導波路列を与えるものとして、光導波路
シートが考えられている。これには、例えば、金型にコ
ア材料を注入してクラッドシートに転写する方法や、プ
ラスチックシートを加工変形した後、表面の屈折率を低
くする処理を施すような成形法がある。更に、光重合性
材料を用い、フォトマスクを通して露光する光重合法が
開発されており、プラスチック、ガラス等の基板上に高
屈折率の感光性樹脂によりなる光導波路が形成されたも
のが提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕 光導波路を用いて光情報を伝送する場合、より多くの情
報量を伝送する必要性から、高密度の光導波路が要求さ
れる。しかし、上記の成形法では１龍あたり数本の光導
波路密度が限界である。

一方光重合法では、更に高密度の光導波路を形成せしめ
ることが可能である。一般に光重合法では、光導波路の
巾及び間隔の最小値は、感光層の厚みとほぼ同じと言わ
れている。例えば、厚み５０μｍの感光層の場合は５０
μｍ巾の光導波路を５０μｍ間隔で形成することが出来
、１ｍｍあたり１０本の光導波路密度となる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、上記の背景を踏まえて検討を進めた結果
、下記に示す高密度光導波路を見いだすに至った。

即ち、本発明は、 （１）　　基板表面に、該基板の表面より屈折率の高い
感光性樹脂硬化物からなる複数の線状光導波路が、間隔
を置いて並んで形成されてなる光導波路板の２枚からな
り、■該両光導波路板は、その光導波路板の全面におい
て、互いに光導波路を内側にして結合されており、［２
］その結合の態様は、両光導波路板の線状光導波路のコ
ア列が、互いに相手板の光導波路欠落空間を小間隙を置
いて埋め合って並ぶ関係にあり、かつ、埋め合う両光導
波路板のコア列の全部が、その小隙間を埋める、光導波
路の屈折率より低い屈折率を有する樹脂からなるクラッ
ド層により隔離されていることを特徴とする高密度光導
波路、 （２）基板上に、該基板の表面より高い屈折率の感光性
樹脂組成物よりなる層を形成せしめた後、パターン状に
露光硬化し、次に未露光部を除去して、間隔を置いて並
んだ線状光導波路からなるコア列を有する第１の光導波
路板を得、次いで、該第１光導波路板の光導波路側の全
面に、該感光性樹脂組成物より低い屈折率のクラフト層
形成用液状樹脂を塗布した後、該樹脂塗布領域に、第１
の光導波路板と同様の方法で作成した第２の光導波路板
の該当部を、両光導波路板の線状光導波路であるコア列
が、互いに相手光導波路板の光導波路欠落領域を小間隙
を置いて埋め合って並ぶ関係に重ね合わせ、上記液状樹
脂を固化させてクラッド層を形成することを特徴とする
高密度光導波路の製造方法、 に関するものである。

以下、図面を示して本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の光導波路板の重ね合わせ結合部の一
方の光導波路板のみの断面の一例を示すものである０図
において、１は基板、２は線状光導波路であるコア列、
３は現像除去部の光導波路欠落空間である。第１、第２
の両光導波路板は同様のもので本質的差異はない。第２
図は、クラッド層形成用の液状樹脂４をコア列表面に塗
布した状態を示す断面図である。第３図は２枚の光導波
路板の重ね合わせ結合部を示す断面図である。コア列２
の各列はクラッド層４で確実に隔離され、かつ、コア列
の密度が２倍に上昇しているのが見られる。又、第４図
に示すように、コア列は平行直線でなく、一方に収斂す
る形の扇形列でも良く、単位列全部が確実にクラッド層
で隔離されるように結合されていさえすれば、曲線状コ
ア列であっても構わない。

次に、本発明の製造法について説明する。

基板の材料に制限はないが、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリアクリロニト
リル、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリオキシメチレン、ポリプロピレン、ポリメチル
ペンテン、シリコン樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリ
四フフ化エチレン等の高分子材料、ソーダガラス、パイ
レックスガラス、バイコールガラス、石英ガラス等のガ
ラス材料、及び石英、シリコン、ＡＤＰ、ＫＤＰ等の単
結晶材料などが有り、なるべく平滑な表面を有するもの
が好ましい。

その表面に塗布する感光性樹脂の屈折率が基板のそれよ
りも高い場合には、感光性樹脂の屈折率より低い屈折率
の材料を基板の表面に形成することが必要である。ポリ
メタクリル酸メチルや含フツ素メタクリル酸エステル、
多官能アクリレート若しくはメタクリレートの硬化物、
シリコーン樹脂、紫外線硬化型樹脂等を塗布することが
好ましい。

次に、この基板上に、感光性樹脂組成物層を形成せしめ
る。感光性樹脂組成物は、多官能モノマーと光重合開始
剤との混合物であり、又、ここに線状重合体を加えるこ
とが好ましい。

多官能上ツマ□−としては、例えば、エチレングリコー
ルジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレ
ート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ヘキ
サメチレングリコールジアクリレート、トリメチロール
プロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールジア
クリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、
１，４−ブタンジオールジアクリレート、プロピレング
リコールジアクリレート、更に特願昭６２−１４．９７
９７号明細書に示された化合物（１）ないしく４）等が
ある。光重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤が好
ましく、２−エチルアントラキノン、ベンゾインメチル
エーテル、ジイソプロピルチオキサンドル、ベンゾフェ
ノン、ミヒラーケトン、ベンジルジメチルケタール、１
−フェニル−１，２−プロパンジオン−２−ｏ−（エト
キシカルボニル）オキシム等がある。

線状重合体の例としては、ポリメチルメタクリレート、
ポリスチレン等が用いられる。光透過性と云う観点から
好ましい組合せは、特願昭６２−１４９７９７号明細書
に開示されている。

光重合開始剤の量は、全組成物に対して好ましくは０．
１ないし１０ｆｆｉ量％、更に好ましくは０．５ないし
３重量％である。

又、多官能モノマーと線状重合体の重量比は、好ましく
は９０　：　１０ないし２０　：　８０、更に好ましく
は７０　：　３０ないし３０　：　７０である。

多官能上ツマ−として汎用される多官能アクリレート若
しくは多官能メタクリレートの屈折率は、１．５前後の
ものが多く、ガラスやポリメチルメタクリル酸基板を用
いる時には、これらの基板表面に含フツ素ポリマー、シ
リコーンポリマー等を塗布することが必要である。ガラ
スやポリメタクリル酸メチル、ジエチレングリコールビ
スアリルカーボネート等の高分子材料の基板上に直接コ
ア材料を塗布する場合には、高屈折率の感光性樹脂組成
物を用いる必要があるが、この目的に好ましい材料とし
て、下記の一般式（Ａ）で表される臭素化物、 及び下記の一般式（Ｂ）で表される繰返し単位を含むポ
リスチレン系化合物を主成分とする組成物が推奨される
。

一般式（Ａ）で示される臭素化物の具体例としは、下記
の構造式（１）〜（９）で示される化合物が挙げられ、
中でも構造式（１）、（２）で示される化合物が好まし
い。

この場合、ポリスチレン系化合物としては、ポリスチレ
ンが好ましい。

又、支持体の表面を当該有機光導波路との接着性を向上
させる等の目的で処理を行うことも可能である。かかる
処理の例としては、上記高分子材料のコロナ放電処理、
上記ガラス材料のシランカップリング処理が挙げられる
。

感光性樹脂組成物層の厚みに制限はないが、１０μ麟な
いし２００μ鋼が好ましく、更に好ましくは２０μ腸な
いし１００μ■である。

感光性樹脂組成物層は、一般には、その溶液を基板にス
ピンコード、デイツプコート、ロールコート、バーコー
ド等の方法により塗布後、乾燥することにより得られる
。

露光方法には、フォトマスクを介して超高圧水銀灯など
を用いる紫外線照射法、電子線や強力な可視光線を用い
る走査法等がある。露光時に、露光部の当該組成物の重
合を阻害する酸素を低減する目的で不活性雰囲気下で行
ったり、酸素透過性の低いシートを組成物に密着させる
等の方法を採り入れることも可能である。

未露光部の除去、即ち、所謂現像は、一般には感光性樹
脂組成物を溶解する溶剤（現像液）で溶解、除去する方
法をとり、デイツプ法、スプレィ法等があり、特に後者
が好ましい。

上記現像液としては、露光部である当該組成物の重合物
に対する溶解性が、未露光部である当該組成物に対する
溶解性よりも低いものであれば、特に限定されるもので
なく、又、最適な現像液も当然組成物の組成に依存する
が、一般に有機系現像液が本目的に適している。好まし
い現像液の例を挙げれば、メチルエチルケトン、トルエ
ン等があるが、好ましくは不燃性の１．Ｌｌ−トリクロ
ロエタン、テトラクロロエタン等がある。又、液状の感
光性樹脂組成物を用いる時には、圧気で吹き飛ばしたり
、界面活性剤水溶液で洗浄除去することもできる。

光導波路パターンとしては、例えば、直線状の場合は、
光導波路中が感光層の厚みと同じか、もしくは、それ以
上、更に光導波路間隔が光導波路中以上である必要があ
る。

クラッド層を形成させる液状樹脂は、接着性を満足する
限り、熱可塑性樹脂でも良いが、−船釣には、熱又は光
硬化性樹脂が望ましい。

〔発明の効果〕

本発明で開示された光導波路は、フォトリソグラフィー
技術を利用しているため、非常に高密度の光導波路を提
供することが出来る。例えば、既に述べた成形法で得ら
れた光導波路の場合、１ｍｍあたり数本程度の光導波路
密度であるのに対し、本発明で開示された方法によれば
、１ｍｍあたり１０本以上の光導波路密度が達成される
。

本発明で開示された高密度光導波路は、バーコードリー
ダ、ファクシミリ等の読み取り用光導波路、位置センサ
、光プリンタ用光導波路等に用いられる。

〔実施例〕

次に、実施例を示す０部は重量部を示す。

実施例１ 構造式（２）で示される臭素化物７０部、ポリスチレ２
３０部、メチルエチルケトン１００部の溶液に、光開始
剤として、ジメトキシフェニルアセトフェノン２部を加
え良く混合した。シランカンプリング処理をしたガラス
板に上記溶液をバーコーティングした後、７０℃で加熱
乾燥させ厚み約５０μ−の塗膜を得た。フォトマスクを
通じて、高圧水銀灯を３００ｍＪ／ｃＩＩ！照射し、７
０℃で３０分間加熱した後、トリクロロエタンで現像し
て巾５０μｍ、長さ３００ｍａ＋の直線状光導波路を７
０μｍ間隔で平行に３０本形成した。

ここで得られた光導波路の光導波路列上に共栄油脂側堰
７０ＰＡにベンジルジメチルケタールを２重量％加えた
液を塗布し、同じパターンを描いた光導波路フィルムを
、その光導波路コアが先の光導波路コア列の間に入る様
に重ね、圧着した後、紫外線を８００ｍＪ／ｃｒＡ照射
した。

光導波路の端面を研磨した後、光導波路の損失係数を、
波長６３２．８ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザー（出力２ｍＷ
）を用いて測定したところ２０ｄＢ／ｍの良好な値を得
た。

実施例２ １０μｍ厚みにポリ　（メタクリル酸２，２．２−トリ
フルオロエチル／メタクリル酸グリシジル）を塗布した
ＩＩＩＩＩ１１厚みのＰＭＭＡ板に、ポリメチルメタク
リレート（旭化成工業−１１）　５８部、２官能メタク
リレ−）ＨＸ−２２０（日本化薬■製、構造式〇〇の化
合物３４２部、及びベンジルジメチルケタール１部をメ
チルエチルケトン１３５部に熔解して均一溶液としたも
のをドクターブレードで塗布し、乾燥して４０μ曽の厚
みの透明な塗膜を得た。フォトマスクを通して、２０（
１＋Ｊ／ａＪの紫外線を照射し、１．１．Ｌ　トリクロ
ロエタンを用いて現像し、水洗によるリンスを行って、
第４図に示すパターンの光導波路板を２枚得た。２枚の
光導波路板間にＵシ硬化型シリコーンＴＵＶ−６０００
（東芝シリコーン■製）を塗布した後、実施例１と同様
に圧着し、８００　ｍＪ／ｃａｌの紫外線を照射し、光
導波路を得た。得られた光導波路の導波損失を実施例１
と同様に測定したところ４ｄＢ／ｍであった。

構造式α１ 実施例３〜９ 実施例１の臭素化物（２）、ポリスチレンの代わりに第
１表に示した混合物を用い、該感光性組成物に第１表に
示した以外は、実施例１と同様な方法で光導波路を作成
した。得られた光導波路の損失係数を同様に測定し第１
表に示す。

（以下余白） 第１表

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の光導波路板の重ね合わせ結合部の一
方の光導波路板のみの断面の一例を示す断面図、第２図
は、クラフト層形成用の液状樹脂をコア列表面に塗布し
た状態を示す光導波路板の断面図、第３図は、２枚の光
導波路板の重ね合わせ結合部を示す断面図、第４図は、
実施例２で作成された光導波路板のコア列パターンを示
す表面図である。 １・・・基板 ２・・・コア ３・・・未露光部 ４・・・クラッド樹脂層 特許出願人　　旭化成工業株式会社 代　理　人　　弁理士　　星野　適 業１図　　　　　第２図 第３図 第本図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板表面に、該基板の表面より屈折率の高い感光
   性樹脂硬化物からなる複数の線状光導波路が、間隔を置
   いて並んで形成されてなる光導波路板の２枚からなり、
   ［１］該両光導波路板は、その光導波路板の全面におい
   て、互いに光導波路を内側にして結合されており、［２
   ］その結合の態様は、両光導波路板の線状光導波路のコ
   ア列が、互いに相手板の光導波路欠落空間を小間隙を置
   いて埋め合って並ぶ関係にあり、かつ、埋め合う両光導
   波路板のコア列の全部が、その小隙間を埋める、光導波
   路の屈折率より低い屈折率を有する樹脂からなるクラッ
   ド層により隔離されていることを特徴とする高密度光導
   波路。
2. （２）基板上に、該基板の表面より高い屈折率の感光性
   樹脂組成物よりなる層を形成せしめた後、パターン状に
   露光硬化し、次に未露光部を除去して、間隔を置いて並
   んだ線状光導波路からなるコア列を有する第１の光導波
   路板を得、次いで、該第１光導波路板の光導波路側の全
   面に、該感光性樹脂組成物より低い屈折率のクラッド層
   形成用液状樹脂を塗布した後、該樹脂塗布領域に、第１
   の光導波路板と同様の方法で作成した第２の光導波路板
   の該当部を、両光導波路板の線状光導波路であるコア列
   が、互いに相手光導波路板の光導波路欠落領域を小間隙
   を置いて埋め合って並ぶ関係に重ね合わせ、上記液状樹
   脂を固化させてクラッド層を形成することを特徴とする
   高密度光導波路の製造方法。