JP3596152B2

JP3596152B2 - 光変調素子の製造方法及び光ヘッド装置の製造方法

Info

Publication number: JP3596152B2
Application number: JP8279996A
Authority: JP
Inventors: 浩一村田; 具也滝川; 譲田辺
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1996-04-04
Filing date: 1996-04-04
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2016-04-04
Also published as: JPH09274187A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤ（コンパクト・ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ、ビデオディスク等の光ディスク及び光磁気ディスク等に光学的情報を書き込んだり、光学的情報を読み取るための光ヘッド装置の製造方法及びそれに用いられる光変調素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ディスク及び光磁気ディスク等に光学的情報を書き込んだり、光学的情報を読み取る光ヘッド装置としては、ディスクの記録面から反射された信号光を検出部へ導光（ビームスプリット）する光学部品としてプリズム式ビームスプリッタを用いたものと、回折格子又はホログラム素子を用いたものとが知られていた。
【０００３】
従来、光ヘッド装置用の回折格子又はホログラム素子は、ガラスやプラスチック基板上に、矩形の断面を有する矩形格子（レリーフ型）をドライエッチング法あるいは射出成形法よって形成し、これによって光を回折しビームスプリット機能を付与していた。
【０００４】
また、光の利用効率が１０％程度の等方性回折格子よりも光の利用効率を上げようとした場合、偏光を利用することが考えられる。偏光を利用しようとすると、プリズム式ビームスプリッタにλ／４板を組み合わせて、往方向（光源側から光ディスク側へ向かう方向）及び復方向（光ディスク側から光源側及び検出器側へ向かう方向）の効率を上げて往復効率を上げる方法があった。
【０００５】
しかし、プリズム式偏光ビームスプリッタは高価であり、他の方式が模索されていた。一つの方式としてＬｉＮｂＯ_３等の複屈折結晶の平板を用い、表面に異方性回折格子を形成し偏光選択性をもたせる方法が知られている。しかし、複屈折結晶自体が高価であり、民生分野への適用は困難である。また通常プロトン交換法によりＬｉＮｂＯ_３上に格子を形成しようとすると、プロトン交換液中のプロトンが基板中に拡散しやすいため、細かいピッチの格子を形成するのが困難である問題もあった。
【０００６】
等方性回折格子は前述のように、往方向の利用効率が５０％程度で、復方向の利用効率が２０％程度であるため、往復で１０％程度が限界である。
【０００７】
また高い光の利用効率を実現するために、ガラス基板等の透明基板上に回折格子用の凹凸部を形成、その凹凸部に液晶を充填して、液晶の光学異方性を利用した光学異方性回折格子を有する光変調素子が知られている。この場合、ガラス基板を直接ドライエッチングして凹凸部を形成すると、エッチングスピードが遅かったり、不要な堆積物を生じたりして、一定の深さを再現性よくまた深さの面分布を少なくして、形成することは難しい。
【０００８】
そのため通常はＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ等の透明薄膜を蒸着法、プラズマＣＶＤ法、反応性ドライエッチング法等によって、所望の深さの分の厚みだけ形成し、ガラス基板とＳｉＯ_３膜等とのエッチングレートの違いを用いて、再現性よく、面分布も少なく、ドライエッチングすることが行われている。このように形成した凹凸部に液晶を充填することによって、光学異方性回折格子を形成する。
【０００９】
しかし、液晶を充填する際に以下の問題が発生する。凹凸部上に形成したポリイミド膜等の配向膜をラビングして配向処理し、液晶を不特定の方向から充填すると、液晶が配向方向に沿って配向しにくい問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述の問題点を解消し光の利用効率を高め、安価に製造でき、また液晶を配向方向に沿って良好に配向させ得る光変調素子の製造方法及び光ヘッド装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透明基板の表面に格子状の凹凸部を形成し、凹凸部に光学異方性を有する液晶を充填して光学異方性回折格子を形成する光変調素子の製造方法において、凹凸部の深さが１〜２μｍかつピッチが２〜２０μｍであり、凹凸部の表面に配向膜を形成し、前記凹凸部のストライブ方向と平行な方向に配向膜のラビング処理を行い、配向膜のラビング方向に沿って液晶を注入させることを特徴とする光変調素子の製造方法を提供する。
【００１２】
また本発明は、光記録媒体の情報記録面に光を照射する光源の光路上に光変調素子を配置し、光変調素子と光記録媒体間の光路上に位相差素子と光収束レンズを配置し、光記録媒体からの反射光を光変調素子を通して検出する光検出器を光源に隣接して配置する光ヘッド装置の製造方法において、前記の方法によって光変調素子を製造することを特徴とする光ヘッド装置の製造方法を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい態様は、ラビングの順方向に合わせて液晶を注入させることである。このような構成により、液晶の配向性が向上する。
【００１４】
本発明においては、凹凸部のストライプ方向と配向膜のラビング方向を合わせた状態で液晶を注入させることである。このような構成により、さらに液晶の配向性が向上する。
【００１５】
前記透明基板はガラス基板、透明プラスチック基板等からなり、その上にフォトリソグラフィ法及びドライエッチング法等により、深さ１〜２μｍ、ピッチ２〜２０μｍの格子状の凹凸部を形成する。
【００１６】
【実施例】
本発明の実施例を図１に示す。厚さ０．５ｍｍ、１０×１０ｍｍ角で、屈折率１．５２の第１のガラス基板１の表面に、ｐ−ＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ法）によりＳｉＯＮ膜を１．４５μｍ形成する。その後、フォトリソグラフィ法とドライエッチング法によりＳｉＯＮ膜をエッチングし、深さ１．４５μｍ、ピッチ８μｍの断面が矩形の格子状の凹凸部９を形成した。
【００１７】
具体的には、ＳｉＯＮ膜にフォトレジストをスピンコート法によりコーティングする。次いで、所定のパターンを有するフォトマスクをフォトレジスト膜に密着させて紫外線で露光し、フォトレジスト現像処理することによってフォトレジストの格子状パターンを第１のガラス基板１の表面に形成する。そのフォトレジストの格子状パターンをさらにマスクとして、Ｃ_２Ｆ_６ガスを用いドライエッチングすることにより形成した。
【００１８】
第１のガラス基板１の凹凸部９を形成した面に、ガラスから溶出するアルカリ成分に対するバリアコートとしてＳｉＯ_２膜３をスパッタリング法により６００Å形成し、さらにその上に同じくスピンコート法により、ポリイミド膜４を６００Å形成した。ポリイミド膜４を凹凸部９のストライプ方向に平行な方向にラビング処理を行った。
【００１９】
第２のガラス基板２の面にバリアコートとしてＳｉＯ_２膜３をスパッタリング法により６００Å形成し、さらにその上に液晶配向用の配向膜としてポリイミド膜４をスピンコート法により６００Å形成し、配向のためのラビング処理を行った。
【００２０】
第１のガラス基板１の凹凸部９を形成した面と第２のガラス基板２のポリイミド膜４を形成した面とを対面させ、ポリイミド膜４のラビング方向と前記凹凸部９のストライプ方向（ラビング方向）が同じになるようにし、さらに２つのガラス基板ともラビングの順方向が液晶の注入方向に合うようにして２つのガラス基板を積層し、液晶注入口を除き２つのガラス基板の周囲をエポキシ樹脂８でシールした。液晶注入口から液晶５（メルク社製商品名ＢＬ−００２、ネマチック液晶、常光屈折率＝１．５２５、異常光屈折率＝１．７７１）を真空注入し、光学異方性回折格子を形成した。
【００２１】
第２のガラス基板２のポリイミド膜４と反対側の面にλ／４フィルム（位相差素子）６を透明な接着剤により積層接着し、さらにその上に波面収差を改善するためのフォトポリマー、第３のガラス基板７を積層接着して光変調素子を作製した。光変調素子の光源からの光の入射部、光の出射部には、誘電体多層膜による反射防止膜を施した。
【００２２】
ここで、偏光軸が直交するように配置した２枚の偏光板に光変調素子を挟持して、透過光で液晶５の配向状態を顕微鏡により観察したところ、液晶５のほぼ全域にわたって、凹凸部のストライプ方向（ラビング方向）に配向していることがわかった。
【００２３】
光源として半導体レーザ（図１では光変調素子の下方に設けられるが、図示せず。）を用い、波長６７８ｎｍのＰ波（紙面に平行な偏光成分）を入射させたとき、Ｐ波の透過率は約９２％であった。また、光ディスク（図１では光変調素子の上方に設けられるが、図示せず。）からの反射光（円偏光）は、λ／４フィルム９によりＳ波（紙面に垂直な偏光成分）に変化し、Ｓ波は光学異方性回折格子により回折された。このときの＋１次回折光の回折効率は３６％で、−１次回折光の回折効率は３６％であった。
【００２４】
この結果、往路効率約９２％、往復効率約６６％（±１次回折光検出）となった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明により、光の利用効率が高く、安価に製造でき、また液晶を配向方向に沿って良好に配向させ得るという効果を有する。その結果、さらに光の利用効率が高くなるという効果も有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の光変調素子の側断面図。
【符号の説明】
１：第１のガラス基板
２：第２のガラス基板
３：ＳｉＯ_２膜
４：ポリイミド膜
５：液晶
６：λ／４フィルム
７：第３のガラス基板
８：エポキシ樹脂
９：凹凸部

Claims

透明基板の表面に格子状の凹凸部を形成し、凹凸部に光学異方性を有する液晶を充填して光学異方性回折格子を形成する光変調素子の製造方法において、凹凸部の深さが１〜２μｍかつピッチが２〜２０μｍであり、凹凸部の表面に配向膜を形成し、前記凹凸部のストライブ方向と平行な方向に配向膜のラビング処理を行い、配向膜のラビング方向に沿って液晶を注入させることを特徴とする光変調素子の製造方法。
ラビングの順方向に合わせて液晶を注入させる請求項１記載の光変調素子の製造方法。
光記録媒体の情報記録面に光を照射する光源の光路上に光変調素子を配置し、光変調素子と光記録媒体間の光路上に位相差素子と光収束レンズを配置し、光記録媒体からの反射光を光変調素子を通して検出する光検出器を光源に隣接して配置する光ヘッド装置の製造方法において、請求項１または２に記載の方法によって光変調素子を製造することを特徴とする光ヘッド装置の製造方法。