JPS61255903A - Formation of refractive index gradient in plastic - Google Patents

Formation of refractive index gradient in plastic

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JPS61255903A
JPS61255903A JP60098990A JP9899085A JPS61255903A JP S61255903 A JPS61255903 A JP S61255903A JP 60098990 A JP60098990 A JP 60098990A JP 9899085 A JP9899085 A JP 9899085A JP S61255903 A JPS61255903 A JP S61255903A
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JP
Japan
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refractive index
plastic
metal
monomer composition
electric field
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Application number
JP60098990A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Okabe
義昭 岡部
Noriaki Takeya
竹谷 則明
Shuji Eguchi
江口 州治
Seikichi Tanno
丹野 清吉
Hideki Asano
秀樹 浅野
Hiroshi Terao
寺尾 弘
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61255903A publication Critical patent/JPS61255903A/en
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Abstract

PURPOSE:To exactly form a refractive index gradient of a desired pattern in a plastic, by polymerizing a metal-containing monomer composition under an applied electric field and thereby forming a region of a varied refractive index by concentrating the metal on the area near the region of the electric field. CONSTITUTION:A mixture formed by adding a polymerization initiator to a metal-containing monomer composition is sealed between quartz plates each having a transparent tin oxide electrode membrane (ITO membrane) 17. These are heated in a dryer under an applied DC voltage from an electric power source 20, whereupon the monomer composition is completely polymerized and crosslinked to obtain a transparent plastic. The measurement of the surface resistance of this plastic manifests that the metal is concentrated on the surfaces contiguous to ITO membranes 17. Namely, the larger the amount of the metal concentrated on the surface of the plastic, the larger the amount of atmospheric moisture adsorbed by the metal and the more the surface resistances decreases. Therefore, a relationship that the more the surface resistance decreases, the more the refractive index of the given area decreases can hold.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はプラスチックの屈折率分布形成方法に係り、特
に光通信あるいは光データリンクシステム等に使用する
光ファイバー、光導波路などの光学部品K又は平板マイ
クロレンズ等において好適に屈折率分布を形成する方法
に関する。
Detailed Description of the Invention [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a method for forming a refractive index distribution in plastics, and in particular to optical components K or flat plate micros such as optical fibers and optical waveguides used in optical communication or optical data link systems. The present invention relates to a method for appropriately forming a refractive index distribution in a lens or the like.

〔発明の雪景〕[Snowscape of invention]

近年、光ファイバー、光導波路等の光学部品を用いる光
通信あるいは光データリンクシステムなどの新しい通信
方法の実用化が進んでいる。
In recent years, new communication methods such as optical communication or optical data link systems that use optical components such as optical fibers and optical waveguides have been put into practical use.

この光ファイバーの構造上の特徴は、透明度の高い材料
の中に一定の屈折率分布を有することで生ずる屈折率を
利用して光を伝送していることである。また、光導波路
は、光の分配結合など光配線機能をもつ簡単な光回路を
構成するものであシ、新しい通信方法の発達に伴い要求
されてきた部品である。
The structural feature of this optical fiber is that it transmits light by utilizing the refractive index produced by having a constant refractive index distribution in a highly transparent material. Furthermore, optical waveguides constitute simple optical circuits that have optical wiring functions such as optical distribution and coupling, and are components that have been in demand with the development of new communication methods.

従来、プラスチックの屈折率分布形成方法は電気学界誌
、103巻2号、@127頁記載の〔平板マイクロレン
ズとその積層回路への応用〕と題する文献において記載
されている拡散重合法と、特開昭56−3522号に記
載されている光重合法に大きく分類できる。
Conventionally, the methods for forming the refractive index distribution of plastics have been the diffusion polymerization method described in the document titled "Plant microlens and its application to laminated circuits" published in Denki Gakkai Journal, Vol. 103, No. 2, p. 127, and the special method. It can be broadly classified into the photopolymerization method described in Japanese Patent Publication No. 56-3522.

まず、拡散重合法を第4図に示して説明する。First, the diffusion polymerization method will be explained with reference to FIG.

過酸化物からなる重合開始剤を数多添加された高屈折率
ポリマを形成するモノマlを蓋付きの容器2に入れるc
A図に相当)。次いで、モノマ1を加温して半重合させ
B図のように半重合体3を作る。この半重合体3にガラ
ス板からなる任意の形状を切シ出したマスク4を付け、
低屈折率モノマ5中に浸漬する10図に相当)。これを
加温し低屈折率モノマ5を半重合体7中に拡散させ、組
成的分布を作ったのち低屈折率モノマ5から取シ出すC
D図に相当)。そして、組成的に分布した半重合体7.
3を加温しながら完全に重合させて屈折率分布7A、3
Aが形成されたプラスチックを作る18図に相当)。
A monomer 1 to form a high refractive index polymer to which a number of polymerization initiators made of peroxides have been added is placed in a container 2 with a lid.c
(corresponds to figure A). Next, the monomer 1 is heated to undergo semi-polymerization to form a semi-polymer 3 as shown in Figure B. A mask 4 made of a glass plate cut into an arbitrary shape is attached to this semi-polymer 3,
(corresponds to Figure 10, immersed in low refractive index monomer 5). After heating this and diffusing the low refractive index monomer 5 into the semi-polymer 7 to create a compositional distribution, C is taken out from the low refractive index monomer 5.
(corresponds to figure D). and compositionally distributed semi-polymers7.
Completely polymerize 3 while heating to obtain a refractive index distribution of 7A, 3
(corresponds to Figure 18 where A is made of plastic).

以上のように、拡散重合法では半重合体にマスクをのせ
て低屈折率モノマ中に浸漬し、低屈折率モノマを半重合
体中に拡散させて組成分布、すなわち屈折率分布を作る
ものである。しかし、マスクと半重合体との密着性が十
分ではないために、その半重合体とマスクとの間の空隙
に低屈折率モノマが入シ込んで、マスクの形状と異なる
形の屈折率分布を作シ易いという問題があった。
As mentioned above, in the diffusion polymerization method, a mask is placed on a semi-polymer and it is immersed in a low refractive index monomer, and the low refractive index monomer is diffused into the semi-polymer to create a composition distribution, that is, a refractive index distribution. be. However, because the adhesion between the mask and the semi-polymer is not sufficient, the low refractive index monomer may enter the gap between the semi-polymer and the mask, resulting in a refractive index distribution that is different from the shape of the mask. The problem was that it was easy to create.

次に1プラスチツクの屈折率分布形成方法の他の方法で
ある光重合法を第5図を用いて説明する。
Next, a photopolymerization method, which is another method for forming a refractive index distribution for plastics, will be explained with reference to FIG.

図によれば、シート状の高分子フィルムを作成するため
のキャスト容器7内に、第五図のように透明光重合性材
料からなるキャスト溶液8を入れる。そして、キャスト
溶液8内の有機溶媒9を一部蒸発させることによシ、半
固形状の高分子フィルム8Aを得る13図に相当)。次
に、高分子フィルム8A上に任意の形状を有するフォト
マスク10をのせ、上から紫外線11を照射することに
よシフオドマスク外の部分に対して選択的に光重合を生
じせしめ、結果的にこの部分に屈折率を減少させる部分
を形成する(0図に相当)。そして、加熱することによ
りフォトマスク下の非光重合部14に含有される°低屈
折率モノマ12を除く。これによシ非光重合部14の屈
折率を光重合部13の屈折率よシも大きい高分子フィル
ムを形成することができる(D図に相当)。次に、この
よう忙して得た高分子フィルムの表面および裏面に低屈
折率の樹脂15をコートするととKよシ、高屈折率部1
4の周囲を低屈折率部13.15で被われた屈折率分布
を有するプラスチックを得る18図に相当)。
According to the figure, a casting solution 8 made of a transparent photopolymerizable material is placed in a casting container 7 for producing a sheet-like polymer film as shown in FIG. Then, by partially evaporating the organic solvent 9 in the casting solution 8, a semi-solid polymer film 8A is obtained (corresponding to FIG. 13). Next, a photomask 10 having an arbitrary shape is placed on the polymer film 8A, and by irradiating ultraviolet rays 11 from above, photopolymerization is selectively caused in the area outside the shift mask. A portion that reduces the refractive index is formed in the portion (corresponding to Figure 0). Then, by heating, the low refractive index monomer 12 contained in the non-photopolymerized portion 14 under the photomask is removed. This makes it possible to form a polymer film in which the refractive index of the non-photopolymerized portions 14 is larger than that of the photopolymerized portions 13 (corresponding to Figure D). Next, when the front and back surfaces of the polymer film thus obtained are coated with a low refractive index resin 15, the high refractive index portion 1
(corresponding to Fig. 18) to obtain a plastic having a refractive index distribution whose periphery is covered with a low refractive index portion 13.15).

しかし、この光重合法ではキャスト法により半固形状の
高分子フィルムを作るため、溶媒の蒸発量をコントロー
ルすることが困難で約200μm以上の膜厚を作ること
は難しい。これは、表面付近の溶媒は蒸発し易いが、裏
面付近の溶媒は蒸発しにくくなるため、後の低屈折率モ
ノマを除く工程で高分子フィルムに脹れや、波打ちが発
生し易くなるためである。
However, in this photopolymerization method, a semi-solid polymer film is produced by a casting method, so it is difficult to control the amount of solvent evaporated, and it is difficult to produce a film with a thickness of about 200 μm or more. This is because the solvent near the surface evaporates easily, but the solvent near the back surface is difficult to evaporate, making it easier for the polymer film to swell or ripple during the subsequent process of removing the low refractive index monomer. be.

また、紫外線を露光する場合、膜厚が約150μm以上
になると膜の裏面へ透過する紫外線の強度が減少するた
め、高分子フィルム内の光重合が不十分になり、フォト
マスク形状と同一の屈折率分布を得ることができない問
題も生じていた。
In addition, when exposing to ultraviolet light, if the film thickness exceeds approximately 150 μm, the intensity of the ultraviolet light transmitted to the back surface of the film decreases, resulting in insufficient photopolymerization within the polymer film, resulting in the same refraction as the photomask shape. There was also the problem that it was not possible to obtain a rate distribution.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、プラスチックに所定の形状の屈折率分
布を正確に形成でき、かつプラスチックの厚さに影響さ
れることなく屈折率分布を形成することができるプラス
チックの屈折率分布形成方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method for forming a refractive index distribution of plastic, which can accurately form a refractive index distribution of a predetermined shape in plastic, and can form a refractive index distribution without being affected by the thickness of the plastic. It's about doing.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

屈折率分布形成方法としては最も数多く研究されておシ
、光ファイバー、光導波路などの光学部品としてすでに
一般市販されているガラスの場合屈折率分布の形成は二
段階電界印加イオン交換法やイオン電界移入法などくよ
シおこなわれている。
The method of forming a refractive index distribution has been studied the most, and in the case of glasses that are already commercially available as optical components such as optical fibers and optical waveguides, two-step electric field application ion exchange method and ion electric field transfer are used to form the refractive index distribution. Laws are being enforced in a negative way.

これらの各方法は、任意の形状の開口部をもつマスクを
ガラス片面表面に付けたガラス基板に、屈折率を大きく
させるイオンを含む溶融塩中に浸漬加温する。溶融塩中
の屈折率を増加させるイオンは、ガラス基板の厚さ方向
に印加された電界によりマスクの開口部よりガラス基板
中に拡散する。
In each of these methods, a glass substrate having a mask with an opening of an arbitrary shape attached to one side of the glass surface is immersed and heated in a molten salt containing ions that increase the refractive index. Ions that increase the refractive index in the molten salt are diffused into the glass substrate through the opening of the mask by an electric field applied in the thickness direction of the glass substrate.

マスクを除いたの゛ち、ガラスの屈折率を減少させるイ
オンを含む高温溶融塩中にガラスを浸漬させ、電界を印
加してイオン拡散させ屈折率分布を形成する。
After removing the mask, the glass is immersed in a high-temperature molten salt containing ions that reduce the refractive index of the glass, and an electric field is applied to diffuse the ions to form a refractive index distribution.

このように上記方法によれば、ガラス中に屈折率を高め
るイオンを注入してマスクの形状に合った屈折率分布を
作っているので、本発明者らはプラスチックの場合にも
屈折率を高めるイオンの含有率を選択的に高めれば屈折
率分布が形成できると考えるに至った。すなわち本発明
は係る知見によってなされたものであシ、その構成は金
属を含むモノマ組成物の重合過程に電界を印加すること
によシ、電界を印加する電極付近に金属イオンが集まり
この金属イオンの含有率に応じて屈折率の分布を形成す
ることができるプラスチックの屈折率分布形成方法であ
る。
In this way, according to the above method, ions that increase the refractive index are implanted into the glass to create a refractive index distribution that matches the shape of the mask. We have come to believe that a refractive index distribution can be formed by selectively increasing the ion content. That is, the present invention was made based on the above knowledge, and its structure is that by applying an electric field during the polymerization process of a monomer composition containing a metal, metal ions gather near the electrode to which the electric field is applied. This is a method for forming a refractive index distribution of plastics that can form a refractive index distribution according to the content of.

上記本発明の構成において、金属はモノマの重合過程に
おいてモノマ組成物とイオン状態で結合している。すな
わち、金属陽イオンと、モノマ組成物のマイナス心待を
有する置換基がイオン結合しておシ、これらのモノマ組
成物の重合過程において電界を印加することによシ金属
イオンが電極近傍に集中して集まることになる。
In the configuration of the present invention described above, the metal is bonded to the monomer composition in an ionic state during the monomer polymerization process. That is, the metal cation and the substituent group having a negative orientation in the monomer composition are ionically bonded, and by applying an electric field during the polymerization process of these monomer compositions, the metal ion is concentrated near the electrode. We will gather together.

金属の種類によって、プラスチックの屈折率を大きくす
るものと小さくするものが存在する。屈折率を大きくす
る金属としてたとえばタリウム。
Depending on the type of metal, there are those that increase the refractive index of plastic and those that decrease it. An example of a metal that increases the refractive index is thallium.

ナトリウム、セシウム、鉛、バリウム、カドミウム等を
あげることができる。そして屈折率を小さくする金属と
してたとえばホウ素をあげることができる。
Examples include sodium, cesium, lead, barium, and cadmium. For example, boron can be used as a metal that reduces the refractive index.

これらの金属を10〜70重i%モノマ組成物に配合す
ることによシ、プラスチックの屈折率を+0.09程ま
で大きくすることができる。モノマ組成物は光部品とし
て使用されるために1一般に透明材料であることが望ま
しい。この透明材料としては以下にあげるモノマを開用
することができる。メチルメタクリレート、スチレン、
O−クロロスチレン、r−クロロスチレン、ビニルナフ
タリン、ビニルチオフェン、O−メトキシスチレン。
By blending 10 to 70% by weight of these metals into the monomer composition, the refractive index of the plastic can be increased to about +0.09. Since the monomer composition is used as an optical component, it is generally desirable that the monomer composition be a transparent material. The following monomers can be used as this transparent material. Methyl methacrylate, styrene,
O-chlorostyrene, r-chlorostyrene, vinylnaphthalene, vinylthiophene, O-methoxystyrene.

O−メチルスチレン、ビニルフラン、ビニルベンゾエー
ト、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、
イソブチルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、
トリデシルメタクリレート。
O-methylstyrene, vinylfuran, vinyl benzoate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate,
isobutyl methacrylate, lauryl methacrylate,
Tridecyl methacrylate.

ステアリルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、
メタクリル酸、メチルアクリレート、エチルアクリレー
ト、ビニルメタクリレート、エチレングリコールジメタ
クリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート
、シニナミルメタクリレート、リードメタクリレート、
ヘキシルメタクリレート、α−ナフチルメタクリレート
、0−クロロベンジルメタクリレートe Ter−ブチ
ルメタクリレート、メチル−α−グロモアクリレート。
stearyl methacrylate, benzyl methacrylate,
Methacrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, vinyl methacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, cininamil methacrylate, lead methacrylate,
Hexyl methacrylate, α-naphthyl methacrylate, 0-chlorobenzyl methacrylate e Ter-butyl methacrylate, methyl-α-glomoacrylate.

トリメチロールプロパントリメタクリレート等。Trimethylolpropane trimethacrylate etc.

プラスチックにおける屈折率の分布の大きさは、電極付
近忙集まる金属の含有量によって変化することになる。
The size of the refractive index distribution in plastic changes depending on the content of metal that gathers near the electrode.

すなわち、屈折率を大きくする金属が電極近傍に集まる
のに際し、多くの金属が集まれば、より屈折率は他の部
分に比べて大きなものとなる。また、電界の強さを大き
くする#1ど、集まる金属は多くなるので、屈折率はよ
り大きくなる。
That is, when metals that increase the refractive index gather near the electrode, the more metals gather, the larger the refractive index becomes compared to other parts. Further, in #1 where the electric field strength is increased, more metals are collected, and the refractive index becomes larger.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

次に本発明の実施例を添付図面にしたがって詳説する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明を実施するための装置の一実施例を示し
た構成図である。図において、石英ガラス板16を対向
して一対設け、これら石英ガラス板16間にスペーサ1
8を配設する。石英ガラス板16の内側対向面にはIT
O膜(酸化スズ系透明電極膜)が形成されておシ、この
ITO膜17ICIJ−ド線19が接続され、途中に直
流電流源20が設けられている。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an apparatus for carrying out the present invention. In the figure, a pair of quartz glass plates 16 are provided facing each other, and a spacer 1 is provided between these quartz glass plates 16.
Place 8. The inner facing surface of the quartz glass plate 16 has an IT
An O film (tin oxide transparent electrode film) is formed, this ITO film 17 is connected to an ICIJ-domain wire 19, and a DC current source 20 is provided in the middle.

上記ITO膜は幅5m/m、長さ20m/mである。ス
ペーサ18Fi厚さ4 m / mである。これらの石
英ガラス板16が対向した部分は、乾燥機(図示せず)
内に配置されている。
The ITO film has a width of 5 m/m and a length of 20 m/m. The spacer 18Fi has a thickness of 4 m/m. The portion where these quartz glass plates 16 face each other is connected to a dryer (not shown).
located within.

次に本実施例の動作について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

金属を含むモノマ組成物に重合開始剤を加えたものをI
TO膜17を有する石英ガラス板間に封入する。そして
、これらに電流源20よる直流電源を印加しながら、乾
燥器内で加温し、モノマ組成物を完全に重合架橋させ、
透明プラスチックを得る。
I is a monomer composition containing a metal with a polymerization initiator added.
It is sealed between quartz glass plates having a TO film 17. Then, while applying DC power from the current source 20 to these, they are heated in a dryer to completely polymerize and crosslink the monomer composition,
Obtain clear plastic.

このプラスチックのITO膜17に接する表面に金属が
集まっていることは、プラスチックの表面抵抗を測定す
ることにより明らかにした。すなわち、プラスチック表
面に金属の集合量が多くなれば、それだけ金属がよシ多
くの空気中の水分を吸着することになり、その公表面抵
抗が低下することになる。したがって、表面抵抗が小さ
ければ小さい程その部分でのプラスチックの屈折率が小
さいことと関係付けられる。
It was revealed by measuring the surface resistance of the plastic that metal was gathered on the surface of the plastic that was in contact with the ITO film 17. In other words, as the amount of metal collected on the plastic surface increases, the metal will adsorb more moisture in the air, and its public surface resistance will decrease. Therefore, the lower the surface resistance, the lower the refractive index of the plastic in that area.

実際の表面抵抗の測定は、JIS規格絶縁抵抗試験用電
極(導体幅0.635m/m%導体間隙1.27m /
 m 、重ね代20.0m/mを上記第1図の実施例に
よシ得た透明プラスチックに印刷して直流300vでそ
の値を測定する。
The actual surface resistance was measured using JIS standard insulation resistance test electrodes (conductor width 0.635 m/m% conductor gap 1.27 m/
m and an overlapping width of 20.0 m/m on the transparent plastic obtained according to the embodiment shown in FIG. 1 above, and the values are measured at 300 V DC.

得られたプラスチック表面の屈折率は、端面反射法(電
気学会誌、@97巻、11号、第967項(昭和52年
))によシ測定する。
The refractive index of the obtained plastic surface is measured by the edge reflection method (Journal of the Institute of Electrical Engineers of Japan, Vol. 97, No. 11, Item 967 (1978)).

なお、上記実施例で説明したITO膜は幅5m / m
 、長さ20m/mの直線であったが、たとえば円形や
分岐などの形の組み合わせたものもITO膜として用い
ることができる。
Note that the ITO film explained in the above example has a width of 5 m/m.
Although the ITO film was a straight line with a length of 20 m/m, combinations of shapes such as circular and branched shapes can also be used as the ITO film.

次に具体的な実験例について説明する。Next, a specific experimental example will be explained.

C実験例1) アクリル酸IL6g、桂皮酸15.5 gヲ50tdの
ベンゼンに加え、攪拌しながら40±20に加温する。
C Experimental Example 1) Add 6 g of IL acrylic acid and 15.5 g of cinnamic acid to 50 td of benzene, and heat to 40±20 td while stirring.

これに水酸化バリウム・−水塩15gを少量ずつ加えて
いく。完全に反応が終了したのちクロルスチレン(オル
ソとパラの混合物)17.2gとヒドロキシエチルアク
リレート10gを滴下し十分忙攪拌する。続いてベンゼ
ンと副、生成物の水を共沸で完全に除く。これを0.2
μ−mのフィルターを通じ、バリウムを含むモノマ組成
物を得る。
Add 15 g of barium hydroxide-water salt little by little to this. After the reaction is completely completed, 17.2 g of chlorstyrene (a mixture of ortho and para) and 10 g of hydroxyethyl acrylate are added dropwise and thoroughly stirred. Subsequently, benzene, by-products, and product water are completely removed azeotropically. This is 0.2
A barium-containing monomer composition is obtained through a μ-m filter.

このモノマ組成物に重合開始剤たとえばシミリスチルパ
ーオキシジカーボネート0.5重量%を加えたものを、
ITO膜17を有する石英ガラス板間に封入し、電流源
20より直流電圧を印加しながら601:l’/3時間
、100G/1時間、120C/1時間加温し完全にモ
ノマ組成物を重合架橋させ、バリウムを含む透明プラス
チックを得た。
To this monomer composition, 0.5% by weight of a polymerization initiator such as similystyl peroxydicarbonate was added,
The monomer composition was sealed between quartz glass plates having an ITO film 17 and heated at 601:l'/3 hours, 100G/1 hour, and 120C/1 hour while applying a DC voltage from a current source 20 to completely polymerize the monomer composition. A transparent plastic containing barium was obtained by crosslinking.

次に、このプラスチックの表面抵抗を測定した。Next, the surface resistance of this plastic was measured.

この結果を第2図に示す。The results are shown in FIG.

第2図によれば、IT’O膜間に印加される印加電圧が
高ければ高い程表面抵抗が直線的に低下していることが
判る。
According to FIG. 2, it can be seen that the higher the applied voltage applied between the IT'O films, the more the surface resistance decreases linearly.

次に、上記透明プラスチックの屈折率を前記端面反射法
によシ測定した。その結果を第3図に示す。
Next, the refractive index of the transparent plastic was measured by the edge reflection method. The results are shown in FIG.

第3図忙示した屈折率は、マイナス極のITO膜に接し
ていた面を測定した値である。第3図の特性図から判る
ように、電界を高くする程屈折率が大きくなることが判
る。また仔細に屈折率分布を測定したところ、ITO膜
と同様の形状で屈折率分布をしていたことが判った。
The refractive index shown in FIG. 3 is the value measured on the surface that was in contact with the negative ITO film. As can be seen from the characteristic diagram in FIG. 3, it can be seen that the higher the electric field, the higher the refractive index. Further, when the refractive index distribution was measured in detail, it was found that the refractive index distribution had a shape similar to that of the ITO film.

C実験例2) メタクリル酸11.8g、3−フェニルプロピオン酸7
.5gをベンゼン5〇−中に加え、40±2Cに加温し
攪拌しながら一酸化鉛15gを少量ずつ加える。反応が
終了したのち、クロルスチレン(オルソとパラの混合物
117.2gを加え攪拌する。続いてベンゼンと水を除
いて、0.2μmのフィルターを通じ鉛を含むモノマ組
成物を得る。このモノマ組成物にシミリスチルパーオキ
シジカーボネート、063重合チを加え、上記実験例1
と同様に電界印加して鉛を含む透明プラスチックを得た
。このプラスチックの屈折率を測定したところ、20V
印加で0.009.40V印加テ0.017屈折率が変
化した。表面抵抗は20V印加時で印加しない場所に比
べ、約10””、40V印加時で約10−4であった。
C Experimental Example 2) 11.8 g of methacrylic acid, 7 g of 3-phenylpropionic acid
.. Add 5g of lead monoxide to 50ml of benzene, heat to 40±2C, and add 15g of lead monoxide little by little while stirring. After the reaction is completed, 117.2 g of chlorstyrene (a mixture of ortho and para) is added and stirred. Then, benzene and water are removed, and a monomer composition containing lead is obtained through a 0.2 μm filter. This monomer composition Similystyl peroxydicarbonate and 063 polymerized dicarbonate were added to the above Experimental Example 1.
A transparent plastic containing lead was obtained by applying an electric field in the same manner as above. When the refractive index of this plastic was measured, it was found to be 20V.
The refractive index changed by 0.017 when 0.009.40V was applied. The surface resistance was about 10"" when 20V was applied compared to a place where no voltage was applied, and about 10-4 when 40V was applied.

C実験例3) メタクリル酸IL8gをベンゼン6〇−中に加え40±
2CVc加温し攪拌しながら酸化第1タリウム14gを
少量ずつ加える。反応が終了したのち、ヒドロキシエチ
ルアクリレート8gとクロルスチレン(オルソとパラの
混合物)17.2gを加え攪拌する。次に、ベンゼンと
水を完全に除き、0.2μmのフィルターを通じタリウ
ムを含むモノマ組成物を得る。このモノマ組成物にシミ
リスチルパーオキシジカーボネート0.5重量%を加え
、上記実験例1と同様忙バリウムを含む透明プラスチッ
クを得た。このプラスチックの屈折率を測定したとζろ
、20V印加でo、ois、40V印加で0.023変
化した。また表面抵抗は20V印加で約2X10−2.
40V印加で約10−3であった。
C Experimental Example 3) Add 8 g of IL methacrylic acid to 60 ± of benzene and add 40 ±
Add 14 g of thallium oxide little by little while heating and stirring at 2 CVc. After the reaction is completed, 8 g of hydroxyethyl acrylate and 17.2 g of chlorostyrene (a mixture of ortho and para) are added and stirred. Next, benzene and water are completely removed, and a monomer composition containing thallium is obtained through a 0.2 μm filter. 0.5% by weight of cimilistyl peroxydicarbonate was added to this monomer composition to obtain a transparent plastic containing barium in the same manner as in Experimental Example 1 above. When the refractive index of this plastic was measured, it changed by 0.023 when 20V was applied, ois, and 0.023 when 40V was applied. Also, the surface resistance is approximately 2X10-2 when 20V is applied.
It was about 10-3 when 40V was applied.

(実験例4) アクリル酸5.6g%3−フェニルプロピオン酸5.3
耳をジクロルメタンZoowtに加え還流する。
(Experimental Example 4) Acrylic acid 5.6g% 3-phenylpropionic acid 5.3
Add the ears to dichloromethane Zoowt and reflux.

これに醗化第1セシウム18gを少量ずつ加えていく。Add 18 g of cesium chloride little by little to this.

反応終了後、ヒドロキシエチルアクリレート4g、クロ
ルスチレン(オルソとパラの混合物)15.4gを加え
還流する。次に、ジクロルメタンと水を完全に除いたの
ち、0.2μmのフィルターを通じてセシウムを含むモ
ノマ組成物を得る。このモノマ組成物にシミリスチルパ
ーオキシジカーボネート0.5重量%を加え上記実験例
1と同様にセシウムを含む透明プラスチックを得た。こ
のプラスチックの屈折率を測定したところ、20v印加
でα02.40V印加で0.025変化した。また、表
面抵抗は20V印加で約2 X 10−”、40V印加
で約2 X 10−”になった。
After the reaction is complete, 4 g of hydroxyethyl acrylate and 15.4 g of chlorostyrene (a mixture of ortho and para) are added and the mixture is refluxed. Next, after completely removing dichloromethane and water, a monomer composition containing cesium is obtained through a 0.2 μm filter. 0.5% by weight of cimilistyl peroxydicarbonate was added to this monomer composition to obtain a transparent plastic containing cesium in the same manner as in Experimental Example 1 above. When the refractive index of this plastic was measured, it changed by 0.025 when 20V was applied and α02.40V was applied. Further, the surface resistance was about 2 x 10-'' when 20V was applied, and about 2 x 10-'' when 40V was applied.

(実験例5) 次に、上記実験例1と同様な樹脂で厚さがl+wのもの
と3■のものをそれぞれ製造し各々の屈折率を測定した
。その結果、両者において屈折率の値は同じであった。
(Experimental Example 5) Next, a resin having a thickness of 1+w and a thickness of 3 cm were manufactured using the same resin as in Experimental Example 1, and the refractive index of each was measured. As a result, the refractive index values were the same in both cases.

したがって、プラスチックの厚さに関係なく任意の屈折
率分布部分を形成することができる。
Therefore, any refractive index distribution portion can be formed regardless of the thickness of the plastic.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明に係るプラスチックの屈折率
分布形成方法によれば%電界印加部の形状と同一の屈折
率分布形状が正確に形成できる。
As explained above, according to the method for forming a refractive index distribution of plastic according to the present invention, it is possible to accurately form a refractive index distribution shape that is the same as the shape of the % electric field applying section.

よって、電解印加部の形状を変ることより、所定形状の
屈折率分布部を得ることができる。
Therefore, by changing the shape of the electrolytic application section, a refractive index distribution section having a predetermined shape can be obtained.

また、電界の強度又はモノマ中に含まれる金属量を調整
することによシ屈折率の調整を確実におこなうことがで
きる。
Further, the refractive index can be reliably adjusted by adjusting the intensity of the electric field or the amount of metal contained in the monomer.

さらに、屈折率分布部の形成に電界を利用しているため
に1紫外光を利用する場合と異なりプラスチックの厚さ
に関係なく屈折率分布部を良好に形成することができる
Furthermore, since an electric field is used to form the refractive index distribution portion, unlike the case where ultraviolet light is used, the refractive index distribution portion can be formed satisfactorily regardless of the thickness of the plastic.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係るプラスチックの屈折率分布形成方
法を実施するための装置の一実施例を示す構成図、第2
図は印加電圧とプラスチックの表面抵抗の関係を示す図
、第3図は印加電圧とプラスチックの屈折率を示すグラ
フ、第4図は従来の拡散重合法によるプラスチックの屈
折率分布を形成する工程図、第・5図は光重合法による
プラスチックの屈折率分布を形成する工程図である。 16・・・石英ガラス板、17・・・ITO膜、18・
・・スペーサ、19・・・リード線、20・・・電流源
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an apparatus for carrying out the method for forming a refractive index distribution of plastic according to the present invention, and FIG.
The figure shows the relationship between the applied voltage and the surface resistance of the plastic. Figure 3 is a graph showing the applied voltage and the refractive index of the plastic. Figure 4 is a process diagram for forming the refractive index distribution of the plastic using the conventional diffusion polymerization method. , FIG. 5 is a process diagram of forming a refractive index distribution of plastic by photopolymerization. 16... Quartz glass plate, 17... ITO film, 18.
...Spacer, 19...Lead wire, 20...Current source.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、金属含有モノマ組成物に電界を印加しながら当該モ
ノマ組成物を重合させるとともに、前記電界領域近傍に
金属を集合させて屈折率変化部を形成することを特徴と
するプラスチックの屈折率分布形成方法。 2、特許請求の範囲第1項において、上記金属が上記プ
ラスチックより高い屈折率変化部を形成するものである
ことを特徴とするプラスチックの屈折率分布形成方法。 3、特許請求の範囲第2項において上記金属がタリウム
、ナトリウム、セシウム、鉛、バリウム、カドミウムか
らなる群の少なくとも1種であることを特徴とするプラ
スチックの屈折率分布形成方法。 4、特許請求の範囲第1項〜第3項のいずれか一項にお
いて、上記金属が上記モノマ組成物に10〜70重量%
配合されていることを特徴とするプラスチックの屈折率
分布形成方法。 5、特許請求の範囲第1項において、上記モノマ組成物
が、透明材料であることを特徴とするプラスチックの屈
折率分布形成方法。
[Claims] 1. A metal-containing monomer composition is polymerized while applying an electric field to the monomer composition, and the metal is aggregated in the vicinity of the electric field region to form a refractive index changing portion. Method for forming refractive index distribution of plastic. 2. A method for forming a refractive index distribution of plastic according to claim 1, wherein the metal forms a refractive index change portion higher than that of the plastic. 3. A method for forming a refractive index profile for plastics according to claim 2, wherein the metal is at least one member of the group consisting of thallium, sodium, cesium, lead, barium, and cadmium. 4. In any one of claims 1 to 3, the metal is present in the monomer composition in an amount of 10 to 70% by weight.
A method for forming a refractive index distribution of plastics, characterized in that: 5. A method for forming a refractive index distribution of plastics according to claim 1, wherein the monomer composition is a transparent material.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1306702A1 (en) * 2001-10-29 2003-05-02 Lucent Technologies Inc. Microlens formed at the end of an optical fiber

Cited By (3)

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US6674940B2 (en) 2001-10-29 2004-01-06 Lucent Technologies Inc. Microlens
EP1607779A1 (en) * 2001-10-29 2005-12-21 Lucent Technologies Inc. Microlens formed at the end of an optical fiber

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