JP2009157353A

JP2009157353A - 感知用導波路センサー

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Publication number: JP2009157353A
Application number: JP2008294179A
Authority: JP
Inventors: Szuhan Hu; スーハンフー; Rahman Khan Sazzadur; サジャドウルラフマンカーン; Visit Thaveeprungsriporn; タウィープランシーポンビジット; Noriyuki Juji; 紀行十二
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2007-12-26
Filing date: 2008-11-18
Publication date: 2009-07-16
Also published as: US7653270B2; EP2075551A2; US20090196544A1

Abstract

【課題】格段に優れた感度で、二次元動作および三次元動作の感知できる導波路センサーを提供すること。
【解決手段】本発明の導波路センサーは、基板と、基板の一方の側に第１のアンダークラッドと、第１のセンシングコアと、第１のオーバークラッドと、基板の他方に配置された第２のアンダークラッドと、第２のセンシングコアと、第２のオーバークラッドを有する。第１のオーバークラッドの上に、第１のセンシングコアの延びる方向とは平行ではない方向に延びる第１の溝部が形成され、平面視した場合に、第１のセンシングコアと一緒になって、第１の回折格子を形成し、第２のオーバークラッドの上に、第２のセンシングコアが延びる方向とは平行ではない方向に延びる第２の溝部が形成され、平面視した場合に、第２のセンシングコアと一緒になって第２の回折格子を形成する。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、導波路センサーに関する。より詳細には、本発明は、格段に優れた感度で、二次元動作および三次元動作を感知できる導波路センサーに関する。

導波路センサーは、物理学的、機械的、化学的、および／または生物学的な特性の感知に用いることが期待されている。これまで、波型の回折格子を有する繊維状の導波路センサーがひずみ、ねじれ、曲げの感知に使用されることがよく知られている（例えば、非特許文献１）。このようなセンサーは、通常、ひずみ、ねじれ、曲げなどを検出することによって、機械的な感知を行う。しかしながら、このような従来のセンサーでは、安価で、優れた分解能を有するマイクロセンサーアレイを提供することができない。

このように、優れた感度で感知を行うことが可能なセンサーが強く求められている。
ＶｉｃｔｏｒＧ．ａｎｄＪａｃｋＦ．，ＯｐｔｉｃａｌＬｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．４，Ｆｅｂ．１５（２０００），ｐｐ．２０３−２０５

本発明は、上記の従来の課題を解決するためにされたものであり、その目的は、格段に優れた感度で、二次元動作および三次元動作を感知できる導波路センサーを提供することである。

本発明の導波路センサーは、基板と、該基板の一方の側に配置された第１のアンダークラッドと、該第１のアンダークラッドの外側に配置され、一方向に延びるストライプ状パターンを有する第１のセンシングコアと、該第１のセンシングコアの外側に配置された第１のオーバークラッドと、該基板の他方の側に配置された第２のアンダークラッドと、該第２のアンダークラッドの外側に配置され、該第１のセンシングコアの延びる方向とは平行ではない方向に延びるストライプ状パターンを有する第２のセンシングコアと、該第２のセンシングコアの外側に配置された第２のオーバークラッドとを有し、該第１のオーバークラッドの上に、該第１のセンシングコアの延びる方向とは平行ではない方向に延びる第１の溝部が形成され、平面視した場合に、該第１の溝部と該第１のセンシングコアが一緒になって第１の回折格子を形成し、該第２のオーバークラッドの上に、該第２のセンシングコアが延びる方向とは平行ではない方向に延びる第２の溝部が形成され、平面視した場合に、該第２の溝部と該第２のセンシングコアが一緒になって第２の回折格子を形成する。
好ましい実施形態においては、導波路センサーは可とう性を有し、平板状である。
好ましい実施形態においては、導波路センサーは二次元動作感知および三次元動作感知を行うことができる。

本発明によれば、第１の溝部と第２の溝部の延びる方向がそれぞれ平行ではなく、このような構成により、二次元動作感知と三次元動作感知を実現することができる。さらに、本発明の導波路センサーは、基板の両側の面にそれぞれ形成された２つの回折格子を有するので、二次元動作および三次元動作の感知を可能とし、または促進し、さらに感度および感知出力を増幅させるので、感度を格段に向上させることができる。

以下に、本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。

Ａ．導波路センサーの全体構成
図１Ａは、本発明の好ましい実施形態による導波路センサーの概略断面図であり、図２Ａは、図１Ａの導波路センサーの概略斜視図である。導波路センサー１００は、基板１０と；基板１０の一方の側に配置された第１のアンダークラッド２１と；第１のアンダークラッド２１の外側に配置された第１のセンシングコア３１と；第１のセンシングコア３１の外側に配置された第１のオーバークラッド４１と；基板１０のもう一方の側に配置された第２のアンダークラッド２２と；第２のアンダークラッド２２の外側に配置された第２のセンシングコア３２と；第２のセンシングコア３２の外側に配置された第２のオーバークラッド４２とを含む。

１つの実施形態において、第１のセンシングコア３１は、一方向に延びるストライプ状パターンを有する。第２のセンシングコア３２は、第１のセンシングコア３１のストライプ状パターンの延びる方向とは平行ではない方向に延びたストライプ状パターンを有する。より詳細には、第２のセンシングコア３２は、第１のセンシングコア３１と直交する方向に延びていてもよく、平面視した場合に、第１のセンシングコア３１に対して特定の角度を規定するように延びていてもよい。

さらに、本発明においては、第１のセンシングコアのストライプ状パターンの延びた方向とは平行ではない方向に延びた第１の溝部５１が、第１のオーバークラッド４１の上に形成されている。より詳細には、第１の溝部５１は、第１のセンシングコア３１と直交する方向に延びていてもよく、平面視した場合に、第１のセンシングコア３１に対して特定の角度を規定するように延びていてもよい。このように第１の溝部および第１のセンシングコアを配置することによって、平面視した場合に、第１の溝部５１と第１のセンシングコア３１とが第１の回折格子を形成する。

さらに、第２のセンシングコアのストライプ状パターンの延びた方向とは平行ではない方向に延びた第２の溝部５２が、第２のオーバークラッド４２の上に形成される。より詳細には、第２の溝部５２は第２のセンシングコア３２と直交する方向に延びていてもよく、平面視した場合に、第２のセンシングコア３２に対して特定の角度を規定するように延びていてもよい。このように第２の溝部および第２のセンシングコアを配置することによって、平面視した場合に、第２の溝部５２と第２のセンシングコア３２が第２の回折格子を形成する。

上記のように、本発明の導波路センサーにおいて、第１の溝部５１と第２の溝部５２の延びる方向は、それぞれ平行ではない（代表的には、直交である）。このような構成（以下、本明細書において、「二軸」ともいう）にすることにより、本発明の導波路センサーは、二次元動作感知および三次元動作感知を実現することができる。さらに、上記の記載からわかるように、本発明の導波路センサーは、基板の両側にそれぞれ回折格子が形成されている（以下、本明細書において、「二重回折格子」ともいう）。このような回折格子は二次元動作および三次元動作の感知を可能とし、または促進し、さらに感度および感知出力を増幅させることができる。したがって、二重回折格子構成を有する本発明の導波路センサーは、従来のものに比べて感度を格段に向上させることができる。

図１Ａおよび図２Ａに示した例では、第１のセンシングコア３１と第２のセンシングコア３２の外表面（第１または第２のアンダークラッドと接していない外側の面）のみが、露出する構成を示す。言い換えると、第１のセンシングコア３１の外表面と第１の溝部５１の底面とが面一、つまり、同一平面上にあり、第２のセンシングコア３２の外表面と第２の溝部５２の底面とが面一である。図１Ｂと図２Ｂに示した他の実施形態においては、第１のセンシングコア３１と第２のセンシングコア３２の側面および上記外表面が露出する構成となる。図１Ｃと図２Ｃに示したさらに別の実施形態においては、第１のセンシングコア３１の外表面は第１の溝部５１の底面で覆われており、第２のセンシングコア３２の外表面は第２の溝部５２の底面で覆われている構成となる。いうまでもなく、図１Ａ〜１Ｃおよび図２Ａ〜２Ｃに図示した構成は、組み合わせてもよい。

Ｂ．基板
基板１０としては、任意の適切なものを用いることができる。基板の具体例としては、シリコンウエハのような半導体基板、セラミック基板、ガラス基板、銅、アルミニウム、ステンレス鋼またはこれらの合金のような金属基板、および、任意の適切なポリマーフィルムを用いたプラスチック基板などが挙げられる。可とう性を有する導波路センサーが得られるという点から、プラスチック基板が好ましい。基板の厚みは目的に合わせて適宜変更することができ、好ましくは１０μｍ〜５０００μｍ、より好ましくは２０μｍ〜１５００μｍである。

Ｃ．第１のアンダークラッド
第１のアンダークラッド２１は、後述する第１のセンシングコア３１よりも低い屈折率を有する限り、任意の適切な材料を用いて形成することができる。１つの実施形態においては、第１のアンダークラッド２１は、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂で形成される。ポリイミド樹脂およびエポキシ樹脂としては、任意の適切なものを用いることができる。ポリイミド樹脂およびエポキシ樹脂については、本技術分野では周知の材料であり、例えば、特開２００７−２７９２３７号公報、特開２００４−１７７８６４号公報などに開示されているので、本明細書ではこれらの樹脂の詳細については記載しない。他の実施形態においては、第１のアンダークラッド２１は、後述する第１のセンシングコア３１および／または第２のセンシングコア３２の形成に用いられる光重合性組成物から形成され得る。

第１のアンダークラッド２１の厚みは、目的に合わせて適宜変更することができ、好ましくは５μｍ〜５００μｍ、より好ましくは１０μｍ〜２００μｍである。上記のとおり、第１のアンダークラッド２１の屈折率は、第１のセンシングコア３１よりも低い。より詳細には、第１のアンダークラッド２１の屈折率は、好ましくは１．５０〜１．５９である。なお、それぞれの層（例えば、コアやクラッド）の屈折率は、例えば、各層を形成する材料の種類や材料に添加する添加剤の種類を選択することにより、および／または、材料の組成や添加剤の量を調節することにより、制御することができる。

Ｄ．第１のセンシングコア
第１のセンシングコア３１は、本発明の効果が得られる限り、任意の適切なものを用いることができる。第１のセンシングコア３１は、好ましくはフルオレン誘導体および光酸発生剤を含む光重合性組成物から形成される。光重合性組成物の詳細については、特開２００５−２６６７３９号公報に開示されており、その開示は本明細書に参考として援用される。

第１のセンシングコア３１の厚みは、目的に合わせて適宜変更することができ、好ましくは５μｍ〜５００μｍ、より好ましくは１０μｍ〜１００μｍである。第１のセンシングコア３１の屈折率は、好ましくは１．５１〜１．６０である。第１のアンダークラッド２１と第１のセンシングコア３１の屈折率の差は、好ましくは０．０１〜０．１である。屈折率の差が上記範囲にあることで、感度を向上させることができる。

Ｅ．第１のオーバークラッド
第１のオーバークラッド４１は、第１のアンダークラッド２１と同じ材料で形成され得る。第１のオーバークラッド４１の厚みは、目的に応じて変更することができ、好ましくは１０μｍ〜５００μｍ、より好ましくは２０μｍ〜１００μｍである。厚みを上記の範囲とすることで、回折格子を所望の深さにすることができる。第１のオーバークラッド４１の屈折率は、第１のセンシングコア３１の屈折率よりも低ければよく、第１のアンダークラッド２１と同一であっても、異なっていてもよい。第１のオーバークラッド４１と第１のセンシングコア３１の屈折率の差は、好ましくは０．０１〜０．１である。屈折率の差がこの範囲にあることで、感度を向上させることができる。

Ｆ．第１の溝部
本発明においては、第１の溝部５１が、第１のオーバークラッド４１の上に形成され、上記のように、平面視した場合に、第１の溝部５１と第１のセンシングコア３１とが一緒になって回折格子を形成する。回折格子の形状は、目的、検出すべき特性やパラメーター（例えば、ひずみ、ねじれ、曲げ）や動作、所望される感度などに応じて適切に設計され得る。回折格子の形状の特徴としては、回折格子の大きさ（長さと幅）、回折格子のパターン（チェック状パターン）、回折格子の深さ（第１のオーバークラッドと第１のセンシングコアの総厚みに相当）、第１の溝部での溝の列（または壁の列）のピッチ、第１の溝部での溝の列（または壁の列）の幅、溝の列の幅と溝の列のピッチとの比、第１のセンシングコアでの列のピッチ、第１のセンシングコアでの列の幅、第１のセンシングコアの列の幅と第１のセンシングコアの列のピッチとの比などが挙げられる。本発明で用いられる第１の溝部５１は、二次元動作および三次元動作の感知を可能にし、または促進し、あるいは感知出力を増幅させる回折格子を提供することができる。

Ｇ．第２のアンダークラッド
第２のアンダークラッド２２は、第２のアンダークラッドの屈折率が後述する第２のセンシングコア３２の屈折率よりも低い限り、任意の適切な材料で形成することができる。１つの実施形態においては、第２のアンダークラッド２２は、第１のアンダークラッド２１と同じ材料から形成され得る。第２のアンダークラッド２２は、第１のアンダークラッド２１と同一であっても、異なっていてもよい。

第２のアンダークラッド２２の厚みは、目的に応じて適宜変更することができ、好ましくは５μｍ〜５００μｍ、より好ましくは１０μｍ〜２００μｍである。上記のように、第２のアンダークラッド２２の屈折率は、第２のセンシングコア３２よりも低い。より詳細には、第２のアンダークラッド２２の屈折率は、好ましくは１．５０〜１．５９である。第２のアンダークラッド２２の厚みおよび／または、屈折率は第１のアンダークラッド２１と同一であっても異なっていてもよい。

Ｈ．第２のセンシングコア
第２のセンシングコア３２は、本発明の効果が得られる限り、任意の適切な材料で形成することができる。第２のセンシングコア３２は、第１のセンシングコア３１と同じ材料から形成され得る。第２のセンシングコア３２と第１のセンシングコア３１とは同一であっても異なっていてもよい。

第２のセンシングコア３２の厚みは、目的に応じて適宜変更することができ、好ましくは５μｍ〜５００μｍ、より好ましくは１０μｍ〜１００μｍである。第２のセンシングコア３２の屈折率は、好ましくは１．５１〜１．６０である。第２のアンダークラッド２２と第２のセンシングコア３２の屈折率の差は、好ましくは０．０１〜０．１である。屈折率の差が上記の範囲にあることで、感度を向上させることができる。

第１のセンシングコア３１と第２のセンシングコア３２との距離は、目的に応じて適宜変更することができる。１つの実施形態において、第１のセンシングコア３１と第２のセンシングコア３２の距離は、好ましくは２５μｍ〜１５００μｍ、より好ましくは５０μｍ〜５００μｍである。距離がこの範囲にあることで、感度を向上させることができる。第１のセンシングコア３１と第２のセンシングコア３２との距離は、基板、第１のアンダークラッドおよび第２のアンダークラッドの厚みを調整することによって制御することができる。

Ｉ．第２のオーバークラッド
第２のオーバークラッド４２は、第２のアンダークラッド２２と同じ材料で形成され得る。第２のオーバークラッド４２は、第１のオーバークラッド４１と同一であっても異なっていてもよい。第２のオーバークラッド４２の厚みは目的に応じて適宜変更することができ、好ましくは１０μｍ〜５００μｍ、より好ましくは２０μｍ〜１００μｍである。第２のオーバークラッド４２の厚みを上記の範囲とすることで、回折格子の深さを所望の深さにすることができる。第２のオーバークラッドの屈折率は、第２のセンシングコア３２の屈折率よりも低ければよく、第２のアンダークラッドと同一であっても、異なっていてもよい。第２のオーバークラッド４２と第２のセンシングコア３２との屈折率の差は、０．０１〜０．１であることが好ましい。屈折率の差を上記の範囲にすることで、感度を向上させることができる。

Ｊ．第２の溝部
本発明において、第２の溝部５２は、第２のオーバークラッド４２の上に形成され、上記のように、平面視した場合に、第２の溝部５２と第２のセンシングコア３２とが一緒になって回折格子を形成する。本発明で用いられる第２の溝部５２は、二次元動作および三次元動作の感知を可能にし、または促進し、感知出力を増幅させる回折格子を提供することができる。回折格子の形状は、目的、検出すべき特性やパラメーター（ひずみ、ねじれ、曲げ）や動作、所望される感度などに応じて適切に設計され得る。第２の溝部５２によって形成される回折格子の形状は、第１の溝部５１によって形成される回折格子と同一であっても、異なっていてもよい。

上記のとおり、本発明の導波路センサーは二軸構成を有する。より詳細には、第１の溝部５１と第２の溝部５２が互いに平行ではない方向（１つの実施形態においては、直交する方向）に延び、第１のセンシングコア３１と第２のセンシングコア３２は互いに平行ではない方向（１つの実施形態においては、直交する方向）に延びている。さらに、第１の溝部５１と第１のセンシングコア３１は互いに平行ではない方向（１つの実施形態においては、直交する方向）に延び、第２の溝部５２と第２のセンシングコア３２は互いに平行ではない方向（１つの実施形態においては、直交する方向）に延びている。したがって、それぞれのチェック状パターンが互いに交差（１つの実施形態においては、直交）関係を有する２つの回折格子が導波路センサーのそれぞれの側に形成されている。

このような二軸構成により、二次元空間または三次元空間での運動情報および運動学的情報の検出を実現することができ、その結果、二次元動作または三次元動作の感知を実現することができる。例えば、一方の回折格子は、ＸＹＺ座標のＸ方向のたわみおよび動作を検出することができ、他方の回折格子は、ＸＹＺ座標のＹ方向のたわみおよび動作を検出することができる。

ねじれ計算の一例を、図３Ａおよび図３Ｂを参照して説明する。図３Ａにおいて、Ｘ_ｉはセンサーがねじれを受けている状態での、ｉ番目のコアのＸ方向におけるたわみを表し、Ｘ_ｉ＋１はセンサーがねじれを受けている状態での、（ｉ＋１）番目のコア（ｉ番目のコアに隣接したコア）のＸ方向におけるたわみを表す。以下に示す式（Ｉ）に示すように、これらの２つの隣接するコアのたわみ距離をこれらの２つの隣接するコアの中心間距離ΔＸで割ることによって、Ｘ方向におけるねじれ角θが求められる。中心間距離ΔＸは、とても小さい（μｍオーダーである）ので、図３Ａに示したＸ_ｉとＸ_ｉ＋１間の傾きは、数学的には直線として処理される。
ｔａｎ^−１［（Ｘ_ｉ＋１−Ｘ_ｉ）／ΔＸ］＝θ （Ｉ）
それと同時に、ｊ番目のコアＹ_ｊのＹ方向へのたわみと（ｊ＋１）番目のコアＹ_ｊ＋１のＹ方向におけるたわみを用いることにより、ねじれ角θと同様にして、式（ＩＩ）により、Ｙ方向におけるねじれ角αを求めることができる。ねじれ角θとαを時間の関数として決定することによって、ねじれの二次元動作の感知を実現することができる。
ｔａｎ^−１［（Ｙ_ｉ＋１−Ｙ_ｉ）／ΔＹ］＝α （ＩＩ）

さらに、それぞれを時間（ｔ）の関数としてのＸ方向におけるたわみＸ（ｔ）、Ｙ方向におけるたわみＹ（ｔ）、Ｚ方向におけるたわみＺ（ｔ）を上記と同様の方法により求めることができる。そして、以下に示す式（ＩＩＩ）（すなわち、ベクトルクロス乗積操作）によって、図４に示すように、三次元動作の感知を実現することができる。
Ｘ（ｔ）×Ｙ（ｔ）＝Ｚ（ｔ）（ＩＩＩ）

１つの実施形態において、本発明の導波路センサーは対称構造である。より詳細には、第１のアンダークラッド２１と第２のアンダークラッド２２はそれぞれ同一あり、第１のセンシングコア３１と第２のセンシングコア３２はそれぞれ同一であり、第１のオーバークラッド４１と第２のオーバークラッド４２はそれぞれ同一である。このような対称構造により、二次元動作または三次元動作の運動的および運動学的な情報を提供することができる。

さらに、１つの実施形態において、本発明の導波路センサーは、全ての層がポリマー（すなわち、可とう性材料）から形成され得るものであり、以下に示す製造方法からもわかるように、平板状であり得る。このような構成にすることにより、本発明の導波路センサーは、従来の光学センサーに比べて、目的に合わせて形状を調整することがより容易となる。それゆえ、本発明の導波路センサーは、より広い用途に適用することができる。さらに、平板状にすることにより、コスト効率がよいフォトリソグラフィーによって、二軸かつ二重回折格子の構成にすることができる。

図示した例では、第１の回折格子および第２の回折格子が導波路センサーの実質的に全表面に形成されている形態を示しているが、目的に合わせて導波路センサーの各表面の適切な位置に回折格子を形成することができる。１つの実施形態において、複数の回折格子が基板上にマトリックス状、ストライプ状、または任意の適切なパターンとなるよう形成され得る。このような構成において、回折格子の数は目的に応じて変更できる。別の実施形態においては、複数の回折格子がランダムに形成されてもよい。さらに別の実施形態においては、小さな単一の回折格子が導波路センサーの各表面の所定の位置に形成されてもよい。

Ｋ．導波路センサーの製造方法
本発明の導波路センサーは、代表的には、フォトリソグラフィーによって製造される。以下に、本発明の導波路センサーの製造方法の好ましい一例を図５を参照して説明する。

まず、基板１０を用意する。次いで、図５のステップＡに示すように、第２のアンダークラッド２２を基板１０の上に形成する。より詳細には、第２のアンダークラッドを形成する材料を含む塗布液を基板の上に塗布する。塗布方法としては特に制限はなく、任意の適切な方法を用いることができる。具体例としては、スピンコーティング法、浸漬法、キャスティング法、噴射法、インクジェット法などが挙げられる。次いで、塗布層をプリベークして、溶媒を除去する。その後、塗布層に紫外線を照射し、照射後に焼付けて塗布層を硬化させる。このようにして、第２のアンダークラッド２２を形成する。

次いで、ステップＢに示すように、第２のセンシングコアを形成するための材料を含む塗布液を第２のアンダークラッド２２に塗布する。塗布方法は、上記のとおりである。そして、５０℃〜１２０℃に加熱することによって溶媒が除去され、これにより、表面に粘着性のない樹脂層３２’が形成される。次いで、所定のパターンを有するフォトマスク３３を樹脂層３２’に配置し、フォトマスク３３を介して樹脂層３２’にエネルギー線を照射する。エネルギー線としては、可視光線、紫外線、赤外光、電子ビームなどが挙げられる。単純で小さな照射装置を使用することができ、コストを抑えてフォトリソグラフィーを行うことができるので、エネルギー線としては、紫外線が好ましい。紫外線照射量は、好ましくは５００ｍＪ／ｃｍ^２〜１００００ｍＪ／ｃｍ^２であり、より好ましくは１０００ｍＪ／ｃｍ^２〜５０００ｍＪ／ｃｍ^２である。必要に応じて、樹脂層をエネルギー線の照射後に加熱してもよい。加熱温度は、好ましくは８０℃〜２５０℃であり、より好ましくは１００℃〜１５０℃である。加熱時間は、好ましくは５分から２時間であり、より好ましくは１０分から１時間である。

次いで、ステップＣに示すように、現像処理をし、樹脂層３２’に所定のパターン（代表的には、ストライプ状パターン）を有する第２のセンシングコア３２を形成する。現像方法において、現像液および現像条件は、第２のセンシングコアを形成する材料に合わせて適切に選択することができる。形成された第２のセンシングコア３２は、例えば８０℃〜１５０℃で加熱することにより、硬化される。

次いで、ステップＤに示すように、第２のオーバークラッドを形成する材料を含む塗布液を、第２のセンシングコア３２のパターンが形成された第２のアンダークラッド２２の上に塗布する。次いで、塗布層を加熱することにより硬化させ、第２のオーバークラッド４２を形成する。塗布方法および加熱条件については、上記の第２のアンダークラッドについて記載したとおりである。

次いで、ステップＥに示すように、所定のパターン（代表的には、ストライプ状パターン）を有するフォトマスク５３を第２のオーバークラッド４２の上に配置し、第２のオーバークラッド４２にフォトマスク５３を介してエネルギー線（代表的には、紫外線）を照射する。照射後、ステップＦに示すように、現像処理をし、第２のオーバークラッド４２の所定の位置に第２の溝部５２を形成する。代表的には、第２の溝部５２は、第２のセンシングコア３２が延びる方向とは平行ではない方向（１つの実施形態においては、直交する方向）に延びるように、第２のセンシングコア３２の上に形成される。結果として、第２の溝部５２と第２のセンシングコア３２の交差部分は、平面視した場合に、回折格子を形成する。なお、ステップＥとＦの説明図は、ステップＡ〜Ｄの説明図を９０°回転させた方向からみた図である。

次いで、ステップＧに示すように、ステップＡ〜Ｆで得られた積層体を天地逆転させて置く。基板１０の第２のアンダークラッド２２が形成されていない側に、第１のアンダークラッド２１を形成する。より詳細には、第１のアンダークラッドを形成する材料を含む塗布液を基板に塗布する。塗布方法および形成条件は、上記の第２のアンダークラッドで記載したとおりである。なお、ステップＧ以降のステップについては、ステップＡ〜Ｄと同じ方向から見たものである。

次いで、第１のセンシングコアを形成する材料を含む塗布液を、第１のアンダークラッド２１に塗布する。そして、塗布層に所定のパターンのフォトマスク（図示しない）を介してエネルギー線（代表的には、紫外線）を照射することにより、パターン化する。結果として、ステップＨに示すように、所定のパターン（代表的には、ストライプ状パターン）を有する第１のセンシングコア３１を、第１のアンダークラッド２１の上に形成する。第１のセンシングコアを形成するための操作および条件は、上記の第２のセンシングコアと同様である。

次いで、第１のオーバークラッドを形成する材料を含む塗布液を第１のセンシングコア３１が形成された第１のアンダークラッド２１に塗布する。次いで、所定のパターンのフォトマスク（図示しない）を介してエネルギー線（代表的には、紫外線）を照射し、第１のオーバークラッドをパターン化する。結果として、ステップＩに示すように、第１のオーバークラッド４１が第１のセンシングコア３１上に形成され、所定のパターン（代表的には、ストライプ状パターン）を有する溝部５１が第１のオーバークラッド４１の上に形成される。

上記のようにして、図１Ａと図２Ａに示す導波路センサーが得られる。フォトリソグラフィーの条件を適切に変更することにより、図１Ｂおよび図２Ｂに示す導波路センサー、図１Ｃおよび図２Ｃに示す導波路センサー、あるいは別の任意の適切な構成の導波路センサーが得られることはいうまでもない。

本発明の導波路センサーは、任意の適切な用途に用いることができ、例えば、携帯電化製品のタッチパッド、液晶表示装置のタッチパネル、ＨＤＤ用ジンバル、コンピュータスペクトル分析器などに適用することができる。

本発明の目的や精神から逸脱することなく、多くの改変が当業者にとって自明であり、かつ、容易に実現可能である。本発明は、添付の特許請求の範囲の範囲内であれば、発明の詳細な説明の記載に限定されることを意図するものではなく、より広い意味に解釈されるべきものである。

本発明の導波路センサーは、例えば、携帯電化製品のタッチパッド、液晶表示装置のタッチパネル、ＨＤＤ用ジンバル、コンピュータスペクトル分析器などに好適に適用することができる。

本発明の好ましい実施形態の導波路センサーの概略断面図である。本発明の別の好ましい実施形態の導波路センサーの概略断面図である。本発明のさらに別の好ましい実施形態の導波路センサーの概略断面図である。図１Ａに示した導波路センサーの概略斜視図である。図１Ｂに示した導波路センサーの概略斜視図である。図１Ｃに示した導波路センサーの概略斜視図である。本発明の導波路センサーの二次元動作感知の概念を示す概略図である。本発明の導波路センサーの二次元動作感知の概念を示す概略図である。本発明の導波路センサーの三次元動作感知の概念を示す概略図である。本発明の好ましい実施形態による導波路センサーの製造方法を説明する概略図である。

符号の説明

１０基板
２１第１のアンダークラッド
２２第２のアンダークラッド
３１第１のセンシングコア
３２第２のセンシングコア
４１第１のオーバークラッド
４２第２のオーバークラッド
５１第１の溝部
５２第２の溝部
１００導波路センサー

Claims

基板と、
該基板の一方の側に配置された第１のアンダークラッドと、
該第１のアンダークラッドの外側に配置され、一方向に延びるストライプ状パターンを有する第１のセンシングコアと、
該第１のセンシングコアの外側に配置された第１のオーバークラッドと、
該基板の他方の側に配置された第２のアンダークラッドと、
該第２のアンダークラッドの外側に配置され、該第１のセンシングコアの延びる方向とは平行ではない方向に延びるストライプ状パターンを有する第２のセンシングコアと、
該第２のセンシングコアの外側に配置された第２のオーバークラッドとを有し、
該第１のオーバークラッドの上に、該第１のセンシングコアの延びる方向とは平行ではない方向に延びる第１の溝部が形成され、平面視した場合に、該第１の溝部と該第１のセンシングコアが一緒になって第１の回折格子を形成し、
該第２のオーバークラッドの上に、該第２のセンシングコアが延びる方向とは平行ではない方向に延びる第２の溝部が形成され、平面視した場合に、該第２の溝部と該第２のセンシングコアが一緒になって第２の回折格子を形成する、導波路センサー。
可とう性を有し、平板状である、請求項１に記載の導波路センサー。
二次元動作感知および三次元動作感知を行うことができる、請求項１または２に記載の導波路センサー。