JPH10133017A

JPH10133017A - ポリイミド光波長板の製造方法

Info

Publication number: JPH10133017A
Application number: JP29981396A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sawada; 孝澤田; Shigekuni Sasaki; 重邦佐々木; Toru Matsuura; 松浦　　徹; Akira Iwazawa; 晃岩沢
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1996-10-25
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 1998-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】一軸延伸と熱イミド化時の高精度な温度制御
や応力制御を必要としない、簡易な一軸延伸工程による
光波長板の製造方法を提供する。【解決手段】ポリイミドフィルムを一軸延伸する工程
を含むことを特徴とするポリイミド光波長板の製造方
法。該方法において、ポリイミドフィルムに一軸延伸を
行い面内複屈折を０．０３以上にする工程を含む方法。
また、ポリイミドフィルムに一軸延伸を行い膜厚が２０
μｍ以下で、かつ面内複屈折が０．０３以上にする工程
を含む方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光の位相状態を変化
させる光波長板の製造方法に関し、特に作製が容易で、
耐熱性、加工性、経済性に優れ、光導波回路等に使用し
た場合に過剰損失の小さなポリイミド光波長板の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の情報通信の高速化と容量拡大、及
び通信コストの低減のために光通信システムの高度化が
望まれている。そのための新たな手法として、発信者か
ら最終目的地まで電子信号への変換を伴わずに光によっ
て信号を伝達する光通信網が研究されている。柔軟で効
率的なネットワーク構造を持つ光通信網を構築するため
には光ファイバや受光・発光素子等に加えて、光分岐、
光スイッチ、光波長多重等の機能を持つ光回路部品が必
要不可欠である。そのような光部品には小型、多機能、
経済的であることが望まれており、シリコン基板上に形
成した石英系光導波路による光導波回路が検討されてい
る。石英系光導波路による光導波回路の光損失は非常に
小さく、最も実用的な光受動部品として期待されている
が、実用化の問題点として部品特性の偏波依存性が指摘
されている。これは、石英系光導波回路の作製工程によ
って発生する光導波路の複屈折によって、回路への入射
光の偏波状態（ＴＭ偏波成分とＴＥ偏波成分）の変化に
より出射光の位相状態が変化し、回路特性に違いが出て
くることである。高橋らはこの問題を解決する方法とし
て、導波路によって構成される光路の丁度中間点に形成
した溝に水晶からなる１／２波長板を挿入することによ
って、入射光の偏波成分の違いによる回路特性のずれを
補償する方法を開発した〔高橋浩ほか、オプティックス
レターズ（Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．）、第１７巻、第７
号、第４９９〜５０１頁（１９９２）〕。この方法では
導波路に形成される溝部分で光の閉じこめ構造がなくな
るために損失を生じ、膜厚９２μｍの水晶１／２波長板
の挿入による過剰損失は５ｄＢ程度であった。しかし、
この偏波依存性の解消方法は光導波路の上面に非晶質シ
リコンを装荷するそれ以前の方法に比べて構成が簡易で
あり、実用性に優れていた。本発明者らは特開平７−９
２３２６号公報においてポリイミドによる薄型光波長板
とその製造方法を明らかにし、これを上記の用途に用い
ることによって波長板挿入時の過剰損失を０．５ｄＢに
抑えられることを明らかにした。ポリイミド光波長板は
単結晶材料である水晶に比べて加工が容易であり、柔軟
性があるために取り扱いやすく、３００℃以上の耐熱性
を持つばかりではなく、膜厚を水晶波長板の１／４であ
る２０μｍ以下にすることが可能である。波長板の薄型
化は過剰損失を減少させるために最も重要であり、ポリ
イミド光波長板の最も重要な特徴の一つである。

【０００３】光波長板を組込んだ導波型光デバイスを実
用性の高いものとするために最も重要なことは、波長板
挿入に伴う過剰損失を０．５ｄＢ以下（光量の減少１０
％以下）に抑えることである。図２に光導波路の端面か
ら放射される光線をガウスビームと仮定して行った過剰
損失のシミュレーション結果を示す。すなわち、図２は
光導波路に光波長板を挿入した場合の、波長板の厚さに
対する過剰損失の依存性を表す図である。図２において
横軸は１／２波長板の厚さ：ｄ（μｍ）、縦軸は過剰損
失（ｄＢ）を示す。図２に示すように、光波長板の膜厚
を２０μｍ以下にした場合に、過剰損失が０．３ｄＢ以
下に抑えられることがわかる。しかし、実際には波長板
端面でのフレネル反射や散乱により０．１〜０．２ｄＢ
程度の損失が不可避であるため、波長板挿入に伴う過剰
損失を０．５ｄＢ以下に抑えるためには、光波長板の膜
厚は２０μｍ以下でなくてはならない。ここで、現在長
距離の光通信伝送に用いられている波長（１．３０μ
ｍ、１．５５μｍ）の１／２波長板を２０μｍ以下の膜
厚で作製するためには、最低でも０．０３を超える面内
複屈折を光波長板の材料が有する必要がある。１／２波
長板はフィルム表面内の屈折率の異方性（面内複屈折）
と膜厚の積（リターデーション）が使用波長の１／２に
なるように設計されている。図３にポリイミドフィルム
に対する一軸延伸の効果を示す。すなわち、図３はポリ
イミドフィルムを一軸延伸した場合に、一軸延伸が屈折
率に及ぼす効果を表す図であって、（ａ）は一般的な方
法で作製されたポリイミドフィルムの屈折率楕円体を表
す図であり、（ｂ）は一軸延伸されたポリイミドフィル
ムの屈折率楕円体を表す図である。図３に示すように、
図３はポリイミドフィルムの屈折率楕円体であり、面内
複屈折とはフィルム表面に平行な屈折率成分であるｎ
_TE1とｎ_TE2の差である。ポリイミドフィルムはキャス
ト法、スピンコート法、ドクターブレード法、バーコー
ト法等により作製されるが、通常、面内複屈折を示さず
（ｎ_TE1−ｎ_TE2＝０）、ｎ_TE1とｎ_TMに複屈折を示
す。そこで、ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸の
フィルムを一軸延伸しながら熱イミド化することにより
ポリイミド分子鎖を配向させ面内複屈折（Δｎ＝ｎ_TE1
−ｎ_TE2）を発現させており、その面内複屈折と膜厚の
積で表されるリターデーションを調節して波長板を製造
している。この時、本発明者らが既に明らかにしたよう
に既存の発明においては、すなわち、一軸延伸と熱イミ
ド化を行う時に精密な温度制御と応力制御を行うことに
より最大で水晶の面内複屈折（０．００８）の約２４倍
である０．１８９の面内複屈折が得られている。波長
１．５５μｍ用１／２光波長板の膜厚は光導波回路ヘ用
いたときの過剰損失を０．５ｄＢ以下に抑えるために２
０μｍ以下としなくてはならず、その時に必要な面内複
屈折は０．０３３である。また、上記の製造方法によれ
ば１．３０μｍ用１／２波長板の最小膜厚は３μｍであ
り、例えば波長１．３０μｍ用の１／２波長板の膜厚
は、過剰損失を０．５ｄＢ以下にする条件である２０μ
ｍから最小３μｍまで調節可能となる。

【０００４】次に既存のポリイミド光波長板を製造する
手順を説明する。まず、テトラカルボン酸あるいはその
誘導体とジアミンから合成されたポリアミド酸の極性溶
媒の溶液を適当な基板上に特定の膜厚になるように塗布
し、溶媒の一部を除去してポリアミド酸フィルムを作製
する。ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸は吸湿に
より分子量の低下を招きフィルム強度の低下を引き起こ
すので、延伸中に破断するおそれがあるために波長板製
造工程から水分を極力除くことが好ましい。そして、こ
のポリアミド酸フィルムについて一軸延伸と熱イミド化
を同時あるいは連続的に行うことによってポリイミド分
子鎖を配向させて面内複屈折を発現させている。リター
デーションを調節するために一軸延伸操作及び熱イミド
化は昇温速度や最終キュア温度、荷重等の条件を高精度
に制御しなくてはならない。また、前駆体のポリアミド
酸の分子鎖はポリイミドよりも柔軟であること、溶媒を
若干含んでいること等から延伸操作によって分子鎖が配
向しやすいこと等により、一軸延伸によって大きな面内
複屈折を得られるのである。１／２波長板の製造におい
ては、リターデーションを使用する波長の１／２に調節
するためにポリアミド酸フィルムの一軸延伸及び熱イミ
ド化時の各種条件を精密に制御しなくてはならず、例え
ば使用波長の変更等でリターデーションの設計値が変更
されるたびに一軸延伸及び熱イミド化条件を高精度に制
御しなくてはならなかった。そこで、波長板の経済性、
生産性の向上の観点から更に簡易な製造法が望まれてい
た。加えてポリアミド酸の吸湿による延伸フィルムの破
断を防ぐ手法が望まれていた。以上のように、ポリイミ
ド光波長板はポリアミド酸フィルムを適当な膜厚で作製
し、その後、高精度に温度と応力を制御した一軸延伸処
理と熱イミド化を同時あるいは連続的に行いながら製造
していた。同時に、その作製工程はポリアミド酸の吸湿
によるフィルムの破断を防ぐために水分を極力抑える必
要があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のポリイミド光波
長板の製造方法はポリアミド酸フィルムの延伸条件を精
密に制御しなくてはならないという問題があり、より簡
便で経済的なポリイミド光波長板の製造方法が望まれて
いた。そこで、本発明はポリアミド酸フィルムの延伸工
程を、水分の影響をほとんど受けないポリイミドの延伸
工程に置き換え、かつ一軸延伸と熱イミド化時の高精度
な温度制御や応力制御を必要としない、簡易な一軸延伸
工程による光波長板の製造方法を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明はポリイミド光波長板の製造方法に関する発明であ
って、その第１のポリイミドフィルムを一軸延伸する工
程を含むことを特徴としている。本発明の第２はポリイ
ミドフィルムを一軸延伸し、面内複屈折を０．０３以上
にする工程を含むことを特徴としている。本発明の第３
はポリイミドフィルムを一軸延伸し、膜厚が２０μｍ以
下で、かつ面内複屈折が０．０３以上にする工程を含む
ことを特徴としている。本発明の第４は第１の発明の製
造方法において、目的とするポリイミド光波長板が、下
記一般式（化１）：

【０００７】

【化１】

【０００８】（式中Ｒは二価の有機基を示す）で表され
る繰り返し単位からなるポリイミドで構成されるポリイ
ミド光波長板の製造方法であることを特徴としている。
本発明の第５は、第４の発明において一般式（化１）で
表されるポリイミドにおいて、基Ｒが下記式（化２）又
は（化３）：

【０００９】

【化２】

【００１０】

【化３】

【００１１】で表される基であることを特徴としてい
る。

【００１２】従来の技術とは前駆体であるポリアミド酸
フィルムを一軸延伸せずに、ポリイミドフィルムを一軸
延伸する点が本質的に異なる。例えば、膜厚１５μｍの
波長１．５５μｍ用の１／２波長板は、リターデーショ
ンが０．７７５に制御され、面内複屈折は０．０５２と
なっている。従来のポリイミド光波長板製造技術では最
大で０．１８９の面内複屈折を得ることが可能であり、
必ずしもポリアミド酸フィルムを一軸延伸して得られる
大きな面内複屈折は必要ない。また、膜厚２０μｍの波
長１．３０μｍ用の１／２波長板に必要な面内複屈折は
０．０３３、膜厚２０μｍの波長１．５５μｍ用の１／
２波長板に必要な面内複屈折は０．０３９であり、最大
の面内複屈折の約１／５である。そこで、膜厚２０μｍ
以下の１．３０及び１．５５μｍといった光通信波長用
の光波長板を製造するために必要なリターデーションを
得ることが可能であり、ポリアミド酸フィルムの取り扱
いが不要であり、高精度の温度制御、応力制御を必要と
する一軸延伸及び熱イミド化が不要な製造方法について
検討した結果、本発明を完成するに至った。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に説明す
る。従来の製造方法と比較した本発明の利点を簡単に示
すために、図１にポリイミド光波長板の簡単な製造方法
の流れを本発明方法及び従来方法についてそれぞれ示し
た。すなわち、図１は本発明と従来からのポリイミド光
波長板の製造方法との違いを表す図であり、（ａ）は従
来のポリイミド光波長板の製造方法を簡単に表した図で
あり、（ｂ）は本発明における製造方法を簡単に表した
図である。図１に示すように、従来の方法によれば、ま
ず、各種テトラカルボン酸あるいはその誘導体と各種ジ
アミンの組合せからポリアミド酸の溶液を作製する。次
いで、そのポリアミド酸溶液をスピンコート法等により
適当な基板上に塗布した後、溶媒の一部を除去してポリ
アミド酸フィルムを作製し、高精度の温度及び応力制御
の必要な熱イミド化及び一軸延伸を行ってリターデーシ
ョンを調節し、ポリイミド光波長板を製造していた。一
方、本発明によればポリイミド光波長板の実現手順は、
ポリアミド酸溶液を適当な基板上にスピンコートした後
に、直ちに３００〜４００℃の熱イミド化を行った後に
基板からはく離してポリイミドフィルムを作製し、これ
を、引張り試験器等を用いて一軸延伸してリターデーシ
ョンを調節し、ポリイミド光波長板を製造する。従来の
方法とはポリアミド酸フィルムを作製せず、かつ熱イミ
ド化と一軸延伸を同時あるいは連続的に行わないことが
異なる。そして、本発明は水分に対して不安定なポリア
ミド酸フィルムを使用しない、高精度の温度・応力制御
を必要としない点から、従来法よりも製造プロセスが極
めて容易になる利点がある。

【００１４】以下に、本発明におけるポリイミド光波長
板の実現手順を述べる。まず、各種テトラカルボン酸あ
るいはその誘導体と各種のジアミンの組合せからポリア
ミド酸の溶液を作製する。本発明に用いるテトラカルボ
ン酸及びその誘導体としての酸無水物、酸塩化物、エス
テル化物等としては数限りない物があるが、中でも、膜
厚２０μｍ以下のポリイミド光波長板の実現に必要な
０．０３を超える複屈折を、実用的な延伸倍率の延伸処
理によって発現させるためには、テトラカルボン酸又は
その誘導体とジアミンのいずれか、あるいはその双方
が、主鎖骨格に回転可能な結合を持たないか、あるいは
回転可能な結合を１つだけ持つ直線性の高い構造である
ことが好ましい。例えば、ジアミンの主鎖骨格に回転可
能な結合が２つ以上含まれる場合（エーテル基、チオエ
ーテル基、メチレン基、スルホン基、カルボニル基、イ
ソプロピリデン基、ヘキサフルオロイソプロピリデン基
などが含まれる場合を指す）、テトラカルボン酸として
は、主鎖骨格が１つのベンゼン環からなるピロメリット
酸やそのベンゼン環に結合する２つの水素が他の有機置
換基あるいはハロゲンに置換された誘導体を用いること
が好ましい。更に、テトラカルボン酸又はその誘導体と
ジアミンの双方が、その主鎖骨格に回転可能な結合を持
たないか、あるいは回転可能な結合を１つだけ持つ直線
性の高い構造であることが、更に好ましい。特に、テト
ラカルボン酸として回転可能な結合を含まないピロメリ
ット酸やそのベンゼン環に結合する２つの水素が他の有
機置換基あるいはハロゲンに置換された誘導体を用い、
ジアミンとして主鎖骨格がビフェニル構造であり、高分
子主鎖の方向に直線性の高い構造を持つ、例えば２，
２′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミ
ノビフェニルや４，４′−オキシジアニリンを用いるこ
とが特に好ましい。中でも得られるポリイミドの吸水率
を低く保ち、光透過性の高い領域を近赤外域から可視域
へ広げるためには、原料としてテトラカルボン酸又はそ
の誘導体とジアミンのいずれか、あるいはその双方にフ
ッ素が結合したものを用いることが好ましい。また、光
通信波長を含む近赤外光に対する波長板を作製するため
に、原料としてテトラカルボン酸又はその誘導体とジア
ミンのいずれか、あるいはその双方がアミノ基を除いて
すべてフッ素化されたものを用いることが好ましい。

【００１５】ポリアミド酸の製造方法は、通常のポリア
ミド酸の製造条件と同じでよく、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
反応させる。本発明においては、ジアミン及びテトラカ
ルボン酸又はその誘導体共、単一化合物で用いるばかり
ではなく、複数のジアミン、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可能である。その場合
は、複数又は単一のジアミンのモル数の合計と複数又は
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。次いで、得ら
れたポリアミド酸のイミド化によるポリイミドの合成に
ついては通常の合成法が使用できる。その代表的な例は
シリコン単結晶基板やガラス基板上にスピンコート法や
キャスト法によって適当な膜厚になるように塗布する
か、ガラス板や金属板、高分子フィルム上にバーコート
法やドクターブレード法、流延法によって適当な膜厚に
なるように塗布し、それを空気中、又は窒素雰囲気中あ
るいは真空中で３００〜４００℃において熱イミド化す
るものである。ここで、適当な膜厚とは光導波路あるい
は光導波回路へ用いたときの過剰損失を０．５ｄＢ以下
にするために２０μｍ以下、特に作業性を考慮すると３
から２０μｍ程度が好ましい。加えて、本発明において
は単一のポリアミド酸のイミド化のほか、複数のポリア
ミド酸を混合した状態でイミド化を行い、ポリイミドの
混合体を得ることも可能である。熱イミド化後、基板か
らフィルムをはく離してポリイミドフィルムを得る。こ
のフィルムを引張り試験器又はテンター延伸機、ロール
延伸機等の一般的な延伸機を用いて所定のリターデーシ
ョンが得られるまで延伸する。この時、あらかじめフィ
ルムの伸びとリターデーションの関係を調べれば、延伸
中の伸びを測定することにより所望のリターデーション
に制御することが可能である。また、リターデーション
を測定しながら延伸することによって所望のリターデー
ションに制御することも合せて可能である。

【００１６】１／２及び１／４波長板を作製するために
はリターデーションを使用波長の１／２及び１／４等に
調節するが、ポリイミドフィルムの伸びを制御すること
により任意のリターデーションに調節した位相差板を製
造することも可能である。本発明によればリターデーシ
ョンの制御はポリイミドフィルムの膜厚と延伸時の伸び
によって制御されるが、更に高精度のリターデーション
が求められる物に関しては、設計値よりもやや厚めに作
製した延伸ポリイミドフィルムを反応性イオンエッチン
グやＵＶアッシャー等を用いて所定の膜厚まで削ってい
くことにより作製が可能である。このように作製された
ポリイミド光波長板の耐熱性は最高キュア温度である３
５０℃以上であることは、特開平７−９２３２６号公報
において明らかにされている。また、ポリイミド光波長
板を、導波路に複屈折を有する例えば、石英、ＬｉＮｂ
Ｏ₃、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリカ
ーボネート、ポリスチレン、ポリシロキサン等で構成さ
れる光導波回路又はその他の光部品へ用いる際に、ポリ
イミドと相手の材料との屈折率差に基づく反射損失を低
減するための無反射膜を波長板表面上に形成することも
可能である。加えて、金属、半導体、誘電体、及びそれ
らの多層膜を反射膜や特定の波長の光を通すフィルター
としてポリイミド光波長板表面上に形成することも可能
である。

【００１７】

【実施例】以下、いくつかの実施例を用いて本発明を更
に具体的に説明する。なお、種々のポリイミドの組合せ
により、また延伸方法の部分的な変更により数限りない
本発明の光波長板が得られることは明らかであり、本発
明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。ポ
リイミドフィルムの膜厚はピーコック社製ダイアルゲー
ジで測定した。光波長板としての機能発現に必要なリタ
ーデーション（Δｎ×ｄ）は、「セナルモン法」、「光
干渉法」、「回転検光子法」、「位相変調法」、「平行
ニコル回転法」などの方法により求めることができる。
実施例においては、光源として波長１．５５μｍのレー
ザーダイオードを、偏光子として２つのグラントムソン
プリズムを用い、「平行ニコル回転法」によりリターデ
ーションを測定した。

【００１８】実施例１直径３インチのシリコンウエハに下記構造式（化４）で
表されるピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）：

【００１９】

【化４】

【００２０】と下記構造式（化５）で表される２，２′
−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビ
フェニル（ＴＦＤＢ）：

【００２１】

【化５】

【００２２】から合成されたポリアミド酸のＮ，Ｎ−ジ
メチルアセトアミド溶液を、スピンコート法により熱イ
ミド化後の膜厚が２０μｍとなるように回転数を調節し
て塗布した。この塗膜を窒素雰囲気中のイナートオーブ
ン（窒素流量：５リットル／分）を用いて、まず、７０
℃、１時間の処理を行った後に連続的に３５０℃、１時
間の熱イミド化を行って膜厚２０μｍのＰＭＤＡ／ＴＦ
ＤＢポリイミドフィルムを得た。シリコンウエハからは
く離したこのポリイミドフィルムを幅１０ｍｍ、長さ約
７５ｍｍに切り出し、引張り試験器（オリエンテック社
製テンシロンＵＴＣ−５型）につかみ冶具間距離が５
０ｍｍになるように保持し、引張り速度を２．５ｍｍ／
分に設定して延伸した。雰囲気は大気中、温度は室温
（２４℃、湿度５５％ＲＨ）である。図４は延伸中のポ
リイミドフィルムの伸びと延伸後に測定したリターデー
ションの関係を表す図であり、横軸は延伸中のポリイミ
ドフィルムの伸びを延伸前の長さで規格化した伸び
（％）、縦軸はリターデーション（μｍ）である。図４
に表すようにポリイミドフィルムの伸びが約１０％を越
えるとリターデーションが増加し始め、すなわちポリイ
ミド分子鎖が配向し始め、２４．４％の延伸で最大１．
０５６（μｍ）のリターデーションが得られる。波長
１．５５μｍ用の１／２波長板を作製するにはリターデ
ーションを０．７７５にすればよいことから、リターデ
ーションが０．７７５になる時の伸びを図４から１８．
６％と求めた。そして、再度、膜厚２０μｍのポリイミ
ドフィルムを作製し、伸びが１８．６％になるように一
軸延伸したところ、リターデーションは０．７７５とな
り１．５５μｍの１／２波長板となっていることを確認
した。この方法では延伸前後での膜厚の変化は非常に小
さいことから、伸びの増加によるリターデーションの増
加は面内複屈折の増加を表している。したがって、最大
の面内複屈折は最大のリターデーションから求めること
が可能であり、その値は０．０５２８である。このフィ
ルムから１．５５μｍ用の波長板を作製するにはポリイ
ミドフィルムの膜厚を１４．７μｍにすればよいので、
スピンコートの回転数を調節して１４．７μｍのポリイ
ミドフィルムを作製し、同様の一軸延伸を行った。ポリ
イミドフィルムの伸びが約２４．４％になったところで
一軸延伸を終了させ、リターデーションを測定したとこ
ろリターデーションは０．７７５を示していたことから
１．５５μｍ用１／２波長板となっていることを確認し
た。

【００２３】また、このポリイミドフィルムで波長１．
５５μｍ用の１／４波長板、１．３０μｍ用の１／２波
長板、１．３０μｍ用の１／４波長板を作製するにはリ
ターデーションをそれぞれ０．３８８（μｍ）、０．６
５０（μｍ）、０．３２５（μｍ）に調節しなくてはな
らない。このＰＭＤＡ／ＴＦＤＢポリイミドフィルムの
伸びを制御すればリターデーションを調節できることか
ら、上記の波長板をそれぞれ作製するために必要な伸び
は、１．５５μｍ用の１／４波長板は１５．３（％）、
１．３０μｍ用の１／２波長板は１７．４（％）、１．
３０μｍ用の１／４波長板は１４．８（％）とすればよ
い。そこで上記と同様の方法で膜厚２０（μｍ）のＰＭ
ＤＡ／ＯＤＡポリイミドフィルムを作製し、ポリイミド
フィルムの伸びがそれぞれ１５．３（％）、１７．４
（％）、１４．８（％）になるまで上記と同様の条件で
一軸延伸した。延伸フィルムのリターデーションをそれ
ぞれ測定した結果、伸びが１５．３（％）の一軸延伸フ
ィルムのリターデーションは０．３８８（μｍ）、伸び
が１７．４（％）の一軸延伸フィルムのリターデーショ
ンは０．６５０（μｍ）、伸びが１４．８（％）の一軸
延伸フィルムのリターデーションは０．３２５（μｍ）
であり、それぞれ波長１．５５μｍ用の１／４波長板、
１．３０μｍ用の１／２波長板、１．３０μｍ用の１／
４波長板であることを確認した。以上の結果から、光導
波回路へ用いたときの過剰損失を極めて低くするために
必要な膜厚２０μｍ以下の１．５５μｍ用の１／２波長
板を、従来からの製造方法で必要であったポリアミド酸
フィルムの作製、そして精密な温度・延伸制御をする延
伸・熱イミド化工程を省き、ポリイミドフィルムの伸び
を制御するだけで作製可能である。また、特定の膜厚の
ポリイミドフィルムについて上記と同様の実験を行い、
図４の関係を調べれば任意のリターデーションをもつ位
相差板も製造可能であることは明らかである。

【００２４】実施例２直径３インチのシリコンウエハに構造式（化４）で表さ
れるピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）と下記構造式
（化６）で表される４，４′−オキシジアニリン（ＯＤ
Ａ）：

【００２５】

【化６】

【００２６】から合成されたポリアミド酸のＮ，Ｎ−ジ
メチルアセトアミド溶液をスピンコート法により熱イミ
ド化後の膜厚が２２．５μｍとなるように回転数を調節
して塗布した。この塗膜を窒素雰囲気中のイナートオー
ブン（窒素流量：５リットル／分）を用いて実施例１と
同様に連続で段階的な熱イミド化を行い、膜厚２２．５
μｍのＰＭＤＡ／ＯＤＡポリイミドフィルムを得た。そ
して、シリコンウエハからはく離したこのポリイミドフ
ィルムを実施例１と同様の方法でフィルムの伸びが３
９．９％になるまで一軸延伸した。このＰＭＤＡ／ＯＤ
Ａ延伸フィルムのリターデーションを測定したところ
１．１１２（μｍ）であった。リターデーションと膜厚
から面内複屈折を計算すると０．０４９であり、このフ
ィルムで１．５５μｍ用１／２波長板を作製するには膜
厚を１５．８（μｍ）に設定すれば良いことからポリア
ミド酸溶液のスピンコート時の回転数を調節して膜厚１
５．８（μｍ）のポリイミドフィルムを作製し、再度ポ
リイミドフィルムを３９．９％一軸延伸した。その結
果、リターデーションは０．７７５（μｍ）となり、
１．５５μｍ用１／２波長板であることを確認した。

【００２７】また、このフィルムで波長１．５５μｍ用
の１／４波長板、１．３０μｍ用の１／２波長板、１．
３０μｍ用の１／４波長板を作製するにはリターデーシ
ョンをそれぞれ０．３８８（μｍ）、０．６５０（μ
ｍ）、０．３２５（μｍ）に調節しなくてはならない。
このＰＭＤＡ／ＯＤＡポリイミドフィルムを伸び３９．
９％になるまで一軸延伸したときの面内複屈折は０．０
４９であることから、上記の波長板をそれぞれ作製する
ために必要な膜厚は、１．５５μｍ用の１／４波長板は
７．９（μｍ）、１．３０μｍ用の１／２波長板は１
３．３（μｍ）、１．３０μｍ用の１／４波長板は６．
６（μｍ）とすればよい。そこで、ポリアミド酸のスピ
ンコート回転数を調節して膜厚７．９（μｍ）、１３．
３（μｍ）、７．９（μｍ）のＰＭＤＡ／ＯＤＡポリイ
ミドフィルムを作製し、ポリイミドフィルムの伸び３
９．９％になるまで延伸した。延伸フィルムのリターデ
ーションをそれぞれ測定した結果、膜厚７．９（μｍ）
の一軸延伸フィルムのリターデーションは０．３８８
（μｍ）、膜厚１３．３（μｍ）の一軸延伸フィルムの
リターデーションは０．６５０（μｍ）、膜厚７．９
（μｍ）の一軸延伸フィルムのリターデーションは０．
３２５（μｍ）であり、それぞれ波長１．５５μｍ用の
１／４波長板、１．３０μｍ用の１／２波長板、１．３
０μｍ用の１／４波長板であることを確認した。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、従来の波長板製造方法
に代ってポリアミド酸フィルムの劣化を防ぐための水分
の管理や一軸延伸及び熱イミド化時の高精度の温度制
御、応力制御を必要としない、極めて簡単な製造方法を
提供することができ、主にポリイミド光波長板の低価格
化と作製プロセスの効率化といった点に寄与することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明と従来からのポリイミド光波長板の製造
方法との違いを表す図である。

【図２】光導波路に光波長板を挿入した場合の、波長板
の厚さに対する過剰損失の依存性を表す図である。

【図３】ポリイミドフィルムを一軸延伸した場合に一軸
延伸が屈折率に及ぼす効果を表す図である。

【図４】ＰＭＤＡとＴＦＤＢから成るポリイミドフィル
ムを本発明により一軸延伸した場合の効果を表す図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ２９Ｋ 79:00 Ｃ０８Ｌ 79:08 (72)発明者岩沢晃東京都武蔵野市御殿山一丁目１番３号エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリイミドフィルムを一軸延伸する工程
を含むことを特徴とするポリイミド光波長板の製造方
法。
【請求項２】ポリイミドフィルムに一軸延伸を行い面
内複屈折を０．０３以上にする工程を含む請求項１に記
載のポリイミド光波長板の製造方法。
【請求項３】ポリイミドフィルムに一軸延伸を行い膜
厚が２０μｍ以下で、かつ面内複屈折が０．０３以上に
する工程を含む請求項１に記載のポリイミド光波長板の
製造方法。
【請求項４】ポリイミド光波長板が、下記一般式（化
１）：【化１】（式中Ｒは二価の有機基を示す）で表される繰り返し単
位からなるポリイミドである請求項１に記載のポリイミ
ド光波長板の製造方法。
【請求項５】請求項４に記載の一般式（化１）で表さ
れるポリイミドにおいて、基Ｒが下記式（化２）又は
（化３）：【化２】【化３】で表される基である請求項４に記載のポリイミド光波長
板の製造方法。