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KR101134658B1 - 고분자 광도파로 및 이의 제조방법 - Google Patents

고분자 광도파로 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR101134658B1
KR101134658B1 KR1020110029464A KR20110029464A KR101134658B1 KR 101134658 B1 KR101134658 B1 KR 101134658B1 KR 1020110029464 A KR1020110029464 A KR 1020110029464A KR 20110029464 A KR20110029464 A KR 20110029464A KR 101134658 B1 KR101134658 B1 KR 101134658B1
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KR
South Korea
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layer
hydroxyl group
cladding layer
adhesion
core layer
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KR1020110029464A
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김욱현
한윤수
최명석
Original Assignee
건국대학교 산학협력단
재단법인대구경북과학기술원
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Publication date
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Abstract

본 발명은 고분자 광도파로 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 코어층 또는 클래딩층 사이에 수산기를 도입한 후, 상기 수산기와 반응할 수 있는 반응기 및 이중결합을 갖는 접착력 증가제를 상기 수산기와 반응시킴으로써 접착력 증가층을 형성시킴으로써, 코어층과 클래딩층 간의 계면접착력을 향상시켜 코어층과 클래딩 계면의 밀착성 및 균일성이 향상된 고분자 광도파로를 제공할 수 있다.

Description

고분자 광도파로 및 이의 제조방법{POLYMER OPTICAL WAVEGUIDE AND PREPARATION METHOD THEROF}
본 발명은 코어층과 클래딩층 간의 계면접착을 향상시켜 코어층과 클래딩 계면의 밀착성 및 균일성이 향상된 고분자 광도파로 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 광통신의 급격한 증가로 인하여 대용량 통신이 가능한 광통신망 구축이 필수적으로 요구되며, 이를 해결하기 위해 각종 통신 시스템과 연동이 가능한 광통신 부품개발이 중요해지고 있다. 이로 인한 광통신 부품의 수요도 증가할 전망이다. 광도파로는 광 집적회로를 구성하는 여러 광소자들 중 가장 기본적으로 사용되는 소자로서, 광신호를 한 곳에서 다른 곳으로 전송하는 데 이용될 뿐만 아니라 광도파로의 구조를 부분적으로 수정하여 광신호를 분할하거나 모으는 것이 가능해짐으로써 변조, 복조, 스위칭 및 다중화 등의 기능도 수행할 수 있는 소자이다. 최근에는 인쇄회로기판과 같은 평면 기판 위에 광도파로를 구현하는 기술들이 많이 개발되고 있다. 지금까지 개발된 고분자 광도파로는 일반적으로 실리콘 웨이퍼에 고분자 용액 또는 올리고머 형태의 액체를 스핀코팅(spin coating)한 후 가교 및 건조시키는 방법으로 형성된다. 일반적으로, 고분자 광도파로는 광도파로에서의 광진행을 위해 광도파로용 고분자층인 코어(core)층이 코어층보다 굴절률이 낮은 2개의 클래딩(cladding)층 사이에 위치된다. 이와 같은 구조를 형성하기 위하여, 먼저 실리콘 웨이퍼 상에 하부클래딩층을 형성하고, 상기 하부클래딩층 상에 광도파로용 고분자 용액을 도포하여 코어층을 형성한다. 상기 코어층을 적절한 방법에 의해 패터닝하여 코어 패턴을 형성한 후, 상부 클래딩을 도포한다. 이와 같이, 고분자 광도파로는 상부 및 하부클래딩층을 포함하는 다층 구조를 가지는 경우가 대부분이므로 내화학성 및 내열성이 우수하여야 하며, 더불어 광손실이 작아야 한다.
고분자 도파로의 광손실의 원인이 되는 것으로는 대표적으로 흡수와 산란이 있다. 흡수에는 현재 광통신시스템에서 사용되는 근적외 영역(1,55 ㎛)에 있어 물질 고유의 조화진동흡수에 의한 흡수가 광손실의 주요인이다. 근적외 영역에서의 조화진동흡수는 분자구조 중의 C-H 결합에 기인하며 최근 상기의 문제점을 해결하기 위해 수소가 중수소나 불소로 치환된 고분자 소재의 개발이 활발히 진행되고 있다. 한편, 산란에는 재료의 고유한 것으로서 밀도가 불균일하기 때문에 생기는 레일리 산란(Rayleigh Scattering)과 공정 시에 발생하는 코어층/클래딩층 계면에 있어서의 불균일에 의해 발생한다. 레일레이 산란으로 인한 손실은 고분자 굴절률의 8승에 비례하므로 그 저감에는 굴절률이 낮은 고분자가 중요하다. 이러한 의미에서도 수소가 중수소나 불소로 치환된 고분자 소재가 광도파로 소재로서 특히 유용하다. 또한 공정 시에 기포, 불순물, 먼지 등이 혼입되지 않도록 주의하고 정제를 통해 불순물에 의한 산란손실을 줄일 수 있다. 공정 시에 발생하는 코어층/클래딩층 계면에 있어서의 불균일은 광신호의 일부가 코어 밖으로 방사를 유발하여 광손실을 발생시킨다. 특히, 코어층과 클래딩층 형성 시 두 층간의 접착력 문제로 인하여, 공정 과정에서 불완전한 계면형성이 발생할 수 있는데, 이러한 코어층/클래딩층 계면의 결함이 발생한 부분은 광신호의 전송을 위한 내부전반사 조건을 만족하지 못하며 광신호가 코어 밖으로 빠져나가게 하여 광손실을 유발하는 문제점이 있다. 따라서 상기의 문제점을 극복하기 위해 코어층과 클래딩층 간의 계면접착을 향상시키기 위한 방안이 요구된다.
본 발명의 목적은 코어층과 클래딩층 간의 계면접착을 향상시켜 코어층과 클래딩 계면의 밀착성 및 균일성이 향상된 고분자 광도파로를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 코어층과 클래딩층 간의 계면접착을 향상시켜 코어층과 클래딩 계면의 밀착성 및 균일성이 향상시킬 수 있는 고분자 광도파로의 제조방법을 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판; 기판 상에 형성된 하부 클래딩층; 하부 클래딩층 상에 형성된 하부 접착력 증가층; 상기 하부 접착력 증가층 상에 형성된 코어층; 및 상기 코어층 상에 형성된 상부 클래딩층을 포함하며, 상기 하부 클래딩층 상에 수산기를 도입하고, 상기 하부 접착력 증가층은 상기 수산기와 반응할 수 있는 반응기 및 이중결합을 갖는 접착력 증가제를 포함하며, 상기 수산기와 상기 반응기가 반응하여 하부 접착력 증가층을 형성하는 고분자 광도파로를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고분자 광도파로는 상기 코어층과 상부 클래딩층 사이에 상부 접착력 증가층을 더 포함하며, 상기 코어층 상에 수산기를 도입하고, 상기 상부 접착력 증가층은 상기 수산기와 반응할 수 있는 반응기 및 이중결합을 갖는 접착력 증가제를 포함하며, 상기 수산기와 상기 반응기가 반응하여 상부 접착력 증가층을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수산기와 반응할 수 있는 반응기는 카르복실산기, 술폰산기, 인산기 또는 실옥시기일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하부 클래딩층 또는 상기 상부 클래딩층은 아크릴계 모노머 또는 불소치환 아크릴계 모노머에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 모노머 60 내지 90 중량%; 가교제 5 내지 30 중량%; 및 중합개시제 1 내지 10 중량%를 포함하는 클래딩 용액을 이용하여 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 코어층은 아크릴계 모노머 또는 불소치환 아크릴계 모노머에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 모노머 60 내지 90 중량%; 가교제 5 내지 30 중량%; 및 중합개시제 1 내지 10 중량%를 포함하는 코어 용액을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판; 기판 상에 형성된 하부 클래딩층; 하부 클래딩층 상에 형성된 코어층; 상기 코어층 상에 형성된 상부 접착력 증가층; 및 상기 상부 접착력 증가층 상에 형성된 상부 클래딩층을 포함하며, 상기 코어층 상에 수산기를 도입하고, 상기 상부 접착력 증가층은 상기 수산기와 반응할 수 있는 반응기 및 이중결합을 갖는 접착력 증가제를 포함하며, 상기 수산기와 상기 반응기가 반응하여 상부 접착력 증가층을 형성하는 고분자 광도파로를 제공한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판 상에 하부 클래딩층을 형성하는 단계; 상기 하부 클래딩층 상에 수산기를 도입하는 단계; 상기 수산기와 반응할 수 있는 반응기 및 이중결합을 갖는 접착력 증가제를 상기 수산기와 반응시켜 상기 하부 클래딩층 상에 접착력 증가제를 도입하여 하부 접착력 증가층을 형성하는 단계; 상기 하부 접착력 증가층 상에 코어층을 형성하는 단계; 및 상기 코어층 상에 상부 클래딩층을 형성하는 단계를 포함하는 고분자 광도파로의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고분자 광도파로의 제조방법은 상기 하부 접착력 증가층 상에 코어층을 형성하는 단계와 상기 코어층 상에 상부 클래딩층을 형성하는 단계 사이에, 상기 코어층 상에 수산기를 도입하는 단계; 및 상기 수산기와 반응할 수 있는 반응기 및 이중결합을 갖는 접착력 증가제를 상기 수산기와 반응시켜 상기 코어층 상에 접착력 증가제를 도입하여 상부 접착력 증가층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수산기와 반응할 수 있는 반응기는 카르복실산기, 술폰산기, 인산기 또는 실옥시기일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수산기를 도입하는 단계는 산소 플라스마 처리 공정, 자외선(Ultra Violet; UV)-오존 처리 공정 및 과산화수소 및 암모니아 혼합용액에 노출시키는 공정 중 하나 또는 둘 이상의 공정을 수행할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판 상에 하부 클래딩층을 형성하는 단계; 상기 하부 클래딩층 상에 코어층을 형성하는 단계; 상기 코어층 상에 수산기를 도입하는 단계; 상기 수산기와 반응할 수 있는 반응기 및 이중결합을 갖는 접착력 증가제를 상기 수산기와 반응시켜 상기 코어층 상에 접착력 증가제를 도입하여 상부 접착력 증가층을 형성하는 단계; 및 상기 상부 접착력 증가층 상에 상부 클래딩층을 형성하는 단계를 포함하는 고분자 광도파로의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 코어층 또는 클래딩층 사이에 수산기를 도입한 후, 상기 수산기와 반응할 수 있는 반응기 및 이중결합을 갖는 접착력 증가제를 상기 수산기와 반응시킴으로써 접착력 증가층을 형성시킴으로써, 코어층과 클래딩층 간의 계면접착력을 향상시켜 코어층과 클래딩 계면의 밀착성 및 균일성이 향상된 고분자 광도파로를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 고분자 광도파로의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 고분자 광도파로의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 고분자 광도파로의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 고분자 광도파로의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 접착력 증가제의 도입 및 접착력 증가층의 형성을 설명하기 위한 개념도이며, 상기 도 5 내지 도 8은 각각 카르복실산기, 술폰산기, 인산기 및 실옥시기를 갖는 접착력 증가제의 도입 및 접착력 증가층의 형성을 설명하기 위한 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 접착력 증가층의 도입 전(a)과 도입 후(b)의 접촉각을 보여준다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 자외선(UV)-나노임프린트(nanoimprint)를 이용하여 제조된 코어층(코어 패턴)의 주사전자현미경(Scaning Electron Microscope; SEM) 사진이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면에 있어서, 동일하거나 유사한 참조 부호는 동일하거나 유사한 구성 요소를 나타낸다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
첨부된 도면에 있어서, 기판, 층(막) 또는 패턴들 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 본 발명에 있어서, 각 층(막), 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막) 또는 패턴들의 "상에", "상부에" 또는 "하부"에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층(막), 패턴 또는 구조물들이 직접 기판, 각층(막) 또는 패턴들 위에 형성되거나 아래에 위치하는 것을 의미하거나, 다른 층(막), 다른 패턴 또는 다른 구조물들이 기판 상에 추가적으로 형성될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 하기 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 이러한 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
고분자 광도파로
본 발명의 일 실시예에 따른 광도파로는, 기판(100), 기판(100) 상에 형성된 하부 클래딩층(110), 하부 클래딩층(110) 상에 형성된 하부 접착력 증가층(120), 상기 하부 접착력 증가층(120) 상에 형성된 코어층(130) 및 상기 코어층(130) 상에 형성된 상부 클래딩층(140)을 포함할 수 있다(도 1 참조).
본 발명의 다른 실시예에 따른 광도파로는, 기판(100), 기판(100) 상에 형성된 하부 클래딩층(110), 하부 클래딩층(110) 상에 형성된 코어층(130), 상기 코어층(130) 상에 형성된 상부 접착력 증가층(150) 및 상기 상부 접착력 증가층(150) 상에 형성된 상부 클래딩층(140)을 포함할 수 있다(도 2 참조).
본 발명의 다른 실시예에 따른 광도파로는, 기판(100), 기판(100) 상에 형성된 하부 클래딩층(110), 하부 클래딩층(110) 상에 형성된 하부 접착력 증가층(120), 상기 하부 접착력 증가층(120) 상에 형성된 코어층(130), 상기 코어층(130) 상에 형성된 상부 접착력 증가층(150) 및 상기 상부 접착력 증가층(150) 상에 형성된 상부 클래딩층(140)을 포함할 수 있다(도 3 참조).
본 발명에 따른 고분자 광도파로에서 접착력 증가층(하부 접착력 증가층 또는 상부 접착력 증가층)은 하부 클래딩층 및 코어층 사이 또는 코어층 및 상부 클래딩층 사이에 형성된다. 보다 상세하게는, 본 발명에 따른 고분자 광도파로는 하부 클래딩층 또는 코어층 표면에 수산기(-OH; hydroxyl group)를 형성시키고, 상기 수산기와 상호작용이 가능한(반응할 수 있는) 반응기를 분자내에 포함하는 접착력 증가제를 도입함으로써 접착력 증가층(하부 접착력 증가층 또는 상부 접착력 증가층)을 포함으로써, 코어층과 클래딩층 간의 계면접착력을 향상시켜 코어층과 클래딩 계면의 밀착성 및 균일성이 향상시킬 수 있다. 본 발명에서 상호작용은 수산기와 반응성기 간의 화학결합, 수소결합, 정전기적인 인력 등을 의미한다.
상기 접착력 증가층은 하부 클래딩층 또는 코어층 표면의 젖음성(wettability)을 증가시켜 상기 하부 클래딩층 상에 코어층 또는 코어층 상에 상부 클래딩층의 코팅을 용이하게 하며, 하부 클래딩층 및 코어층 계면 또는 코어층 및 상부 클래딩층 계면에서 화학적 결합을 통해 각 층의 접착성을 향상시키는 역할을 한다.
고분자 광도파로의 제조방법
<하부 클래딩층 형성>
도 4를 참조하면, 기판(100) 상에 하부 클래딩층(110)을 형성한다. 상기 기판은 웨이퍼 기판, 고분자 기판, 글래스 기판, 쿼츠(quartz) 기판 등을 포함할 수 있다. 필요에 따라, 상기 기판 상에 하부 클래딩층을 형성하기 전에 세정공정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 세정 공정은 아세톤, 알코올, 물 혹은 이들의 혼합 용액에 담근 후 초음파 세정을 실시함으로써 수행할 수 있다.
하부 클래딩층(110)을 형성하기 위하여 하부 클래딩 용액을 제조할 수 있다. 상기 하부 클래딩 용액은 광중합 또는 열중합이 가능한 이중결합을 가진 물질이면 어느 것이든 사용이 가능하며 대표적으로 아크릴계 모노머 또는 불소치환 아크릴계 모노머에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 모노머, 가교제 및 중합개시제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 아크릴계 모노머 또는 불소치환 아크릴계 모노머를 단독으로 또는 2종 이상 혼합하고 가교제 및 중합개시제를 더 혼합하여 제조할 수 있다.
상기 아크릴계 모노머의 예로는 테트라하이드로퍼퓨릴 아크릴레이트(Tetrahydrofurfuryl acrylate), 퍼퓨릴 아크릴레이트(Furfuryl acrylate), 에틸렌 글리콜 페닐 에테르 아크릴레이트(Ethylene glycol phenyl ether acrylate), 에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아크릴레이트(Ethylene glycol methyl ether acrylate), 벤질 메타크릴레이트(Benzyl methacrylate), 4-하이드록시부틸 아크릴레이트(4-Hydroxybutyl acrylate), 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(2-Hydroxyethyl methacrylate), 2-에톡시에틸 아크릴레이트(2-Ethoxyethyl acrylate), 부틸아크릴레이트(Butyl acrylate), 2-에톡시에틸 메타크릴레이트(2-Ethoxyethyl methacrylate), 3,5,5-트리메틸헥실 아크릴레이트(3,5,5-Trimethylhexyl acrylate), 2-부톡시에틸 메타크릴레이트(2-Butoxyethyl methacrylate), 2-에틸헥실 메타크릴레이트(2-Ethylhexyl methacrylate) 등을 들 수 있다.
상기 불소치환 아크릴계 모노머의 예로는 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 아크릴레이트(1,1,1,3,3,3-Hexafluoroisopropyl acrylate), 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필 메타크릴레이트(1,1,1,3,3,3-Hexafluoroisopropyl methacrylate), 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필 아크릴레이트(2,2,3,3,3-Pentafluoropropyl acrylate), 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필 메타크릴레이트(2,2,3,3,3-Pentafluoropropyl methacrylate), 2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸 아크릴레이트(2,2,3,3,4,4,4-Heptafluorobutyl acrylate), 2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸 메타크릴레이트(2,2,3,3,4,4,4-Heptafluorobutyl methacrylate), 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜틸 아크릴레이트(2,2,3,3,4,4,5,5-Octafluoropentyl acrylate), 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜틸 메타크릴레이트(2,2,3,3,4,4,5,5-Octafluoropentyl methacrylate) 등을 들 수 있다.
본 발명에서 상기 가교제는 분자 내에 2개 이상의 반응성 이중결합을 포함하고 있는 물질을 의미하며, 중합개시제는 광 또는 열에 의해 라디칼을 생성하여 라디칼 중합을 개시하기 위하여 가하는 물질을 의미한다.
상기 가교제의 예시로는 1,4-부탄디올 디아크릴레이트(1,4-Butanediol diacrylate), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(1,6-Hexanediol diacrylate), 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(Ethylene glycol diacrylate), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane triacrylate), 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트(Pentaerythritol tetraacrylate), 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로-1,6-헥실 디아크릴레이트(2,2,3,3,4,4,5,5-Octafluoro-1,6-hexyl diacrylate), 2,2,3,3,4,4-헥사플루오로-1,5-펜틸 디아크릴레이트(2,2,3,3,4,4-Hexafluoro-1,5-pentyl diacrylate), 헥사플루오로비스페놀 에이 디아크릴레이트(Hexafluorobisphenol A diacrylate) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 하부 클래딩 용액은 추가적으로 올리고머(EBECRYL 205, EBECRYL 210, EBECRYL 220 등; Cytec사), 소포제(BYK-055, BYK-057, BYK-088 등; BYK-Chemie사), 유동성조정제(BYK-410, BYK-411 등; BYK-Chemie사) 등과 같은 첨가제를 하나 또는 하나 이상 더 포함할 수 있다. 이들은 모두 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 상용적으로 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것으로 이해될 수 있다.
광도파로의 큰 수차를 얻기 위해서는 클래딩 물질의 굴절률이 코어 물질의 굴절률보다 2~5% 작아야 하는데, 상기 조성물에서 모노머의 종류 및 함량을 조절하여 굴절률을 조절할 수 있다. 광도파로에서, 양자의 비굴절률 차 △는 하기의 수학식 1로 표시된다.
[수학식 1]
△ = ((코어층 굴절률 - 클래딩층 굴절률)/ 코어층 굴절률) × 100 (%)
하부 클래딩층(110)의 형성 공정은 다음과 같다. 앞에 언급한 아크릴계 모노머 또는 불소치환 아크릴계 모노머를 단독으로 또는 2종 이상 혼합한 후, 가교제 및 중합개시제를 첨가하여 하부 클래딩 용액을 먼저 제조하고, 이러한 하부 클래딩 용액을 이용하여 기판에 코팅 및 경화하여 하부 클래딩층(110)을 형성시킬 수 있다.
<하부 클래딩층 상에 수산기의 도입>
도 5 내지 도 8을 참조하면, 접착력 증가제를 상기 하부 클래딩층(110) 상부에 도입하기 위하여, 상기 하부클래딩(110) 표면에 접착력증가제의 반응기와 상호작용이 가능한 수산기를 도입한다. 하부 클래딩층(110) 표면에 수산기를 도입하는 방법으로 수산기 라디칼(˙OH; hydroxy radical)을 생성하는 산소 플라즈마 처리 공정, 자외선(Ultra Violet; UV)-오존(Ozone; O3) 처리 공정 또는 과산화수소/암모니아 혼합용액에 노출시키는 공정 등이 있다.
상기 과산화수소/암모니아 혼합용액은 과산화수소 10 내지 30 중량%, 암모니아 10 내지 30 중량%, 증류수 40 내지 80 중량%를 포함할 수 있으며, 하부 클래딩층(110) 표면 전체에 균일하게 수산기를 도입하기 위하여 하부 클래딩층(110)이 형성된 기판(100)을 상기 과산화수소/암모니아 혼합용액에 10분 이상 침적시킴으로써 수행할 수 있다. 앞서 언급한 방법 중 단독 혹은 복수에 의해 하부 클래딩층 표면에 수산기를 도입할 수 있다.
<접착력 증가제의 도입>
접착력 증가제는 하부 클래딩층(110) 표면에 존재하는 수산기와 상호작용(반응)을 할 수 있는 반응기를 가지면서 광중합 또는 열중합이 가능한 이중결합을 가진 물질이면 어느 것이든 사용이 가능하다. 상기 수산기와 상호작용(반응)할 수 있는 반응기의 예시로는 카르복실산기(carboxylic acid group), 술폰산기(sulfonic acid group), 인산기(phosphoric acid group), 실옥시기(siloxy group) 등을 들 수 있다.
카르복실산기를 갖는 접착력 증가제는 예를 들어, 펜트-4-엔산 (pent-4-enoic acid; 화합물 1), 헥스-5-엔산 (hex-5-enoic acid; 화합물 2), 헵트-6-엔산 (hept-6-enoic acid; 화합물 3), 옥트-7-엔산 (oct-7-enoic acid; 화합물 4), 논-8-엔산 (non-8-enoic acid; 화합물 5), 데크-9-엔산 (dec-9-enoic acid; 화합물 6), 언데크-10-엔산 (undec-10-enoic acid; 화합물 7), 3-메틸펜트-4-엔산 (3-methylpent-4-enoic acid; 화합물 8), 2-메틸펜트-4-엔산 (2-methylpent-4-enoic acid; 화합물 9), 3-(아크릴로일옥시)프로판산 (3-(acryloyloxy)propanoic acid; 화합물 10), 4-vinylbenzoic acid (4-vinylbenzoic acid; 화합물 11), 3-비닐벤조산 (4-vinylbenzoic acid; 화합물 12) 등을 포함할 수 있다.
화합물 1
Figure 112011023537714-pat00001
 화합물 7
Figure 112011023537714-pat00002
화합물 2
Figure 112011023537714-pat00003
 화합물 8
Figure 112011023537714-pat00004
화합물 3
Figure 112011023537714-pat00005
 화합물 9
Figure 112011023537714-pat00006
화합물 4
Figure 112011023537714-pat00007
 화합물 10
Figure 112011023537714-pat00008
화합물 5
Figure 112011023537714-pat00009
 화합물 11
Figure 112011023537714-pat00010
화합물 6
Figure 112011023537714-pat00011
 화합물 12
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술폰산기를 갖는 접착력 증가제는 예를 들어, 에텐술폰산 (ethenesulfonic acid; 화합물 13), 4-비닐벤젠술폰산 (4-vinylbenzenesulfonic acid; 화합물 14), 2-아크릴아미도-2-메틸프로판-1-술폰산 (2-(acrylamido)-2-methylpropane-1-sulfonic acid; 화합물 15), 2-(아크릴아미도)프로판-1-술폰산 (2-(acrylamido)propane-1-sulfonic acid; 화합물 16), 2-(아크릴아미도)부탄-1-술폰산 (2-(acrylamido)butane-1-sulfonic acid; 화합물 17), 2-(N-부틸아크릴아미도)-2-메틸프로판-1-술폰산 (2-(N-butylacrylamido)-2-methylpropane-1-sulfonic acid; 화합물 18), 2-(아크릴아미도)헥산-1-술폰산 (2-(acrylamido)hexane-1-sulfonic acid; 화합물 19), 2-(아크릴아미도)옥탄-1-술폰산 (2-(acrylamido)octane-1-sulfonic acid; 화합물 20), 2-(아크릴아미도)도데칸-1-술폰산 (2-(acrylamido)dodecane-1-sulfonic acid; 화합물 21), 2-(아크릴아미도)테트라데칸-1-술폰산 (2-(acrylamido)tetradecane-1-sulfonic acid; 화합물 22), 2-(아크릴아미도)-2-페닐프로판-1-술폰산 (2-(acrylamido)-2-phenylpropane-1-sulfonic acid; 화합물 23), 2-(아크릴아미도)-2,4,4-트리메틸펜탄-1-술폰산 (2-(acrylamido)-2,4,4-trimethylpentane-1-sulfonic acid; 화합물 24), 3-(아크릴아미도)부탄-2-술폰산 (3-(acrylamido)butane-2-sulfonic acid) 등을 포함할 수 있다.
화합물 13
Figure 112011023537714-pat00013
 화합물 14
Figure 112011023537714-pat00014
 화합물 15
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화합물 16
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 화합물 17
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 화합물 18
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화합물 19
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 화합물 20
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 화합물 21
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화합물 22
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 화합물 23
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 화합물 24
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화합물 25
Figure 112011023537714-pat00025
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인산기를 갖는 접착력 증가제는 예를 들어, 비닐인산 (vinylphosphonic acid; 화합물 26), 2-(아크릴아미도)에틸인산 (2-(acrylamido)ethylphosphonic acid; 화합물 27), 2-(메타크릴아미도)에틸인산 (2-(methacrylamido)ethylphosphonic acid; 화합물 28), 2-(N-부틸아크릴)에틸인산 (2-(N-butylacrylamido)ethylphosphonic acid; 화합물 29), 2-(N-부틸메타크릴아미도)에틸인산 (2-(N-butylmethacrylamido)ethylphosphonic acid; 화합물 30), 2-(N-옥틸아크릴아미도)에틸인산 (2-(N-octylacrylamido)ethylphosphonic acid; 화합물 31), 2-(N-도데실아크릴아미도)에틸인산 (2-(N-dodecylacrylamido)ethylphosphonic acid; 화합물 32) 등을 포함할 수 있다.
화합물 26
Figure 112011023537714-pat00026
 화합물 27
Figure 112011023537714-pat00027
화합물 28
Figure 112011023537714-pat00028
 화합물 29
Figure 112011023537714-pat00029
화합물 30
Figure 112011023537714-pat00030
 화합물 31
Figure 112011023537714-pat00031
화합물 32
Figure 112011023537714-pat00032
 - -
실옥시기를 갖는 접착력 증가제는 예를 들어, 트리메톡시(비닐)실란 (trimethoxy(vinyl)silane; 화합물 33), 트리에톡시(비닐)실란 (triethoxy(vinyl)silane; 화합물 34), 3-(트리메톡시실릴)프로필 메타크릴레이트 (3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate; 화합물 35) 등을 포함할 수 있다.
화합물 33
Figure 112011023537714-pat00033
 화합물 34
Figure 112011023537714-pat00034
화합물 35
Figure 112011023537714-pat00035
 - -
상기 접착력 증가제에 포함된 반응기의 수는 분자 당 하나 또는 하나 이상일 수 있다. 상기 접착력 증가제에 포함된 반응기가 하나 이상일 경우에는 하부 클래딩층 표면 상에 존재하는 수산기와의 상호작용에 일부 또는 전부의 반응기가 참여할 수 있다.
이러한 반응기를 갖는 접착력 증가제와 하부 클래딩층(110) 표면에 존재하는 수산기와의 상호작용 및 접착력 증가제와 코어 용액의 화학적 결합을 도 5 내지 도 8을 통해 나타내었다. 즉, 하부 클래딩층(110) 표면에 존재하는 수산기와 접착력 증가제가 가지고 있는 반응기가 결합되어 하부 클래딩층(110) 상에 접착력 증가제를 도입할 수 있다. 도 5 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 하부 클래딩층(110) 표면에 접착력 증가층을 단층(monolayer)으로 형성시킬 수 있다.
상기 하부 클래딩층(110) 상에 접착력 증가제를 도입하는 방법으로는, 먼저 상기 접착력 증가제(예. 표 1 내지 표 4의 접착력 증가제 등)를 용매에 용해/희석시킨 용액을 제조하고, 이러한 접착력 증가제 용액에 상기 수산기가 부여된 기판(100)/하부 클래딩층(110)을 일정시간 침적(침적방식)시키면 하부클래딩층 상에 존재하는 수산기와 접착력 증가제의 반응기가 반응하여 하부클래딩층 상에 접착력 증가제가 도입된다. 이때 접착력 증가제 용액에 산 혹은 염기성 화합물을 소량 추가하면 접착력 증가제의 도입속도를 조절할 수 있다. 상기 침적방식에 의한 접착력 증가제를 도입하는 방법 외에도, 상기 접착력 증가제 용액을 스핀코팅, 바코팅, 닥터블레이드 코팅 등의 방법으로 상기 하부 클래딩층(110) 상에 도포 및 건조함으로써 하부 클래딩층(110) 상에 접착력 증가제를 도입할 수도 있다.
<하부 접착력 증가층 및 코어층 형성>
상기 접착력 증가제가 도입된 하부 클래딩층(110) 상에 코어 용액을 도포하고 적절한 방법으로 코어 패터닝(core patterning)을 하여 코어층을 제조하는데, 접착력 증가제의 이중결합과 코어용액의 구성성분인 아크릴계 모노머(이중결합) 또는 불소치환 아크릴계 모노머(이중결합)가 광중합 또는 열중합에 참여하여 화학적 결합을 형성함으로써 하부 접착력 증가층(120) 및 코어층(130)이 형성된다.
코어층(130)을 형성하기 위하여 코어 용액을 제조할 수 있다. 코어 용액은 광중합 또는 열중합이 가능한 이중결합을 가진 물질이면 어느 것이든 사용이 가능하며 대표적으로 아크릴계 모노머 또는 불소치환 아크릴계 모노머에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 모노머, 가교제 및 중합개시제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 아크릴계 모노머 또는 불소치환 아크릴계 모노머를 단독으로 또는 2종 이상 혼합하고 가교제 및 중합개시제를 더 혼합하여 제조할 수 있다. 또한, 상기 코어 용액은 막 특성을 향상시키기 위해 추가적으로 올리고머, 소포제, 유동성조정제 중 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수도 있다. 상술한 바와 같이, 광도파로의 큰 수차를 얻기 위해서는 코어 물질의 굴절률이 클래딩 물질의 굴절률보다 2~5% 커야 하는데, 상기 조성물의 모노머의 종류 및 함량을 조절하여 굴절률을 조절할 수 있다.
코어층(130)은 아크릴계 모노머 또는 불소치환 아크릴계 모노머를 단독 혹은 2종 이상 혼합한 후, 가교제 및 중합개시제를 첨가하여 코어용액을 먼저 제조하며, 건식 식각, 습식 식각 및 UV 엠보싱(UV embossing)방식을 이용하여 코어 패터닝을 하는데, 상기의 코어 패터닝 방법 중 어떠한 방식이 적용되어도 상관이 없다. 도시하지 않았지만, 건식식각의 경우는 다음과 같이 코어 패터닝을 할 수 있다. 우선 상기 코어 용액을 하부 클래딩층 상에 코팅하여 경화한 후, 상기 코어층 상부에 통상의 포토리소그래피(photolithography)를 이용하여 포토레지스트(photoresist) 패턴을 제조하여 에칭마스크(etching mask)를 형성시킨다. 최종적으로 반응이온식각(reactive ion etching) 공정을 통해 식각하여 코어 패턴을 형성한다. 도시하지 않았지만, 습식 식각법은 상기 코어 용액을 기판에 코팅한 후, 포토마스크를 이용하여 노광 및 현상하여 코어 패터닝을 한다. 도시하지 않았지만, UV엠보싱 방식은 다음과 같이 코어 패터닝을 할 수 있다. 우선 몰드로 하부 클래딩 용액 위에 일정압력을 가하고 UV를 조사하여 하부 클래딩 패턴을 먼저 형성시킨다. 패터닝된 하부 클래딩층 상에 상기 코어 용액을 도포하고 다시 일정압력을 가하고 UV를 조사하여 코어 패턴을 형성한다. 이와 유사한 기술로 소프트 리소그라피(soft lithography)법이 있는데 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)과 같은 고무계 재료로 제조한 연성 재질의 몰드를 이용하여 코어 패턴을 형성할 수도 있다. 이러한 코어 패터닝은 종래 잘 확립된 공지 기술을 이용하면 된다. 또한 평면도파로형 광증폭기의 응용을 위해 어븀(Er; erbium) 착화합물을 첨가하여 코어층을 형성할 수도 있다.
< 코어층 상에 수산기 도입>
상술한 하부 클래딩층(110) 상에 수산기를 도입하는 방법과 실질적으로 동일한 방법으로 코어층(130) 상에 수산기를 도입할 수 있다.
<접착력 증가제의 도입>
상술한 하부 클래딩층(110) 상에 접착력 증가제를 도입하는 방법과 실질적으로 동일한 방식으로 코어층(130) 상에 접착력 증가제를 도입할 수 있다.
<상부 접착력 증가층 및 상부 클래딩층 형성>
상술한 하부 클래딩층 형성 시 이용되는 클래딩 용액의 제조 방법에 따라 상부 클래딩 용액을 이용하여 하부 접착력 증가층 및 코어층 형성과 실질적으로 동일한 방식으로 상부 접착력 증가층(150) 및 상부 클래딩층(140)을 형성할 수 있다. 상기 하부 클래딩 용액과 상부 클래딩 용액은 실질적으로 동일할 수 있다.
본 발명에 따르면, 접착력 증가층(하부 접착력 증가층 또는 상부 접착력 증가층)이 포함된 고분자 광도파로는 코어층과 클래딩층(하부 클래딩층 또는 상부 클래딩층) 간의 계면접착이 크게 향상되어 코어층/클래딩층 계면의 결함에 의한 광손실을 줄일 수 있다.
이하 본 발명의 접착력 증가층을 포함하는 광도파로의 구현방법을 실시예를 통하여 구체화 하지만, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시되는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
<하부 클래딩층 형성>
유리 기판(100)을 아세톤, 증류수, 이소프로필 알코올에 담근 후 각 15 분간 초음파세정을 행한 후, 건조시켰다. 다음에, UV-오존 표면처리 장치에서 3분 동안 기판(100) 세척을 수행하였다.
하부 클래딩층(110)을 형성하기 위하여 하부 클래딩 용액을 제조하였다. 테트라하이드로퍼퓨릴 아크릴레이트(Tetrahydrofurfuryl acrylate), 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜틸 아크릴레이트(2,2,3,3,4,4,5,5-Octafluoropentyl acrylate), 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로-1,6-헥실 디아크릴레이트(2,2,3,3,4,4,5,5-Octafluoro-1,6-hexyl diacrylate)의 함량이 각각 60 중량%, 20 중량%, 20 중량%되게 혼합하여 1시간 동안 교반하였다. 이어서 광개시제(중합개시제)인 Darocur 4265(Ciba 사)를 상기 혼합 용액의 3중량% 첨가하고 교반하여 하부 클래딩 용액을 제조하였다. 상기 세정된 기판에 하부 클래딩 용액을 코팅하고 200초간 UV 노광하여 하부 클래딩층(110)을 형성하였다.
<하부 클래딩층 상에 수산기 도입>
상기 하부 클래딩층(110)이 형성된 기판(100)을 과산화수소 14 중량%, 암모니아 14 중량%, 증류수 72 중량%로 이루어진 과산화수소/암모니아 혼합용액에 15분 동안 노출시켜 하부 클래딩층(100) 상에 수산기가 도입되도록 하였다.
<접착력 증가제의 도입>
형성된 하부 클래딩층(110) 상에 접착력 증가제를 도입시키기 위하여 접착력 증가제 용액을 제조하였다. 먼저 옥트-7-엔산 (화합물 4) 접착력 증가제를 메탄올(methanol)에 0.5 중량%의 농도로 용해시킨 용액에 상기 하부 클래딩층(110)이 형성된 기판(100)(유리기판/하부 클래딩층)을 10분 동안 침적시켜 하부 클래딩층(110) 상에 존재하는 수산기와 접착력 증가제에 포함된 카르복실산이 상호작용(반응)하여 하부 클래딩층(110) 상에 접착력 증가제가 도입되도록 하였다(도 5 참조). 하부 접착력 증가층의 도입에 의한 젖음성의 증가를 코어 용액을 이용하여 접촉각(contact angle)을 측정하여 확인하였다(도 9 참조). 하부 접착력 증가층의 도입으로 접촉각이 29.79˚에서 7.11˚로 감소하였다.
<하부 접착력 증가층 및 코어층 형성>
접착력 증가제가 도입된 하부 클래딩층(110) 상에 코어층(130)을 형성하기 위하여 우선 코어용액을 제조하였다. 테트라하이드로퍼퓨릴 아크릴레이트(Tetrahydrofurfuryl acrylate), 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜틸 아크릴레이트(2,2,3,3,4,4,5,5-Octafluoropentyl acrylate), 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로-1,6-헥실 디아크릴레이트(2,2,3,3,4,4,5,5-Octafluoro-1,6-hexyl diacrylate)의 함량이 각각 65 중량%, 15 중량%, 20 중량%되게 혼합하여 1시간 동안 교반하였다. 이어서 광개시제(중합개시제)인 Darocur 4265(Ciba 사)를 상기 혼합 용액의 3 중량% 첨가하고 교반하여 코어 용액을 제조하였다. 상기 접착력 증가제가 도입된 기판(100)(유리기판/하부 클래딩층/하부 접착력 증가층)상부에 코어용액을 스핀 코팅하고 PDMS 몰드를 이용하여 질소분위기에서 200초간 UV 노광을 통해 접착력 증가층 및 80×80 ㎛의 코어 패턴을 형성하였다. 접착력 증가제가 도입되지 않은 경우, 하부클래딩층(110)과 코어층(120)의 낮은 접착력으로 인해 PDMS 몰드의 제거 시 또는 건조과정에서 코어층이 PDMS 몰드와 함께 부분적으로 탈리되는 문제가 발생하였으나 접착력 증가제의 도입을 통해 도 10과 같이 균일한 코어 패턴을 제조할 수 있었다.
< 코어층 상에 수산기 도입>
상기 코어층(130)이 형성된 기판(100)을 상기 하부 클래딩층(110) 상에 수산기를 도입하기 위하여 제조된 과산화수소/암모니아 혼합용액에 15분 동안 노출시켜 코어층(130) 표면에 수산기가 도입되도록 하였다.
<접착력 증가제의 도입>
형성된 코어층(130) 상부에 접착력 증가제를 도입시키기 위하여 4-비닐벤젠술폰산 (화합물 14) 접착력 증가제를 메탄올에 0.5 중량%의 농도로 용해시켜 제조된 접착력 증가제 용액에 상기 코어층(130)이 형성된 기판(유리기판/하부 클래딩층/하부 접착력 증가층/코어층)을 5분 동안 침적시켜 코어층(130) 상에 존재하는 수산기와 접착력 증가제에 포함된 술폰산기가 상호작용하여 코어층 표면에 접착력 증가제가 도입되도록 하였다.
<상부 접착력 증가층 및 상부 클래딩층의 형성>
상부 클래딩층(140)을 형성하기 위하여 앞서 제조한 하부 클래딩 용액과 동일한 조성으로 상부 클래딩 용액을 제조하였다. 상기 접착력 증가제가 도입된 기판상(유리기판/하부 클래딩층/하부 접착력 증가층(화합물 4)/코어층/상부 접착력 증가층(화합물 14))에 상부 클래딩 용액을 스핀 코팅하고 질소분위기에서 200초간 UV 노광하여 상부 클래딩층(140)을 형성하였다. 제작된 광도파로는 120℃로 맞추어진 핫플레이트 위에서 30분간 열처리되었다. 상부 접착력 증가층(150)이 도입 되지 않은 경우, 코어층(130)과 상부 클래딩층(140)의 낮은 접착력으로 인해 건조과정에서 상부 클래딩층(140)이 부분적으로 탈리되는 문제가 발생하였으나 상부 접착력 증가층(150)의 도입을 통해 균일한 상부 클래딩층(140)이 형성되도록 하였다.
실시예 2
상기 실시예 1의 고분자 광도파로의 제조과정에 있어서, 하부 클래딩층(110) 상의 접착력 증가제를 논-8-엔산 (화합물 5), 코어층(130) 상부의 접착력 증가제를 2-(아크릴아미도)에틸인산 (화합물 27)으로 변경한 것을 제외하고는 실질적으로 동일하게 하여 고분자 광도파로(유리기판/하부 클래딩층/하부 접착력 증가층(화합물 5)/코어층/상부 접착력 증가층(화합물 27)/상부 클래딩층)를 제조하였다. 이때 접착력 증가제의 도입은 다음과 같이 수행하였다. 먼저 화합물 5와 화합물 27의 접착력 증가제를 에탄올(ethanol)에 0.5 중량%의 농도로 용해시켜 접착력 증가제 용액을 제조한 후, 이를 각각 하부 클래딩층(110) 상부 및 코어층(130) 상부에 스핀코팅한 후 110℃에서 2분간 건조시켰다.
실시예 3
상기 실시예 1의 고분자 광도파로의 제조과정에 있어서, 하부 클래딩층(110) 상의 접착력 증가제를 데크-9-엔산 (화합물 6), 코어층(130) 상의 접착력 증가제를 트리메톡시(비닐)실란 (화합물 33)으로 변경한 것을 제외하고는 실질적 동일하게 하여 고분자 광도파로(유리기판/하부 클래딩층/하부 접착력 증가층(화합물 6)/코어층/상부 접착력 증가층(화합물 33)/상부 클래딩층)를 제조하였다. 이때 접착력 증가제의 도입은 다음과 같이 수행하였다. 먼저 화합물 6과 화합물 33의 접착력 증가제를 이소프로필알콜(isopropyl alcohol)에 0.5 중량%의 농도로 용해시켜 접착력 증가제 용액을 제조한 후, 이를 각각 하부 클래딩층(110) 상부 및 코어층(130) 상부에 바코팅한 후 110 ℃에서 2분간 건조시켰다.
실시예 4
상기 실시예 1의 고분자 광도파로의 제조과정에 있어서, 하부 클래딩층(110) 상부의 접착력 증가제를 2-(메타크릴아미도)에틸인산 (화합물 28), 코어층(130) 상의 접착력 증가제를 4-비닐벤젠술폰산 (화합물 14)으로 변경한 것을 제외하고는 실질적 동일하게 하여 고분자 광도파로(유리기판/하부 클래딩층/하부 접착력 증가층(화합물 28)/코어층/상부 접착력 증가층(화합물 14)/상부 클래딩층)를 제조하였다. 이때 접착력 증가제의 도입은 다음과 같이 수행하였다. 먼저 화합물 28과 화합물 14의 접착력 증가제를 메탄올에 0.5 중량%의 농도로 용해시켜 접착력 증가제 용액을 제조한 후, 이를 각각 하부 클래딩층(110) 상부 및 코어층(130) 상부에 바코팅한 후 110℃에서 2분간 건조시켰다.
실시예 5
상기 실시예 1의 고분자 광도파로의 제조과정에 있어서, 하부 클래딩 용액의 조성을 에틸렌 글리콜 페닐 에테르 아크릴레이트(Ethylene glycol phenyl ether acrylate), 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜틸 아크릴레이트(2,2,3,3,4,4,5,5-Octafluoropentyl acrylate), 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로-1,6-헥실 디아크릴레이트(2,2,3,3,4,4,5,5-Octafluoro-1,6-hexyl diacrylate)의 함량이 각각 65 중량%, 25 중량%, 20 중량%로, 코어 용액의 조성을 에틸렌 글리콜 페닐 에테르 아크릴레이트(Ethylene glycol phenyl ether acrylate), 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜틸 아크릴레이트(2,2,3,3,4,4,5,5-Octafluoropentyl acrylate), 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로-1,6-헥실 디아크릴레이트(2,2,3,3,4,4,5,5-Octafluoro-1,6-hexyl diacrylate)의 함량이 각각 70 중량%, 10 중량%, 20 중량%로 변경하였으며, 접착력 증가제를 비닐인산 (화합물 26)으로 변경하여 하부 클래딩층(110) 상부에 단독으로 하부 접착력 증가층(120)을 형성한 것을 제외하고는 실질적으로 동일하게 하여 고분자 광도파로(유리기판/하부 클래딩층/하부 접착력 증가층(화합물 26)/코어층/상부 클래딩층)를 제조하였다. 이때 접착력 증가제의 도입은 다음과 같이 수행하였다. 먼저 화합물 26의 접착력 증가제를 에탄올에 0.5 중량%의 농도로 용해시켜 접착력 증가제 용액을 제조한 후, 이를 각각 하부 클래딩층(110) 상부에 닥터블레이드 코팅한 후 110 ℃에서 2분간 건조시켰다.
실시예 6
상기 실시예 1의 고분자 광도파로의 제조과정에 있어서, 하부클래딩 용액의 조성을 벤질 메타크릴레이트(Benzyl methacrylate), 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜틸 아크릴레이트(2,2,3,3,4,4,5,5-Octafluoropentyl acrylate), 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로-1,6-헥실 디아크릴레이트(2,2,3,3,4,4,5,5-Octafluoro-1,6-hexyl diacrylate)의 함량이 각각 50 중량%, 30 중량%, 20 중량%로, 코어 용액의 조성을 벤질 메타크릴레이트(Benzyl methacrylate), 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜틸 아크릴레이트(2,2,3,3,4,4,5,5-Octafluoropentyl acrylate), 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로-1,6-헥실 디아크릴레이트(2,2,3,3,4,4,5,5-Octafluoro-1,6-hexyl diacrylate)의 함량이 각각 55 중량%, 25 중량%, 20 중량%로 변경하였으며, 접착력 증가제를 트리에톡시(비닐)실란 (화합물 34)로 변경하여 코어층(130) 상부에 단독으로 상부 접착력 증가층(150)을 형성한 것을 제외하고는 실질적으로 동일하게 하여 고분자 광도파로(유리기판/하부 클래딩층/코어층/상부 접착력 증가층(화합물 34)/상부 클래딩층)를 제조하였다. 이때 접착력 증가제의 도입은 다음과 같이 수행하였다. 먼저 화합물 34의 접착력 증가제를 메탄올에 0.5 중량%의 농도로 용해시켜 접착력 증가제 용액을 제조한 후, 이를 각각 코어층(130) 상부에 닥터블레이드 코팅한 후 110 ℃에서 2분간 건조시켰다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 기술하였으나, 이는 어디까지나 예시에 불과한 것으로 본 발명에 대한 다양한 변형과 변경이 가능하다.

Claims (11)

  1. 기판;
    기판 상에 형성된 하부 클래딩층;
    하부 클래딩층 상에 형성된 하부 접착력 증가층;
    상기 하부 접착력 증가층 상에 형성된 코어층; 및
    상기 코어층 상에 형성된 상부 클래딩층을 포함하며,
    상기 하부 클래딩층 상에 수산기를 도입하고,
    상기 하부 접착력 증가층은 상기 수산기와 반응할 수 있는 반응기 및 이중결합을 갖는 접착력 증가제를 포함하며,
    상기 수산기와 상기 반응기가 반응하여 하부 접착력 증가층을 형성하는 것을 특징으로 하는 고분자 광도파로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 코어층과 상부 클래딩층 사이에 상부 접착력 증가층을 더 포함하며,
    상기 코어층 상에 수산기를 도입하고,
    상기 상부 접착력 증가층은 상기 수산기와 반응할 수 있는 반응기 및 이중결합을 갖는 접착력 증가제를 포함하며,
    상기 수산기와 상기 반응기가 반응하여 상부 접착력 증가층을 형성하는 것을 특징으로 하는 고분자 광도파로.
  3. 제1항 또는 제2항 어느 한 항에 있어서, 상기 수산기와 반응할 수 있는 반응기는 카르복실산기, 술폰산기, 인산기 및 실옥시기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 고분자 광도파로.
  4. 제1항 또는 제2항 어느 한 항에 있어서, 상기 하부 클래딩층 또는 상기 상부 클래딩층은
    아크릴계 모노머 또는 불소치환 아크릴계 모노머에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 모노머 60 내지 90 중량%;
    가교제 5 내지 30 중량%; 및
    중합개시제 1 내지 10 중량%를 포함하는 클래딩 용액을 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 고분자 광도파로.
  5. 제1항 또는 제2항 어느 한 항에 있어서, 상기 코어층은
    아크릴계 모노머 또는 불소치환 아크릴계 모노머에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 모노머 60 내지 90 중량%;
    가교제 5 내지 30 중량%; 및
    중합개시제 1 내지 10 중량%를 포함하는 코어 용액을 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 고분자 광도파로.
  6. 기판;
    기판 상에 형성된 하부 클래딩층;
    하부 클래딩층 상에 형성된 코어층;
    상기 코어층 상에 형성된 상부 접착력 증가층; 및
    상기 상부 접착력 증가층 상에 형성된 상부 클래딩층을 포함하며,
    상기 코어층 상에 수산기를 도입하고,
    상기 상부 접착력 증가층은 상기 수산기와 반응할 수 있는 반응기 및 이중결합을 갖는 접착력 증가제를 포함하며,
    상기 수산기와 상기 반응기가 반응하여 상부 접착력 증가층을 형성하는 것을 특징으로 하는 고분자 광도파로.
  7. 기판 상에 하부 클래딩층을 형성하는 단계;
    상기 하부 클래딩층 상에 수산기를 도입하는 단계;
    상기 수산기와 반응할 수 있는 반응기 및 이중결합을 갖는 접착력 증가제를 상기 수산기와 반응시켜 상기 하부 클래딩층 상에 접착력 증가제를 도입하여 하부 접착력 증가층을 형성하는 단계;
    상기 하부 접착력 증가층 상에 코어층을 형성하는 단계; 및
    상기 코어층 상에 상부 클래딩층을 형성하는 단계를 포함하는 고분자 광도파로의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 하부 접착력 증가층 상에 코어층을 형성하는 단계와 상기 코어층 상에 상부 클래딩층을 형성하는 단계 사이에,
    상기 코어층 상에 수산기를 도입하는 단계; 및
    상기 수산기와 반응할 수 있는 반응기 및 이중결합을 갖는 접착력 증가제를 상기 수산기와 반응시켜 상기 코어층 상에 접착력 증가제를 도입하여 상부 접착력 증가층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 광도파로의 제조방법.
  9. 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수산기와 반응할 수 있는 반응기는 카르복실산기, 술폰산기, 인산기 및 실옥시기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 고분자 광도파로의 제조방법.
  10. 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수산기를 도입하는 단계는 산소 플라스마 처리 공정, 자외선(Ultra Violet; UV)-오존 처리 공정 및 과산화수소 및 암모니아 혼합용액에 노출시키는 공정으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 고분자 광도파로의 제조방법.
  11. 기판 상에 하부 클래딩층을 형성하는 단계;
    상기 하부 클래딩층 상에 코어층을 형성하는 단계;
    상기 코어층 상에 수산기를 도입하는 단계;
    상기 수산기와 반응할 수 있는 반응기 및 이중결합을 갖는 접착력 증가제를 상기 수산기와 반응시켜 상기 코어층 상에 접착력 증가제를 도입하여 상부 접착력 증가층을 형성하는 단계; 및
    상기 상부 접착력 증가층 상에 상부 클래딩층을 형성하는 단계를 포함하는 고분자 광도파로의 제조방법.
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