JPH0841328A - アクティブ光導波路用組成物、これを用いたアクティブ光導波路の製造法及びアクティブ光導波路 - Google Patents
アクティブ光導波路用組成物、これを用いたアクティブ光導波路の製造法及びアクティブ光導波路Info
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- JPH0841328A JPH0841328A JP17582294A JP17582294A JPH0841328A JP H0841328 A JPH0841328 A JP H0841328A JP 17582294 A JP17582294 A JP 17582294A JP 17582294 A JP17582294 A JP 17582294A JP H0841328 A JPH0841328 A JP H0841328A
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐熱性に優れ、かつ光スイッチングや変調等
の光信号処理に優れたアクティブ光導波路用組成物、こ
れを用いたアクティブ光導波路の製造法及びアクティブ
光導波路を提供する。 【構成】 フッ素化ポリアミド酸及び電気光学材料を含
むアクティブ光導波路用組成物であって、電気光学材料
が一般式(I) 【化1】 (式中、R1は電子吸引性基を示し、R2は電子供与性基
を示し、R3は水素原子、アルキル基又は芳香環を示
し、Arは芳香環を示し、X、Y及びZはそれぞれ独立
にヘテロ原子を示す)で表される化合物であるアクティ
ブ光導波路用組成物、これを用いたアクティブ光導波路
の製造法及びアクティブ光導波路。
の光信号処理に優れたアクティブ光導波路用組成物、こ
れを用いたアクティブ光導波路の製造法及びアクティブ
光導波路を提供する。 【構成】 フッ素化ポリアミド酸及び電気光学材料を含
むアクティブ光導波路用組成物であって、電気光学材料
が一般式(I) 【化1】 (式中、R1は電子吸引性基を示し、R2は電子供与性基
を示し、R3は水素原子、アルキル基又は芳香環を示
し、Arは芳香環を示し、X、Y及びZはそれぞれ独立
にヘテロ原子を示す)で表される化合物であるアクティ
ブ光導波路用組成物、これを用いたアクティブ光導波路
の製造法及びアクティブ光導波路。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アクティブ光導波路用
組成物、これを用いたアクティブ光導波路の製造法及び
アクティブ光導波路に関する。
組成物、これを用いたアクティブ光導波路の製造法及び
アクティブ光導波路に関する。
【0002】
【従来の技術】オプトエレクトロニクスIC(OEI
C)における光導波路には、従来からLiNbO3、L
iTaO3、PLZT、Sr2Nb2O7等の無機材料が用
いられている。しかしながら、これらの材料は潮解性や
低い被破壊しきい値、さらには高誘電率のため応答速度
が遅く、そのため適用できる周波数帯域が限定される問
題点がある。これに対して有機高分子材料は、一般に潮
解性もなく被破壊しきい値が高いなど無機材料に比べて
優れているが、このような高分子材料は一般には配向性
がなく、このままでは電気光学効果を利用した光スイッ
チや変調素子等の材料として用いることができない。一
般に配向性のない高分子材料に対し、加熱しながら直流
電場を印加し配向させる、すなわち、ポーリング処理に
より電気光学効果を発現させる手法が用いられるが、ポ
ーリング後常温に戻し放置すること及び使用することに
よって配向が失われ、電気光学効果が消失する重大な問
題点がある。従来、高分子系光導波路材料としてポリメ
チルメタクリレート(PMMA)などが精力的に研究さ
れているが、ガラス転移温度(Tg)が150℃程度と低
くOEIC製造中にかかる200℃以上の温度において
ポーリングによって発現した配向性が完全に消失する問
題点がある。
C)における光導波路には、従来からLiNbO3、L
iTaO3、PLZT、Sr2Nb2O7等の無機材料が用
いられている。しかしながら、これらの材料は潮解性や
低い被破壊しきい値、さらには高誘電率のため応答速度
が遅く、そのため適用できる周波数帯域が限定される問
題点がある。これに対して有機高分子材料は、一般に潮
解性もなく被破壊しきい値が高いなど無機材料に比べて
優れているが、このような高分子材料は一般には配向性
がなく、このままでは電気光学効果を利用した光スイッ
チや変調素子等の材料として用いることができない。一
般に配向性のない高分子材料に対し、加熱しながら直流
電場を印加し配向させる、すなわち、ポーリング処理に
より電気光学効果を発現させる手法が用いられるが、ポ
ーリング後常温に戻し放置すること及び使用することに
よって配向が失われ、電気光学効果が消失する重大な問
題点がある。従来、高分子系光導波路材料としてポリメ
チルメタクリレート(PMMA)などが精力的に研究さ
れているが、ガラス転移温度(Tg)が150℃程度と低
くOEIC製造中にかかる200℃以上の温度において
ポーリングによって発現した配向性が完全に消失する問
題点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、耐熱
性、電気光学効果に優れ、広い周波数帯域に適用できる
アクティブ光導波路用組成物、これを用いたアクティブ
光導波路の製造法及びアクティブ光導波路を提供するも
のである。
な従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、耐熱
性、電気光学効果に優れ、広い周波数帯域に適用できる
アクティブ光導波路用組成物、これを用いたアクティブ
光導波路の製造法及びアクティブ光導波路を提供するも
のである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、フッ素化ポリ
アミド酸及び電気光学材料を含むアクティブ光導波路用
組成物であって、電気光学材料が一般式(I)
アミド酸及び電気光学材料を含むアクティブ光導波路用
組成物であって、電気光学材料が一般式(I)
【化6】 (式中、R1は電子吸引性基を示し、R2は電子供与性基
を示し、R3は水素原子、アルキル基又は芳香環を示
し、Arは芳香環を示し、X、Y及びZはそれぞれ独立
にヘテロ原子を示す)で表される化合物であるアクティ
ブ光導波路用組成物に関する。
を示し、R3は水素原子、アルキル基又は芳香環を示
し、Arは芳香環を示し、X、Y及びZはそれぞれ独立
にヘテロ原子を示す)で表される化合物であるアクティ
ブ光導波路用組成物に関する。
【0005】また、本発明は、上記アクティブ光導波路
用組成物中のフッ素化ポリアミド酸を、イミド閉環して
フッ素化ポリイミドとし、電気光学材料を配向させるこ
とを特徴とするアクティブ光導波路の製造法に関する。
用組成物中のフッ素化ポリアミド酸を、イミド閉環して
フッ素化ポリイミドとし、電気光学材料を配向させるこ
とを特徴とするアクティブ光導波路の製造法に関する。
【0006】また、本発明は、上記アクティブ光導波路
の製造法により製造されたアクティブ光導波路に関す
る。
の製造法により製造されたアクティブ光導波路に関す
る。
【0007】以下本発明を詳細に説明する。本発明に用
いられるフッ素化ポリアミド酸は、フルオロ基、フルオ
ロアルキル基等を有するポリアミド酸であり、通常のポ
リアミド酸の製造と同様な条件で製造でき、一般的には
N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセト
アミド、N,N−ジメチルホルムアミドなどの極性有機
溶媒中で、少なくとも一方がフルオロ基、フルオロアル
キル基で置換されたジアミンとテトラカルボン酸又はそ
の誘導体とを反応させて製造することができる。フルオ
ロ基、フルオロアルキル基等で置換されたジアミンとし
ては、例えば、3−フルオロ−1、2−フェニレンジア
ミン、4−フルオロ−1、2−フェニレンジアミン、
3、4−ジフルオロ−1、2−フェニレンジアミン、3
−フルオロ−1、3−フェニレンジアミン、4−フルオ
ロ−1、3−フェニレンジアミン、3、4−ジフルオロ
−1、3−フェニレンジアミン、3−フルオロ−1、4
−フェニレンジアミン、4−フルオロ−1、4−フェニ
レンジアミン、3、4−ジフルオロ−1、4−フェニレ
ンジアミン、3−トリフルオロメチル−1、2−フェニ
レンジアミン、4−トリフルオロメチル−1、2−フェ
ニレンジアミン、3−トリフルオロメチル−1、3−フ
ェニレンジアミン、4−トリフルオロメチル−1、3−
フェニレンジアミン、3−トリフルオロメチル−1、4
−フェニレンジアミン、4−トリフルオロメチル−1、
4−フェニレンジアミン、2、2′−(ビストリフルオ
ロメチル)−4、4′−ジアミノビフェニル、2、2′
−ジフルオロ−4、4′−ジアミノビフェニル等が挙げ
られる。
いられるフッ素化ポリアミド酸は、フルオロ基、フルオ
ロアルキル基等を有するポリアミド酸であり、通常のポ
リアミド酸の製造と同様な条件で製造でき、一般的には
N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセト
アミド、N,N−ジメチルホルムアミドなどの極性有機
溶媒中で、少なくとも一方がフルオロ基、フルオロアル
キル基で置換されたジアミンとテトラカルボン酸又はそ
の誘導体とを反応させて製造することができる。フルオ
ロ基、フルオロアルキル基等で置換されたジアミンとし
ては、例えば、3−フルオロ−1、2−フェニレンジア
ミン、4−フルオロ−1、2−フェニレンジアミン、
3、4−ジフルオロ−1、2−フェニレンジアミン、3
−フルオロ−1、3−フェニレンジアミン、4−フルオ
ロ−1、3−フェニレンジアミン、3、4−ジフルオロ
−1、3−フェニレンジアミン、3−フルオロ−1、4
−フェニレンジアミン、4−フルオロ−1、4−フェニ
レンジアミン、3、4−ジフルオロ−1、4−フェニレ
ンジアミン、3−トリフルオロメチル−1、2−フェニ
レンジアミン、4−トリフルオロメチル−1、2−フェ
ニレンジアミン、3−トリフルオロメチル−1、3−フ
ェニレンジアミン、4−トリフルオロメチル−1、3−
フェニレンジアミン、3−トリフルオロメチル−1、4
−フェニレンジアミン、4−トリフルオロメチル−1、
4−フェニレンジアミン、2、2′−(ビストリフルオ
ロメチル)−4、4′−ジアミノビフェニル、2、2′
−ジフルオロ−4、4′−ジアミノビフェニル等が挙げ
られる。
【0008】またフルオロ基、フルオロアルキル基等で
置換されたテトラカルボン酸やその誘導体としての酸無
水物、酸塩化物、エステル化物としては、例えば、1−
フルオロピロメリット酸、1、4−ジフルオロピロメリ
ット酸、1−トリフルオロメチルピロメリット酸、2、
2−ビス(2、3−ジカルボキシフェニル)−ヘキサフ
ルオロプロパン、1、4−ビス(3、4−ジカルボキシ
トリフルオロフェノキシ)テトラフルオロベンゼン、
2、2′−ジフルオロ−3、3′、4、4′−ビフェニ
ルテトラカルボン酸、2、2′−ビス(トリフルオロメ
チル)−3、3′、4、4′−ビフェニルテトラカルボ
ン酸やこれらの酸無水物、酸塩化物、エステル化物等が
挙げられる。なお、上記以外のフルオロ基、フルオロア
ルキル基等で置換されていないジアミンやテトラカルボ
ン酸及びその誘導体を本発明の目的を阻害しない範囲で
用いてもよい。
置換されたテトラカルボン酸やその誘導体としての酸無
水物、酸塩化物、エステル化物としては、例えば、1−
フルオロピロメリット酸、1、4−ジフルオロピロメリ
ット酸、1−トリフルオロメチルピロメリット酸、2、
2−ビス(2、3−ジカルボキシフェニル)−ヘキサフ
ルオロプロパン、1、4−ビス(3、4−ジカルボキシ
トリフルオロフェノキシ)テトラフルオロベンゼン、
2、2′−ジフルオロ−3、3′、4、4′−ビフェニ
ルテトラカルボン酸、2、2′−ビス(トリフルオロメ
チル)−3、3′、4、4′−ビフェニルテトラカルボ
ン酸やこれらの酸無水物、酸塩化物、エステル化物等が
挙げられる。なお、上記以外のフルオロ基、フルオロア
ルキル基等で置換されていないジアミンやテトラカルボ
ン酸及びその誘導体を本発明の目的を阻害しない範囲で
用いてもよい。
【0009】本発明におけるフッ素化ポリアミド酸は、
電気光学効果、耐熱性等の点から、イミド閉環してフッ
素化ポリイミドとなった時、屈折率が1.4〜1.9
(589nm)、誘電率が2.6〜3.5(1MHz)及び
ガラス転移温度(Tg)が300℃以上となるものが好ま
しい。
電気光学効果、耐熱性等の点から、イミド閉環してフッ
素化ポリイミドとなった時、屈折率が1.4〜1.9
(589nm)、誘電率が2.6〜3.5(1MHz)及び
ガラス転移温度(Tg)が300℃以上となるものが好ま
しい。
【0010】本発明におけるフッ素化ポリアミド酸は、
電気光学効果、耐熱性等の点から、式(II−1)
電気光学効果、耐熱性等の点から、式(II−1)
【化7】 で表される繰り返し単位及び式(II−2)
【化8】 で表される繰り返し単位の少なくとも1つと式(III−
1)
1)
【化9】 で表される繰り返し単位及び式(III−2)
【化10】 で表される繰り返し単位の少なくとも1つとを有するフ
ッ素化ポリアミド酸であることが好ましい。
ッ素化ポリアミド酸であることが好ましい。
【0011】フッ素化ポリアミド酸中に前記式(II−
1)で表される繰り返し単位又は前記式(II−2)で表
される繰り返し単位を与えるには、例えば、ジアミンと
して2,2′−(ビストリフルオロメチル)−4,4′
−ジアミノビフェニルを用い、テトラカルボン酸無水物
としてピロメリット酸無水物を用いればよい。
1)で表される繰り返し単位又は前記式(II−2)で表
される繰り返し単位を与えるには、例えば、ジアミンと
して2,2′−(ビストリフルオロメチル)−4,4′
−ジアミノビフェニルを用い、テトラカルボン酸無水物
としてピロメリット酸無水物を用いればよい。
【0012】フッ素化ポリアミド酸中に前記式(III−
1)で表される繰り返し単位又は前記式(III−2)で
表される繰り返し単位を与えるには、例えば、ジアミン
として2,2′−(ビストリフルオロメチル)−4,
4′−ジアミノビフェニルを用い、テトラカルボン酸無
水物として2,2′−ビス(トリフルオロメチル)−
3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸無水
物を用いればよい。
1)で表される繰り返し単位又は前記式(III−2)で
表される繰り返し単位を与えるには、例えば、ジアミン
として2,2′−(ビストリフルオロメチル)−4,
4′−ジアミノビフェニルを用い、テトラカルボン酸無
水物として2,2′−ビス(トリフルオロメチル)−
3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸無水
物を用いればよい。
【0013】本発明におけるフッ素化ポリアミド酸をイ
ミド閉環させることにより得られるフッ素化ポリイミド
の屈折率は、使用するジアミンやテトラカルボン酸及び
その誘導体の種類と使用量を適宜選択することにより容
易に調整することができる。例えば、フッ素化ポリアミ
ド酸において前記式(II−1)で表される繰り返し単位
又は前記式(II−2)で表される繰り返し単位の含有量
を増やすと、得られるフッ素化ポリイミドの屈折率を増
大させることができる。一方、フッ素化ポリアミド酸に
おいて前記式(III−1)で表される繰り返し単位又は
前記式(III−2)で表される繰り返し単位の含有量を
増やすと、得られるフッ素化ポリイミドの屈折率を減少
させることができる。
ミド閉環させることにより得られるフッ素化ポリイミド
の屈折率は、使用するジアミンやテトラカルボン酸及び
その誘導体の種類と使用量を適宜選択することにより容
易に調整することができる。例えば、フッ素化ポリアミ
ド酸において前記式(II−1)で表される繰り返し単位
又は前記式(II−2)で表される繰り返し単位の含有量
を増やすと、得られるフッ素化ポリイミドの屈折率を増
大させることができる。一方、フッ素化ポリアミド酸に
おいて前記式(III−1)で表される繰り返し単位又は
前記式(III−2)で表される繰り返し単位の含有量を
増やすと、得られるフッ素化ポリイミドの屈折率を減少
させることができる。
【0014】本発明においては、ジアミンやテトラカル
ボン酸又はその誘導体は、単一で用いるばかりでなく、
複数のジアミンやテトラカルボン酸又はその誘導体を組
み合わせて用いることができる。その場合は、複数又は
単一のジアミンのモル数の合計と複数または単一のテト
ラカルボン酸又はその誘導体のモル数の合計が等しいか
ほぼ等しくなるようにすることが好ましい。ジアミンと
テトラカルボン酸又はその誘導体の反応により得られた
フッ素化ポリアミド酸の溶液において、その溶液の固形
分濃度は5〜40重量%、特に10〜25重量%である
ことが好ましい。また、フッ素化ポリアミド酸は、固形
分濃度15重量%のとき、そのn−メチル−2−ピロリ
ドン溶液の回転粘度(20℃)が、2000〜8000
mPa・sであるものが好ましく、4000〜6000mPa・s
であるものがより好ましい。
ボン酸又はその誘導体は、単一で用いるばかりでなく、
複数のジアミンやテトラカルボン酸又はその誘導体を組
み合わせて用いることができる。その場合は、複数又は
単一のジアミンのモル数の合計と複数または単一のテト
ラカルボン酸又はその誘導体のモル数の合計が等しいか
ほぼ等しくなるようにすることが好ましい。ジアミンと
テトラカルボン酸又はその誘導体の反応により得られた
フッ素化ポリアミド酸の溶液において、その溶液の固形
分濃度は5〜40重量%、特に10〜25重量%である
ことが好ましい。また、フッ素化ポリアミド酸は、固形
分濃度15重量%のとき、そのn−メチル−2−ピロリ
ドン溶液の回転粘度(20℃)が、2000〜8000
mPa・sであるものが好ましく、4000〜6000mPa・s
であるものがより好ましい。
【0015】本発明におけるフッ素化ポリイミドは、電
気光学効果、耐熱性等の点から、下記式(II)
気光学効果、耐熱性等の点から、下記式(II)
【化11】 で表される繰り返し単位及び下記式(III)
【化12】 で表される繰り返し単位を有するフッ素化ポリイミドで
あることが好ましい。
あることが好ましい。
【0016】本発明における電気光学材料は、耐熱性及
び電気光学効果の点から一般式(I)
び電気光学効果の点から一般式(I)
【化13】 (式中、R1は電子吸引性基を示し、R2は電子供与性基
を示し、R3は水素原子、アルキル基又は芳香環を示
し、Arは芳香環を示し、X、Y及びZはそれぞれ独立
にヘテロ原子を示す)で表される化合物とされる。
を示し、R3は水素原子、アルキル基又は芳香環を示
し、Arは芳香環を示し、X、Y及びZはそれぞれ独立
にヘテロ原子を示す)で表される化合物とされる。
【0017】この一般式(I)で表される化合物として
は、例えば、以下のような化合物が列挙できるが、これ
らに限定されない。
は、例えば、以下のような化合物が列挙できるが、これ
らに限定されない。
【0018】
【化14】
【0019】
【化15】
【0020】前記一般式(I)で表される化合物は、例
えば、以下の反応式に基づいて合成することができる。
えば、以下の反応式に基づいて合成することができる。
【化16】
【0021】以下、一般式(I)で表される化合物の合
成法の一例を示す。ジメチルアミノベンゾニトリル2.
1g(10.3mmol)と2−ヒドロキシ−2−(2′−
ニトロチエニル)アセトフェノン2.4g(9.1mmo
l)を乳鉢で充分に混合し、これを60〜70℃の濃硫
酸35gに一度に加え、撹拌しながら1時間加熱を続け
る。反応液を水900ml中に注ぎ込むと直ちに黄緑色沈
殿が析出する。この析出物をろ過し、ろ液を3N水酸化
ナトリウム溶液でアルカリ性にすると、上記反応式に示
す目的の化合物(化合物1)が得られる。
成法の一例を示す。ジメチルアミノベンゾニトリル2.
1g(10.3mmol)と2−ヒドロキシ−2−(2′−
ニトロチエニル)アセトフェノン2.4g(9.1mmo
l)を乳鉢で充分に混合し、これを60〜70℃の濃硫
酸35gに一度に加え、撹拌しながら1時間加熱を続け
る。反応液を水900ml中に注ぎ込むと直ちに黄緑色沈
殿が析出する。この析出物をろ過し、ろ液を3N水酸化
ナトリウム溶液でアルカリ性にすると、上記反応式に示
す目的の化合物(化合物1)が得られる。
【0022】本発明のアクティブ光導波路用組成物は、
例えば、フッ素化ポリアミド酸の極性有機溶媒溶液に電
気光学材料を加えて撹拌等により混合することにより容
易に製造することができる。この際、電気光学材料の使
用量は、フッ素化ポリアミド酸100重量部に対して
0.1〜10重量部の範囲とすることが好ましく、0.
5〜5重量部とすることがより好ましく、0.5〜3重
量部とすることが特に好ましい。この使用量が少なすぎ
ても多すぎても、電気光学特性、その他の光学特性、機
械特性、安定性、作業性等が劣る傾向がある。本発明の
アクティブ光導波路用組成物には、フッ素化ポリアミド
酸以外のポリマー(例えば、フッ素原子を含んでいない
ポリアミド酸、液晶ポリエステル等の液晶性ポリマ
ー)、ピンホール防止剤、レベリング剤、可塑剤、密着
性向上剤等の添加剤などを含ませることができる。
例えば、フッ素化ポリアミド酸の極性有機溶媒溶液に電
気光学材料を加えて撹拌等により混合することにより容
易に製造することができる。この際、電気光学材料の使
用量は、フッ素化ポリアミド酸100重量部に対して
0.1〜10重量部の範囲とすることが好ましく、0.
5〜5重量部とすることがより好ましく、0.5〜3重
量部とすることが特に好ましい。この使用量が少なすぎ
ても多すぎても、電気光学特性、その他の光学特性、機
械特性、安定性、作業性等が劣る傾向がある。本発明の
アクティブ光導波路用組成物には、フッ素化ポリアミド
酸以外のポリマー(例えば、フッ素原子を含んでいない
ポリアミド酸、液晶ポリエステル等の液晶性ポリマ
ー)、ピンホール防止剤、レベリング剤、可塑剤、密着
性向上剤等の添加剤などを含ませることができる。
【0023】本発明のアクティブ光導波路について説明
する。本発明のアクティブ光導波路は、例えば、光マト
リックススイッチ、変調器、光偏光器、光アイソレータ
ー等に用いられる。光マトリックススイッチ、変調器の
基本形態を図1に示す。光導波路の形成においては、一
般的な製膜法、例えば、スピンコート法、浸漬法、ドク
ターブレード法、ワイヤーバー法、ローラー法、スプレ
ー法等を用いることができる。光導波路のコア材とクラ
ッド材の選択は、光の波長、使用用途に適した屈折率の
差になるようにすればよい。
する。本発明のアクティブ光導波路は、例えば、光マト
リックススイッチ、変調器、光偏光器、光アイソレータ
ー等に用いられる。光マトリックススイッチ、変調器の
基本形態を図1に示す。光導波路の形成においては、一
般的な製膜法、例えば、スピンコート法、浸漬法、ドク
ターブレード法、ワイヤーバー法、ローラー法、スプレ
ー法等を用いることができる。光導波路のコア材とクラ
ッド材の選択は、光の波長、使用用途に適した屈折率の
差になるようにすればよい。
【0024】本発明のアクティブ光導波路は、アクティ
ブ光導波路用組成物を、例えば、シリコン基板上にスピ
ンコートし、窒素雰囲気下で加熱処理しアクティブ光導
波路用組成物中のフッ素化ポリアミド酸をイミド閉環し
てフッ素化ポリイミドとし、電気光学材料を配向させる
ことにより形成することができる。例えば、アクティブ
光導波路の一態様である方向性結合器型光スイッチの製
造について図2を参照しつつ説明する。1は基板、2は
下部電極、3は下部クラッド層、4はコア層、5はアル
ミニウム層、6はレジスト層、7は上部クラッド層、8
は上部電極を意味する。シリコン等の基板の上にアルミ
ニウム等の下部電極2を蒸着法やスパッタ法等により作
製し、次に本発明のアクティブ光導波路用組成物からな
るコア層4よりも屈折率の小さい、本発明のアクティブ
光導波路用組成物における二つの必須構成要素の内の一
つの構成要素であるフッ素化ポリイミドで構成される下
部クラッド層3を形成する。この上に本発明のアクティ
ブ光導波路用組成物(電気光学材料及びフッ素化ポリア
ミド酸を必須構成成分として含む)を所定の厚さに塗布
し、加熱キュアすることによりコア層4を得る。次に蒸
着法等によりアルミニウム層5をつけた後に、レジスト
塗布、プリベーク、露光、現像、アフターベークを行な
い、パターニングされたレジスト層6を得る。レジスト
層6により保護されていないアルミニウムをウェットエ
ッチングにより除去した後、アルミニウム層5で保護さ
れていないコア層4のポリイミド層をドライエッチング
により除去する。残ったアルミニウム層6をウェットエ
ッチングで除去し、この上に前記下部クラッド層3形成
に用いたポリイミドを用いて上部クラッド層7を形成す
る。最後にマスクパターンを通して所定のコア層4の上
に上部電極8を蒸着法やスパッタ法等により形成し方向
性結合器型光スイッチが得られる。
ブ光導波路用組成物を、例えば、シリコン基板上にスピ
ンコートし、窒素雰囲気下で加熱処理しアクティブ光導
波路用組成物中のフッ素化ポリアミド酸をイミド閉環し
てフッ素化ポリイミドとし、電気光学材料を配向させる
ことにより形成することができる。例えば、アクティブ
光導波路の一態様である方向性結合器型光スイッチの製
造について図2を参照しつつ説明する。1は基板、2は
下部電極、3は下部クラッド層、4はコア層、5はアル
ミニウム層、6はレジスト層、7は上部クラッド層、8
は上部電極を意味する。シリコン等の基板の上にアルミ
ニウム等の下部電極2を蒸着法やスパッタ法等により作
製し、次に本発明のアクティブ光導波路用組成物からな
るコア層4よりも屈折率の小さい、本発明のアクティブ
光導波路用組成物における二つの必須構成要素の内の一
つの構成要素であるフッ素化ポリイミドで構成される下
部クラッド層3を形成する。この上に本発明のアクティ
ブ光導波路用組成物(電気光学材料及びフッ素化ポリア
ミド酸を必須構成成分として含む)を所定の厚さに塗布
し、加熱キュアすることによりコア層4を得る。次に蒸
着法等によりアルミニウム層5をつけた後に、レジスト
塗布、プリベーク、露光、現像、アフターベークを行な
い、パターニングされたレジスト層6を得る。レジスト
層6により保護されていないアルミニウムをウェットエ
ッチングにより除去した後、アルミニウム層5で保護さ
れていないコア層4のポリイミド層をドライエッチング
により除去する。残ったアルミニウム層6をウェットエ
ッチングで除去し、この上に前記下部クラッド層3形成
に用いたポリイミドを用いて上部クラッド層7を形成す
る。最後にマスクパターンを通して所定のコア層4の上
に上部電極8を蒸着法やスパッタ法等により形成し方向
性結合器型光スイッチが得られる。
【0025】前記アクティブ光導波路中のコア層に含ま
れる電気光学材料を配向させるには、ポーリング処理等
を行なえばよい。例えば、電場を印加しながら加熱して
イミド閉環によるイミド化を行ないながら、同時に電気
光学材料を配向させることができる。電場の印加方法に
は、電極を設けて行なう方法、コロナ放電で表面を帯電
させる方法等が挙げられる。電場の強さは、105V/cm
とすることが好ましく、106V/cm以上とすることがよ
り好ましい。また、イミド閉環によるイミド化を行ない
最終的な構造であるフッ素化ポリイミドとした後に、こ
れに電場を加えてTg以上の温度に加熱して電気光学材料
を配向させることもできる。導波路は、通常、10μm
〜15μm幅で、3μm〜4μmの高さで形成され、パ
ターン間隔は、2μm〜3μm程度である。
れる電気光学材料を配向させるには、ポーリング処理等
を行なえばよい。例えば、電場を印加しながら加熱して
イミド閉環によるイミド化を行ないながら、同時に電気
光学材料を配向させることができる。電場の印加方法に
は、電極を設けて行なう方法、コロナ放電で表面を帯電
させる方法等が挙げられる。電場の強さは、105V/cm
とすることが好ましく、106V/cm以上とすることがよ
り好ましい。また、イミド閉環によるイミド化を行ない
最終的な構造であるフッ素化ポリイミドとした後に、こ
れに電場を加えてTg以上の温度に加熱して電気光学材料
を配向させることもできる。導波路は、通常、10μm
〜15μm幅で、3μm〜4μmの高さで形成され、パ
ターン間隔は、2μm〜3μm程度である。
【0026】本発明においては、プラスチック中で最も
高い耐熱性を有するフッ素化ポリイミドが光導波路のコ
ア層、クラッド層のいずれかまたは両者に用いられる。
また、耐熱性に優れる電気光学材料である一般式(I)
で表される化合物が前記フッ素化ポリイミド中に含有さ
れる。
高い耐熱性を有するフッ素化ポリイミドが光導波路のコ
ア層、クラッド層のいずれかまたは両者に用いられる。
また、耐熱性に優れる電気光学材料である一般式(I)
で表される化合物が前記フッ素化ポリイミド中に含有さ
れる。
【0027】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるもので
はない。
明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるもので
はない。
【0028】製造例1 2−p−ジメチルアミノフェニル−4−フェニル−5−
(2−ニトロチエ−4−イル)−オキサゾール(化合物
1)の合成 ジメチルアミノベンゾニトリル2.1g(10.3mmo
l)と2−ヒドロキシ−2−(2′−ニトロチエニル)
アセトフェノン2.4g(9.1mmol)を乳鉢で充分に
混合し、これを60〜70℃の濃硫酸35gに一度に加
え、撹拌しながら1時間加熱を続ける。反応液を水90
0ml中に注ぎ込むと直ちに黄緑色沈殿が析出する。この
析出物をろ過し、ろ液を3N水酸化ナトリウム溶液でア
ルカリ性にすると、水に浮遊する黄褐色沈殿が析出し
た。吸引濾過後沈殿を風乾し、メタノールから再結晶す
ると、黄褐色の結晶(化合物1)1.73g(43.0
%)が得られた。
(2−ニトロチエ−4−イル)−オキサゾール(化合物
1)の合成 ジメチルアミノベンゾニトリル2.1g(10.3mmo
l)と2−ヒドロキシ−2−(2′−ニトロチエニル)
アセトフェノン2.4g(9.1mmol)を乳鉢で充分に
混合し、これを60〜70℃の濃硫酸35gに一度に加
え、撹拌しながら1時間加熱を続ける。反応液を水90
0ml中に注ぎ込むと直ちに黄緑色沈殿が析出する。この
析出物をろ過し、ろ液を3N水酸化ナトリウム溶液でア
ルカリ性にすると、水に浮遊する黄褐色沈殿が析出し
た。吸引濾過後沈殿を風乾し、メタノールから再結晶す
ると、黄褐色の結晶(化合物1)1.73g(43.0
%)が得られた。
【0029】製造例2 (化合物2)及び(化合物3)の合成 製造例1において、ジメチルアミノベンゾニトリルをジ
エチルアミノベンゾニトリル又はジプロピルアミノベン
ゾニトリルにそれぞれ置き換えて製造例1と同様の合成
を行ない、(化合物2)及び(化合物3)を得た。
エチルアミノベンゾニトリル又はジプロピルアミノベン
ゾニトリルにそれぞれ置き換えて製造例1と同様の合成
を行ない、(化合物2)及び(化合物3)を得た。
【0030】実施例1 前記製造例1において製造した電気光学材料としての
(化合物1)1重量部とフッ素化ポリアミド酸OPI−
1005(日立化成工業社製商品名)15重量部をN−
メチルピロリドン(NMP)200重量部に溶解して得
られたアクティブ光導波路用組成物の溶液を100nm厚
の半透明アルミ電極を付けた石英ガラス上に回転数20
00rpmでスピン塗工し、2μm膜を形成した。NMP
溶剤を除去するため真空下120℃で6時間ソフトベー
クし、続いて前記の膜上に100nm厚の半透明アルミ電
極を形成しサンドウィッチ型のサンプルを作製した。電
極間に400Vの電圧を印加しながら2℃/分の昇温速
度で250℃(ポーリング温度)にサンプルを加熱し、
さらに、400Vの電圧を印加しながら同温度で1時間
保持し、その後、400Vの電圧を印加しながら室温ま
で冷却してアクティブ光導波路試験用サンプル(ここで
は、図2におけるコア層4の部分に対応するコア部のみ
を含み、クラッド部にあたるものはない)を作製した。
(化合物1)1重量部とフッ素化ポリアミド酸OPI−
1005(日立化成工業社製商品名)15重量部をN−
メチルピロリドン(NMP)200重量部に溶解して得
られたアクティブ光導波路用組成物の溶液を100nm厚
の半透明アルミ電極を付けた石英ガラス上に回転数20
00rpmでスピン塗工し、2μm膜を形成した。NMP
溶剤を除去するため真空下120℃で6時間ソフトベー
クし、続いて前記の膜上に100nm厚の半透明アルミ電
極を形成しサンドウィッチ型のサンプルを作製した。電
極間に400Vの電圧を印加しながら2℃/分の昇温速
度で250℃(ポーリング温度)にサンプルを加熱し、
さらに、400Vの電圧を印加しながら同温度で1時間
保持し、その後、400Vの電圧を印加しながら室温ま
で冷却してアクティブ光導波路試験用サンプル(ここで
は、図2におけるコア層4の部分に対応するコア部のみ
を含み、クラッド部にあたるものはない)を作製した。
【0031】図3に示す測定装置を用いて前記アクティ
ブ光導波路試験用サンプルについて熱安定性を調べた。
この装置は電気光学定数測定装置で、測定方法はC.C.Te
ng and H.T.Man,Appl.Phys.Lett.56(18)1734(1990)に記
載された方法とほぼ同じである。図3に示す測定装置
は、次のように構成されたものである。He−Neレー
ザ9からの光を偏光子10を通過させ、直線偏光にした
後、サンプル11の法線方向とビーム軸のなす角がθと
なるように傾けられたサンプル11を透過させ、バビネ
・ソレイユ補償子12と検光子13を通して検出器(フ
ォトダイオード)14で検出する。検出された光の強度
は電圧として、直流電圧計16とロックインアンプ15
で計測される。測定する際の検光子の透過軸の角度は、
検光子を回転して直流電圧計16で測定される直流電圧
の最大と最少の値の差の1/2の値となるよう設定す
る。発振器17で周波数1kHz、交流電圧10Vをサン
プル11に印加すると、電気光学効果によって、出力信
号も1kHzで変調される。このときの、交流成分をロッ
クインアンプ15で、直流成分を直流電圧計16で測定
する。ロックインアンプ15、直流電圧計16での測定
電圧をそれぞれVm、Vと定義すると、電気光学定数r
33は下記式(1)から求められる。
ブ光導波路試験用サンプルについて熱安定性を調べた。
この装置は電気光学定数測定装置で、測定方法はC.C.Te
ng and H.T.Man,Appl.Phys.Lett.56(18)1734(1990)に記
載された方法とほぼ同じである。図3に示す測定装置
は、次のように構成されたものである。He−Neレー
ザ9からの光を偏光子10を通過させ、直線偏光にした
後、サンプル11の法線方向とビーム軸のなす角がθと
なるように傾けられたサンプル11を透過させ、バビネ
・ソレイユ補償子12と検光子13を通して検出器(フ
ォトダイオード)14で検出する。検出された光の強度
は電圧として、直流電圧計16とロックインアンプ15
で計測される。測定する際の検光子の透過軸の角度は、
検光子を回転して直流電圧計16で測定される直流電圧
の最大と最少の値の差の1/2の値となるよう設定す
る。発振器17で周波数1kHz、交流電圧10Vをサン
プル11に印加すると、電気光学効果によって、出力信
号も1kHzで変調される。このときの、交流成分をロッ
クインアンプ15で、直流成分を直流電圧計16で測定
する。ロックインアンプ15、直流電圧計16での測定
電圧をそれぞれVm、Vと定義すると、電気光学定数r
33は下記式(1)から求められる。
【数1】 なお、屈折率nはアッベの屈折率計で測定した。熱安定
性はポーリング直後の電気光学定数r33(0)と温度15
0℃の恒温槽に250時間放置した後のサンプルの電気
光学定数r33(T)を測定し、前記r33(0)とr33(T)か
ら下記式(2)を用いて求めた保持率d(T)から評価
し、結果を表1に示した。
性はポーリング直後の電気光学定数r33(0)と温度15
0℃の恒温槽に250時間放置した後のサンプルの電気
光学定数r33(T)を測定し、前記r33(0)とr33(T)か
ら下記式(2)を用いて求めた保持率d(T)から評価
し、結果を表1に示した。
【数2】
【0032】実施例2〜3 実施例1において用いた(化合物1)とポリアミド酸O
PI−1005に代えて、表1に示す電気光学材料及び
フッ素化ポリアミド酸(日立化成工業社製)を用いて、
実施例1と同様にしてアクティブ光導波路試験用サンプ
ルを作製し、電気光学特性の保持率d(T)を評価し、
結果を表1に示した。
PI−1005に代えて、表1に示す電気光学材料及び
フッ素化ポリアミド酸(日立化成工業社製)を用いて、
実施例1と同様にしてアクティブ光導波路試験用サンプ
ルを作製し、電気光学特性の保持率d(T)を評価し、
結果を表1に示した。
【0033】比較例1 実施例1において用いた(化合物1)とフッ素化ポリア
ミド酸OPI−1005に代えて、表1に示す4−〔N
−エチル−N−(2−ヒドロキシエチル)〕−アミノ−
4′−ニトロアゾベンゼン(Disperse Red1)とポリメ
チルメタクリレ−ト(PMMA)溶液(12重量%)を
用い、ポーリング温度を150℃にした以外は実施例1
と同様にしてアクティブ光導波路試験用サンプルを作製
し、電気光学特性の保持率d(T)を評価し、結果を表
1に示した。電気光学特性は、100℃に加熱するだけ
で75%消失した。
ミド酸OPI−1005に代えて、表1に示す4−〔N
−エチル−N−(2−ヒドロキシエチル)〕−アミノ−
4′−ニトロアゾベンゼン(Disperse Red1)とポリメ
チルメタクリレ−ト(PMMA)溶液(12重量%)を
用い、ポーリング温度を150℃にした以外は実施例1
と同様にしてアクティブ光導波路試験用サンプルを作製
し、電気光学特性の保持率d(T)を評価し、結果を表
1に示した。電気光学特性は、100℃に加熱するだけ
で75%消失した。
【0034】
【表1】
【0035】
【発明の効果】本発明のアクティブ光導波路用組成物は
光学的に良好な透明膜を与える。本発明のアクティブ光
導波路用組成物を用いて作製したアクティブ光導波路
は、熱的に非常に安定であり、光スイッチ、変調器等の
電気光学素子を作製するのに好適なものである。耐熱性
に優れるフッ素化ポリイミド及び一般式(I)で表され
る化合物を使用することにより光導波路作製時に必要と
される熱安定性が向上される。さらにスピンコート法に
より、容易に大面積光導波路が作製できるという利点を
持ち、光導波路の低価格化が可能である。
光学的に良好な透明膜を与える。本発明のアクティブ光
導波路用組成物を用いて作製したアクティブ光導波路
は、熱的に非常に安定であり、光スイッチ、変調器等の
電気光学素子を作製するのに好適なものである。耐熱性
に優れるフッ素化ポリイミド及び一般式(I)で表され
る化合物を使用することにより光導波路作製時に必要と
される熱安定性が向上される。さらにスピンコート法に
より、容易に大面積光導波路が作製できるという利点を
持ち、光導波路の低価格化が可能である。
【図1】光マトリックススイッチ、変調器の基本形態。
【図2】アクティブ光導波路作製工程の説明図。
【図3】実施例及び比較例で用いた電気光学定数の測定
装置の説明図。
装置の説明図。
【符号の説明】 1 基板 2 下部電極 3 下部クラッド層 4 コア層 5 アルミニウム層 6 レジスト層 7 上部クラッド層 8 上部電極 9 He−Neレーザ 10 偏光子 11 サンプル 12 ハビネ・ソレイユ補償板 13 検光子 14 検出器 15 ロックインアンプ 16 直流電圧計 17 発振器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08K 5/45 G02B 6/12 6/13 G02F 1/03 501 1/313 G02B 6/12 M
Claims (5)
- 【請求項1】 フッ素化ポリアミド酸及び電気光学材料
を含むアクティブ光導波路用組成物であって、電気光学
材料が一般式(I) 【化1】 (式中、R1は電子吸引性基を示し、R2は電子供与性基
を示し、R3は水素原子、アルキル基又は芳香環を示
し、Arは芳香環を示し、X、Y及びZはそれぞれ独立
にヘテロ原子を示す)で表される化合物であるアクティ
ブ光導波路用組成物。 - 【請求項2】 フッ素化ポリアミド酸が、イミド閉環し
てフッ素化ポリイミドとなった時、屈折率が1.4〜
1.9(589nm)、誘電率が2.6〜3.5(1MH
z)及びガラス転移温度(Tg)が300℃以上となるも
のである請求項1記載のアクティブ光導波路用組成物。 - 【請求項3】 フッ素化ポリアミド酸が、式(II−1) 【化2】 で表される繰り返し単位及び式(II−2) 【化3】 で表される繰り返し単位の少なくとも1つと式(III−
1) 【化4】 で表される繰り返し単位及び式(III−2) 【化5】 で表される繰り返し単位の少なくとも1つとを有するフ
ッ素化ポリアミド酸である請求項1又は2記載のアクテ
ィブ光導波路用組成物。 - 【請求項4】 請求項1、2又は3記載のアクティブ光
導波路用組成物中のフッ素化ポリアミド酸を、イミド閉
環してフッ素化ポリイミドとし、電気光学材料を配向さ
せることを特徴とするアクティブ光導波路の製造法。 - 【請求項5】 請求項4記載のアクティブ光導波路の製
造法により製造されたアクティブ光導波路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17582294A JPH0841328A (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | アクティブ光導波路用組成物、これを用いたアクティブ光導波路の製造法及びアクティブ光導波路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17582294A JPH0841328A (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | アクティブ光導波路用組成物、これを用いたアクティブ光導波路の製造法及びアクティブ光導波路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0841328A true JPH0841328A (ja) | 1996-02-13 |
Family
ID=16002835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17582294A Pending JPH0841328A (ja) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | アクティブ光導波路用組成物、これを用いたアクティブ光導波路の製造法及びアクティブ光導波路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0841328A (ja) |
-
1994
- 1994-07-27 JP JP17582294A patent/JPH0841328A/ja active Pending
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