(57)【要約】【課題】分割された領域を有する領域分割型波長板を型により成形する場合に境界部で構造の変形や型への負荷を抑制可能な構造の領域分割型波長板及びその製造方法を提供する。【解決手段】この領域分割型波長板１０は、互いに方向の異なる微細周期構造１５，１６を有する第１の領域１１と第２の領域１２との境界部１３において各微細周期構造が連続しないように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに方向の異なる微細周期構造を有する第１の領域と第２の領域との境界部において前記各微細周期構造が連続しないように構成されたことを特徴とする領域分割型波長板。
【請求項２】
前記境界部に沿った連続した領域に凹状部または凸状部が形成されている請求項１に記載の領域分割型波長板。
【請求項３】
互いに方向の異なる微細周期構造を有する第１の領域と第２の領域との境界部に沿った連続した領域に凹状部または凸状部が形成されていることを特徴とする領域分割型波長板。
【請求項４】
前記連続した領域に形成された凸状部の幅は前記微細周期構造の凸部の幅よりも大きい請求項２または３に記載の領域分割型波長板。
【請求項５】
前記連続した領域に形成された凹状部により前記各微細周期構造が一定間隔で離れている請求項２または３に記載の領域分割型波長板。
【請求項６】
前記第１の領域が−１／４波長板として機能し、前記第２の領域が＋１／４波長板として機能する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の領域分割型波長板。
【請求項７】
４００乃至８００ｎｍの波長範囲内において広帯域特性を有する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の領域分割型波長板。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の領域分割型波長板をインプリント法により製造することを特徴とする領域分割型波長板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに方向の異なる微細周期構造を有する第１の領域と第２の領域とが境界部で交差する構成の領域分割型波長板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記非特許文献１は、３次元周期構造（フォトニック結晶）を用いた領域分割型波長板を開示している（図７）。この領域分割型波長板５０は図７（ａ）のような周期構造を有し分割ライン５３で分割された領域５１，５２を備え、例えば、光ピックアップ用の光学系に配置されて使用できる。
【０００３】
ところで、構造性複屈折を利用した１／４波長板はインプリント法を用いて製作することができる。インプリント法とは、下記特許文献２のように、微細構造を有する型を用いて、ポリスチレン等の樹脂を加圧成形した後に、成形品を型から剥離することで、微小突起を有する微細構造物を得る公知の方法である。
【非特許文献１】「フォトニック結晶の実用化の前線で」川上彰二郎（O plus E Vol.28,No4,2006年4月）
【特許文献１】特開２００５−１８９１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
構造性複屈折を利用した１／４波長板は高いアスペクト比を持つ微細周期構造が必要なため、上記インプリント法で製造する場合、成形品の離型が容易ではない。特に、上記非特許文献１のような領域分割された波長板を構造性複屈折を利用して構成し、インプリント法で成形するとき、図７（ｂ）の拡大平面図のように、領域５１と領域５２との境界部（分割ライン）５３で生じる応力集中や応力状態の急激な変化のために、成形品（領域分割型波長板）の境界部５３で構造の変形による欠陥が発生し易くなり、また、型への負荷が増大してしまう。このように、領域分割型波長板の境界部では離型がかなり困難となるために、転写構造の変形などの欠陥のみならず型への樹脂詰まりや負荷増大のため型の耐久性が低下してしまう。
【０００５】
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、分割された領域を有する領域分割型波長板を型により成形する場合に境界部で微細周期構造の変形や型への負荷を抑制可能な構造の領域分割型波長板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明による領域分割型波長板は、互いに方向の異なる微細周期構造を有する第１の領域と第２の領域との境界部において前記各微細周期構造が連続しないように構成されたことを特徴とする。
【０００７】
この領域分割型波長板によれば、第１の領域と第２の領域が互いに方向の異なる微細周期構造を有し、第１の領域と第２の領域との境界部で微細周期構造が交差するが、この境界部において各微細周期構造が連続しないので、型による成形後の離型時に境界部の応力が分散し境界部で応力集中が生じ難くなる。この結果、転写された微細周期構造の変形や型への負荷や型への樹脂詰まりを抑制することができる。
【０００８】
上記領域分割型波長板において前記境界部に沿った連続した領域に凹状部または凸状部が形成されることで、境界部において各微細周期構造が連続しないように構成できる。
【０００９】
本発明によるもう１つの領域分割型波長板は、互いに方向の異なる微細周期構造を有する第１の領域と第２の領域との境界部に沿った連続した領域に凹状部または凸状部が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
この領域分割型波長板によれば、第１の領域と第２の領域が互いに方向の異なる微細周期構造を有し、第１の領域と第２の領域との境界部で微細周期構造が交差するが、この境界部に沿った連続した領域に凹状部または凸状部が形成されているので、型による成形後の離型時に境界部の応力が分散し境界部で応力集中が生じ難くなる。この結果、転写された微細周期構造の変形や型への負荷や型への樹脂詰まりを抑制することができる。
【００１１】
なお、上述の境界部に沿った連続した領域における凹状部または凸状部は、微細周期構造における凹凸とは異なるものである。
【００１２】
上述の領域分割型波長板において前記連続した領域に形成された凸状部の幅は前記微細周期構造の凸部の幅よりも大きいことが好ましく、応力集中が一層生じ難くなる。
【００１３】
また、前記連続した領域に形成された凹状部により前記各微細周期構造が一定間隔で離れていることが好ましく、例えば、５μｍ以下の間隔が望ましい。
【００１４】
また、前記第１の領域が−１／４波長板として機能し、前記第２の領域が＋１／４波長板として機能することで、両機能を持つ波長板を実現できる。なお、領域分割型波長板の両面に第１の領域及び第２の領域を設けることが好ましい。
【００１５】
また、４００乃至８００ｎｍの波長範囲内において広帯域特性を有することが好ましく、上記領域分割型波長板の使用波長帯域を４００ｎｍ〜８００ｎｍの比較的広帯域とすることで、例えば、光ピックアップ装置として必要とされている４０５ｎｍ，６５０ｎｍ，７８０ｎｍ（青紫ＬＤ，ＤＶＤ，ＣＤの３波長互換）のような広い波長帯域内で一様な位相差特性を持たせることができる。
【００１６】
上述の領域分割型波長板によれば、第１の領域と第２の領域との境界部の視認が容易となるために、装置等において波長板を配置し光学系を構成する際に、波長板の組み込みや調整が容易となり、組立工数の削減につながる。
【００１７】
本発明による領域分割型波長板の製造方法は、上述の領域分割型波長板をインプリント法により製造することを特徴とする。
【００１８】
この製造方法によれば、型による成形後の離型時に領域分割型波長板の境界部の応力が分散し境界部で応力集中が生じ難くなる結果、転写された微細周期構造の変形・型への負荷・型への樹脂詰まりを抑制できるので、成形の歩留まりを向上できるとともに、型の耐久性を向上できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の領域分割型波長板によれば、分割された領域を有する領域分割型波長板を型により成形する場合に境界部で微細周期構造の変形や型への負荷を抑制可能な構造を備えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。図１は本実施の形態による領域分割型波長板の模式的な平面図（ａ）、その模式的な断面図（ｂ）及び拡大した模式的な部分断面図（ｃ）である。図２（ａ）は図１（ａ）の領域分割型波長板の境界部における構造例を示す境界部近傍の拡大平面図であり、図２（ｂ）は同じく別の構造例を示す図１（ａ）の境界部近傍の拡大平面図である。
【００２１】
図１（ａ）の平面図に示すように、円板状の領域分割型波長板１０は、直線状に延びる微細周期構造部１５を有する第１の領域１１と、第１の領域１１と異なる方向に延びる微細周期構造部１６を有する第２の領域１２と、を直線状の境界部１３を挟んで備えており、両微細周期構造部１５，１６が第１の領域１１と第２の領域１２との境界部１３で交差するように形成されている。
【００２２】
領域分割型波長板１０は、第１の領域１１と第２の領域１２が基材１４の両面に形成されている。すなわち、図１（ｂ）のように、第１の領域１１の裏面側に第２の領域１２が位置し、第２の領域１２の裏面側に第１の領域１１が位置するようにして両面に微細周期構造が形成されている。
【００２３】
図１（ｂ）、（ｃ）のように、領域分割型波長板１０の一方の面の第１の領域１１に凹凸状の第１の微細周期構造部１５を有し、凸部１５ａと凹部１５ｂが周期的に繰り返して形成されている。一方の面の第２の領域１２に凹凸状の第２の微細周期構造部１６を有し、凸部と凹部が周期的に繰り返して形成されている。
【００２４】
同じく、他方の面の第２の領域１２に凹凸状の第２の微細周期構造部１７を有し、凸部１７ａと凹部１７ｂが周期的に繰り返して形成されている。他方の面の第１の領域１１に凹凸状の第１の微細周期構造部１８を有する。なお、微細周期構造部１５〜１８の凹凸の周期ピッチを例えば３００ｎｍ程度、各凸部の幅を例えば２００ｎｍ程度とすることができるが、これは一例であって、他の寸法であってもよいことは勿論である。
【００２５】
領域分割型波長板１０の第１の領域１１の微細周期構造部１５，１８と、第２の領域１２の微細周期構造部１６，１７とは、図１（ａ）のように境界部１３で交差し、巨視的には連続しているようにみえるが、微視的にみると、図２（ａ）のように、境界部１３において第１の領域１１の微細周期構造部１５の直線状の凸部１５ａ、凹部１５ｂと、第２の領域１２の微細周期構造部１６の直線状の凸部１６ａ、凹部１６ｂとがずれて千鳥状に位置しており、連続せずに不連続となっている。また、図１（ｂ）の微細周期構造部１７，１８のある他方の面側も同様の構造となっている。
【００２６】
次に、図２（ａ）の変形例を図２（ｂ）により説明する。図２（ｂ）では、第１の領域１１の直線状の凸部１５ａ、凹部１５ｂと、第２の領域１２の直線状の凸部１６ａ、凹部１６ｂとがずれて千鳥状に位置しているが、各凸部１５ａ及び各凸部１６ａの端部における平面構造が直線状の境界部１３に沿うような形状になっている。
【００２７】
上述のように、図２（ｂ）においても、図２（ａ）のように、境界部１３において第１の領域１１の凸部１５ａ、凹部１５ｂと、第２の領域１２の直線状の凸部１６ａ、凹部１６ｂとが連続せずに不連続となっている。また、図１（ｂ）の微細周期構造部１７，１８のある他方の面側も同様の構造となっている。
【００２８】
以上のような図１及び図２（ａ）または図２（ｂ）の微細周期構造部の境界部１３における構造によれば、各微細周期構造部１５と１６，１７と１８が連続しないので、領域分割型波長板１０の型による成形後の離型時に境界部の応力が分散し境界部で応力集中が生じ難くなる。
【００２９】
次に、図１の微細周期構造部の境界部１３における別の構造例について図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。図３（ａ）は図１（ａ）の領域分割型波長板の境界部における構造例を示す境界部近傍の拡大平面図であり、図３（ｂ）は同じく別の構造例を示す図１（ａ）の境界部近傍の拡大平面図である。
【００３０】
図３（ａ）の例は、境界部１３において第１の領域１１の微細周期構造部１５の直線状の凸部１５ａ、凹部１５ｂと、第２の領域１２の微細周期構造部１６の直線状の凸部１６ａ、凹部１６ｂとが、図２（ａ）のようにずれて千鳥状に位置していないが、連続せずに不連続となっている。すなわち、図３（ａ）のように、各凸部１５ａの端部と各凸部１６ａの端部との間であって直線状の境界部１３に沿った連続した領域に凹状部２１が形成されている。これにより、各凸部１５ａの端部と各凸部１６ａの端部とが一定距離ｗ１だけ離れ、この距離ｗ１は例えば５μｍ以下が好ましい。なお、図１（ｂ）の微細周期構造部１７，１８のある他方の面側も同様の構造となっている。
【００３１】
図３（ｂ）の例は、境界部１３において第１の領域１１の微細周期構造部１５の直線状の凸部１５ａ、凹部１５ｂと、第２の領域１２の微細周期構造部１６の直線状の凸部１６ａ、凹部１６ｂとが、図２（ａ）のようにずれて千鳥状に位置していないが、その間に凸状部２２が位置し、連続せずに不連続となっている。すなわち、図３（ｂ）のように、各凸部１５ａの端部と各凸部１６ａの端部との間であって直線状の境界部１３に沿った連続した領域に凸状部２２が形成されている。この凸状部２２の幅ｗ２は、微細周期構造部１５，１６の凸部１５ａ，１６ａの幅ｗよりも大きくなっている。なお、凸状部２２の高さは凸部１５ａ，１６ａと同じであってよい。また、図１（ｂ）の微細周期構造部１７，１８のある他方の面側も同様の構造となっている。
【００３２】
以上のような図１及び図３（ａ）または図３（ｂ）の微細周期構造部の境界部１３における構造によれば、境界部１３に沿った連続した領域に凹状部２１または凸状部２２が形成されているので、領域分割型波長板１０の型による成形後の離型時に境界部の応力が分散し境界部で応力集中が生じ難くなる。
【００３３】
次に、図１の領域分割型波長板１０のインプリント法による製造方法について図４，図５を参照して説明する。図４は本実施の形態によるインプリント法を行うためのインプリント装置の要部を概略的に示す側断面図である。図５は本実施の形態によるインプリント法による製造方法の工程Ｓ０１〜Ｓ０６を説明するためのフローチャートである。
【００３４】
図４のように、図１（ａ）〜（ｃ）の第１の領域１１の微細周期構造部１５及び第２の領域１２の微細周期構造部１６に対応した凹凸部ｂ１を有する上型ｂと、同じく微細周期構造部１７及び微細周期構造部１８に対応した凹凸部ｃ１を有する下型ｃを用意し、インプリント装置の取付部ｍ，ｎに上型ｂ及び下型ｃをそれぞれ取り付けてから、樹脂からなる基材ａをセットする（Ｓ０１）。
【００３５】
次に、上型ｂを所定温度まで昇温してから（Ｓ０２）、上型ｂを鉛直方向下方ｖに降下させ（Ｓ０３）、基材ａを上型ｂと下型ｃとの間に挟んで一定以上の圧力となるまでプレスし（Ｓ０４）、この圧力状態で一定時間上型ｂと下型ｃを保持する（Ｓ０５）。
【００３６】
次に、上型ｂと下型ｃを冷却してから（Ｓ０６）、上型ｂを鉛直方向上方ｖ’に上昇させることで、また、基材ａを下型ｃから取り去ることで剥離して離型することで（Ｓ０７）、領域分割型波長板１０を得ることができる。
【００３７】
なお、基材ａの樹脂は、ポリオレフィン樹脂やノルボルネン系樹脂等の光学用樹脂材料が好ましく、具体的には、例えば、三井化学（株）製のアペル、ＪＳＲ（株）製のアートン、日本ゼオン（株）製のゼオノア、ゼオネックスなどを使用できる。
【００３８】
また、上型ｂ、下型ｃは、例えば、ガラスからなる型基材上にレジストを均一に塗布してレジストマスクを形成してから電子ビームにより所定の微細パターンを描画し、所定の現像材料により現像し、この微細パターンが形成された型基材に対しプラズマ等のドライエッチングを行うことで凹凸部ｂ１，ｃ１を形成して製造できる。この電子ビーム描画は、本発明者等が、例えば特開２００４−１０７７９３号公報や特開２００４−５４２１８号公報等で提案した電子ビーム描画装置により行うことができる。これにより、所望の描画パターンを電子ビームによる３次元描画でサブミクロンオーダーの高精度でレジスト膜上に形成できる。
【００３９】
以上のようにして、図１の第１の領域１１と第２の領域１２のように分割された領域にそれぞれ方向の異なる微細周期構造を有する領域分割型波長板１０をインプリント法により製造することができるが、この場合、領域分割型波長板１０は、第１の領域１１と第２の領域１２との境界部１３における構造が図２（ａ）、（ｂ）のように各微細周期構造部１５と１６，１７と１８が連続しない構造、または、図３（ａ）、（ｂ）のように境界部１３に沿った連続した領域に凹状部２１または凸状部２２を有する構造となっているので、図７（ｂ）のように境界部において分割領域の微細周期構造が連続している従来の構造と比べて、領域分割型波長板１０の上型ｂ、下型ｃによる成形後の離型時に境界部１３の応力が分散し境界部１３で応力集中が生じ難くなり、その結果、転写された微細周期構造部の変形や上型ｂ、下型ｃへの負荷・上型ｂ、下型ｃへの樹脂詰まりを抑制できるので、成形の歩留まりを向上できるとともに、上型ｂ、下型ｃの耐久性を向上できる。
【００４０】
次に、図１のような領域分割型波長板１０の使用例について図６を参照して説明する。図６は図１の領域分割型波長板１０を配置した光学系を概略的に示す図である。
【００４１】
図６の領域分割型波長板１０は、両面の第１の領域１１が−１／４波長板として機能し、両面の第２の領域１２が＋１／４波長板として機能するように構成されている。図６のように、レンズ３１と３３との間に領域分割型波長板１０を配置し、領域分割型波長板１０とレンズ３３との間に偏光板３２を配置している。
【００４２】
図６の光学系において、レンズ３１からの実線で示す直線偏光の光（波長λ）が領域分割型波長板１０の第１の領域１１，１１（−１／４波長板）を通過して−９０°−９０°の位相差が与えられ、偏光方向が変化し、また第２の領域１２，１２（＋１／４波長板）を通過して＋９０°＋９０°の位相差が与えられ、偏光方向が変化し、偏光板３２を通過する。この場合、破線で示すように、光が例えば領域分割型波長板１０の手前で焦点を所定を結ぶと、領域分割型波長板１０の第２の領域１２，第１の領域１１を通過し、また第１の領域１１，第２の領域１２を通過し、偏光方向は変化せず、偏光板３２を通過しない。これに対し、図６の実線で示すように、レンズ３１からの光が領域分割型波長板１０の両面の間で焦点を結ぶことで、上述のように、±１８０°の位相差が与えられ、偏光方向が変化し、偏光板３２を通過する。
【００４３】
以上のように、レンズ３１からの光が領域分割型波長板１０の両面の間で焦点を結ぶように領域分割型波長板１０を配置することで、例えば多層ディスク等の所定の深さ位置の反射光のみを透過させるようにできる。図６の光学系において２枚の波長板を配置した場合、２枚の波長板間に焦点を結ぶように２枚の波長板の各位置を調整しなければならず、このため調整が複雑で組立に手間取ってしまうのに対し、図６のように１枚の領域分割型波長板１０の両面に波長板の機能を備えることで、領域分割型波長板１０の位置調整を行うだけでよく、調整が容易で組立が簡単となり、好ましい。
【００４４】
また、図１の領域分割型波長板１０において４００ｎｍ〜８００ｎｍの比較的広い波長帯域で一様な位相差特性を発現させるために、微細周期構造のアスペクト比（凹凸の深さｈ／凸部の幅ｗ（図１（ｃ）参照））が５程度以上必要とされるが、かかる高アスペクト比を持つ領域分割型波長板を成形する場合、成形後の離型時に分割領域間の境界部で応力集中が一層生じ易くなるが、本実施の形態によれば、境界部１３で応力集中が生じ難くなるから、高アスペクト比の微細周期構造を持つ領域分割型波長板を歩留まりよく製造することができる。
【００４５】
以上のように本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、図２（ａ）、（ｂ）において、第１の領域１１の凸部１５ａ、凹部１５ｂと、第２の領域１２の凸部１６ａ、凹部１６ｂとの間の境界部１３に沿った連続した領域に凹状部または凸状部を形成してもよく、例えば、図３（ａ）と同様に一定距離だけ離すようにしてもよく、また、図３（ｂ）と同様の凸状部を配置してもよい。
【００４６】
また、図１の領域分割型波長板は微細周期構造が両面に形成されているが、本発明はこれに限定されず、片面のみに形成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施の形態による領域分割型波長板の模式的な平面図（ａ）、その模式的な断面図（ｂ）及び拡大した模式的な部分断面図（ｃ）である。
【図２】図２（ａ）は図１（ａ）の領域分割型波長板の境界部における構造例を示す境界部近傍の拡大平面図であり、図２（ｂ）は同じく別の構造例を示す図１（ａ）の境界部近傍の拡大平面図である。
【図３】図３（ａ）は図１（ａ）の領域分割型波長板の境界部における構造例を示す境界部近傍の拡大平面図であり、図３（ｂ）は同じく別の構造例を示す図１（ａ）の境界部近傍の拡大平面図である。
【図４】本実施の形態によるインプリント法を行うためのインプリント装置の要部を概略的に示す側断面図である。
【図５】本実施の形態によるインプリント法による製造方法の工程Ｓ０１〜Ｓ０６を説明するためのフローチャートである。
【図６】図１の領域分割型波長板１０を配置した光学系を概略的に示す図である。
【図７】従来の領域分割型波長板の境界部近傍の平面図（ａ）及び境界部近傍の拡大図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 領域分割型波長板
１１ 第１の領域
１２ 第２の領域
１３ 境界部
１４ 基材
１５，１６ 微細周期構造部
１５ａ，１６ａ 凸部
１５ｂ，１６ｂ 凹部
１７，１８ 微細周期構造部
１７ａ 凸部
１７ｂ 凹部
２１ 凹状部
２２ 凸状部
３１，３３ レンズ
３２ 偏光板
ａ 基材
ｂ 上型
ｃ 下型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2008033278.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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