JPH07159738A - アクティブ光導波路用組成物、これを用いたアクティブ光導波路の製造法及びアクティブ光導波路 - Google Patents

アクティブ光導波路用組成物、これを用いたアクティブ光導波路の製造法及びアクティブ光導波路

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JPH07159738A
JPH07159738A JP5305121A JP30512193A JPH07159738A JP H07159738 A JPH07159738 A JP H07159738A JP 5305121 A JP5305121 A JP 5305121A JP 30512193 A JP30512193 A JP 30512193A JP H07159738 A JPH07159738 A JP H07159738A
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optical waveguide
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electro
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Shigeru Hayashida
茂 林田
Masaki Morita
正樹 森田
Yukinori Nagao
幸徳 長尾
Yoshisaki Abe
芳首 阿部
Takahisa Misonoo
堯久 御園生
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Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐熱性に優れ、かつ光スイッチングや変調等
の光信号処理に優れたアクティブ光導波路用組成物、こ
れを用いたアクティブ光導波路の製造法及びアクティブ
光導波路を提供する。 【構成】 フッ素化ポリアミド酸及び非線形光学材料を
含むアクティブ光導波路用組成物、これを用いたアクテ
ィブ光導波路の製造法及びアクティブ光導波路。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アクティブ光導波路用
組成物、これを用いたアクティブ光導波路の製造法及び
アクティブ光導波路に関する。
【0002】
【従来の技術】オプトエレクトロニクスIC(OEI
C)における光導波路には、従来からLiNbO3、L
iTaO3、PLZT、Sr2Nb27等の無機材料が用
いられている。しかしながら、これらの材料は潮解性や
低い被破壊しきい値、さらには高誘電率のため応答速度
が遅く、そのため適用できる周波数帯域が限定される問
題点がある。これに対して有機高分子材料は、一般に潮
解性もなく被破壊しきい値が高いなど無機材料に比べて
優れているが、このような高分子材料は一般には配向性
がなく、このままでは電気光学効果を利用した光スイッ
チや変調素子等の材料として用いることができない。一
般に配向性のない高分子材料に対し、加熱しながら直流
電場を印加し配向させる、すなわち、ポ−リング処理に
より電気光学効果を発現させる手法が用いられるが、ポ
−リング後常温に戻し放置すること及び使用することに
よって配向が失われ、電気光学効果が消失する重大な問
題点がある。従来、高分子系光導波路材料としてポリメ
タクリレ−ト(PMMA)などが精力的に研究されてい
るが、ガラス転移温度(Tg)が150℃程度と低くOE
IC製造中にかかる200℃以上の温度においてポ−リ
ングによって発現した配向性が完全に消失する問題点が
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、耐熱
性、電気光学効果に優れ、広い周波数帯域に適用できる
アクティブ光導波路用組成物、これを用いたアクティブ
光導波路の製造法及びアクティブ光導波路を提供するも
のである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、フッ素化ポリ
アミド酸及び電気光学材料を含むアクティブ光導波路用
組成物に関する。
【0005】また、本発明は、アクティブ光導波路用組
成物中のフッ素化ポリアミド酸を、イミド閉環してフッ
素化ポリイミドとし、電気光学材料を配向させることを
特徴とするアクティブ光導波路の製造法に関する。
【0006】また、本発明は、フッ素化ポリイミド及び
電気光学材料を構成要素とするアクティブ光導波路に関
する。
【0007】以下本発明を詳細に説明する。本発明に用
いられるフッ素化ポリアミド酸は、フルオロ基、フルオ
ロアルキル基等を有するポリアミド酸であり通常のポリ
アミド酸の製造と同様な条件で製造でき、一般的にはN
−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトア
ミド、N,N−ジメチルホルムアミドなどの極性有機溶
媒中で、少なくとも一方がフルオロ基、フルオロアルキ
ル基で置換されたジアミンとテトラカルボン酸またはそ
の誘導体とを反応させて製造することができる。フルオ
ロ基、フルオロアルキル基等で置換されたジアミンとし
ては、例えば、3−フルオロ−1、2−フェニレンジア
ミン、4−フルオロ−1、2−フェニレンジアミン、
3、4−ジフルオロ−1、2−フェニレンジアミン、3
−フルオロ−1、3−フェニレンジアミン、4−フルオ
ロ−1、3−フェニレンジアミン、3、4−ジフルオロ
−1、3−フェニレンジアミン、3−フルオロ−1、4
−フェニレンジアミン、4−フルオロ−1、4−フェニ
レンジアミン、3、4−ジフルオロ−1、4−フェニレ
ンジアミン、3−トリフルオロメチル−1、2−フェニ
レンジアミン、4−トリフルオロメチル−1、2−フェ
ニレンジアミン、3−トリフルオロメチル−1、3−フ
ェニレンジアミン、4−トリフルオロメチル−1、3−
フェニレンジアミン、3−トリフルオロメチル−1、4
−フェニレンジアミン、4−トリフルオロメチル−1、
4−フェニレンジアミン、2、2′−(ビストリフルオ
ロメチル)−4、4′−ジアミノビフェニル、2、2′
−ジフルオロ−4、4′−ジアミノビフェニル等が挙げ
られる。
【0008】またフルオロ基、フルオロアルキル基等で
置換されたテトラカルボン酸やその誘導体としての酸無
水物、酸塩化物、エステル化物としては、例えば、1−
フルオロピロメリット酸、1、4−ジフルオロピロメリ
ット酸、1−トリフルオロメチルピロメリット酸、2、
2−ビス(2、3−ジカルボキシフェニル)−ヘキサフ
ルオロプロパン、1、4−ビス(3、4−ジカルボキシ
トリフルオロフェノキシ)テトラフルオロベンゼン、
2、2′−ジフルオロ−3、3′、4、4′−ビフェニ
ルテトラカルボン酸、2、2′−ビス(トリフルオロメ
チル)−3、3′、4、4′−ビフェニルテトラカルボ
ン酸やこれらの酸無水物、酸塩化物、エステル化物等が
挙げられる。なお、上記以外のフルオロ基、フルオロア
ルキル基等で置換されていないジアミンやテトラカルボ
ン酸及びその誘導体を本発明の目的を阻害しない範囲で
用いてもよい。
【0009】本発明におけるフッ素化ポリアミド酸は、
電気光学効果、耐熱性等の点から、イミド閉環してフッ
素化ポリイミドとなった時、屈折率が1.4〜1.9
(589nm)、誘電率が2.6〜3.5(1MHz)及び
ガラス転移温度(Tg)が300℃以上となるものが好ま
しい。
【0010】本発明におけるフッ素化ポリアミド酸は、
電気光学効果、耐熱性等の点から、式 (I−1)
【化9】 で表わされる繰り返し単位及び式(I−2)
【化10】 で表わされる繰り返し単位の少なくとも1つと式(II−
1)
【化11】 で表わされる繰り返し単位及び式(II−2)
【化12】 で表わされる繰り返し単位の少なくとも1つとを有する
フッ素化ポリアミド酸であることが好ましい。
【0011】フッ素化ポリアミド酸中に前記式(I−
1)で表される繰り返し単位又は前記式(I−2)で表
される繰り返し単位を与えるには、例えば、ジアミンと
して2,2′−(ビストリフルオロメチル)−4,4′
−ジアミノビフェニルを用い、テトラカルボン酸無水物
としてピロメリット酸無水物を用いればよい。
【0012】フッ素化ポリアミド酸中に前記式(II−
1)で表される繰り返し単位又は前記式(II−2)で表
される繰り返し単位を与えるには、例えば、ジアミンと
して2,2′−(ビストリフルオロメチル)−4,4′
−ジアミノビフェニルを用い、テトラカルボン酸無水物
として2,2′−ビス(トリフルオロメチル)−3,
3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸無水物を
用いればよい。
【0013】本発明におけるフッ素化ポリアミド酸をイ
ミド閉環させることにより得られるフッ素化ポリイミド
の屈折率は、使用するジアミンやテトラカルボン酸及び
その誘導体の種類と使用量を適宜選択することにより容
易に調整することができる。例えば、フッ素化ポリアミ
ド酸において前記式(I−1)で表される繰り返し単位
又は前記式(I−2)で表される繰り返し単位の含有量
を増やすと、得られるフッ素化ポリイミドの屈折率を増
大させることができる。一方、フッ素化ポリアミド酸に
おいて前記式(II−1)で表される繰り返し単位又は前
記式(II−2)で表される繰り返し単位の含有量を増や
すと、得られるフッ素化ポリイミドの屈折率を減少させ
ることができる。
【0014】本発明においては、ジアミンやテトラカル
ボン酸又はその誘導体は、単一で用いるばかりでなく、
複数のジアミンやテトラカルボン酸又はその誘導体を混
合して用いることができる。その場合は、複数または単
一のジアミンのモル数の合計と複数または単一のテトラ
カルボン酸又はその誘導体のモル数の合計が等しいかほ
ぼ等しくなるようにすることが好ましい。ジアミンとテ
トラカルボン酸又はその誘導体の反応により得られたフ
ッ素化ポリアミド酸の溶液において、その溶液の固形分
濃度は5〜40重量%、特に10〜25重量%であるこ
とが好ましい。また、フッ素化ポリアミド酸は、固形分
濃度15重量%のとき、そのn−メチル−2−ピロリド
ン溶液の回転粘度(20℃)が、2000〜8000mP
a・sであるものが好ましく、4000〜6000mPa・sで
あるものがより好ましい。
【0015】本発明におけるフッ素化ポリイミドは、電
気光学効果、耐熱性等の点から、一般式(I)
【化13】 で表わされる繰り返し単位及び一般式(II)
【化14】 で表わされる繰り返し単位を有するフッ素化ポリイミド
であることが好ましい。
【0016】本発明における電気光学材料としては、特
に制限はなく公知のものを使用することができるが、耐
熱性及び電気光学効果の点からペリレン系化合物が好ま
しく、さらに、非対称構造を有するペリレン化合物が特
に好ましい。非対称構造を有するペリレン化合物として
は、次の一般式(III)で表される非対称型3,4:
9,10−ペリレンビス(ジカルボキシミド)化合物又
は一般式(IV)
【化15】
【化16】 (但し、R1は、水素原子、アルキル基、フルオロアル
キル基、アルキル基若しくはアルコキシ基置換された炭
素数6〜10のアリール基又はフルオロアルコキシ基置
換された炭素数6〜10のアリール基であり、R2は、
アミノ基、アルコキシ基、ニトリル基又はニトロ基であ
り、Arは、置換基を有するアリ−ル基である)で表わ
される非対称型3,4:9,10−ペリレンビス(ジカ
ルボキシミド)化合物が好ましい。
【0017】この一般式(III)及び(IV)で表わされ
る非対称型3,4:9,10−ペリレンビス(ジカルボ
キシミド)化合物としては、例えば、以下のような化合
物等が列挙できる。
【0018】
【化17】
【0019】
【化18】
【0020】前記一般式(III)又は(IV)で表わされ
る非対称型3,4:9,10−ペリレンビス(ジカルボ
キシミド)化合物は、以下のようにして合成することが
できる。3,4:9,10−ペリレンテトラカルボン酸
無水物(V)とアミン類の反応によって得られる一般式
(VI)で表わされる3,4:9,10−ペリレンテトラ
カルボン酸モノアンヒドリド=モノイミドと芳香族ジア
ミン誘導体又は芳香族アミン誘導体の反応によってそれ
ぞれ一般式(III)又は(IV)の化合物が合成できる。
これらの反応は、例えば、日本化学会誌1979年、5
28ペ−ジ、1980年、1391ペ−ジに報告されて
いる。以下、一般式(III)又は(IV)で表わされる非
対称型3,4:9,10−ペリレンビス(ジカルボキシ
ミド)化合物の合成法を詳述する。
【化19】
【化20】 (但し、R1は、水素原子、アルキル基、フルオロアル
キル基、アルキル基若しくはアルコキシ基置換された炭
素数6〜10のアリール基又はフルオロアルコキシ基置
換された炭素数6〜10のアリール基である)
【0021】一般式(III)又は(IV)で表わされる非
対称型3,4:9,10−ペリレンビス(ジカルボキシ
ミド)化合物の合成原料である一般式(VI)で表わされ
る化合物は、以下のように合成できる。三つ口フラスコ
に適当量の水と3,4:9,10−ペリレンテトラカル
ボン酸無水物(V)(12.8mmol)を入れ、かきまぜ
ながら恒温槽で温度を20〜40℃に保ち、あらかじめ
同じ温度に保ってあるアミン化合物(130mmol)を一
度に加えかきまぜ反応させる。反応時間は、20〜36
0分である。反応後塩酸酸析し沈殿をろ過十分水洗して
アミンを除いたのち、1%水酸化カリウム溶液中に入れ
加熱熱ろ過する。熱ろ過により得られたろ液に塩化カリ
ウムが10%濃度になるように加え沈殿を析出させる。
この塩析を繰り返して精製し、一般式(VI)で表わされ
る化合物を得ることができる。
【0022】この一般式(VI)で表わされる3,4:
9,10−ペリレンテトラカルボン酸モノアンヒドリド
=モノイミド化合物としては、例えば、以下のような化
合物等が挙げることができる。
【0023】
【化21】
【0024】
【化22】
【0025】前記一般式(III)で表わされる化合物
は、つぎのように合成できる。三つ口フラスコに一般式
(VI)の化合物(2.5mmol)とオルソフェニレンジア
ミン誘導体(32mmol)を入れ、かきまぜながら180
℃で4時間加熱反応させる。放冷した反応混合物にメタ
ノ−ルを加え沈殿をろ別メタノ−ル洗浄する。この沈殿
に1%水酸化カリウム溶液を加え加熱ろ過し、つぎに、
アルカリ性亜ジチオン酸ナトリウム溶液(水200部、
水酸化カリウム4部、亜ジチオン酸ナトリウム4部)で
45℃15分処理した後、可溶物をろ過して除き、残留
物は水に入れ塩酸で酸性にした後、沈殿をろ別、水洗乾
燥して一般式(III)の化合物を得ることができる。
【0026】また、一般式(IV)で表わされる化合物
は、つぎのように合成できる。三つ口フラスコに一般式
(VI)の化合物(2.5mmol)と芳香族アミン誘導体
(32mmol)を入れ、かきまぜながら180℃で6時間
加熱反応させる。放冷した反応混合物にメタノ−ルを加
え沈殿をろ別メタノ−ル洗浄する。この沈殿に1%水酸
化カリウム溶液を加え加熱ろ過し、得られた沈殿を水
洗、メタノ−ル洗浄後、乾燥して一般式(IV)で表わさ
れる化合物を得ることができる。
【0027】本発明のアクティブ光導波路用組成物は、
例えば、フッ素化ポリアミド酸の極性有機溶媒溶液に電
気光学材料を加えて撹拌等により混合することにより容
易に製造することができる。この際、電気光学材料の使
用量は、フッ素化ポリアミド酸100重量部に対して
0.1〜10重量部の範囲とすることが好ましく、0.
5〜5重量部とすることがより好ましく、0.5〜3重
量部とすることが特に好ましい。この使用量が少なすぎ
ても多すぎても、電気光学特性、その他の光学特性、機
械特性、安定性、作業性等が劣る傾向がある。本発明の
アクティブ光導波路用組成物には、フッ素化ポリアミド
酸以外のポリマー(例えば、フッ素原子を含んでいない
ポリアミド酸、液晶ポリエステル等の液晶性ポリマ
ー)、ピンホール防止剤、レベリング剤、可塑剤、密着
性向上剤等の添加剤などを含ませることができる。
【0028】本発明のアクティブ光導波路用組成物を用
いたアクティブ光導波路について説明する。本発明のア
クティブ光導波路は、例えば、光マトリックススイッ
チ、変調器、光偏光器、光アイソレーター等に用いられ
る。光マトリックススイッチ、変調器の基本形態を図1
に示す。光導波路の形成においては、一般的な製膜法、
例えば、スピンコート法、浸漬法、ドクターブレード
法、ワイヤーバー法、ローラー法、スプレー法等を用い
ることができる。光導波路のコア材とクラッド材の選択
は、光の波長、使用用途に適した屈折率の差になるよう
にすればよい。
【0029】本発明のアクティブ光導波路は、アクティ
ブ光導波路用組成物を、例えば、シリコン基板上にスピ
ンコ−トし、窒素雰囲気下で加熱処理しアクティブ光導
波路用組成物中のフッ素化ポリアミド酸をイミド閉環し
てフッ素化ポリイミドとし、電気光学材料を配向させる
ことによりアクティブ光導波路を形成することができ
る。例えば、アクティブ光導波路の一態様である方向性
結合器型光スイッチの製造について図2を参照しつつ説
明する。1は基板、2は下部電極、3は下部クラッド
層、4はコア層、5はアルミニウム層、6はレジスト
層、7は上部クラッド層、8は上部電極を意味する。シ
リコン等の基板の上にアルミニウム等の下部電極2を蒸
着法やスパッタ法等により作製し、次に本発明のアクテ
ィブ光導波路用組成物からなるコア層4よりも屈折率の
小さい、本発明のアクティブ光導波路用組成物における
二つの必須構成要素の内の一つの構成要素である一般式
(I)で表されるフッ素化ポリイミドで構成される下部
クラッド層3を形成する。この上に本発明のアクティブ
光導波路用組成物(電気光学材料及び(I)で表される
フッ素化ポリアミド酸を必須構成要素として含む)を所
定の厚さに塗布し、加熱キュアすることによりコア層4
を得る。次に蒸着法等によりアルミニウム層5をつけた
後に、レジスト塗布、プリベ−ク、露光、現像、アフタ
−ベ−クを行ない、パタ−ニングされたレジスト層6を
得る。レジスト層6により保護されていないアルミニウ
ムをウェットエッチングにより除去した後、アルミニウ
ム層5で保護されていないコア層4のポリイミド層をド
ライエッチングにより除去する。残ったアルミニウム層
6をウェットエッチングで除去し、この上に前記下部ク
ラッド層3形成に用いたポリイミドを用いて上部クラッ
ド層7を形成する。最後にマスクパタ−ンを通して所定
のコア層4の上に上部電極8を蒸着法やスパッタ法等に
より形成し方向性結合器型光スイッチが得られる。
【0030】前記アクティブ光導波路中のコア層に含ま
れる電気光学材料を配向させるには、ポ−リング処理等
を行なえばよい。例えば、電場を印加しながら加熱して
イミド閉環によるイミド化を行ないながら、同時に電気
光学材料を配向させることができる。電場の印加方法に
は、電極を設けて行なう方法、コロナ放電で表面を帯電
させる方法等が挙げられる。電場の強さは、105V/
mとすることが好ましく、106V/m以上とすること
がより好ましい。また、イミド閉環によるイミド化を行
ない最終的な構造であるフッ素化ポリイミドとした後
に、これに電場を加えてTg以上の温度に加熱して電気光
学材料を配向させることもできる。導波路は、通常、1
0μm〜15μm幅で、3μm〜4μmの高さで形成さ
れ、パタ−ン間隔は、2μm〜3μm程度である。
【0031】本発明は、プラスチック中で最も高い耐熱
性を有するフッ素化ポリイミドを光導波路のコア層、ク
ラッド層のいずれかまたは両方に用いることを特徴とす
る。また、耐熱性に優れる電気光学材料である3,4:
9,10−ペリレンビス(ジカルボキシミド)化合物を
前記フッ素化ポリイミド中に含有することを特徴とす
る。該耐熱性に優れるフッ素化ポリイミド及び3,4:
9,10−ペリレンビス(ジカルボキシミド)化合物を
使用することにより光導波路作製時の熱安定性に優れる
特徴を有している。さらにスピンコ−ト法により、容易
に大面積光導波路が作製できるという利点を持ち、光導
波路の低価格化が可能である。
【0032】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるもので
はない。
【0033】製造例1 N−メチル−3,4:9,10−ペリレンテトラカルボ
ン酸モノアンヒドリド=モノイミド(A−1)の合成 三つ口フラスコに100mlの水と3,4:9,10−ペ
リレンテトラカルボン酸無水物(V)5g(12.8mm
ol)を入れ、かきまぜながら恒温槽で20℃に保ち、あ
らかじめ同じ温度に保ってある40%メチルアミン7.
8gを一度に加え25分かきまぜ反応させた。反応後塩
酸酸析し沈殿をろ過十分水洗してアミンを除いたのち、
1%水酸化カリウム溶液中に入れ加熱熱ろ過した。沈殿
はさらに1%水酸化カリウム中に入れ加熱熱ろ過するこ
とをろ液の赤色がうすくなるまで繰り返し、アルカリ不
溶物を除いた。これら熱ろ過により得られたろ液を全部
集め、塩化カリウムを10%濃度になるように加えA−
1をカリウム塩として析出させ、溶存している原料を除
いた。この塩析を繰り返して精製し、最後に塩酸を加え
塩析させ、水洗乾燥してA−1を得た。
【0034】製造例2〜4 A−2、A−3、A−4の合成 製造例1において40%メチルアミン7.8gを70%
エチルアミン9.4g、プロピルアミン9.0g、ブチ
ルアミン9.4gにそれぞれ置き換えて製造例1と同様
の合成を行ない、N−エチル−3,4:9,10−ペリ
レンテトラカルボン酸モノアンヒドリド=モノイミド
(A−2)、N−プロピル−3,4:9,10−ペリレ
ンテトラカルボン酸モノアンヒドリド=モノイミド(A
−3)、N−ブチル−3,4:9,10−ペリレンテト
ラカルボン酸モノアンヒドリド=モノイミド(A−4)
を得た。
【0035】製造例5 p−(2,2,2−トリフルオロエトキシ)アニリンの
合成 窒素雰囲気下、300ml三つ口フラスコ中で2、2、2
−トリフルオロエタノ−ル200mlにナトリウム10.
1g(0.44mol)を溶解させ、これにp−フルオロ
ニトロベンゼン40ml(0.38mol)を滴下し、4時
間還流した。室温まで冷却後、注水(約1リットル)
し、析出した固体を水洗乾燥し、p−(2,2,2−ト
リフルオロエトキシ)ニトロベンゼン(収率62%、融
点76.5℃)を得た。窒素雰囲気下、200ml三つ口
フラスコ中にp−(2,2,2−トリフルオロエトキ
シ)ニトロベンゼン30.1g(0.14mol)、還元
鉄82.1g(1.47mol)、エタノ−ル120ml及
び水40mlを入れ、かくはんしながら濃塩酸1.4mlを
滴下し、続いて1時間還流した。室温まで冷却後、ろ別
し、反応溶液を氷水(約2リットル)に注ぎ、析出した
固体を水洗乾燥して淡い桃色固体のp−(2,2,2−
トリフルオロエトキシ)アニリン24.4g(0.13
mol)を得た。収率は94%、融点は69.4℃であっ
た。
【0036】製造例6 p−トリフルオロメトキシアニリンの合成 製造例5において2,2,2−トリフルオロエタノ−ル
をトリフルオロメタノ−ルに置き換えて製造例5と同様
の合成を行い、p−トリフルオロメトキシアニリン2
3.6g(0.13mol)を得た。融点は63.5℃で
あった。
【0037】製造例7〜9 A−5、A−6、A−7の合成 製造例1において40%メチルアミン7.8gをp−メ
トキシアニリン18.7g、p−トリフルオロメトキシ
アニリン26.9g、p−(2,2,2−トリフルオロ
エトキシ)アニリン29.0gにそれぞれ置き換えて製
造例1と同様の合成を行ない、N−p−メトキシフェニ
ル−3,4:9,10−ペリレンテトラカルボン酸モノ
アンヒドリド=モノイミド(A−5)、N−p−トリフ
ルオロメトキシフェニル−3,4:9,10−ペリレン
テトラカルボン酸モノアンヒドリド=モノイミド(A−
6)、N−p−(2,2,2−トリフルオロエトキシ)
フェニル−3,4:9,10−ペリレンテトラカルボン
酸モノアンヒドリド=モノイミド(A−7)を得た。
【0038】製造例10 P−1の合成 三つ口フラスコに製造例1で合成したA−1、1.0g
(2.5mmol)と4−ニトロ−1,2−フェニレンジア
ミン3.9g(32mmol)を入れ、かきまぜながら18
0℃で4時間加熱反応させた。放冷した反応混合物にメ
タノ−ルを加え沈殿をろ別メタノ−ル洗浄して4−ニト
ロ−1、2−フェニレンジアミンを除いた。この沈殿に
1%水酸化カリウム溶液を加え加熱ろ過して未反応のA
−1を除いた。この沈殿はつぎにアルカリ性亜ジチオン
酸ナトリウム溶液(水200部、水酸化カリウム4部、
亜ジチオン酸ナトリウム4部)で45℃15分処理した
後、可溶物をろ過して除き、残留物は水に入れ塩酸で酸
性にした後、沈殿をろ別、水洗乾燥して3,4:9,1
0−ペリレンビス(ジカルボキシミド)ベンゾイミダゾ
−ル誘導体P−1、1.0g(収率80%)を得た。元
素分析値、吸収極大波長、質量スペクトル(m/e)の
測定結果を表1に示す。
【0039】製造例11〜13 P−2、P−3、P−4の合成 製造例10においてA−1、1.0gをA−2、1.0
g(2.5mmol)、A−3、1.1g(2.5mmol)、
A−4、1.1g(2.5mmol)にそれぞれ置き換えて
製造例10と同様の合成を行ない、3,4:9,10−
ペリレンビス(ジカルボキシミド)ベンゾイミダゾ−ル
誘導体P−2、1.0g(収率78%)、P−3、1.
1g(収率79%)、P−4、1.1g(収率78%)
を得た。元素分析値、吸収極大波長、質量スペクトル
(m/e)の測定結果を表1に示す。
【0040】製造例14〜16 P−5、P−6、P−7の合成 製造例11〜13においてA−1、1.0gをA−5、
3.1g(2.5mmol)、A−6、4.4g(2.5mm
ol)、A−7、4.8g(2.5mmol)にそれぞれ置き
換えて製造例10と同様の合成を行ない、3,4:9,
10−ペリレンビス(ジカルボキシミド)ベンゾイミダ
ゾ−ル誘導体P−5、1.1g(収率74%)、P−
3、1.2g(収率72%)、P−4、1.2g(収率
72%)を得た。元素分析値、吸収極大波長、質量スペ
クトル(m/e)の測定結果を表1に示す。
【0041】
【表1】
【0042】製造例17 P−8の合成 三つ口フラスコに製造例1で合成したA−1、1.0g
(2.5mmol)とp−4−ニトロフェニルアゾアニリン
7.7g(32mmol)を入れ、かきまぜながら180℃
で6時間加熱反応させ、放冷した反応混合物にメタノ−
ルを加え沈殿をろ別メタノ−ル洗浄する。この沈殿に1
%水酸化カリウム溶液を加え加熱ろ過し、得られた沈殿
を水洗、メタノ−ル洗浄後、乾燥して3,4:9,10
−ペリレンビス(ジカルボキシミド)誘導体P−8、
0.5g(収率30%)を得た。元素分析値、吸収極大
波長、質量スペクトル(m/e)の測定結果を表2に示
す。
【0043】製造例18〜21 P−9〜P−14の合成 製造例17においてA−1、1.0gをA−2、1.0
g(2.5mmol)、A−3、1.1g(2.5mmol)、
A−4、1.1g(2.5mmol)、A−5、3.1g
(2.5mmol)、A−6、4.4g(2.5mmol)、A
−7、4.8g(2.5mmol)にそれぞれ置き換えて製
造例17と同様の合成を行ない、3,4:9,10−ペ
リレンビス(ジカルボキシミド)誘導体P−9、0.5
g(収率30%)、P−10、0.5g(収率31
%)、P−11、0.5g(収率32%)、P−12、
0.6g(収率34%)、P−13、0.6g(収率3
3%)、P−14、0.7g(収率33%)を得た。元
素分析値、吸収極大波長、質量スペクトル(m/e)の
測定結果を表2に示す。
【0044】
【表2】
【0045】実施例1 前記製造例10において製造した電気光学材料としての
3,4:9,10−ペリレンビス(ジカルボキシミド)
ベンゾイミダゾ−ル誘導体(P−1)1重量部とフッ素
化ポリアミド酸OPI1005(日立化成工業社製)1
5重量部をNMP200重量部に溶解して得られたアク
ティブ光導波路用組成物の溶液を100nm厚の半透明ア
ルミ電極を付けた石英ガラス上に回転数2000rpmで
スピン塗工し、2μm膜を形成した。NMP溶剤を除去
するため真空下120℃、6時間ソフトベ−クし、続い
て前記の膜上に100nm厚の半透明アルミ電極を形成し
サンドウィッチ型のサンプルを作製した。電極間に40
0Vの電圧を印加しながら2℃/分の昇温速度で250
℃(ポーリング温度)にサンプルを加熱し、さらに、4
00Vの電圧を印加しながら同温度で1時間保持し、そ
の後、400Vの電圧を印加しながら室温まで冷却して
アクティブ光導波路試験用サンプル(ここでは、図2に
おけるコア層4の部分に対応するコア部のみを含み、ク
ラッド部にあたるものはない)を作製した。
【0046】図3に示す測定装置を用いて前記アクティ
ブ光導波路試験用サンプルについて熱安定性を調べた。
図3に示す測定装置は、次のように構成されたものであ
る。すなわち、QスイッチパルスNd:YAGレ−ザ9
からの光を偏光子10、可視光カットフィルタ11を通
過させ、1.06μmの偏光成分のみを取り出す。取り
出された偏光は、ハ−フミラ−12により二分割され、
一方は、ヒ−タ13内に設置されたサンプル14に照射
され、サンプル14より発生する0.532μmの光の
特定の偏光成分は、赤外光カットフィルタ15、検光子
16、分光器17を通して光電子増倍管18により測定
される。他方は、レ−ザパワ−の変動を補正するために
水晶板19に照射され、赤外光カットフィルタ20を通
して光電子増倍管21によって、0.532μmの光を
モニタするのに使用される。室温において光電子増倍管
18により測定されたこの光の強度、すなわち、SHG
強度をr(0)と定義する。また、50時間、任意の温度
Tにおいてアニ−ルした後に測定されたこの光の強度、
すなわち、SHG(セカンド ハーモニック ジェネレー
ション)強度をr(T)と定義する。熱安定性は、前記r
(0)とr(T)から下記式(1)を用いて求めた電気光学
特性の保持率d(T)から評価し、結果を表3に示した。
【数1】
【0047】実施例2〜12 実施例1において用いた3,4:9,10−ペリレンビ
ス(ジカルボキシミド)ベンゾイミダゾ−ル誘導体(P
−1)とポリアミド酸OPI−1005に代えて、表3
に示す電気光学材料及びフッ素化ポリアミド酸(日立化
成工業社製)を用いて、実施例1と同様にしてアクティ
ブ光導波路試験用サンプルを作製し、電気光学特性の保
持率d(T)を評価し、結果を表3に示した。
【0048】比較例1 実施例1において用いた3,4:9,10−ペリレンビ
ス(ジカルボキシミド)ベンゾイミダゾ−ル誘導体(P
−1)とフッ素化ポリアミド酸OPI−1005に代え
て、表3に示す4−〔N−エチル−N−(2−ヒドロキ
シエチル)〕−アミノ−4′−ニトロアゾベンゼン(Di
sperse Red1)とポリメチルメタクリレ−ト(PMM
A)溶液(12重量%)を用い、ポ−リング温度を15
0℃にした以外は実施例1と同様にしてアクティブ光導
波路試験用サンプルを作製し、電気光学特性の保持率d
(T)を評価し、結果を表3に示した。電気光学特性
は、100℃に加熱するだけで75%消失した。
【0049】
【表3】
【0050】
【発明の効果】本発明の電気光学用組成物は光学的に良
好な透明膜を与える。本発明の電気光学用組成物を用い
て作製したアクティブ光導波路は、熱的に非常に安定で
あり、光スイッチ、変調器等の電気光学素子を作製する
のに好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】光マトリックススイッチ、変調器の基本形態。
【図2】アクティブ光導波路作製工程の説明図。
【図3】SHGの測定装置の説明図。
【符号の説明】
1 基板 2 下部電極 3 下部クラッド層 4 コア層 5 アルミニウム層 6 レジスト層 7 上部クラッド層 8 上部電極 9 QスイッチパルスNd:YAGレ−ザ 10 偏光子 11 可視光カットフィルタ 12 ハ−フミラ− 13 ヒ−タ 14 サンプル 15 赤外光カットフィルタ 16 検光子 17 分光器 18 光電子増倍管 19 水晶板 20 赤外光カットフィルタ 21 光電子増倍管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 芳首 千葉県野田市山崎1411−6 (72)発明者 御園生 堯久 埼玉県川口市根岸台1855−2

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フッ素化ポリアミド酸及び電気光学材料
    を含むアクティブ光導波路用組成物。
  2. 【請求項2】 フッ素化ポリアミド酸が、イミド閉環し
    てフッ素化ポリイミドとなった時、屈折率が1.4〜
    1.9(589nm)、誘電率が2.6〜3.5(1MH
    z)及びガラス転移温度(Tg)が300℃以上となるも
    のである請求項1記載のアクティブ光導波路用組成物。
  3. 【請求項3】 フッ素化ポリイミド酸が、式(I−1) 【化1】 で表わされる繰り返し単位及び式(I−2) 【化2】 で表わされる繰り返し単位の少なくとも1つと式(II−
    1) 【化3】 で表わされる繰り返し単位及び式(II−2) 【化4】 で表わされる繰り返し単位の少なくとも1つとを有する
    フッ素化ポリアミド酸である請求項2記載のアクティブ
    光導波路用組成物。
  4. 【請求項4】 電気光学材料がペリレン系化合物である
    請求項1、2または3記載のアクティブ光導波路用組成
    物。
  5. 【請求項5】 ペリレン系化合物が非対称構造であるこ
    とを特徴とする請求項1、2、3又は4記載のアクティ
    ブ光導波路用組成物。
  6. 【請求項6】 非対称構造を有するペリレン系化合物が
    一般式(III)で表される非対称型3,4:9,10−
    ペリレンビス(ジカルボキシミド)化合物又は一般式
    (IV) 【化5】 【化6】 (但し、R1は、水素原子、アルキル基、フルオロアル
    キル基、アルキル基若しくはアルコキシ基置換された炭
    素数6〜10のアリール基又はフルオロアルコキシ基置
    換された炭素数6〜10のアリール基であり、R2は、
    アミノ基、アルコキシ基、ニトリル基又はニトロ基であ
    り、Arは、置換基を有するアリ−ル基である)で表わ
    される非対称型3,4:9,10−ペリレンビス(ジカ
    ルボキシミド)化合物であることを特徴とする請求項5
    記載のアクティブ光導波路用組成物。
  7. 【請求項7】 請求項1、2、3、4、5又は6記載の
    アクティブ光導波路用組成物中のフッ素化ポリアミド酸
    を、イミド閉環してフッ素化ポリイミドとし、電気光学
    材料を配向させることを特徴とするアクティブ光導波路
    の製造法。
  8. 【請求項8】 フッ素化ポリイミド及び電気光学材料を
    構成要素とするアクティブ光導波路。
  9. 【請求項9】 電気光学材料がペリレン系化合物である
    ことを特徴とする請求項8記載のアクティブ光導波路。
  10. 【請求項10】 ペリレン系化合物が非対称構造である
    請求項9記載のアクティブ光導波路。
  11. 【請求項11】 非対称構造を有するペリレン系化合物
    が一般式(III)で表される非対称型3,4:9,10
    −ペリレンビス(ジカルボキシミド)化合物又は一般式
    (IV) 【化7】 【化8】 (但し、R1は、水素原子、アルキル基、フルオロアル
    キル基、アルキル基若しくはアルコキシ基置換された炭
    素数6〜10のアリール基又はフルオロアルコキシ基置
    換された炭素数6〜10のアリール基であり、R2は、
    アミノ基、アルコキシ基、ニトリル基又はニトロ基であ
    り、Arは、置換基を有するアリ−ル基である)で表わ
    される非対称型3,4:9,10−ペリレンビス(ジカ
    ルボキシミド)化合物であることを特徴とする請求項1
    0記載のアクティブ光導波路。
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