本発明の光導波路について説明するが、以下では、本発明の光導波路に係るマレイミド基を有する活性放射線硬化性ポリマーを、活性放射線硬化性ポリマー(b)とも記載する。また、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物より屈折率が高い低分子量化合物であり、該活性放射線硬化性ポリマー(b)のマレイミド基と光反応することにより、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物より屈折率が高い低分子量化合物又は該低分子量化合物の重合物とマレイミド基との光反応残基を与える化合物を、低分子量化合物(a1)とも記載する。また、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物より屈折率が低い低分子量化合物であり、該活性放射線硬化性ポリマー(b)のマレイミド基と光反応することにより、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の該硬化物より屈折率が低い低分子量化合物又は該低分子量化合物の重合物とマレイミド基との光反応残基を与える化合物を、低分子量化合物(a2)とも記載する。つまり、該低分子量化合物(a1)は、マレイミド基と反応することにより、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物の屈折率を高くする化合物として作用し、一方、該低分子量化合物(a2)は、マレイミド基と反応することにより、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物の屈折率を低くする化合物として作用する。そして、該低分子量化合物(a1)及び(a2)を総称して、低分子量化合物(a)とも記載する。
本発明の第一の形態の光導波路(以下、本発明の光導波路(1)とも記載する。)は、光を伝搬するためのコア部と、該コア部に接し、該コア部より屈折率の低いクラッド部とを有する光導波路であって、
該コア部が、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されており、
該コア部を形成する該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物中には、該硬化物より屈折率が高い低分子量化合物(a1)又は該低分子量化合物(a1)の重合物とマレイミド基との光反応残基が存在している光導波路である。
なお、本発明の光導波路(1)において、「該硬化物より屈折率が高い」とは、該低分子量化合物(a)を含有させずに該活性放射線硬化性ポリマー(b)を硬化させた場合に得られる硬化物より、屈折率が高いという意味である。
本発明の光導波路(1)は、例えば、以下に示す本発明の光導波路を製造するための第一の方法例(以下、本発明の光導波路を製造する方法例(1)とも記載する。)又は本発明の光導波路を製造するための第二の方法例(以下、本発明の光導波路を製造する方法例(2)とも記載する。)により製造される。
本発明の光導波路を製造する方法例(1)は、下層クラッドの上に、活性放射線を照射することにより硬化するコア部形成用のポリマー層を形成させ(コア部形成用ポリマー層作成工程)、次いで、該コア部形成用のポリマー層をマスクして活性放射線を照射し、露光部を硬化させ(コア部硬化工程)、次いで、未露光部を現像液で除去する現像を行い、該下層クラッドの上に、コア部のみを形成させ(現像工程)、次いで、該下層クラッド及び該コア部の上に、コア部内封上層クラッド形成用ポリマー層を形成させ(コア部内封上層クラッド形成用ポリマー層形成工程)、次いで、該コア部内封上層クラッド形成用ポリマー層に活性放射線を照射し、該コア部内封上層クラッド形成用ポリマーを硬化させること(コア部内封上層クラッド硬化工程)により、光導波路を得るという方法である。
本発明の光導波路を製造する方法例(1)を用いて、本発明の光導波路(1)を製造する工程について、図1〜7を参照して説明する。図1〜図7は、本発明の光導波路を製造する方法例(1)を用いて、本発明の光導波路(1)を製造する工程の形態例を示す模式的な断面図である。なお、図1〜図7では、紙面の表裏方向が、光周波搬送波の光の移送方向である。
先ず、図1に示すように、該活性放射線硬化性ポリマー(b)により形成されており、且つ、該低分子量化合物(a1)を含有する活性放射線硬化性ポリマー(b)層2(以下、活性放射線硬化性ポリマー(b)層2とも記載する。)を、下層クラッド1の上に形成させる。このとき、該下層クラッド1としては、後述するコア部7より屈折率が低いものを用いる。また、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層2中に含有される該低分子量化合物(a1)は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層2を形成する該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物より、屈折率が高い低分子量化合物であり、且つ、活性放射線を照射することにより、マレイミド基と反応する化合物である。
次いで、図2に示すように、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層2の表面をフォトマスク3でマスクして、例えば紫外線4を照射する。このことにより、図3に示すように、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層2のうち、紫外線4が照射された露光部5は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物となり、紫外線4が照射されなかった未露光部6は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)のままである。また、該露光部5では、紫外線4の照射により、該低分子量化合物(a1)が、該活性放射線硬化性ポリマー(b)のマレイミド基と反応するので、該露光部5の該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物中には、該硬化物より屈折率が高い該低分子量化合物(a1)とマレイミド基との光反応残基が存在することになる。また、該低分子量化合物(a1)の種類によっては、活性放射線の照射により、該低分子量化合物(a1)同士の重合反応も起こる。そして、該低分子量化合物(a1)同士の重合反応も起こる場合は、該露光部5では、該コア部硬化工程で活性放射線の照射中に、2つ以上の該低分子量化合物(a1)が重合して該低分子量化合物(a1)の重合物が生成し、生成した該低分子量化合物(a1)の重合物とマレイミド基との反応も起こる。そのため、該露光部5の該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物中には、該硬化物より屈折率が高い該低分子量化合物(a1)又は該低分子量化合物(a1)の重合物とマレイミド基との光反応残基が存在することになる。
次いで、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層2のうち、硬化しなかった該未露光部6を、現像液で除去し、図4に示すように、該下層クラッド1上に、コア部7のみを形成させる。
次いで、図5に示すように、該コア部7を取り囲むように、コア部内封上層クラッド形成用ポリマーを用いて、コア部内封上層クラッド形成用ポリマー層8を形成させる。このとき、該コア部内封上層クラッド形成用ポリマー層8を形成する該コア部内封上層クラッド形成用ポリマーとしては、硬化した時の硬化物の屈折率が、該コア部7の屈折率より低いものを用いる。
次いで、該コア部内封クラッド形成用ポリマー層8に紫外線を照射して、該コア部内封クラッド形成用ポリマーを硬化させ、コア部内封上層クラッド9を形成させる(図6)。このことにより、コア部が、クラッド部により取り囲まれた光導波路10が形成される。
なお、図7に示すように、該コア部内封上層クラッド9には、該コア部7の上に形成されている部分と、該コア部7の横に形成されている部分とがある。そして、図5及び図6に示すように、該コア部7の上に形成されている部分と、該コア部7の横に形成されている部分は、同時に形成されるため、図1〜図6に示す形態例では、両者には境目はないが、説明の都合上、図7中、点線で区切ったように、該コア部内封上層クラッド9のうち、該コア部7の上に形成される部分を、上層クラッド部12と記載し、該コア部7の横に形成され該下層クラッド1と該上層クラッド部12とに挟まれている部分を、中間層クラッド部11と記載する。
該光導波路10において、該コア部7中には、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物の屈折率を高くする化合物として作用する該低分子量化合物(a1)又は該低分子量化合物(a1)の重合物とマレイミド基とが光反応して生成する光反応残基が存在する。一方、該下層クラッド1、該中間層クラッド部11及び該上層クラッド部12は、該コア部7より屈折率が低い材料で形成されている。そのため、該コア部7は、該コア部7より屈折率の低い該下層クラッド1、該中間層クラッド部11及び該上層クラッド部12に取り囲まれることになるので、該光導波路10は、光周波搬送波の光を輸送する光導波路として機能する。
本発明の光導波路を製造する方法例(2)は、下層クラッドの上に、該活性放射線硬化性ポリマー(b)により形成されており、且つ、該低分子量化合物(a)を含有する活性放射線硬化性ポリマー(b)層を作製する活性放射線硬化性ポリマー層作製工程と、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層に、パターン形状のマスクをし、活性放射線を照射する第一の照射工程と、加熱下又は減圧下で、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層のうちの活性放射線が照射されなかった未露光部から、該低分子量化合物(a)を揮発させる低分子量化合物揮発工程と、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層全体に、活性放射線を照射し、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物層を得る第二の照射工程と、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物層の上に、上層クラッドを作製する上層クラッド作製工程と、を行い光導波路を得る方法である。
本発明の光導波路を製造する方法例(2)を用いて、本発明の光導波路(1)を製造する工程について、図8〜13を参照して説明する。図8〜図13は、本発明の光導波路を製造する方法例(2)を用いて、本発明の光導波路(1)を製造する工程の形態例の模式的な断面図である。なお、図8〜図13では、紙面の表裏方向が、光周波搬送波の光の移送方向である。
先ず、図8に示すように、該活性放射線硬化性ポリマー(b)により形成されており、且つ、該低分子量化合物(a1)を含有する活性放射線硬化性ポリマー(b)層22(以下、活性放射線硬化性ポリマー(b)層22とも記載する。)を、下層クラッド21の上に、形成させる(活性放射線硬化性ポリマー層作製工程)。このとき、該下層クラッド21としては、後述するコア部29より屈折率が低いものを用いる。また、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層22中に含有させる該低分子量化合物(a1)は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層22を形成する該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物より、屈折率が高い低分子量化合物であり、且つ、活性放射線を照射することにより、マレイミド基と反応する化合物である。
次いで、図9に示すように、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層22の表面を、フォトマスク23でマスクし、例えば、紫外線24を照射する(第一の照射工程)。このことにより、図10に示すように、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層22には、紫外線24が照射された部分、すなわち、露光部26と、紫外線24が照射されなかった部分、すなわち、未露光部25が存在することになる。そして、該露光部26では、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の一部のマレイミド基同士の架橋反応及び該低分子量化合物(a1)とマレイミド基の反応が起こるので、該低分子量化合物(a1)は、マレイミド基と反応して、該低分子量化合物(a1)とマレイミド基との光反応残基となることによって、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層22に結合して強固に保持される。一方、該未露光部25では、該低分子量化合物(a1)は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層22に結合することなく存在している。
また、該第一の照射工程では、該低分子量化合物(a1)の種類によっては、活性放射線の照射により、該低分子量化合物(a1)同士の重合反応も起こる。そして、該低分子量化合物(a1)同士の重合反応も起こる場合は、該露光部26では、該第一の照射工程中に、2つ以上の該低分子量化合物(a1)が重合して該低分子量化合物(a1)の重合物が生成し、生成した該低分子量化合物(a1)の重合物とマレイミド基との光反応も起こる。そのため、該露光部26の該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物中には、該硬化物より屈折率が高い該低分子量化合物(a1)又は該低分子量化合物(a1)の重合物とマレイミド基との光反応残基が存在することになる。
次いで、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層22を該下層クラッド21ごと、加熱するか又は減圧下に置き、該未露光部25から、該低分子量化合物(a1)を揮発させる(低分子量化合物揮発工程)。このことにより、該未露光部25は、該低分子量化合物(a1)が揮発除去された未露光部27(以下、低分子量化合物除去未露光部27とも記載する。)になる(図11)。
次いで、図12に示すように、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層22全体に、紫外線24を照射して、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層22の全ての該活性放射線硬化性ポリマー(b)を硬化させる(第二の照射工程)。このことにより、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層22は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物層31となり、このとき、該露光部26は、コア部29になり、該低分子量化合物除去未露光部27は、中間層クラッド部28になる。
次いで、該中間層クラッド部28及び該コア部29の上に、該コア部29より屈折率が低い材料からなる上層クラッド30を作製して、光導波路40を得る。
該光導波路40において、該コア部29には、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物の屈折率を高くする化合物として作用する該低分子量化合物(a1)又は該低分子量化合物(a1)の重合物とマレイミド基との光反応残基が存在する。一方、該中間層クラッド部28は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物のみで構成されているか、又は該中間層クラッド部28中に該低分子量化合物(a1)又は該低分子量化合物(a1)の重合物とマレイミド基との光反応残基が存在していたとしても、該コア部29に比べれば少量なので、該コア部29の屈折率は、該中間層クラッド部28の屈折率より高くなる。そして、該下層クラッド21及び該上層クラッド30は、該コア部29より屈折率が低い材料で形成されている。そのため、該コア部29は、該コア部29より屈折率の低い該下層クラッド21、該中間層クラッド部28及び該上層クラッド30に取り囲まれることになるので、該光導波路40は、光周波搬送波の光を輸送する光導波路として機能する。
本発明の光導波路(1)では、該コア部が、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されており、且つ、該コア部を形成する該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物中には、該コア部を形成する該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物より屈折率が高い低分子量化合物(a1)又は該低分子量化合物(a1)の重合物とマレイミド基との光反応残基が存在している。そして、本発明の光導波路(1)では、該クラッド部は、該コア部より屈折率が低くなるように、適宜選択される。
本発明の光導波路(1)のうち、本発明の光導波路を製造する方法例(1)で製造される形態例を表1に示す。表1に示す形態例は、図1〜図6で示した形態例において、該下層クラッド1及び該コア部内封上層クラッド9(該中間層クラッド部11及び該上層クラッド部12)を形成するためポリマーとして、種々のポリマーを選択することや、該活性放射線硬化性ポリマー(b)を用いることや、該活性放射線硬化性ポリマー(b)に該低分子量化合物(a2)を含有させて用いることにより、製造される。
表1中、(A1)は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されており、且つ、該硬化物中に、該低分子量化合物(a1)又は該低分子量化合物(a1)の重合物とマレイミド基との光反応残基が存在している材料である。(B1)は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物以外の材料により形成されており、且つ、コア部より屈折率が低い材料である。(C1)は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されており、且つ、該硬化物中に、該低分子量化合物(a2)又は該低分子量化合物(a2)の重合物とマレイミド基との光反応残基が存在している材料である。(D1)は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されており、且つ、該硬化物中に、該低分子量化合物(a1)又は該低分子量化合物(a1)の重合物とマレイミド基との光反応残基及び該低分子量化合物(a2)又は該低分子量化合物(a2)の重合物とマレイミド基との光反応残基のいずれも、存在していない材料である。なお、(D1)は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)中に該低分子量化合物(a2)を含有させて、光硬化させることにより、得られる。また、該下層クラッド及び該コア部内封上層クラッドのうちのいずれか又は両方が、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されている場合、それらは、該コア部を形成している該活性放射線硬化性ポリマー(b)と同一の構造の該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物であっても、構造が異なる該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物であってもよい。
なお、本発明の光導波路(1)のうち、本発明の光導波路を製造する方法例(1)で製造される形態例は、表1に示すものに限定されるものではなく、例えば、該下層クラッド又は該コア部内封上層クラッドが、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されており、且つ、該硬化物中には、該低分子量化合物(a1)又は該低分子量化合物(a1)の重合物とマレイミド基との光反応残基が存在しているが、(A1)よりは、存在量が少ないため、該コア部より屈折率が低い材料等であるものも含まれる。
また、本発明の光導波路(1)のうち、本発明の光導波路を製造する方法例(2)で製造される形態例を表2に示す。表2に示す形態例は、図8〜図13で示した形態例において、該下層クラッド21及び該上層クラッド30を形成するためのポリマーとして、種々のポリマーを選択することや、該活性放射線硬化性ポリマー(b)を用いることや、該活性放射線硬化性ポリマー(b)に該低分子量化合物(a1)を含有させて用いることにより、製造される。
表2中、(A2)は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されており、且つ、該硬化物中に、該低分子量化合物(a1)又は該低分子量化合物(a1)の重合物とマレイミド基との光反応残基が存在している材料である。(B2)は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物以外の材料により形成されており、且つ、コア部より屈折率が低い材料である。(C2)は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されており、且つ、該硬化物中に、該低分子量化合物(a2)又は該低分子量化合物(a2)の重合物とマレイミド基との光反応残基が存在している材料である。(D2)は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されており、且つ、該硬化物中に、該低分子量化合物(a1)又は該低分子量化合物(a1)の重合物とマレイミド基との光反応残基及び該低分子量化合物(a2)又は該低分子量化合物(a2)の重合物とマレイミド基との光反応残基のいずれも、存在していない材料である。なお、(D2)は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)中に該低分子量化合物(a2)を含有させて、光硬化させることにより、得られる。また、該下層クラッド及び該上層クラッドのうちのいずれか又は両方が、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されている場合、それらは、該コア部を形成している該活性放射線硬化性ポリマー(b)と同一の構造の該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物であっても、構造が異なる該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物であってもよい。
なお、本発明の光導波路(1)のうち、本発明の光導波路を製造する方法例(2)で製造される形態例は、表2に示すものに限定されるものではなく、例えば、該低分子量化合物揮発工程の際に、少量の該低分子量化合物(a1)が残ってしまったために、該中間層クラッド部が、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されており、且つ、該硬化物中には、該低分子量化合物(a1)又は該低分子量化合物(a1)の重合物とマレイミド基との光反応残基が存在しているが、(A2)よりは、存在量が少ないため、該コア部より屈折率が低い材料等であるものも含まれる。
本発明の光導波路(1)では、該コア部と、該クラッド部の全部又は一部とが、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されていることが、コア部とクラッド部の線膨脹係数がほぼ同等の値を示すために、コア部とクラッド部との間で応力が発生し難くなるので、硬化収縮によるクラックの発生が起こり難くなること、類似の化学構造を取るために密着力又は接着力に優れることという利点を有する点で好ましく、該コア部を形成する該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物と、該クラッド部の全部又は一部を形成する該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物とが、同一のマレイミド基を有する活性放射線硬化性ポリマーの硬化物であることが、特に好ましい。例えば、本発明の光導波路(1)が、本発明の光導波路を製造する方法例(1)で製造された光導波路の場合、該コア部と、少なくとも該コア部内封上層クラッドとが、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されていることが好ましく、該コア部を形成する該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物と、少なくとも該コア部内封上層クラッドを形成する該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物とが、同一の該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物であることが特に好ましい。また、本発明の光導波路(1)が、本発明の光導波路を製造する方法例(2)で製造された光導波路の場合、該コア部と、該中間層クラッド部とは、同一の構造の該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成される。そして、本発明の光導波路(1)では、該コア部及び該クラッド部の全部が、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されていることが好ましく、該コア部及び該クラッド部の全部が、同一構造の該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されていることが特に好ましい。
本発明の第二の形態の光導波路(以下、本発明の光導波路(2)とも記載する。)は、光を伝搬するためのコア部と、該コア部に接し、該コア部より屈折率の低いクラッド部とを有する光導波路であって、
該クラッド部が、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されており、
該クラッド部を形成する該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物中には、該硬化物より屈折率が低い低分子量化合物(a2)又は該低分子量化合物(a2)の重合物とマレイミド基との光反応残基が存在している光導波路である。
なお、本発明の光導波路(2)において、「該硬化物より屈折率が低い」とは、該低分子量化合物(a)を含有させずに該活性放射線硬化性ポリマー(b)を硬化させた場合に得られる硬化物より、屈折率が低いという意味である。
本発明の光導波路(2)では、該クラッド部が、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されており、且つ、該クラッド部を形成する該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物中には、該低分子量化合物(a2)又は該低分子量化合物(a2)の重合物とマレイミド基との光反応残基が存在している。そして、本発明の光導波路(2)では、該コア部は、該クラッド部より屈折率が高くなるように、適宜選択される。
本発明の光導波路(2)を製造する方法としては、本発明の光導波路を製造する方法例(1)及び本発明の光導波路を製造する方法例(2)が挙げられる。
例えば、本発明の光導波路を製造する方法例(1)において、該下層クラッド(図1〜図6中で示した形態例では、該下層クラッド1)を、該低分子量化合物(a2)を含有する該活性放射線硬化性ポリマー(b)を光硬化させて作製し、該コア部内封上層クラッド形成用ポリマー(図1〜図6中で示した形態例では、該コア部内封上層クラッド形成用ポリマー層8を形成するためのポリマー)として、該低分子量化合物(a2)を含有する該活性放射線硬化性ポリマー(b)を用い、且つ、該コア部形成用のポリマー(図1〜図6中で示した形態例では、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層2を形成するためのポリマー)として、硬化後の屈折率が、該下層クラッド及び該コア部内封上層クラッドより高い活性放射線硬化性ポリマーを用いることにより、本発明の光導波路(2)を製造することができる。
本発明の光導波路(2)のうち、本発明の光導波路を製造する方法例(1)により製造される形態例を表3に示す。
表3中、(E1)は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されており、且つ、該硬化物中に、該低分子量化合物(a2)又は該低分子量化合物(a2)の重合物とマレイミド基との光反応残基が存在している材料である。(F1)は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物以外の材料により形成されており、且つ、下層クラッド及びコア部内封上層クラッドより、屈折率が高い材料である。(G1)は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されており、且つ、該硬化物中に、該低分子量化合物(a1)又は該低分子量化合物(a1)の重合物とマレイミド基との光反応残基が存在している材料である。(H1)は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されており、且つ、該硬化物中に、該低分子量化合物(a1)又は該低分子量化合物(a1)の重合物とマレイミド基との光反応残基及び該低分子量化合物(a2)又は該低分子量化合物(a2)の重合物とマレイミド基との光反応残基のいずれも、存在していない材料である。
なお、本発明の光導波路(2)のうち、本発明の光導波路を製造する方法例(1)で製造される形態例は、表3に示すものに限定されるものではなく、例えば、該コア部が、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されており、且つ、該硬化物中に、該低分子量化合物(a2)又は該低分子量化合物(a2)の重合物とマレイミド基との光反応残基が存在しているが、(E1)よりは、存在量が少ないため、該下層クラッド及び該コア部内封上層クラッドより、屈折率が高い材料等であるものも含まれる。
また、例えば、本発明の光導波路を製造する方法例(2)において、該下層クラッド(図8〜図13中で示した形態例では、該下層クラッド21)及び該上層クラッド(図8〜図13中で示した形態例では、該上層クラッド30)を、該低分子量化合物(a2)を含有する該活性放射線硬化性ポリマー(b)を光硬化させて作製し、且つ、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層形成用のポリマー(図8〜図13中で示した形態例では、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層22を形成するためのポリマー)として、該低分子量化合物(a2)を含有する該活性放射線硬化性ポリマー(b)を用いることにより、本発明の光導波路(2)を製造することができる。
また、本発明の光導波路(2)のうち、本発明の光導波路を製造する方法例(2)により製造される形態例を表4に示す。
表4中、(E2)は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されており、且つ、該硬化物中に、該低分子量化合物(a2)又は該低分子量化合物(a2)の重合物とマレイミド基との光反応残基が存在している材料である。(H2)は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されており、且つ、該硬化物中に、該低分子量化合物(a1)又は低分子量化合物(a1)の重合物とマレイミド基との光反応残基及び該低分子量化合物(a2)又は該低分子量化合物(a2)の重合物とマレイミド基との光反応残基のいずれも、存在していない材料である。
なお、本発明の光導波路(2)のうち、本発明の光導波路を製造する方法例(2)で製造される形態例は、表4に示すものに限定されるものではなく、例えば、該低分子量化合物揮発工程の際に、少量の該低分子量化合物(a2)が残ってしまったために、該コア部が、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されており、且つ、該硬化物中に、該低分子量化合物(a2)又は該低分子量化合物(a2)の重合物とマレイミド基との光反応残基が存在しているが、(E2)よりは存在量が少ないため、該下層クラッド、該中間層クラッド部及び該上層クラッドより屈折率が高い材料等であるものも含まれる。
本発明の光導波路(2)では、該コア部と、該クラッド部とが、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物により形成されていることが、コア部とクラッド部の線膨脹係数がほぼ同等の値を示すために、コア部とクラッド部との間で応力が発生し難くなるので、硬化収縮によるクラックの発生が起こり難くなること、類似の化学構造を取るために密着力又は接着力に優れることという利点を有する点で好ましく、該コア部を形成する該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物と、該クラッド部を形成する該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物とが、同一の該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物であることが、特に好ましい。
本発明の光導波路に係る該活性放射線硬化性ポリマー(b)は、ポリマー分子中にマレイミド基を有する。そして、該活性放射線硬化性ポリマー(b)に、活性放射線を照射することにより、一つのポリマー中のマレイミド基が、他のポリマー中のマレイミド基と架橋反応して、二量化する。このことにより、該活性放射線硬化性ポリマー(b)は、マレイミド基の二量体により架橋されて、光硬化し、硬化物となる。
該活性放射線硬化性ポリマー(b)としては、主鎖の全部又は一部としてシクロヘキサン骨格又はシクロペンタン骨格を有し且つ側鎖としてマレイミド基を有するポリマーであることが、850nm近傍における透明性に優れ、且つ柔軟性を兼ね備えた物性を示すため、マルチモード用ポリマー光導波路材料として好ましい。
そして、該活性放射線硬化性ポリマー(b)としては、下記一般式(1)で表わされる構造単位から選択される1種以上の構造単位と、下記一般式(3)で表わされる構造単位から選択される1種以上の構造単位とが、ランダムに共重合したポリマーであり、下記一般式(1)で表わされる構造単位のモル比が、10〜100%であるポリマー(以下、このようなポリマーを、活性放射線硬化性ポリマー(b−1)とも記載する。)が、光硬化反応の際の架橋が十分に行われ、且つ導波路フィルムの靭性を高くすることができるという点で、好ましい。
一般式(1):
(式中、Xは、−CH2−、−CH2−CH2−又は−O−である。mは、0〜5の整数である。R1、R2、R3及びR4のうちの1つが、下記一般式(2):
[式中、Aは、メチレン基;直鎖状又は分岐状の炭素数2〜6のヒドロカルビレン基;直鎖状又は分岐状の炭素数2〜6のハロヒドロカルビレン基;直鎖状又は分岐状の炭素数2〜6のパーハロカルビレン基;置換又は非置換の炭素数5〜12の環状又は多環式のヒドロカルビレン基;置換又は非置換の炭素数5〜12の環状又は多環式のハロヒドロカルビレン基;あるいは置換又は非置換の炭素数5〜12の環状又は多環式のパーハロカルビルレン基である。R5及びR6は、水素原子又は炭素数1〜4のヒドロカルビル基であり、同一であっても異なってもよく、R5及びR6で炭素数3〜8の環を形成してもよい。]
で表わされるマレイミド基である。R1、R2、R3及びR4の残りは、水素原子;直鎖状又は分岐状の炭素数1〜25のヒドロカルビル基;直鎖状又は分岐状の炭素数1〜25のハロヒドロカルビル基;あるいは直鎖状又は分岐状の炭素数1〜25のパーハロカルビル基であり、同一であっても異なってもよい。)
一般式(3):
(式中、Yは、−CH2−、−CH2−CH2−又は−O−である。nは、0〜5の整数である。R7、R8、R9及びR10の少なくとも1つは、1又は2以上の酸素原子、窒素原子、硫黄原子及びケイ素原子から選択されるヘテロ原子を有する直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜25のヒドロカルビル基;1又は2以上の酸素原子、窒素原子、硫黄原子及びケイ素原子から選択されるヘテロ原子を有する直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜25のハロヒドロカルビル基;1又は2以上の酸素原子、窒素原子、硫黄原子及びケイ素原子から選択されるヘテロ原子を有する直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜25のパーハロカルビル基;1又は2以上の酸素原子、窒素原子、硫黄原子及びケイ素原子から選択されるヘテロ原子を有する炭素数1〜25のアリール基;1又は2以上の酸素原子、窒素原子、硫黄原子及びケイ素原子から選択されるヘテロ原子を有する炭素数1〜25のアラルキルペンダント基;直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜25のヒドロカルビル基;直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜25のハロヒドロカルビル基;直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜25のパーハロカルビル基;炭素数1〜25のアリール基;あるいは炭素数1〜25のアラルキルペンダント基である。R7、R8、R9及びR10の残りは、水素原子である。)
前記一般式(2)で表わされるマレイミド基としては、下記式(2−1):
で表わされる構造が挙げられる。
なお、本発明において、「ヒドロカルビル基」とは、各炭素原子が少なくとも1つの水素原子で適宜置換された炭素骨格を含む基である。つまり、該「ヒドロカルビル基」とは、炭化水素基、又は炭化水素基の一部の水素原子が窒素原子を有する置換基又は酸素原子を有する置換基等で置換された基である。
該ヒドロカルビル基としては、具体的には、例えば、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜25のアルキル基;直鎖状又は分岐状の炭素数2〜24のアルケニル基;直鎖状又は分岐状の炭素数2〜24のアルキニル基;直鎖状又は分岐状の基を有する炭素数5〜25のシクロアルキル基;炭素数6〜24のアリール基;炭素数7〜24のアラルキル基等が挙げられ、更に具体的にはベンジル基、フェニルプロピル基、ナフチルメチル基、ナルチルエチル基等が挙げられる。
また、本発明において、「ハロヒドロカルビル基」とは、該ヒドロカルビル基の少なくとも1つの水素原子(ただし、全ての水素原子ではない。)が、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、フッ素原子等のハロゲン原子で置換された基である。該ハロヒドロカルビル基としては、具体的には、例えば、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜25のアルキル基の少なくとも1つの水素原子(ただし、全ての水素原子ではない。)がハロゲン原子で置換された基;直鎖状又は分岐状の炭素数2〜24のアルケニル基の少なくとも1つの水素原子(ただし、全ての水素原子ではない。)がハロゲン原子で置換された基;直鎖状又は分岐状の炭素数2〜24のアルキニル基の少なくとも1つの水素原子(ただし、全ての水素原子ではない。)がハロゲン原子で置換された基;直鎖状又は分岐状の基を有する炭素数5〜25のシクロアルキル基の少なくとも1つの水素原子(ただし、全ての水素原子ではない。)がハロゲン原子で置換された基;炭素数6〜24のアリール基の少なくとも1つの水素原子(ただし、全ての水素原子ではない。)がハロゲン原子で置換された基;炭素数7〜24のアラルキル基の少なくとも1つの水素原子(ただし、全ての水素原子ではない。)がハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
また、本発明において、「パーハロカルビル基」とは、該ヒドロカルビル基の全ての水素原子が、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、フッ素原子等のハロゲン原子で置換された基である。該パーハロカルビル基としては、具体的には、例えば、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜25のアルキル基の全ての水素原子がハロゲン原子で置換された基;直鎖状又は分岐状の炭素数2〜24のアルケニル基の全ての水素原子がハロゲン原子で置換された基;直鎖状又は分岐状の炭素数2〜24のアルキニル基の全ての水素原子がハロゲン原子で置換された基;直鎖状又は分岐状の基を有する炭素数5〜25のシクロアルキル基の全ての水素原子がハロゲン原子で置換された基;炭素数6〜24のアリール基の全ての水素原子がハロゲン原子で置換された基;炭素数7〜24のアラルキル基の全ての水素原子がハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
該ヒドロカルビル基に係る該アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基及びドデシル基等が挙げられるが、これらに限定されない。また、該ヒドロカルビル基に係る該アルケニル基としては、ビニル基、アリル基及びプロペニル基等が挙げられるが、これらに限定されない。また、該ヒドロカルビル基に係る該アルキニル基としては、エチニル基、1−プロピニル基、2−プロピニル基、1−ブチニル基及び2−ブチニル基等が挙げられるが、これらに限定されない。また、該ヒドロカルビル基に係る該シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基及びシクロオクチル基等が挙げられるが、これらに限定されない。また、該ヒドロカルビル基に係る該アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基及びアントラセニル基等が挙げられるが、これらに限定されない。該ヒドロカルビル基に係る該アラルキル基としては、ベンジル基及びフェネチル基等が挙げられるが、これらに限定されない。そして、該ハロヒドロカルビル基は、これらの基の少なくとも1つの水素原子(ただし、全ての水素原子ではない。)がハロゲン原子で置換された基であり、また、該パーハロカルビル基は、これらの基の全ての水素原子がハロゲン原子で置換された基である。
また、1又は2以上の酸素原子、窒素原子、硫黄原子及びケイ素原子から選択されるヘテロ原子を有するヒドロカルビル基とは、1又は2以上のヘテロ原子によって置換された炭素原子を有するヒドロカルビル基である。例えば、エーテル基、グリシジルエーテル基、アルコール基、カルボン酸基、エステル基、アクリル基、トリアルコキシシリル基、シリル基及びシロキシ基等の基を有するヒドロカルビル基が挙げられる。また、1又は2以上の酸素原子、窒素原子、硫黄原子及びケイ素原子から選択されるヘテロ原子を有するハロヒドロカルビル基及びパーハロカルビル基についても、ハロゲン原子での置換の有無又は数が異なること以外は、該1又は2以上の酸素原子、窒素原子、硫黄原子及びケイ素原子から選択されるヘテロ原子を有するヒドロカルビル基と同様である。
また、本発明において、「ヒドロカルビレン基」とは、ヒドロカルビル基が1価の基であるのに対し、ヒドロカルビレン基が2価の基であること以外は、ヒドロカルビル基と同様である。同様に、本発明において、「ハロヒドロカルビレン基」とは、ハロヒドロカルビル基が1価の基であるのに対し、ハロヒドロカルビレン基が2価の基であること以外は、ハロヒドロカルビル基と同様である。同様に、本発明において、「パーハロカルビレン基」とは、パーハロカルビル基が1価の基であるのに対し、パーハロカルビレン基が2価の基であること以外は、パーハロカルビル基と同様である。
また、本発明において、「アラルキルペンダント基」とは、アリール基で置換されている低級アルキル基を指し、例えば、ベンジル基、フェニルプロピル基、ナフチルメチル基、ナルチルメチル基である。
該活性放射線硬化性ポリマー(b−1)中の前記一般式(1)で表わされる構造単位のモル比(%)は、「{前記一般式(1)で表わされる構造単位に該当する構造単位の合計のモル/(前記一般式(1)で表わされる構造単位に該当する構造単位の合計のモル+前記一般式(3)で表わされる構造単位に該当する構造単位の合計のモル)}×100」であり、10〜100%、好ましくは20〜60%、特に好ましくは20〜50%である。該活性放射線硬化性ポリマー(b−1)中の前記一般式(1)で表わされる構造単位のモル比が、上記範囲内にあることにより、光硬化反応の際の架橋が十分に行われ、且つ導波路フィルムの靭性を高くすることができる。
また、該活性放射線硬化性ポリマー(b)としては、前記一般式(1)で表わされる構造単位から選択される1種以上の構造単位と、下記式(4)で表わされる構造単位とが、ランダムに共重合したポリマーであり、前記一般式(1)で表わされる構造単位のモル比が、10〜100%であるポリマー(以下、このようなポリマーを、活性放射線硬化性ポリマー(b−2)とも記載する。)が挙げられる。
式(4):
該活性放射線硬化性ポリマー(b−2)中の前記一般式(1)で表わされる構造単位のモル比(%)は、「{前記一般式(1)で表わされる構造単位に該当する構造単位の合計のモル/(前記一般式(1)で表わされる構造単位に該当する構造単位の合計のモル+前記一般式(4)で表わされる構造単位に該当する構造単位の合計のモル)}×100」であり、10〜100%、好ましくは20〜60%、特に好ましくは20〜50%である。該活性放射線硬化性ポリマー(b−2)中の前記一般式(1)で表わされる構造単位のモル比が、上記範囲内にあることにより、光硬化反応の際の架橋が十分に行われ、且つ導波路フィルムの靭性を高くすることができる。
また、該活性放射線硬化性ポリマー(b)としては、下記一般式(5)で表わされる構造単位が重合したポリマー(以下、このようなポリマーを、活性放射線硬化性ポリマー(b−3)とも記載する。)が挙げられる。下記一般式(5)で表わされる構造単位中のR1、R2、R3及びR4は、前記一般式(1)で表わされる構造単位中のR1、R2、R3及びR4と同様である。
一般式(5):
(式中、R1、R2、R3及びR4のうちの1つが、前記一般式(2)で表わされるマレイミド基である。R1、R2、R3及びR4の残りは、水素原子;直鎖状又は分岐状の炭素数1〜25のヒドロカルビル基;直鎖状又は分岐状の炭素数1〜25のハロヒドロカルビル基;あるいは直鎖状又は分岐状の炭素数1〜25のパーハロカルビル基であり、同一であっても異なってもよい。)
また、該活性放射線硬化性ポリマー(b)としては、前記一般式(1)で表わされる構造単位から選択される1種以上の構造単位、又は前記一般式(5)で表わされる構造単位を有するオレフィン重合ポリマーであり、前記一般式(1)で表わされる構造単位又は前記一般式(5)で表わされる構造単位の重合割合が、重合モノマー換算で、全オレフィン重合モノマーに対するモル比で10〜100%、好ましくは20〜60%、特に好ましくは20〜50%であるポリマーが挙げられる。なお、オレフィン重合ポリマーとは、重合モノマーとしてオレフィン類を用い、該オレフィン類を重合させて得られるポリマーのことである。
該活性放射線硬化性ポリマー(b)の分子量は、特に制限されないが、好ましくは重量平均分子量(Mw)で60000〜150000であり、特に好ましくは80000〜120000である。
該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物の屈折率は、好ましくは1.54〜1.60、特に好ましくは1.55〜1.59である。該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物の屈折率が上記範囲内にあることにより、屈折率の調整が容易となる。
本発明の光導波路に係る該低分子量化合物(a)は、活性放射線を照射することにより、マレイミド基と反応する化合物(反応性モノマー)であり、例えば、ビニルエーテル類、チオール類、(メタ)アクリレート類が挙げられる。該低分子量化合物(a)としての該ビニルエーテル類は、ビニルエーテル基(CH2=CH−O−)を有する化合物である。また、該低分子量化合物(a)としての該チオール類は、チオール基(−SH)を有する化合物である。また、該低分子量化合物(a)としての該(メタ)アクリレート類は、アクリレート基(CH2=CH−CO−O−)又はメタクリレート基(CH3−CH=CH−CO−O−)を有する化合物である。
該低分子量化合物(a)は、マレイミド基と光反応する反応基と共に、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物の屈折率を変化させるのに寄与する置換基又は元素を有する。該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物の屈折率を高くするのに寄与する置換基又は元素としては、例えば、フェニル基、アラルキルペンダント基等の置換基や、硫黄、鉄、鉛、金、白金、銀、銅、クロム、カドミウム、水銀、亜鉛、ヒ素、マンガン、コバルト、ニッケル、モリブデン、タングステン、錫、ビスマス等の元素が挙げられる。また、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物の屈折率を低くするのに寄与する置換基又は元素としては、例えば、シラノール基等の置換基や、フッ素等の元素が挙げられる。なお、該チオール類中のチオール基(−SH基)は、マレイミド基と光反応する反応基であり、且つ、チオール基が反応した後のチオール基由来の硫黄元素は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物の屈折率を高くする元素として機能する。
なお、本発明の光導波路において、該低分子量化合物(a)は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)のマレイミド基と光反応した後の構造で、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物中に存在する。また、該低分子量化合物(a)が、活性放射線を照射することにより、該低分子量化合物(a)同士で重合反応する該低分子量化合物(a)の場合、該低分子量化合物(a)の重合物は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)のマレイミド基と光反応した後の構造で、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物中に存在する。
該低分子量化合物(a)には、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物よりも屈折率が低いものと、高いものがあるため、該低分子量化合物(a)のうち、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物よりも屈折率が高いものは、該低分子量化合物(a1)として用いられ、一方、該低分子量化合物(a)のうち、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物よりも屈折率が低いものは、該低分子量化合物(a2)として用いられる。例えば、該低分子量化合物(a)としての該ビニルエーテル類は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物よりも屈折率が高いものと、低いものがあるため、該ビニルエーテル類のうち、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物よりも屈折率が高いものは、該低分子量化合物(a1)として用いられ、一方、該ビニルエーテル類のうち、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物よりも屈折率が低いものは、該低分子量化合物(a2)として用いられる。また、該低分子量化合物(a)としての該チオール類には、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物よりも屈折率が高いものと、低いものがあるため、該チオール類のうち、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物よりも屈折率が高いものは、該低分子量化合物(a1)として用いられ、一方、該チオール類のうち、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物よりも屈折率が低いものは、該低分子量化合物(a2)として用いられる。また、該低分子量化合物(a)としての該(メタ)アクリレート類には、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物よりも屈折率が高いものと、低いものがあるため、該(メタ)アクリレート類のうち、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物よりも屈折率が高いものは、該低分子量化合物(a1)として用いられ、一方、該(メタ)アクリレート類のうち、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物よりも屈折率が低いものは、該低分子量化合物(a2)として用いられる。
また、該低分子量化合物(a)の分子量は、40〜800、好ましくは60〜500、特に好ましくは100〜200である。
ここで、該低分子量化合物(a)又は該低分子量化合物(a)の重合物とマレイミド基との光反応残基について、説明する。例えば、該低分子量化合物(a)が該チオール類(R’−SH)の場合、下記反応式(A)に示すように、R’−SHを含有させた該活性放射線硬化性ポリマー(b)層に活性放射線を照射すると、該活性放射線硬化性ポリマー(b)中のマレイミド基(X)(下記反応式(A)の点線で囲んだ部分)と、R’−SHとが光反応して、R’−SHとマレイミド基との光反応残基(Y1)(下記反応式(A)の点線で囲んだ部分)が生じる。このように、本発明では、該低分子量化合物(a)とマレイミド基との光反応残基とは、マレイミド基と該低分子量化合物(a)とが光反応することによって生じたものであり、言い換えると、マレイミド基に該低分子量化合物(a)を光反応させて得られる基である。つまり、該低分子量化合物(a)とマレイミド基との光反応残基は、マレイミド基の光反応後の構造及び該マレイミド基の光反応後の構造に結合する該低分子量化合物(a)の光反応後の構造からなる基であり、該低分子量化合物(a)の光反応後の構造が、マレイミド基の反応後の基に結合した基である。
反応式(A):
(反応式(A)中、*は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)に結合していることを指す。)
なお、上記反応式(A)では、該低分子量化合物(a)とマレイミド基との光反応残基が、マレイミド基と該チオール類とのエン−チオール反応により生成する旨を説明したが、本発明では、反応形態はこれに限定されず、該低分子量化合物(a)とマレイミド基との光反応残基としては、例えば、該低分子量化合物(a)が該ビニルエーテル類、該アクリレート類又は該メタクリレート類の場合、これらの化合物が、該活性放射線硬化性ポリマー(b)中のマレイミド基の二重結合と光反応することにより生じる、該ビニルエーテル類、該アクリレート類又は該メタクリレート類とマレイミド基の二重結合との光反応残基が挙げられる。また、該低分子量化合物(a)とマレイミド基との光反応残基としては、例えば、該ビニルエーテル類、該アクリレート類又は該メタクリレート類の光重合物が、該活性放射線硬化性ポリマー(b)中のマレイミド基の二重結合に光反応することにより生じる光反応残基等が挙げられる。よって、反応形態を問わず、低分子量化合物(a)又は該低分子量化合物(a)の重合物とマレイミド基とが光反応することによって生じるものは、該該低分子量化合物(a)とマレイミド基との光反応残基に含まれる。
該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物中の該低分子量化合物(a)又は該低分子量化合物(a)の重合物とマレイミド基との光反応残基の量は、反応前の該低分子量化合物(a)の屈折率や該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物の屈折率をどの程度変化させるかによって、適宜選択されるが、反応前の該活性放射線硬化性ポリマー(b)及び該低分子量化合物(a)の合計に対する該低分子量化合物(a)の量を、2〜50質量%として反応させた量が好ましく、5〜30質量%として反応させた量が特に好ましい。
該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物は、マレイミド基同士の光架橋反応を促進させるために、光伝播損失が増大しない範囲で、光ラジカル発生剤等の光反応促進剤を含有することができる。該光ラジカル発生剤としては、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド等が挙げられる。
また、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物は、光架橋反応の感光波長領域を拡大するために、光伝播損失が増大しない範囲で、光増感剤を含有することができる。該光増感剤としては、2−クロルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロプロポキシチオキサントン等のチオキサントンや、2,3−ジクロロ−5,6−ジシアノベンゾキノン、アントラキノン等のキノン類が挙げられる。
また、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物は、必要に応じて、密着助剤、酸化防止剤、溶解促進剤等の添加剤を含有してもよい。該密着助剤としては、ビニルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、トリメトキシシリルノルボルネン、トリエトキシノルボルネン、トリメトキシシリルエチルノルボルネン等のシランカップリング剤が挙げられる。
本発明の光導波路の該コア部及び該クラッド部を形成する該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物以外の材料としては、光導波路のコア部又はクラッド部の材料として用いることができるものであれば、特に制限されないが、透明性が高く、耐熱性、耐吸水特性に優れ、更には、機械的強度が高く、該活性放射性硬化性ポリマー(b)の硬化物と密着性に優れるものが好ましい。なお、該コア部及び該クラッド部を形成する該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物以外の材料は、光導波路のどの部分に使用するのか、コア部として使用する場合は、クラッド部より屈折率をどの程度高くするのか、クラッド部として使用する場合は、コア部より屈折率をどの程度低くするのか等を考慮して、適宜選択される。
このような材料としては、例えば、光重合性のノルボルネン系樹脂、光重合性のアクリル酸系樹脂、光重合性のメタクリル酸系樹脂、光重合性のエポキシ樹脂、光重合性のオキセタン系樹脂、光重合性のスチレン系樹脂等が挙げられ、これらのうち、特に透明性に優れるという点で、光重合性の脂環式エポキシ樹脂が好ましい。また、これらは、1種でも2種以上の組合せでもよい。
本発明の光導波路を製造する方法例(2)に係る該下層クラッドは、従来より公知の方法により作製される。通常、任意の基板、例えば、ガラス基板、シリコンウェハー等の上に、該下層クラッド形成用の活性放射線硬化性ポリマーを溶解させたワニスを塗布し、溶剤を除去後、光硬化させて、該基板上に該下層クラッドを作製する。
本発明の光導波路を製造する方法例(2)に係る該活性放射線硬化性ポリマー層作成工程において、該下層クラッド上に、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層を作製する方法としては、例えば、先ず、該活性放射線硬化性ポリマー(b)及び該低分子量化合物(a)を、溶媒に溶解又は分散させて、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層作製用ワニスを作成し、このワニスを該下層クラッド上に、ドクターブレード、円コーター、スプレーコーター、ダイコーター、コンマコーター等により塗布し、次いで、該ワニスから該溶剤を揮発させて、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層を作製する方法が挙げられる。この方法において、該溶剤は、該低分子量化合物(a)より沸点が低いものであればよく、例えば、トルエン、キシレン、メシチレンが挙げられる。また、該ワニスには、必要に応じて、該光反応促進剤、該光増感剤、該添加剤を添加することができる。
本発明の光導波路を製造する方法例(2)係る該第一の照射工程は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層に、パターン形状のマスクをし、活性放射線を照射する工程である。
該第一の照射工程において、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層に照射する活性放射線としては、光反応を生じさせることができるものであればよく、例えば、可視光線、紫外線、赤外線、レーザー光線、電子線、X線等が挙げられる。これらのうち、紫外線、レーザー光線が好ましい。
該マスクは、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層に、活性放射線が照射されないようにするためのものである。そして、該低分子量化合物(a)として、該低分子量化合物(a1)を用いる場合、該第一の照射工程で活性放射線が照射された露光部はコア部となり、活性放射線が照射されなかった未露光部は中間層クラッド部となるので、該マスクのパターン形状を、中間層クラッド部のパターン形状となるようにする。一方、該低分子量化合物(a)として、該低分子量化合物(a2)を用いる場合、該第一の照射工程で活性放射線が照射された露光部は中間層クラッド部となり、活性放射線が照射されなかった未露光部はコア部となるので、該マスクのパターン形状を、コア部のパターン形状となるようにする。
該第一の照射工程において、活性放射線の照射量は、適宜選択されるが、該第一の照射工程では、該低分子量化合物(a)がマレイミド基と反応する程度の照射量を選択すればよい。該第一の照射工程は、該低分子量化合物(a)をマレイミド基と反応させることにより、該低分子量化合物(a)又は該低分子量化合物(a)の重合物を該活性放射線硬化性ポリマー(b)のマレイミド基と反応させることが目的であるので、該第二の照射工程で、マレイミド基同士の架橋反応により、該活性放射線硬化性ポリマー(b)を硬化させるための照射量よりも、照射量が少なくてもよい。例えば、活性放射線が紫外線の場合、200〜450nmを含む光源、例えば、超高圧水銀ランプ、高圧水銀灯、メタルハライドランプを使用して、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層に、500〜2000mJ/cm2の紫外線を照射する。また、活性放射線の照射量は、活性放射線の照射強度及び照射時間により、調節できる。例えば、照射強度が10〜40mW/cm2の紫外線を、100〜300秒間照射する。
そして、該第一の照射工程では、該低分子量化合物(a)又は該低分子量化合物(a)の重合物がマレイミド基と結合することによって、活性放射線が照射された露光部では、該低分子量化合物(a)又は該低分子量化合物(a)の重合物が、該活性放射線硬化性ポリマー(b)のマレイミド基と反応して、該低分子量化合物(a)又は該低分子量化合物(a)の重合物とマレイミド基との光反応残基が生成する。
本発明の光導波路を製造する方法例(2)に係る該低分子量化合物揮発工程では、加熱下又は減圧下で、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層のうちの活性放射線が照射されなかった未露光部から、該低分子量化合物(a)を揮発させる。なお、加熱下又は減圧下でとは、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層を、加熱すること、減圧下に置くこと、又は加熱しながら減圧することを指す。
該低分子量化合物揮発工程において、加熱温度又は減圧度は、未露光部の該活性放射線硬化性ポリマー(b)層中の該低分子量化合物(a)の含有量が、所定の含有量以下となるように、該活性放射線硬化性ポリマー(b)及び該低分子量化合物(a)の種類等により、適宜選択されるが、該加熱温度は、好ましくは50〜180℃、特に好ましくは80〜150℃であり、また、減圧度は、通常0.1〜0.5kPa、好ましくは0.1〜0.3kPaである。また、加熱時間又は減圧時間は、未露光部の該活性放射線硬化性ポリマー(b)層中の該低分子量化合物(a)の含有量が、所定の含有量以下となるように、適宜選択される。
活性放射線が照射されなかった未露光部の該活性放射線硬化性ポリマー(b)層中では、該低分子量化合物(a)は、マレイミド基とは結合していないので、加熱下又は減圧下で、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層から揮発する。そのため、該低分子量化合物揮発工程を行うことにより、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層中に、該活性放射線硬化性ポリマー層作製工程で作製した該活性放射線硬化性ポリマー(b)層中の含有量と同程度の量の該低分子量化合物(a)の光反応物を含有する部分と、該低分子量化合物(a)の光反応物を含有しない又は含有量が低減された部分とを形成させることができる。
本発明の光導波路を製造する方法例(2)に係る該第二の照射工程では、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層全体に、活性放射線を照射して、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層全体のマレイミド基に、架橋反応を起こさせることにより、該活性放射線硬化性ポリマー(b)を硬化する工程である。
該第二の照射工程において、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層に照射する活性放射線は、該第一の照射工程において、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層に照射する活性放射線と同様である。該第二の照射工程において、活性放射線の照射量は、適宜選択され、該活性放射線硬化性ポリマー(b)のマレイミド基同士が架橋反応を起こして、該活性放射線硬化性ポリマー(b)が光硬化するような照射量が選択される。例えば、活性放射線が紫外線の場合、200〜450nmを含む光源、例えば、超高圧水銀ランプ、高圧水銀灯、メタルハライドランプを使用して、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層に、2000〜10000mJ/cm2の紫外線を照射する。例えば、照射強度が20〜40mW/cm2の紫外線を、100〜300秒間照射する。
そして、該第二の照射工程を行うことにより、該活性放射線硬化性ポリマー(b)層は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物層になる。
本発明の光導波路を製造する方法例(2)に係る該上層クラッド作製工程では、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物層の上に、上層クラッドを作製して、光導波路を得る。
本発明の光導波路を製造する方法例(1)に係る該下層クラッドは、本発明の光導波路を製造する方法例(2)に係る該下層クラッドと同様である。
本発明の光導波路を製造する方法例(1)に係る該コア部形成用ポリマー層作成工程において、該下層クラッドの上に、該活性放射線を照射することにより硬化するコア部形成用のポリマー層を形成させる方法は、ポリマー層の形成に、該コア部形成用のポリマーを用いる以外は、本発明の光導波路を製造する方法例(2)に係る該活性放射線硬化性ポリマー層作成工程と同様である。
本発明の光導波路を製造する方法例(1)に係る該コア部硬化工程は、活性放射線を照射することにより、該露光部の該コア部形成用のポリマーを光硬化する工程であるので、活性放射線を照射する対象が、該コア部形成用のポリマー層であること及び該フォトマスクを用いること以外は、本発明の光導波路を製造する方法例(2)に係る該第二の照射工程と同様である。
そして、該コア部硬化工程を行うことにより、該コア部形成用のポリマー層の露光部が、硬化物となる。
本発明の光導波路を製造する方法例(1)に係る該現像工程は、該未露光部を現像液で除去する工程である。なお、該現像液としては、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラヒドロフラン、シクロヘキサン、シクロペンタノン、メチルエチルケトン、2−ペンタノン、リモネン、デカリン等の有機溶剤が挙げられる。これらの有機溶剤は、1種でも2種以上の組合せでもよい。また、該現像液の溶解性をコントロールするために、水や、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類のような貧溶媒を、該有機溶剤に添加することもできる。
本発明の光導波路を製造する方法例(1)に係る該コア部内封上層クラッド形成用ポリマー層形成工程において、該下層クラッド及び該コア部の上に、コア部内封上層クラッド形成用ポリマー層を形成させる方法は、ポリマー層の形成に、該コア部内封上層クラッド形成用ポリマーを用いる以外は、本発明の光導波路を製造する方法例(2)に係る該活性放射線硬化性ポリマー層作成工程と同様である。
そして、本発明の光導波路を製造する方法例(1)に係る該コア部内封上層クラッド形成用ポリマー層形成工程を行うことにより、該下層クラッド及び該コア部の上に、該コア部内封上層クラッド形成用ポリマー層を形成させる。
本発明の光導波路を製造する方法例(1)に係る該コア部内封上層クラッド硬化工程は、活性放射線を照射することにより、該コア部内封上層クラッド形成用ポリマーを硬化する工程であるので、活性放射線を照射する対象が、該コア部内封上層クラッド形成用ポリマー層であること以外は、本発明の光導波路を製造する方法例(2)に係る該第二の照射工程と同様である。
そして、本発明の光導波路を製造する方法例(1)に係る該コア部内封上層クラッド硬化工程を行うことにより、該下層クラッド及び該コア部の上に、該コア部内封上層クラッドを形成させて、光導波路を得る。
本発明の光導波路(1)及び(2)では、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の種類、該低分子量化合物(a)の種類及び該低分子量化合物(a)又は該低分子量化合物(a)の重合物とマレイミド基との光反応残基の存在量を、適宜選択することにより、コア部とクラッド部との屈折率の差を調整することができる。該コア部と該クラッド部との屈折率の差は、特に限定されないが、好ましくは0.3〜4.0%、特に好ましくは0.5〜2.5%である。なお、該低分子量化合物(a)又は該低分子量化合物(a)の重合物とマレイミド基との光反応残基の存在量は、光反応前の該活性放射線硬化性ポリマー(b)中の該低分子量化合物(a)の含有量により調節される。
本発明の光導波路(1)及び(2)では、コア部を形成する硬化物中又はクラッド部を構成する硬化物中のいずれか、あるいは、両方には、該硬化物の屈折率を変化させる該低分子量化合物(a)又は該低分子量化合物(a)の重合物とマレイミド基との光反応残基が存在している。そのため、本発明の光導波路(1)及び(2)では、該低分子量化合物(a)の種類や該低分子量化合物(a)又は該低分子量化合物(a)の重合物とマレイミド基との光反応残基の存在量を選択することにより、光導波路のコア部とクラッド部との屈折率の差を調節することができるので、コア部及びクラッド部の形成用のポリマーの種類だけで調節する場合に比べ、光導波路のコア部とクラッド部との屈折率の差の調節が容易である。
また、コア部及びクラッド部の形成用のポリマーの種類だけでコア部とクラッド部との屈折率の差を調節した従来の光導波路では、コア部を形成するためのポリマーとクラッド部を形成するためのポリマーを、同一の構造又は似た構造を有するポリマーにすることはできなかったが、本発明の光導波路では、コア部を形成するためのポリマーとクラッド部を形成するためのポリマーを、同一の構造又は似た構造を有するポリマーにすることができる。
上記では、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物の用途が、光導波路の場合について説明したが、例えば、ホログラフィー、ポリマー光ファイバー、マイクロレンズ、プリズム等の用途等、種々のポリマー材料としても適用可能である。
すなわち、本発明の活性放射線硬化性ポリマーの硬化物は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物であり、且つ、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物中には、該低分子量化合物(a1)又は該低分子量化合物(a1)の重合物とマレイミド基との光反応残基が存在している活性放射線硬化性ポリマーの硬化物である。また、本発明の活性放射線硬化性ポリマーの硬化物は、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物であり、且つ、該活性放射線硬化性ポリマー(b)の硬化物中には、該低分子量化合物(a2)又は該低分子量化合物(a2)の重合物とマレイミド基との光反応残基が存在している活性放射線硬化性ポリマーの硬化物である。これらの本発明の活性放射線硬化性ポリマーの硬化物は、ホログラフィー、ポリマー光ファイバー、マイクロレンズ、プリズム等の用途に、好適に用いられる。
以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明し、その効果を実証する。なお、これらの実施例は本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれらに限定されない。
(実施例1)
(1)活性放射線硬化性ポリマーの合成
水分および酸素濃度がいずれも1ppm以下に制御され、乾燥窒素で充満されたグローブボックス中において、デシルノルボルネン(DeNB)8.4g(35.9mmol)、フェニルエチルノルボルネン(PENB)5.3g(27.0mmol)およびジメチルマレイミドノルボルネン(DMMINB)6.2g(27.0mmol)を500mLバイアル瓶に計量し、脱水トルエン60gと酢酸エチル11gを加え、シリコン製のシーラーを被せて上部を密栓した。
次に、100mLバイアルビン中に下記化学式(6)で表わされるNi触媒1.74g(3.6mmol)と脱水トルエン10mLを計量し、スターラーチップを入れて密栓し、触媒を十分に撹拌して完全に溶解させた。
この下記化学式(6)で表わされるNi触媒溶液1mLをシリンジで正確に計量し、上記3種のノルボルネンを溶解させたバイアル瓶中に定量的に注入し室温で1時間撹拌したところ、著しい粘度上昇が確認された。この時点で栓を抜き、テトラヒドロフラン(THF)60gを加えて撹拌を行い、反応溶液を得た。
100mLビーカーに無水酢酸9.5g、過酸化水素水18g(濃度30%)、イオン交換水30gを加えて撹拌し、その場で過酢酸水溶液を調製した。次にこの水溶液全量を上記反応溶液に加えて12時間撹拌してNiの還元処理を行った。
次に、処理の完了した反応溶液を分液ロートに移し替え、下部の水層を除去した後、イソプロピルアルコールの30%水溶液を100mL加えて激しく撹拌を行った。静置して完全に二層分離が行われた後で水層を除去した。この水洗プロセスを合計で3回繰り返した後、油層を大過剰のアセトン中に滴下して生成したポリマーを再沈殿させ、ろ過によりろ液と分別した後、60℃に設定した真空乾燥機中で12時間加熱乾燥を行うことにより、ジメチルマレイミド基を有する活性放射線硬化性ポリマー#1(下記式(7−1)で表わされる構造単位と、下記式(7−2)で表わされる構造単位と、下記式(7−3)で表わされる構造単位とが、ランダムに共重合したポリマー)を得た。ポリマー#1の分子量分布は、GPC測定によりMw=10万、Mn=4万、ポリマー#1中の各構造単位のモル比は、NMRによる同定により、デシルノルボルネン構造単位(下記式(7−1))が40mol%、フェニルエチルノルボルネン構造単位(下記式(7−2))が30mol%、ジメチルマレイミドノルボルネン構造単位(下記式(7−3))が30mol%であり、屈折率はメトリコンにより1.56(測定波長;633nm)であった。
化学式(6):
式(7−1)〜(7−3):
なお、上記式(7−1)〜(7−3)中、各構造単位のカッコの右下の数字は、ポリマー中の各構造単位のmol%を表わすのであって、各構造単位が連続していることを表わすものではない。
(2)活性放射線硬化性ポリマー層形成用ワニスV1の調製
精製した上記ポリマー#1 10gを100mLのガラス容器に秤量し、これにメシチレン40g、酸化防止剤Irganox1076(チバガイギー社製)0.01g、シクロヘキシルアクリレートモノマー(大阪有機化学工業製 V#155、CAS#3066−71−5、分子量154、沸点200℃/101kPa)0.1gを加え、均一に溶解させた後、0.2μmのPTFEフィルターによりろ過を行い、清浄な活性放射線硬化性ポリマー層形成用ワニスV1を得た。
このとき、シクロヘキシルアクリレートモノマーの反応基(アクリレート基)のモル数に対するマレイミド基のモル数の比は、0.05であった。
(3)下層クラッドの作製
シリコンウエハ上に感光性ノルボルネン樹脂組成物(Avatrel2000Pワニス)をドクターブレードにより均一に塗布した後、45℃の乾燥機に15分間投入した。溶剤を完全に除去した後、塗布された全面に紫外線を100mJ照射し、乾燥機中120℃で1時間加熱して、塗膜を硬化させて、下層クラッドを形成させた。形成された下層クラッドは、厚みが20μmであり、無色透明であり、屈折率は1.52(測定波長;633nm)であった。
(4)コア部及び中間層クラッド部の形成
上記下層クラッド上に活性放射線硬化性ポリマー層形成用ワニスV1をドクターブレードによって均一に塗布した後、45℃の乾燥機に15分間投入した。溶剤を完全に除去した後、フォトマスクを圧着して紫外線を2000mJ/cm2照射した(照射強度20mW/cm2の紫外線を100秒照射)。マスクを取り去り、乾燥機中45℃で30分、85℃で30分、150℃で1時間と三段階で加熱を行った。加熱後、非常に鮮明な導波路パターンが現れているのが確認された。
次に、活性放射線硬化性ポリマー層全面に紫外線を5000mJ/cm2照射し(照射強度20mW/cm2の紫外線を250秒照射)、150℃で1時間加熱して、活性放射線硬化性ポリマー層を硬化させて、厚みが50μmのコア部及び中間層クラッド部を形成させた。このとき、コア部は、無色透明であり、屈折率は1.55であり、また、中間層クラッド部は、無色透明であり、屈折率は1.54であった。
(5)上層クラッドの形成
ポリエーテルスルホン(PES)フィルム上に、予め乾燥厚み20μmになるようにAvatrel2000Pを積層させたドライフィルムを、上記コア部及び中間層クラッド部に貼り合わせ、140℃に設定された真空ラミネーターに投入して熱圧着を行った後、紫外線を100mJ全面照射し乾燥機中120℃で1時間加熱して、Avatrel2000Pを硬化させて、上層クラッドを形成させ、光導波路を得た。このとき、上層クラッドは、無色透明であり、屈折率は1.52であった。
(6)光導波路の損失評価
850nmVCSEL(面発光レーザー)より発せられた光を50μmφの光ファイバーを経由して上記光導波路に導入し、200μmφの光ファイバーで受光を行って光の強度を測定した。尚、測定にはカットバック法を採用した。導波路長を横軸にとり、挿入損失を縦軸にプロットしていったところ、測定値はきれいに直線上に並び、その傾きから伝搬損失は0.03dB/cmと算出することができた。
(実施例2)
(1)活性放射線硬化性ポリマーの合成
公知の手法(例えば特開2003−252963号公報)を用いて、DMMINBモノマーの開環メタセシス重合を行い、ジメチルマレイミド基を有する活性放射線硬化性ポリマー#2(下記式(8)で表わされる構造単位が重合したポリマー)を得た。
式(8):
ポリマー#2の分子量分布は、GPC測定によりMw=8万、Mn=3万、屈折率はメトリコンにより1.57(測定波長;633nm)であった。
(2)活性放射線硬化性ポリマー層形成用ワニスV2の調製
精製した上記ポリマー#2 10gを100mLのガラス容器に秤量し、これにメシチレン40g、酸化防止剤Irganox1076(チバガイギー社製)0.01g、シクロヘキシルアクリレートモノマー(大阪有機化学工業製 V#155、CAS#3066−71−5、分子量154、沸点200℃/101kPa)0.1gを加え、均一に溶解させた後、0.2μmのPTFEフィルターによりろ過を行い、清浄な活性放射線硬化性ポリマー層形成用ワニスV2を得た。
このとき、シクロヘキシルアクリレートモノマーの反応基(アクリレート基)のモル数に対するマレイミド基のモル数の比は、0.2であった。
(3)下層クラッドの作製
実施例1と同様にして行った。
(4)コア部及び中間層クラッド部の形成
上記下層クラッド上に活性放射線硬化性ポリマー層形成用ワニスV2をドクターブレードによって均一に塗布を行った後、45℃の乾燥機に15分間投入した。溶剤を完全に除去した後、フォトマスクを圧着して紫外線を2000mJ/cm2照射した(照射強度20mW/cm2の紫外線を100秒照射)。マスクを取り去り、乾燥機中45℃で30分、85℃で30分、150℃で1時間と三段階で加熱を行った。加熱後、非常に鮮明な導波路パターンが現れているのが確認された。
次に、活性放射線硬化性ポリマー層全面に紫外線を5000mJ/cm2照射し(照射強度20mW/cm2の紫外線を250秒照射)、150℃で1時間加熱して、活性放射線硬化性ポリマー層を硬化させて、厚みが50μmのコア部及び中間層クラッド部を形成させた。このとき、コア部は、無色透明であり、屈折率は1.56であり、また、中間層クラッド部は、無色透明であり、屈折率は1.55であった。
(5)上層クラッドの形成
実施例1と同様の方法で行い、光導波路を得た。
(6)光導波路の損失評価
実施例1と同様の方法で行ったところ、伝搬損失は0.04dB/cmと算出することができた。
(実施例3)
(1)活性放射線硬化性ポリマーの合成
実施例1と同様にして、活性放射線硬化性ポリマー#1を得た。
(2)活性放射線硬化性ポリマー層形成用ワニスV3の調製
精製した上記ポリマー#1 10gを100mLのガラス容器に秤量し、これにメシチレン40g、酸化防止剤Irganox1076(チバガイギー社製)0.01g、2−エチルへキシル−(3−メルカプトプロピオネート)(丸善石油化学社製、CAS#50448−95−8、分子量218.36、沸点145℃/5.3kPa)0.05gを加え、均一に溶解させた後、0.2μmのPTFEフィルターによりろ過を行い、清浄な活性放射線硬化性ポリマー層形成用ワニスV3を得た。
このとき、2−エチルへキシル−(3−メルカプトプロピオネート)の反応基(メルカプト基(−SH))のモル数に対するマレイミド基のモル数の比は、0.13であった。
(3)下層クラッドの作製
実施例1と同様にして行った。
(4)コア部及び中間層クラッド部の形成
上記下層クラッド上に活性放射線硬化性ポリマー層形成用ワニスV3をドクターブレードによって均一に塗布した後、45℃の乾燥機に15分間投入した。溶剤を完全に除去した後、フォトマスクを圧着して紫外線を1000mJ/cm2照射した(照射強度10mW/cm2の紫外線を100秒照射)。マスクを取り去り、乾燥機中45℃で30分、85℃で30分、150℃で1時間と三段階で加熱を行った。加熱後、非常に鮮明な導波路パターンが現れているのが確認された。
次に、活性放射線硬化性ポリマー層全面に紫外線を6000mJ/cm2照射し(照射強度25mW/cm2の紫外線を240秒照射)、150℃で1時間加熱して、活性放射線硬化性ポリマー層を硬化させて、厚みが50μmのコア部及び中間層クラッド部を形成させた。このとき、コア部は、無色透明であり、屈折率は1.55であり、また、中間層クラッド部は、無色透明であり、屈折率は1.54であった。
(5)上層クラッドの形成
実施例1と同様にして行い、光導波路を得た。
(6)光導波路の損失評価
実施例1と同様にして行ったところ、伝搬損失は0.03dB/cmと算出することができた。
(比較例1)
(1)活性放射線硬化性ポリマーの合成
水分および酸素濃度がいずれも1ppm以下に制御され、乾燥窒素で充満されたグローブボックス中において、デシルノルボルネン(DeNB)6.7g(28.7mmol)、フェニルエチルノルボルネン(PENB)13.3g(66.9mmol)を500mLバイアル瓶に計量し、脱水トルエン60gと酢酸エチル11gを加え、シリコン製のシーラーを被せて上部を密栓した。
次に、100mLバイアルビン中に前記化学式(6)で表わされるNi触媒1.85g(3.8mmol)と脱水トルエン10mLを計量し、スターラーチップを入れて密栓し、触媒を十分に撹拌して完全に溶解させた。
この前記化学式(6)で表わされるNi触媒溶液1mLをシリンジで正確に計量し、上記2種のノルボルネンを溶解させたバイアル瓶中に定量的に注入し室温で1時間撹拌したところ、著しい粘度上昇が確認された。この時点で栓を抜き、THF60gを加えて撹拌を行い、反応溶液を得た。
100mLビーカーに無水酢酸9.5g、過酸化水素水18g(濃度30%)、イオン交換水30gを加えて撹拌し、その場で過酢酸水溶液を調製した。次にこの水溶液全量を上記反応溶液に加えて12時間撹拌してNiの還元処理を行った。
次に、処理の完了した反応液を分液ロートに移し替え、下部の水層を除去した後、イソプロピルアルコールの30%水溶液を100mL加えて激しく撹拌を行った。静置して完全に二層分離が行われた後で水層を除去した。この水洗プロセスを合計で3回繰り返した後、油層を大過剰のアセトン中に滴下して生成したポリマーを再沈殿させ、ろ過によりろ液と分別した後、60℃に設定した真空乾燥機中で12時間加熱乾燥を行うことにより、活性放射線硬化性ポリマー#3(下記式(9−1)で表わされる構造単位と、下記式(9−2)で表わされる構造単位とが、ランダムに共重合したポリマー)を得た。ポリマー#3の分子量分布はGPC測定によりMw=12万、Mn=5万、ポリマー#3中の各構造単位のモル比は、NMRによる同定により、デシルノルボルネン構造単位(下記式(9−1))が30mol%、フェニルエチルノルボルネン構造単位(下記式(9−2))が70mol%であり、屈折率はメトリコンにより1.55(測定波長;633nm)であった。
式(9−1)〜(9−2):
なお、上記式(9−1)〜(9−2)中、各構造単位のカッコの右下の数字は、ポリマー中の各構造単位のmol%を表わすのであって、各構造単位が連続していることを表わすものではない。
(2)活性放射線硬化性ポリマー層形成用ワニスV4の調製
精製した上記ポリマー#3 10gを100mLのガラス容器に秤量し、これにメシチレン40g、酸化防止剤Irganox1076(チバガイギー社製)0.01g、シクロヘキシルアクリレートモノマー(大阪有機化学工業製 V#155、CAS#3066−71−5、分子量154、沸点200℃/101kPa)1g、ラジカル発生剤イカルガキュア651(長瀬産業製、CAS#24650−42−8)0.01gを加え、均一に溶解させた後、0.2μmのPTFEフィルターによりろ過を行い、清浄な活性放射線硬化性ポリマー層形成用ワニスV4を得た。
(3)下層クラッドの作製
実施例1と同様と同様にして行った。
(4)コア部及び中間層クラッド部の形成
上記下層クラッド上に活性放射線硬化性ポリマー層形成用ワニスV4をドクターブレードによって均一に塗布した後、45℃の乾燥機に15分間投入した。溶剤を完全に除去した後、フォトマスクを圧着して紫外線を2000mJ/cm2照射した。マスクを取り去り、乾燥機中45℃で30分、85℃で30分、200℃で1時間と三段階で加熱を行った。加熱後、導波路パターンはうっすらとしか観測されなかった。
次に、活性放射線硬化性ポリマー層全面に紫外線を5000mJ/cm2照射し、150℃で1時間加熱し、厚みが50μmのコア部及び中間層クラッドを得た。このとき、コア部は、無色透明であり、屈折率は1.550であり、また、中間層クラッド部は、無色透明であり、屈折率は1.547であった。
(5)上層クラッドの形成
実施例1と同様にして行い、光導波路を得た。
(6)光導波路の損失評価
実施例1と同様にして行ったところ、伝搬損失は5dB/cmであった。
(比較例2)
(1)活性放射線硬化性ポリマーの合成
実施例1と同様にして、活性放射線硬化性ポリマー#1を得た。
(2)活性放射線硬化性ポリマー層形成用ワニスV5の調製
精製した上記ポリマー#1 10gを100mLのガラス容器に秤量し、これにメシチレン40g、酸化防止剤Irganox1076(チバガイギー社製)0.01g、シクロヘキサン(CAS#110−82−7)1gを加え、均一に溶解させた後、0.2μmのPTFEフィルターによりろ過を行い、清浄な活性放射線硬化性ポリマー層形成用ワニスV5を得た。
(3)下層クラッドの作製
実施例1と同様にして行った。
(4)中間硬化物層の形成
上記下層クラッド上に活性放射線硬化性ポリマー層形成用ワニスV5をドクターブレードによって均一に塗布した後、45℃の乾燥機に15分間投入した。溶剤を完全に除去した後、フォトマスクを圧着して紫外線を2000mJ/cm2照射した。マスクを取り去り、乾燥機中45℃で30分、85℃で30分、120℃で1時間と三段階で加熱を行った。加熱後、導波路パターンは全く観測されなかった。
次に、活性放射線硬化性ポリマー層全面に紫外線を5000mJ/cm2照射し、150℃で1時間加熱して、活性放射線硬化性ポリマー層を硬化させて、厚みが50μmの硬化物層を形成させた。
(5)上層クラッドの形成
実施例1と同様にして行い、光導波路を得た。
(6)光導波路の損失評価
導波路構造が確認できなかったため測定を行わなかった。