JPH0961647A

JPH0961647A - 光素子用有機材料

Info

Publication number: JPH0961647A
Application number: JP21740295A
Authority: JP
Inventors: Takuji Yoshida; 卓史吉田; Koichi Arishima; 功一有島; Fumihiro Ebisawa; 文博海老沢; Takeshi Sukegawa; 健助川; Atsushi Ishikawa; 篤石川; Tatsuya Kobayashi; 立也小林; Yukio Horikawa; 幸雄堀川
Original assignee: Kanebo Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Kanebo Ltd; NTT Inc
Priority date: 1995-08-25
Filing date: 1995-08-25
Publication date: 1997-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】ジアリールエテン誘導体を高濃度に分散さ
せ、屈折率変化（Δｎ）が大きな光素子用有機材料を提
供すること。【解決手段】基板上の光導波路に形成される、光によ
って屈折率が変化するジアリールエテン誘導体と高分子
材料とからなる有機材料でジアリールエテン誘導体とし
て単独では非晶質のものを用いて、光素子用有機材料を
構成する。このものは、高分子中に高濃度に分散し、屈
折率変化も大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＬＣ導波路に代
表される光導波路から構成される光素子に用いられる光
素子用有機材料に関し、詳しくは光で光を制御する光−
光素子に用いられる有機材料であって、大きな屈折率変
化を生じる光素子用有機材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光によって屈折率（ｎ）を変化させる材
料としては、フォトリフラクティブ材料が知られている
が、光によって色を変化させる材料、フォトクロミック
（ＰＣ）材料も光によって色を変化させると同時に、屈
折率（ｎ）を変化させることができ、フォトリフラクテ
ィブ材料の一つとして知られるようになってきた。

【０００３】従来からあるＰＣ材料は、最初に特定の波
長の光を照射し、色を変化させた後、異なる波長の光を
照射する（フォトンモード）か、もしくは加熱（ヒート
モード）によって光による変化を元の状態に戻すことが
できるものであるが、一般にヒートモードによる変化が
存在するため、室温程度でも数日から数カ月で状態が変
化してしまい光素子用の材料としては経時的変化のため
信頼性に欠け、実用化への大きな問題となっていた。

【０００４】近年、ヒートモード反応がほとんど起こら
ず、フォトンモードのみでフォトクロミック反応を起こ
すＰＣ材料として、ジアリールエテン誘導体が開発され
た。この誘導体はヒートモード反応が起こらないため、
８０℃という高温下でも数カ月以上も状態を安定に保持
することができ、光素子用の材料として必要な経時安定
性、信頼性を確保できる可能性を有している。

【０００５】このジアリールエテン誘導体の持つ特徴を
生かし、光素子用材料に応用する開発が活発になってき
た。ジアリールエテン誘導体を用いれば、状態（屈折
率）を変化させたい時にだけ光を照射すればよく、状態
（屈折率）が変化してしまった後は、その状態（屈折
率）を保持するためには何らのエネルギーを必要としな
い、いわゆるエネルギー・フリーな、自己保持型の光素
子を得ることができるからである。

【０００６】従来、屈折率を変化させる光素子として
は、熱によってスイッチングを行う熱効果型のＴＯスイ
ッチ（ＴｈｅｒｍａｌＯｐｔｉｃａｌＳｗｉｔｃ
ｈ）が実用化に近い光素子として検討されている。ＴＯ
スイッチは屈折率の変化を熱によって行うため、状態
（屈折率）を変化させた後でも、その状態（屈折率）の
保持、すなわち温度を一定に維持するためのエネルギー
を必要とし続ける光素子である。一般に光素子は機械
的、電子的素子とは異なり、ある状態を保持するために
は、上記のＴＯスイッチのように、エネルギーの供給が
不可欠であるため、ジアリールエテン誘導体を用いたエ
ネルギー・フリーな光素子を実現することは産業上非常
に有益なことである。

【０００７】しかしながら、上記のＴＯスイッチの屈折
率変化（Δｎ）が１０^-2から１０^-3であるのに対し、ジ
アリールエテン誘導体をポリメチルメタクリレート（Ｐ
ＭＭＡ）やポリスチレンなどの高分子に分散させた場合
のΔｎは、せいぜい１０^-4程度と小さいのが現状であっ
た。このΔｎが小さいことがジアリールエテン誘導体を
光素子用材料に用いる上で大きな障壁となっていた。

【０００８】上記のΔｎを大きくするために、ジアリー
ルエテン誘導体の分子設計により分子固有のΔｎを大き
くすることが試みられてきたが、Δｎを現状より１桁以
上大きくしなければ実用には供し得ないため、未だ満足
し得る誘導体が得られていなかった。また、Δｎを大き
くするために、ジアリールエテン誘導体を高分子中に高
濃度に分散させる方法もあるが、後述する比較例１に示
されるように、ある濃度以上ではジアリールエテン誘導
体が微粒子状になってしまい、実質的に均一な高濃度分
散ができないか、あるいは後述する比較例２に示される
ように、均一分散しても、ある濃度以上ではΔｎが頭打
ちとなり、Δｎの大きな材料を得ることができなかっ
た。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
のような従来技術の問題点に鑑み、ジアリールエテン誘
導体を高濃度に分散させ、Δｎの大きな材料を提供する
ことである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討の
結果、上述の課題は、ジアリールエテン誘導体として非
晶質の誘導体を用いることにより解決できることを見出
し、高濃度に高分子中に分散でき、かつΔｎの大きな材
料を得た。

【００１１】すなわち、第１の発明は、基板上の光導波
路に形成される、光によって屈折率が変化するジアリー
ルエテン誘導体と高分子材料からなる有機材料におい
て、ジアリールエテン誘導体が単独では非晶質であるこ
とを特徴とする光素子用有機材料である。

【００１２】第２の発明は、基板上の光導波路に形成さ
れる、光によって屈折率が変化するジアリールエテン誘
導体と高分子材料からなる有機材料において、ジアリー
ルエテン誘導体が下記一般式（１）で示される構造であ
ることを特徴とする光素子用有機材料である。

【００１３】

【化８】

【００１４】（ただし、式中Ａ，Ｂは３−ベンゾチエニ
ル誘導体、３−チエニル誘導体または３−インドリル誘
導体を表し、Ｘ，Ｙは置換残基を表し、Ｘ，Ｙで共同し
て環状構造を構成する。）第３の発明は、基板上の光導波路に形成される、光によ
って屈折率が変化するジアリールエテン誘導体と高分子
材料からなる有機材料において、ジアリールエテン誘導
体が単独では非晶質であり、誘導体分子内に炭素数６以
上のアルキル基、水素のすべてを、あるいはその一部
を、フッ素置換した炭素数３以上のフルオロアルキル基
または嵩高い置換基を有する下記一般式（２），（３）
または（４）で示される構造であることを特徴とする自
己保持型光素子用有機材料である。

【００１５】

【化９】

【００１６】

【化１０】

【００１７】

【化１１】

【００１８】（ただし、式中Ｄ，Ｅ，Ｇ，Ｊ，Ｌ，Ｍは
下記一般式（５）の３−ベンゾチエニル誘導体、一般式
（６）の３−チエニル誘導体または一般式（７）の３−
インドリル誘導体を表し、Ｒ¹ はアルキル基またはシア
ノエチル基を表す。）

【００１９】

【化１２】

【００２０】

【化１３】

【００２１】

【化１４】

【００２２】（ただし、Ｒ¹⁰はアルキル基、アシル基、
環状炭化水素基またはフッ素置換アルキル基を表し、Ｒ
² 〜Ｒ⁹ とＲ¹¹〜Ｒ¹⁵は水素原子、アルキル基、アルコ
キシ基、アシル基、シアノ基、環状炭化水素基またはフ
ッ素置換アルキル基を表すが、一般式（２），（３）ま
たは（４）のそれぞれについて少なくとも１つの置換基
は炭素数６以上のアルキル基、炭素数３以上のフルオロ
アルキル基または嵩高い置換基を表す。）

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明に用いるジアリールエテン
誘導体としては、例えば表１〜表５に示される化合物が
挙げられるが、非晶質のものであれば良く、これらに限
定されない。また、結晶性のジアリールエテン誘導体を
高分子の主鎖にペンダント状に結合させ実質的に非晶質
性を付与した高分子系のジアリールエテン誘導体も用い
ることができる。

【００２４】本発明に用いるジアリールエテン誘導体の
中でも、下記一般式（１）

【００２５】

【化１５】

【００２６】（ただし、式中Ａ，Ｂは３−ベンゾチエニ
ル誘導体、３−チエニル誘導体または３−インドリル誘
導体を表し、Ｘ，Ｙは置換残基を表し、Ｘ，Ｙで共同し
て環状構造を構成する。）で示されるような化学構造の
骨格部分が環状構造を有している誘導体が光素子の信頼
性の上で好ましく、さらに誘導体分子内に炭素数６以上
のアルキル基、水素のすべてを、あるいはその一部を、
フッ素置換した炭素数３以上のフルオロアルキル基また
は嵩高い置換基を有する下記一般式（２），（３）また
は（４）で示される構造であることが非晶質性が増し、
特に好ましい。

【００２７】

【化１６】

【００２８】

【化１７】

【００２９】

【化１８】

【００３０】（ただし、式中Ｄ，Ｅ，Ｇ，Ｊ，Ｌ，Ｍは
下記一般式（５）の３−ベンゾチエニル誘導体、一般式
（６）の３−チエニル誘導体または一般式（７）の３−
インドリル誘導体を表し、Ｒ¹ はアルキル基またはシア
ノエチル基を表す。）

【００３１】

【化１９】

【００３２】

【化２０】

【００３３】

【化２１】

【００３４】（ただし、Ｒ¹⁰はアルキル基、アシル基、
環状炭化水素基またはフッ素置換アルキル基を表し、Ｒ
² 〜Ｒ⁹ とＲ¹¹〜Ｒ¹⁵は水素原子、アルキル基、アルコ
キシ基、アシル基、シアノ基、環状炭化水素基またはフ
ッ素置換アルキル基を表すが、一般式（２），（３）ま
たは（４）のそれぞれについて少なくとも１つの置換基
は炭素数６以上のアルキル基、炭素数３以上のフルオロ
アルキル基または嵩高い置換基を表す。）炭素数６以上のアルキル基あるいは炭素数３以上のフル
オロアルキル基としては直鎖構造でも枝分かれ構造でも
良い。嵩高い置換基としては、Ｔｅｒｔ−ブチル基、ネ
オ−ペンチル基、アダマンチル基あるいはノルボルニル
基等が好適に用いられる。これらの置換基は分子内に少
なくとも一つあれば好ましいが、二つ以上（同じ置換基
でも異なる置換基でもよい）あれば、さらに非晶質性が
増し、本発明の主旨に沿った光素子用有機材料が得られ
る。

【００３５】次に、上記のようなジアリールエテン誘導
体を分散させる高分子は特に限定されないが、ＰＭＭＡ
系等の非晶質高分子が好ましい。

【００３６】高分子に分散させるジアリールエテン誘導
体の比率は光素子用有機材料１００部当り５〜９９重量
部、すなわち５〜９９ｗｔ％で通常用いられるが、ジア
リールエテン誘導体の特性を生かすためには、２０〜９
９ｗｔ％が好ましく、さらに５５〜９９ｗｔ％が特に好
ましい。ジアリールエテン誘導体が５ｗｔ％未満ではΔ
ｎが小さく、光素子用材料としては十分な性能が出しが
たく、また９９ｗｔ％を越えると機械的強度や安定性の
点で素子の信頼性を損なう。

【００３７】ほとんどの高分子材料は非晶質であり、こ
の非晶質である高分子材料中に均一に分散させたい低分
子材料が同じく非晶質であれば、非晶質同士で分散する
ことが非常に容易になる。そこで、同じく非晶質となる
ジアリールエテン誘導体であれば、上述のように非晶質
同士で分散させることが非常に容易になるため、非晶質
性ジアリールエテン誘導体を高濃度に分散させることが
可能となる。

【００３８】非晶質性ジアリールエテン誘導体を得るた
めには、前記誘導体分子内に炭素鎖６以上の炭素鎖を導
入すればよい。

【００３９】あるいは、非晶質性ジアリールエテン誘導
体を得るために、前記誘導体分子内に嵩高い置換基を導
入してもよい。

【００４０】非晶質性ジアリールエテン材料を高濃度に
高分子中に分散させた、Δｎの高い本発明による材料を
用いることにより、エネルギー・フリーな自己保持型の
光素子を初めて得ることが可能となった。

【００４１】本発明に用いる非晶質性ジアリールエテン
材料としては、下記の表１〜表５に示す化合物がよい
が、非晶質性のものであれば特にこれらに限定はされな
い。また、従来知られているジアリールエテン誘導体
に、置換基を施し、高分子の主鎖にペンダント状に結合
させた高分子系の非晶質性ジアリールエテン材料を用い
ることもできる。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【表２】

【００４４】

【表３】

【００４５】

【表４】

【００４６】

【表５】

【００４７】基本的には非晶質性ジアリールエテン材料
を得るために炭素数６以上のアルキル鎖（直鎖構造や枝
分かれ構造を含む）や、一部もしくは全部の水素をフッ
素置換した炭素数３以上のアルキル鎖（直鎖構造や枝分
かれ構造を含む）をジアリールエテン分子内に結合させ
るか、または嵩高い置換基（ｔｅｒｔ−ブチル基やアダ
マンチル基など）をジアリールエテン分子内に結合させ
て本発明に用いられる非晶質性ジアリールエテン誘導体
を得ることができる。またこれらを組み合わせた置換基
を導入した場合、すなわち炭素数６以上のアルキル鎖
（直鎖構造や枝分かれ構造を含む）、一部もしくは全部
の水素をフッ素置換した炭素数３以上のアルキル鎖（直
鎖構造や枝分かれ構造を含む）、嵩高い置換基（ｔｅｒ
ｔ−ブチル基やアダマンチル基など）をそれぞれ２以上
（異なる置換基からまたは同じ置換基を）導入したジア
リールエテン誘導体では効果はさらに大きくなり非晶質
性が増し、高濃度に分散させることが可能となり本発明
の主旨に沿った光素子用有機材料が得られた。

【００４８】ここで、フッ素置換したアルキル鎖（直鎖
構造や枝分かれ構造を含む）を導入した場合、アルキル
鎖の末端がフッ素に置換されていると良好な非晶質性ジ
アリールエテン誘導体を得ることが出来た。さらに、フ
ッ素置換をした場合はアルキル鎖長は炭素数３以上で良
好な非晶質性ジアリールエテン誘導体となり、フッ素置
換していないアルキル鎖の場合には炭素数が６以上必要
であることと比較して興味深い。

【００４９】次に、上記のようにして得られた非晶質性
ジアリールエテン材料を分散させる高分子としては、ど
のような高分子でも適用可能であるが、上述したよう
に、非晶質高分子の方が非晶質性ジアリールエテン誘導
体を分散させるには適しているため、結晶性の高分子よ
りは非晶質高分子の方が好ましい。

【００５０】非晶質性ジアリールエテン材料を高分子に
分散させる本発明において、非晶質性ジアリールエテン
材料の比率は光素子用有機材料１００重量部当り５〜９
９重量部（以下ｗｔ％と略す）の範囲で適用可能である
が、非晶質性ジアリールエテン材料の特性を生かすため
には２０〜９９ｗｔ％が好ましく、より好ましくは５５
〜９９ｗｔ％が適当である。非晶質性ジアリールエテン
材料が５ｗｔ％未満では屈折率変化（Δｎ）が小さすぎ
て光素子用材料とはならず、９９ｗｔ％より多い場合に
は剛性や耐候性の点で安定に存在することが出来ないた
め、上記の比率が適当である。また、２０ｗｔ％以上で
あれば高分子との相容性がよくなり、５５ｗｔ％以上で
は高分子との相容性がさらによくなるとともに、Δｎも
従来の材料に比べて１桁あげることができ、光素子用材
料として最適である。

【００５１】

【実施例】以下、比較例と実施例とをあげて本発明をさ
らに詳細に説明する。

【００５２】［比較例１］比較例としてジアリールエテ
ン誘導体ではあるが結晶性の高い化合物（下記の表６の
Ｎｏ．３−１）とＰＭＭＡ（Ｍｗ＝１００，０００）と
を混合比率で約５，７．５，１０，１２．５，１５ｗｔ
％分散させた組成物溶液を下記のように調製した。

【００５３】

【表６】

【００５４】所定の比率となるように、ジアリールエテ
ン誘導体（表３のＮｏ．３−１）とＰＭＭＡとを秤取
り、メチル・イソブチル・ケトン（ＭＩＢＫと略す）と
モノクロルベンゼンの１：１混合溶媒を加え、固体部
（ジアリールエテン誘導体とＰＭＭＡの合計量）と混合
溶媒との比率が、固体部：混合溶媒＝２０：８０ｗｔ％
となるように調整し、室温で一昼夜３００ｒｐｍで撹拌
した。しかしながら、均一溶液とはならずジアリールエ
テン誘導体の不溶部（沈殿）が存在した。

【００５５】この沈澱を含む溶液を９０℃に加熱したと
ころ均一溶液が得られたので、シリコン基板上に２００
０ｒｐｍ・２０秒間の条件でスピンコートし薄膜を得
た。

【００５６】この薄膜を顕微鏡で観察したところ、表７
のように、１０ｗｔ％までは薄膜内に微結晶が存在しな
かったが、１２．５ｗｔ％以上では微結晶の析出が観察
できた。この薄膜の屈折率変化（Δｎ）をセキテクノト
ロン社ＭＥＴＲＩＣＯＮモデル２０１０のプリズムカプ
ラを用いて、プリズム・カプラ法により測定した。測定
は、フォトクロミズムを誘起する光を照射し、光照射す
る前後の屈折率の値からΔｎを求めた。Δｎの値を同じ
く下記の表７に示し、図１に図示する。ここで、フォト
クロミズムを誘起する光照射の条件は以下の通りであ
る。

【００５７】５００ＷのＨｇ−Ｘｅ可視光源（ケンコー
社・ＳＵＰＥＲＢＲＩＧＨＴ５００，モデルＸＥＦ
−５０１Ｓ）、もしくは３５０ＷのＨｇ紫外光源（ケン
コー社・ＳＵＰＥＲＣＵＲＥ−３５２Ｓ）からの光をモ
ノクロメータ（島津社・ＳＰＧ−１００ＳＴ．制御部：
ＡＴ−１００ＰＣ）に通し、単色光として上記で得た薄
膜に照射した。照射光の波長は４３０ｎｍ（４．９８ｍ
Ｗ／ｃｍ² ）と５６０ｎｍ（２．２８ｍＷ／ｃｍ² ）
で、それぞれ１分間，５分間照射した。

【００５８】表７，図１から明らかなように、結晶性の
ジアリールエテン誘導体を用いた場合、ポリマ中に高濃
度に分散することができず、ジアリールエテン誘導体が
１０ｗｔ％以上では微結晶が析出してしまい、屈折率変
化は大幅に減少した。

【００５９】

【表７】

【００６０】［比較例２］もう１つの比較例としてジア
リールエテン誘導体で結晶性ではあるが結晶性がそれほ
ど高くない化合物（表６のＮｏ．３・２）とＰＰＭＡ
（Ｍｗ＝１００，００００）とを混合比率で約５，７．
５，１０，１２．５，１５，３０，５０ｗｔ％分散させ
た組成物溶液を比較例１と同様な手法で調製した。

【００６１】比較例１と同様に、ＭＩＢＫ：モノクロル
ベンゼン＝１：１の混合溶媒を加え、固体部：混合溶媒
＝２０：８０ｗｔ％となるように調整し、室温で一昼夜
３００ｒｐｍで撹拌した。その結果、比較例１とは異な
り、不溶部（沈殿）の存在しない均一な溶液を室温下で
得ることができた。

【００６２】この均一溶液を比較例１と同様、シリコン
基板上に２０００ｒｐｍ・２０秒間の条件でスピンコー
トし薄膜を得た。

【００６３】顕微鏡でこの薄膜を観察したところ、表８
のように、５０ｗｔ％という高濃度に分散させた場合で
も微結晶の存在は確認できなった。

【００６４】４２０ｎｍ（３．１５ｍＷ／ｃｍ² ）と５
６０ｎｍ（２．２８ｍＷ／ｃｍ² ）の光をそれぞれ５分
間，５０分間照射し、屈折率変化（Δｎ）を同様な方法
で測定した。その結果を下記の表８と図２に示す。

【００６５】表８と図２から明らかなように、結晶性の
比較的低いジアリールエテン誘導体を用いた場合でも、
本発明による工夫を加えないと、ポリマ中に高濃度に分
散することは可能であるが、そのΔｎは１０ｗｔ％以上
で頭打ちとなってしまい、濃度とΔｎが１：１に対応し
なくなった。

【００６６】濃度と絶対屈折率の関係を図４に示す。絶
対屈折率は濃度と１：１に対応しており、見かけ上はポ
リマ中に均一に分散できているが、Δｎの検討（図２）
から、フォトクロミック（ＰＣ）反応を起こす場合には
結晶性が低いとはいえ、ジアリールエテン誘導体間で何
らかの相互作用が働いていることが示唆される。この相
互作用によりフォトクロミック（ＰＣ）反応が阻害され
ていると思われる。

【００６７】

【表８】

【００６８】［実施例１］炭素数６個が直鎖状に結合し
たフッ素系のジアリールエテン誘導体（表１のＮｏ．１
−１）は非晶質性の化合物である。この非晶質性のジア
リールエテン誘導体を用い、比較例１，２と同様にＰＭ
ＭＡ（Ｍｗ＝１００，０００）中に、混合比率で約約
５，７．５，１０，１２．５，１５，３０，５０ｗｔ％
分散させた組成物溶液を調整した。

【００６９】比較例１，２と同様に、ＭＩＢＫ：モノク
ロルベンゼン＝１：１の混合溶媒を加え、固体部：混合
溶媒＝２０：８０ｗｔ％となるように調整し、室温で一
昼夜３００ｒｐｍで撹拌した。その結果、不溶部（沈
殿）の存在しない均一な溶液を室温下で得ることが出来
た。

【００７０】この均一溶液をシリコン基板上に２０００
ｒｐｍ・２０秒間の条件でスピンコートし、不溶部のな
い均一な薄膜を得た。

【００７１】顕微鏡でこの薄膜を観察したところ、表９
のように、５０ｗｔ％という高濃度に分散させた場合で
も微結晶の存在は確認できなった。

【００７２】３６５ｎｍ（１０．９ｍＷ／ｃｍ² ）と５
８０ｎｍ（２．３７ｍＷ／ｃｍ² ）の光をそれぞれ２０
０秒間，１０分間照射し、屈折率変化（Δｎ）を同様な
方法で測定した。測定した結果を下記の表９と図３に示
す。

【００７３】表９と図３から明らかなように、非晶質性
ジアリールエテン誘導体を用いた場合でも、容易にポリ
マ中に高濃度に分散することができ、そのΔｎは非晶質
性ジアリールエテン誘導体の濃度と１：１に対応した。

【００７４】濃度と絶対屈折率の関係をみると（図
５）、絶対屈折率は濃度と１：１に対応しており、ポリ
マ中に均一に分散できており、しかも図３の検討から、
比較例２のような分子間の相互作用もなく、フォトクロ
ミック（ＰＣ）反応が阻害されない材料が得られたこと
が分かった。

【００７５】

【表９】

【００７６】［実施例２］実施例１で得られた、非晶質
性ジアリールエテン誘導体を５０ｗｔ％含有した光素子
用有機材料を用い、自己保持型の光スイッチを作製し
た。

【００７７】作製方法について説明する。図６は、マッ
ハツェンダー型（ＭＺ型）光スイッチを作製するための
説明図である。シリコン基板１上にＳｉＯ₂ を基本材料
とした下部クラッド層２を通常の火炎堆積法により作製
し、ＳｉＯ₂ にドーパントを含有させたコア層４を堆積
してＭＺ型となるようにエッチングし、ＭＺ型の途中の
導波路コア部５，６が露出するよう、上部クラッド層３
を形成したものである。

【００７８】図７は本発明の光素子用有機材料を用いた
光素子の斜視図であり、図８は図７のＡ−Ａ′断面図で
ある。この光素子は、図６の露出した導波路コア部５，
６に本発明の光素子用有機材料７を塗布し乾燥後、さら
にオーバー上部クラッド層として、透明フッ素樹脂層８
（旭硝子社・サイトップ）を塗布・乾燥して作製した。

【００７９】用いた光素子用有機材料は、表１のＮｏ．
１−１のフッ素系ジアリールエテン誘導体と、フッ素置
換されたモノマーから重合したフッ素化ＰＭＭＡ（Ｍｗ
＝５０，０００）を重量比で１：１に秤取り、ＭＩＢＫ
とクロルベンゼンの混合溶媒（混合比＝１：１）に溶解
して塗布した。乾燥後、透明フッ素樹脂を専用のフッ素
系溶剤に溶解したものを塗布し乾燥してＭＺ型２×２ス
イッチを作製した。

【００８０】本実施例では、二つの露出したコア部５，
６の双方に本発明の光素子用有機材料を塗布したが、片
方の露出したコア部６だけに本発明の光素子用有機材料
７を塗布し、もう片方の露出したコア部５には屈折率を
本発明の光素子用有機材料７にあわせたフッ素化ＰＭＭ
Ａ（一部フッ素化されたモノマーと通常のＭＭＡモノマ
ーの共重合体；屈折率＝１．４４２（１．５μｍ）を塗
布して作製してもよい。

【００８１】作製したＭＺ型２×２スイッチ（図７，図
８）のポート１から入射光を入れ、ポート３，ポート４
から出てくる出射光をモニタし、スイッチング特性を検
討した。スイッチさせる制御光としては３６５ｎｍの紫
外光と５８０ｎｍの可視光を用い、露出したコア部６の
部分に塗布した本発明の光素子用有機材料にだけ上記の
二つの制御光が照射されるようにした。その結果を図９
に示す。図９から明らかなように、制御光を照射する前
はポート１から入射した光はポート３へ出力していた
が、制御光である紫外光（３６５ｎｍ）を照射した場
合、ポート１から入射した光はポート４へと出力しスイ
ッチングできた。さらに、もう一つの制御光である可視
光（５８０ｎｍ）を照射すると、元の状態へ戻りスイッ
チング動作を確認することができた。

【００８２】［実施例３］光ＬＡＮ用Ｔ型コネクタを作
製した。図１０，図１１に本発明の光ＬＡＮ用Ｔ型コネ
クタを示す。

【００８３】Ｔ字型の導波路９を通常の方法を用いて作
製した後、ダイシング・ソウ（ディスコ社製）により、
幅３μｍのスリットを入れた。そのスリットの端の方か
ら表１のＮｏ．１−７の化合物と全フッ素化ＰＰＭＡの
混合物を流し入れ、乾燥して、屈折ミラー１０を形成し
た。この屈折ミラー１０の屈折率はＴ字型導波路９と一
致するようにあらかじめ調整されたものである。

【００８４】ポート１から入射光を入れると屈折ミラー
１０は屈折率がＴ字型導波路９と同じであり、厚さが３
μｍと薄いため、入射光はそのまま導波していき、ポー
ト３から出射する。ここへ、制御光（４７０ｎｍ）を照
射すると、屈折ミラー１０の屈折率が大幅に上昇し、入
射した光は斜め方向へと反射され、ポート４へ出射する
ことができた。この屈折率ミラー１０に５８０ｎｍの制
御光を照射すると、屈折率が元へ戻り、入射光はポート
３へと導かれ、Ｔ字型の光コネクターとなることが確認
できた。

【００８５】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明では結晶
性のジアリールエテン誘導体ではなく非晶質のジアリー
ルエテン誘導体を用いたため、本発明による光素子用有
機材料を、高濃度に分散できるようになり、Δｎが非常
に大きく、光で光を制御することのできる光素子用機能
性材料として大きな効果を発揮することができた。

【００８６】また、炭素数６以上のアルキル鎖をジアリ
ールエテン誘導体分子内に導入したため非晶質性が向上
し、アルキル鎖の一部または全部をフッ素置換した場合
には、アルキル鎖の炭素数は３以上で非晶質性となり特
にアルキル鎖の末端をフッ素置換した場合には高分子内
に非常に高濃度に均一分散することが可能となり、Δｎ
が非常に大きく、光で光を制御することのできる光素子
用機能性材料として大きな効果を発揮することができ
た。

【００８７】さらにまた、嵩高い置換基をジアリールエ
テン誘導体分子内に導入した場合にも非晶質性が向上
し、高分子内に非常に高濃度に均一分散することが可能
となり、Δｎが非常に大きく、光で光を制御することの
出来る光素子用機能性材料として大きな効果を発揮する
ことができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】高結晶性ジアリールエテン誘導体の屈折率変化
（Δｎ）（ＰＭＭＡ中）を示す特性図である。

【図２】低結晶性ジアリールエテン誘導体の屈折率変化
（Δｎ）（ＰＭＭＡ中）を示す特性図である。

【図３】本発明の光素子用有機材料の屈折率変化（Δ
ｎ）（ＰＭＭＡ中）を示す特性図である。

【図４】低結晶性ジアリールエテン誘導体を含有させた
ときの絶対屈折率（ＰＭＭＡ中）を示す特性図である。

【図５】本発明の光素子用有機材料の絶対屈折率（ＰＭ
ＭＡ中）を示す特性図である。

【図６】本発明を用いた光素子作製を説明する斜視図で
ある。

【図７】本発明を用いた光素子の斜視図である。

【図８】図７の光素子のＡ−Ａ′断面図である。

【図９】本発明を用いた光素子の特性を示す特性図であ
る。

【図１０】本発明を用いた光素子の上面図である。

【図１１】図１０の光素子の斜視図である。

【符号の説明】

１シリコン基板２下部クラッド層３上部クラッド層４導波路コア部（コア層）５露出したコア部６露出したコア部７本発明の光素子用有機材料８透明フッ素樹脂層９Ｔ字型導波路１０屈折ミラー

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 ＫＢＷＣ０８Ｋ 5/45 ＫＢＷＣ０８Ｌ 101/00 Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｇ０２Ｂ 1/04 Ｇ０２Ｂ 1/04 Ｇ０２Ｆ 1/313 Ｇ０２Ｆ 1/313 (72)発明者海老沢文博東京都千代田区内幸町１丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者助川健東京都千代田区内幸町１丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者石川篤大阪府大阪市都島区友渕町１丁目５番90号鐘紡株式会社開発研究所内 (72)発明者小林立也大阪府大阪市都島区友渕町１丁目５番90号鐘紡株式会社開発研究所内 (72)発明者堀川幸雄大阪府大阪市都島区友渕町１丁目５番90号鐘紡株式会社開発研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上の光導波路に形成される、光によ
って屈折率が変化するジアリールエテン誘導体と高分子
材料とからなる有機材料において、ジアリールエテン誘
導体が単独では非晶質であることを特徴とする光素子用
有機材料。
【請求項２】基板上の光導波路に形成される、光によ
って屈折率が変化するジアリールエテン誘導体と高分子
材料とからなる有機材料において、ジアリールエテン誘
導体が下記一般式（１）で示される構造であることを特
徴とする光素子用有機材料。【化１】（ただし、式中Ａ，Ｂは３−ベンゾチエニル誘導体、３
−チエニル誘導体または３−インドリル誘導体を表し、
Ｘ，Ｙは置換残基を表し、Ｘ，Ｙで共同して環状構造を
構成する。）
【請求項３】基板上の光導波路に形成される、光によ
って屈折率が変化するジアリールエテン誘導体と高分子
材料からなる有機材料において、ジアリールエテン誘導
体が単独では非晶質であり、誘導体分子内に炭素数６以
上のアルキル基、水素のすべてをあるいはその一部をフ
ッ素置換した炭素数３以上のフルオロアルキル基または
嵩高い置換基を有する下記一般式（２），（３）または
（４）で示される構造であることを特徴とする光素子用
有機材料。【化２】【化３】【化４】（ただし、式中Ｄ，Ｅ，Ｇ，Ｊ，Ｌ，Ｍは下記一般式
（５）の３−ベンゾチエニル誘導体、一般式（６）の３
−チエニル誘導体または一般式（７）の３−インドリル
誘導体を表し、Ｒ¹ はアルキル基またはシアノエチル基
を表す。）【化５】【化６】【化７】（ただし、Ｒ¹⁰はアルキル基、アシル基、環状炭化水素
基またはフッ素置換アルキル基を表し、Ｒ² 〜Ｒ⁹ とＲ
¹¹〜Ｒ¹⁵は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アシ
ル基、シアノ基、環状炭化水素基またはフッ素置換アル
キル基を表すが、一般式（２），（３）または（４）の
それぞれについて少なくとも１つの置換基は炭素数６以
上のアルキル基、炭素数３以上のフルオロアルキル基ま
たは嵩高い置換基を表す。）