JP2006030752A

JP2006030752A - 回折素子の製造方法、光ヘッド装置および光ディスク装置

Info

Publication number: JP2006030752A
Application number: JP2004211318A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Minoda; 孝敏蓑田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】光効率のよい回折素子の製造方法、光ヘッド装置および光ディスク装置を提供する。
【解決手段】重合性液晶薄膜に光を回折させるホログラムパタンを形成する回折素子の製造方法において、基板と、対向する基板と、前記基板の少なくとも一方の基板に形成した突起と、を使用し、前記対向する２枚の基板の少なくとも一方の表面を配向処理を行い、前記透明基板間に重合性液晶材を配置し、基板間を狭持し、前記重合性液晶材を硬化したのち一方の基板を除去し、該重合性液晶薄膜に凹凸状の格子を形成し、前記凹凸状の格子部に等方性の有機膜を配置する構成を採る。
【選択図】図４

Description

本発明は、光ビームを用いて情報記録媒体に記録、再生、消去などを行う光ディスクドライブ装置に用いられる光ヘッド装置用の回折素子の製造方法に関するものである。

光学記録媒体として、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）、ＣＤ−Ｒ（書き込み可能なコンパクトディスク）、ＣＤ−ＲＷ（書き換え可能なコンパクトディスク）等の種々の光ディスクが開発されている。ＤＶＤにおいては、波長約６５０ｎｍのレーザ光により情報の記録または再生が行われる。一方、ＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷにおいては、波長約７８０ｎｍのレーザー光により情報の記録または再生が行われる。このような複数種類の光ディスクに対して情報の記録または再生を行う光ディスク装置が提案されている。

また、このような複数種類の光ディスクに対して情報の記録または再生を行う光ディスクドライブ装置において、光ディスクドライブ装置に搭載される光ヘッド装置の光源としては、複数の異なる波長の光束を出射するレーザー素子を１つのパッケージに隣接して配置したもの（いわゆるハイブリッド型２波長半導体レーザー）や１つの半導体基板に複数の波長の光源を集積化したもの（いわゆるモノリシック型２波長半導体レーザー）などが用いられている。

これらのユニットと回折素子を組み合わせることによりＤＶＤ系の往路（集光系）と復路（検出系）を共通化するとともにＣＤとＤＶＤとでコリメートレンズ、対物レンズを共有して部品点数を削減し小型な光ヘッド装置を提供できる。

ところで、前記回折素子を製造する方法として、従来は、図５に示すように、対向する２枚の基板３０１，３０２の両基板にポリイミド、ポリオキシレン、ポリアミド、カーボン等の配向膜３０６を配置し、配向処理を施し、重合性液晶薄膜３０４を配置し、重合性液晶薄膜３０４を硬化した後、一方のダミー基板３０２を取り外す際に取り外す側のダミー基板３０２に重合性液晶薄膜３０４が付着しないように、少なくとも一方のダミー基板３０２の対向面にフッ素系化合物等の離型剤３２１を施し、離型処理を施した基板を取り外す構成があった（特許文献１）。
特開平１１−２１１９０５号公報

しかしながら、前記（特許文献１）のように、対向する２枚の基板の双方に配向処理を施したあとさらに除去する側のダミー基板３０２に離型処理を施す製造方法によれば、硬化した重合性液晶薄膜３０４と除去するダミー基板３０２との離型性は改善されるが、配向膜の表面に配置した離型処理を施す離型剤３２１の影響で配向膜の効果が薄らぎ、重合性液晶の分子の配向効果が悪化する課題があった。

また、配向処理の後に離型処理を行うため、製造工程が多くなり、製造工数が増加する課題があった。

かかる課題を解決するため、本発明の回折素子の製造方法は、基板の表面に配向膜材料を塗布し、ダミー基板の表面には離型性および配向性の双方の特性を持った配向膜材料を塗布し、前記基板および前記ダミー基板の双方の基板表面を配向処理し、前記基板と前記
ダミー基板とを対向配置し、前記対向する基板間に重合性液晶材を充填し、前記重合性液晶材を硬化した後ダミー基板を除去し、該重合性液材に回折格子を形成し、前記回折格子形成部に等方性の有機膜を備える構成とする。

かかる構成にすれば、基板側の液晶材は配向性のよい配向膜で、ダミー基板側は離型性と配向性のよい配向膜の効果によって、液晶材はの分子の配向性に優れ、また、ダミー基板側は除去特性に優れているため、製造性のよい回折素子を提供できる。

本発明の製造方法によれば、製造が容易で製造工数が少なく光効率のよい回折素子を提供出来るため、光効率のよい光ヘッド装置および光ドライブ装置を提供できる。

請求項１の回折素子の製造方法は、基板の表面に配向膜材料を塗布し、ダミー基板の表面には離型性および配向性の双方の特性を持った配向膜材料を塗布し、前記基板および前記ダミー基板の双方の基板表面を配向処理し、前記基板と前記ダミー基板とを対向配置し、前記対向する基板間に重合性液晶材を充填し、前記重合性液晶材を硬化した後ダミー基板を除去し、該重合性液晶材に回折格子を形成し、前記回折格子形成部に等方性の有機膜を備える構成を採る。

かかる構成にすれば、剥離性と配向性のよい配向膜の効果によって、液晶の分子の配向性に優れ、製造性のよい回折素子を提供できる。

請求項２の回折素子製造方法は、請求項１記載の回折素子の製造方法において、前記ダミー基板の配向膜の材料は、ポリビニールアルコールとしたこと構成を採る。

請求項３記載の光ヘッド装置は、光ディスク記録媒体に情報を記録および光ディスク媒体の情報を再生する手段として請求項１または請求項２記載の回折素子を用いる構成を採る。

かかる構成によれば、前記請求項３記載の光ヘッド装置を用いることで、コンパクトで光利用効率の高い光ヘッド装置を提供できる。

請求項４記載の光ディスクドライブ装置は、光ディスク記録媒体に情報を記録および光ディスク媒体の情報を再生する手段として請求項３記載の光ヘッド装置を用いる構成を採る。

かかる構成によれば、前記請求項３記載の光ヘッド装置を用いることで、コンパクトで光利用効率の高いディスクドライブ装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一の構成または機能を有する構成要素および相当部分には、同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１において、光ディスクドライブ装置１には筐体２及びトレイ３があり、トレイ３にはピックアップモジュール４及びベゼル５が構成されている。図１は筐体２からトレイ３
を引き出した状態を示している。トレイ３の両側部にはレール部６があり、両側部共にレール７とディスク引き出し方向に摺動自在に嵌合している。また、レール７は筐体２両側部内面に設けられたレールガイド（図示せず）ともディスク引き出し方向に摺動自在に嵌合しており、トレイ３は筐体２からディスクが着脱出来るよう引き出すことが出来る。ピックアップモジュール４には光学系を構成した光ヘッド装置９とディスクを回転させるスピンドルモータ４ａが設けられている。スピンドルモータ４ａにはディスク装着部４ｂがあり、ディスクを装着し回転駆動させる。

図２に光ヘッド装置の一例を示す。ＤＶＤ用レーザ１０１からの光はダイクロイックプリズム１０２表面で反射され、コリメートレンズ１０３により平行光となり、反射ミラー１０４を経て、回折素子１０５を全透過し、６００〜７００ｎｍの波長に対して１／４波長の位相差を与える１／４波長板１０６で円偏光に変換され、対物レンズ１０７により、基材厚０．６ｍｍのディスク１０８面に集光される。ディスク１０８を反射した光は１／４波長板１０６で往路と直交する直線偏光となり、回折素子１０５でほぼ全光量回折される。回折光は光源に隣接して設けられたフォトディテクタ（図示せず）に入射し、信号検出される。一方、ＣＤ用レーザ１１０からの光は、集積ユニットと一体化したガラス回折１１１、ダイクロイックプリズム１０２を透過し、コリメートレンズ１０３、反射ミラー１０４を経て、回折素子１０５、１／４波長板１０６を透過する。１／４波長板１０６は７００〜８００ｎｍの光に対してほぼ１波長相当の位相差となり、往路、復路ともに透過光の偏光は変わらない。透過光は、対物レンズ１０７により基材厚１．２ｍｍのディスク面に集光される。ディスク１０８を反射した光は、１／４波長板１０６を経て、回折素子１０５で回折されずに全透過し、往路と逆の光路をたどってガラスホログラム１１１で回折分岐され、フォトディテクタ（図示せず）により信号検出される。この光ヘッドにおいては、一対の対物レンズ１０７、コリメートレンズ１０３で２つの波長の光、異なる基材厚のディスク１０８に対応できる。

図３に前記回折素子１０５と１／４波長板２０４と開口フィルタ４０４を組み合わせた開口ホログラム波長板４００を示す。基板３０１表面に配向膜３０６を配置し重合性液晶薄膜３０４で生成された有機膜４０１と、等方性膜４０２とで形成された回折素子１０５に１／４波長板２０４を貼り合わせ、さらに開口フィルタ４０４を配置しチップ両面をＡＲ膜（反射防止膜）４０３でに形成された構成としている。前記ＡＲ膜の材料は、一般にＴｉＯ₂／ＳｉＯ₂の多層膜、ＭｇＦ₂／Ａｌ₂Ｏ₃の多層膜、ＴｉＯ₂／ＭｇＦ₂／Ａｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂の多層膜が使用できる。

図４に回折素子１０５の製造方法の一例を示す。

図４に本実施の形態の透明な基板３０１上に回折用の格子を設ける回折素子であって、ホログラムパタンの回折格子を形成するための重合性液晶薄膜を作製する一例を以下に示す。

図４（ａ）に示すように、透明な基板３０１とダミー基板３０２を対向させ配置する。透明な基板３０１およびダミー基板３０２の材料は、ガラスや、アクリル、プラスチック等の透明の樹脂が利用できるが強度や耐久性の点でガラス材が望ましい。透明な基板３０１およびダミー基板３０２は、厚みを０．３〜０．８ｍｍとする。

基板３０１に関しては、基板３０１の表面のゴミや酸化膜を除去するため、純水等で洗浄したのち重合性液晶薄膜３０４に接する面に重合性液晶薄膜３０４の分子配向を調整するために配向膜３０６を形成し、この配向膜３０６の配向処理を行う。配向膜３０６の材料としては、ポリイミドやポリアミド、ポリオキシレン、カーボン等の高分子やＳｉＯ₂等が使用できる。

また、前記配向膜３０６形成後の配向処理の方法は、その一例を図６に示す。図６において、ロール５０１に布５０２を巻き付けて回転させながら透明な基板３０１に配置した配向膜３０６を擦るラビング処理を行う。

また、図４（ａ）に示すように、透明な基板３０１と対向して配置されるダミー基板３０２に対しても配向処理を行う。ダミー基板３０２については、重合性液晶薄膜３０４の硬化後に除去する目的のため、ダミー基板３０２の除去の際に、ダミー基板３０２側に重合性液晶薄膜３０４が付着してしまい重合性液晶薄膜３０４が剥離するのを防止するため、除去離型性および配向性の双方の特性を持った材料３０７を塗布する。前記ダミー基板表面の配向膜３０７に使用する材料としては、ポリビニールアルコール等が使用できる。

また、前記基板３０１とダミー基板３０２の配向処理に際しては、前記基板３０１の配向方向とダミー基板３０２の配向方向で、１８０度の逆方向で配向処理したほうが、液晶分子の配向が一軸配向となりやすい。前記配向の方向は、ラビング処理の方向を含めた方向で、基板とダミー基板で同じ向きで方向が、１８０度ずれる（アンチパラレル）の向きとする。

図６に示す配向処理実施に際しては、透明な基板３０１，ダミー基板３０２の両基板に対してラビング処理時の布５０２の押しつけ量は、およそ１００〜８００μｍ程度とするが、望ましくは、２００〜６００μｍとする。１００μｍより少ないと、配向処理の効果が薄れ、また８００μｍより大きいと、突起形状の先端部に影響を与える場合がある。

透明な基板３０１とダミー基板３０２を間には、重合性液晶薄膜３０４を配置し、間隔を均一にする手段で一対の対向基板間隔を一定になるように両基板の外側に所要の加重をかける。

基板３０１と対向するダミー基板３０２の対向基板間隔を全面において均一にする手段としては、重合性液晶薄膜３０４にスペーサを混ぜ合わせ配置してスペーサによる基板間隔の制御を実施してもよいし、基板３０１もしくはダミー基板３０２の少なくとも一方の基板に突起を設け、前記突起の高さで基板間隔を均一にする手段を採ってもよい。

前記基板３０１とダミー基板３０２の基板間隔の空隙に配置した重合性液晶薄膜３０４は重合性液晶材硬化手段にて硬化させ重合性液晶薄膜３０４とする。重合性液晶薄膜３０４の硬化手段としては、ＵＶ光や可視光、レーザ光や加熱による方法があるが、本実施の形態では波長３６５ｎｍのＵＶ光の照射硬化させ重合性液晶薄膜３０４とした。

このようにして重合性液晶薄膜３０４の離型性と配向性の双方の性質をもった配向膜３０７を施したダミー基板３０２を除去する。

次に、図４（ｃ）に示すように、重合性液晶薄膜３０４に、フォトリソグラフィ方法にてパターンを転写し、ドライエッチング方法で断面が凹凸の回折格子（ホログラムパタン）４０１を形成し回折素子１０５ができる。

次に、図３に示すように、回折素子１０５の前記ホログラムパターン形成部４０１に１／４波長板２０４を等方性の有機膜４０２で貼り合わせる。

さらに、開口フィルタ４０４を形成するための透明基板３１０上に開口フィルタ４０４を成膜する。その後、前記回折素子１０５と１／４波長板２０４を貼り合わせた部材と前記開口フィルタ４０４を貼り合わせ、表および裏面をＡＲ膜４０３を形成して開口ホログ
ラム波長板４００ができる。

本発明によれば、容易に膜厚が均一な重合性液晶薄膜３０４を製造できるので、回折素子の製造の歩留まりを向上させることができる。

本発明は、光ビームを用いて情報記録媒体に情報を記録また前記記録媒体の情報を再生、消去などを行う光ヘッド装置、並びにこの光ヘッド装置を用いた光ディスクドライブ装置として利用することができ、光学特性のよい光ヘッド装置および光ディスクドライブ装置を実現することができる。

本発明の実施の形態における光ディスクドライブ装置の一例を示す外観図本発明の実施の形態における光ヘッド装置の構成図本発明の実施の形態における光学系の構成図本発明の実施の形態における製造の工程図従来の実施の形態における製造の工程図本発明の実施の形態における配向処理の構成図

符号の説明

９光ヘッド装置
１０５回折素子
１０６１／４波長板
１０８ａＤＶＤディスク
１０８ｂＣＤディスク
３０１基板
３０２ダミー基板
３０３突起
３０４重合性液晶薄膜
３０５スペーサ
３０６配向膜
３０７離型性配向膜
３２１離型材
４００開口ホログラム波長板

Claims

基板の表面に配向膜材料を塗布し、
ダミー基板の表面には離型性および配向性の双方の特性を持った配向膜材料を塗布し、
前記基板および前記ダミー基板の双方の基板表面を配向処理し、
前記基板と前記ダミー基板とを対向配置し、
前記対向する基板間に重合性液晶材を充填し、
前記重合性液晶材を硬化した後ダミー基板を除去し、
前記重合性液晶材に回折格子を形成し、
前記回折格子形成部に等方性の有機膜を備えることを特徴とする回折素子の製造方法。
前記ダミー基板の配向膜材料は、ポリビニールアルコールとしたことを特徴とする請求項１記載の回折素子の製造方法。
光ディスク記録媒体に情報を記録および光ディスク媒体の情報を再生する手段として、請求項１または請求項２記載の製造方法により製造した回折素子を用いたことを特徴とする光ヘッド装置。
光ディスク記録媒体に情報を記録および光ディスク媒体の情報を再生する手段として請求項３記載の光ヘッド装置を用いることを特徴とする光ディスク装置。