JP2005255923A - Electrooptical composition and optical material for optical waveguide - Google Patents

Electrooptical composition and optical material for optical waveguide Download PDF

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JP2005255923A JP2004072039A JP2004072039A JP2005255923A JP 2005255923 A JP2005255923 A JP 2005255923A JP 2004072039 A JP2004072039 A JP 2004072039A JP 2004072039 A JP2004072039 A JP 2004072039A JP 2005255923 A JP2005255923 A JP 2005255923A
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Yuuichi Eriyama
祐一 江利山
Hideaki Takase
英明 高瀬
Kentaro Tamaki
研太郎 玉木
Takashi Kouho
俊 皇甫
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrooptical composition which serves both as a material such as a clad layer constituting an optical waveguide and as a material having functions such as optical modulation and optical switching and has excellent heat resistance, transmission characteristics (low transmission loss), crack resistance and the like. <P>SOLUTION: The electrooptical composition comprises a hydrolysate of hydrolyzable silane compounds expressed by general formula: (R<SP>1</SP>)<SB>p</SB>(R<SP>2</SP>)<SB>q</SB>Si(X)<SB>4-p-q</SB>(wherein, R<SP>1</SP>is a fluorine atom-containing non-hydrolyzable organic group; R<SP>2</SP>is a non-hydrolyzable organic group containing no fluorine atom; X is a hydrolyzable group; p is 1 or 2; q is 0 or 1) or a fluorine-containing polysiloxane comprising a condensate of the hydrolysate or an electrooptical organic compound. When the composition is used for a material for an upper clad layer 6 of the waveguide 1, the refractive index of the composition changes by the impression of voltage by electrodes 3, 7, which can be utilized for light modulation, optical switch and the like. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電場の変化により屈折率が変化する光導波路用光学材料、及び該材料を形成するための電気光学性組成物に関する。   The present invention relates to an optical material for an optical waveguide whose refractive index changes due to a change in electric field, and an electro-optical composition for forming the material.

マルチメディア時代を迎え、光通信システムやコンピュータにおける情報処理の大容量化及び高速化の要求から、光を伝送媒体とする伝送システムが、公衆通信網、LAN(ローカルエリアネットワーク)、FA(ファクトリーオートメーション)、コンピュータ間のインターコネクト、家庭内配線等に使用されつつある。
かかる伝送システムを構成する要素の中で、光導波路は、映画や動画等の大容量の情報伝達や光コンピュータ等を実現するための光デバイスや、光電集積回路(OEIC)や、光集積回路(光IC)等における基本構成要素である。
In the multimedia era, in response to demands for large capacity and high speed information processing in optical communication systems and computers, transmission systems using light as a transmission medium are public communication networks, LAN (local area networks), FA (factory automation). ), Being used for interconnects between computers, home wiring, and the like.
Among the elements constituting such a transmission system, the optical waveguide is an optical device, an optoelectronic integrated circuit (OEIC), an optical integrated circuit ( This is a basic component in an optical IC).

光導波路の応用例の一つとして、周囲環境変化に対する屈折率変化が小さく、かつ、光伝搬損失の小さな低屈折率変化材料からなるコア部と、このコア部の周りの一部等に設けられ、周囲環境変化に対する屈折率変化係数が上記低屈折率変化材料より大きな高屈折率変化材料(具体的には、電気光学効果を示す材料)からなる高屈折率変化部と、上記コア部及び上記高屈折率変化部の周り等に設けられたクラッド部と、上記クラッド部の周りの一部等に設けられた周囲環境変化を引き起こす機能部(具体的には、電圧が印加される上下電極)とを有する導波形光機能装置が、提案されている(特許文献1)。
この導波形光機能装置は、基板上に形成された光導波路を用いて、光変調、光スイッチ等を行うためのものである。
なお、この導波形光機能装置に用いられる前記高屈折率変化材料の一例として、ポリメチルメタクリレートにアゾ色素を添加した有機材料が、記載されている。
特開平9−318978号公報
As one application example of an optical waveguide, it is provided in a core part made of a low refractive index change material with a small change in refractive index with respect to changes in the surrounding environment and a small light propagation loss, and a part around the core part. A high-refractive-index changing part made of a high-refractive-index changing material (specifically, a material exhibiting an electro-optic effect) having a refractive index change coefficient larger than that of the low-refractive index changing material with respect to the surrounding environment change; Clad part provided around the high refractive index changing part, etc., and a functional part (specifically, upper and lower electrodes to which a voltage is applied) for causing a change in the surrounding environment provided in a part around the clad part, etc. There has been proposed a waveguide-type optical functional device having the following (Patent Document 1).
This waveguide type optical functional device is for performing optical modulation, optical switching, etc. using an optical waveguide formed on a substrate.
As an example of the high refractive index changing material used in the waveguide type optical functional device, an organic material in which an azo dye is added to polymethyl methacrylate is described.
JP-A-9-318978

前記文献に記載された導波形光機能装置は、コア部及びクラッド部に加えて、これら各部とは異なる材料で形成された高屈折率変化部等を備えている。そのため、コア部及びクラッド部のみからなる通常の光導波路と比べて、必要とされる材料の種類や、製造工程の数が多い。この点、材料の種類や製造工程の数を減らすことができれば、製造効率の向上等を図ることができ、好都合である。
一方、クラッド部等を形成するためのポリマー系材料(例えば、ポリメチルメタクリレート)は、一般に、耐熱性、伝送特性、耐クラック性等の物性の全てに優れることが困難である。そのため、耐熱性、伝送特性、耐クラック性等に優れた材料が求められている。
したがって、本発明の目的は、光導波路を構成するクラッド層の如き部分の材料と、光変調、光スイッチ等の機能を有するための材料とを兼用することができる組成物であって、耐熱性、伝送特性(低い伝送損失)、耐クラック性等に優れた電気光学性組成物を提供することにある。
The waveguide-type optical functional device described in the above literature includes a high refractive index changing portion formed of a material different from these portions in addition to the core portion and the cladding portion. Therefore, compared to a normal optical waveguide consisting only of a core part and a clad part, a large number of types of materials and manufacturing processes are required. In this respect, if the types of materials and the number of manufacturing steps can be reduced, it is possible to improve the manufacturing efficiency, which is advantageous.
On the other hand, it is generally difficult for a polymer-based material (for example, polymethyl methacrylate) for forming a cladding part or the like to be excellent in all physical properties such as heat resistance, transmission characteristics, and crack resistance. Therefore, a material excellent in heat resistance, transmission characteristics, crack resistance and the like is required.
Therefore, an object of the present invention is a composition that can be used as a material for a portion such as a clad layer constituting an optical waveguide and a material for functions such as optical modulation and optical switch, and has a heat resistance. Another object of the present invention is to provide an electro-optical composition having excellent transmission characteristics (low transmission loss), crack resistance and the like.

本発明者等は、特定の重合性化合物の中に電気光学性有機化合物を含ませてなる電気光学性組成物を用いれば、前記課題を達成することができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明の電気光学性組成物は、含フッ素ポリシロキサン及び電気光学性有機化合物を含むことを特徴とする。
該電気光学性組成物の好ましい一例として、前記含フッ素ポリシロキサンが、下記一般式(1):
(R(RSi(X)4−p−q (1)
[式中、Rはフッ素原子を含有する炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基、Rは炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基(ただし、フッ素原子を含有するものを除く。)、Xは加水分解性基、pは1又は2の整数、qは0又は1の整数である。]
で表される加水分解性シラン化合物の加水分解物及び該加水分解物の縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上であるものが挙げられる。
The present inventors have found that the above-mentioned problems can be achieved by using an electro-optical composition containing an electro-optical organic compound in a specific polymerizable compound, and completed the present invention.
That is, the electro-optical composition of the present invention is characterized by containing a fluorine-containing polysiloxane and an electro-optical organic compound.
As a preferred example of the electro-optical composition, the fluorine-containing polysiloxane is represented by the following general formula (1):
(R 1 ) p (R 2 ) q Si (X) 4-pq (1)
[Wherein R 1 is a non-hydrolyzable organic group having 1 to 12 carbon atoms containing a fluorine atom, and R 2 is a non-hydrolyzable organic group having 1 to 12 carbon atoms (however, fluorine Excluding those containing atoms.), X is a hydrolyzable group, p is an integer of 1 or 2, and q is an integer of 0 or 1. ]
The thing which is at least 1 or more types chosen from the group which consists of the hydrolyzate of the hydrolysable silane compound represented by these, and the condensate of this hydrolyzate is mentioned.

ここで、前記含フッ素ポリシロキサンは、下記一般式(2)及び(3)からなる群のうち少なくとも1種以上の構造を有することができる。

Figure 2005255923
[式中、Rはフッ素原子を含有する炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基、Rはフッ素原子を含んでいてもよい炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基であって、Rと同じでもよい。]
また、前記含フッ素ポリシロキサンは、さらに下記一般式(4)及び(5)からなる群より選ばれる少なくとも一種以上の構造を有することができる。
Figure 2005255923
[式中、Rはフェニル基又はフッ素化フェニル基、Rはフッ素原子を含んでいてもよい炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基であって、Rと同じでもよい。]
前記電気光学性有機化合物は、好ましくは、電子供与性基及び電子求引性基を有するものである。
このような2つの基を有する電気光学性有機化合物の好ましい例としては、電子供与性基が、アミノ、ジアルキルアミノ、ヒドロキシアルキルアミノまたはアルコキシアルキルアミノであり、かつ、電子求引性基が、ニトロ、ジシアノビニルまたはトリシアノビニルであるものが挙げられる。
このような2つの基を有する電気光学性有機化合物は、好ましくは、芳香環等を主骨格とするものであり、具体的には、アニリン誘導体、スチルベン誘導体、アゾベンゼン誘導体、イミン誘導体等である。
本発明の電気光学性組成物は、好ましくは、光酸発生剤を含むことができる。
本発明の光導波路用光学材料は、電場の変化により屈折率が変化する光導波路用光学材料であって、前記電気光学性組成物の硬化物からなることを特徴とする。 Here, the fluorine-containing polysiloxane may have at least one structure selected from the group consisting of the following general formulas (2) and (3).
Figure 2005255923
[Wherein R 3 is a non-hydrolyzable organic group containing 1 to 12 carbon atoms containing a fluorine atom, and R 4 is a non-hydrolyzed carbon group having 1 to 12 carbon atoms which may contain a fluorine atom. An organic group which may be the same as R 3 . ]
The fluorine-containing polysiloxane may further have at least one structure selected from the group consisting of the following general formulas (4) and (5).
Figure 2005255923
[Wherein, R 5 is a phenyl group or a fluorinated phenyl group, R 6 is a non-hydrolyzable organic group having 1 to 12 carbon atoms which may contain a fluorine atom, and the same as R 5 Good. ]
The electro-optical organic compound preferably has an electron donating group and an electron withdrawing group.
As a preferable example of the electro-optical organic compound having such two groups, the electron donating group is amino, dialkylamino, hydroxyalkylamino or alkoxyalkylamino, and the electron withdrawing group is nitro. , Dicyanovinyl or tricyanovinyl.
Such an electro-optical organic compound having two groups is preferably an aromatic ring or the like as a main skeleton, and specifically, an aniline derivative, a stilbene derivative, an azobenzene derivative, an imine derivative, or the like.
The electro-optical composition of the present invention can preferably contain a photoacid generator.
The optical material for an optical waveguide according to the present invention is an optical material for an optical waveguide whose refractive index changes due to a change in electric field, and is characterized by comprising a cured product of the electro-optical composition.

本発明の電気光学性組成物によれば、従来、異なる材料で形成していた2つの部分を同一の材料で形成することができる。例えば、本発明の組成物を光導波路のクラッド層の材料として用いた場合には、光変調、光スイッチ等の機能を有するとともに、電気光学性有機化合物を含むことによる悪影響を生じることなく、優れた耐熱性、伝送特性(低い伝送損失)等を発揮することができる。
また、本発明の電気光学性組成物は、光酸発生剤を含む場合、優れたパターニング性を発揮することができる。
また、本発明の電気光学性組成物は、特定の含フッ素ポリシロキサンを用いた場合、優れた耐クラック性、長期信頼性等を有することができる。
さらに、本発明の電気光学性組成物は、電場の変化により屈折率が変化する材料として、光導波路の構成部分(クラッド層等)の他、光導波路同士の間に介在する光スイッチ用の結合部分など、光導波路用光学材料として広く適用することができる。
なお、本明細書中、「光導波路用光学材料」の語は、光導波路自体の材料と、光導波路の周辺構造の材料(光導波路と関連する部分の材料)を含む意で用いる。
According to the electro-optical composition of the present invention, two portions that have heretofore been formed of different materials can be formed of the same material. For example, when the composition of the present invention is used as a material for a cladding layer of an optical waveguide, it has functions such as optical modulation and optical switch, and is excellent without causing adverse effects due to containing an electro-optical organic compound. High heat resistance, transmission characteristics (low transmission loss), etc. can be exhibited.
Moreover, the electro-optical composition of the present invention can exhibit excellent patterning properties when it contains a photoacid generator.
In addition, the electro-optical composition of the present invention can have excellent crack resistance, long-term reliability, and the like when a specific fluorine-containing polysiloxane is used.
Further, the electro-optical composition of the present invention is a material whose refractive index changes due to a change in electric field, in addition to optical waveguide components (cladding layers, etc.), as well as optical switch couplings interposed between optical waveguides. It can be widely applied as an optical material for an optical waveguide, such as a portion.
In the present specification, the term “optical waveguide optical material” is used to include the material of the optical waveguide itself and the material of the peripheral structure of the optical waveguide (material of the portion related to the optical waveguide).

本発明の電気光学性組成物は、(A)含フッ素ポリシロキサン、(B)電気光学性有機化合物、(C)光酸発生剤、及び(D)有機溶媒を含む。なお、成分(C)及び成分(D)は、必要に応じて配合される成分である。以下、各成分を詳しく説明する。
[A.含フッ素ポリシロキサン]
本発明で用いる含フッ素ポリシロキサンは、−Si−O−の構成単位を2つ以上含むもの(主に、オリゴマー)である。
成分(A)(含フッ素ポリシロキサン)の好ましい一例は、下記一般式(1)で表される加水分解性シラン化合物の加水分解物及び該加水分解物の縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上からなるものであり、好ましくは、シラノール基含量が1〜10mmol/gのものである。ここで、加水分解性シラン化合物の加水分解物とは、例えば加水分解反応によりアルコキシ基がシラノール基に変化した生成物を意味するばかりでなく、一部のシラノール基同士、あるいはシラノール基とアルコキシ基が縮合した部分縮合物をも意味するものである。

(R(RSi(X)4−p−q (1)
[一般式(1)中、Rはフッ素原子を含有する炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基、Rは炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基、Xは加水分解性基、pは1又は2の整数、qは0又は1の整数である。]

成分(A)は、一般に、一般式(1)で表される加水分解性シラン化合物、またはこれと一般式(1)以外の加水分解性シラン化合物との混合物を加熱することにより得ることができる。加熱によって加水分解性シラン化合物が加水分解されて加水分解物となり、あるいは該加水分解物が縮合反応を起こして、成分(A)が生成する。
The electro-optical composition of the present invention contains (A) a fluorine-containing polysiloxane, (B) an electro-optical organic compound, (C) a photoacid generator, and (D) an organic solvent. In addition, a component (C) and a component (D) are components mix | blended as needed. Hereinafter, each component will be described in detail.
[A. Fluorine-containing polysiloxane]
The fluorine-containing polysiloxane used in the present invention is one containing two or more —Si—O— structural units (mainly oligomers).
A preferred example of the component (A) (fluorinated polysiloxane) is at least one selected from the group consisting of a hydrolyzate of a hydrolyzable silane compound represented by the following general formula (1) and a condensate of the hydrolyzate. It consists of the above, Preferably, the silanol group content is 1-10 mmol / g. Here, the hydrolyzate of the hydrolyzable silane compound means, for example, a product in which an alkoxy group is changed to a silanol group by a hydrolysis reaction, but also a part of silanol groups or silanol groups and alkoxy groups. It also means a partial condensate obtained by condensing.

(R 1 ) p (R 2 ) q Si (X) 4-pq (1)
[In General Formula (1), R 1 is a non-hydrolyzable organic group having 1 to 12 carbon atoms, and R 2 is a non-hydrolyzable organic group having 1 to 12 carbon atoms. , X is a hydrolyzable group, p is an integer of 1 or 2, and q is an integer of 0 or 1. ]

The component (A) can be generally obtained by heating a hydrolyzable silane compound represented by the general formula (1) or a mixture of this with a hydrolyzable silane compound other than the general formula (1). . The hydrolyzable silane compound is hydrolyzed by heating to become a hydrolyzate, or the hydrolyzate undergoes a condensation reaction to produce component (A).

(1) 有機基R
一般式(1)におけるRは、フッ素原子を含有する炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基である。ここで、非加水分解性とは、加水分解性基Xが加水分解される条件において、そのまま安定に存在する性質であることを意味する。このような非加水分解性の有機基として、フッ素化アルキル基やフッ素化アリール基等を挙げることができる。具体的なフッ素化アルキル基としては、トリフルオロメチル基、トリフルオロプロピル基、ヘプタデカフルオロデシル基、トリデカフルオロオクチル基、ノナフルオロヘキシル基等が挙げられる。また、具体的なフッ素化アリール基としては、ペンタフルオロフェニル基等が挙げられる。
これらのうち、より好ましくは、C2n+12m[mは0〜5の整数、nは1〜12の整数であり、m+nは1〜12である。]で表されるフッ素化アルキル基であり、ヘプタデカフルオロデシル基、トリデカフルオロオクチル基、ノナフルオロヘキシル基等のようなフッ素含有量が大きく、かつ長鎖のものが特に好ましい。
一般式(1)中の添え字pは1又は2の整数であるが、好ましくは1である。
(1) Organic group R 1
R 1 in the general formula (1) is a non-hydrolyzable organic group having 1 to 12 carbon atoms and containing a fluorine atom. Here, the term “non-hydrolyzable” means that it is a property that exists stably as it is under the condition that the hydrolyzable group X is hydrolyzed. Examples of such non-hydrolyzable organic groups include fluorinated alkyl groups and fluorinated aryl groups. Specific examples of the fluorinated alkyl group include a trifluoromethyl group, a trifluoropropyl group, a heptadecafluorodecyl group, a tridecafluorooctyl group, and a nonafluorohexyl group. Specific examples of the fluorinated aryl group include a pentafluorophenyl group.
Of these, C n F 2n + 1 C m H 2m [m is an integer of 0 to 5, n is an integer of 1 to 12, and m + n is 1 to 12. A fluorinated alkyl group represented by the formula (1), having a large fluorine content such as a heptadecafluorodecyl group, a tridecafluorooctyl group, a nonafluorohexyl group, etc., and having a long chain is particularly preferable.
The subscript p in the general formula (1) is an integer of 1 or 2, but is preferably 1.

(2) 有機基R
一般式(1)におけるRは、炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基(ただし、フッ素原子を含有するものを除く。)である。Rとしては、非重合性の有機基と重合性の有機基のいずれを選択してもよい。
ここで、非重合性の有機基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、又はこれらを重水素化若しくはハロゲン化したもの等が挙げられる。これらは、直鎖状、分岐状、環状あるいはこれらの組み合わせであってもよい。
アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基等が挙げられる。好ましいハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等を挙げることができる。
アリール基の具体例としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニル基、重水素化アリール基、ハロゲン化アリール基等が挙げられる。
アラルキル基の具体例としては、ベンジル基、フェニルエチル基等が挙げられる。
さらに、非重合性の有機基として、ヘテロ原子を含む構造単位を有する基を用いてもよい。該構造単位としては、エーテル結合、エステル結合、スルフィド結合等を例示することができる。また、ヘテロ原子を含む場合、非塩基性であることが好ましい。
(2) Organic group R 2
R 2 in the general formula (1) is a non-hydrolyzable organic group having 1 to 12 carbon atoms (excluding those containing a fluorine atom). As R 2 , either a non-polymerizable organic group or a polymerizable organic group may be selected.
Here, examples of the non-polymerizable organic group include an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or a deuterated or halogenated group thereof. These may be linear, branched, cyclic, or combinations thereof.
Specific examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group, and an octyl group. Preferred halogen atoms include fluorine, chlorine, bromine, iodine and the like.
Specific examples of the aryl group include phenyl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, biphenyl group, deuterated aryl group, and halogenated aryl group.
Specific examples of the aralkyl group include a benzyl group and a phenylethyl group.
Further, a group having a structural unit containing a hetero atom may be used as the non-polymerizable organic group. Examples of the structural unit include an ether bond, an ester bond, and a sulfide bond. Moreover, when it contains a hetero atom, it is preferable that it is non-basic.

一方、重合性の有機基は、分子中にラジカル重合性の官能基およびカチオン重合性の官能基の両方あるいはいずれか一方を有する有機基であることが好ましい。このような官能基を導入することにより、ラジカル重合やカチオン重合を生じさせて、組成物をより効果的に硬化させることができる。
また、重合性の有機基におけるラジカル重合性の官能基、およびカチオン重合性の官能基のうち、より好ましいものは、カチオン重合性の官能基である。光酸発生剤により、シラノール基における硬化反応のみならず、カチオン重合性の官能基における硬化反応を同時に生じさせることができるからである。
ここで、一般式(1)中の添え字qは0又は1の整数であるが、好ましくは0である。
On the other hand, the polymerizable organic group is preferably an organic group having one or both of a radical polymerizable functional group and a cationic polymerizable functional group in the molecule. By introducing such a functional group, radical polymerization or cationic polymerization can be caused to cure the composition more effectively.
Further, among the radical polymerizable functional group and the cationic polymerizable functional group in the polymerizable organic group, a more preferable one is a cationic polymerizable functional group. This is because the photoacid generator can cause not only a curing reaction in a silanol group but also a curing reaction in a cationic polymerizable functional group at the same time.
Here, the subscript q in the general formula (1) is an integer of 0 or 1, but is preferably 0.

(3) 加水分解性基X
一般式(1)におけるXは、加水分解性基である。ここで、加水分解性基とは、通常、1気圧でかつ触媒および過剰の水の存在下において、0〜150℃の温度範囲内で1〜10時間加熱することにより、加水分解されてシラノール基を生成することができる基、もしくはシロキサン縮合物を形成することができる基である。
ここで触媒としては、酸触媒、又はアルカリ触媒が挙げられる。酸触媒としては、例えば1価もしくは多価の有機酸や無機酸、ルイス酸等が挙げられる。有機酸の具体例としては、蟻酸、酢酸、シュウ酸等が挙げられる。ルイス酸の具体例としては、金属化合物、Ti、Zr、Al、B等の無機塩、アルコキシド、カルボキシレート等が挙げられる。アルカリ触媒の具体例としては、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の水酸化物や、アミン類、酸性塩、塩基性塩等が挙げられる。加水分解に必要な触媒の添加量は、全シラン化合物に対して、0.001〜5%が好ましく、0.002〜1%であることがより好ましい。
(3) Hydrolyzable group X
X in the general formula (1) is a hydrolyzable group. Here, the hydrolyzable group is usually a silanol group that is hydrolyzed by heating in a temperature range of 0 to 150 ° C. for 1 to 10 hours in the presence of a catalyst and excess water at 1 atm. Or a group capable of forming a siloxane condensate.
Here, examples of the catalyst include an acid catalyst and an alkali catalyst. Examples of the acid catalyst include monovalent or polyvalent organic acids, inorganic acids, Lewis acids, and the like. Specific examples of the organic acid include formic acid, acetic acid, oxalic acid and the like. Specific examples of the Lewis acid include metal compounds, inorganic salts such as Ti, Zr, Al, and B, alkoxides, and carboxylates. Specific examples of the alkali catalyst include alkali metal or alkaline earth metal hydroxides, amines, acidic salts, basic salts, and the like. The addition amount of the catalyst necessary for the hydrolysis is preferably 0.001 to 5%, more preferably 0.002 to 1% with respect to the total silane compound.

加水分解性基Xの具体例としては、例えば、水素原子、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、アシルオキシ基等が挙げられる。
ここで、炭素数1〜12のアルコキシ基の好ましい具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、フェノキシベンジロキシ基、メトキシエトキシ基、アセトキシエトキシ基、2−(メタ)アクリロキシエトキシ基、3−(メタ)アクリロキシプロポキシ基、4−(メタ)アクリロキシブトキシ基などの他、グリシジロキシ基、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エトキシ基等のエポキシ基含有アルコキシ基や、メチルオキセタニルメトキシ基、エチルオキセタニルメトキシ基等のオキセタニル基含有アルコキシ基や、オキサシクロヘキシロキシ等の6員環エーテル基を有するアルコキシ基等を挙げることができる。
また、好ましいハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等を挙げることができる。
Specific examples of the hydrolyzable group X include a hydrogen atom, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a halogen atom, an amino group, and an acyloxy group.
Here, preferred specific examples of the alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms include methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, phenoxybenzyloxy group, methoxyethoxy group, acetoxyethoxy group, and 2- (meth) acryloxy. In addition to ethoxy group, 3- (meth) acryloxypropoxy group, 4- (meth) acryloxybutoxy group, etc., epoxy group-containing alkoxy groups such as glycidyloxy group, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethoxy group, Examples thereof include oxetanyl group-containing alkoxy groups such as methyl oxetanyl methoxy group and ethyl oxetanyl methoxy group, and alkoxy groups having a 6-membered ring ether group such as oxacyclohexyloxy.
Preferred halogen atoms include fluorine, chlorine, bromine and iodine.

(4) 一般式(1)で表される加水分解性シラン化合物の具体例
一般式(1)で表される加水分解性シラン化合物の具体例としては、トリフルオロメチルトリメトキシシラン、トリフルオロメチルトリエトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリクロロシラン、メチル−3,3,3,−トリフルオロプロピルジクロロシラン、ジメトキシメチル−3,3,3,−トリフルオロプロピルシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルメチルジクロロシラン、3,3,4,4,5,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシルトリクロロシラン、3,3,4,4,5,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシルメチルジクロロシラン、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ヘプタデカフルオロデシルトリクロロシラン、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ヘプタデカフルオロデシルメチルジクロロシラン、3−ヘプタフルオロイソプロポキシプロピルトリエトキシシラン、ペンタフルオロフェニルプロピルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルプロピルトリクロロシラン等が挙げられる。これらの中で、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシランや3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、3,3,4,4,5,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシルトリクロロシラン等が好ましい。
(4) Specific examples of hydrolyzable silane compounds represented by general formula (1) Specific examples of hydrolyzable silane compounds represented by general formula (1) include trifluoromethyltrimethoxysilane and trifluoromethyl. Triethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltrichlorosilane, methyl-3,3,3, -trifluoropropyldichlorosilane, dimethoxymethyl-3,3,3, -trifluoropropylsilane, 3,3 3-trifluoropropyltrimethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropylmethyldichlorosilane, 3,3,4,4,5,5,5,6,6,6-nonafluorohexyltrichlorosilane, 3, 3,4,4,5,5,5,6,6,6-nonafluorohexylmethyldichlorosilane, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7 8,8,8-heptadecafluorodecyltrichlorosilane, 3,3,4,4,5,5,6,7,7,8,8,8-heptadecafluorodecyltrimethoxysilane, 3,3 , 4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-heptadecafluorodecyltriethoxysilane, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7 , 8,8,8-heptadecafluorodecylmethyldichlorosilane, 3-heptafluoroisopropoxypropyltriethoxysilane, pentafluorophenylpropyltrimethoxysilane, pentafluorophenylpropyltrichlorosilane and the like. Among these, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-heptadecafluorodecyltriethoxysilane and 3,3,4,4,5,5 6,6,7,7,8,8,8-heptadecafluorodecyltrimethoxysilane, 3,3,4,4,5,5,5,6,6,6-nonafluorohexyltrichlorosilane, etc. preferable.

(5) その他の加水分解性シラン化合物
上記以外の加水分解性シラン化合物として、テトラクロロシラン、テトラアミノシラン、テトラアセトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラフェノキシシラン、テトラベンジロキシシラン、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン等の4個の加水分解性基を有するシラン化合物;メチルトリクロロシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリブトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、重水素化メチルトリメトキシシラン等の3個の加水分解性基を有するシラン化合物;あるいはジメチルジクロロシラン、ジメチルジアミノシラン、ジメチルジアセトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジブチルジメトキシシラン等の2個の加水分解性基を有するシラン化合物等が挙げられる。
(5) Other hydrolyzable silane compounds As other hydrolyzable silane compounds, tetrachlorosilane, tetraaminosilane, tetraacetoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane, tetraphenoxysilane, tetrabenzyloxysilane Silane compounds having four hydrolyzable groups such as trimethoxysilane and triethoxysilane; methyltrichlorosilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltributoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriisopropoxy It has three hydrolyzable groups such as silane, ethyltributoxysilane, butyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, deuterated methyltrimethoxysilane, etc. Or a silane compound having two hydrolyzable groups such as dimethyldichlorosilane, dimethyldiaminosilane, dimethyldiacetoxysilane, dimethyldimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, and dibutyldimethoxysilane. .

(6) (A)成分の調製
一般式(1)で表される加水分解性シラン化合物を加熱して成分(A)を得る方法は、後述のシラノール基含量を過大、もしくは過少にしない限り、特に限定されないが、一例として、以下に示す1)〜3)の工程からなる方法を挙げることができる。ただし、一般式(1)で示される加水分解性シラン化合物の加水分解物において、一部未加水分解の加水分解性基が残っていてもよく、その場合は、加水分解性シラン化合物と加水分解物との混合物となる。
1)一般式(1)に示す加水分解性シラン化合物と酸触媒とを、攪拌機付の容器内に収容する。
2)次いで、得られた溶液の粘度を調節しながら、有機溶媒を容器内にさらに収容し、混合溶液とする。
3)得られた混合溶液を、空気雰囲気中において、有機溶媒もしくは加水分解性シラン化合物の沸点以下の温度で攪拌しながら、水を滴下した後、0〜150℃で、1〜24時間の間加熱攪拌する。なお、加熱攪拌中、必要に応じて蒸留によって混合溶液を濃縮したり、あるいは有機溶媒を置換することも好ましい。ここで、最終硬化物の屈折率や、組成物の硬化性、粘度等を調整するために、上記一般式(1)で表される加水分解性シラン化合物以外の加水分解性シラン化合物を混合させて、シロキサンオリゴマーを調製することもできる。この場合、上記1)の工程で一般式(1)の加水分解性シラン化合物とそれ以外の加水分解性シラン化合物とを添加して混合した後に、加熱し反応させることができる。
(6) Preparation of component (A)
The method for obtaining the component (A) by heating the hydrolyzable silane compound represented by the general formula (1) is not particularly limited as long as the silanol group content described below is not excessively or excessively reduced. The method which consists of the process of 1) -3) shown to can be mentioned. However, in the hydrolyzate of the hydrolyzable silane compound represented by the general formula (1), a partially unhydrolyzed hydrolyzable group may remain. In that case, the hydrolyzable silane compound and the hydrolyzate It becomes a mixture with things.
1) The hydrolyzable silane compound and acid catalyst represented by the general formula (1) are accommodated in a container equipped with a stirrer.
2) Next, an organic solvent is further accommodated in the container while adjusting the viscosity of the obtained solution to obtain a mixed solution.
3) After stirring the obtained mixed solution at a temperature not higher than the boiling point of the organic solvent or hydrolyzable silane compound in an air atmosphere, at 0 to 150 ° C. for 1 to 24 hours. Stir with heating. In addition, during heating and stirring, it is also preferable to concentrate the mixed solution by distillation or replace the organic solvent as necessary. Here, in order to adjust the refractive index of the final cured product, the curability of the composition, the viscosity, and the like, a hydrolyzable silane compound other than the hydrolyzable silane compound represented by the general formula (1) is mixed. Thus, a siloxane oligomer can also be prepared. In this case, after adding and mixing the hydrolyzable silane compound of general formula (1) and the other hydrolyzable silane compound in the step 1), the reaction can be carried out by heating.

(7) 成分(A)の好ましい態様
成分(A)は、下記一般式(2)及び(3)からなる群のうち少なくとも一種以上の構造を有することが好ましい。

Figure 2005255923
[式中、Rはフッ素原子を含有する炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基、Rはフッ素原子を含んでいてもよい炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基であって、Rと同じでもよい。]

成分(A)が上記構造を有していると、本発明の電気光学性組成物を用いて作製される光導波路等の硬化物の耐クラック性等の物性をより一層向上させることができる。
さらに、前記一般式(1)のRが、CF(CF(CH[mは0〜5の整数、nは1〜11の整数であり、m+nは1〜11である。]であることが好ましい。Rがこのような構造であると、本発明の組成物を用いてフォトリソグラフィー法により光導波路等を製造する際のパターニング性、該光導波路等の耐クラック性、および材料損失(導波路損失)等をより一層向上させることができる。
が上記構造である場合において、(A)成分はさらに、下記一般式(4)及び(5)からなる群のうち少なくとも一種以上の構造を有することが好ましい。 (7) Preferred Embodiment of Component (A) The component (A) preferably has at least one structure selected from the group consisting of the following general formulas (2) and (3).
Figure 2005255923
[Wherein R 3 is a non-hydrolyzable organic group containing 1 to 12 carbon atoms containing a fluorine atom, and R 4 is a non-hydrolyzed carbon group having 1 to 12 carbon atoms which may contain a fluorine atom. An organic group which may be the same as R 3 . ]

When the component (A) has the above structure, physical properties such as crack resistance of a cured product such as an optical waveguide produced using the electro-optical composition of the present invention can be further improved.
Further, the R 1 of the general formula (1) is, CF 3 (CF 2) n (CH 2) m [m is an integer of 0 to 5, n is an integer of 1 to 11, m + n is 1 to 11 is there. ] Is preferable. When R 1 has such a structure, patterning properties when producing an optical waveguide or the like by photolithography using the composition of the present invention, crack resistance of the optical waveguide or the like, and material loss (waveguide loss) ) And the like can be further improved.
In the case where R 1 has the above structure, the component (A) preferably further has at least one structure selected from the group consisting of the following general formulas (4) and (5).

Figure 2005255923
[式中、Rはフェニル基、あるいはフッ素化フェニル基、Rはフッ素原子を含んでいてもよい炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基であってRと同じでもよい。]

これらの一般式(4)または一般式(5)の構造を有する加水分解性化合物の具体例としては、上述の一般式(1)、または一般式(1)以外の加水分解性シラン化合物の具体例のうち、フェニル基またはフッ素化フェニル基を有する化合物が挙げられる。これらのうち、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ペンタフルオロフェニルトリメトキシシラン等が特に好ましい。
成分(A)が上記構造を有していると、本発明の組成物を用いて形成される光導波路等の耐熱性やパターニング性をより一層向上させることができる。
Figure 2005255923
[Wherein, R 5 is a phenyl group or a fluorinated phenyl group, R 6 is a non-hydrolyzable organic group having 1 to 12 carbon atoms which may contain a fluorine atom, and may be the same as R 5 Good. ]

Specific examples of the hydrolyzable compound having the structure of the general formula (4) or the general formula (5) include specific examples of the hydrolyzable silane compounds other than the above general formula (1) or the general formula (1). Among the examples, compounds having a phenyl group or a fluorinated phenyl group can be mentioned. Of these, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, pentafluorophenyltrimethoxysilane and the like are particularly preferable.
When the component (A) has the above structure, the heat resistance and patterning properties of an optical waveguide or the like formed using the composition of the present invention can be further improved.

[B.電気光学性有機化合物]
成分(B)(電気光学性有機化合物)は、電気光学効果を有する化合物である。
成分(B)を用いることによって、電場を変化させた時に、本発明の電気光学性組成物の硬化物の屈折率を可逆的に変化させることができる。
成分(B)としては、電気光学効果を有する化合物であれば特に限定されないが、非局在化電子を有する共役系の骨格を有し、かつこの主骨格に結合する電子供与性基及び電子求引性基を有する化合物が好ましい。
ここで、非局在化電子を有する共役系の骨格の例としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ビフェニル、インデン等の芳香族化合物や、フラン、ピロール、チオフェン、オキサザール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、γ−ピラン、ピリジン、ピペリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、キノリン等の複素環式化合物や、芳香族化合物同士を−CH=CH−、−N=N−等の不飽和結合含有構造を介して結合したものや、ブタジエン等の共役ポリエン等が挙げられる。
[B. Electro-optical organic compound]
Component (B) (electro-optical organic compound) is a compound having an electro-optical effect.
By using the component (B), the refractive index of the cured product of the electro-optical composition of the present invention can be reversibly changed when the electric field is changed.
Component (B) is not particularly limited as long as it is a compound having an electro-optic effect, but it has a conjugated skeleton having delocalized electrons and an electron donating group and an electron seeking group bonded to this main skeleton. A compound having an attractive group is preferred.
Here, examples of a conjugated skeleton having delocalized electrons include aromatic compounds such as benzene, naphthalene, anthracene, biphenyl, and indene, furan, pyrrole, thiophene, oxazal, thiazole, imidazole, pyrazole, γ -Heterocyclic compounds such as pyran, pyridine, piperidine, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, quinoline, and aromatic compounds were bonded to each other via an unsaturated bond-containing structure such as -CH = CH-, -N = N- And conjugated polyenes such as butadiene.

電子供与性基としては、アミノ、ジアルキルアミノ、ヒドロキシアルキルアミノ、アルコキ
シアルキルアミノ等が挙げられる。
電子求引性基としては、ニトロ、ジシアノビニル、トリシアノビニル等が挙げられる。
成分(B)の例としては、p−ジブチルアミノニトロベンゼン等のアニリン誘導体や、4−ニトロ−4’−アミノスチルベン等のスチルベン誘導体や、1−[p−(ジブチルアミノ)フェニルビニル−4−トリシアノビニル]チオフェン、1−(p−ジブチルアミノフェニル)−4−トリシアノビニル−エチレン、1−(p−ジブチルアミノフェニル)−4−トリシアノビニル−1,3−ブタジエン等のスチレン誘導体や、4−ニトロ−4’−(N−エチル−N−ヒドロキシエチル)アミノアゾベンゼン、4−ジシアノビニル−4’−(N−エチル−N−ヒドロキシエチル)アミノアゾベンゼン、4−ジシアノビニル−4’−(N,N−ジメチル)アミノアゾベンゼン等のアゾベンゼン誘導体や、N−(p−ジブチルアミノ)ベンジリデン−p−トリシアノビニルアニリン等のイミン誘導体等が挙げられる。
成分(B)の配合量は、成分(A)100重量部当たり、好ましくは0.1〜10重量部、より好ましくは0.5〜5重量部である。該配合量が0.1重量部未満では、十分な電気光学効果を得ることが困難になる。該配合割合が10重量部を超えると、透明性が低下して、光導波路の材料として用いた場合に伝送特性が低下することがある。
Examples of electron donating groups include amino, dialkylamino, hydroxyalkylamino, alkoxy.
Cialkylamino and the like can be mentioned.
Examples of the electron withdrawing group include nitro, dicyanovinyl, and tricyanovinyl.
Examples of component (B) include aniline derivatives such as p-dibutylaminonitrobenzene, stilbene derivatives such as 4-nitro-4′-aminostilbene, 1- [p- (dibutylamino) phenylvinyl-4-tricia Novinyl] thiophene, 1- (p-dibutylaminophenyl) -4-tricyanovinyl-ethylene, 1- (p-dibutylaminophenyl) -4-tricyanovinyl-1,3-butadiene and other styrene derivatives, 4-nitro-4 ′-(N-ethyl-N-hydroxyethyl) aminoazobenzene, 4-dicyanovinyl-4 ′-(N-ethyl-N-hydroxyethyl) aminoazobenzene, 4-dicyanovinyl-4 ′-( Azobenzene derivatives such as N, N-dimethyl) aminoazobenzene and N- (p-dibutylamino) benzylidene-p-to Examples include imine derivatives such as licyanovinylaniline.
The amount of component (B) is preferably 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of component (A). If the amount is less than 0.1 part by weight, it is difficult to obtain a sufficient electro-optical effect. When the blending ratio exceeds 10 parts by weight, the transparency is lowered, and the transmission characteristics may be lowered when used as a material for an optical waveguide.

[C.光酸発生剤]
成分(C)(光酸発生剤)は、放射線を照射することにより分解して、成分(A)を光硬化させる酸性活性物質を放出する。
ここで、放射線としては、可視光、紫外線、赤外線、X線、電子線、α線、γ線等を挙げることができる。ただし、一定のエネルギーレベルを有し、硬化速度が大であり、しかも照射装置が比較的安価でかつ小型である観点から、紫外線を使用することが好ましい。
成分(C)としては、例えば、下記一般式(6)で表される構造を有するオニウム塩や、下記一般式(7)で表される構造を有するスルフォン酸誘導体等を挙げることができる。

[R 10 W]+m[MZm+n−m (6)
[一般式(6)中、カチオンはオニウムイオンであり、WはS、Se、Te、P、As、Sb、Bi、O,I、Br、Clまたは−N≡Nであり、R、R、RおよびR10は同一または異なる有機基であり、a、b、cおよびdはそれぞれ0〜3の整数であって、(a+b+c+d)はWの価数に等しい。また、Mはハロゲン化物錯体[MZm+n]の中心原子を構成する金属またはメタロイドであり、例えばB、P、As、Sb、Fe、Sn、Bi、Al、Ca、In、Ti、Zn、Sc、V、Cr、Mn、Coである。Zは、例えばF、Cl、Br等のハロゲン原子またはアリール基であり、mはハロゲン化物錯体イオンの正味の電荷であり、nはMの原子価である。]

−〔S(=O)−R11 (7)
[一般式(7)中、Qは1価もしくは2価の有機基、R11は炭素数1〜12の1価の有機基、添え字sは0又は1、添え字tは1又は2である。]
[C. Photoacid generator]
Component (C) (photoacid generator) is decomposed by irradiation with radiation to release an acidic active substance that photocures component (A).
Here, examples of the radiation include visible light, ultraviolet rays, infrared rays, X-rays, electron beams, α rays, and γ rays. However, it is preferable to use ultraviolet rays from the viewpoint of having a constant energy level, a high curing rate, and a relatively inexpensive and compact irradiation apparatus.
Examples of the component (C) include an onium salt having a structure represented by the following general formula (6), a sulfonic acid derivative having a structure represented by the following general formula (7), and the like.

[R 7 a R 8 b R 9 c R 10 d W] + m [MZ m + n] -m (6)
[In General Formula (6), the cation is an onium ion, W is S, Se, Te, P, As, Sb, Bi, O, I, Br, Cl, or —N≡N, and R 7 , R 8 , R 9 and R 10 are the same or different organic groups, a, b, c and d are each an integer of 0 to 3, and (a + b + c + d) is equal to the valence of W. M is a metal or metalloid constituting the central atom of the halide complex [MZ m + n ], for example, B, P, As, Sb, Fe, Sn, Bi, Al, Ca, In, Ti, Zn, Sc, V, Cr, Mn, and Co. Z is, for example, a halogen atom or an aryl group such as F, Cl, Br, etc., m is the net charge of the halide complex ion, and n is the valence of M. ]

Q s- [S (= O) 2 -R 11 ] t (7)
[In the general formula (7), Q is a monovalent or divalent organic group, R 11 is a monovalent organic group having 1 to 12 carbon atoms, the subscript s is 0 or 1, and the subscript t is 1 or 2. is there. ]

(1) オニウム塩
一般式(6)におけるアニオン[MZm+n]の具体例としては、テトラフルオロボレート(BF )、ヘキサフルオロホスフェート(PF )、ヘキサフルオロアンチモネート(SbF )、ヘキサフルオロアルセネート(AsF )、ヘキサクロルアンチモネート(SbCl )、テトラフェニルボレート、テトラキス(トリフルオロメチルフェニル)ボレート、テトラキス(ペンタフルオロメチルフェニル)ボレート等が挙げられる。
また、一般式(6)におけるアニオン[MZm+n]の代わりに、一般式[MZOH]で表されるアニオンを使用することも好ましい。さらに、過塩素酸イオン(ClO )、トリフルオロメタンスルフォン酸イオン(CFSO )、フルオロスルフォン酸イオン(FSO )、トルエンスルフォン酸イオン、トリニトロベンゼンスルフォン酸アニオン、トリニトロトルエンスルフォン酸アニオン等の他のアニオンを有するオニウム塩を使用することもできる。
(1) Onium salt Specific examples of the anion [MZ m + n ] in the general formula (6) include tetrafluoroborate (BF 4 ), hexafluorophosphate (PF 6 ), hexafluoroantimonate (SbF 6 ), Examples include hexafluoroarsenate (AsF 6 ), hexachloroantimonate (SbCl 6 ), tetraphenyl borate, tetrakis (trifluoromethylphenyl) borate, tetrakis (pentafluoromethylphenyl) borate and the like.
Further, instead of the anion [MZ m + n] in the general formula (6), the general formula - it is also preferable to use the anion represented by [MZ n OH]. Furthermore, perchlorate ion (ClO 4 ), trifluoromethane sulfonate ion (CF 3 SO 4 ), fluorosulfonate ion (FSO 4 ), toluene sulfonate ion, trinitrobenzene sulfonate anion, trinitrotoluene sulfonate Onium salts having other anions such as anions can also be used.

また、オニウム塩としては芳香族オニウム塩が好ましく、特に好ましくはトリアリールスルホニウム塩、下記一般式(8)で表される化合物、下記一般式(9)で表されるジアリールヨードニウム塩あるいはトリアリールヨードニウム塩である。

Figure 2005255923
[一般式(8)中、R12およびR13は、それぞれ独立して水素又はアルキル基、R14は水酸基または−OR15(但し、R15は1価の有機基である。)を示し、aは4〜7の整数、bは1〜7の整数である。ナフタレン環への各置換基の結合位置は特に限定されない。]

[R16−Ph−I−Ph−R17][Y] (9)
[一般式(9)中、R16およびR17は、それぞれ1価の有機基であり、同一でも異なっていてもよく、R16およびR17の少なくとも一方は、炭素数が4以上のアルキル基を有しており、PhおよびPhはそれぞれ芳香族基であり、同一でも異なっていてもよく、Yは1価の陰イオンであり、周期律表3族、5族のフッ化物陰イオンもしくは、ClO 、CFSO から選ばれる陰イオンである。] The onium salt is preferably an aromatic onium salt, particularly preferably a triarylsulfonium salt, a compound represented by the following general formula (8), a diaryl iodonium salt represented by the following general formula (9) or a triaryl iodonium. It is salt.
Figure 2005255923
[In General Formula (8), R 12 and R 13 each independently represent hydrogen or an alkyl group, R 14 represents a hydroxyl group or —OR 15 (where R 15 is a monovalent organic group), a is an integer of 4 to 7, and b is an integer of 1 to 7. The bonding position of each substituent to the naphthalene ring is not particularly limited. ]

[R 16 -Ph 1 -I + -Ph 2 -R 17] [Y -] (9)
[In General Formula (9), R 16 and R 17 are each a monovalent organic group and may be the same or different, and at least one of R 16 and R 17 is an alkyl group having 4 or more carbon atoms. And Ph 1 and Ph 2 are each an aromatic group, which may be the same or different, Y is a monovalent anion, and is a group 3 or group 5 fluoride anion in the periodic table. An ion or an anion selected from ClO 4 and CF 3 SO 3 . ]

一般式(8)で表される化合物としては、4−ヒドロキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−ブトキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4,7−ジヒドロキシ)−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、1−(4,7−ジ−t−ブトキシ)−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネートなどが挙げられる。
さらに、ジアリールヨードニウム塩としては、具体的に、(4−n−デシロキシフェニル)フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、〔4−(2−ヒドロキシ−n−テトラデシロキシ)フェニル〕フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、〔4−(2−ヒドロキシ−n−テトラデシロキシ)フェニル〕フェニルヨードニウムトリフルオロスルホネート、〔4−(2−ヒドロキシ−n−テトラデシロキシ)フェニル〕フェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、〔4−(2−ヒドロキシ−n−テトラデシロキシ)フェニル〕フェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロフォスフェート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロスルホネート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロフォスフェート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメチルスルフォネート等の1種または2種以上の組み合わせを挙げることができる。
Examples of the compound represented by the general formula (8) include 4-hydroxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 4-butoxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4,7- And dihydroxy) -naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, 1- (4,7-di-t-butoxy) -naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate, and the like.
Further, as the diaryl iodonium salt, specifically, (4-n-decyloxyphenyl) phenyl iodonium hexafluoroantimonate, [4- (2-hydroxy-n-tetradecyloxy) phenyl] phenyl iodonium hexafluoroantimonate [4- (2-hydroxy-n-tetradecyloxy) phenyl] phenyliodonium trifluorosulfonate, [4- (2-hydroxy-n-tetradecyloxy) phenyl] phenyliodonium hexafluorophosphate, [4- (2 -Hydroxy-n-tetradecyloxy) phenyl] phenyliodonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium hexafluoroantimonate, bis (4-t-butylphenyl) Iodonium hexafluorophosphate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluorosulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium tetrafluoroborate, bis (dodecylphenyl) iodonium hexafluoroantimonate, bis (dodecylphenyl) Examples thereof include one or a combination of two or more of iodonium tetrafluoroborate, bis (dodecylphenyl) iodonium hexafluorophosphate, bis (dodecylphenyl) iodonium trifluoromethylsulfonate, and the like.

(2) スルフォン酸誘導体
一般式(7)で表されるスルフォン酸誘導体としては、ジスルホン類、ジスルホニルジアゾメタン類、ジスルホニルメタン類、スルホニルベンゾイルメタン類、イミドスルホネート類、ベンゾインスルホネート類、1−オキシ−2−ヒドロキシ−3−プロピルアルコールのスルホネート類、ピロガロールトリスルホネート類、ベンジルスルホネート類等を挙げることができる。
これらの中で好ましくはイミドスルホネート類であり、さらに好ましくはトリフルオロメチルスルホネート誘導体である。
成分(C)(光酸発生剤)の配合量は特に制限されるものではないが、通常、成分(A)100重量部当たり0〜15重量部である。
ただし、紫外線等で電気光学性組成物を光硬化させる場合、成分(C)の配合量は、成分(A)100重量部当たり、好ましくは0.1〜15重量部、より好ましくは0.1〜5重量部である。該配合量が0.1重量部未満では、光硬化性が低下し、十分な硬化速度が得られない傾向がある。一方、該配合量が15重量部を超えると、得られる硬化物の耐候性や耐熱性が低下する傾向がある
(2) Sulfonic acid derivatives The sulfonic acid derivatives represented by the general formula (7) include disulfones, disulfonyldiazomethanes, disulfonylmethanes, sulfonylbenzoylmethanes, imidosulfonates, benzoinsulfonates, 1-oxy Examples include sulfonates of 2-hydroxy-3-propyl alcohol, pyrogallol trisulfonates, benzyl sulfonates, and the like.
Among these, imide sulfonates are preferable, and trifluoromethyl sulfonate derivatives are more preferable.
Although the compounding quantity of a component (C) (photo-acid generator) is not restrict | limited in particular, Usually, it is 0-15 weight part per 100 weight part of component (A).
However, when the electro-optical composition is photocured with ultraviolet rays or the like, the amount of component (C) is preferably 0.1 to 15 parts by weight, more preferably 0.1 to 100 parts by weight of component (A). ~ 5 parts by weight. If the blending amount is less than 0.1 parts by weight, the photocurability is lowered and a sufficient curing rate tends not to be obtained. On the other hand, when the blending amount exceeds 15 parts by weight, the weather resistance and heat resistance of the resulting cured product tend to decrease.

[D.有機溶媒]
成分(D)(有機溶媒)を配合することによって電気光学性組成物の保存安定性を向上させ、かつ適当な粘度を付与することができ、均一な厚さを有する硬化物(例えば、光導波路)を形成することができる。
成分(D)の例としては、エーテル系有機溶媒、エステル系有機溶媒、ケトン系有機溶媒、炭化水素系有機溶媒、アルコール系有機溶媒等が挙げられる。通常、大気圧下での沸点が50〜200℃の範囲内の値を有し、各成分を均一に溶解させることのできる有機溶媒を用いることが、好ましい。
このような有機溶媒としては、例えば脂肪族炭化水素系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、モノアルコール系溶媒、多価アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、含窒素系溶媒、含硫黄系溶媒等を用いることができる。これらの有機溶媒は、一種単独あるいは二種以上を組み合わせて用いられる。
これらの(C)有機溶媒の中では、アルコール類およびケトン類が好ましい。組成物の保存安定性をより向上させることができるからである。
また、より好ましい有機溶媒としては、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチル、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、トルエン、キシレン、およびメタノールからなる群より選択される少なくとも一つの化合物が挙げられる。
[D. Organic solvent]
By blending the component (D) (organic solvent), the storage stability of the electro-optical composition can be improved and an appropriate viscosity can be imparted, and a cured product having a uniform thickness (for example, an optical waveguide) ) Can be formed.
Examples of the component (D) include ether organic solvents, ester organic solvents, ketone organic solvents, hydrocarbon organic solvents, alcohol organic solvents, and the like. Usually, it is preferable to use an organic solvent having a boiling point under atmospheric pressure in the range of 50 to 200 ° C. and capable of uniformly dissolving each component.
Examples of such organic solvents include aliphatic hydrocarbon solvents, aromatic hydrocarbon solvents, monoalcohol solvents, polyhydric alcohol solvents, ketone solvents, ether solvents, ester solvents, nitrogen-containing solvents. A sulfur-containing solvent or the like can be used. These organic solvents are used singly or in combination of two or more.
Among these (C) organic solvents, alcohols and ketones are preferable. This is because the storage stability of the composition can be further improved.
More preferable organic solvents include at least one compound selected from the group consisting of propylene glycol monomethyl ether, ethyl lactate, methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, toluene, xylene, and methanol.

成分(D)(有機溶媒)の種類は、好ましくは、電気光学性組成物の塗布方法を考慮して選択される。例えば、均一な厚さを有する薄膜が容易に得られることから、塗布方法としてスピンコート法を用いることが好ましいが、その場合に使用する有機溶媒としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類;エチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート等のエチレングリコールアルキルエーテルアセテート類;乳酸エチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル等のエステル類;ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル等のジエチレングリコール類;メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、メチルアミルケトン等のケトン類等を使用することが好ましく、特に、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、メチルイソブチルケトンおよびメチルアミルケトンを使用することが好ましい。
成分(D)の配合量は、成分(A)100重量部当たり、0〜300重量部、好ましくは1〜300重量部、より好ましくは2〜200重量部である。該配合量を1〜300重量部とすれば、組成物の保存安定性を向上させ、かつ適当な粘度を付与することができ、均一な厚さを有する光導波路を形成することができる。
なお、成分(D)の添加方法は、特に制限されるものではないが、例えば、成分(A)を製造する際に添加してもよいし、成分(A)〜(C)を混合する際に添加してもよい。
The type of component (D) (organic solvent) is preferably selected in consideration of the coating method of the electro-optical composition. For example, since a thin film having a uniform thickness can be easily obtained, it is preferable to use a spin coating method as a coating method. Examples of the organic solvent used in this case include ethylene glycol monoethyl ether and propylene glycol monomethyl ether. Glycol ethers such as ethyl cellosolve acetate, propylene glycol methyl ether acetate, ethylene glycol alkyl ether acetates such as propylene glycol ethyl ether acetate; esters such as ethyl lactate and ethyl 2-hydroxypropionate; diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether Diethylene glycols such as diethylene glycol ethyl methyl ether; methyl isobutyl ketone, 2-heptanone, It is preferable to use ketones such as rhohexanone and methyl amyl ketone, and it is particularly preferable to use propylene glycol monomethyl ether, ethyl cellosolve acetate, propylene glycol methyl ether acetate, ethyl lactate, methyl isobutyl ketone and methyl amyl ketone. .
The compounding quantity of a component (D) is 0-300 weight part per 100 weight part of a component (A), Preferably it is 1-300 weight part, More preferably, it is 2-200 weight part. When the blending amount is 1 to 300 parts by weight, the storage stability of the composition can be improved and an appropriate viscosity can be imparted, and an optical waveguide having a uniform thickness can be formed.
In addition, although the addition method in particular of component (D) is not restrict | limited, For example, when manufacturing component (A), you may add, and when mixing components (A)-(C). You may add to.

[組成物中のシラノール基含量]
本発明の電気光学性組成物中の全Si上の結合基に占めるシラノール基の含有率は、好ましくは10〜50%、より好ましくは20〜40%である。この範囲内とすれば、アルカリ現像の際のパターニング性が特に良好になり、また、光導波路を形成した場合に材料損失を小さくすることができる。
[Silanol group content in the composition]
The content of silanol groups in the bonding groups on all Si in the electro-optical composition of the present invention is preferably 10 to 50%, more preferably 20 to 40%. Within this range, the patterning property during alkali development is particularly good, and material loss can be reduced when an optical waveguide is formed.

[その他の成分]
さらに、本発明の目的や効果を損なわない範囲において、酸拡散制御剤、反応性希釈剤、ラジカル発生剤(光重合開始剤)、光増感剤、金属アルコキシド、無機微粒子、脱水剤、レベリング剤、重合禁止剤、重合開始助剤、濡れ性改良剤、界面活性剤、可塑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤、シランカップリング剤、高分子添加剤等を配合させることも好ましい。
本発明の電気光学性組成物の粘度は、25℃において、好ましくは5〜5,000mPa・s、より好ましくは10〜1,000mPa・sである。該粘度が5,000mPa・sを超えると、均一な塗膜を形成することが困難となる場合がある。該粘度は、有機溶媒の配合量等を調整することによって、適宜調整することができる。
[Other ingredients]
Furthermore, within the range that does not impair the object and effect of the present invention, an acid diffusion controller, a reactive diluent, a radical generator (photopolymerization initiator), a photosensitizer, a metal alkoxide, inorganic fine particles, a dehydrating agent, and a leveling agent. , Polymerization inhibitors, polymerization initiation assistants, wettability improvers, surfactants, plasticizers, UV absorbers, antioxidants, antistatic agents, silane coupling agents, polymer additives, and the like are also preferably added. .
The viscosity of the electro-optical composition of the present invention is preferably 5 to 5,000 mPa · s, more preferably 10 to 1,000 mPa · s at 25 ° C. If the viscosity exceeds 5,000 mPa · s, it may be difficult to form a uniform coating film. The viscosity can be appropriately adjusted by adjusting the blending amount of the organic solvent.

[電気光学性組成物を用いた光導波路の作製方法]
次に、本発明の電気光学性組成物を用いた光導波路の作成方法を、図1に基づいて説明する。図1は、本発明の電気光学性組成物を用いて作製された光導波路の一例を示す断面図である。
(1)下部クラッド層の形成
まず、イオンスパッタリングにより基板2の上面に電極3の形成を行なう。その後、基板2の表面に、下部クラッド層を形成させるための含フッ素ポリシロキサン組成物を塗布し、乾燥またはプリベークして、下部クラッド層用薄膜を形成する。そして、この下部クラッド層用薄膜に、紫外線等の光を照射して硬化させ、下部クラッド層4を形成する。
なお、基板の種類としては、特に制限されるものではないが、本発明の電気光学性組成物との接着性等に鑑み、例えばシリコン基板やガラス基板等を用いることが好ましい。
また、基板の上面への電極の形成法としては、例えば、イオンスパッタリング法等を用いることができる。
電極の材料としては、ITO(錫ドープ酸化インジウム)、IWO、ICO、InTiO、ZnU、AZO、GZO等の透明電極が好ましく用いられる。中でも、ITOが好ましく用いられる。
[Method for Fabricating Optical Waveguide Using Electro-Optic Composition]
Next, a method for producing an optical waveguide using the electro-optical composition of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an optical waveguide produced using the electro-optical composition of the present invention.
(1) Formation of lower clad layer First, the electrode 3 is formed on the upper surface of the substrate 2 by ion sputtering. Then, the fluorine-containing polysiloxane composition for forming a lower clad layer is apply | coated to the surface of the board | substrate 2, and it dries or prebakes, and forms the thin film for lower clad layers. Then, the lower clad layer thin film is irradiated with light such as ultraviolet rays and cured to form the lower clad layer 4.
In addition, although it does not restrict | limit especially as a kind of board | substrate, In view of adhesiveness with the electro-optical composition of this invention, etc., it is preferable to use a silicon substrate, a glass substrate, etc., for example.
Moreover, as a method for forming the electrode on the upper surface of the substrate, for example, an ion sputtering method or the like can be used.
As an electrode material, a transparent electrode such as ITO (tin-doped indium oxide), IWO, ICO, InTiO, ZnU, AZO, GZO or the like is preferably used. Of these, ITO is preferably used.

(2)コア部の形成
次に、下部クラッド層4上に、コア部を形成させるための含フッ素ポリシロキサン組成物(硬化後にクラッド層よりも屈折率が大きくなるもの)を塗布し、乾燥またはさらにプリベークして、コア部用薄膜を形成する。
その後、コア部用薄膜の上面に対して、所定のパターンに従って、例えば所定のラインパターンを有するフォトマスクを介して紫外線等の光照射を行う。
これにより、光が照射された箇所のみが硬化するので、それ以外の未硬化の部分を現像液によって現像除去すれば、下部クラッド層上に、パターニングされた硬化膜からなるコア部5が形成される。
(3)上部クラッド層の形成
コア部5が上方に形成された下部クラッド層4の表面に、本発明の電気光学性組成物からなる上部クラッド層用組成物を塗布し、乾燥またはプリベークする。次いで、光を照射して硬化させると、上部クラッド層6が形成される。
上部クラッド層6には、必要に応じて、さらにポストベークを施すことが好ましい。ポストベークすることにより、硬度及び耐熱性に優れた上部クラッド層を得ることができる。
その後、上部クラッド層6の上面に電圧印加用の電極7を形成させると、電気光学効果を有する光導波路1が完成する。
なお、電極7の材料としては、Au、Ag、Cu、Co、Ta、Mo、Ti、Pt、Cr、Al等の導電性が高くかつ熱伝導率が高い金属が好ましく用いられる。中でも、Au(金)が好ましく用いられる。
(2) Formation of core portion Next, a fluorine-containing polysiloxane composition (having a refractive index larger than that of the clad layer after curing) is applied onto the lower clad layer 4 and dried or dried. Further, pre-baking is performed to form a thin film for the core part.
Thereafter, the upper surface of the core thin film is irradiated with light such as ultraviolet rays through a photomask having a predetermined line pattern, for example, according to a predetermined pattern.
As a result, only the portion irradiated with light is cured. Therefore, if other uncured portions are developed and removed with a developer, the core portion 5 made of a patterned cured film is formed on the lower cladding layer. The
(3) Formation of upper clad layer The upper clad layer composition made of the electro-optical composition of the present invention is applied to the surface of the lower clad layer 4 with the core portion 5 formed on the upper side, and dried or prebaked. Next, when the light is irradiated and cured, the upper clad layer 6 is formed.
It is preferable to further post-bake the upper cladding layer 6 as necessary. By post-baking, an upper clad layer having excellent hardness and heat resistance can be obtained.
Thereafter, when an electrode 7 for applying voltage is formed on the upper surface of the upper cladding layer 6, the optical waveguide 1 having the electro-optic effect is completed.
In addition, as a material of the electrode 7, a metal having high conductivity and high thermal conductivity such as Au, Ag, Cu, Co, Ta, Mo, Ti, Pt, Cr, and Al is preferably used. Among these, Au (gold) is preferably used.

光導波路1においては、コア部5の屈折率の値を、下部クラッド層4及び上部クラッド層6の屈折率よりも大きくすることが必要である。具体的には、より優れた導波特性を得るために、波長1,300〜1,600nmの光に対して、コア部5の屈折率を1.450〜1.650、下部クラッド層4及び上部クラッド層6の屈折率を1.400〜1.648に定めるとともに、コア部5の屈折率を下部クラッド層4及び上部クラッド層6の屈折率よりも0.002〜0.5大きく定めることが好ましい。
本発明の電気光学性組成物は、光導波路を構成するクラッド層等の材料として用い得るのみならず、光導波路同士の間に介在させる光スイッチ用結合部材等の光変調又は光スイッチ用材料として広く適用することができる。
In the optical waveguide 1, the refractive index value of the core portion 5 needs to be larger than the refractive indexes of the lower cladding layer 4 and the upper cladding layer 6. Specifically, in order to obtain more excellent waveguide characteristics, the refractive index of the core portion 5 is 1.450 to 1.650, and the lower cladding layer 4 with respect to light having a wavelength of 1,300 to 1,600 nm. In addition, the refractive index of the upper cladding layer 6 is set to 1.400 to 1.648, and the refractive index of the core portion 5 is set to 0.002 to 0.5 larger than the refractive indexes of the lower cladding layer 4 and the upper cladding layer 6. It is preferable.
The electro-optical composition of the present invention can be used not only as a material for a clad layer or the like constituting an optical waveguide, but also as an optical modulation or optical switch material such as an optical switch coupling member interposed between optical waveguides. Can be widely applied.

以下、本発明を実験例に基づいて説明する。
[成分(A)の調製]
[調製例1]
撹拌機、還流管付のフラスコに、メチルトリメトキシシラン(2.97g)、フェニルトリメトキシシラン(29.01g)、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン(25.64g)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(1−メトキシ−2−プロパノール)(31.00g)、及びシュウ酸(0.04g)を添加、攪拌した後、溶液の温度を60℃に加熱した。次いで、蒸留水(11.35g)を滴下し、滴下終了後、溶液を120℃にて6時間攪拌した。そして最終的に、固形分が70重量%に調整された、シロキサンオリゴマーを含有する1−メトキシ−2−プロパノール溶液を得た。これを「シロキサンオリゴマー溶液1」とする。
Hereinafter, the present invention will be described based on experimental examples.
[Preparation of component (A)]
[Preparation Example 1]
In a flask equipped with a stirrer and a reflux tube, methyltrimethoxysilane (2.97 g), phenyltrimethoxysilane (29.01 g), 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7, 8,8,8-heptadecafluorodecyltriethoxysilane (25.64 g), propylene glycol monomethyl ether (1-methoxy-2-propanol) (31.00 g), and oxalic acid (0.04 g) were added and stirred. After that, the temperature of the solution was heated to 60 ° C. Then, distilled water (11.35 g) was added dropwise, and after completion of the addition, the solution was stirred at 120 ° C. for 6 hours. Finally, a 1-methoxy-2-propanol solution containing a siloxane oligomer having a solid content adjusted to 70% by weight was obtained. This is designated as “siloxane oligomer solution 1”.

[調製例2]
撹拌機、還流管付のフラスコに、フェニルトリメトキシシラン(30.79g)、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン(22.64g)、テトラエトキシシラン(4.62g)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(29.93g)、及びシュウ酸(0.04g)を添加、攪拌した後、溶液の温度を60℃に加熱した。次いで、蒸留水(11.98g)を滴下し、滴下終了後、溶液を90℃にて6時間攪拌した。そして、最終的に固形分を65重量%に調整したシロキサンオリゴマーを含有する1−メトキシ−2−プロパノール溶液を得た。これを「シロキサンオリゴマー溶液2」とする。
[Preparation Example 2]
In a flask equipped with a stirrer and a reflux tube, phenyltrimethoxysilane (30.79 g), 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-heptadecafluorodecyl Triethoxysilane (22.64 g), tetraethoxysilane (4.62 g), propylene glycol monomethyl ether (29.93 g), and oxalic acid (0.04 g) were added and stirred, and then the temperature of the solution was brought to 60 ° C. Heated. Then, distilled water (11.98 g) was added dropwise, and after completion of the addition, the solution was stirred at 90 ° C. for 6 hours. And the 1-methoxy-2-propanol solution containing the siloxane oligomer which finally adjusted solid content to 65 weight% was obtained. This is designated as “siloxane oligomer solution 2”.

[電気光学性組成物の調製]
[組成物1]
シロキサンオリゴマー溶液2(固形分及び有機溶媒)100gに対し、光酸発生剤(DBNST)0.3g、プロピレングリコールモノメチルエーテル8.0gを添加し、均一に混合することにより、固形分濃度を65重量%に調整した組成物1を得た。
[組成物2]
シロキサンオリゴマー溶液1(固形分及び有機溶媒)100gに対し、4−ジブチルアミノニトロベンゼン1.0g、プロピレングリコールモノメチルエーテル8.2gを添加し、均一に混合することにより、固形分濃度を65重量%に調整した組成物を得た。
[組成物3]
シロキサンオリゴマー溶液1(固形分及び有機溶媒)100gに対し、4−ジブチルアミノニトロベンゼン1.0g、ジブチルスズジラウレート0.2g、プロピレングリコールモノメチルエーテル8.3gを添加し、均一に混合することにより、固形分濃度を65重量%に調整した組成物を得た。
[組成物4]
シロキサンオリゴマー溶液1(固形分及び有機溶媒)100gに対し、4−ジブチルアミノニトロベンゼン1.0g、アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン0.1g、プロピレングリコールモノメチルエーテル8.3gを添加し、均一に混合することにより、固形分濃度を65重量%に調整した組成物を得た。
[組成物5]
シロキサンオリゴマー溶液1(固形分及び有機溶媒)100gに対し、4−ジブチルアミノニトロベンゼン1.0g、光酸発生剤(DBNST)0.32g、プロピレングリコールモノメチルエーテル8.4gを添加し、均一に混合することにより、固形分濃度を65重量%に調整した組成物を得た。
[組成物6]
シロキサンオリゴマー溶液1(固形分及び有機溶媒)100gのみからなる組成物を、組成物6とした。
組成物1〜6の成分組成を表1に示す。
[Preparation of electro-optical composition]
[Composition 1]
To 100 g of siloxane oligomer solution 2 (solid content and organic solvent), 0.3 g of photoacid generator (DBNST) and 8.0 g of propylene glycol monomethyl ether are added and mixed uniformly to obtain a solid content concentration of 65 wt. The composition 1 adjusted to% was obtained.
[Composition 2]
To 100 g of siloxane oligomer solution 1 (solid content and organic solvent), 1.0 g of 4-dibutylaminonitrobenzene and 8.2 g of propylene glycol monomethyl ether are added and mixed uniformly to obtain a solid content concentration of 65% by weight. An adjusted composition was obtained.
[Composition 3]
To 100 g of siloxane oligomer solution 1 (solid content and organic solvent), 1.0 g of 4-dibutylaminonitrobenzene, 0.2 g of dibutyltin dilaurate, and 8.3 g of propylene glycol monomethyl ether were added and mixed uniformly. A composition having a concentration adjusted to 65% by weight was obtained.
[Composition 4]
To 100 g of siloxane oligomer solution 1 (solid content and organic solvent), 1.0 g of 4-dibutylaminonitrobenzene, 0.1 g of aminoethylaminopropyltrimethoxysilane, and 8.3 g of propylene glycol monomethyl ether are added and mixed uniformly. Thus, a composition having a solid content concentration adjusted to 65% by weight was obtained.
[Composition 5]
To 100 g of siloxane oligomer solution 1 (solid content and organic solvent), 1.0 g of 4-dibutylaminonitrobenzene, 0.32 g of photoacid generator (DBNST), and 8.4 g of propylene glycol monomethyl ether are added and mixed uniformly. Thus, a composition having a solid content concentration adjusted to 65% by weight was obtained.
[Composition 6]
A composition consisting only of 100 g of siloxane oligomer solution 1 (solid content and organic solvent) was designated as composition 6.
Table 1 shows the component compositions of Compositions 1-6.

Figure 2005255923
Figure 2005255923

[実施例1]
シロキサンオリゴマー溶液1を、ITOをスパッタリングした透明電極付きガラス基板の表面上にスピンコータで塗布し、120℃で10分間乾燥させた後、波長365nm、照度6mW/cm2の紫外線を露光機にて3分間照射した。さらに、200℃にて1時間加熱することにより、厚み15μmの下部クラッド層を形成した。この下部クラッド層における波長1,550nmの光の屈折率は1.439であった。
次いで、組成物1を下部クラッド層の上にスピンコータで塗布し、100℃で5分間乾燥させた後、幅9μmの光導波路パターンを刻んだフォトマスクを用いて、波長365nm、照度6mW/cm2の紫外線を露光機にて1分間照射することにより、露光を行った。その後、この基板を100℃にて1分間加熱した後、5%テトラメチルアンモニウムハイドロキサイド(TMAH)水溶液よりなる現像液中に浸漬して未露光部を溶解、水洗浄した。その後、紫外線を3分間照射した後、200℃にて1時間加熱することにより、厚さ8μmのコア部を形成した。コア部における波長1,550nmの光の屈折率は、1.445であった。
さらに、コア部を有する下部クラッド層の上面に、組成物2をスピンコータで塗布し、100℃で10分間乾燥させた後、200℃にて1時間加熱することにより、厚み10μmの上部クラッド層を形成した。この上部クラッド層の上面にAu(金)電極を蒸着で形成し、電極付き光導波路を完成した。
[Example 1]
The siloxane oligomer solution 1 is applied on the surface of a glass substrate with a transparent electrode on which ITO has been sputtered by a spin coater, dried at 120 ° C. for 10 minutes, and then exposed to ultraviolet light having a wavelength of 365 nm and an illuminance of 6 mW / cm 2 using an exposure machine. Irradiated for 1 minute. Furthermore, by heating at 200 ° C. for 1 hour, a lower cladding layer having a thickness of 15 μm was formed. The refractive index of light having a wavelength of 1,550 nm in this lower cladding layer was 1.439.
Next, the composition 1 was applied onto the lower clad layer with a spin coater, dried at 100 ° C. for 5 minutes, and then using a photomask engraved with an optical waveguide pattern having a width of 9 μm, a wavelength of 365 nm and an illuminance of 6 mW / cm 2. The exposure was carried out by irradiating the ultraviolet rays of 1 min with an exposure machine for 1 minute. Thereafter, the substrate was heated at 100 ° C. for 1 minute, and then immersed in a developer composed of a 5% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution to dissolve unexposed portions and washed with water. Then, after irradiating with ultraviolet rays for 3 minutes, a core part having a thickness of 8 μm was formed by heating at 200 ° C. for 1 hour. The refractive index of light having a wavelength of 1,550 nm in the core portion was 1.445.
Further, the composition 2 is applied to the upper surface of the lower clad layer having the core portion by a spin coater, dried at 100 ° C. for 10 minutes, and then heated at 200 ° C. for 1 hour to form an upper clad layer having a thickness of 10 μm. Formed. An Au (gold) electrode was formed on the upper surface of the upper clad layer by vapor deposition to complete an optical waveguide with an electrode.

[実施例2]
上部クラッド層に組成物3を用いた以外は実施例1と同様にして、電極付き光導波路を作製した。
[実施例3]
上部クラッド層に組成物4を用いた以外は実施例1と同様にして、電極付き光導波路を作製した。
[実施例4]
上部クラッド層の形成方法として、スピンコータで組成物5を塗布し、100℃で10分間乾燥させた後、波長365nm、照度6mW/cm2の紫外線を露光機にて1分間照射後、200℃にて1時間加熱する方法を採用した以外は実施例1と同様にして、電極付き光導波路を作製した。
[比較例1]
上部クラッド層用材料として組成物6(シロキサンオリゴマー溶液1)を用いた以外は実施例1と同様にして、電極付き光導波路を作製した。
[Example 2]
An optical waveguide with an electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the composition 3 was used for the upper clad layer.
[Example 3]
An optical waveguide with an electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the composition 4 was used for the upper clad layer.
[Example 4]
As a method of forming the upper clad layer, the composition 5 is applied by a spin coater, dried at 100 ° C. for 10 minutes, irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 365 nm and an illuminance of 6 mW / cm 2 for 1 minute with an exposure machine, and then heated to 200 ° C. An optical waveguide with an electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the method of heating for 1 hour was adopted.
[Comparative Example 1]
An optical waveguide with an electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the composition 6 (siloxane oligomer solution 1) was used as the upper clad layer material.

[評価]
[挿入損失及び材料損失の測定]
得られた光導波路の両端をダイシングにより長さ10mmに切断し、1,550nmの光を導波路の一端から入射させたときに他端から出射する光を光量パワーメータ(アンリツ社製MT9810A)により測定することで挿入損失(dB)を求めた。また、材料損失(dB/cm)は、導波路をへき開にてカットすることで、各長さにおける損失を測定し、長さに対して損失をプロットすることで、その傾きから算出した(カットバック法)。
[電圧応答性]
得られた光導波路を加熱炉により80℃に加温し、1kV以上の電圧を印加し、挿入損失を測定した。挿入損失が0.3dB以上増加したものを○、0.1dB以下の増加であったものを×と判定した。
[界面剥離]
作製した光導波路をへき開した端面を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察し、基板/下部クラッド層、下部クラッド層/コア部、コア部/上部クラッド層、および下部クラッド層/上部クラッド層間の剥離の有無を判定した。さらに、光導波路の上方から光学顕微鏡により、コアライン上での剥離の有無を観察した。いずれの場合でも剥離が観察されなかった場合を「○」、いずれかで剥離が観察された場合を「×」とした。
[クラック耐性]
作製した光導波路を300℃にて1時間加熱、自然冷却し、光学顕微鏡にて光導波路全体のクラック発生の有無を観察し、クラックが確認されなかった場合を「○」、クラックがコアとクラッドのいずれかで確認された場合を「×」とした。
[長期信頼性]
作製した光導波路を、温度85℃、相対湿度85%の条件下で2,000時間放置した後、温度25℃、相対湿度50%に24時間放置し、挿入損失を測定し、材料損失を算出した。材料損失が、波長1,310nmおよび1,550nmのいずれにおいても0.5dB/cm以下の場合を「○」、それ以外を「×」とした。
結果を表2に示す。
[Evaluation]
[Measurement of insertion loss and material loss]
Both ends of the obtained optical waveguide are cut into a length of 10 mm by dicing, and light emitted from the other end when light of 1,550 nm is incident from one end of the waveguide is measured by a light amount power meter (MT9810A manufactured by Anritsu Corporation). The insertion loss (dB) was determined by measurement. Moreover, the material loss (dB / cm) was calculated from the inclination by measuring the loss at each length by cutting the waveguide by cleaving and plotting the loss against the length (cut) Back method).
[Voltage response]
The obtained optical waveguide was heated to 80 ° C. with a heating furnace, a voltage of 1 kV or more was applied, and insertion loss was measured. A case where the insertion loss increased by 0.3 dB or more was judged as ◯, and a case where the insertion loss was increased by 0.1 dB or less was judged as x.
[Interface peeling]
The end face obtained by cleaving the produced optical waveguide is observed with a scanning electron microscope (SEM), and the substrate / lower clad layer, lower clad layer / core portion, core portion / upper clad layer, and lower clad layer / upper clad layer are observed. The presence or absence of peeling was determined. Furthermore, the presence or absence of peeling on the core line was observed from above the optical waveguide with an optical microscope. In either case, the case where no peeling was observed was indicated as “◯”, and the case where peeling was observed in any case was indicated as “x”.
[Crack resistance]
The produced optical waveguide is heated at 300 ° C. for 1 hour and naturally cooled, and the optical microscope is observed for the presence of cracks in the entire optical waveguide. When it was confirmed by any of the above, it was set as “x”.
[Long-term reliability]
The produced optical waveguide is left for 2,000 hours at 85 ° C. and 85% relative humidity, then left for 24 hours at 25 ° C. and 50% relative humidity, and the insertion loss is measured to calculate the material loss. did. The case where the material loss was 0.5 dB / cm or less at both wavelengths of 1,310 nm and 1,550 nm was “◯”, and the others were “X”.
The results are shown in Table 2.

Figure 2005255923
Figure 2005255923

[評価結果]
表2に示すように、実施例1〜4では、電場がない時に、挿入損失が0.6dB以下であり、良好な伝送特性を示し、かつ、クラック耐性等にも優れること、及び、電圧印加によって電場を生じさせた時に、挿入損失が0.3dB以上増加し、電場の変化に対する応答性が認められることから、光スイッチ等に応用できることがわかる。
一方、比較例1では、電圧印加によって電場を生じさせた時に、挿入損失がほとんど増加せず、光スイッチ等に応用できないことがわかる。
[Evaluation results]
As shown in Table 2, in Examples 1 to 4, when there is no electric field, the insertion loss is 0.6 dB or less, exhibits good transmission characteristics, is excellent in crack resistance, etc., and voltage application When an electric field is generated by, the insertion loss increases by 0.3 dB or more, and responsiveness to changes in the electric field is recognized, which indicates that it can be applied to an optical switch or the like.
On the other hand, in Comparative Example 1, when an electric field is generated by applying a voltage, the insertion loss hardly increases, and it can be seen that it cannot be applied to an optical switch or the like.

本発明の電気光学性組成物を用いて作製された光導波路の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the optical waveguide produced using the electro-optical composition of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 光導波路
2 基板
3 基板側電極
4 下部クラッド層
5 コア部
6 上部クラッド層
7 上部クラッド層側電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical waveguide 2 Board | substrate 3 Board | substrate side electrode 4 Lower clad layer 5 Core part 6 Upper clad layer 7 Upper clad layer side electrode

Claims (9)

含フッ素ポリシロキサン及び電気光学性有機化合物を含むことを特徴とする電気光学性組成物。   An electro-optical composition comprising a fluorine-containing polysiloxane and an electro-optical organic compound. 前記含フッ素ポリシロキサンが、下記一般式(1):
(R(RSi(X)4−p−q (1)
[式中、Rはフッ素原子を含有する炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基、Rは炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基(ただし、フッ素原子を含有するものを除く。)、Xは加水分解性基、pは1又は2の整数、qは0又は1の整数である。]
で表される加水分解性シラン化合物の加水分解物及び該加水分解物の縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上である請求項1に記載の電気光学性組成物。
The fluorine-containing polysiloxane has the following general formula (1):
(R 1 ) p (R 2 ) q Si (X) 4-pq (1)
[Wherein R 1 is a non-hydrolyzable organic group having 1 to 12 carbon atoms containing a fluorine atom, and R 2 is a non-hydrolyzable organic group having 1 to 12 carbon atoms (however, fluorine Excluding those containing atoms.), X is a hydrolyzable group, p is an integer of 1 or 2, and q is an integer of 0 or 1. ]
The electro-optical composition according to claim 1, which is at least one selected from the group consisting of a hydrolyzate of a hydrolyzable silane compound represented by formula (I) and a condensate of the hydrolyzate.
前記含フッ素ポリシロキサンが、下記一般式(2)及び(3)からなる群のうち少なくとも1種以上の構造を有する請求項2に記載の電気光学性組成物。
Figure 2005255923
[式中、Rはフッ素原子を含有する炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基、Rはフッ素原子を含んでいてもよい炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基であって、Rと同じでもよい。]
The electro-optical composition according to claim 2, wherein the fluorine-containing polysiloxane has at least one structure selected from the group consisting of the following general formulas (2) and (3).
Figure 2005255923
[Wherein R 3 is a non-hydrolyzable organic group containing 1 to 12 carbon atoms containing a fluorine atom, and R 4 is a non-hydrolyzed carbon group having 1 to 12 carbon atoms which may contain a fluorine atom. An organic group which may be the same as R 3 . ]
前記含フッ素ポリシロキサンが、さらに下記一般式(4)及び(5)からなる群より選ばれる少なくとも一種以上の構造を有する請求項3に記載の電気光学性組成物。
Figure 2005255923
[式中、Rはフェニル基又はフッ素化フェニル基、Rはフッ素原子を含んでいてもよい炭素数が1〜12である非加水分解性の有機基であって、Rと同じでもよい。]
The electro-optical composition according to claim 3, wherein the fluorine-containing polysiloxane further has at least one structure selected from the group consisting of the following general formulas (4) and (5).
Figure 2005255923
[Wherein, R 5 is a phenyl group or a fluorinated phenyl group, R 6 is a non-hydrolyzable organic group having 1 to 12 carbon atoms which may contain a fluorine atom, and the same as R 5 Good. ]
前記電気光学性有機化合物が、電子供与性基及び電子求引性基を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の電気光学性組成物。   The electro-optical composition according to claim 1, wherein the electro-optical organic compound has an electron donating group and an electron withdrawing group. 前記電子供与性基が、アミノ、ジアルキルアミノ、ヒドロキシアルキルアミノ及びアルコキシアルキルアミノからなる群より選ばれる基であり、かつ、前記電子求引性基が、ニトロ、ジシアノビニル及びトリシアノビニルからなる群より選ばれる基である請求項5に記載の電気光学性組成物。   The electron donating group is a group selected from the group consisting of amino, dialkylamino, hydroxyalkylamino and alkoxyalkylamino, and the electron withdrawing group is a group consisting of nitro, dicyanovinyl and tricyanovinyl. 6. The electro-optical composition according to claim 5, which is a group selected from the above. 前記電気光学性有機化合物が、アニリン誘導体、スチルベン誘導体、スチレン誘導体、アゾベンゼン誘導体及びイミン誘導体からなる群より選ばれる請求項6に記載の電気光学性組成物。   The electro-optical composition according to claim 6, wherein the electro-optical organic compound is selected from the group consisting of aniline derivatives, stilbene derivatives, styrene derivatives, azobenzene derivatives, and imine derivatives. 光酸発生剤を含む請求項1〜7のいずれか1項に記載の電気光学性組成物。   The electro-optical composition according to claim 1, comprising a photoacid generator. 電場の変化により屈折率が変化する光導波路用光学材料であって、請求項1〜8のいずれか1項に記載の電気光学性組成物の硬化物からなることを特徴とする光導波路用光学材料。
An optical material for an optical waveguide whose refractive index changes with a change in an electric field, wherein the optical waveguide optical material is a cured product of the electro-optical composition according to any one of claims 1 to 8. material.
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JP2011191625A (en) * 2010-03-16 2011-09-29 Stanley Electric Co Ltd Optical deflector package
US11360271B2 (en) * 2016-09-12 2022-06-14 Commscope Technologies Llc Active optical switch system with anti-wetting coating

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