(57)【要約】【課題】光導波路に対し光を横断するように形成した溝に挿入することができる、５０μｍ以下の薄い領域分割波長板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の領域分割波長板の製造方法は、ガラス基板上に光配向膜を塗布するステップと、光配向膜の第１の領域を第１の偏光方向に配向し、光配向膜の第２の領域を第２の偏光方向に配向するステップであって第１の領域と第２の領域とは分割して配置される、ステップと、光配向膜上に重合性液晶を塗布するステップと、重合性液晶にＵＶ照射するステップと、重合性液晶上にさらに重合性液晶を塗布してＵＶ照射を行い、重合性液晶層を形成するステップと、ガラス基板の光配向膜を塗布した面を研磨台に貼り付け、ガラス基板の光配向膜を塗布した面と反対側の面を所望の厚さまで研磨するステップと、ガラス基板を所望の大きさにカットして、研磨台から剥がすステップとを含む。【選択図】図４
2016170315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上に光配向膜を塗布するステップと、
前記光配向膜の第１の領域を第１の偏光方向に配向し、前記光配向膜の第２の領域を第２の偏光方向に配向するステップであって、前記第１の領域と前記第２の領域とは分割して配置される、ステップと、
前記光配向膜上に重合性液晶を塗布するステップと、
前記重合性液晶にＵＶ照射するステップと、
前記重合性液晶上にさらに重合性液晶を塗布してＵＶ照射を行い、重合性液晶層を形成するステップと、
前記ガラス基板の前記光配向膜を塗布した面を研磨台に貼り付け、前記ガラス基板の前記光配向膜を塗布した面と反対側の面を所望の厚さまで研磨するステップと、
前記ガラス基板を所望の大きさにカットして、前記研磨台から剥がすステップと
を含むことを特徴とする領域分割波長板の製造方法。
【請求項２】
ガラス板上にガラス基板を貼り付けるステップであって、前記ガラス基板は、前記ガラス板の縁から一部が突出した状態で貼り付けられる、ステップと、
前記ガラス基板上に光配向膜を塗布するステップと、
前記光配向膜の第１の領域を第１の偏光方向に配向し、前記光配向膜の第２の領域を第２の偏光方向に配向するステップであって、前記第１の領域と前記第２の領域とは分割して配置される、ステップと、
前記光配向膜上に重合性液晶を塗布するステップと、
前記重合性液晶にＵＶ照射するステップと、
前記重合性液晶上にさらに重合性液晶を塗布してＵＶ照射を行い、重合性液晶層を形成するステップと、
前記ガラス基板の前記ガラス板から突出した部分を、光導波路を横断するように光回路上に形成された溝に挿入するステップと
を含むことを特徴とする領域分割波長板の製造方法。
【請求項３】
ガラス板上にガラス基板を貼り付けるステップと、
前記ガラス基板上に光配向膜を塗布するステップと、
前記光配向膜の第１の領域を第１の偏光方向に配向し、前記光配向膜の第２の領域を第２の偏光方向に配向するステップであって、前記第１の領域と前記第２の領域とは分割して配置される、ステップと、
前記光配向膜上に重合性液晶を塗布するステップと、
前記重合性液晶にＵＶ照射するステップと、
前記重合性液晶上にさらに重合性液晶を塗布してＵＶ照射を行い、重合性液晶層を形成するステップと、
前記ガラス基板を所望の大きさにカットして、前記ガラス板から剥がすステップと
を含むことを特徴とする領域分割波長板の製造方法。
【請求項４】
前記ガラス基板と、前記光配硬膜と、前記重合性液晶層との合計の厚さが、５０μｍ以下に形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の領域分割波長板の製造方法。
【請求項５】
ガラス基板上に光配向膜を塗布するステップと、
前記光配向膜の第１の領域を第１の偏光方向に配向し、前記光配向膜の第２の領域を第２の偏光方向に配向するステップであって、前記第１の領域と前記第２の領域とは分割して配置される、ステップと、
前記光配向膜上に重合性液晶を塗布するステップであって、前記光配向膜と、前記が重合性液晶とは、密着性が弱い、ステップと、
前記重合性液晶にＵＶ照射するステップと、
前記重合性液晶上にさらに重合性液晶を塗布してＵＶ照射を行い、重合性液晶層を形成するステップと、
前記ガラス基板から、前記重合性液晶層を剥がすステップと
を含むことを特徴とする領域分割波長板の製造方法。
【請求項６】
前記光配向膜の第１の領域を第１の偏光方向に配向し、前記光配向膜の第２の領域を第２の偏光方向に配向するステップは、
前記光配向膜をストライプ状のマスクにより覆い、前記第１の偏光方向にＵＶ直接偏波を照射するステップと、
前記ストライプ状のマスクをピッチ方向にずらして、前記第１の方向のＵＶ直接偏波が照射されていない領域に前記第２の偏光方向に前記ＵＶ直接偏波を照射するステップと
を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の領域分割波長板の製造方法。
【請求項７】
ガラス基板と、
前記ガラス基板上に塗布された光配向膜であって、前記光配向膜は、第１の偏光方向に配向された第１の領域と、第２の偏光方向に配向された第２の領域とを備え、前記第１の領域と前記第２の領域とは分割して配置される、光配向膜と、
前記光配向膜上に形成された重合性液晶層であって、前記重合性液晶層は、重合性液晶を複数回に分けて塗布してＵＶ照射を行うことにより形成される、重合性液晶層と、
を備え、前記ガラス基板と、前記光配硬膜と、前記重合性液晶層との合計の厚さが、５０μｍ以下に形成されることを特徴とすることを特徴とする領域分割波長板。
【請求項８】
ガラス板と、
前記ガラス板上に貼り付けられたガラス基板であって、前記ガラス基板は、前記ガラス板の縁から一部が突出した状態で貼り付けられる、ガラス基板と、
前記ガラス基板上に塗布された光配向膜であって、前記光配向膜は、第１の偏光方向に配向された第１の領域と、第２の偏光方向に配向された第２の領域とを備え、前記第１の領域と前記第２の領域とは分割して配置される、光配向膜と、
前記光配向膜上に形成された重合性液晶層であって、前記重合性液晶層は、重合性液晶を複数回に分けて塗布してＵＶ照射を行うことにより形成される、重合性液晶層と、
を備えることを特徴とする領域分割波長板。
【請求項９】
前記ガラス基板と、前記光配硬膜と、前記重合性液晶層との合計の厚さが、５０μｍ以下に形成されることを特徴とする請求項８に記載の領域分割波長板。
【請求項１０】
重合性液晶層により形成される領域分割波長板であって、
前記重合性液晶層は、ガラス基板上に塗布された、重合性液晶と密着性が弱い光配向膜上に形成された後、前記ガラス基板上から剥がされ、
前記重合性液晶層は、分割して配置される第１の偏光方向に配向された第１の領域及び第２の偏光方向に配向された第２の領域を備える前記光配向膜上に塗布されることにより、第１の偏光方向に配向された第１の領域及び第２の偏光方向に配向された第２の領域を備えるように形成されることを特徴とする領域分割波長板。
【請求項１１】
前記光配向膜は、ストライプ状のマスクにより覆われ、前記第１の偏光方向にＵＶ直接偏波が照射され、その後前記ストライプ状のマスクをピッチ方向にずらして、前記第１の方向のＵＶ直接偏波が照射されていない領域に前記第２の偏光方向に前記ＵＶ直接偏波が照射されることにより配向されることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の領域分割波長板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は領域分割波長板および領域分割波長板の製造方法に関し、より詳細には、光ファイバアレイ、または光導波路アレイにおいて、光導波路の偏波を制御するために挿入する領域ごとに分割された波長板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光導波路の偏波を制御するために、光導波路が形成された基板に溝を掘って、ポリイミド波長板を挿入する方法がよく用いられる。図１は、光導波路が形成された基板に波長板を挿入する様子を示す図である。図１において、Ｓｉ基板１０１上には光導波路１０２を含む光回路１０３が形成されている。光回路１０３上面の光導波路１０２の光の導波方向と直行する方向には、一定の深さ及び幅（具体的には深さ１５０μｍ〜２００μｍ、幅２０μｍ）の溝１０４が形成され、溝１０４には、λ／２波長板１０５が挿入される。λ／２波長板１０５は、ポリイミド延伸フィルムにより形成される。ポリイミド延伸フィルムの屈折率差ｄｎは約０．０５であるため、通信波長帯である１．５μｍの光においては、ポリイミド延伸フィルムは厚さ約１５μｍとすることにより、λ／２波長板としての役割を果たす。光導波路は、偏波依存性があるため、図１に示すように、基板に形成された溝にポリイミド延伸フィルムであるλ／２波長板１０５を挿入することにより、光導波路１０２の偏波を制御することが可能となる。（特許文献１参照）。
【０００３】
ポリイミド延伸フィルムは一定の偏光方向を持つ。従って、基板上に複数の光導波路が形成された光導波路アレイにおいて、隣接光導波路に異なる偏光方向を持つ波長板を挿入するには、各光導波路に別々の偏光方向を有する波長板を挿入する必要がある。
【０００４】
図２は、１つの溝に２つの波長板を挿入した、導波路型偏光ビームスプリッタ２００を示す上面図である。導波路型偏光ビームスプリッタ２００は、基板２０１上に、入力光導波路２０１と、入力光導波路２０１に接続されたＹ分岐カプラ２０３と、Ｙ分岐カプラ２０３の出力にそれぞれ接続されたＴＥ偏光導波路２０４及びＴＭ偏光導波路２０５とが形成されている。また、光導波路型偏光ビームスプリッタ２００は、基板２０１上に、ＴＥ偏光導波路２０４及びＴＭ偏光導波路２０５に接続された２×２ＭＭＩ２０６と、２×２ＭＭＩ２０６の出力にそれぞれが接続されたＴＥ偏光出力光導波路２０７及びＴＭ偏光出力光導波路２０８とが形成されている。
【０００５】
導波路型偏光ビームスプリッタ２００の上面には、ＴＥ偏光導波路２０４及びＴＭ偏光導波路２０５を横切るように、ＴＥ偏光導波路２０４及びＴＭ偏光導波路２０５の光の導波方向と直行する方向に一定の深さ（具体的には深さ１５０μｍ〜２００μｍ）の溝２１１が形成されている。溝２１１には、ＴＥ偏光導波路２０４を横切るようにλ／４波長板（９０度）２１２が挿入され、ＴＭ編光導波路２０５を横切るようにλ／４波長板（０度）２１３が挿入される。溝２１１は、ダイシングにより形成される。
【０００６】
図２の導波路型偏光ビームスプリッタ２００は、Ｙ分岐カプラ２０３と２×２ＭＭＩ２０６との間に、λ／４波長板（０度）２１３と、λ／４波長板（９０度）２１２とを挿入し、λ／４波長板（０度）２１３によりＴＥ波を９０度進め、λ／４波長板（９０度）２１２によりＴＭ波を９０度進める。Ｙ分岐カプラ２０３によって分けられた２つの光の位相を＋と−に９０°シフトさせて２×２ＭＭＩ２０６に入力することにより、一方の光導波路（ＴＥ偏光出力光導波路２０７）にはＴＥ偏光のみ、他方の光導波路（ＴＭ偏光出力光導波路２０８）にはＴＭ偏光のみを出力する（非特許文献１参照）。
【０００７】
近年、光回路で処理するポート数、波長数などの増大に伴い、光導波路の１光回路について、１つのチップで多数の光処理回路を集積する必要が増大してきた。その中で偏波制御を与える回路が求められており、図２に記載の偏光ビームスプリッタを多ポート分集積することが求められる。偏光ビームスプリッタを多ポート分集積する場合、それぞれの光導波路に異なる波長板を挿入するために、隣接する光導波路の間隔を離す必要があった。そのため、回路全体のサイズが大きくなるという欠点があった。さらに、これらの偏光ビームスプリッタ等を多数集積したアレイ構造を形成するには、複数の溝、又は光導波路と直交する一直線の溝に対して、複数の波長板を挿入する必要があるが、１５μｍの薄い波長板を光導波路間隔に切断し、かつ正確な光導波路位置に置き、固定するとい作業が求められ、作業の困難を伴い、結果歩留まり低下やコスト増加につながり、事実上実現不可能となっていた。
【０００８】
これを解決する手法としては、１枚の波長板において、波長板の面内長軸方向に沿った位置に応じて任意に位相差を付与した、領域分割波長板が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３５０１２３５号公報
【特許文献２】特許第３８８５９３６号公報
【特許文献３】特許第３６３２２２０号公報
【特許文献４】特許第３６７７６３２号公報
【特許文献５】特許第３８４２１０２号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Yusuke Nasu, Takayuki Mizuno, Ryoichi Kasahara, Takashi Saida, “Temperature Insensitive and Ultra Wideband Silica-based Dual Polarization Optical Hybrid for Coherent Receiver with Highly Symmetrical Interferometer Design,” Tu.3.LeSaleve.4, 37th European Conference and Exhibition on Optical communication 2011 (September 18-22, 2011, Geneva, Switzerland).
【非特許文献２】株式会社フォトニックラティス、「光通信用  領域分割波長板」、http://www.photonic-lattice.com/ja/products/region-segmentation-polarizer/waveplate-for-digital-coherent-communication-devices/
【非特許文献３】Nobuhiro Kawatsuki, Tetsuro Kawakami, and Tohei Yamamoto, “A Photoinduced Birefringent Film with a High Orientational Order Obtained from a Novel Polymer Liquid Crystal,” Adv. Mater. 2001, 13, No. 17, September 3, p1337-1339.
【非特許文献４】川月喜弘、小野浩司、「光配向性高分子液晶」、液晶、第７巻、第４号、2003、332(44)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
偏光ビームスプリッタを多ポート分集積するアレイにおいて、隣接する光導波路のそれぞれに、異なる偏光方向の波長板を挿入するために、櫛歯状のフィルム型波長板を使用する技術が開示されている（特許文献２参照）。図３は、櫛歯状のフィルム型波長板を挿入した光回路３００を示す斜視図である。光回路３００は、Ｓｉ基板３０１と、Ｓｉ基板上３０１に形成された複数の光導波路３０２ａ〜３０２ｈと、複数の光導波路３０２ａ〜３０２ｈの光の導波方向と直交する方向に挿入されたフィルム形λ／２波長板３０３とを備える。
【００１２】
図３の光回路３００は、４５度方向のポリイミド延伸フィルムをダイシングで櫛歯状にカットして、櫛歯状のフィルム型λ／２波長板３０３を作成し、複数の光導波路３０２ａ〜３０２ｈの光の導波方向と直交する方向に挿入している。この場合、フィルム型λ／２波長板３０３は光回路３００のすべての光導波路に対して挿入されるわけではなく、選択された光導波路のみに挿入される。従って、一部の光導波路のみ偏光され、偏波を９０度回転する光導波路と、偏波を回転しない光導波路とを１つの基板内において実現している。
【００１３】
しかし、１５μｍの薄いポリイミド延伸フィルムを機械加工により櫛歯状にするのは困難であり、また、櫛歯状に形成されているため、機械的な強度に弱く、溝に容易に挿入することが困難であった。さらに、ポリイミドの波長板を切断して、パターン化するには２５０μｍピッチが限界であり、それ以下のピッチのパターン化波長板は作製が困難である。また、単一の偏波の方向しか作成できないため、偏光ビームスプリッタ３００に複数の偏波方向を与えることができないという問題点があった。
【００１４】
なお、フォトニック結晶により作成された領域分割波長板もあるが（非特許文献２参照）、基本的に結晶成長により製造されるので、非常に高価である。
【００１５】
一方、ディスプレイの分野では、近年、重合性液晶という配向可能な硬化性樹脂が開発されて、液晶ディスプレイの視覚依存性や色補償する位相差フィルムとして用いられている。また重合性液晶は、マスクを使った分割光配向やラビング配向により、分割パターン化した位相差フィルムを実現できるため、右目用と左目用の画素の偏波を９０度回転させることにより、３Ｄテレビを実現している。
【００１６】
重合性液晶は、光配向膜上に塗布するとその配向方向に従って配向し、主に紫外線を照射するとその配向を保ったまま重合して高分子となるという特徴を持つ。従って配向後硬化させた重合性液晶は液晶と同じく大きな屈折率異方性（Δｎ＝０．１〜０．２）を持つ。ポリイミドの波長板のΔｎは０．０５程度であるので、非常に大きいことがわかる。
【００１７】
従来の位相差フィルムは、延伸して異方性を持たせ、それを液晶ディスプレイに張り付けていたが、本重合性液晶を用いると基板に直接塗ることによって位相差膜を作製できるため、作業性が非常に上がり、さらにマスクによる分割光配向、マスクによる分割ラビング配向と組み合わせることにより、領域分割波長板を形成することができる。
【００１８】
一方で、波長板が５０μｍ以上の厚さになると光導波路のロスが増大する。したがって、波長板の厚さは５０μｍ以下（望むらくは１５μｍ以下）とする必要があった。しかし、従来は、５０μｍ以下の薄いガラス基板上に、光配向膜及び重合性液晶を塗布しＵＶ硬化させることが出来ないという問題点があった。
【００１９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、光導波路に対し光を横断するように形成した溝に挿入することができる、５０μｍ以下の薄い領域分割波長板と、領域分割波長板の作製方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の第１の態様は、領域分割波長板の製造方法であって、ガラス基板上に光配向膜を塗布するステップと、前記光配向膜の第１の領域を第１の偏光方向に配向し、前記光配向膜の第２の領域を第２の偏光方向に配向するステップであって、前記第１の領域と前記第２の領域とは分割して配置される、ステップと、前記光配向膜上に重合性液晶を塗布するステップと、前記重合性液晶にＵＶ照射するステップと、前記重合性液晶上にさらに重合性液晶を塗布してＵＶ照射を行い、重合性液晶層を形成するステップと、前記ガラス基板の前記光配向膜を塗布した面を研磨台に貼り付け、前記ガラス基板の前記光配向膜を塗布した面と反対側の面を所望の厚さまで研磨するステップと、前記ガラス基板を所望の大きさにカットして、前記研磨台から剥がすステップとを含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明の第２の態様は、領域分割波長板の製造方法であって、ガラス板上にガラス基板を貼り付けるステップであって、前記ガラス基板は、前記ガラス板の縁から一部が突出した状態で貼り付けられる、ステップと、前記ガラス基板上に光配向膜を塗布するステップと、前記光配向膜の第１の領域を第１の偏光方向に配向し、前記光配向膜の第２の領域を第２の偏光方向に配向するステップであって、前記第１の領域と前記第２の領域とは分割して配置される、ステップと、前記光配向膜上に重合性液晶を塗布するステップと、前記重合性液晶にＵＶ照射するステップと、前記重合性液晶上にさらに重合性液晶を塗布してＵＶ照射を行い、重合性液晶層を形成するステップと、前記ガラス基板の前記ガラス板から突出した部分を、光導波路を横断するように光回路上に形成された溝に挿入するステップとを含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明の第３の態様は、領域分割波長板の製造方法であって、ガラス板上にガラス基板を貼り付けるステップと、前記ガラス基板上に光配向膜を塗布するステップと、前記光配向膜の第１の領域を第１の偏光方向に配向し、前記光配向膜の第２の領域を第２の偏光方向に配向するステップであって、前記第１の領域と前記第２の領域とは分割して配置される、ステップと、前記光配向膜上に重合性液晶を塗布するステップと、前記重合性液晶にＵＶ照射するステップと、前記重合性液晶上にさらに重合性液晶を塗布してＵＶ照射を行い、重合性液晶層を形成するステップと、前記ガラス基板を所望の大きさにカットして、前記ガラス板から剥がすステップとを含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明の第４の態様は、第１乃至第３の態様のいずれか１つの領域分割波長板の製造方法であって、前記ガラス基板と、前記光配硬膜と、前記重合性液晶層との合計の厚さが、５０μｍ以下に形成されることを特徴とする。
【００２４】
本発明の第５の態様は、領域分割波長板の製造方法であって、ガラス基板上に光配向膜を塗布するステップと、前記光配向膜の第１の領域を第１の偏光方向に配向し、前記光配向膜の第２の領域を第２の偏光方向に配向するステップであって、前記第１の領域と前記第２の領域とは分割して配置される、ステップと、前記光配向膜上に重合性液晶を塗布するステップであって、前記光配向膜と、前記が重合性液晶とは、密着性が弱い、ステップと、前記重合性液晶にＵＶ照射するステップと、前記重合性液晶上にさらに重合性液晶を塗布してＵＶ照射を行い、重合性液晶層を形成するステップと、前記ガラス基板から、前記重合性液晶層を剥がすステップとを含むことを特徴とする。
【００２５】
本発明の第６の態様は、第１乃至第４の態様のいずれか１つの領域分割波長板の製造方法であって、前記光配向膜の第１の領域を第１の偏光方向に配向し、前記光配向膜の第２の領域を第２の偏光方向に配向するステップは、前記光配向膜をストライプ状のマスクにより覆い、前記第１の偏光方向にＵＶ直接偏波を照射するステップと、前記ストライプ状のマスクをピッチ方向にずらして、前記第１の方向のＵＶ直接偏波が照射されていない領域に前記第２の偏光方向に前記ＵＶ直接偏波を照射するステップとを含むことを特徴とする。
【００２６】
本発明の第７の態様は、領域分割波長板であって、ガラス基板と、前記ガラス基板上に塗布された光配向膜であって、前記光配向膜は、第１の偏光方向に配向された第１の領域と、第２の偏光方向に配向された第２の領域とを備え、前記第１の領域と前記第２の領域とは分割して配置される、光配向膜と、前記光配向膜上に形成された重合性液晶層であって、前記重合性液晶層は、重合性液晶を複数回に分けて塗布してＵＶ照射を行うことにより形成される、重合性液晶層と、を備え、前記ガラス基板と、前記光配硬膜と、前記重合性液晶層との合計の厚さが、５０μｍ以下に形成されることを特徴とすることを特徴とする。
【００２７】
本発明の第８の態様は、領域分割波長板であって、ガラス板と、前記ガラス板上に貼り付けられたガラス基板であって、前記ガラス基板は、前記ガラス板の縁から一部が突出した状態で貼り付けられる、ガラス基板と、ガラス基板上に塗布された光配向膜であって、前記光配向膜は、第１の偏光方向に配向された第１の領域と、第２の偏光方向に配向された第２の領域とを備え、前記第１の領域と前記第２の領域とは分割して配置される、光配向膜と、前記光配向膜上に形成された重合性液晶層であって、前記重合性液晶層は、重合性液晶を複数回に分けて塗布してＵＶ照射を行うことにより形成される、重合性液晶層とを備えることを特徴とする。
【００２８】
本発明の第９の態様は、第８の態様の領域分割波長板であって、前記ガラス基板と、前記光配硬膜と、前記重合性液晶層との合計の厚さが、５０μｍ以下に形成されることを特徴とする。
【００２９】
本発明の第１０の態様は、領域分割波長板であって、重合性液晶層により形成され、前記重合性液晶層は、ガラス基板上に塗布された、重合性液晶と密着性が弱い光配向膜上に形成された後、前記ガラス基板上から剥がされ、前記重合性液晶層は、分割して配置される第１の偏光方向に配向された第１の領域及び第２の偏光方向に配向された第２の領域を備える前記光配向膜上に塗布されることにより、第１の偏光方向に配向された第１の領域及び第２の偏光方向に配向された第２の領域を備えるように形成されることを特徴とする。
【００３０】
本発明の第１１の態様は、第７乃至第１０の態様のいずれか１つの領域分割波長板であって、前記光配向膜は、ストライプ状のマスクにより覆われ、前記第１の偏光方向にＵＶ直接偏波が照射され、その後前記ストライプ状のマスクをピッチ方向にずらして、前記第１の方向のＵＶ直接偏波が照射されていない領域に前記第２の偏光方向に前記ＵＶ直接偏波が照射されることにより配向されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によると、５０μｍ以下の薄い領域分割波長板を実現できるので、光導波路に挿入した際、光導波路ごとの偏波を制御でき、波長板を溝に一枚ずつ手で挿入する必要が無くなるという欠点が改善され、機械加工により櫛型に波長板を形成するという必要もなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】光導波路が形成された基板に波長板を挿入する様子を示す図である。
【図２】１つの溝に２つの波長板を挿入した、導波路型偏光ビームスプリッタ２００を示す上面図である。
【図３】櫛歯状のフィルム型波長板を挿入した偏光ビームスプリッタ３００を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかる領域分割波長板の製造方法の工程を示す図である。
【図５】図４の工程における重合性液晶の塗布回数と波長板の位相差との関係を示す図である。
【図６】図４の工程において作成した波長板を光導波路に挿入する様子を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態にかかる領域分割波長板の製造方法の工程を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態にかかる領域分割波長板の製造方法の工程を示す図である。
【図９】本発明の第４の実施形態にかかる領域分割波長板の製造方法の工程を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態により作製した領域分割波長版の偏光顕微鏡写真を示す図である。
【図１１】図１０の領域分割波長版を光導波路溝に挿入した様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照しながら、本発明の各実施形態について詳細に説明する。
【００３４】
［第１の実施形態］
図４は、本発明の第１の実施形態にかかる領域分割波長板の製造方法の工程を示す図である。
【００３５】
まず、工程４０１において、厚さ１ｍｍ程度のガラス基板４１１を用意し、スピンコーティングによりガラス基板４１１に光配向膜４１２を塗布する。光配向膜は、厚さが４０ｎｍ程度に形成される。
【００３６】
工程４０２において、ガラス基板４１１に塗布した光配向膜４１２の乾燥・硬化後、光配向膜４１２にＵＶ直線偏波を照射し、分割光配向させる。分割光配向は２５０μｍストライプピッチのメタルマスク４１３を用いて、ＵＶ直線偏波を９０度方向に照射後、メタルマスク４１３をピッチ方向に２５０μｍ移動させて、ＵＶ直線偏波を０度方向に照射する。分割光配向により、０度の偏波方向を有する領域と、０度の偏波方向を有する領域とが、光配向膜上にストライプ状に配列される。なお、分割光配向は、ラビング配向により行うこともできる。
【００３７】
工程４０３において、分割光配向した光配向膜４１２上に重合性液晶層４１４を形成する。ここで、重合性液晶について説明する。重合性液晶は、モノマー状態で通常の液晶配向手段（ラビングした光配向膜あるいはＵＶ照射した光配向膜）の上に塗布することで容易に配向でき、配向状態のまま、その液晶骨格の分子配列をＵＶ照射などにより固定化してフィルム化することができる（特許文献３〜５参照）。
【００３８】
重合性液晶は、通常の側鎖型高分子液晶と違って重合したポリマーが液晶相を示さず、熱的に安定な硬化物となる。これらの重合性液晶を用いて、液晶骨格がホモジニアス配向、スーパーツイストネマチック（ＳＴＮ）配向、あるいはパターン配向を形成している位相差フィルムや場所によりリターデーションが異なる位相差フィルムなどが実用化されている。特に液晶ディスプレイの位相差補償フィルムとしては、従来延伸フィルムが用いられてきたが、さらに薄く、簡易に塗布できる重合性液晶位相差フィルムが実用化されているし、３Ｄテレビ用に、パターン化した位相差フィルムも実用化されている。
【００３９】
また重合性液晶であって、光配向膜を必要とせず、直線偏波ＵＶ光を当てると、それに直交方向に配向および重合する重合性液晶、即ち光配向膜の機能も備えた重合性液晶もある。これを用いれば、光配向膜を塗布する必要がない（非特許文献３、４参照）。
【００４０】
次に、工程４０３の詳細について説明する。まず、光配向膜４１２上に溶媒を含む重合性液晶をスピンコーティング（１０００ｒｐｍ）により塗布し、８５℃で溶媒を乾燥させ、放冷する。塗布した時点で、重合性液晶は、光配向膜の光配向の方向とは直交の方向へ配向することになる。
【００４１】
塗布した重合性液晶を放冷後、ＵＶ照射を行い、重合性液晶を硬化させる。重合性液晶は、１回の塗布では膜厚は１μｍ程度と薄いので、所望の厚さになるように、重ね塗りをしてＵＶ照射を行い、重合性液晶層４１４を形成する。本実施形態においては、重合性液晶層の膜厚が、３μｍ〜４μｍになるまで重ね塗りをする。なお、光配向膜４１２上に重合性液晶を一度塗布すると、その後、重合性液晶上に光配向膜を塗布する必要はない。従って、重合性液晶の２回目以降の塗布は、光配向膜、分割光配向を省略し、ＵＶ照射した重合性液晶上にさらに重合性液晶を塗るだけでよい。これは重合性液晶の配向を、上に塗布された重合性液晶が継承するためである。ここで、図５は、重合性液晶の塗布回数と波長板の位相差との関係を示す図である。図５に示すとおり、重合性液晶の塗布回数と波長板の位相差とは、線形の関係にある。重合性液晶層４１４は、重合性液晶を５回以上塗布しても配向は劣化することなく、良好に配向した。重合性液晶相４１４を作成した後、ガラス基板４１１を十分にアニールする。
【００４２】
工程４０４において、ガラス基板４１１を裏返して、重合性液晶層４１４を形成した面を研磨用のガラス４１５にワックスで貼り付ける。
【００４３】
工程４０５において、重合性液晶層４１４を貼り付けた研磨台（ガラス４１５）を、ガラス研磨機にセットし、重合性液晶層４１４＋光配向膜４１２＋ガラス基板４１１の合計の厚さが１５μｍになるまで、ガラス基板４１１を研磨する。
【００４４】
工程４０６において、研磨して所望の厚さに形成されたガラス基板４１１を所望のサイズにカットする。その後、研磨台４１５を過熱してワックスを溶かし、カットした領域分割波長板４１６を剥がして取り出す。その後、領域分割波長板４１６をＩＰＡで洗浄する。これにより１５μｍの厚さを有し、２５０μｍのビッチでストライプ状に９０度と０度方向とに配向した領域が配置されるλ／４領域分割波長板を実現できる。
【００４５】
図６は、図４の工程において作成した波長板４０６を光導波路に挿入する様子を示す図である。領域分割波長板４０６を真空ピンセットでＳｉ基板６０１上に形成した光導波路６０２を横断するように形成した２０μｍ幅、深さ１５０μｍの溝６０３に挿入する。２５０μｍピッチごとに偏波を９０°回転できた。消光比は２０ｄＢであった。
【００４６】
［第２の実施形態］
図７は、本発明の第２の実施形態にかかる領域分割波長板の製造方法の工程を示す図である。まず、工程７０１において、ガラス基板７１１を用意し、スピンコーティングによりガラス基板７１１に光配向膜７１２を塗布する。工程７０２において、ガラス基板７１１に塗布した光配向膜７１２の乾燥・硬化後、２５０μｍストライプピッチのメタルマスク７１３を用いて、光配向膜７１２にＵＶ直線偏波を９０度方向に照射後、メタルマスク７１３をピッチ方向に２５０μｍ移動させて、光配向膜７１２にＵＶ直線偏波を０度方向に照射し、分割光配向させる。
【００４７】
工程７０３において、分割光配向した光配向膜７１２上に、重合性液晶層７１４を形成する。まず、溶媒を含む重合性液晶をスピンコーティング（１０００ｒｐｍ）により塗布する。本実施形態においては、光配向膜と重合性液晶とは、密着性の弱い組み合わせを選ぶこととする。塗布した重合性液晶を、８５℃で溶媒を乾燥させ、放冷する。塗布した重合性液晶を放冷後、ＵＶ照射を行い、塗布した重合性液晶を硬化させる。重合性液晶は、所望の厚さになるように、さらに重ね塗りをしてＵＶ照射を行い、重合性液晶層７１４を形成する。重合性液晶層７１４形成後、ガラス基板を十分にアニールする。
【００４８】
工程７０４において、形成した重合性液晶層７１４の端に粘着テープ７１５を貼付けて、引っ張ることにより、重合性液晶層７１４は薄いフィルム７１６となって剥がすことができる。剥がしたフィルム７１６を所望の大きさにカットすると、領域分割波長板７１７となる。
【００４９】
領域分割波長版７１７は、１０μｍほどの厚さであり、光導波路に挿入する場合には、第１の実施形態と同様に、真空ピンセットによりＳｉ基板上に形成した光導波路を横断するように形成した溝に挿入する。
【００５０】
［第３の実施形態］
図８は、本発明の第３の実施形態にかかる領域分割波長板の製造方法の工程を示す図である。まず、工程８０１において、１０μｍ厚の薄いガラス基板８１１をガラス板８１２に貼り付ける。ガラス基板８１１をガラス板８１２に貼り付ける際、図８に示すように、ガラス基板８１１がガラス板８１２から３０μｍ以上突出するように貼り付ける。３０μｍとしたのは、通常光導波路のコアが表面から３０μｍ程度の位置に形成されるためである。ガラス基板８１１には、スピンコーティングにより光配向膜８１３を塗布する。工程８０２において、ガラス基板８１１に塗布した光配向膜８１３の乾燥・硬化後、２５０μｍストライプピッチのメタルマスク８１４を用いて、光配向膜８１３にＵＶ直線偏波を９０度方向に照射後、メタルマスク８１４をピッチ方向に２５０μｍ移動させて、光配向膜８１３にＵＶ直線偏波を０度方向に照射し、分割光配向させる。
【００５１】
工程８０３において、分割光配向した光配向膜８１３上に重合性液晶層８１５を形成する。まず光配向膜８１３上に、溶媒を含む重合性液晶をスピンコーティング（１０００ｒｐｍ）により塗布する。塗布した重合性液晶を、８５℃で溶媒を乾燥させ、放冷する。塗布した重合性液晶を放冷後、ＵＶ照射を行い、塗布した重合性液晶を硬化させる。重合性液晶は、所望の厚さになるように、さらに重ね塗りをしてＵＶ照射を行い、重合成液晶層８１５を形成する。重合性液晶層８１５形成後、ガラス基板を十分にアニールする。
【００５２】
工程８０４において、ガラス板８１２に貼り付けた領域分割波長板（ガラス基板８１１＋光配向膜８１３＋重合性液晶層８１５）を光導波路８１６の上に立てる。具体的には、ガラス板８１２及びガラス基板８１１の突出部の一部が光回路の上面に接触するように置く。この時１０μｍのガラス基板８１１がガラス板８１２から突出しているので少し傾く。この状態でガラス板８１２を光導波路８１６の溝８１７まで滑らせていき、溝８１７に達すると、ガラス板８１２からはみ出している波長板部分は光導波路８１６の溝８１７に挿入される（工程８０５）。
【００５３】
ガラス板８１２にガラス基板８１１を突出させて貼り付けるということにより、１０μｍのガラス基板８１１を直接ハンドリングすることなく、光導波路８１６の溝８１７内に、十数μｍの領域分割波長板を挿入することができる。
【００５４】
［第４の実施形態］
図９は、本発明の第４の実施形態にかかる領域分割波長板の製造方法の工程を示す図である。まず、工程９０１において、ガラス板９１１を用意し、１０μｍ厚の薄いガラス基板９１２をガラス板９１１にワックス９１３を使用して貼り付ける。または、ガラス板９１１上に接着剤９１４を使用して１０μｍ厚の薄いガラス基板９１２の四隅を固定する。工程９０２において、ガラス基板９１２には、スピンコーティングにより光配向膜９１５を塗布する。工程９０３において、ガラス基板９１２に塗布した光配向膜９１５の乾燥・硬化後、２５０μｍストライプピッチのメタルマスク９１６を用いて、光配向膜９１５にＵＶ直線偏波を９０度方向に照射後、メタルマスク９１６をピッチ方向に２５０μｍ移動させて、光配向膜９１４にＵＶ直線偏波を０度方向に照射し、分割光配向させる。
【００５５】
工程９０４において、分割光配向した光配向膜９１５上に重合性液晶層９１７を形成する。まず光配向膜９１５上に、溶媒を含む重合性液晶をスピンコーティング（１０００ｒｐｍ）により塗布する。塗布した重合性液晶を、８５℃で溶媒を乾燥させ、放冷する。塗布した重合性液晶を放冷後、ＵＶ照射を行い、塗布した重合性液晶を硬化させる。重合性液晶は、所望の厚さになるように、さらに重ね塗りをしてＵＶ照射を行い、重合性液晶層９１７を形成する。重合性液晶層９１７形成後、ガラス基板を十分にアニールする。
【００５６】
工程９０５において、光配向膜９１５及び重合性結晶層９１７を形成した１０μｍ厚のガラス基板９１２を所望のサイズにカットする。
【００５７】
工程９０６において、ガラス板９１１とガラス基板９１２を貼り付けているワックスを過熱して溶かし、または、接着剤を取り除き、カットした領域分割波長板９１８を取り出す。その後、領域分割波長板９１８をＩＰＡで洗浄する。洗浄した領域分割波長板９１８は、光回路上の溝に、真空ピンセット等を使用して挿入される。
【００５８】
［実施例］
図１０は、本発明の第１の実施形態により作製した±４５°方向を向いた２５０μｍピッチλ／４領域分割波長板の偏光顕微鏡写真の様子を示す図であり、図１１は、図１０の２５０μｍピッチλ／４領域分割波長板を光導波路溝に挿入した様子を示す図である。
【００５９】
また入力光をＰＢＳアレイにより、ＴＥ、ＴＭ偏波に分離し、光導波路のアレイの方向にＴＥ、ＴＭ、ＴＥ、ＴＭ、ＴＥ、ＴＭとなっている光導波路に挿入して、全ての偏波をＴＥあるいはＴＭ偏波に揃えるため、０度、４５度の方向を向いた２５０μｍピッチのλ／２領域分割波長板を作製し、上記光導波路アレイに挿入した。その結果、全ての偏波をＴＥあるいはＴＭ偏波に揃えることができた。
【符号の説明】
【００６０】
１０１、２０１、３０１、６０１  Ｓｉ基板
１０２、２０２、２０４、２０５、２０７、２０８、３０２ａ〜３０２ｈ、６０２  光導波路
１０３、８１６  光回路
１０４、２１２、６０３、８１７  溝
１０５、２１２、２１３、３０３  波長板
２０３  Ｙ分岐カプラ
２０６  ２×２ＭＭＩ
４１１、７１１、８１１、９１２  ガラス基板
４１２、７１２、８１３、９１５  光配向膜
４１３、７１３、９１６  ストライプ状メタルマスク
４１４、７１４、８１５、９１７  重合性液晶層
４１５  研磨台
４１６、４０６、７１７、９１８  領域分割波長版
７１５  テープ
７１６  フィルム
８１２、９１１  ガラス板
９１３  ワックス
９１４  接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2016170315.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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