JP2010016110A - アレイ型発光素子の検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易で迅速なアレイ型発光素子の検査装置及び検査方法を提供する。
【解決手段】電気信号を光信号に変換する発光素子が一次元又は二次元のアレイ状に複数形成されているアレイ型発光素子の検査を行うためのアレイ型発光素子の検査装置であって、相互に異なる複数の周波数の信号を発生させる信号発生器と、前記相互に異なる複数の周波数の信号に対応して、前記アレイ型発光素子における発光素子を各々発光させるための駆動ドライバと、前記アレイ型発光素子より発光した光を受光し電気信号に変換する受光素子と、前記受光素子における信号を前記周波数ごとに出力解析するスペクトル分析装置と、を有することを特徴とするアレイ型発光素子の検査装置を提供することにより上記課題を解決する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、アレイ型発光素子の検査装置及び検査方法に関する。

従来より、発光素子や受光素子の製造プロセスにおいては、これらの発光素子や受光素子の電気光学的特性を検査によって確認等を行う工程が組み入れられている。具体的には、発光素子が複数配列されたアレイ型発光素子においては、各々の発光素子が均一に発光しているか否か、発光しない等の不良の発光素子が存在していないか等の検査を行うものであり、実際にアレイ型発光素子を発光させて検査を行う。

このような検査を行う際には、発光素子が複数存在しているため、隣接する発光素子からの光を受光することなく、各々の発光素子からの光のみを個別に受光し電気光学的特性の検査を行う必要があるが、光学素子が高密度に集積されているアレイ型発光素子の場合では、発光素子を同時に発光させると、隣接する発光素子からの光を受光してしまい、各々の発光素子の個別の電気光学的特性を正確に検査することは困難であった。

このため、アレイ型発光素子の電気光学的特性を測定する場合において、お互いに隣接配置された発光素子間に隔壁等を設け、光を遮光した状態で各々の発光素子の発光を受光する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、隔壁における壁面反射等の影響により、隣接する発光素子の光が入射する場合があり、各々の発光素子の正確な電気光学的特性を測定することが困難である。また、各々の発光素子に対応する受光素子について各々正確に位置合わせを行うことは、光学素子の集積度が高まったものについては、特に困難なものとなり、正確な電気光学的特性を測定することが、より一層困難なものとなる。

一方、アレイ型発光素子の各々の発光素子を一個ごとに発光させて電気光学的特性の検査を行う方法が考えられるが、この場合、アレイ型発光素子を構成する発光素子を一個ごとに発光させて検査を行うため長時間を要し、コストアップの原因となる。

よって、特許文献１に開示されているように複数の発光素子を同時に検査する方法が開示されている。
特開平１０−６５１８８号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている方法では、検査するための複数の受光素子が必要となり、また、隣接する発光素子からの光干渉を受けない一定の間隔ごとに配列する必要があることから、装置が大型化、複雑化してしまい、逆にコスト上昇を招くおそれがあった。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、アレイ型発光素子において各々発光素子の電気光学的特性の検査を短時間で容易に行うことが可能なアレイ型発光素子の検査装置及び検査方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、電気信号を光信号に変換する発光素子が一次元又は二次元のアレイ状に複数形成されているアレイ型発光素子の検査を行うためのアレイ型発光素子の検査装置であって、相互に異なる複数の周波数の信号を発生させる信号発生器と、前記相互に異なる複数の周波数の信号に対応して、前記アレイ型発光素子における発光素子を各々発光させるための駆動ドライバと、前記アレイ型発光素子より発光した光を受光し電気信号に変換する受光素子と、前記受光素子における信号を前記周波数ごとに出力解析するスペクトル分析装置と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、前記アレイ型発光素子は、面発光レーザーをアレイ状に形成したものであることを特徴とする。

また、本発明は、前記受光素子は単一であることを特徴とする。

また、本発明は、電気信号を光信号に変換する発光素子が一次元又は二次元のアレイ状に複数形成されているアレイ型発光素子の検査を行うためのアレイ型発光素子の検査方法であって、信号発生器により相互に異なる複数の周波数の信号を発生させる工程と、前記アレイ型発光素子における複数の発光素子を前記相互に異なる複数の周波数の信号に対応して発光させる工程と、前記アレイ型発光素子における複数の発光素子の発光を受光素子により受光する工程と、前記受光素子において受光した光を電気信号に変換した後、前記電気信号を周波数ごとに出力解析するスペクトル分析装置に入力し、周波数ごとの出力を得る工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明は、前記アレイ型発光素子は、面発光レーザーをアレイ状に形成したものであることを特徴とする。

本発明によれば、アレイ型発光素子において各々発光素子の電気光学的特性の検査を短時間で容易に行うことが可能なアレイ型発光素子の検査装置及び検査方法を提供することができる。

次に、本発明を実施するための最良の実施の形態について、以下に説明する。

図１は、本実施の形態におけるアレイ型発光素子の検査を行うための検査装置の全体の構成図であり、図２は、この検査装置の全体の斜視図である。また、図３は、この検査装置の一部を拡大した拡大図である。

図３に示すように、測定対象となるアレイ型発光素子１３は、複数の発光素子１３１、１３２、１３３、１３４により構成されており、各々の発光素子は独立に発光が制御されるように、各々の発光素子に対応した入力端子が設けられている。

本実施の形態におけるアレイ型発光素子の検査装置は、信号発生器１１、発光側検査装置２１、受光側検査装置２４、スペクトラムアナライザー１６により構成されている。

信号発生器１１は、複数の異なる周波数の信号を発生させることが可能な装置である。

発光側検査装置２１には、ステージ２２が設けられており、ステージ２２上のプリント基板２３には、ドライバＩＣ１２及び、検査の対象となるアレイ型発光素子１３が設置されている。

ドライバＩＣ１２は、複数の入力端子が設けられており信号発生器１１により発生した複数の周波数の信号を各々入力することにより、アレイ型発光素子１３を構成する各々の発光素子１３１、１３２、１３３、１３４を発光させるための駆動電流を各々出力する。

また、受光側検査装置２４には、受光素子１４及び変換ＩＣ１５が設けられている。

受光素子１４では、アレイ型発光素子１３を構成する各々の発光素子１３１、１３２、１３３、１３４が発光した光を受光し電気信号へと変換する。このようにして得られた電気信号は受光した光の強度に応じたものである。受光素子１４より出力された電気信号は変換ＩＣ１５を介し、受光側検査装置２４から出力される。

この出力された電気信号は、スペクトラムアナライザー１６に入力され、周波数ごとに出力が表示される。尚、周波数ごとに出力を得ることのできる装置であれば、スペクトラムアナライザー１６に限らず、バンドパスフィルタを介した装置等であってもよい。

図３、図４に基づき、より具体的に、信号発生器１１、ドライバＩＣ１２、受光素子１４について説明する。

信号発生器１１は、複数の周波数信号を発生させることが可能なものであり、アレイ型発光素子１３を構成する各々の発光素子１３１、１３２、１３３、１３４に対応した異なる周波数の信号を発生させる（例えば、図面においては４つの異なる周波数を発生させている）。この信号発生器１１により発生される複数の異なる周波数信号は、各々スペクトラムアナライザー１６により分解可能であることが必要であり、所定の周波数の間隔を有した信号であることを要する。また、信号発生器１１には、複数の異なる周波数の信号に対応した出力端子（不図示）が設けられており、この出力端子より出力される。

信号発生器１１の出力端子から出力された信号は、信号発生器１１とドライバＩＣ１２との間に接続された電気配線２１１、２１２、２１３、２１４を介し、ドライバＩＣ１２に入力する。

ドライバＩＣ１２には、各々の個別ドライバ１２１、１２２、１２３、１２４が設けられている。電気配線２１１、２１２、２１３、２１４は、信号発生器１１において発生した異なる周波数の電気信号を各々個別に、ドライバＩＣ１２における個別ドライバ１２１、１２２、１２３、１２４に入力させるためのものである。

個別ドライバ１２１、１２２、１２３、１２４では、電気配線２１１、２１２、２１３、２１４より入力した周波数の信号に基づいて、アレイ型発光素子１３における各々の発光素子１３１、１３２、１３３、１３４を発光させるための駆動電流を発生させ出力する。

各々の駆動電流は、電気配線２２１、２２２、２２３、２２４を介し、アレイ型発光素子１３に入力される。アレイ型発光素子１３では、各々の駆動電流を各々の発光素子１３１、１３２、１３３、１３４に流すことにより発光させる。これにより、電気信号が光の信号に変換される。

この発光した光は、これらの光をすべて受光することが可能な一つの受光素子１４により受光され、光の信号が電気信号へと変換する。

このことをより具体的に説明する。例えば、信号発生器１１において、１ｋＨｚ、１．５ｋＨｚ、２ｋＨｚ、２．５ｋＨｚといった、４つの異なる周波数の信号を発生させた場合、この周波数に応じてドライバＩＣ１２より、４つの異なる周波数の信号に応じた同じパワーの駆動信号が出力され、アレイ型発光素子１３における４つの発光素子１３１、１３２、１３３、１３４において、対応する周波数、例えば、発光素子１３１は１ｋＨｚ、発光素子１３２は１．５ｋＨｚ、発光素子１３３は２ｋＨｚ、発光素子１３４は２．５ｋＨｚの周波数で点滅させる。

受光素子１４では、これら４つの発光素子１３１、１３２、１３３、１３４が、１ｋＨｚ、１．５ｋＨｚ、２ｋＨｚ、２．５ｋＨｚの周波数で点滅する光をすべて受光し電気信号へと変換する。変換された電気信号には、１ｋＨｚ、１．５ｋＨｚ、２ｋＨｚ、２．５ｋＨｚの周波数の信号がすべて含まれているが、変換ＩＣ１５を介し、スペクトラムアナライザー１６において、周波数ごとの出力を表示することにより、周波数ごとの強度を得ることができる。即ち、スペクトラムアナライザー１６において、表示される１ｋＨｚ、１．５ｋＨｚ、２ｋＨｚ、２．５ｋＨｚの周波数に対応した出力の値が、各々のアレイ型発光素子１３における発光素子１３１、１３２、１３３、１３４の出力値となるのである。また、ドライバＩＣ１２において、同じパワーの駆動電流が出力されている場合、スペクトラムアナライザー１６の出力から、アレイ型発光素子１３における各々の発光素子１３１、１３２、１３３、１３４の電気的特性を直接比較することができる。

これにより、迅速に、かつ、容易にアレイ型発光素子１３における各々の発光素子１３１、１３２、１３３、１３４の電気的特性を得ることができる。

なお、本実施の形態では、スペクトル分析装置として、スペクトラムアナライザー１６を用いた検査装置について説明したが、バンドパスフィルタ等を用いて周波数ごとの出力を測定することができる装置であれば、同様に適用することが可能である。

また、本実施の形態では、ドライバＩＣ１２に個別ドライバ１２１、１２２、１２３、１２４を設けた構成について説明したが、入力した複数の異なる周波数の信号に対応した駆動電流を生成することができる構成であれば、いかなる構成であっても良い。

更に、アレイ型発光素子１３における各々の発光素子１３１、１３２、１３３、１３４を各々の周波数ごとに点滅させる場合について説明したが、ＦＭ変調等の変調をかけた発光を行っても同様の効果を得ることができる。

上述の検査装置における検査方法について、図５に基づき説明する。

最初に、ステップ１０２（Ｓ１０２）において、信号発生器１１により複数の異なる周波数の信号を発生させる。

次に、ステップ１０４（Ｓ１０４）において、発光素子であるアレイ型発光素子１３を発光させる。具体的には、信号発生器１１により発生された周波数の信号をドライバＩＣ１２における各々の周波数の信号に対応した個別ドライバ１２１、１２２、１２３、１２４に入力し、駆動電流を発生させる。この駆動電流をアレイ型発光素子１３における各々の発光素子１３１、１３２、１３３、１３４に流すことにより、各々の周波数信号に応じた発光をさせる。

次に、ステップ１０６（Ｓ１０６）において、受光素子１４により、アレイ状発光素子１３において発光した光をすべて受光し電気信号に変換する。

次に、ステップ１０８（Ｓ１０８）において、受光素子１４により変換された電気信号は、変換ＩＣ１５を介した後、スペクトラムアナライザー１６に入力することにより、周波数ごとの出力を得る。

スペクトラムアナライザー１６では、周波数に応じた出力が表示されるため、アレイ型発光素子１３における各々の発光素子１３１、１３２、１３３、１３４の発光特性を同時に、かつ、個別に得ることができる。

これにより、各々の周波数に対応する発光素子１３１、１３２、１３３、１３４の良否や、所定の基準内に入っているか否か等の判別を容易に行うことができる。

次に、本実施の形態における検査装置及び検査方法により検査の行われたアレイ型発光素子１３を用いたコネクタについて説明する。

このコネクタは、図６に示すように、電気信号はコネクタ端子５１を介し、ドライバＩＣ５２に入力される。ドライバＩＣ５２では、アレイ型発光素子である複数の面発光レーザーから構成されるＶＣＳＥＬ５３を制御するための駆動信号が出力され、各々の面発光レーザーを発光させる。即ち、ＶＣＳＥＬ５３における各々の面発光レーザーにおいて、電気信号が光の信号として出力される。

この後、ＶＣＳＥＬ５３における各々の面発光レーザーにおいて発光した光は、レンズアレイ５４を介し、光コネクタ５５より、光ファイバー５６における光信号として出力される。

一方、光ファイバー５６を介し入力する光信号については、入力した光信号は光コネクタ５５より、レンズアレイ５４を介し、フォトディテクタ（ＰＤ）５７に入力し、光信号が電気信号へと変換される。この変換された電気信号は、ドライバＩＣ５８を介し、コネクタ端子５１より電気信号として出力される。

また、ドライバＩＣ５２とドライバＩＣ５８とは、マイコン５９を介し制御されるとともに、ドライバＩＣ５２とドライバＩＣ５８との間においても情報通信が行われる。

尚、本実施の形態では、アレイ型発光素子の検査について説明したが、多心導波路、多心ファイバアレイ、光配線基板、液晶フラットパネルディスプレイ、プラズマディスプレイ、照明や信号機、自動車のヘッドライト又はテールランプ等に用いられる集合型ＬＥＤ等の検査を行う場合にも本発明を適用することが可能である。尚、多心導波路、多心ファイバアレイ、光配線基板の検査を行う場合には、本実施の形態における検査装置においてドライバＩＣに接続される光源を設ける必要がある。

また、本実施の形態では、単一の受光素子１４を用いた場合について説明したが、発光面積が広い場合等においては、受光素子１４を複数用いた構成であってもよい。

以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。

本実施の形態におけるアレイ型発光素子の検査装置の全体の構成図 本実施の形態におけるアレイ型発光素子の検査装置の全体の斜視図 本実施の形態におけるアレイ型発光素子の検査装置の要部の斜視図 本実施の形態におけるアレイ型発光素子の検査装置の要部の構成図 本実施の形態におけるアレイ型発光素子の検査方法のフローチャート 本実施の形態における検査が行われたアレイ型発光素子を用いたコネクタの構成図

符号の説明

１１ 信号発生器
１２ ドライバＩＣ
１３ アレイ型発光素子（ＶＣＳＥＬ）
１４ 受光素子
１５ 変換ＩＣ
１６ スペクトラムアナライザー
２１ 発光側検査装置
２２ ステージ
２３ プリント基板
２４ 受光側検査装置
１２１、１２２、１２３、１２４ 個別ドライバ
１３１、１３２、１３３、１３４ 発光素子（単体のＶＣＳＥＬ）
２１１、２１２、２１３、２１４、２２１、２２２、２２３、２２４ 電気配線

Claims (6)

1. 電気信号を光信号に変換する発光素子が一次元又は二次元のアレイ状に複数形成されているアレイ型発光素子の検査を行うためのアレイ型発光素子の検査装置であって、
   相互に異なる複数の周波数の信号を発生させる信号発生器と、
   前記相互に異なる複数の周波数の信号に対応して、前記アレイ型発光素子における発光素子を各々発光させるための駆動ドライバと、
   前記アレイ型発光素子より発光した光を受光し電気信号に変換する受光素子と、
   前記受光素子における信号を前記周波数ごとに出力解析するスペクトル分析装置と、
   を有することを特徴とするアレイ型発光素子の検査装置。
2. 前記アレイ型発光素子は、面発光レーザーをアレイ状に形成したものであることを特徴とする請求項１に記載のアレイ型発光素子の検査装置。
3. 前記受光素子は単一であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアレイ型発光素子の検査装置。
4. 電気信号を光信号に変換する発光素子が一次元又は二次元のアレイ状に複数形成されているアレイ型発光素子の検査を行うためのアレイ型発光素子の検査方法であって、
   信号発生器により相互に異なる複数の周波数の信号を発生させる工程と、
   前記アレイ型発光素子における複数の発光素子を前記相互に異なる複数の周波数の信号に対応して発光させる工程と、
   前記アレイ型発光素子における複数の発光素子の発光を受光素子により受光する工程と、
   前記受光素子において受光した光を電気信号に変換した後、前記電気信号を周波数ごとに出力解析するスペクトル分析装置に入力し、周波数ごとの出力を得る工程と、
   を含むことを特徴とするアレイ型発光素子の検査方法。
5. 前記アレイ型発光素子は、面発光レーザーをアレイ状に形成したものであることを特徴とする請求項４に記載のアレイ型発光素子の検査方法。
6. 前記受光素子は単一であることを特徴とする請求項４又は５に記載のアレイ型発光素子の検査装置。
   

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