JPH0841332A

JPH0841332A - 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

Publication number: JPH0841332A
Application number: JP17582694A
Authority: JP
Inventors: Masato Taya; 昌人田谷; Shigeru Hayashida; 茂林田; Masaki Morita; 正樹森田
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1994-07-27
Filing date: 1994-07-27
Publication date: 1996-02-13

Abstract

(57)【要約】（修正有）【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）（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³及びＲ⁴は各々独立して非置換若
しくは置換複素環基等を示し、Ｒ³及びＲ⁴が共に水素原
子であるものは含まない）で表されるヒドラゾン化合
物、一般式（II）（式中、Ｒ⁵及びＲ⁶は各々独立して非置換若しくは置換
複素環基等を示し、Ｒ⁵とＲ⁶又はＲ⁷とＲ⁸が共に水素原
子であるものは含まず、Ｒ⁵とＲ⁶又はＲ⁷とＲ⁸で、炭化
水素環基又は複素環基を形成してもよい）で表されるア
ジド化合物又は一般式（III）（式中、Ｒ⁹は電子受容性基を示し、Ｒ¹⁰はアルキル基
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

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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）

【化８】（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³及びＲ⁴は各々独立して非置換若
しくは置換複素環基、非置換若しくは置換アリール基、
非置換若しくは置換アラルキル基、非置換若しくは置換
アルキル基又は水素原子を示し、Ｒ³及びＲ⁴が共に水素
原子であるものは含まない）で表されるヒドラゾン化合
物、一般式（II）

【化９】（式中、Ｒ⁵及びＲ⁶は各々独立して非置換若しくは置換
複素環基、非置換若しくは置換アリール基、非置換若し
くは置換アラルキル基、非置換若しくは置換アルキル基
又は水素原子を示し、Ｒ⁵とＲ⁶又はＲ⁷とＲ⁸が共に水素
原子であるものは含まず、Ｒ⁵とＲ⁶又はＲ⁷とＲ⁸で、炭
化水素環基又は複素環基を形成してもよい）で表される
アジド化合物又は一般式（III）

【化１０】（式中、Ｒ⁹は電子受容性基を示し、Ｒ¹⁰はアルキル基
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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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（IV−１）

【化１１】で表される繰り返し単位及び式（IV−２）

【化１２】で表される繰り返し単位の少なくとも１つと式（Ｖ−
１）

【化１３】で表される繰り返し単位及び式（Ｖ−２）

【化１４】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。

【００１１】フッ素化ポリアミド酸中に前記式（IV−
１）で表される繰り返し単位又は前記式（IV−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（Ｖ−
１）で表される繰り返し単位又は前記式（Ｖ−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（IV−１）で表される繰り返し単位
又は前記式（IV−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（Ｖ−１）で表される繰り返し単位又は前
記式（Ｖ−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。

【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（IV）

【化１５】で表される繰り返し単位及び下記式（Ｖ）

【化１６】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。

【００１６】本発明における電気光学材料は、耐熱性、
電気光学効果の点から一般式（Ｉ）

【化１７】（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³及びＲ⁴は各々独立して非置換若
しくは置換複素環基、非置換若しくは置換アリール基、
非置換若しくは置換アラルキル基、非置換若しくは置換
アルキル基又は水素原子を示し、Ｒ³及びＲ⁴が共に水素
原子であるものは含まない）で表されるヒドラゾン化合
物、一般式（II）

【化１８】（式中、Ｒ⁵及びＲ⁶は各々独立して非置換若しくは置換
複素環基、非置換若しくは置換アリール基、非置換若し
くは置換アラルキル基、非置換若しくは置換アルキル基
又は水素原子を示し、Ｒ⁵とＲ⁶又はＲ⁷とＲ⁸が共に水素
原子であるものは含まず、Ｒ⁵とＲ⁶又はＲ⁷とＲ⁸で、炭
化水素環基又は複素環基を形成してもよい）で表される
アジド化合物又は一般式（Ｖ）

【化１９】（式中、Ｒ⁹は電子受容性基を示し、Ｒ¹⁰はアルキル基
を示す）で表される化合物とされる。

【００１７】上記一般式（Ｉ）又は一般式（II）に
Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵、Ｒ⁶、Ｒ⁷及びＲ⁸として導入
される複素環基としては、ピロール環基、インドール
環基、インドリン環基、イソインドール環基、カルバゾ
ール環基、フラン環基、ベンゾフラン環基、チオフェン
環基、ピラゾール環基、ピラゾリン環基、ベンゾピラゾ
ール環基、イミダゾール環基、イミダゾリン環基、ベン
ゾイミダゾール環基、オキサゾール環基、ベンゾオキサ
ゾール環基、ナフトオキサゾール環基、オキサゾリン環
基、チアゾール環基、チアゾリン環基、ベンゾチアゾリ
ン環基、トリアゾール環基、ベンゾトリアゾール環基、
オキサジアゾール環基、チアジアゾール環基、ベンゾオ
キサジアゾール環基、ベンゾチアジアゾール環基、テト
ラゾール環基、ピリジン環基、キノリン環基、アクリジ
ン環基、フェナントリジン環基、ベンゾキノリン環基、
ナフトキノリン環基、ピラン環基、ベンゾピラン環基、
チアピラン環基、ピリタジン環基、ピリミジン環基、ピ
ラジン環基、オキサジン環基、ベンゾオキサジン環基、
チアジン環基、ベンゾチアジン環基、フェノンチアジン
環基、ジオキトン環基、トリアジン環基、オキサジアジ
ン環基、チアジアジン環基、テトラジン環基、ベンゾフ
ラン環基、チアゾール環基、ベンゾチアゾール環基、ナ
フトチアゾール環基、セレナゾール環基、ベンゾセレナ
ゾール環基、ナフトセレナゾール環基等の非置換複素環
基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチル
アミノ基、メチルエチルアミノ基、メチルブチルアミノ
基、ジアミルアミノ基等のジアルキルアミノ基、；ジベ
ンジルアミノ基、ジフェネチルアミノ基などのジアラル
キルアミノ基；ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ
基、ジキシリルアミノ基等のジアリールアミノ基等のジ
置換アミノ基、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エ
トキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基）、アリールオキ
シ基（例えば、フェノキシ基、ナフトキシ基）、アルキ
ル基、ニトロ基、シアノ基、ヒドロキシ基、アセチル
基、エステル基（例えば、メチルエステル基、エチルエ
ステル基、フェニルエステル基）又はハロゲンにより前
記の基を置換した置換複素環基などを挙げることがで
きる。

【００１８】上記一般式（Ｉ）又は一般式（II）に
Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵、Ｒ⁶、Ｒ⁷及びＲ⁸として導入
されるアリール基としては、例えば、フェニル基、ナ
フチル基、アントラセン基、フェナントレン基、テトラ
リン基、アズレン基、ビフェニル基、アセナフチレン
基、アセナフテン基、フルオレン基、トリフェニレン
基、ピレン基、クリセン基、ナフタレン基、ピセン基、
ペリレン基、ベンゾピレン基、ルビセン基、コロネン
基、オバレン基等の非置換アリール基、ジメチルアミ
ノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基、メチルエ
チルアミノ基、メチルブチルアミノ基、ジアミルアミノ
基などのジアルキルアミノ基、；ジベンジルアミノ基、
ジフェネチルアミノ基などのジアラルキルアミノ基；ジ
フェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ジキシリルアミ
ノ基などのジアリールアミノ基等のジ置換アミノ基、や
アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロ
ポキシ基、ブトキシ基）、アリールオキシ基（例えば、
フェノキシ基、ナフトキシ基）、アルキル基、ニトロ
基、シアノ基、ヒドロキシ基、アセチル基、エステル基
（例えば、メチルエステル基、エチルエステル基、フェ
ニルエステル基）又はハロゲンにより前記の基を置換
した置換アリール基などを挙げることができる。

【００１９】上記一般式（Ｉ）又は一般式（II）に
Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵、Ｒ⁶、Ｒ⁷及びＲ⁸として導入
されるアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フ
ェネチル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、
ナフチルメチル基、ナフチルエチル基等の非置換アラル
キル基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブ
チルアミノ基、メチルエチルアミノ基、メチルブチルア
ミノ基、ジアミルアミノ基等のジアルキルアミノ基、；
ジベンジルアミノ基、ジフェネチルアミノ基等のジアラ
ルキルアミノ基；ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ
基、ジキシリルアミノ基等のジアリールアミノ基等のジ
置換アミノ基、やアルコキシ基（例えば、メトキシ基、
エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基）、アリールオ
キシ基（例えば、フェノキシ基、ナフトキシ基）、アル
キル基、ニトロ基、シアノ基、ヒドロキシ基、アセチル
基、エステル基（例えば、メチルエステル基、エチルエ
ステル基、フェニルエステル基）又はハロゲンにより前
記の基を置換した置換アラルキル基などを挙げること
ができる。

【００２０】上記一般式（Ｉ）又は一般式（II）に
Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵、Ｒ⁶、Ｒ⁷及びＲ⁸として導入
されるアルキル基としては、例えばメチル基、エチル
基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル
基、ヘキシル基等の非置換アルキル基、ジメチルアミ
ノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基、メチルエ
チルアミノ基、メチルブチルアミノ基、ジアミルアミノ
基などのジアルキルアミノ基、；ジベンジルアミノ基、
ジフェネチルアミノ基などのジアラルキルアミノ基；ジ
フェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ジキシリルアミ
ノ基などのジアリールアミノ基等のジ置換アミノ基、や
アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロ
ポキシ基、ブトキシ基）、アリールオキシ基（例えば、
フェノキシ基、ナフトキシ基）、ニトロ基、シアノ基、
ヒドロキシ基、アセチル基、エステル基（例えば、メチ
ルエステル基、エチルエステル基、フェニルエステル
基）又はハロゲンにより前記の基を置換した置換アル
キル基等を挙げることができる。

【００２１】上記一般式（Ｉ）で表されるヒドラジン化
合物を具体的に例示すると、下記（１）〜（２０）の構
造式のものを挙げることができ、上記一般式（II）で表
されるアジド化合物を具体的に例示すると、下記（２
１）〜（３９）の構造式のものを挙げることができる。

【００２２】

【化２０】

【００２３】

【化２１】

【００２４】

【化２２】

【００２５】

【化２３】

【００２６】

【化２４】

【００２７】

【化２５】

【００２８】上記一般式（III）でＲ⁹として導入される
電子受容性基としては、例えば、シアノ基、ニトロ基等
を挙げることができ、Ｒ¹⁰として導入されるアルキル基
としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、
ブチル基等を挙げることができる。このような一般式
（III）で表される化合物を具体的に例示すると、下記
（４０）〜（４９）の構造式のものを挙げることができ
る。

【００２９】

【化２６】

【００３０】

【化２７】

【００３１】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。

【００３２】本発明のアクティブ光導波路用組成物を用
いた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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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）、一般式（II）又は一般式（III）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。

【００３６】

【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。

【００３７】実施例１電気光学材料としての化合物（８）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）２０
０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２０００rpm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−クし、続いて前記の膜上に１００
nm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。

【００３８】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Ｖ_m、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。

【数２】

【００３９】実施例２〜１２実施例１において用いた化合物（８）とポリアミド酸Ｏ
ＰＩ−１００５に代えて、表１及び表２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及び表２に示した。

【００４０】比較例１実施例１において用いた化合物（８）とフッ素化ポリア
ミド酸ＯＰＩ−１００５に代えて、表２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
チルメタクリレート（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
２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。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】

【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）、一般式
（II）又は一般式（III）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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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９Ｈｅ−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Ｇ０２Ｂ 6/12 6/13 Ｇ０２Ｆ 1/03 ５０１ 1/313 Ｇ０２Ｂ 6/12 Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【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、Ｒ²、Ｒ³及びＲ⁴は各々独立して非置換若
しくは置換複素環基、非置換若しくは置換アリール基、
非置換若しくは置換アラルキル基、非置換若しくは置換
アルキル基又は水素原子を示し、Ｒ³及びＲ⁴が共に水素
原子であるものは含まない）で表されるヒドラゾン化合
物、一般式（II）【化２】（式中、Ｒ⁵及びＲ⁶は各々独立して非置換若しくは置換
複素環基、非置換若しくは置換アリール基、非置換若し
くは置換アラルキル基、非置換若しくは置換アルキル基
又は水素原子を示し、Ｒ⁵とＲ⁶又はＲ⁷とＲ⁸が共に水素
原子であるものは含まず、Ｒ⁵とＲ⁶又はＲ⁷とＲ⁸で、炭
化水素環基又は複素環基を形成してもよい）で表される
アジド化合物又は一般式（III）【化３】（式中、Ｒ⁹は電子受容性基を示し、Ｒ¹⁰はアルキル基
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（IV−１）【化４】で表わされる繰り返し単位及び式（IV−２）【化５】で表される繰り返し単位の少なくとも１つと式（Ｖ−
１）【化６】で表される繰り返し単位及び式（Ｖ−２）【化７】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。