KR20220123015A - 발광 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20220123015A
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light
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KR1020227025131A
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켄사쿠 마에다
아츠시 야마모토
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소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤
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Abstract

[과제]
복수의 발광 소자로부터의 광을 복수 형상의 광으로 성형하는 것이 가능한 발광 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.
[해결 수단]
본 개시의 발광 장치는, 기판과, 상기 기판의 제1 면측에 마련된 복수의 발광 소자와, 상기 기판의 제2 면측에 마련되고, 상기 복수의 발광 소자로부터 출사된 광이 입사하는 복수의 제1 렌즈를 구비하고, 상기 복수의 제1 렌즈는, 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 및 플랫 렌즈 중의 적어도 2종류의 렌즈를 포함한다.

Description

발광 장치 및 그 제조 방법
본 개시는, 발광 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 레이저의 일종으로서, VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 등의 면 발광 레이저가 알려져 있다. 일반적으로, 면 발광 레이저를 이용한 발광 장치에서는, 기판의 표면 또는 이면에 복수의 발광 소자가 2차원 어레이형상으로 마련된다.
특허 문헌 1: 특표2004-526194호 공보
상기와 같은 발광 장치에서는 예를 들면, 복수의 발광 소자로부터 출사된 광을, 용도에 응하여 다른 형상의 광으로 성형하는 것이 필요해진다. 이 경우, 광을 어떤 수법으로 여러 가지 형상의 광으로 성형하면 좋은지가 문제가 된다.
그래서, 본 개시는, 복수의 발광 소자로부터의 광을 복수 형상의 광으로 성형하는 것이 가능한 발광 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 개시의 제1 측면의 발광 장치는, 기판과, 상기 기판의 제1 면측에 마련된 복수의 발광 소자와, 상기 기판의 제2 면측에 마련되고, 상기 복수의 발광 소자로부터 출사된 광이 입사하는 복수의 제1 렌즈를 구비하고, 상기 복수의 제1 렌즈는, 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 및 플랫 렌즈 중의 적어도 2종류의 렌즈를 포함한다. 이에 의해, 복수의 발광 소자로부터의 광을 복수 형상의 광으로 성형하는 것이 가능해지고, 예를 들면, 복수의 발광 소자로부터의 광을, 오목 렌즈에 의해 도트·프로젝터용의 광으로 성형하는 것이나, 볼록 렌즈에 의해 플러드·일루미네이터용의 광으로 성형하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면의 발광 장치는 또한, 상기 복수의 제1 렌즈를 통과한 광이 입사하는 제2 렌즈를 구비하고 있어도 좋다. 이에 의해, 복수의 발광 소자로부터의 광을, 제1 렌즈에 의해 개별적으로 성형하고, 제2 렌즈에 의해 통합하여 성형하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면에서, 상기 복수의 제1 렌즈는, 상기 기판의 일부로서, 상기 기판의 상기 제2 면에 마련되어 있어도 좋다. 이에 의해, 기판의 가공에 의해 제1 렌즈를 간단하게 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면에서, 상기 복수의 발광 소자와 상기 복수의 제1 렌즈는, 1대1로 대응하고 있어도 좋고, 각 발광 소자로부터 출사된 광은, 대응하는 1개의 제1 렌즈에 입사해도 좋다. 이에 의해, 복수의 발광 소자로부터의 광을 개개의 발광 소자마다 성형하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면의 발광 장치는 또한, 상기 오목 렌즈의 표면에 마련되고, 상기 오목 렌즈의 반대측에 평탄한 또는 볼록형의 표면을 갖는 막을 구비하고 있어도 좋다. 이에 의해, 예를 들어 오목 렌즈로부터 출사된 광을 더욱 성형하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면의 발광 장치는 또한, 상기 볼록 렌즈의 표면에 마련되고, 상기 볼록 렌즈의 반대측에 평탄한 표면을 갖는 막을 구비하고 있어도 좋다. 이에 의해, 예를 들어 볼록 렌즈로부터 출사된 광을 더욱 성형하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면의 발광 장치는 또한, 상기 복수의 제1 렌즈의 표면에 마련된 반사 방지막을 구비하고 있어도 좋다. 이에 의해, 제1 렌즈에서 광이 반사해 버리는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면의 발광 장치는 또한, 상기 복수의 제1 렌즈 사이에서의 상기 기판의 상기 제2 면에 마련된 무기막을 구비하고 있어도 좋다. 이에 의해, 예를 들어 광이 제1 렌즈 이외의 부분을 통과하는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면에서, 상기 기판은, 갈륨(Ga) 및 비소(As)를 포함하는 반도체 기판이라도 좋다. 이에 의해, 기판을 발광 장치에 적합한 것으로 하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면에서, 상기 복수의 발광 소자로부터 출사된 광은, 상기 기판 내를 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면에 투과하고, 상기 복수의 제1 렌즈에 입사해도 좋다. 이에 의해, 광이 기판을 투과하여 발광 장치로부터 조사되는 구조를 실현하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면에서, 상기 기판의 상기 제1 면은, 상기 기판의 표면이라도 좋고, 상기 기판의 상기 제2 면은, 상기 기판의 이면이라도 좋다. 이에 의해, 발광 장치를 이면 조사형으로 하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면의 발광 장치는 또한, 상기 기판의 상기 제1 면측에 상기 복수의 발광 소자를 통하여 마련되고, 상기 복수의 발광 소자를 구동하는 구동 장치를 구비하고 있어도 좋다. 이에 의해, 예를 들어 발광 소자가 마련된 기판을 구동 장치상에 적재하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제1 측면에서, 상기 구동 장치는, 상기 복수의 발광 소자를 개개의 발광 소자마다 구동시켜도 좋다. 이에 의해, 복수의 발광 소자로부터 출사되는 광을 보다 정밀하게 제어하는 것이 가능해진다.
본 개시의 제2 측면의 발광 장치는, 기판과, 상기 기판의 제1 면측에 마련된 복수의 발광 소자와, 상기 기판의 제2 면측에 마련되고, 상기 복수의 발광 소자로부터 출사된 광이 입사하는 복수의 제1 렌즈를 구비하고, 상기 복수의 제1 렌즈는, 제1 오목 렌즈와, 상기 제1 오목 렌즈와 다른 형상의 제2 오목 렌즈를 포함하고, 또는, 제1 볼록 렌즈와, 상기 제1 볼록 렌즈와 다른 형상의 제2 볼록 렌즈를 포함한다. 이에 의해, 복수의 발광 소자로부터의 광을 복수 형상의 광으로 성형하는 것이 가능해진다.
본 개시의 제3 측면의 발광 장치의 제조 방법은, 기판의 제1 면측에 복수의 발광 소자를 형성하고, 상기 기판의 제2 면측에, 상기 복수의 발광 소자로부터 출사된 광이 입사하는 복수의 제1 렌즈를 형성하는 것을 포함하고, 상기 복수의 제1 렌즈는, 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 및 플랫 렌즈 중의 적어도 2종류의 렌즈를 포함한다. 이에 의해, 복수의 발광 소자로부터의 광을 복수 형상의 광으로 성형하는 것이 가능해지고, 예를 들면, 복수의 발광 소자로부터의 광을, 오목 렌즈에 의해 도트·프로젝터용의 광으로 성형하는 것이나, 볼록 렌즈에 의해 플러드·일루미네이터용의 광으로 성형하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제3 측면의 발광 장치의 제조 방법은 또한, 상기 복수의 제1 렌즈를 통과한 광이 입사하는 제2 렌즈를 배치하는 것을 포함하고 있어도 좋다. 이에 의해, 복수의 발광 소자로부터의 광을, 제1 렌즈에 의해 개별적으로 성형하고, 제2 렌즈에 의해 통합하여 성형하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제3 측면에서, 상기 복수의 제1 렌즈는, 상기 기판의 상기 제2 면을 가공함으로써, 상기 기판의 일부로서 형성되어도 좋다. 이에 의해, 기판의 가공에 의해 제1 렌즈를 간단하게 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제3 측면에서, 상기 오목 렌즈는, 상기 기판의 상기 제2 면에 볼록부를 형성하고, 상기 볼록부를 오목부로 가공함으로써 형성되어도 좋다. 이에 의해, 오목 렌즈를 볼록부로부터 오목부로의 가공에 의해 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제3 측면에서, 상기 볼록부는, 상기 기판의 상기 제2 면상에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막을 패터닝하고, 패터닝된 상기 레지스트막을 베이크하고, 베이크된 상기 레지스트막의 패턴을 상기 기판에 전사함으로써 형성되어도 좋다. 이에 의해, 오목 렌즈를 형성 가능한 볼록부를, 레지스트막의 처리를 통하여 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제3 측면에서, 상기 오목부는, 상기 볼록부상에 마스크층을 형성하고, 상기 마스크층을 에칭하여 상기 마스크층으로부터 상기 볼록부를 노출시키고, 상기 마스크층을 또한 상기 볼록부와 함께 에칭함으로써 형성되어도 좋다. 이에 의해, 볼록부로부터 용이하게 오목부을 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제3 측면에서, 상기 볼록 렌즈는, 상기 기판의 상기 제2 면에 볼록부를 형성함으로써 형성되어도 좋다. 이에 의해, 예를 들어 볼록 렌즈를 적은 공정수로 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제3 측면에서, 상기 볼록부는, 상기 기판의 상기 제2 면상에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막을 패터닝하고, 패터닝된 상기 레지스트막을 베이크하고, 베이크된 상기 레지스트막의 패턴을 상기 기판에 전사함으로써 형성되어도 좋다. 이에 의해, 볼록 렌즈를, 레지스트막의 처리를 통하여 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제3 측면에서, 상기 오목 렌즈와 상기 볼록 렌즈는, 오목부와 볼록부를 구비하는 막을 상기 기판상에 형성하고, 상기 오목부와 상기 볼록부를 상기 기판에 전사함으로써 형성되어도 좋다. 이에 의해, 오목 렌즈와 볼록 렌즈를 동시에 형성하는 것이 가능해진다.
본 개시의 제4 측면의 발광 장치의 제조 방법은, 기판의 제1 면측에 복수의 발광 소자를 형성하고, 상기 기판의 제2 면측에, 상기 복수의 발광 소자로부터 출사된 광이 입사하는 복수의 제1 렌즈를 형성하는 것을 포함하고, 상기 복수의 제1 렌즈는, 제1 오목 렌즈와, 상기 제1 오목 렌즈와 다른 형상의 제2 오목 렌즈를 포함하고, 또는, 제1 볼록 렌즈와, 상기 제1 볼록 렌즈와 다른 형상의 제2 볼록 렌즈를 포함한다. 이에 의해, 복수의 발광 소자로부터의 광을 복수 형상의 광으로 성형하는 것이 가능해진다.
도 1은 제1 실시 형태의 거리 측정 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 제1 실시 형태의 거리 측정 장치의 구조의 예를 도시하는 단면도.
도 3은 도 2의 B에 도시하는 거리 측정 장치의 구조를 도시하는 단면도.
도 4는 제1 실시 형태의 발광 장치의 구조를 도시하는 단면도.
도 5는 제1 실시 형태의 발광 장치의 구조의 예를 도시하는 평면도.
도 6은 제1 실시 형태의 발광 장치의 사용법의 예를 도시하는 단면도.
도 7은 제1 실시 형태의 변형례의 발광 장치의 구조를 도시하는 단면도.
도 8은 제1 실시 형태의 다른 변형례의 발광 장치의 구조를 도시하는 단면도.
도 9는 제1 실시 형태의 다른 변형례의 발광 장치의 구조를 도시하는 단면도.
도 10은 제1 실시 형태의 다른 변형례의 발광 장치의 구조를 도시하는 평면도.
도 11은 제1 실시 형태의 다른 변형례의 발광 장치의 구조를 도시하는 단면도.
도 12는 도 11의 B에 도시하는 발광 장치의 구조의 예를 도시하는 평면도.
도 13은 제1 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법을 도시하는 단면도.
도 14는 제1 실시 형태의 변형례의 발광 장치의 제조 방법을 도시하는 단면도.
도 15는 도 14의 A에 도시하는 공정의 상세를 설명하기 위한 단면도(1/2).
도 16은 도 14의 A에 도시하는 공정의 상세를 설명하기 위한 단면도(2/2).
도 17은 도 15의 A부터 도 16의 D에 도시하는 방법과 다른 방법 1을 도시하는 단면도.
도 18은 도 15의 A부터 도 16의 D에 도시하는 방법과 다른 방법 2를 도시하는 단면도.
이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하여 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1은, 제1 실시 형태의 거리 측정 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 1의 거리 측정 장치는, 발광 장치(1)와, 촬상 장치(2)와, 제어 장치(3)를 구비하고 있다. 도 1의 거리 측정 장치는, 발광 장치(1)로부터 발광된 광을 피사체에 조사하고, 피사체에서 반사한 광을 촬상 장치(2)에 의해 수광하여 피사체를 촬상하고, 촬상 장치(2)로부터 출력된 화상 신호를 이용하여 제어 장치(3)에 의해 피사체까지의 거리를 측정(산출)한다. 발광 장치(1)는, 촬상 장치(2)가 피사체를 촬상하기 위한 광원으로서 기능한다.
발광 장치(1)는, 발광부(11)와, 구동 회로(12)와, 전원 회로(13)와, 발광측 광학계(14)를 구비하고 있다. 촬상 장치(2)는, 이미지 센서(21)와, 화상 처리부(22)와, 촬상측 광학계(23)를 구비하고 있다. 제어 장치(3)는, 거리 측정부(31)를 구비하고 있다.
발광부(11)는, 피사체에 조사하기 위한 레이저광을 발광한다. 본 실시 형태의 발광부(11)는, 후술하는 바와 같이, 2차원 어레이형상으로 배치된 복수의 발광 소자를 구비하고, 각 발광 소자는, VCSEL 구조를 가지고 있다. 이들 발광 소자로부터 출사된 광이, 피사체에 조사된다. 또한, 본 실시 형태의 발광부(11)는, LD(Laser Diode) 칩(41)이라고 불리는 칩 내에 마련되어 있다.
구동 회로(12)는, 발광부(11)를 구동하는 전기 회로이다. 전원 회로(13)는, 구동 회로(12)의 전원 전압을 생성하는 전기 회로이다. 본 실시 형태의 거리 측정 장치는 예를 들면, 거리 측정 장치 내의 배터리로부터 공급되는 입력 전압으로부터 전원 회로(13)에 의해 전원 전압을 생성하고, 이 전원 전압을 이용하여 구동 회로(12)에 의해 발광부(11)를 구동한다. 또한, 본 실시 형태의 구동 회로(12)는, LDD(Laser Diode Driver) 기판(42)이라고 불리는 기판 내에 마련되어 있다.
발광측 광학계(14)는, 여러 가지 광학 소자를 구비하고 있고, 이들 광학 소자를 통하여 발광부(11)로부터의 광을 피사체에 조사한다. 마찬가지로, 촬상측 광학계(23)는, 여러 가지 광학 소자를 구비하고 있고, 이들 광학 소자를 통하여 피사체로부터의 광을 수광한다.
이미지 센서(21)는, 피사체로부터의 광을 촬상측 광학계(23)를 통하여 수광하고, 이 광을 광전 변환에 의해 전기 신호로 변환한다. 이미지 센서(21)는 예를 들면, CCD(Charge Coupled Device) 센서 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서이다. 본 실시 형태의 이미지 센서(21)는, 상기 전자 신호를 A/D(Analog to Digital) 변환에 의해 아날로그 신호로부터 디지털 신호로 변환하고, 디지털 신호로서의 화상 신호를 화상 처리부(22)에 출력한다. 또한, 본 실시 형태의 이미지 센서(21)는, 프레임 동기 신호를 구동 회로(12)에 출력하고, 구동 회로(12)는, 프레임 동기 신호에 의거하여, 발광부(11)를 이미지 센서(21)에서의 프레임 주기에 응한 타이밍에서 발광시킨다.
화상 처리부(22)는, 이미지 센서(21)로부터 출력된 화상 신호에 대해 여러 가지 화상 처리를 시행한다. 화상 처리부(22)는 예를 들면, DSP(Digital Signal Processor) 등의 화상 처리 프로세서를 구비하고 있다.
제어 장치(3)는, 도 1의 거리 측정 장치의 여러 가지 동작을 제어하고, 예를 들면, 발광 장치(1)의 발광 동작이나, 촬상 장치(2)의 촬상 동작을 제어한다. 제어 장치(3)는 예를 들면, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등을 구비하고 있다.
거리 측정부(31)는, 이미지 센서(21)로부터 출력되고, 화상 처리부(22)에 의해 화상 처리가 시행된 화상 신호에 의거하여, 피사체까지의 거리를 측정한다. 거리 측정부(31)는, 거리 측정 방식으로서 예를 들면, STL(Structured Light) 방식 또는 ToF(Time of Flight) 방식을 채용하고 있다. 거리 측정부(31)는 또한, 상기 화상 신호에 의거하여, 거리 측정 장치와 피사체의 거리를 피사체의 부분마다 측정하여, 피사체의 3차원 형상을 특정해도 좋다.
도 2는, 제1 실시 형태의 거리 측정 장치의 구조의 예를 도시하는 단면도이다.
도 2의 A는, 본 실시 형태의 거리 측정 장치의 구조의 제1 예를 도시하고 있다. 이 예의 거리 측정 장치는, 상술한 LD 칩(41) 및 LDD 기판(42)과, 실장 기판(43)과, 방열 기판(44)과, 보정 렌즈 유지부(45)와, 1개 이상의 보정 렌즈(46)와, 배선(47)을 구비하고 있다.
도 2의 A는, 서로 수직한 X축, Y축, 및 Z축을 도시하고 있다. X방향과 Y방향은 횡방향(수평 방향)에 상당하고, Z방향은 종방향(수직 방향)에 상당한다. 또한, +Z방향은 상방향에 상당하고, -Z방향은 하방향에 상당한다. -Z방향은, 엄밀하게 중력 방향에 일치하고 있어도 좋고, 엄밀하게는 중력 방향에 일치하지 않아도 좋다.
LD 칩(41)은, 방열 기판(44)을 통하여 실장 기판(43)상에 배치되고, LDD 기판(42)도, 실장 기판(43)상에 배치되어 있다. 실장 기판(43)은, 예를 들어 프린트 기판이다. 본 실시 형태의 실장 기판(43)에는, 도 1의 이미지 센서(21)나 화상 처리부(22)도 배치되어 있다. 방열 기판(44)은 예를 들면, AlN(질화 알루미늄) 기판 등의 세라믹 기판이다.
보정 렌즈 유지부(45)는, LD 칩(41)을 둘러싸도록 방열 기판(44)상에 배치되어 있고, LD 칩(41)의 상방에 1개 이상의 보정 렌즈(46)를 유지하고 있다. 이들 보정 렌즈(46)는, 상술한 발광측 광학계(14)(도 1)에 포함되어 있다. LD 칩(41) 내의 발광부(11)(도 1)로부터 발광된 광은, 이들 보정 렌즈(46)에 의해 보정된 후, 피사체(도 1)에 조사된다. 도 2의 A는, 한 예로서, 보정 렌즈 유지부(45)에 유지된 2개의 보정 렌즈(46)를 도시하고 있다.
배선(47)은, 실장 기판(41)의 표면, 이면, 내부 등에 마련되어 있고, LD 칩(41)과 LDD 기판(42)을 전기적으로 접속하고 있다. 배선(47)은 예를 들면, 실장 기판(41)의 표면이나 이면에 마련된 프린트 배선이나, 실장 기판(41)을 관통하는 비아 배선이다. 본 실시 형태의 배선(47)은 또한, 방열 기판(44)의 내부 또는 부근을 통과하고 있다.
도 2의 B는, 본 실시 형태의 거리 측정 장치의 구조의 제2 예를 도시하고 있다. 이 예의 거리 측정 장치는, 제1 예의 거리 측정 장치와 같은 구성 요소를 구비하고 있는데, 배선(47) 대신에 범프(48)를 구비하고 있다.
도 2의 B에서는, LDD 기판(42)이 방열 기판(44)상에 배치되고, LD 칩(41)이 LDD 기판(42)상에 배치되어 있다. 이와 같이 LD 칩(41)을 LDD 기판(42)상에 배치함에 의해, 제1 예의 경우에 비해, 실장 기판(44)의 사이즈를 소형화하는 것이 가능해진다. 도 2의 B에서는, LD 칩(41)이, LDD 기판(42)상에 범프(48)를 통하여 배치되어 있고, 범프(48)에 의해 LDD 기판(42)과 전기적으로 접속되어 있다.
이하, 본 실시 형태의 거리 측정 장치에 관해서는, 도 2의 B에 도시하는 제2 예의 구조를 가지고 있는 것으로 하여 설명한다. 단, 이하의 설명은, 제2 예에 특유한 구조에 관한 설명을 제외하고, 제1 예의 구조를 갖는 거리 측정 장치에도 적용 가능하다.
도 3은, 도 2의 B에 도시하는 거리 측정 장치의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 3은, 발광 장치(1) 내의 LD 칩(41)과 LDD 기판(42)의 단면을 도시하고 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, LD 칩(41)은, 기판(51)과, 적층막(52)과, 복수의 발광 소자(53)와, 복수의 애노드 전극(54)과, 복수의 캐소드 전극(55)을 구비하고 있다. 또한, LDD 기판(42)은, 기판(61)과, 복수의 접속 패드(62)를 구비하고 있다. 또한, 도 3에서는, 후술하는 오목 렌즈(71), 볼록 렌즈(72), 및 플랫 렌즈(73)의 도시는 생략되어 있다(도 4를 참조).
기판(51)은, 예를 들어 GaAs(갈륨 비소) 기판 등의 반도체 기판이다. 도 3은, -Z방향을 향하고 있는 기판(51)의 표면(S1)과, +Z방향을 향하고 있는 기판(51)의 이면(S2)을 도시하고 있다. 표면(S1)은, 본 개시의 제1 면의 예이다. 이면(S2)은, 본 개시의 제2 면의 예이다.
적층막(52)은, 기판(51)의 표면(S1)에 적층된 복수의 층을 포함하고 있다. 이들 층의 예는, n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층, 광 반사층, 광의 사출창을 갖는 절연층 등이다. 적층막(52)은, -Z방향으로 돌출한 복수의 메사부(M)를 포함하고 있다. 이들 메사부(M)의 일부가, 복수의 발광 소자(53)로 되어 있다.
복수의 발광 소자(53)는, 적층막(52)의 일부로서, 기판(52)의 표면(S1)측에 마련되어 있다. 본 실시 형태의 각 발광 소자(53)는, VCSEL 구조를 가지고 있고, 광을 +Z방향으로 출사한다. 각 발광 소자(53)로부터 출사된 광은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 기판(51) 내를 표면(S1)으로부터 이면(S2)에 투과하고, 기판(51)으로부터 상술한 보정 렌즈(46)(도 2)에 입사한다. 이와 같이, 본 실시 형태의 LD 칩(41)은, 이면 조사형의 VCSEL 칩으로 되어 있다.
애노드 전극(54)은, 발광 소자(53)의 하면에 형성되어 있다. 캐소드 전극(55)은, 발광 소자(53) 이외의 메사부(M)의 하면에 형성되어 있고, 메사부(M) 사이에 있는 적층막(52)의 하면까지 늘어나고 있다. 각 발광 소자(53)는, 그 애노드 전극(54)과 대응하는 캐소드 전극(55)과의 사이에 전류가 흐름으로써 광을 출사한다.
상술한 바와 같이, LD 칩(41)은, LDD 기판(42)상에 범프(48)를 통하여 배치되어 있고, 범프(48)에 의해 LDD 기판(42)과 전기적으로 접속되어 있다. 구체적으로는, LDD 기판(42)에 포함되는 기판(61)상에 접속 패드(62)가 형성되어 있고, 접속 패드(62)상에 범프(48)를 통하여 메사부(M)가 배치되어 있다. 각 메사부(M)는, 애노드 전극(54) 또는 캐소드 전극(55)을 통하여 범프(62)상에 배치되어 있다. 기판(61)은, 예를 들어 Si(실리콘) 기판 등의 반도체 기판이다.
LDD 기판(42)은, 발광부(11)를 구동하는 구동 회로(12)를 포함하고 있다(도 1). 도 4는, 이 구동 회로(12)에 포함되는 복수의 스위치(SW)를 모식적으로 도시하고 있다. 각 스위치(SW)는, 범프(62)를 통하여, 대응하는 발광 소자(53)와 전기적으로 접속되어 있다. 본 실시 형태의 구동 회로(12)는, 이들 스위치(SW)를 개개의 스위치(SW)마다 제어(온 오프)할 수 있다. 따라서, 구동 회로(12)는, 복수의 발광 소자(53)를 개개의 발광 소자(53)마다 구동시킬 수 있다. 이에 의해, 예를 들어 거리 측정에 필요한 발광 소자(53)만 발광시키는 등, 발광부(11)로부터 출사되는 광을 정밀하게 제어하는 것이 가능해진다. 이와 같은 발광 소자(53)의 개별 제어는, LDD 기판(42)을 LD 칩(41)의 하방에 배치함에 의해, 각 발광 소자(53)를 대응하는 스위치(SW)와 전기적으로 접속하기 쉬워짐으로써 실현 가능하게 되어 있다. LDD 기판(42)은, 본 개시의 구동 장치의 예이다.
도 4는, 제1 실시 형태의 발광 장치(1)의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 4는, 발광 장치(1) 내의 LD 칩(41)과 LDD 기판(42)의 단면을 도시하고 있다. 상술한 바와 같이, LD 칩(41)은, 기판(51)과, 적층막(52)과, 복수의 발광 소자(53)와, 복수의 애노드 전극(54)과, 복수의 캐소드 전극(55)을 구비하고 있고, LDD 기판(42)은, 기판(61)과, 복수의 접속 패드(62)를 구비하고 있다. 단, 도 4에서는, 애노드 전극(54), 캐소드 전극(55), 및 접속 패드(62)의 도시가 생략되어 있다.
본 실시 형태의 LD 칩(41)은, 기판(51)의 표면(S1)측에 복수의 발광 소자(53)를 구비함과 함께, 기판(51)의 이면(S2)측에 오목 렌즈(71), 볼록 렌즈(72), 및 플랫 렌즈(73)를 구비하고 있다. 이들 오목 렌즈(71), 볼록 렌즈(72), 및 플랫 렌즈(73)는, 발광 소자(53)와 마찬가지로, 2차원 어레이형상으로 배치되어 있다. 본 실시 형태의 오목 렌즈(71), 볼록 렌즈(72), 및 플랫 렌즈(73)는, 발광 소자(53)와 1대1로 대응하고 있고, 오목 렌즈(71), 볼록 렌즈(72), 및 플랫 렌즈(73)의 각각이, 1개의 발광 소자(53)의 +Z방향으로 배치되어 있다. 도 4는 또한, 기판(51)의 상방에 배치된 상술한 보정 렌즈(46)를 도시하고 있다. 오목 렌즈(71), 볼록 렌즈(72), 및 플랫 렌즈(73)는, 본 개시의 복수의 제1 렌즈의 예이고, 보정 렌즈(46)는, 본 개시의 제2 렌즈의 예이다.
오목 렌즈(71)는, 오목형의 표면을 갖는 렌즈이고, 대응하는 발광 소자(53)의 상방에 오목형의 렌즈 표면을 제공하고 있다. 볼록 렌즈(72)는, 볼록형의 표면을 갖는 렌즈이고, 대응하는 발광 소자(53)의 상방에 볼록형의 렌즈 표면을 제공하고 있다. 플랫 렌즈(73)는, 평탄한 표면을 갖는 렌즈이고, 대응하는 발광 소자(53)의 상방에 평탄한 렌즈 표면을 제공하고 있다. 발광 소자(53)의 상방에 플랫 렌즈(73)가 존재하는 상태는, 발광 소자(53)의 상방에 렌즈가 존재하지 않는 상태라고도 할 수 있다. 이하, 오목 렌즈(71), 볼록 렌즈(72), 및 플랫 렌즈(73)를, 단지 「렌즈(71, 72, 73)」라고도 표기한다.
본 실시 형태의 렌즈(71, 72, 73)는, 기판(51)의 일부로서, 기판(1)의 이면(S2)에 마련되어 있다. 구체적으로는, 본 실시 형태의 렌즈(71, 72, 73)는, 기판(51)을 이면(S2)으로부터 가공함으로써 형성되어 있다. 본 실시 형태에 의하면, 기판(51)의 가공에 의해 렌즈(71, 72, 73)를 간단하게 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 렌즈(71, 72, 73)는, 보정 렌즈(46)와 마찬가지로, 기판(51)의 일부가 아니라도 좋고, 기판(51)의 이면(S2)으로부터 떨어져서 기판(51)의 상방에 배치되어 있어도 좋다.
복수의 발광 소자(53)로부터 출사된 광은, 기판(51) 내를 표면(S1)으로부터 이면(S2)에 투과하고, 렌즈(71, 72, 73)에 입사한다. 본 실시 형태에서는, 각 발광 소자(53)로부터 출사된 광이, 대응하는 1개의 오목 렌즈(71), 볼록 렌즈(72), 또는 플랫 렌즈(73)에 입사한다. 이들 렌즈(71, 72, 73)를 통과한 광은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 보정 렌즈(46)에 입사한다. 보정 렌즈(46)를 통과한 광은, 피사체(도 1)에 조사된다.
도 4는 또한, 보정 렌즈(46)의 광학 중심(중심축)(C)을 도시하고 있다. 도 4에서는, 기판(51)의 표면(S1)이 Z방향으로 수직하게 되어 있고, 보정 렌즈(46)의 광학 중심(C)이 Z방향으로 평행하게 되어 있다. 도 4에서는, 오목 렌즈(71)가 광학 중심(C)에 배치되고, 볼록 렌즈(72)와 플랫 렌즈(73)가, 광학 중심(C) 이외에 배치되어 있는데, 이들 렌즈(71, 72, 73)는 그 외의 상태로 배치되어 있어도 좋다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 발광 장치(1)는, 복수의 제1 렌즈로서 오목 렌즈(71), 볼록 렌즈(72), 및 플랫 렌즈(73)를 구비하고 있고, 제2 렌즈로서 보정 렌즈(46)를 구비하고 있다. 본 실시 형태의 제1 렌즈는, 오목 렌즈(71), 볼록 렌즈(72), 및 플랫 렌즈(73) 중의 적어도 2종류의 렌즈를 포함하고 있고, 도 4에서는 3종류의 렌즈 전부를 포함하고 있다. 또한, 제1 렌즈가 오목 렌즈(71), 볼록 렌즈(72), 및 플랫 렌즈(73) 중의 2종류의 렌즈밖에 포함하지 않는 예에 관해서는 후술한다.
도 5는, 제1 실시 형태의 발광 장치(1)의 구조의 예를 도시하는 평면도이다.
도 5의 A는, 본 실시 형태의 발광 장치(1)의 구조의 제1 예를 도시하고 있다. 도 5의 A에서는, 3×3개의 렌즈(71, 72, 73)가, 기판(51)의 이면(S2)에 2차원 어레이형상으로 배치되어 있고, 구체적으로는, 정방 격자형상으로 배치되어 있다. 도 5의 A에서는, 복수의 오목 렌즈(71)가 1렬로 배치되고, 마찬가지로 복수의 볼록 렌즈(72)가 1렬로 배치되고, 마찬가지로 복수의 플랫 렌즈(73)가 1렬로 배치되어 있다. 이와 같이, 도 5의 A의 제1 렌즈는, 오목 렌즈(71), 볼록 렌즈(72), 및 플랫 렌즈(73) 중의 3종류의 렌즈 전부를 포함하고 있다. 또한, 도 5의 A의 발광 장치(1) 내의 제1 렌즈의 개수는, 3×3개 이외라도 좋고, 3종류의 렌즈의 배치는, 도 5의 A에 도시하는 배치 이외라도 좋다.
도 5의 B는, 본 실시 형태의 발광 장치(1)의 구조의 제2 예를 도시하고 있다. 도 5의 B에서는, 3×3개의 렌즈(71, 72)가, 기판(51)의 이면(S2)에 2차원 어레이형상으로 배치되고, 구체적으로는, 정방 격자형상으로 배치되어 있다. 도 5의 B에서는, 복수의 오목 렌즈(71)가 2열로 배치되어 있고, 복수의 볼록 렌즈(72)가 1렬로 배치되어 있다. 이와 같이, 도 5의 B의 제1 렌즈는, 오목 렌즈(71), 볼록 렌즈(72), 및 플랫 렌즈(73) 중의 2종류의 렌즈만을 포함하고 있다. 또한, 도 5의 B의 발광 장치(1) 내의 제1 렌즈의 개수는, 3×3개 이외라도 좋고, 2종류의 렌즈의 배치는, 도 5의 B에 도시하는 배치 이외라도 좋다.
도 6은, 제1 실시 형태의 발광 장치(1)의 사용법의 예를 도시하는 단면도이다.
도 6의 A는, 발광 장치(1)에 포함되는 복수의 오목 렌즈(71) 중의 2개와, 발광 장치(1)에 포함되는 복수의 볼록 렌즈(72) 중의 하나를 도시하고 있다. 도 6의 A에서는, 이들 렌즈(71, 72) 중의 오목 렌즈(71)만이 사용되고 있다. 구체적으로는, LDD 기판(42)이, 오목 렌즈(71)에 대응하는 발광 소자(53)의 스위치(SW)를 온으로 하고 볼록 렌즈(72)에 대응하는 발광 소자(53)의 스위치(SW)를 오프로 함으로써, 오목 렌즈(71)에 대응하는 발광 소자(53)만을 구동시키고 있다. 그 결과, 오목 렌즈(71)에 대응하는 발광 소자(53)만으로부터 광이 출사되고, 출사된 광이 오목 렌즈(71)에 입사하고, 오목 렌즈(71)를 통과한 광이 보정 렌즈(46)에 입사하고 있다.
도 6의 A는, 발광 소자(53)로부터 출사되어 오목 렌즈(71)와 보정 렌즈(46)를 통과한 광을, 화살표로 표시하고 있다. 이 광은, 보정 렌즈(46)에서 그다지 확산되어 있지 않기 때문에, 예를 들어 얼굴 인증에서의 도트·프로젝터(Dot Projector)용으로 사용하는데 적합하다.
도 6의 B도, 발광 장치(1)에 포함되는 복수의 오목 렌즈(71) 중의 2개와, 발광 장치(1)에 포함되는 복수의 볼록 렌즈(72) 중의 하나를 도시하고 있다. 도 6의 B에서는, 이들 렌즈(71, 72) 중의 볼록 렌즈(72)만이 사용되고 있다. 구체적으로는, LDD 기판(42)이, 볼록 렌즈(72)에 대응하는 발광 소자(53)의 스위치(SW)를 온으로 하고 오목 렌즈(71)에 대응하는 발광 소자(53)의 스위치(SW)를 오프로 함으로써, 볼록 렌즈(72)에 대응하는 발광 소자(53)만을 구동시키고 있다. 그 결과, 볼록 렌즈(72)에 대응하는 발광 소자(53)만으로부터 광이 출사되고, 출사된 광이 볼록 렌즈(72)에 입사하고, 볼록 렌즈(72)를 통과한 광이 보정 렌즈(46)에 입사하고 있다.
도 6의 B는, 발광 소자(53)로부터 출사되어 볼록 렌즈(72)와 보정 렌즈(46)를 통과한 광을, 화살표로 표시하고 있다. 이 광은, 보정 렌즈(46)에서 크게 퍼져 있기 때문에, 예를 들어 얼굴 인증에서의 플러드·일루미네이터(Flood Illuminator)용으로 사용하는데 적합하다.
또한, 본 실시 형태에서는 예를 들면, 렌즈(71, 72, 73)를 구비하는 발광 장치(1)에서, 플랫 렌즈(73)만을 사용해도 좋다. 이 경우, 보정 렌즈(46)로부터 출사되는 광은 예를 들면, 평행광의 상태가 유지되는 거리가 짧은 평행광이 된다. 이와 같은 평행광은 예를 들면, 초점의 변경 등을 행하지 않는 스마트폰의 카메라용으로 사용하는데 적합하다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 발광 장치(1)는, 오목 렌즈(71), 볼록 렌즈(72), 및 플랫 렌즈(73) 중의 적어도 2종류의 렌즈를 구비하고 있다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 사용하는 렌즈의 종류를 변경함으로써, 발광 소자(53)로부터의 광을 용도에 응하여 다른 형상의 광으로 성형하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 발광 소자(53)로부터의 광을, 오목 렌즈(71)만을 사용함으로써 도트·프로젝터용의 광으로 성형하는 것이나, 볼록 렌즈(72)만을 사용함으로써 플러드·일루미네이터용의 광으로 성형하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태의 발광 장치(1)는, 복수의 발광 소자(53)를 개개의 발광 소자(53)마다 구동시키는 것이 가능한 LDD 기판(42)을 구비하고 있다. 이에 의해, 1대의 발광 장치(1)에서 여러 가지 형상의 광을 발광하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 1대(臺)의 발광 장치(1)에 오목 렌즈(71)와 볼록 렌즈(72)를 마련하고, 발광 소자(53)의 구동을 LDD 기판(42)에 의해 제어함으로써, 이 발광 장치(1)로부터 도트·프로젝터용의 광도 플러드·일루미네이터용의 광도 발광하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 이와 같은 광을 발광 가능한 발광 장치(1)를 소형화 및 경량화하는 것이나, 이와 같은 광을 발광 가능한 발광 장치(1)를 준비하는 수고나 비용을 저감하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에서는, 2종류 이상의 렌즈 중의 1종류만을 동시에 사용할 뿐만 아니라, 2종류의 렌즈를 동시에 사용해도 좋고, 3종류의 렌즈를 동시에 사용해도 좋다. 예를 들면, 렌즈(71, 72, 73)를 구비하는 발광 장치(1)에서, 오목 렌즈(71)와 플랫 렌즈(73)만을 동시에 사용해도 좋다. 또한, 렌즈(71, 72, 73)를 구비하는 발광 장치(1)에서, 일부의 오목 렌즈(71)와, 일부의 볼록 렌즈(72)와, 일부의 플랫 렌즈(73)만을 동시에 사용해도 좋다.
이하, 도 7부터 도 12를 참조하여, 본 실시 형태의 변형례의 발광 장치(1)에 관해 설명한다.
도 7은, 제1 실시 형태의 변형례의 발광 장치(1)의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 7의 A에 도시하는 발광 장치(1)는, 렌즈(71, 72, 73) 중의 오목 렌즈(71)와 플랫 렌즈(73)만을 구비하고 있다. 이와 같은 구성은 예를 들면, 볼록 렌즈(72)를 필요로 하지 않는 경우에 채용된다.
여기서, 도 7의 A에 도시하는 발광 장치(1)는, 형상이 다른 2종류의 오목 렌즈(71)를 구비하고 있다. 구체적으로는, 본 변형례의 오목 렌즈(71)는, 오목부의 깊이가 작은 오목 렌즈(71)와, 오목부의 깊이가 큰 오목 렌즈(71)를 포함하고 있다. 따라서, 본 변형례에 의하면, 사용하는 오목 렌즈(71)의 종류를 변경함으로써, 발광 소자(53)로부터의 광을 용도에 응하여 다른 형상의 광으로 성형하는 것이 가능해진다. 이들 오목 렌즈(71)는, 본 개시의 제1 오목 렌즈와 제2 오목 렌즈의 예이다.
도 7의 B에 도시하는 발광 장치(1)는, 렌즈(71, 72, 73) 중의 오목 렌즈(71)와 볼록 렌즈(72)만을 구비하고 있다. 이와 같은 구성은 예를 들면, 플랫 렌즈(73)를 필요로 하지 않는 경우에 채용된다.
여기서, 도 7의 B에 도시하는 발광 장치(1)는, 형상이 다른 2종류의 볼록 렌즈(72)를 구비하고 있다. 구체적으로는, 본 변형례의 볼록 렌즈(71)는, 볼록부의 높이가 작은 볼록 렌즈(72)와, 볼록부의 높이가 큰 볼록 렌즈(72)를 포함하고 있다. 따라서, 본 변형례에 의하면, 사용하는 볼록 렌즈(72)의 종류를 변경함으로써, 발광 소자(53)로부터의 광을 용도에 응하여 다른 형상의 광으로 성형하는 것이 가능해진다. 이들 볼록 렌즈(72)는, 본 개시의 제1 볼록 렌즈와 제2 볼록 렌즈의 예이다.
도 8은, 제1 실시 형태의 다른 변형례의 발광 장치(1)의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 8의 A에 도시하는 발광 장치(1)는, 렌즈(71, 72, 73) 중의 오목 렌즈(71)와 플랫 렌즈(73)만을 구비하고 있다. 이와 같은 구성은 예를 들면, 볼록 렌즈(72)를 필요로 하지 않는 경우에 채용된다.
여기서, 도 8의 A에 도시하는 발광 장치(1)는, 오목 렌즈(71)의 표면에 마련되고, 오목 렌즈(71)의 오목부에 매입된 매입막(56)을 구비하고 있다. 본 변형례의 매입막(56)은, 오목 렌즈(71)의 반대측에 평탄한 표면(상면)을 가지고 있다. 매입막(56)은, 광이 투과 가능하면 어떤 재료로 형성되어 있어도 좋다. 본 변형례에 의하면, 매입막(56)이 마련되어 있는 오목 렌즈(71)와, 매입막(56)이 마련되지 않은 오목 렌즈(71)를 구분해서 씀으로써, 발광 소자(53)로부터의 광을 용도에 응하여 다른 형상의 광으로 성형하는 것이 가능해진다. 매입막(56)은, 평탄한 상면을 가지고 있기 때문에, 플랫 렌즈(73)와 마찬가지로 기능한다.
도 8의 B에 도시하는 발광 장치(1)는, 렌즈(71, 72, 73) 중의 오목 렌즈(71)와 볼록 렌즈(72)만을 구비하고 있다. 이와 같은 구성은 예를 들면, 플랫 렌즈(73)를 필요로 하지 않는 경우에 채용된다.
여기서, 도 8의 B에 도시하는 발광 장치(1)는, 도 8의 A에 도시하는 발광 장치(1)와 마찬가지로, 오목 렌즈(71)의 표면에 마련되고, 오목 렌즈(71)의 오목부에 매입된 매입막(56)을 구비하고 있다. 본 변형례에 의하면, 매입막(56)이 마련되어 있는 오목 렌즈(71)와, 매입막(56)이 마련되지 않은 오목 렌즈(71)를 구분해서 씀으로써, 발광 소자(53)로부터의 광을 용도에 응하여 다른 형상의 광으로 성형하는 것이 가능해진다.
도 9는, 제1 실시 형태의 다른 변형례의 발광 장치(1)의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 9의 A에 도시하는 발광 장치(1)는, 렌즈(71, 72, 73) 중의 오목 렌즈(71)와 볼록 렌즈(72)만을 구비하고 있다. 이와 같은 구성은 예를 들면, 플랫 렌즈(73)를 필요로 하지 않는 경우에 채용된다.
여기서, 도 9의 A에 도시하는 발광 장치(1)는, 도 8의 A에 도시하는 발광 장치(1)와 마찬가지로, 오목 렌즈(71)의 표면에 마련되고, 오목 렌즈(71)의 오목부에 매입된 매입막(56)을 구비하고 있다. 도 9의 A에 도시하는 발광 장치(1)는 또한, 매입막(56)의 표면에 마련되고, 기판(51)의 이면(S2)에 대해 돌출한 돌출막(57)을 구비하고 있다. 본 변형례의 돌출막(57)은, 매입막(56)의 반대측에 볼록형의 표면(상면)을 가지고 있다. 돌출막(57)은, 광이 투과 가능하면 어떤 재료로 형성되어 있어도 좋다. 돌출막(57)은, 매입막(56)과 같은 재료로 형성되어 있어도 좋고, 매입막(56)과 다른 재료로 형성되어 있어도 좋다. 본 변형례에 의하면, 매입막(56) 및 돌출막(57)이 마련되어 있는 오목 렌즈(71)와, 매입막(56) 및 돌출막(57)이 마련되지 않은 오목 렌즈(71)를 구분해서 씀으로써, 발광 소자(53)로부터의 광을 용도에 응하여 다른 형상의 광으로 성형하는 것이 가능해진다. 돌출막(57)은, 볼록형인 상면을 가지고 있기 때문에, 볼록 렌즈(72)와 마찬가지로 기능한다.
도 9의 B에 도시하는 발광 장치(1)는, 렌즈(71, 72, 73) 중의 오목 렌즈(71)와 볼록 렌즈(72)만을 구비하고 있다. 이와 같은 구성은 예를 들면, 플랫 렌즈(73)를 필요로 하지 않는 경우에 채용된다.
여기서, 도 9의 B에 도시하는 발광 장치(1)는, 오목 렌즈(71) 및 볼록 렌즈(72)의 표면에 마련되고, 오목 렌즈(71) 및 볼록 렌즈(72)의 반대측에 평탄한 표면(상면)을 갖는 피복막(58)을 구비하고 있다. 이들 오목 렌즈(71) 및 볼록 렌즈(72)의 표면은, 피복막(58)에 의해 피복되어 있다. 피복막(58)은, 광이 투과 가능하면 어떤 재료로 형성되어 있어도 좋다. 본 변형례에 의하면, 피복막(58)이 마련되어 있는 오목 렌즈(71)와, 피복막(58)이 마련되지 않은 오목 렌즈(71)를 구분해서 씀으로써, 발광 소자(53)로부터의 광을 용도에 응하여 다른 형상의 광으로 성형하는 것이 가능해진다. 피복막(58)은, 평탄한 상면을 가지고 있기 때문에, 플랫 렌즈(73)와 마찬가지로 기능한다.
또한, 매입막(56), 돌출막(57), 및 피복막(58)은, 예를 들어 반사 방지막으로서 기능시켜도 좋다. 반사 방지막의 다른 예에 관해서는, 후술한다.
도 10은, 제1 실시 형태의 다른 변형례의 발광 장치(1)의 구조를 도시하는 평면도이다.
도 10의 A부터 L에서, 부호(α)는, 기판(51)의 이면(S2)에서 오목 렌즈(71)가 배치되어 있는 영역을 나타내고, 부호(β)는, 기판(51)의 이면(S2)에서 볼록 렌즈(72)가 배치되어 있는 영역을 나타내고, 부호(γ)는, 기판(51)의 이면(S2)에서 플랫 렌즈(73)가 배치되어 있는 영역을 나타내고 있다. 이하, 이들 영역을 「오목 영역(α)」「볼록 영역(β)」「플랫 영역(γ)」이라고 표기한다.
도 10의 A에서는, 기판(51)의 이면(S2)이 2개의 영역으로 구분되고, 일방의 영역이 오목 영역(α)이 되고, 타방의 영역이 볼록 영역(β)이 되어 있다. 예를 들면, 기판(51)의 이면(S2)에 N×M개의 렌즈(71, 72)가 배치되어 있는 경우에, 오목 영역(α)은 (N/2)×M개의 오목 렌즈(71)를 포함하고, 볼록 영역(β)은 (N/2)×M개의 볼록 렌즈(72)를 포함하고 있다(N, M은 2 이상의 정수). 마찬가지로, 도 10의 B에서는, 기판(51)의 이면(S2)이 4개의 영역으로 구분되고, 도 10의 C에서는, 기판(51)의 이면(S2)이 2개의 영역으로 구분되어 있다.
도 10의 D에서는, 기판(51)의 이면(S2)이 3개의 영역으로 구분되고, 이들 영역이 오목 영역(α), 볼록 영역(β), 및 플랫 영역(γ)이 되어 있다. 예를 들면, 기판(51)의 이면(S2)에 N×M개의 렌즈(71, 72, 73)가 배치되어 있는 경우에, 오목 영역(α)은 (N/3)×M개의 오목 렌즈(71)를 포함하고, 볼록 영역(β)은 (N/3)×M개의 볼록 렌즈(72)를 포함하고, 플랫 영역(γ)은 (N/3)×M개의 플랫 렌즈(73)를 포함하고 있다. 마찬가지로, 도 10의 E에서는, 기판(51)의 이면(S2)이 3개의 영역으로 구분되고, 도 10의 F에서는, 기판(51)의 이면(S2)이 3개의 영역으로 구분되어 있다.
도 10의 A부터 F에서는, 기판(51)의 이면(S2)이 여러개의 영역으로 구분되어 있다. 한편, 도 10의 G부터 L에서는, 기판(51)의 이면(S2)이 다수의 영역으로 세분화되어 있다.
도 10의 G는, 기판(51)의 이면(S2)에서의 4개의 렌즈(71, 72)용의 영역을 나타내고 있다. 도 10의 G에 도시하는 변형례에서는, 이 영역이, 2개의 오목 영역(α)과 2개의 볼록 영역(β)으로 구분되어 있다. 도 10의 G에서는, 각 오목 영역(α)이 1개의 오목 렌즈(71)를 포함하고 있고, 각 볼록 영역(β)이 1개의 볼록 렌즈(72)를 포함하고 있다. 본 변형례의 발광 장치(1)는, 기판(51)의 이면(S2)에 복수의 단위 영역을 구비하고 있고, 각 단위 영역이 도 10의 G에 도시하는 구조를 가지고 있다. 즉, 본 변형례의 발광 장치(1)에서는, 도 10의 G에 도시하는 구조가 X방향 및 Y방향으로 반복되어 있다.
이것은, 도 10의 H부터 L에서도 마찬가지이다. 예를 들면, 도 10의 H에 도시하는 변형례에서는, 도 10의 H에 도시하는 구조가 X방향 및 Y방향으로 반복되어 있다.
또한, 도 10의 A부터 F에 도시하는 구조에는, 예를 들어 LDD 기판(42) 내의 배선을 레이아웃하기 쉽다는 이점이 있다. 한편, 도 10의 G부터 L에 도시하는 구조에는, 예를 들면, 광의 위치의 치우침을 억제할 수 있다는 이점이 있다.
도 11은, 제1 실시 형태의 다른 변형례의 발광 장치(1)의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 11의 A에 도시하는 LD 칩(41)은, 기판(51)의 이면(S2)에 형성된 반사 방지막(74)을 구비하고 있다. 반사 방지막(74)은, 각 렌즈(71, 72, 73)의 표면을 덮고 있다. 본 변형례의 반사 방지막(74)은, 1층 이상의 무기 산화막 또는 무기 질화막을 포함하고 있고, 예를 들면, SiO2막(산화 실리콘막), SiON막(산질화 실리콘막), SiN막(질화 실리콘막), SiOC막(산탄화 실리콘막), SiC막(탄화 실리콘막), TiO2막(산화 티탄막), TiN막(질화 티탄막), TiON막(산질화 티탄막), Al2O3(산화 알루미늄막), Nb2O5막(산화 니오브막), ZrO2막(산화 지르코늄막), Ta2O5막(산화 탄탈막) 중의 하나 이상을 포함하고 있다.
본 변형례에 의하면, 기판(51)의 이면(S2)에 반사 방지막(74)을 형성함으로써, 렌즈(71, 72, 73) 등에서 광이 반사하는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 기판(51)이 GaAs 기판인 경우에는, GaAs 기판의 반사율이 높기 때문에, 기판(51)의 이면(S2)에 반사 방지막(74)을 형성하는 것이 바람직하다.
도 11의 B에 도시하는 LD 칩(41)은, 렌즈(71, 72, 73) 사이에서의 기판(51)의 이면(S2)에 형성된 무기막(75)을 구비하고 있다. 따라서, 각 렌즈(71, 72, 73)는, 무기막(75)으로부터 노출하고 있다. 본 변형례의 무기막(75)은 예를 들면, SiO2막, SiON막, SiN막, SiOC막, SiC막, W(텅스텐)막, Ti막, Au(금)막, Al 막 중의 하나 이상을 포함하고 있다.
본 변형례에 의하면, 렌즈(71, 72, 73) 사이에서의 기판(51)의 이면(S2)에 무기막(75)을 형성함으로써, 예를 들어 광이 렌즈(71, 72, 73) 이외의 부분을 통과하는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 이 경우의 무기막(75)은, 차광막이라도 좋고, 기판(51)으로부터의 광을 기판(51)에 되돌리기 쉬운 그 외의 막이라도 좋다.
도 12는, 도 11의 B에 도시하는 발광 장치(1)의 구조의 예를 도시하는 평면도이다.
도 12의 A에서는, 렌즈(71, 72, 73)의 영역을 제외하고, 기판(51)의 이면(S2) 전체에 무기막(75)이 형성되어 있다. 이에 의해, 예를 들어 광이 렌즈(71, 72, 73) 이외의 부분을 통과하는 것을 효과적으로 억제하는 것이 가능해진다.
도 12의 B에서는, 무기막(75) 내에, 기판(51)의 이면(S2)을 노출시키는 개구부(E1)가 형성되어 있다. 이 개구부(E1)는 예를 들면, 렌즈(71, 72, 73)와 그 다른 광학 소자의 위치를 맞추기 위한 얼라인먼트 마크로서 사용 가능하다.
도 12의 C에서는, 기판(51)의 단부 부근의 영역(E2)에서, 기판(51)의 이면(S2)에 무기막(75)이 형성되어 있지 않다. 광이 렌즈(71, 72, 73) 이외의 부분을 통과하는 것을 무기막(75)에 의해 억제하는 경우, 발광 소자(53)나 렌즈(71, 72, 73)로부터 멀리 떨어진 영역에는, 반드시 무기막(75)을 형성하지 않아도 좋다. 따라서, 도 12의 C에서는, 기판(51)의 단부 부근의 영역(E2)에 무기막(75)이 형성되어 있지 않다.
또한, 무기막(75)은, 기판(51)의 이면(S2)에서, 장소에 따라 다른 막을 포함하고 있어도 좋다. 예를 들면, 무기막(75)은, 기판(51)의 단부 부근의 영역에서는 1종류의 막을 포함하고, 그 외의 영역에서는 2종류의 막을 포함하고 있어도 좋다. 이에 의해, 도 12의 C의 무기막(75)과 같은 기능을 실현하는 것이 가능해진다.
도 13은, 제1 실시 형태의 발광 장치(1)의 제조 방법을 도시하는 단면도이다.
우선, 기판(51)의 표면(S1)에 적층막(52)이나 발광 소자(53) 등을 형성한 후, 기판(51)의 이면(S2)에 마스크층(81)을 형성한다(도 13의 A). 마스크층(81)은 예를 들면, 레지스트막이라도 좋고, SiO2막 등의 하드 마스크층이라도 좋다.
다음으로, 마스크층(81)의 표면에, 오목형의 형상을 갖는 오목부(K1)와, 볼록형의 형상을 갖는 볼록부(K2)와, 평탄한 형상을 갖는 평탄부(K3)를 형성한다(도 13의 A). 오목부(K1), 볼록부(K2), 및 평탄부(K3)는 예를 들면, 그레이 스케일 리소그래피나 인플랜트에 의해 동시에 형성된다.
다음으로, 마스크층(81)의 오목부(K1), 볼록부(K2), 및 평탄부(K3)를, 에칭에 의해 기판(51)에 전사한다(도 13의 B). 그 결과, 기판(51)의 이면(S2)이 에칭에 의해 가공되고, 에칭 전의 오목부(K1), 볼록부(K2), 및 평탄부(K3)와 같은 형상을 갖는 오목 렌즈(71), 볼록 렌즈(72), 및 플랫 렌즈(73)가, 기판(51)의 이면(S2)에 형성된다. 당해 에칭은, 예를 들어 드라이 에칭이다.
본 실시 형태에서는 그 후, 이들 렌즈(71, 72, 73)의 상방에, 상술한 보정 렌즈(46)가 배치된다(도 4 참조). 이와 같이 하여, 도 4에 도시하는 발광 장치(1)가 제조된다.
또한, 본 실시 형태의 방법은, 도 7의 A에 도시하는 발광 장치(1)나, 도 7의 B에 도시하는 발광 장치(1)를 제조할 때에도 채용 가능하다. 도 7의 A에 도시하는 발광 장치(1)를 제조할 때에는, 도 13의 A의 공정에서, 얕은 오목부(K1)와 깊은 오목부(K1)를 형성한다. 이에 의해, 얕은 오목부(K1)로부터 얕은 오목 렌즈(71)가 형성되고, 깊은 오목부(K1)로부터 깊은 오목 렌즈(71)가 형성된다. 도 7의 B에 도시하는 발광 장치(1)를 제조할 때에는, 도 13의 A의 공정에서, 낮은 볼록부(K2)와 높은 볼록부(K2)를 형성한다. 이에 의해, 낮은 볼록부(K2)로부터 낮은 볼록 렌즈(72)가 형성되고, 높은 볼록부(K2)로부터 높은 볼록 렌즈(72)가 형성된다.
도 14는, 제1 실시 형태의 변형례의 발광 장치(1)의 제조 방법을 도시하는 단면도이다.
우선, 기판(51)의 표면(S1)에 적층막(52)이나 발광 소자(53) 등을 형성한 후, 기판(51)의 이면(S2)에 오목 렌즈(71)를 형성한다(도 14의 A). 다음으로, 기판(51)의 이면(S2)에, 볼록형의 형상을 갖는 마스크층(82)를 형성한다(도 14의 B). 마스크층(82)은 예를 들면, 레지스트막이라도 좋고, SiO2막 등의 하드 마스크층이라도 좋다.
다음으로, 마스크층(82)이나, 기판(51)의 이면(S2)을, 드라이 에칭에 의해 가공한다(도 14의 C). 그 결과, 마스크층(82)이 기판(51)에 전사되어, 드라이 에칭 전의 마스크층(82)과 같은 형상을 갖는 볼록 렌즈(72)가, 기판(51)의 이면(S2)에 형성된다. 또한, 오목 렌즈(71)의 부근에서는, 기판(51)의 이면(S2)의 드라이 에칭이 한결같이 진행되고, 기판(51)의 이면(S2)에 오목 렌즈(71)가 남는다. 또한, 기판(51)의 이면(S2)에서의 평탄면이 플랫 렌즈(73)가 된다.
본 변형례에서는 그 후, 이들 렌즈(71, 72, 73)의 상방에, 상술한 보정 렌즈(46)가 배치된다(도 4 참조). 이와 같이 하여, 도 4에 도시하는 발광 장치(1)가 제조된다. 또한, 본 변형례의 방법도, 도 7의 A에 도시하는 발광 장치(1)나, 도 7의 B에 도시하는 발광 장치(1)를 제조할 때에도 채용 가능하다.
이상과 같이, 도 13의 A 및 B에 도시하는 방법은, 오목 렌즈(71)와 볼록 렌즈(72)를 기판(51)의 이면(S2)에 동시에 형성할 수 있고, 도 14의 A부터 C에 도시하는 방법은, 오목 렌즈(71)와 볼록 렌즈(72)를 기판(51)의 이면(S2)에 순차적으로 형성할 수 있다. 전자의 방법에 의하면 예를 들면, 이들 렌즈(71, 72)를 적은 공정수로 형성할 수 있다. 후자의 방법에 의하면 예를 들면, 후술하는 바와 같이, 이들 렌즈(71, 72)를 일반적으로 사용되는 여러 가지 방법으로 형성할 수 있다.
도 15 및 도 16은, 도 14의 A에 도시하는 공정의 상세를 설명하기 위한 단면도이다.
우선, 기판(51)의 이면(S2)에 레지스트막(83)을 형성하고, 리소그래피에 의해 레지스트막(83)을 패터닝한다(도 15의 A). 그 결과, 기판의 이면(S2)에, 레지스트부(P1)과 개구부(P2)를 포함하는 레지스트막(83)이 형성된다.
다음으로, 패터닝된 레지스트막(83)의 리플로우 베이크를 행한다(도 15의 B). 그 결과, 레지스트막(83)이, 표면 장력으로 둥글게 된 레지스트부(P3)를 포함하는 레지스트막(84)으로 변화한다. 이 레지스트막(84)은, 레지스트부(P3)와 개구부(P4)를 포함하고 있다.
다음으로, 베이크된 레지스트막(84)의 레지스트부(레지스트 패턴)(P3)를, 드라이 에칭에 의해 기판(51)에 전사한다(도 15의 C). 그 결과, 기판(51)의 이면(S2)이 드라이 에칭에 의해 가공되어, 드라이 에칭 전의 레지스트부(P3)와 같은 형상을 갖는 복수의 볼록부(85)가, 기판(51)의 이면(S2)에 형성된다.
다음으로, 볼록부(85)를 덮도록, 기판(51)의 이면(S2)상에 하드 마스크층(86)을 형성한다(도 15의 D). 하드 마스크층(86)은, 예를 들어 SOG(Spin On Glass)막이다.
그 후, 하드 마스크층(86)을, 드라이 에칭에 의해 서서히 제거해 간다. 그 결과, 드라이 에칭에 의해 하드 마스크층(86)으로부터 볼록부(85)가 노출되고, 그 후의 드라이 에칭에 의해 하드 마스크층(86)이 볼록부(85)와 함께 제거되어 가고, 볼록부(85)가 오목부, 즉, 오목 렌즈(71)로 변화한다. 이와 같이 하여, 기판(51)의 이면(S2)에 오목 렌즈(71)가 형성된다. 드라이 에칭은 예를 들면, BCl3 가스나 Cl2 가스 등의 염소계 가스를 이용하여 행해진다(B는 붕소, Cl는 염소를 나타낸다). 염소계 가스와 함께, O2(산소) 가스, N2(질소) 가스, 또는 Ar(아르곤 가스)를 이용해도 좋다. 이 공정의 상세는, 도 16의 A부터 D를 참조하여 설명한다.
도 16의 A는, 하드 마스크층(86)으로 덮인 볼록부(85)를 도시하고 있다. 하드 마스크층(86)을 드라이 에칭에 의해 서서히 제거해 가면, 하드 마스크층(86)으로부터 볼록부(85)가 노출된다(도 16의 B). 그 후의 드라이 에칭에서는, 기판(51)(GaAs 기판)과 하드 마스크층(86)(SOG막)의 에칭 레이트의 차이에 의해, 볼록부(85)는 하드 마스크층(86)보다도 빠른 에칭 레이트로 에칭되어 간다(도 15의 C). 그 결과, 볼록부(85)의 상단에 오목부(87)가 형성되고, 그 오목부(87)의 사이즈가 서서히 커지고, 최종적으로 볼록부(85)가 제거되고, 볼록부(85)가 제거된 위치에 오목부(87), 즉, 오목 렌즈(71)가 형성된다. 이와 같이 하여, 도 14의 A에 도시하는 공정이 진행한다.
또한, 도 14의 B에 도시하는 마스크층(82)은, 도 15의 B에 도시하는 레지스트막(84)과 같은 방법에 의해 형성해도 좋다.
또한, 도 15의 A부터 도 16의 D에 도시하는 방법은, 다른 방법으로 치환하는 것도 가능하다. 이하, 이와 같은 방법의 2개의 예에 관해 설명한다.
도 17은, 도 15의 A부터 도 16의 D에 도시하는 방법과 다른 방법 1을 도시하는 단면도이다.
우선, 기판(51)의 상면(이면(S2))상에 하드 마스크층(91)을 형성하고, 하드 마스크층(91)에 개구부(92)를 형성한다(도 17의 A). 하드 마스크층(91)은 예를 들면, SiO2막이다.
다음으로, 하드 마스크층(91)의 상면을 CMP(Chemical Mechanical Polishing)에 의해 평탄화한다(도 17의 A). 이때, 개구부(92) 내에 노출된 기판(51)의 상면이 CMP에 의해 리세스되어 가는 「디싱」이라는 현상이 일어난다. 그 결과, 개구부(92) 내의 기판(51)의 상면(이면(S2))에 오목부, 즉, 오목 렌즈(71)가 형성된다. 그 후, 하드 마스크층(91)은 제거된다.
도 18은, 도 15의 A부터 도 16의 D에 도시하는 방법과 다른 방법 2를 도시하는 단면도이다.
우선, 기판(51)의 상면(이면(S2))상에 제1 하드 마스크층(93)을 형성하고, 제1 하드 마스크층(93)상에 제2 하드 마스크층(94)을 형성하고, 제2 하드 마스크층(94)에 작은 개구부(95)를 형성한다(도 18의 A). 제1 하드 마스크층(93)은 예를 들면, 카본막 등의 유기막이다. 제2 하드 마스크층(94)은 예를 들면, SiO2막이다.
다음으로, 제2 하드 마스크층(94)을 마스크로 하는 등방성 에칭에 의해, 제1 하드 마스크층(93)을 가공한다(도 18의 B). 그 결과, 개구부(95) 내에 노출한 제1 하드 마스크층(93)이 등방적으로 리세스되어 가고, 제1 하드 마스크층(93) 내에 오목부(96)가 형성된다.
다음으로, 제2 하드 마스크층(94)을 제거한다(도 18의 C). 다음으로, 제1 하드 마스크층(93)의 오목부(96)를, 드라이 에칭에 의해 기판(51)에 전사한다(도 18의 D). 그 결과, 기판(51)의 이면(S2)이 드라이 에칭에 의해 가공되고, 오목부(96)와 같은 형상을 갖는 오목부, 즉, 오목 렌즈(71)가, 기판(51)의 이면(S2)에 형성된다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 발광 장치(1)는, 복수의 발광 소자(53)의 상방에, 오목 렌즈(71), 볼록 렌즈(72), 및 플랫 렌즈(73) 중의 적어도 2종류의 렌즈를 구비하고 있다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 사용하는 렌즈의 종류를 변경함으로써, 이들 발광 소자(53)로부터의 광을 복수 형상의 광으로 성형하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태의 발광 장치(1)는, 복수의 발광 소자(53)의 상방에, 형상이 다른 2종류 이상의 오목 렌즈(71)를 구비하고 있어도 좋고, 형상이 다른 2종류 이상의 볼록 렌즈(72)를 구비하고 있어도 좋다. 이 경우에도, 사용하는 렌즈의 종류를 변경함으로써, 복수의 발광 소자(53)로부터의 광을 복수 형상의 광으로 성형하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태의 발광 장치(1)는, 거리 측정 장치의 광원으로서 사용되고 있는데, 그 외의 상태로 사용되어도 좋다. 예를 들면, 본 실시 형태의 발광 장치(1)는, 프린터 등의 광학 기기의 광원으로서 사용되어도 좋고, 조명 장치로서 사용되어도 좋다.
이상, 본 개시의 실시 형태에 관해 설명했지만, 이들 실시 형태는, 본 개시의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서, 여러 가지 변경을 가하여 실시해도 좋다. 예를 들면, 2개 이상의 실시 형태를 조합시켜서 실시해도 좋다.
또한, 본 개시는, 이하와 같은 구성을 취할 수도 있다.
(1)
기판과,
상기 기판의 제1 면측에 마련된 복수의 발광 소자와,
상기 기판의 제2 면측에 마련되고, 상기 복수의 발광 소자로부터 출사된 광이 입사하는 복수의 제1 렌즈를 구비하고,
상기 복수의 제1 렌즈는, 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 및 플랫 렌즈 중의 적어도 2종류의 렌즈를 포함하는, 발광 장치.
(2)
또한, 상기 복수의 제1 렌즈를 통과한 광이 입사하는 제2 렌즈를 구비하는, (1)에 기재된 발광 장치.
(3)
상기 복수의 제1 렌즈는, 상기 기판의 일부로서, 상기 기판의 상기 제2 면에 마련되어 있는, (1)에 기재된 발광 장치.
(4)
상기 복수의 발광 소자와 상기 복수의 제1 렌즈는, 1대1로 대응하고 있고, 각 발광 소자로부터 출사된 광은, 대응하는 1개의 제1 렌즈에 입사하는, (1)에 기재된 발광 장치.
(5)
또한, 상기 오목 렌즈의 표면에 마련되고, 상기 오목 렌즈의 반대측에 평탄한 또는 볼록형의 표면을 갖는 막을 구비하는, (1)에 기재된 발광 장치.
(6)
또한, 상기 볼록 렌즈의 표면에 마련되고, 상기 볼록 렌즈의 반대측에 평탄한 표면을 갖는 막을 구비하는, (1)에 기재된 발광 장치.
(7)
또한, 상기 복수의 제1 렌즈의 표면에 마련된 반사 방지막을 구비하는, (1)에 기재된 발광 장치.
(8)
또한, 상기 복수의 제1 렌즈 사이에서의 상기 기판의 상기 제2 면에 마련된 무기막을 구비하는, (3)에 기재된 발광 장치.
(9)
상기 기판은, 갈륨(Ga) 및 비소(As)를 포함하는 반도체 기판인, (1)에 기재된 발광 장치.
(10)
상기 복수의 발광 소자로부터 출사된 광은, 상기 기판 내를 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면에 투과하고, 상기 복수의 제1 렌즈에 입사하는, (1)에 기재된 발광 장치.
(11)
상기 기판의 상기 제1 면은, 상기 기판의 표면이고, 상기 기판의 상기 제2 면은, 상기 기판의 이면인, (1)에 기재된 발광 장치.
(12)
또한, 상기 기판의 상기 제1 면측에 상기 복수의 발광 소자를 통하여 마련되고, 상기 복수의 발광 소자를 구동하는 구동 장치를 구비하는, (1)에 기재된 발광 장치.
(13)
상기 구동 장치는, 상기 복수의 발광 소자를 개개의 발광 소자마다 구동시키는, (12)에 기재된 발광 장치.
(14)
기판과,
상기 기판의 제1 면측에 마련된 복수의 발광 소자와,
상기 기판의 제2 면측에 마련되고, 상기 복수의 발광 소자로부터 출사된 광이 입사하는 복수의 제1 렌즈를 구비하고,
상기 복수의 제1 렌즈는, 제1 오목 렌즈와, 상기 제1 오목 렌즈와 다른 형상의 제2 오목 렌즈를 포함하고, 또는, 제1 볼록 렌즈와, 상기 제1 볼록 렌즈와 다른 형상의 제2 볼록 렌즈를 포함하는, 발광 장치.
(15)
기판의 제1 면측에 복수의 발광 소자를 형성하고,
상기 기판의 제2 면측에, 상기 복수의 발광 소자로부터 출사된 광이 입사하는 복수의 제1 렌즈를 형성하는,
것을 포함하고,
상기 복수의 제1 렌즈는, 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 및 플랫 렌즈 중의 적어도 2종류의 렌즈를 포함하는, 발광 장치의 제조 방법.
(16)
또한, 상기 복수의 제1 렌즈를 통과한 광이 입사하는 제2 렌즈를 배치하는 것을 포함하는, (15)에 기재된 발광 장치의 제조 방법.
(17)
상기 복수의 제1 렌즈는, 상기 기판의 상기 제2 면을 가공함으로써, 상기 기판의 일부로서 형성되는, (15)에 기재된 발광 장치의 제조 방법.
(18)
상기 오목 렌즈는, 상기 기판의 상기 제2 면에 볼록부를 형성하고, 상기 볼록부를 오목부로 가공함으로써 형성되는, (15)에 기재된 발광 장치의 제조 방법.
(19)
상기 볼록부는, 상기 기판의 상기 제2 면상에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막을 패터닝하고, 패터닝된 상기 레지스트막을 베이크하고, 베이크된 상기 레지스트막의 패턴을 상기 기판에 전사함으로써 형성되는, (18)에 기재된 발광 장치의 제조 방법.
(20)
상기 오목부는, 상기 볼록부상에 마스크층을 형성하고, 상기 마스크층을 에칭하여 상기 마스크층으로부터 상기 볼록부를 노출시키고, 상기 마스크층을 또한 상기 볼록부와 함께 에칭함으로써 형성되는, (18)에 기재된 발광 장치의 제조 방법.
(21)
상기 볼록 렌즈는, 상기 기판의 상기 제2 면에 볼록부를 형성함으로써 형성되는, (15)에 기재된 발광 장치의 제조 방법.
(22)
상기 볼록부는, 상기 기판의 상기 제2 면상에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막을 패터닝하고, 패터닝된 상기 레지스트막을 베이크하고, 베이크된 상기 레지스트막의 패턴을 상기 기판에 전사함으로써 형성되는, (21)에 기재된 발광 장치의 제조 방법.
(23)
상기 오목 렌즈와 상기 볼록 렌즈는, 오목부와 볼록부를 구비하는 막을 상기 기판상에 형성하고, 상기 오목부와 상기 볼록부를 상기 기판에 전사함으로써 형성되는, (15)에 기재된 발광 장치의 제조 방법.
(24)
기판의 제1 면측에 복수의 발광 소자를 형성하고,
상기 기판의 제2 면측에, 상기 복수의 발광 소자로부터 출사된 광이 입사하는 복수의 제1 렌즈를 형성하는,
것을 포함하고,
상기 복수의 제1 렌즈는, 제1 오목 렌즈와, 상기 제1 오목 렌즈와 다른 형상의 제2 오목 렌즈를 포함하고, 또는, 제1 볼록 렌즈와, 상기 제1 볼록 렌즈와 다른 형상의 제2 볼록 렌즈를 포함하는, 발광 장치의 제조 방법.
1: 발광 장치
2: 촬상 장치
3: 제어 장치
11: 발광부
12: 구동 회로
13: 전원 회로
14: 발광측 광학계
21: 이미지 센서
22: 화상 처리부
23: 촬상측 광학계
31: 거리 측정부
41: LD 칩
42: LDD 기판
43: 실장 기판
44: 방열 기판
45: 보정 렌즈 유지부
46: 보정 렌즈
47: 배선
48: 범프
51: 기판
52: 적층막
53: 발광 소자
54: 애노드 전극
55: 캐소드 전극
56: 매입막
57: 돌출막
58: 피복막
61: 기판
62: 접속 패드
71: 오목 렌즈
72: 볼록 렌즈
73: 플랫 렌즈
74: 반사 방지막
75: 무기막
81: 마스크층
82: 마스크층
83: 레지스트막
84: 레지스트막
85: 볼록부
86: 하드 마스크층
87: 오목부
91: 하드 마스크층
92: 개구부
93: 제1 하드 마스크층
94: 제2 하드 마스크층
95: 개구부
96: 오목부

Claims (24)

  1. 기판과,
    상기 기판의 제1 면측에 마련된 복수의 발광 소자와,
    상기 기판의 제2 면측에 마련되고, 상기 복수의 발광 소자로부터 출사된 광이 입사하는 복수의 제1 렌즈를 구비하고,
    상기 복수의 제1 렌즈는 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 및 플랫 렌즈 중의 적어도 2종류의 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    또한, 상기 복수의 제1 렌즈를 통과한 광이 입사하는 제2 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 렌즈는 상기 기판의 일부로서, 상기 기판의 상기 제2 면에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발광 소자와 상기 복수의 제1 렌즈는 1대1로 대응하고 있고, 각 발광 소자로부터 출사된 광은 대응하는 1개의 제1 렌즈에 입사하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    또한, 상기 오목 렌즈의 표면에 마련되고, 상기 오목 렌즈의 반대측에 평탄한 또는 볼록형의 표면을 갖는 막을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    또한, 상기 볼록 렌즈의 표면에 마련되고, 상기 볼록 렌즈의 반대측에 평탄한 표면을 갖는 막을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    또한, 상기 복수의 제1 렌즈의 표면에 마련된 반사 방지막을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    또한, 상기 복수의 제1 렌즈 사이에서의 상기 기판의 상기 제2 면에 마련된 무기막을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 갈륨(Ga) 및 비소(As)를 포함하는 반도체 기판인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발광 소자로부터 출사된 광은 상기 기판 내를 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면에 투과하고, 상기 복수의 제1 렌즈에 입사하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 상기 제1 면은 상기 기판의 표면이고, 상기 기판의 상기 제2 면은 상기 기판의 이면인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    또한, 상기 기판의 상기 제1 면측에 상기 복수의 발광 소자를 통하여 마련되고, 상기 복수의 발광 소자를 구동하는 구동 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 구동 장치는 상기 복수의 발광 소자를 개개의 발광 소자마다 구동시키는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  14. 기판과,
    상기 기판의 제1 면측에 마련된 복수의 발광 소자와,
    상기 기판의 제2 면측에 마련되고, 상기 복수의 발광 소자로부터 출사된 광이 입사하는 복수의 제1 렌즈를 구비하고,
    상기 복수의 제1 렌즈는 제1 오목 렌즈와 상기 제1 오목 렌즈와 다른 형상의 제2 오목 렌즈를 포함하고, 또는, 제1 볼록 렌즈와 상기 제1 볼록 렌즈와 다른 형상의 제2 볼록 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  15. 기판의 제1 면측에 복수의 발광 소자를 형성하고,
    상기 기판의 제2 면측에, 상기 복수의 발광 소자로부터 출사된 광이 입사하는 복수의 제1 렌즈를 형성하는 것을 포함하고,
    상기 복수의 제1 렌즈는 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 및 플랫 렌즈 중의 적어도 2종류의 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    또한, 상기 복수의 제1 렌즈를 통과한 광이 입사하는 제2 렌즈를 배치하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 제1 렌즈는 상기 기판의 상기 제2 면을 가공함으로써, 상기 기판의 일부로서 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 오목 렌즈는 상기 기판의 상기 제2 면에 볼록부를 형성하고, 상기 볼록부를 오목부로 가공함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 볼록부는 상기 기판의 상기 제2 면상에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막을 패터닝하고, 패터닝된 상기 레지스트막을 베이크하고, 베이크된 상기 레지스트막의 패턴을 상기 기판에 전사함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 오목부는 상기 볼록부상에 마스크층을 형성하고, 상기 마스크층을 에칭하여 상기 마스크층으로부터 상기 볼록부를 노출시키고, 상기 마스크층을 또한 상기 볼록부와 함께 에칭함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 볼록 렌즈는 상기 기판의 상기 제2 면에 볼록부를 형성함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 볼록부는 상기 기판의 상기 제2 면상에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막을 패터닝하고, 패터닝된 상기 레지스트막을 베이크하고, 베이크된 상기 레지스트막의 패턴을 상기 기판에 전사함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  23. 제15항에 있어서,
    상기 오목 렌즈와 상기 볼록 렌즈는 오목부와 볼록부를 구비하는 막을 상기 기판상에 형성하고, 상기 오목부와 상기 볼록부를 상기 기판에 전사함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  24. 기판의 제1 면측에 복수의 발광 소자를 형성하고,
    상기 기판의 제2 면측에, 상기 복수의 발광 소자로부터 출사된 광이 입사하는 복수의 제1 렌즈를 형성하는 것을 포함하고,
    상기 복수의 제1 렌즈는 제1 오목 렌즈와 상기 제1 오목 렌즈와 다른 형상의 제2 오목 렌즈를 포함하고, 또는, 제1 볼록 렌즈와 상기 제1 볼록 렌즈와 다른 형상의 제2 볼록 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
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JP2004526194A (ja) 2001-03-02 2004-08-26 イノベイティブ・ソリューションズ・アンド・サポート・インコーポレイテッド ヘッドアップディスプレイのためのイメージ表示生成器

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