JP2004271702A - 光学部品およびその製造方法、マイクロレンズ基板、表示装置、撮像素子、光素子、光モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】光の放射角を小さくする、または光をコリメートする、あるいは集光することができる光学部品およびその製造方法、ならびにマイクロレンズ基板、光素子、光モジュールを提供する。
【解決手段】本発明の光学部品100は、基体10上方に設けられ、所定波長の光を通過させる材質からなる土台部材12と、土台部材12の上部に設けられた第1光学部材24と、少なくとも第1光学部材24上に設けられた第2光学部材12と、を含む。
【選択図】 図1
【解決手段】本発明の光学部品100は、基体10上方に設けられ、所定波長の光を通過させる材質からなる土台部材12と、土台部材12の上部に設けられた第1光学部材24と、少なくとも第1光学部材24上に設けられた第2光学部材12と、を含む。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光の放射角を小さくする、または光をコリメートする、あるいは集光することができる光学部品およびその製造方法、ならびに該光学部品を含む光素子および光モジュールに関する。
【0002】
また、本発明は、マイクロレンズ基板およびその製造方法、光素子、光モジュールに関する。
【0003】
【背景技術】
光通信において、光素子と光ファイバとの間を伝搬する光の利用効率を高めることが求められている。例えば、発光素子から出射した光を光ファイバに効率良く導入する場合、レンズ等の光学部品を用いて、光の放射角を小さくしたり、または光をコリメートしたり、あるいは集光してから光ファイバに導入するのが好ましい。あるいは、例えば光ファイバから出射した光を受光素子に効率良く導入するためには、レンズ等の光学部品を用いて、光の放射角を小さくしたり、または光をコリメートしたり、あるいは集光してから受光素子に導入するのが好ましい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、光の放射角を小さくしたり、または光をコリメートしたり、あるいは集光することができる光学部品およびその製造方法、ならびに該光学部品を含む光素子および光モジュールを提供することにある。
【0005】
また、本発明の目的は、光学部品の設置位置、形状および大きさが良好に制御されたマイクロレンズ基板、ならびに該マイクロレンズ基板を備えた表示装置、撮像素子を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明の光学部品は、
基体上方に設けられ、所定波長の光を通過させる材質からなる土台部材と、
前記土台部材の上部に設けられた第1光学部材と、
少なくとも前記第1光学部材上に設けられた第2光学部材と、を含む。
【0007】
ここで、「基体」とは、前記土台部材を設置できる面を有する物をいう。前記土台部材を設置できる面は、前記土台部材を設置できる限り、平面であってもよいし曲面であってもよい。したがって、このような面を有していれば、前記基体自体の形状は特に限定されない。
【0008】
また、「光学部材」とは、光の性質や進行方向を変える機能を有する部材をいう。
【0009】
さらに、「所定波長の光を通過させる材質からなる土台部材」とは、前記土台部材に入射した光が、該土台部材から出射することをいい、前記土台部材に入射した光がすべて該土台部材から出射する場合だけでなく、前記土台部材に入射した光の一部のみが該土台部材から出射する場合を含む。
【0010】
上記(1)の光学部品によれば、上記構成を有することにより、前記第1および第2光学部材の形状や大きさ等を制御することによって、土台部材にある一定の角度で光が入射した後第1光学部材を経て第2光学部材から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。あるいは、第2光学部材にある一定の角度で光が入射した後第1光学部材を経て土台部材から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。詳しくは、本実施の形態の欄で説明する。
【0011】
上記(1)の光学部品は、以下の態様(A)〜(H)をとることができる。
【0012】
(A)前記第1光学部材を、前記土台部材と一体化して形成できる。
【0013】
(B)前記第2光学部材を、前記土台部材の上面上に設けることができる。
【0014】
(C)前記第1光学部材の屈折率を、前記第2光学部材の屈折率より大きくすることができる。
【0015】
(D)前記土台部材の屈折率を、前記第2光学部材の屈折率より大きくすることができる。
【0016】
(E)前記第1および第2光学部材の少なくとも一方は、円球状または楕円球状であることができる。あるいは、前記第1および第2光学部材の少なくとも一方は、切断円球状または切断楕円球状であることができる。ここで、「切断円球状」とは、円球を一平面で切断して得られる形状をいい、該円球は完全な円球のみならず、円球に近似する形状をも含む。また、「切断楕円球状」とは、楕円球を一平面で切断して得られる形状をいい、楕円球は完全な楕円球のみならず、楕円球に近似する形状をも含む。
【0017】
この場合、前記第1および第2光学部材の断面は、円または楕円であることができる。
【0018】
(F)前記第2光学部材と前記土台部材との接合部を、封止材で埋むことができる。これにより、前記第2光学部材を、前記土台部材の上面上に確実に固定することができる。
【0019】
(G)前記土台部材中に、第3光学部材を設けることができる。
【0020】
(H)前記土台部材の上面の周縁部に、凸部を形成することができる。
【0021】
(2)本発明の光学部品は、
基体上方に設けられた土台部材と、
前記土台部材の上部に設けられ、該土台部材と一体化して形成された光学部材と、を含む。
【0022】
この場合、前記土台部材の上面の周縁部に、凸部を形成することができる。
【0023】
上記(2)の光学部品によれば、前記光学部材の形状や大きさ等を制御することによって、土台部材にある一定の角度で光が入射した後光学部材から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。あるいは、光学部材にある一定の角度で光が入射した後土台部材から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。詳しくは、本実施の形態の欄で説明する。
【0024】
(3)本発明の光学部品は、
基体上方に設けられた土台部材を含み、
前記土台部材の上面の周縁部に、凸部が形成されている。
【0025】
この場合、さらに、前記土台部材の上部に設けられ、該土台部材と一体化して形成された光学部材を含むことができる。
【0026】
また、この場合、さらに、前記土台部材中に、光学部材を設けることができる。
【0027】
(4)上記(1)〜(3)の光学部品においては、以下の態様(I)〜(M)をとることができる。
【0028】
(I)前記土台部材の上面と、前記土台部材の側部において該上面に接する面とのなす角が鋭角であることができる。この構成によれば、例えば、液滴を吐出して、前記第2光学部材前駆体を形成した後硬化させて前記第2光学部材を形成する場合、前記土台部材の側面が前記液滴で濡れるのを防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する第2光学部材を確実に形成することができる。
【0029】
(K)前記土台部材の上部は、逆テーパ状に形成できる。ここで、「前記土台部材の上部」とは、前記土台部材のうち前記上面近傍の領域をいう。この構成によれば、例えば、液滴を吐出して、前記第2光学部材の前駆体を形成した後硬化させて前記第2光学部材を形成する場合、前記土台部材の安定性を保持しつつ、前記土台部材の上面と側面とのなす角をより小さくすることができる。これにより、前記土台部材の側面が前記液滴で濡れるのを確実に防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する第2光学部材を、より確実に形成することができる。
【0030】
(L)前記基体上方に前記土台部材を複数積層することができる。
【0031】
(M)前記光学部品に、レンズまたは偏向素子としての機能を付与することができる。
【0032】
(5)本発明の光学部品の製造方法は、
基体上方に、エネルギー硬化型樹脂を塗布し、
前記樹脂の前駆体を半硬化させて、樹脂前駆体層を形成し、
前記樹脂前駆体層を所定の形状にパターニングして、土台部材前駆体を形成し、
前記土台部材前駆体を硬化させることにより、所定波長の光を通過させる材質からなり、上部に第1光学部材が一体化して形成された土台部材を形成し、
前記土台部材の上面に対して、エネルギー硬化型液体材料の液滴を吐出して、第2光学部材前駆体を形成し、
前記第2部材前駆体を硬化させて、第2光学部材を形成すること、を含む。
【0033】
上記(5)の光学部品の製造方法によれば、光の放射角を小さくしたり、または該光をコリメートしたり、あるいは集光することができる光学部品を、簡便な方法にて得ることができる。
【0034】
この場合、前記液滴の吐出を、インクジェット法により行なうことができる。この方法によれば、前記液滴の吐出量の微妙な調整が可能であるため、微細な前記第2光学部材を、前記土台部材の上面上に簡便に設置することができる。
【0035】
(6)本発明の光学部品の製造方法は、
基体上方に、エネルギー硬化型樹脂を塗布し、
前記樹脂の前駆体を半硬化させて、樹脂前駆体層を形成し、
前記樹脂前駆体層を所定の形状にパターニングして、土台部材前駆体を形成し、
前記土台部材前駆体を硬化させることにより、上部に第1光学部材が一体化して形成された土台部材をすること、を含む。
【0036】
上記(6)の光学部品の製造方法によれば、光の放射角を小さくしたり、または該光をコリメートしたり、あるいは集光することができる光学部品を、簡便な方法にて得ることができる。
【0037】
ここで、上記(5)または(6)の光学部品の製造方法において、フォトリソグラフィ工程により、前記土台部材前駆体の上部に凸部を形成した後、該土台部材前駆体を硬化させることにより、上部に第1光学部材が一体化して形成された土台部材を形成することができる。
【0038】
また、上記(5)または(6)の光学部品の製造方法において、前記エネルギー硬化型樹脂は、熱硬化型樹脂であることができる。
【0039】
(7)本発明のマイクロレンズ基板は、前記光学部品が複数配列されて構成されている。
【0040】
本発明のマイクロレンズ基板によれば、上記構成を有することにより、光の放射角を小さくしたり、または該光をコリメートしたり、あるいは集光することができるマイクロレンズ基板を得ることができる。
【0041】
(8)本発明の光素子は、前記光学部品が、出射面または入射面上に設置されている。光素子としては、例えば、半導体レーザ、発光ダイオード、EL素子等の発光素子や、フォトダイオード、固体撮像素子(CCD)等の受光素子が例示できる。
【0042】
本発明の光素子には、前記光学部品が設置されている。このため、この光素子を、例えば光ファイバと光学的に結合するに際して、例えば本発明の光素子が発光素子である場合には、前記光学部品にて、この発光素子から出射した光の放射光を小さくした後、または光をコリメートした後、あるいは集光させた後、光ファイバへと導入させることができる。あるいは、本発明の光素子が受光素子である場合には、前記光学部品にて、光ファイバから出射した光の放射角を小さくした後、または光をコリメートした後、あるいは集光させた後、受光素子へと導入させることができる。
【0043】
(9)本発明の光モジュールは、前記光素子と、前記光学部品を介して該光素子と光学的に結合される光ファイバと、を含む。
【0044】
本発明の光モジュールによれば、前記光素子には前記光学部品が設けられているため、例えば前記光素子が発光素子である場合には、前記光学部品にて、この発光素子から出射した光の放射光を小さくした後、または光をコリメートした後、あるいは集光させた後、光ファイバへと導入させることができる。あるいは、前記光素子が受光素子である場合には、前記光学部品にて、光ファイバから出射した光の放射角を小さくした後、または光をコリメートした後、あるいは集光させた後、受光素子へと導入させることができる。
【0045】
(10)本発明の表示装置は、前記本発明のマイクロレンズ基板を備えている。このような表示装置としては、例えば、液晶表示体、液晶プロジェクタ、EL表示体を挙げることができる。
【0046】
(11)本発明の撮像素子は、前記本発明のマイクロレンズ基板を備えている。このような撮像素子としては、例えば、固体撮像素子が例示できる。
【0047】
【発明の実施の形態】
[第1の実施の形態]
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0048】
1.光学部品の構造
図1は、本発明を適用した一実施の形態に係る光学部品100を模式的に示す断面図である。図2は、図1に示す光学部品100を模式的に示す平面図である。なお、図1は、図2のA−A線における断面を示す図である。
【0049】
また、図8,図10〜図12はそれぞれ、図1に示す光学部品100の土台部材12の形状を変えた変形例を模式的に示す断面図であり、図9は、図8に示す光学部品111を模式的に示す平面図である。
【0050】
本実施の形態の光学部品100は、基体10上方に設けられた土台部材12と、土台部材12の上部に設けられた第1光学部材24とを含む。さらに、光学部品100には、少なくとも第1光学部材24上に設けられた第2光学部材14を含む。本実施の形態の光学部品100においては、図1に示すように、第2光学部材14は、土台部材12の上面12a上に形成されている。
【0051】
第1および第2光学部材24,14は、例えば、入射した光を集光、偏向、または分光する機能を有することができる。以下、主に図1および図2を参照して、本実施の形態の光学部品100の各構成要素について説明する。
【0052】
[基体]
基体10の材質は特に限定されないが、例えばシリコン基板やGaAs基板等の半導体基板や、ガラス基板等が挙げられる。
【0053】
[土台部材]
(A)材質
本実施の形態の光学部品100においては、土台部材12は、所定波長の光を通過させることができる材質からなる。例えば、土台部材12は、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、あるいはフッ素系樹脂を用いて形成することができる。
【0054】
また、土台部材12は、基体10と一体化して形成されたものであってもよい。すなわち、この場合、土台部材12は基体10と同一の材料から形成される。このような土台部材12は、例えば、基体10をパターニングすることにより形成できる。
【0055】
(B)立体形状
図1および図2に示す土台部材12の立体形状を変えた変形例(光学部品111〜114)を、図8〜図12に示す。土台部材の立体形状は特に限定されるわけではないが、少なくともその上部に第1光学部材を設置することができる構造であることが必要とされる。さらに、例えば図1に示すように、光学部品100の土台部材12では、上面12a上に第2光学部材14を設置することができる。
【0056】
また、図1に示すように、土台部材12の上面12aは、第1光学部材24が形成されている領域を除いて、基体10の上面10aとほぼ平行である。なお、図10に示す光学部品112には、土台部材32の上面32aの周縁部に凸部32bが形成されている。
【0057】
さらに、図11に示す光学部品113のように、土台部材42の上面42aと側面42bとのなす角θを鋭角にすることができる。図11に示す光学部品113において、第2光学部材14は、土台部材12の上面42aに対して液滴を吐出して、第2光学部材の前駆体(後述する)を形成した後、この前駆体を硬化させることにより形成される。したがって、土台部材42の上面42aと側面42bとのなす角θが鋭角であることにより、土台部材42の上面42aに対して液滴を吐出する際に、土台部材42の側面42bが液滴で濡れるのを防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する第2光学部材14を確実に形成することができる。
【0058】
同様に、図8および図9に示す光学部品111においても、土台部材22の上面22aと側面22bとのなす角θが鋭角である。ここで、土台部材22の側面22bとは、土台部材22の側部において上面22aに接する面をいう。光学部品111においては、図8および図9に示すように、土台部材22の上部22cが逆テーパ状、すなわちにひさし状に形成されている場合を示している。
【0059】
特に、図8および図9に示す光学部品111においては、土台部材22の上部22cが逆テーパ状であることにより、土台部材22の安定性を保持しつつ、土台部材22の上面22aと側面22bとのなす角θをより小さくすることができる。これにより、土台部材22の側面22bが液滴で濡れるのを確実に防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する第2光学部材14をより確実に形成することができる。
【0060】
(C)上面の形状
土台部材の上面の形状は、土台部材の上面上に形成される第2光学部材の機能や用途によって定められる。言い換えれば、土台部材の上面の形状を制御することによって、第2光学部材の形状を制御することができる。
【0061】
例えば、光学部品100(図1および図2参照)では、第1光学部材24を取り除いた場合、土台部材12の上面12aの形状は円である。また、本実施の形態の変形例の光学部品111〜117(図8〜図15参照)においても、第1光学部材24を取り除いた場合、土台部材の上面が円である例を示している。
【0062】
本実施の形態の光学部品を、例えばレンズまたは偏向素子として用いる場合、第1光学部材24を除いた土台部材の上面の形状を円にする。これにより、第2光学部材14の立体形状を、円球状または切断円球状に形成することができ、得られた光学部品をレンズまたは偏向素子として用いることができる。
【0063】
また、図示しないが、光学部材を、例えば異方性レンズまたは偏向素子として用いる場合、第1光学部材を除いた土台部材の上面の形状を楕円にする。これにより、第2光学部材の立体形状を、楕円球状または切断楕円球状に形成することができ、得られた光学部材を異方性レンズまたは偏向素子として用いることができる。
【0064】
[第1および第2光学部材]
(A)立体形状
第1および第2光学部材24,14は、その用途および機能に応じた立体形状を有する。第1および第2光学部材24,14の立体形状については、[土台部材]の欄で併せて説明したので、詳しい説明は省略する。
【0065】
(B)材質
第1光学部材24は、エネルギー硬化型樹脂の前駆体を硬化させることにより形成される。また、第2光学部材14は、第2光学部材前駆体(後述する)を硬化させることにより形成される。この第2光学部材前駆体は、エネルギー硬化型液体材料からなる。エネルギー硬化型樹脂および液体材料からなる前駆体は、熱または光等のエネルギーを付与することによって硬化可能である。
【0066】
具体的には、第1光学部材24は、土台部材前駆体12y(後述する)を硬化させることにより、土台部材12と一体化して形成することができる。この土台部材前駆体12yは、エネルギー硬化型樹脂の前駆体からなる。この土台部材前駆体12yの種類は特に限定されないが、この土台部材前駆体12yにエネルギーを付与して硬化させる工程において、収縮する性質を有していることが望ましい。ここで、土台部材前駆体12yが収縮する結果、上面が***することにより、第1光学部材24を形成することができる。
【0067】
また、第2光学部材14は、土台部材12の上面12aに対して、前記液体材料からなる液滴を吐出して、第2光学部材前駆体(後述する)を形成した後、この前駆体を硬化させて形成することができる。
【0068】
前記エネルギー硬化型樹脂および前記液体材料としては、例えば、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂の前駆体が挙げられる。紫外線硬化型樹脂としては、例えば紫外線硬化型のアクリル系樹脂およびエポキシ系樹脂が挙げられる。また、熱硬化型樹脂としては、熱硬化型のポリイミド系樹脂が例示できる。
【0069】
また、第1光学部材24の屈折率は、第2光学部材14の屈折率より大きくすることができる。これにより、第1光学部材24から出射して第2光学部材14を経た後出射する光の放射角を小さくする、または前記光をコリメートする、あるいは集光することができる。あるいは、第2光学部材14から出射して第1光学部材24を経た後出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。第1および第2光学部材24,14の屈折率は、第1および第2光学部材24,14の材質を適宜選択することにより調整することができる。また、本実施の形態の光学部品100においては、第1光学部材24は土台部材12と一体化して形成されており、第1光学部材24と土台部材12とは同じ材質からなる。このため、第1光学部材24の屈折率は土台部材12の屈折率と等しい。したがって、土台部材12の屈折率も、第2光学部材14の屈折率より大きい。
【0070】
この場合において、図1および図2に示す光学部品100をレンズとして適用した例を図3に示す。この場合、図3に示すように、第1光学部材24によって光が集光された後、第2光学部材14によって光が再度集光される。これにより、第2光学部材14から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。
【0071】
また、図1および図2に示す光学部品100を偏向素子として適用した例を図4に示す。この場合、図4に示すように、第1および第2光学部材24,14によって光の進行方向を変化させることができる。
【0072】
2.光学部品の製造方法
次に、図1および図2に示す光学部品100の製造方法について、図面を参照して説明する。図5(a)〜図5(e)、図6(a)および図6(b)はそれぞれ、図1および図2に示す光学部品100の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【0073】
(1)土台部材12および第1光学部材24の形成
次いで、基体10上に土台部材12を形成する(図5(a)〜図5(e)参照)。土台部材12の形成は、土台部材12の材質や形状ならびに大きさに応じて適切な方法(例えば選択成長法、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、リフトオフ法、転写法等)を選択することができる。ここでは、土台部材12を熱硬化型のポリイミド樹脂で形成する場合について説明する。
【0074】
まず、基体10の表面10aにポリイミド前駆体を塗布した後、該ポリイミド前駆体を半硬化させることにより、樹脂前駆体層12xを形成する(図6(a)参照)。ここで、樹脂前駆体層12xは、形状を保持できる状態であるものの、完全に硬化していない状態である。すなわち、樹脂前駆体層12xは、少なくとも所望の形状にパターニングできる程度の硬度を有する。
【0075】
ポリイミド前駆体を塗布する方法としては、スピンコート法、インクジェット法、蒸着法、LB法などが例示できる。また、ポリイミド前駆体を半硬化する際の温度および時間は、形成する樹脂前駆体層12xの種類や膜厚等に応じて適宜設定される。
【0076】
この工程では、例えば、スピンコータを用いてポリイミド樹脂前駆体を塗布する。次いで、基体10をホットプレート上に設置し、100℃で1分間さらに125℃で1分間熱処理を行なうことにより、前記ポリイミド前駆体を半硬化させて、樹脂前駆体層12xの半分の膜厚を形成する。次いで、この上にさらに、ポリイミド樹脂前駆体を塗布する。次いで、この基体10をホットプレート上に設置し、100℃で1分間さらに125℃で1分間熱処理を行なうことにより、前記ポリイミド樹脂前駆体を半硬化させる。これにより、樹脂前駆体層12xを形成することができる。なお、上記例においては、樹脂前駆体層12xの形成(積層および熱処理)を2回に分けて行なうことで樹脂前駆体層12xを形成したが、樹脂前駆体層の形成方法はこれに限定されるわけではない。
【0077】
次に、樹脂前駆体層12xの上にレジスト層R1を形成した後、所定のパターンのマスク13を用いてフォトリソグラフィ工程を行なう(図5(b)参照)。フォトリソグラフィ工程は、公知の方法を用いることができる。これにより、所定のパターンのレジスト層R1が形成される(図5(c)参照)。
【0078】
次いで、図5(c)に示すレジスト層R1をマスクとして、樹脂前駆体層12xをパターニングすることにより、土台部材前駆体12yを形成する(図5(c)参照)。
【0079】
この工程では、例えばアルカリ系溶液を用いて、樹脂前駆体層12xをウエットエッチングすることにより、土台部材前駆体12yを形成することができる。
【0080】
次いで、レジスト層R1を除去した後熱処理を行なうことにより、土台部材前駆体層12yを完全に硬化させる(図5(d)参照)。これにより、上部に第1光学部材24が形成された土台部材12が得られる(図5(e)参照)。ここで、土台部材前駆体層12yを硬化させる際の温度および時間を調整することによって、土台部材12の上部に第1光学部材24を形成することができる。
【0081】
この工程では、例えば370℃で2時間熱処理を行なう。この熱処理工程において、土台部材前駆体12yの構成材料であるポリイミド前駆体がポリイミド樹脂へと変化する結果、土台部材前駆体12yが収縮する。その結果、土台部材前駆体12yの上部が***することにより、上部に第1光学部材24が形成された土台部材12を得ることができる。
【0082】
(2)第2光学部材14の形成
次いで、少なくとも第1光学部材24の上に第2光学部材14を形成する(図6(a)および図6(b)参照)。
【0083】
この工程では、例えば、土台部材12の上面12aに対して、第2光学部材14を形成するための液体材料の液滴14bを吐出する(図6(a)参照)。これにより、土台部材12の上面12a上に第2光学部材前駆体14aを形成することができる。前述したように、この液体材料は、エネルギー15を付加することによって硬化可能な性質を有する。付加するエネルギー15の種類および量は、第2光学部材前駆体14aの形状、大きさおよび材質によって適宜調整する。
【0084】
液滴14bを吐出する方法としては、例えば、ディスペンサ法またはインクジェット法が挙げられる。ディスペンサ法は、液滴を吐出する方法として一般的な方法であり、比較的広い領域に液滴14bを吐出する場合に有効である。また、インクジェット法は、インクジェットヘッドを用いて液滴を吐出する方法であり、液滴を吐出する位置についてμmオーダーの単位で制御が可能である。また、吐出する液滴の量を、ピコリットルオーダーの単位で制御することができるため、微細な構造の光学部材を作製することができる。
【0085】
なお、液滴14bを吐出する前に、必要に応じて、土台部材12の上面12aに親液性処理または撥液性処理を行なうことにより、液滴14bに対する上面12aの濡れ性を制御することができる。これにより、所定の形状および大きさを有する第2光学部材14を形成することができる。
【0086】
次いで、第2光学部材前駆体14aを硬化させて、少なくとも第1光学部材24の上に第2光学部材14を形成する(図6(b)参照)。具体的には、この第2光学部材前駆体14aに対して、熱または光等のエネルギー15を付与する。この第2光学部材前駆体14aを硬化する際は、前記液体材料の種類により適切な方法を用いる。具体的には、例えば、熱エネルギーの付加、あるいは紫外線またはレーザ光等の光照射が挙げられる。これにより、土台部材12の上面12a上に第2光学部材14を形成することができる。以上の工程により、光学部品100が得られる(図1および図2参照)。
【0087】
(3)変形例
なお、本実施の形態の光学部品の製造方法において、前記(1)に示した土台部材12および第1光学部材24の形成方法(図5(c)〜図5(e)参照)のかわりに、以下に示す方法を用いて、土台部材12および第1光学部材24を形成することができる(図7(a)〜図7(d)参照)。
【0088】
まず、前記(1)に示した方法(図5(a)〜図5(c))と同様の方法にて、土台部材前駆体12yを形成する(図7(a)参照)。次いで、この土台部材前駆体12yの上に、公知のフォトリソグラフィ工程を用いてレジスト層R2を形成する。このレジスト層R2は、土台部材前駆体12yの上面のうち第1光学部材24を形成する領域に形成する。
【0089】
次に、このレジスト層R2をマスクとして、土台部材前駆体12yをパターニングする(図7(b)参照)。これにより、土台部材前駆体12yの上部に凸部24aを形成する。ここで、パターニングは、前記(1)にて、土台部材前駆体12yを形成する際のパターニングと(図5(c)参照)同様の条件で行なうことができる。
【0090】
ここで、土台部材前駆体12yをパターニングして凸部24aを形成する際にウエットエッチングを用いることにより、凸部24aのうちレジストR2層の端部に近い部分にはエッチャントが入り込み、この部分がより多くエッチングされる。これにより、凸部24aの上面を曲面に近い形状にすることができる。
【0091】
次いで、レジスト層R2を除去した後熱処理を行なうことにより、土台部材前駆体層12yを完全に硬化させる(図7(c)参照)。これにより、上部に第1光学部材24が形成された土台部材12が得られる(図5(d)参照)。ここで、熱処理の温度および時間を適宜調整することにより、凸部24aの上面を曲面にすることができる。
【0092】
この工程では、例えば370℃で2時間熱処理を行なうことにより、凸部24aの上面が丸みを帯びる。その結果、上部に第1光学部材24が形成された土台部材12が得られる。この工程によれば、土台部材前駆体12yに凸部24aを形成してから熱処理を行なうことにより、土台部材12の上部に第1光学部材24を確実に形成することができる。
【0093】
3.作用効果
本実施の形態に係る光学部品およびその製造方法は、以下に示す作用効果を有する。
【0094】
(1)第1に、土台部材12の上部に設けられた第1光学部材24と、少なくと第1光学部材24上に設けられた第2光学部材14とを含むことにより、第2光学部材14から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。
【0095】
また、第1および第2光学部材24,14の形状および大きさを調整することによって、第2光学部材14から出射する光の伝搬方向を適宜設定することができるため、設計の自由度を大きくすることができるとともに、放射角が精密に調整された光学部品を得ることができる。
【0096】
(2)第2に、第1光学部材24が土台部材12と一体化して形成されていることにより、第1光学部材24と土台部材12との界面が存在しない。これにより、光の利用効率を高めることができる。
【0097】
(3)第3に、第2光学部材14の大きさおよび形状を厳密に制御することができる。すなわち、第2光学部材14の形状は、液滴14bの吐出量によって制御することができる。これにより、所望の形状および大きさを有する第2光学部材14を含む光学部品100を得ることができる。その理由について、以下説明する。
【0098】
本実施の形態に係る光学部品の製造方法によれば、図6(b)に示すように、第2光学部材前駆体14aは、土台部材12の上面12a上に形成される。これにより、土台部材12の側面12bが前駆体14aで濡れない限り、前駆体14aには土台部材12の表面張力は作用せず、前駆体14aの表面張力が主に作用する。このため、前駆体14aを形成するための液滴14bの量を調整することによって、前駆体14aの形状を制御することができる。これにより、所望の形状および大きさを有する第2光学部材14を得ることができる。
【0099】
(4)第4に、第2光学部材14の設置位置を厳密に制御することができる。前述したように、第2光学部材14は、土台部材12の上面12aに対して液滴14bを吐出して、前駆体14aを形成した後、この前駆体14aを硬化させて形成される(図6(b)参照)。一般に、吐出された液滴の着弾位置を厳密に制御するのは難しい。しかしながら、本実施の形態の光学部品の製造方法によれば、特に位置合わせを行なうことなく土台部材12の上面12a上に第2光学部材14を形成することができる。すなわち、土台部材12の上面12a上に単に液滴14bを吐出することによって、位置合わせを行なうことなく第2光学部材前駆体14aを形成することができる。言い換えれば、土台部材12を形成する際のアライメント精度にて第2光学部材14を形成することができる。これにより、設置位置が制御された第2光学部材14を簡易に得ることができる。
【0100】
(5)第5に、土台部材12の上面12aの形状を適宜設定することによって、第2光学部材14の形状を適宜設定することができる。すなわち、土台部材12の上面12aの形状を適宜選択することによって、所定の機能を有する第2光学部材14を形成することができる。したがって、土台部材12の上面12aの形状を変えることによって、異なる機能を有する光学部材を同一の基体の上方に複数設置することもできる。
【0101】
(6)第6に、土台部材12の高さを制御することにより、基体10と第2光学部材14との距離を制御することができる。これにより、基体10の上面10aから第2光学部材14までの距離を変化させることができる。この結果、設置位置が制御された第2光学部材14を簡便な方法にて形成することができる。
【0102】
4.変形例
次に、本実施の形態の光学部品100の別の変形例について説明する。図13〜図15はそれぞれ、図1に示す光学部品100の変形例1〜3の光学部品115〜117を模式的に示す断面図である。各変形例において、本実施の形態の光学部品100と同様の構成を有する部分については、詳しい説明は省略する。なお、各変形例においては、土台部材12または土台部材52を使用した場合について説明したが、前述した他の土台部材(図8〜図12)を使用することもできる。
【0103】
(1)変形例1
図13は、変形例1の光学部品115を模式的に示す断面図である。光学部品115においては、図13に示すように、少なくとも土台部材12と第2光学部材14との接合部を封止材19で覆うことができる。なお、他の変形例および後述する他の実施形態の光学部品においても同様に、必要に応じて、封止材19によって、土台部材と第2光学部材との接合部を覆うことができる。
【0104】
また、封止材19の材質は、第2光学部材14を土台部材12上に確実に固定することができるのであれば特に限定されないが、例えば樹脂を用いることができる。なお、封止材19の屈折率を、土台部材12の屈折率ならびに第2光学部材14の屈折率よりも小さくすることができる。
【0105】
(2)変形例2
図14は、変形例2の光学部品116を模式的に示す断面図である。光学部品116においては、図14に示すように、土台部材12において、第1光学部材24より下部に、第3光学部材34が形成されている。具体的には、土台部材12中に第3光学部材34が設けられている。この第3光学部材34は、基体10上に設けられている。この第3光学部材34は、例えば第2光学部材14を形成する場合と同様の方法にて、基体10上にエネルギー硬化型樹脂の前駆体を吐出した後、該前駆体を硬化することにより形成することができる。また、この第3光学部材34は、土台部材12よりも屈折率が大きい材質からなる。
【0106】
なお、図示しないが、第3光学部材34は、第2光学部材14と同様の構造にしてもよい。すなわち、基体10の上に土台部材(図示せず)を形成した後、この土台部材の上に第3光学部材34を形成する。この場合、第3光学部材34を形成する工程において、前記土台部材は、第2光学部材14を形成する際の土台部材12と同様の機能を有する。
【0107】
(3)変形例3
図15は、変形例3の光学部品117を模式的に示す断面図である。変形例3の光学部品117は、土台部材12(図1参照)および土台部材52(図12参照)が順に、基体10の上に積層されている。また、土台部材12,52の上部にはそれぞれ、第1光学部材24が設けられている。さらに、土台部材52の第1光学部材24の上には、第2光学部材14が設けられている。
【0108】
具体的には、この光学部品117においては、基体10上に土台部材12が設けられ、この土台部材12の上部に第1光学部材24が設けられ、土台部材12の上面12a上に土台部材52が設けられている。また、土台部材52の上部に第1光学部材24が設けられ、土台部材52の上面52a上に第2光学部材14が設けられている。
【0109】
このように、第1光学部材および土台部材を複数設けることにより、出射する光の放射角をより狭くすることができるうえに、第2光学部材14から基体10までの距離を大きくすることができる。なお、図示しないが、図15に示す光学部品117において、さらに、図14に示す光学部品116と同様に、土台部材12において、第1光学部材24より下部に第3光学部材14を設けることもできる。
【0110】
[第2の実施の形態]
図16は、本発明の第2の実施の形態のマイクロレンズ基板を模式的に示す断面図である。図17は、図16に示すマイクロレンズ基板を模式的に示す平面図である。なお、図16は、図17のA−A線に沿った断面を模式的に示す図である。
【0111】
本実施の形態は、第1の実施の形態の光学部品100をマイクロレンズ基板に適用した例を示している。マイクロレンズ基板は例えば、液晶ディスプレイパネルの画素部、固体撮像装置(CCD)の受光面、光ファイバの光結合部に設置される。
【0112】
図16および図17に示すように、マイクロレンズ基板200は、基体210と、基体210の上方に設置された複数の光学部品100とを含む。この複数の光学部品100は、所定の方向に配列されている。基体210は、例えばガラス基板やプラスチック基板からなる。
【0113】
また、このマイクロレンズ基板200においては、複数の光学部品100が格子状に配列している場合について説明したが、光学部品100の配列方式はこれに限定されるわけではなく、例えば、千鳥状等、種々の配列方式が適用可能である。
【0114】
なお、本実施の形態においては、マイクロレンズ基板200が、第1の実施の形態の光学部品100を含む場合について説明したが、この光学部品100のかわりに、前述した変形例の光学部品(図8〜図15参照)を用いることもできる。
【0115】
[第3の実施の形態]
本実施の形態においては、光素子300が面発光型発光素子(面発光型半導体レーザ)である場合について説明する。図18は、本発明の第3の実施の形態の光素子を模式的に示す断面図である。図19は、図18に示す光素子を模式的に示す平面図である。なお、図18は、図19のA−A線に沿った断面を模式的に示す図である。
【0116】
本実施の形態の光素子300には、出射面108の上に、第1の実施の形態の光学部品100(図1および図2参照)が設けられている。
【0117】
光素子300は、図18に示すように、n型GaAsからなる半導体基板101と、半導体基板101上に形成された共振器140とを含む。
【0118】
共振器140には柱状部130が形成されている。ここで、柱状部130とは、共振器140の一部であって、少なくとも第2ミラー104を含む柱状の半導体堆積体をいう。この柱状部130は絶縁層106で埋め込まれている。すなわち、柱状部130の側面は絶縁層106で取り囲まれている。さらに、この絶縁層106の上面106aは、出射面108よりも上部に形成されている。また、柱状部130上には第1電極107が形成されている。
【0119】
共振器140は、例えば、n型Al0.9Ga0.1As層とn型Al0.15Ga0.85As層とを交互に積層した40ペアの分布反射型多層膜ミラー(以下、「第1ミラー」という)102、GaAsウエル層とAl0.3Ga0.7Asバリア層からなり、ウエル層が3層で構成される量子井戸構造を含む活性層103、およびp型Al0.9Ga0.1As層とp型Al0.15Ga0.85As層とを交互に積層した25ペアの分布反射型多層膜ミラー(以下、「第2ミラー」という)104が順次積層されて構成されている。なお、第1ミラー102、活性層103、および第2ミラー104を構成する各層の組成および層数はこれに限定されるわけではない。
【0120】
第2ミラー104は、例えばCがドーピングされることによりp型にされ、第1ミラー102は、例えばSiがドーピングされることによりn型にされている。したがって、第2ミラー104、不純物がドーピングされていない活性層103、および第1ミラー102により、pinダイオードが形成される。
【0121】
また、共振器140のうち出射面108の上方から第1ミラー102の途中にかけての部分が、出射面108の上方から見て円形の形状にエッチングされて、柱状部130が形成されている(図19参照)。なお、本実施の形態では、柱状部130の平面形状を円形としたが、この形状は任意の形状をとることが可能である。
【0122】
さらに、第2ミラー104を構成する層のうち活性層103に近い領域に、酸化アルミニウムからなる電流狭窄層105が形成されている。この電流狭窄層105は、リング状に形成されている。すなわち、この電流狭窄層105は、図19におけるX−Y平面に平行な面で切断した場合における断面が同心円状である。
【0123】
また、本実施の形態に係る面発光型の発光素子300においては、柱状部130の側面ならびに第1ミラー102の上面を覆うようにして、絶縁層106が形成されている。絶縁層106は、ポリイミド樹脂、フッ素系樹脂、アクリル樹脂、またはエポキシ樹脂からなるのが望ましく、特に、加工の容易性や絶縁性の観点から、ポリイミド樹脂またはフッ素系樹脂からなるのが望ましい。
【0124】
また、柱状部130および絶縁層106の上面106aには、第1電極107が形成されている。さらに、柱状部130上面の中央部には、第1電極107が形成されていない部分(開口部)が設けられている。この部分の底面が出射面108であり、レーザ光の出射口となる。この光素子300では、絶縁層106の上面106aが、出射面108よりも高い位置に形成されている。また、第1電極107は、例えばAuとZnの合金とAuとの積層膜からなる。
【0125】
さらに、半導体基板101の裏面には、第2電極109が形成されている。すなわち、光素子300では、図18に示すように、柱状部130上で第1電極107と接合し、かつ、半導体基板101の裏面101bで第2電極109と接合している。この第1電極107および第2電極109によって活性層103に電流が注入される。第2電極109は、例えばAuとGeの合金とAuとの積層膜からなる。なお、第1および第2電極107,109を形成するための材料は、前述したものに限定されるわけではなく、例えばTiやPtなどの金属やこれらの合金などが利用可能である。
【0126】
なお、本実施の形態においては、光素子300として、面発光型半導体レーザを用いた場合について説明したが、本実施の形態の光素子に適用可能なデバイスはこれに限定されるわけではなく、例えば、フォトダイオード等の受光素子や、発光ダイオードやEL装置等の発光素子を用いることができる。この場合、受光素子の場合は、入射面上に本発明の光学部品を設置することができ、発光素子の場合は、出射面上に本発明の光学部品を設置することができる。
【0127】
本実施の形態の光素子300によれば、第1の実施の形態の光学部品100が出射面108上に設置されていることにより、出射面108から出射する光の放射角を小さくすることができる。
【0128】
[第4の実施の形態]
図20は、本発明の第4の実施の形態の光素子を模式的に示す断面図である。図21は、図20に示す光素子を模式的に示す平面図である。また、図20は、図21のA−A線に沿った断面を模式的に示す図である。
【0129】
本実施の形態の光素子400には、第1の実施の形態の一変形例である光学部品114(図12参照)が出射面108の上に設けられている点と、絶縁層106が出射面108とほぼ同じ高さに形成されて同一平面を構成している点とを除いて、第3の実施の形態の光素子300と同様の構成を有する。
【0130】
本実施の形態の光素子400によれば、第3実施の形態の光素子300と同様の作用効果を有する。
【0131】
[第5の実施の形態]
図22は、本発明の第5の実施の形態の光モジュールを模式的に示す図である。光モジュールは一般に、光通信システムを構成する光デバイスであり、発光素子や受光素子等の光素子と、光ファイバと、これらを光学的に結合させる光学部材(例えばレンズ等)とから主に構成される。
【0132】
本実施の形態の光モジュール500は、図22に示すように、モジュール本体524と、光ファイバ510とからなる。モジュール本体524は、第4の実施の形態の光素子400および集光レンズ522を含む。この光素子400および集光レンズ522は、パッケージ524に設置されている。パッケージ524には不活性ガス等が封入されており、かつ、内部に、ペルチェ素子等からなるヒートシンク521が設けられている。ヒートシンク521上の前方には、光素子400が搭載され、ヒートシンク521上の後方には、光検出器523が搭載されている。また、光素子400と光ファイバ510との間の光路上には、集光レンズ522が設けられている。集光レンズ522は、光素子400と光ファイバ510とを光学的に結合させる機能を有する。
【0133】
光素子400を駆動させると、光素子400の出射面108(図20および図21参照)からレーザ光が出射する。このレーザ光は、光学部品114へと入射した後、光学部品114によって集光される。この光学部品114によって、レーザ光の伝搬方向が調整された後、光学部品114の外部へと出射する。この出射光は、集光レンズ522によって集光された後、光ファイバ510のコア511に入射する。
【0134】
なお、本実施の形態において、光素子400のかわりに、第3の実施の形態の光素子300(図18および図19参照)を用いることもできる。すなわち、本実施の形態で用いられる光素子は、本発明の光学部品が適用されているものであればよい。
【0135】
本実施の形態の光モジュール500においては、光素子400の出射面108から出射した光は、光学部品114によって放射角が小さくされた後、外部へと出射される。このため、集光レンズ522に導入される前に、別の光学部材によって放射角を調整する必要がない。これにより、装置の簡素化を図ることができる。
【0136】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および結果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【0137】
【実験例】
次に、本発明の光学部品を発光素子の出射面上に設置した場合における放射角の変化を考察するために、シミュレーション計算を行なった。なお、本実験例では、ソフトウエア(商品名:CODE−V,販売元:サイバーネットシステム(Cybernet System)社)を用いてシミュレーションを行なった。
【0138】
なお、本実験例において、計算にあたっては、図23に示すように、光学部品100が発光素子(図示せず)の出射面208上に設置されている場合を想定した。そして、出射面208から直接出射された光の放射角が35.4度である場合に、本発明の光学部品を出射面208上に設置することにより、前記光の放射角がどのように変化するかをシミュレーション計算で求めた。この放射角(35.4度)は、一般的な面発光型半導体レーザから出射されるレーザ光の放射角がとり得る範囲に含まれる。
【0139】
シミュレーションでは、図23に示す光学部品100において、第1光学部材24が半球状であり、第2光学部材14が切断円球状である場合を想定した。さらに、第1光学部材24の中心と第2光学部材14の中心とが同一直線l上に位置する場合を想定した。
【0140】
具体的には、図23に示すように、第1光学部材24の曲率半径Rxが12μm、第2光学部材14の曲率半径Ryが17.5μm、出射面208から第1光学部材24の頂部までの距離Xが19μm、出射面208から第2光学部材14の頂部までの距離Yが39μm、第1光学部材24(土台部材12)の屈折率が1.78、第2光学部材14の屈折率が1.519である場合を想定して、シミュレーション計算を行なった。その結果を表1に示す。
【0141】
なお、比較例2においては、図24に示すように、図23に示す光学部品100から第1光学部材24を除去した光学部品900を想定した。ここで、光学部材900の各構成要素の形状および大きさは、本実験例の光学部品100(図23参照)と同じである場合を想定した。
【0142】
【表1】
比較例1では、出射面208から直接出射する光の放射角は、35.4度であった。比較例2では、光学部品900(図24参照)において、出射面208から土台部材12へと入射した後、第1光学部材24を経て第2光学部材14から出射する光の放射角は、20.18度であった。
【0143】
これに対して、本実験例では、光学部品100(図23参照)において、出射面208から土台部材12へと入射した後、第1光学部材24を経て第2光学部材14から出射する光の放射角は、3.5度であった。この結果によれば、本実験例の光学部品100が出射面208上に設置されることにより、放射角をかなり小さくすることができることが明らかになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係る光学部品を模式的に示す断面図である。
【図2】図1に示す光学部品を模式的に示す平面図である。
【図3】図1および図2に示す光学部品がレンズとして機能する場合を模式的に示す断面図である。
【図4】図1および図2に示す光学部品が偏向素子として機能する場合を模式的に示す断面図である。
【図5】図5(a)〜図5(e)はそれぞれ、図1および図2に示す光学部品の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図6】図6(a)および図6(b)はそれぞれ、図1および図2に示す光学部品の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図7】図7(a)〜図7(d)はそれぞれ、図1および図2に示す光学部品の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図8】第1の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図9】図8に示す光学部品を模式的に示す平面図である。
【図10】第1の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図11】第1の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図12】第1の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図13】第1の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図14】第1の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図15】第1の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図16】第2の実施の形態のマイクロレンズ基板を模式的に示す断面図である。
【図17】図16に示すマイクロレンズ基板を模式的に示す平面図である。
【図18】図1に示す光学部品が設置された光素子を模式的に示す断面図である。
【図19】図18に示す光素子を模式的に示す平面図である。
【図20】図12に示す光学部品が設置された光素子を模式的に示す断面図である。
【図21】図20に示す光素子を模式的に示す平面図である。
【図22】第3の実施の形態の光学部品が設置された光モジュールを模式的に示す断面図である。
【図23】本発明の実験例の光学部品を模式的に示す断面図である。
【図24】本発明の比較例2の光学部品を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
10,210 基体、 10a 基体の上面、 12,22,32,42,52 土台部材、 12a,22a,32a,42a,52a 土台部材の上面、12x,12y 樹脂前駆体層、 13 マスク、 14 第2光学部材、 14a 第2光学部材の前駆体、 14b 液滴、 15 エネルギー、 19封止材、 22b 土台部材の側面、 22c 土台部材の上部、 24,124 第1光学部材、 24a 第1光学部材の前駆体、 32b 凸部、 34 第3光学部材、 100,111,112,113,114,115,116,117 光学部品、 101 半導体基板、 101a 半導体基板の表面、 101b 半導体基板の裏面、 112 第1ミラー、 103 活性層、104 第2ミラー、 105 電流狭窄層、 106 絶縁層、 106a絶縁層の上面、 107 第1電極、 108,208 出射面、 109 第2電極、 130 柱状部、 140 共振器、 200 マイクロレンズ基板、 300,400 光素子、 500 光モジュール、 510 光ファイバ、 511 コア、 512 クラッド、 520 モジュール本体、 521 ヒートシンク、 522 集光レンズ、 523 光検出器、 524 パッケージ本体、 R1,R2 レジスト層
【発明の属する技術分野】
本発明は、光の放射角を小さくする、または光をコリメートする、あるいは集光することができる光学部品およびその製造方法、ならびに該光学部品を含む光素子および光モジュールに関する。
【0002】
また、本発明は、マイクロレンズ基板およびその製造方法、光素子、光モジュールに関する。
【0003】
【背景技術】
光通信において、光素子と光ファイバとの間を伝搬する光の利用効率を高めることが求められている。例えば、発光素子から出射した光を光ファイバに効率良く導入する場合、レンズ等の光学部品を用いて、光の放射角を小さくしたり、または光をコリメートしたり、あるいは集光してから光ファイバに導入するのが好ましい。あるいは、例えば光ファイバから出射した光を受光素子に効率良く導入するためには、レンズ等の光学部品を用いて、光の放射角を小さくしたり、または光をコリメートしたり、あるいは集光してから受光素子に導入するのが好ましい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、光の放射角を小さくしたり、または光をコリメートしたり、あるいは集光することができる光学部品およびその製造方法、ならびに該光学部品を含む光素子および光モジュールを提供することにある。
【0005】
また、本発明の目的は、光学部品の設置位置、形状および大きさが良好に制御されたマイクロレンズ基板、ならびに該マイクロレンズ基板を備えた表示装置、撮像素子を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明の光学部品は、
基体上方に設けられ、所定波長の光を通過させる材質からなる土台部材と、
前記土台部材の上部に設けられた第1光学部材と、
少なくとも前記第1光学部材上に設けられた第2光学部材と、を含む。
【0007】
ここで、「基体」とは、前記土台部材を設置できる面を有する物をいう。前記土台部材を設置できる面は、前記土台部材を設置できる限り、平面であってもよいし曲面であってもよい。したがって、このような面を有していれば、前記基体自体の形状は特に限定されない。
【0008】
また、「光学部材」とは、光の性質や進行方向を変える機能を有する部材をいう。
【0009】
さらに、「所定波長の光を通過させる材質からなる土台部材」とは、前記土台部材に入射した光が、該土台部材から出射することをいい、前記土台部材に入射した光がすべて該土台部材から出射する場合だけでなく、前記土台部材に入射した光の一部のみが該土台部材から出射する場合を含む。
【0010】
上記(1)の光学部品によれば、上記構成を有することにより、前記第1および第2光学部材の形状や大きさ等を制御することによって、土台部材にある一定の角度で光が入射した後第1光学部材を経て第2光学部材から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。あるいは、第2光学部材にある一定の角度で光が入射した後第1光学部材を経て土台部材から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。詳しくは、本実施の形態の欄で説明する。
【0011】
上記(1)の光学部品は、以下の態様(A)〜(H)をとることができる。
【0012】
(A)前記第1光学部材を、前記土台部材と一体化して形成できる。
【0013】
(B)前記第2光学部材を、前記土台部材の上面上に設けることができる。
【0014】
(C)前記第1光学部材の屈折率を、前記第2光学部材の屈折率より大きくすることができる。
【0015】
(D)前記土台部材の屈折率を、前記第2光学部材の屈折率より大きくすることができる。
【0016】
(E)前記第1および第2光学部材の少なくとも一方は、円球状または楕円球状であることができる。あるいは、前記第1および第2光学部材の少なくとも一方は、切断円球状または切断楕円球状であることができる。ここで、「切断円球状」とは、円球を一平面で切断して得られる形状をいい、該円球は完全な円球のみならず、円球に近似する形状をも含む。また、「切断楕円球状」とは、楕円球を一平面で切断して得られる形状をいい、楕円球は完全な楕円球のみならず、楕円球に近似する形状をも含む。
【0017】
この場合、前記第1および第2光学部材の断面は、円または楕円であることができる。
【0018】
(F)前記第2光学部材と前記土台部材との接合部を、封止材で埋むことができる。これにより、前記第2光学部材を、前記土台部材の上面上に確実に固定することができる。
【0019】
(G)前記土台部材中に、第3光学部材を設けることができる。
【0020】
(H)前記土台部材の上面の周縁部に、凸部を形成することができる。
【0021】
(2)本発明の光学部品は、
基体上方に設けられた土台部材と、
前記土台部材の上部に設けられ、該土台部材と一体化して形成された光学部材と、を含む。
【0022】
この場合、前記土台部材の上面の周縁部に、凸部を形成することができる。
【0023】
上記(2)の光学部品によれば、前記光学部材の形状や大きさ等を制御することによって、土台部材にある一定の角度で光が入射した後光学部材から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。あるいは、光学部材にある一定の角度で光が入射した後土台部材から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。詳しくは、本実施の形態の欄で説明する。
【0024】
(3)本発明の光学部品は、
基体上方に設けられた土台部材を含み、
前記土台部材の上面の周縁部に、凸部が形成されている。
【0025】
この場合、さらに、前記土台部材の上部に設けられ、該土台部材と一体化して形成された光学部材を含むことができる。
【0026】
また、この場合、さらに、前記土台部材中に、光学部材を設けることができる。
【0027】
(4)上記(1)〜(3)の光学部品においては、以下の態様(I)〜(M)をとることができる。
【0028】
(I)前記土台部材の上面と、前記土台部材の側部において該上面に接する面とのなす角が鋭角であることができる。この構成によれば、例えば、液滴を吐出して、前記第2光学部材前駆体を形成した後硬化させて前記第2光学部材を形成する場合、前記土台部材の側面が前記液滴で濡れるのを防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する第2光学部材を確実に形成することができる。
【0029】
(K)前記土台部材の上部は、逆テーパ状に形成できる。ここで、「前記土台部材の上部」とは、前記土台部材のうち前記上面近傍の領域をいう。この構成によれば、例えば、液滴を吐出して、前記第2光学部材の前駆体を形成した後硬化させて前記第2光学部材を形成する場合、前記土台部材の安定性を保持しつつ、前記土台部材の上面と側面とのなす角をより小さくすることができる。これにより、前記土台部材の側面が前記液滴で濡れるのを確実に防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する第2光学部材を、より確実に形成することができる。
【0030】
(L)前記基体上方に前記土台部材を複数積層することができる。
【0031】
(M)前記光学部品に、レンズまたは偏向素子としての機能を付与することができる。
【0032】
(5)本発明の光学部品の製造方法は、
基体上方に、エネルギー硬化型樹脂を塗布し、
前記樹脂の前駆体を半硬化させて、樹脂前駆体層を形成し、
前記樹脂前駆体層を所定の形状にパターニングして、土台部材前駆体を形成し、
前記土台部材前駆体を硬化させることにより、所定波長の光を通過させる材質からなり、上部に第1光学部材が一体化して形成された土台部材を形成し、
前記土台部材の上面に対して、エネルギー硬化型液体材料の液滴を吐出して、第2光学部材前駆体を形成し、
前記第2部材前駆体を硬化させて、第2光学部材を形成すること、を含む。
【0033】
上記(5)の光学部品の製造方法によれば、光の放射角を小さくしたり、または該光をコリメートしたり、あるいは集光することができる光学部品を、簡便な方法にて得ることができる。
【0034】
この場合、前記液滴の吐出を、インクジェット法により行なうことができる。この方法によれば、前記液滴の吐出量の微妙な調整が可能であるため、微細な前記第2光学部材を、前記土台部材の上面上に簡便に設置することができる。
【0035】
(6)本発明の光学部品の製造方法は、
基体上方に、エネルギー硬化型樹脂を塗布し、
前記樹脂の前駆体を半硬化させて、樹脂前駆体層を形成し、
前記樹脂前駆体層を所定の形状にパターニングして、土台部材前駆体を形成し、
前記土台部材前駆体を硬化させることにより、上部に第1光学部材が一体化して形成された土台部材をすること、を含む。
【0036】
上記(6)の光学部品の製造方法によれば、光の放射角を小さくしたり、または該光をコリメートしたり、あるいは集光することができる光学部品を、簡便な方法にて得ることができる。
【0037】
ここで、上記(5)または(6)の光学部品の製造方法において、フォトリソグラフィ工程により、前記土台部材前駆体の上部に凸部を形成した後、該土台部材前駆体を硬化させることにより、上部に第1光学部材が一体化して形成された土台部材を形成することができる。
【0038】
また、上記(5)または(6)の光学部品の製造方法において、前記エネルギー硬化型樹脂は、熱硬化型樹脂であることができる。
【0039】
(7)本発明のマイクロレンズ基板は、前記光学部品が複数配列されて構成されている。
【0040】
本発明のマイクロレンズ基板によれば、上記構成を有することにより、光の放射角を小さくしたり、または該光をコリメートしたり、あるいは集光することができるマイクロレンズ基板を得ることができる。
【0041】
(8)本発明の光素子は、前記光学部品が、出射面または入射面上に設置されている。光素子としては、例えば、半導体レーザ、発光ダイオード、EL素子等の発光素子や、フォトダイオード、固体撮像素子(CCD)等の受光素子が例示できる。
【0042】
本発明の光素子には、前記光学部品が設置されている。このため、この光素子を、例えば光ファイバと光学的に結合するに際して、例えば本発明の光素子が発光素子である場合には、前記光学部品にて、この発光素子から出射した光の放射光を小さくした後、または光をコリメートした後、あるいは集光させた後、光ファイバへと導入させることができる。あるいは、本発明の光素子が受光素子である場合には、前記光学部品にて、光ファイバから出射した光の放射角を小さくした後、または光をコリメートした後、あるいは集光させた後、受光素子へと導入させることができる。
【0043】
(9)本発明の光モジュールは、前記光素子と、前記光学部品を介して該光素子と光学的に結合される光ファイバと、を含む。
【0044】
本発明の光モジュールによれば、前記光素子には前記光学部品が設けられているため、例えば前記光素子が発光素子である場合には、前記光学部品にて、この発光素子から出射した光の放射光を小さくした後、または光をコリメートした後、あるいは集光させた後、光ファイバへと導入させることができる。あるいは、前記光素子が受光素子である場合には、前記光学部品にて、光ファイバから出射した光の放射角を小さくした後、または光をコリメートした後、あるいは集光させた後、受光素子へと導入させることができる。
【0045】
(10)本発明の表示装置は、前記本発明のマイクロレンズ基板を備えている。このような表示装置としては、例えば、液晶表示体、液晶プロジェクタ、EL表示体を挙げることができる。
【0046】
(11)本発明の撮像素子は、前記本発明のマイクロレンズ基板を備えている。このような撮像素子としては、例えば、固体撮像素子が例示できる。
【0047】
【発明の実施の形態】
[第1の実施の形態]
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0048】
1.光学部品の構造
図1は、本発明を適用した一実施の形態に係る光学部品100を模式的に示す断面図である。図2は、図1に示す光学部品100を模式的に示す平面図である。なお、図1は、図2のA−A線における断面を示す図である。
【0049】
また、図8,図10〜図12はそれぞれ、図1に示す光学部品100の土台部材12の形状を変えた変形例を模式的に示す断面図であり、図9は、図8に示す光学部品111を模式的に示す平面図である。
【0050】
本実施の形態の光学部品100は、基体10上方に設けられた土台部材12と、土台部材12の上部に設けられた第1光学部材24とを含む。さらに、光学部品100には、少なくとも第1光学部材24上に設けられた第2光学部材14を含む。本実施の形態の光学部品100においては、図1に示すように、第2光学部材14は、土台部材12の上面12a上に形成されている。
【0051】
第1および第2光学部材24,14は、例えば、入射した光を集光、偏向、または分光する機能を有することができる。以下、主に図1および図2を参照して、本実施の形態の光学部品100の各構成要素について説明する。
【0052】
[基体]
基体10の材質は特に限定されないが、例えばシリコン基板やGaAs基板等の半導体基板や、ガラス基板等が挙げられる。
【0053】
[土台部材]
(A)材質
本実施の形態の光学部品100においては、土台部材12は、所定波長の光を通過させることができる材質からなる。例えば、土台部材12は、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、あるいはフッ素系樹脂を用いて形成することができる。
【0054】
また、土台部材12は、基体10と一体化して形成されたものであってもよい。すなわち、この場合、土台部材12は基体10と同一の材料から形成される。このような土台部材12は、例えば、基体10をパターニングすることにより形成できる。
【0055】
(B)立体形状
図1および図2に示す土台部材12の立体形状を変えた変形例(光学部品111〜114)を、図8〜図12に示す。土台部材の立体形状は特に限定されるわけではないが、少なくともその上部に第1光学部材を設置することができる構造であることが必要とされる。さらに、例えば図1に示すように、光学部品100の土台部材12では、上面12a上に第2光学部材14を設置することができる。
【0056】
また、図1に示すように、土台部材12の上面12aは、第1光学部材24が形成されている領域を除いて、基体10の上面10aとほぼ平行である。なお、図10に示す光学部品112には、土台部材32の上面32aの周縁部に凸部32bが形成されている。
【0057】
さらに、図11に示す光学部品113のように、土台部材42の上面42aと側面42bとのなす角θを鋭角にすることができる。図11に示す光学部品113において、第2光学部材14は、土台部材12の上面42aに対して液滴を吐出して、第2光学部材の前駆体(後述する)を形成した後、この前駆体を硬化させることにより形成される。したがって、土台部材42の上面42aと側面42bとのなす角θが鋭角であることにより、土台部材42の上面42aに対して液滴を吐出する際に、土台部材42の側面42bが液滴で濡れるのを防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する第2光学部材14を確実に形成することができる。
【0058】
同様に、図8および図9に示す光学部品111においても、土台部材22の上面22aと側面22bとのなす角θが鋭角である。ここで、土台部材22の側面22bとは、土台部材22の側部において上面22aに接する面をいう。光学部品111においては、図8および図9に示すように、土台部材22の上部22cが逆テーパ状、すなわちにひさし状に形成されている場合を示している。
【0059】
特に、図8および図9に示す光学部品111においては、土台部材22の上部22cが逆テーパ状であることにより、土台部材22の安定性を保持しつつ、土台部材22の上面22aと側面22bとのなす角θをより小さくすることができる。これにより、土台部材22の側面22bが液滴で濡れるのを確実に防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する第2光学部材14をより確実に形成することができる。
【0060】
(C)上面の形状
土台部材の上面の形状は、土台部材の上面上に形成される第2光学部材の機能や用途によって定められる。言い換えれば、土台部材の上面の形状を制御することによって、第2光学部材の形状を制御することができる。
【0061】
例えば、光学部品100(図1および図2参照)では、第1光学部材24を取り除いた場合、土台部材12の上面12aの形状は円である。また、本実施の形態の変形例の光学部品111〜117(図8〜図15参照)においても、第1光学部材24を取り除いた場合、土台部材の上面が円である例を示している。
【0062】
本実施の形態の光学部品を、例えばレンズまたは偏向素子として用いる場合、第1光学部材24を除いた土台部材の上面の形状を円にする。これにより、第2光学部材14の立体形状を、円球状または切断円球状に形成することができ、得られた光学部品をレンズまたは偏向素子として用いることができる。
【0063】
また、図示しないが、光学部材を、例えば異方性レンズまたは偏向素子として用いる場合、第1光学部材を除いた土台部材の上面の形状を楕円にする。これにより、第2光学部材の立体形状を、楕円球状または切断楕円球状に形成することができ、得られた光学部材を異方性レンズまたは偏向素子として用いることができる。
【0064】
[第1および第2光学部材]
(A)立体形状
第1および第2光学部材24,14は、その用途および機能に応じた立体形状を有する。第1および第2光学部材24,14の立体形状については、[土台部材]の欄で併せて説明したので、詳しい説明は省略する。
【0065】
(B)材質
第1光学部材24は、エネルギー硬化型樹脂の前駆体を硬化させることにより形成される。また、第2光学部材14は、第2光学部材前駆体(後述する)を硬化させることにより形成される。この第2光学部材前駆体は、エネルギー硬化型液体材料からなる。エネルギー硬化型樹脂および液体材料からなる前駆体は、熱または光等のエネルギーを付与することによって硬化可能である。
【0066】
具体的には、第1光学部材24は、土台部材前駆体12y(後述する)を硬化させることにより、土台部材12と一体化して形成することができる。この土台部材前駆体12yは、エネルギー硬化型樹脂の前駆体からなる。この土台部材前駆体12yの種類は特に限定されないが、この土台部材前駆体12yにエネルギーを付与して硬化させる工程において、収縮する性質を有していることが望ましい。ここで、土台部材前駆体12yが収縮する結果、上面が***することにより、第1光学部材24を形成することができる。
【0067】
また、第2光学部材14は、土台部材12の上面12aに対して、前記液体材料からなる液滴を吐出して、第2光学部材前駆体(後述する)を形成した後、この前駆体を硬化させて形成することができる。
【0068】
前記エネルギー硬化型樹脂および前記液体材料としては、例えば、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂の前駆体が挙げられる。紫外線硬化型樹脂としては、例えば紫外線硬化型のアクリル系樹脂およびエポキシ系樹脂が挙げられる。また、熱硬化型樹脂としては、熱硬化型のポリイミド系樹脂が例示できる。
【0069】
また、第1光学部材24の屈折率は、第2光学部材14の屈折率より大きくすることができる。これにより、第1光学部材24から出射して第2光学部材14を経た後出射する光の放射角を小さくする、または前記光をコリメートする、あるいは集光することができる。あるいは、第2光学部材14から出射して第1光学部材24を経た後出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。第1および第2光学部材24,14の屈折率は、第1および第2光学部材24,14の材質を適宜選択することにより調整することができる。また、本実施の形態の光学部品100においては、第1光学部材24は土台部材12と一体化して形成されており、第1光学部材24と土台部材12とは同じ材質からなる。このため、第1光学部材24の屈折率は土台部材12の屈折率と等しい。したがって、土台部材12の屈折率も、第2光学部材14の屈折率より大きい。
【0070】
この場合において、図1および図2に示す光学部品100をレンズとして適用した例を図3に示す。この場合、図3に示すように、第1光学部材24によって光が集光された後、第2光学部材14によって光が再度集光される。これにより、第2光学部材14から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。
【0071】
また、図1および図2に示す光学部品100を偏向素子として適用した例を図4に示す。この場合、図4に示すように、第1および第2光学部材24,14によって光の進行方向を変化させることができる。
【0072】
2.光学部品の製造方法
次に、図1および図2に示す光学部品100の製造方法について、図面を参照して説明する。図5(a)〜図5(e)、図6(a)および図6(b)はそれぞれ、図1および図2に示す光学部品100の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【0073】
(1)土台部材12および第1光学部材24の形成
次いで、基体10上に土台部材12を形成する(図5(a)〜図5(e)参照)。土台部材12の形成は、土台部材12の材質や形状ならびに大きさに応じて適切な方法(例えば選択成長法、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、リフトオフ法、転写法等)を選択することができる。ここでは、土台部材12を熱硬化型のポリイミド樹脂で形成する場合について説明する。
【0074】
まず、基体10の表面10aにポリイミド前駆体を塗布した後、該ポリイミド前駆体を半硬化させることにより、樹脂前駆体層12xを形成する(図6(a)参照)。ここで、樹脂前駆体層12xは、形状を保持できる状態であるものの、完全に硬化していない状態である。すなわち、樹脂前駆体層12xは、少なくとも所望の形状にパターニングできる程度の硬度を有する。
【0075】
ポリイミド前駆体を塗布する方法としては、スピンコート法、インクジェット法、蒸着法、LB法などが例示できる。また、ポリイミド前駆体を半硬化する際の温度および時間は、形成する樹脂前駆体層12xの種類や膜厚等に応じて適宜設定される。
【0076】
この工程では、例えば、スピンコータを用いてポリイミド樹脂前駆体を塗布する。次いで、基体10をホットプレート上に設置し、100℃で1分間さらに125℃で1分間熱処理を行なうことにより、前記ポリイミド前駆体を半硬化させて、樹脂前駆体層12xの半分の膜厚を形成する。次いで、この上にさらに、ポリイミド樹脂前駆体を塗布する。次いで、この基体10をホットプレート上に設置し、100℃で1分間さらに125℃で1分間熱処理を行なうことにより、前記ポリイミド樹脂前駆体を半硬化させる。これにより、樹脂前駆体層12xを形成することができる。なお、上記例においては、樹脂前駆体層12xの形成(積層および熱処理)を2回に分けて行なうことで樹脂前駆体層12xを形成したが、樹脂前駆体層の形成方法はこれに限定されるわけではない。
【0077】
次に、樹脂前駆体層12xの上にレジスト層R1を形成した後、所定のパターンのマスク13を用いてフォトリソグラフィ工程を行なう(図5(b)参照)。フォトリソグラフィ工程は、公知の方法を用いることができる。これにより、所定のパターンのレジスト層R1が形成される(図5(c)参照)。
【0078】
次いで、図5(c)に示すレジスト層R1をマスクとして、樹脂前駆体層12xをパターニングすることにより、土台部材前駆体12yを形成する(図5(c)参照)。
【0079】
この工程では、例えばアルカリ系溶液を用いて、樹脂前駆体層12xをウエットエッチングすることにより、土台部材前駆体12yを形成することができる。
【0080】
次いで、レジスト層R1を除去した後熱処理を行なうことにより、土台部材前駆体層12yを完全に硬化させる(図5(d)参照)。これにより、上部に第1光学部材24が形成された土台部材12が得られる(図5(e)参照)。ここで、土台部材前駆体層12yを硬化させる際の温度および時間を調整することによって、土台部材12の上部に第1光学部材24を形成することができる。
【0081】
この工程では、例えば370℃で2時間熱処理を行なう。この熱処理工程において、土台部材前駆体12yの構成材料であるポリイミド前駆体がポリイミド樹脂へと変化する結果、土台部材前駆体12yが収縮する。その結果、土台部材前駆体12yの上部が***することにより、上部に第1光学部材24が形成された土台部材12を得ることができる。
【0082】
(2)第2光学部材14の形成
次いで、少なくとも第1光学部材24の上に第2光学部材14を形成する(図6(a)および図6(b)参照)。
【0083】
この工程では、例えば、土台部材12の上面12aに対して、第2光学部材14を形成するための液体材料の液滴14bを吐出する(図6(a)参照)。これにより、土台部材12の上面12a上に第2光学部材前駆体14aを形成することができる。前述したように、この液体材料は、エネルギー15を付加することによって硬化可能な性質を有する。付加するエネルギー15の種類および量は、第2光学部材前駆体14aの形状、大きさおよび材質によって適宜調整する。
【0084】
液滴14bを吐出する方法としては、例えば、ディスペンサ法またはインクジェット法が挙げられる。ディスペンサ法は、液滴を吐出する方法として一般的な方法であり、比較的広い領域に液滴14bを吐出する場合に有効である。また、インクジェット法は、インクジェットヘッドを用いて液滴を吐出する方法であり、液滴を吐出する位置についてμmオーダーの単位で制御が可能である。また、吐出する液滴の量を、ピコリットルオーダーの単位で制御することができるため、微細な構造の光学部材を作製することができる。
【0085】
なお、液滴14bを吐出する前に、必要に応じて、土台部材12の上面12aに親液性処理または撥液性処理を行なうことにより、液滴14bに対する上面12aの濡れ性を制御することができる。これにより、所定の形状および大きさを有する第2光学部材14を形成することができる。
【0086】
次いで、第2光学部材前駆体14aを硬化させて、少なくとも第1光学部材24の上に第2光学部材14を形成する(図6(b)参照)。具体的には、この第2光学部材前駆体14aに対して、熱または光等のエネルギー15を付与する。この第2光学部材前駆体14aを硬化する際は、前記液体材料の種類により適切な方法を用いる。具体的には、例えば、熱エネルギーの付加、あるいは紫外線またはレーザ光等の光照射が挙げられる。これにより、土台部材12の上面12a上に第2光学部材14を形成することができる。以上の工程により、光学部品100が得られる(図1および図2参照)。
【0087】
(3)変形例
なお、本実施の形態の光学部品の製造方法において、前記(1)に示した土台部材12および第1光学部材24の形成方法(図5(c)〜図5(e)参照)のかわりに、以下に示す方法を用いて、土台部材12および第1光学部材24を形成することができる(図7(a)〜図7(d)参照)。
【0088】
まず、前記(1)に示した方法(図5(a)〜図5(c))と同様の方法にて、土台部材前駆体12yを形成する(図7(a)参照)。次いで、この土台部材前駆体12yの上に、公知のフォトリソグラフィ工程を用いてレジスト層R2を形成する。このレジスト層R2は、土台部材前駆体12yの上面のうち第1光学部材24を形成する領域に形成する。
【0089】
次に、このレジスト層R2をマスクとして、土台部材前駆体12yをパターニングする(図7(b)参照)。これにより、土台部材前駆体12yの上部に凸部24aを形成する。ここで、パターニングは、前記(1)にて、土台部材前駆体12yを形成する際のパターニングと(図5(c)参照)同様の条件で行なうことができる。
【0090】
ここで、土台部材前駆体12yをパターニングして凸部24aを形成する際にウエットエッチングを用いることにより、凸部24aのうちレジストR2層の端部に近い部分にはエッチャントが入り込み、この部分がより多くエッチングされる。これにより、凸部24aの上面を曲面に近い形状にすることができる。
【0091】
次いで、レジスト層R2を除去した後熱処理を行なうことにより、土台部材前駆体層12yを完全に硬化させる(図7(c)参照)。これにより、上部に第1光学部材24が形成された土台部材12が得られる(図5(d)参照)。ここで、熱処理の温度および時間を適宜調整することにより、凸部24aの上面を曲面にすることができる。
【0092】
この工程では、例えば370℃で2時間熱処理を行なうことにより、凸部24aの上面が丸みを帯びる。その結果、上部に第1光学部材24が形成された土台部材12が得られる。この工程によれば、土台部材前駆体12yに凸部24aを形成してから熱処理を行なうことにより、土台部材12の上部に第1光学部材24を確実に形成することができる。
【0093】
3.作用効果
本実施の形態に係る光学部品およびその製造方法は、以下に示す作用効果を有する。
【0094】
(1)第1に、土台部材12の上部に設けられた第1光学部材24と、少なくと第1光学部材24上に設けられた第2光学部材14とを含むことにより、第2光学部材14から出射する光の放射角を小さくしたり、または前記光をコリメートしたり、あるいは集光することができる。
【0095】
また、第1および第2光学部材24,14の形状および大きさを調整することによって、第2光学部材14から出射する光の伝搬方向を適宜設定することができるため、設計の自由度を大きくすることができるとともに、放射角が精密に調整された光学部品を得ることができる。
【0096】
(2)第2に、第1光学部材24が土台部材12と一体化して形成されていることにより、第1光学部材24と土台部材12との界面が存在しない。これにより、光の利用効率を高めることができる。
【0097】
(3)第3に、第2光学部材14の大きさおよび形状を厳密に制御することができる。すなわち、第2光学部材14の形状は、液滴14bの吐出量によって制御することができる。これにより、所望の形状および大きさを有する第2光学部材14を含む光学部品100を得ることができる。その理由について、以下説明する。
【0098】
本実施の形態に係る光学部品の製造方法によれば、図6(b)に示すように、第2光学部材前駆体14aは、土台部材12の上面12a上に形成される。これにより、土台部材12の側面12bが前駆体14aで濡れない限り、前駆体14aには土台部材12の表面張力は作用せず、前駆体14aの表面張力が主に作用する。このため、前駆体14aを形成するための液滴14bの量を調整することによって、前駆体14aの形状を制御することができる。これにより、所望の形状および大きさを有する第2光学部材14を得ることができる。
【0099】
(4)第4に、第2光学部材14の設置位置を厳密に制御することができる。前述したように、第2光学部材14は、土台部材12の上面12aに対して液滴14bを吐出して、前駆体14aを形成した後、この前駆体14aを硬化させて形成される(図6(b)参照)。一般に、吐出された液滴の着弾位置を厳密に制御するのは難しい。しかしながら、本実施の形態の光学部品の製造方法によれば、特に位置合わせを行なうことなく土台部材12の上面12a上に第2光学部材14を形成することができる。すなわち、土台部材12の上面12a上に単に液滴14bを吐出することによって、位置合わせを行なうことなく第2光学部材前駆体14aを形成することができる。言い換えれば、土台部材12を形成する際のアライメント精度にて第2光学部材14を形成することができる。これにより、設置位置が制御された第2光学部材14を簡易に得ることができる。
【0100】
(5)第5に、土台部材12の上面12aの形状を適宜設定することによって、第2光学部材14の形状を適宜設定することができる。すなわち、土台部材12の上面12aの形状を適宜選択することによって、所定の機能を有する第2光学部材14を形成することができる。したがって、土台部材12の上面12aの形状を変えることによって、異なる機能を有する光学部材を同一の基体の上方に複数設置することもできる。
【0101】
(6)第6に、土台部材12の高さを制御することにより、基体10と第2光学部材14との距離を制御することができる。これにより、基体10の上面10aから第2光学部材14までの距離を変化させることができる。この結果、設置位置が制御された第2光学部材14を簡便な方法にて形成することができる。
【0102】
4.変形例
次に、本実施の形態の光学部品100の別の変形例について説明する。図13〜図15はそれぞれ、図1に示す光学部品100の変形例1〜3の光学部品115〜117を模式的に示す断面図である。各変形例において、本実施の形態の光学部品100と同様の構成を有する部分については、詳しい説明は省略する。なお、各変形例においては、土台部材12または土台部材52を使用した場合について説明したが、前述した他の土台部材(図8〜図12)を使用することもできる。
【0103】
(1)変形例1
図13は、変形例1の光学部品115を模式的に示す断面図である。光学部品115においては、図13に示すように、少なくとも土台部材12と第2光学部材14との接合部を封止材19で覆うことができる。なお、他の変形例および後述する他の実施形態の光学部品においても同様に、必要に応じて、封止材19によって、土台部材と第2光学部材との接合部を覆うことができる。
【0104】
また、封止材19の材質は、第2光学部材14を土台部材12上に確実に固定することができるのであれば特に限定されないが、例えば樹脂を用いることができる。なお、封止材19の屈折率を、土台部材12の屈折率ならびに第2光学部材14の屈折率よりも小さくすることができる。
【0105】
(2)変形例2
図14は、変形例2の光学部品116を模式的に示す断面図である。光学部品116においては、図14に示すように、土台部材12において、第1光学部材24より下部に、第3光学部材34が形成されている。具体的には、土台部材12中に第3光学部材34が設けられている。この第3光学部材34は、基体10上に設けられている。この第3光学部材34は、例えば第2光学部材14を形成する場合と同様の方法にて、基体10上にエネルギー硬化型樹脂の前駆体を吐出した後、該前駆体を硬化することにより形成することができる。また、この第3光学部材34は、土台部材12よりも屈折率が大きい材質からなる。
【0106】
なお、図示しないが、第3光学部材34は、第2光学部材14と同様の構造にしてもよい。すなわち、基体10の上に土台部材(図示せず)を形成した後、この土台部材の上に第3光学部材34を形成する。この場合、第3光学部材34を形成する工程において、前記土台部材は、第2光学部材14を形成する際の土台部材12と同様の機能を有する。
【0107】
(3)変形例3
図15は、変形例3の光学部品117を模式的に示す断面図である。変形例3の光学部品117は、土台部材12(図1参照)および土台部材52(図12参照)が順に、基体10の上に積層されている。また、土台部材12,52の上部にはそれぞれ、第1光学部材24が設けられている。さらに、土台部材52の第1光学部材24の上には、第2光学部材14が設けられている。
【0108】
具体的には、この光学部品117においては、基体10上に土台部材12が設けられ、この土台部材12の上部に第1光学部材24が設けられ、土台部材12の上面12a上に土台部材52が設けられている。また、土台部材52の上部に第1光学部材24が設けられ、土台部材52の上面52a上に第2光学部材14が設けられている。
【0109】
このように、第1光学部材および土台部材を複数設けることにより、出射する光の放射角をより狭くすることができるうえに、第2光学部材14から基体10までの距離を大きくすることができる。なお、図示しないが、図15に示す光学部品117において、さらに、図14に示す光学部品116と同様に、土台部材12において、第1光学部材24より下部に第3光学部材14を設けることもできる。
【0110】
[第2の実施の形態]
図16は、本発明の第2の実施の形態のマイクロレンズ基板を模式的に示す断面図である。図17は、図16に示すマイクロレンズ基板を模式的に示す平面図である。なお、図16は、図17のA−A線に沿った断面を模式的に示す図である。
【0111】
本実施の形態は、第1の実施の形態の光学部品100をマイクロレンズ基板に適用した例を示している。マイクロレンズ基板は例えば、液晶ディスプレイパネルの画素部、固体撮像装置(CCD)の受光面、光ファイバの光結合部に設置される。
【0112】
図16および図17に示すように、マイクロレンズ基板200は、基体210と、基体210の上方に設置された複数の光学部品100とを含む。この複数の光学部品100は、所定の方向に配列されている。基体210は、例えばガラス基板やプラスチック基板からなる。
【0113】
また、このマイクロレンズ基板200においては、複数の光学部品100が格子状に配列している場合について説明したが、光学部品100の配列方式はこれに限定されるわけではなく、例えば、千鳥状等、種々の配列方式が適用可能である。
【0114】
なお、本実施の形態においては、マイクロレンズ基板200が、第1の実施の形態の光学部品100を含む場合について説明したが、この光学部品100のかわりに、前述した変形例の光学部品(図8〜図15参照)を用いることもできる。
【0115】
[第3の実施の形態]
本実施の形態においては、光素子300が面発光型発光素子(面発光型半導体レーザ)である場合について説明する。図18は、本発明の第3の実施の形態の光素子を模式的に示す断面図である。図19は、図18に示す光素子を模式的に示す平面図である。なお、図18は、図19のA−A線に沿った断面を模式的に示す図である。
【0116】
本実施の形態の光素子300には、出射面108の上に、第1の実施の形態の光学部品100(図1および図2参照)が設けられている。
【0117】
光素子300は、図18に示すように、n型GaAsからなる半導体基板101と、半導体基板101上に形成された共振器140とを含む。
【0118】
共振器140には柱状部130が形成されている。ここで、柱状部130とは、共振器140の一部であって、少なくとも第2ミラー104を含む柱状の半導体堆積体をいう。この柱状部130は絶縁層106で埋め込まれている。すなわち、柱状部130の側面は絶縁層106で取り囲まれている。さらに、この絶縁層106の上面106aは、出射面108よりも上部に形成されている。また、柱状部130上には第1電極107が形成されている。
【0119】
共振器140は、例えば、n型Al0.9Ga0.1As層とn型Al0.15Ga0.85As層とを交互に積層した40ペアの分布反射型多層膜ミラー(以下、「第1ミラー」という)102、GaAsウエル層とAl0.3Ga0.7Asバリア層からなり、ウエル層が3層で構成される量子井戸構造を含む活性層103、およびp型Al0.9Ga0.1As層とp型Al0.15Ga0.85As層とを交互に積層した25ペアの分布反射型多層膜ミラー(以下、「第2ミラー」という)104が順次積層されて構成されている。なお、第1ミラー102、活性層103、および第2ミラー104を構成する各層の組成および層数はこれに限定されるわけではない。
【0120】
第2ミラー104は、例えばCがドーピングされることによりp型にされ、第1ミラー102は、例えばSiがドーピングされることによりn型にされている。したがって、第2ミラー104、不純物がドーピングされていない活性層103、および第1ミラー102により、pinダイオードが形成される。
【0121】
また、共振器140のうち出射面108の上方から第1ミラー102の途中にかけての部分が、出射面108の上方から見て円形の形状にエッチングされて、柱状部130が形成されている(図19参照)。なお、本実施の形態では、柱状部130の平面形状を円形としたが、この形状は任意の形状をとることが可能である。
【0122】
さらに、第2ミラー104を構成する層のうち活性層103に近い領域に、酸化アルミニウムからなる電流狭窄層105が形成されている。この電流狭窄層105は、リング状に形成されている。すなわち、この電流狭窄層105は、図19におけるX−Y平面に平行な面で切断した場合における断面が同心円状である。
【0123】
また、本実施の形態に係る面発光型の発光素子300においては、柱状部130の側面ならびに第1ミラー102の上面を覆うようにして、絶縁層106が形成されている。絶縁層106は、ポリイミド樹脂、フッ素系樹脂、アクリル樹脂、またはエポキシ樹脂からなるのが望ましく、特に、加工の容易性や絶縁性の観点から、ポリイミド樹脂またはフッ素系樹脂からなるのが望ましい。
【0124】
また、柱状部130および絶縁層106の上面106aには、第1電極107が形成されている。さらに、柱状部130上面の中央部には、第1電極107が形成されていない部分(開口部)が設けられている。この部分の底面が出射面108であり、レーザ光の出射口となる。この光素子300では、絶縁層106の上面106aが、出射面108よりも高い位置に形成されている。また、第1電極107は、例えばAuとZnの合金とAuとの積層膜からなる。
【0125】
さらに、半導体基板101の裏面には、第2電極109が形成されている。すなわち、光素子300では、図18に示すように、柱状部130上で第1電極107と接合し、かつ、半導体基板101の裏面101bで第2電極109と接合している。この第1電極107および第2電極109によって活性層103に電流が注入される。第2電極109は、例えばAuとGeの合金とAuとの積層膜からなる。なお、第1および第2電極107,109を形成するための材料は、前述したものに限定されるわけではなく、例えばTiやPtなどの金属やこれらの合金などが利用可能である。
【0126】
なお、本実施の形態においては、光素子300として、面発光型半導体レーザを用いた場合について説明したが、本実施の形態の光素子に適用可能なデバイスはこれに限定されるわけではなく、例えば、フォトダイオード等の受光素子や、発光ダイオードやEL装置等の発光素子を用いることができる。この場合、受光素子の場合は、入射面上に本発明の光学部品を設置することができ、発光素子の場合は、出射面上に本発明の光学部品を設置することができる。
【0127】
本実施の形態の光素子300によれば、第1の実施の形態の光学部品100が出射面108上に設置されていることにより、出射面108から出射する光の放射角を小さくすることができる。
【0128】
[第4の実施の形態]
図20は、本発明の第4の実施の形態の光素子を模式的に示す断面図である。図21は、図20に示す光素子を模式的に示す平面図である。また、図20は、図21のA−A線に沿った断面を模式的に示す図である。
【0129】
本実施の形態の光素子400には、第1の実施の形態の一変形例である光学部品114(図12参照)が出射面108の上に設けられている点と、絶縁層106が出射面108とほぼ同じ高さに形成されて同一平面を構成している点とを除いて、第3の実施の形態の光素子300と同様の構成を有する。
【0130】
本実施の形態の光素子400によれば、第3実施の形態の光素子300と同様の作用効果を有する。
【0131】
[第5の実施の形態]
図22は、本発明の第5の実施の形態の光モジュールを模式的に示す図である。光モジュールは一般に、光通信システムを構成する光デバイスであり、発光素子や受光素子等の光素子と、光ファイバと、これらを光学的に結合させる光学部材(例えばレンズ等)とから主に構成される。
【0132】
本実施の形態の光モジュール500は、図22に示すように、モジュール本体524と、光ファイバ510とからなる。モジュール本体524は、第4の実施の形態の光素子400および集光レンズ522を含む。この光素子400および集光レンズ522は、パッケージ524に設置されている。パッケージ524には不活性ガス等が封入されており、かつ、内部に、ペルチェ素子等からなるヒートシンク521が設けられている。ヒートシンク521上の前方には、光素子400が搭載され、ヒートシンク521上の後方には、光検出器523が搭載されている。また、光素子400と光ファイバ510との間の光路上には、集光レンズ522が設けられている。集光レンズ522は、光素子400と光ファイバ510とを光学的に結合させる機能を有する。
【0133】
光素子400を駆動させると、光素子400の出射面108(図20および図21参照)からレーザ光が出射する。このレーザ光は、光学部品114へと入射した後、光学部品114によって集光される。この光学部品114によって、レーザ光の伝搬方向が調整された後、光学部品114の外部へと出射する。この出射光は、集光レンズ522によって集光された後、光ファイバ510のコア511に入射する。
【0134】
なお、本実施の形態において、光素子400のかわりに、第3の実施の形態の光素子300(図18および図19参照)を用いることもできる。すなわち、本実施の形態で用いられる光素子は、本発明の光学部品が適用されているものであればよい。
【0135】
本実施の形態の光モジュール500においては、光素子400の出射面108から出射した光は、光学部品114によって放射角が小さくされた後、外部へと出射される。このため、集光レンズ522に導入される前に、別の光学部材によって放射角を調整する必要がない。これにより、装置の簡素化を図ることができる。
【0136】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および結果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【0137】
【実験例】
次に、本発明の光学部品を発光素子の出射面上に設置した場合における放射角の変化を考察するために、シミュレーション計算を行なった。なお、本実験例では、ソフトウエア(商品名:CODE−V,販売元:サイバーネットシステム(Cybernet System)社)を用いてシミュレーションを行なった。
【0138】
なお、本実験例において、計算にあたっては、図23に示すように、光学部品100が発光素子(図示せず)の出射面208上に設置されている場合を想定した。そして、出射面208から直接出射された光の放射角が35.4度である場合に、本発明の光学部品を出射面208上に設置することにより、前記光の放射角がどのように変化するかをシミュレーション計算で求めた。この放射角(35.4度)は、一般的な面発光型半導体レーザから出射されるレーザ光の放射角がとり得る範囲に含まれる。
【0139】
シミュレーションでは、図23に示す光学部品100において、第1光学部材24が半球状であり、第2光学部材14が切断円球状である場合を想定した。さらに、第1光学部材24の中心と第2光学部材14の中心とが同一直線l上に位置する場合を想定した。
【0140】
具体的には、図23に示すように、第1光学部材24の曲率半径Rxが12μm、第2光学部材14の曲率半径Ryが17.5μm、出射面208から第1光学部材24の頂部までの距離Xが19μm、出射面208から第2光学部材14の頂部までの距離Yが39μm、第1光学部材24(土台部材12)の屈折率が1.78、第2光学部材14の屈折率が1.519である場合を想定して、シミュレーション計算を行なった。その結果を表1に示す。
【0141】
なお、比較例2においては、図24に示すように、図23に示す光学部品100から第1光学部材24を除去した光学部品900を想定した。ここで、光学部材900の各構成要素の形状および大きさは、本実験例の光学部品100(図23参照)と同じである場合を想定した。
【0142】
【表1】
比較例1では、出射面208から直接出射する光の放射角は、35.4度であった。比較例2では、光学部品900(図24参照)において、出射面208から土台部材12へと入射した後、第1光学部材24を経て第2光学部材14から出射する光の放射角は、20.18度であった。
【0143】
これに対して、本実験例では、光学部品100(図23参照)において、出射面208から土台部材12へと入射した後、第1光学部材24を経て第2光学部材14から出射する光の放射角は、3.5度であった。この結果によれば、本実験例の光学部品100が出射面208上に設置されることにより、放射角をかなり小さくすることができることが明らかになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係る光学部品を模式的に示す断面図である。
【図2】図1に示す光学部品を模式的に示す平面図である。
【図3】図1および図2に示す光学部品がレンズとして機能する場合を模式的に示す断面図である。
【図4】図1および図2に示す光学部品が偏向素子として機能する場合を模式的に示す断面図である。
【図5】図5(a)〜図5(e)はそれぞれ、図1および図2に示す光学部品の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図6】図6(a)および図6(b)はそれぞれ、図1および図2に示す光学部品の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図7】図7(a)〜図7(d)はそれぞれ、図1および図2に示す光学部品の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図8】第1の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図9】図8に示す光学部品を模式的に示す平面図である。
【図10】第1の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図11】第1の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図12】第1の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図13】第1の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図14】第1の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図15】第1の実施の形態の光学部品の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図16】第2の実施の形態のマイクロレンズ基板を模式的に示す断面図である。
【図17】図16に示すマイクロレンズ基板を模式的に示す平面図である。
【図18】図1に示す光学部品が設置された光素子を模式的に示す断面図である。
【図19】図18に示す光素子を模式的に示す平面図である。
【図20】図12に示す光学部品が設置された光素子を模式的に示す断面図である。
【図21】図20に示す光素子を模式的に示す平面図である。
【図22】第3の実施の形態の光学部品が設置された光モジュールを模式的に示す断面図である。
【図23】本発明の実験例の光学部品を模式的に示す断面図である。
【図24】本発明の比較例2の光学部品を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
10,210 基体、 10a 基体の上面、 12,22,32,42,52 土台部材、 12a,22a,32a,42a,52a 土台部材の上面、12x,12y 樹脂前駆体層、 13 マスク、 14 第2光学部材、 14a 第2光学部材の前駆体、 14b 液滴、 15 エネルギー、 19封止材、 22b 土台部材の側面、 22c 土台部材の上部、 24,124 第1光学部材、 24a 第1光学部材の前駆体、 32b 凸部、 34 第3光学部材、 100,111,112,113,114,115,116,117 光学部品、 101 半導体基板、 101a 半導体基板の表面、 101b 半導体基板の裏面、 112 第1ミラー、 103 活性層、104 第2ミラー、 105 電流狭窄層、 106 絶縁層、 106a絶縁層の上面、 107 第1電極、 108,208 出射面、 109 第2電極、 130 柱状部、 140 共振器、 200 マイクロレンズ基板、 300,400 光素子、 500 光モジュール、 510 光ファイバ、 511 コア、 512 クラッド、 520 モジュール本体、 521 ヒートシンク、 522 集光レンズ、 523 光検出器、 524 パッケージ本体、 R1,R2 レジスト層
Claims (30)
- 基体上方に設けられ、所定波長の光を通過させる材質からなる土台部材と、
前記土台部材の上部に設けられた第1光学部材と、
少なくとも前記第1光学部材上に設けられた第2光学部材と、を含む、光学部品。 - 請求項1において、
前記第1光学部材は、前記土台部材と一体化して形成された、光学部品。 - 請求項1または2において、
前記第2光学部材は、前記土台部材の上面上に設けられている、光学部品。 - 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
前記第1光学部材の屈折率は、前記第2光学部材の屈折率より大きい、光学部品。 - 請求項1ないし4のいずれかにおいて、
前記土台部材の屈折率は、前記第2光学部材の屈折率より大きい、光学部品。 - 請求項1ないし5のいずれかにおいて、
前記第1および第2光学部材の少なくとも一方は、円球状または楕円球状である、光学部品。 - 請求項1ないし6のいずれかにおいて、
前記第1および第2光学部材の少なくとも一方は、切断円球状または切断楕円球状である、光学部品。 - 請求項1ないし7のいずれかにおいて、
前記第1および第2光学部材の断面は、円または楕円である、光学部品。 - 請求項1ないし8のいずれかにおいて、
前記第2光学部材と前記土台部材との接合部は、封止材で埋め込まれている、光学部品。 - 請求項1ないし9のいずれかにおいて、
さらに、前記土台部材中に、第3光学部材が設けられている、光学部品。 - 基体上方に設けられた土台部材と、
前記土台部材の上部に設けられ、該土台部材と一体化して形成された光学部材と、を含む、光学部品。 - 請求項1ないし11のいずれかにおいて、
前記土台部材の上面の周縁部に、凸部が形成されている、光学部品。 - 基体上方に設けられた土台部材を含み、
前記土台部材の上面の周縁部に、凸部が形成されている、光学部品。 - 請求項13において、
さらに、前記土台部材の上部に設けられ、該土台部材と一体化して形成された光学部材を含む、光学部品。 - 請求項13または14において、
さらに、前記土台部材中に、光学部材が設けられている、光学部品。 - 請求項1ないし15のいずれかにおいて、
レンズとしての機能を有する、光学部品。 - 請求項1ないし16のいずれかにおいて、
偏向素子としての機能を有する、光学部品。 - 請求項1ないし17のいずれかにおいて、
前記土台部材の上面と、前記土台部材の側部において該上面に接する面とのなす角が鋭角である、光学部品。 - 請求項1ないし18のいずれかにおいて、
前記土台部材の上部は、逆テーパ状に形成されている、光学部品。 - 請求項1ないし19のいずれかにおいて、
前記基体上方に前記土台部材が複数積層されている、光学部品。 - 請求項1ないし20のいずれかに記載の光学部品が複数配列されて構成された、マイクロレンズ基板。
- 請求項21に記載のマイクロレンズ基板を備えた表示装置。
- 請求項21に記載のマイクロレンズ基板を備えた撮像素子。
- 請求項1ないし20のいずれかに記載の光学部品が、出射面または入射面上に設置された、光素子。
- 請求項24に記載の光素子と、前記光学部品を介して該光素子と光学的に結合される光ファイバと、を含む、光モジュール。
- 基体上方に、エネルギー硬化型樹脂の前駆体を塗布し、
前記樹脂の前駆体を半硬化させて、樹脂前駆体層を形成し、
前記樹脂前駆体層を所定の形状にパターニングして、土台部材前駆体を形成し、
前記土台部材前駆体を硬化させて、所定波長の光を通過させる材質からなり、上部に第1光学部材が一体化して形成された土台部材を形成し、
前記土台部材の上面に対して、エネルギー硬化型液体材料の液滴を吐出して、第2光学部材前駆体を形成し、
前記第2部材前駆体を硬化させて、第2光学部材を形成すること、を含む、光学部品の製造方法。 - 請求項26において、
前記液滴の吐出は、インクジェット法により行なわれる、光学部品の製造方法。 - 基体上方に、エネルギー硬化型樹脂の前駆体を塗布し、
前記樹脂の前駆体を半硬化させて、樹脂前駆体層を形成し、
前記樹脂前駆体層を所定の形状にパターニングして、土台部材前駆体を形成し、
前記土台部材前駆体を硬化させて、上部に第1光学部材が一体化して形成された土台部材をすること、を含む、光学部品の製造方法。 - 請求項26ないし28のいずれかにおいて、
フォトリソグラフィ工程により、前記土台部材前駆体の上部に凸部を形成した後、該土台部材前駆体を硬化させて、上部に第1光学部材が一体化して形成された土台部材を形成する、光学部品の製造方法。 - 請求項26ないし29のいずれかにおいて、
前記エネルギー硬化型樹脂は、熱硬化型樹脂である、光学部品の製造方法。
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