本發(fā)明涉及將光學(xué)元件經(jīng)由樹脂層固定于加熱基板上的光學(xué)裝置和具備該光學(xué)裝置的光開關(guān)。

背景技術(shù)：

以往，存在使用了LCOS(Liquid Crystal On Silicon：硅基液晶)元件、MEMS(Micro Electro Mechanical System：微機電系統(tǒng))反射鏡元件等光學(xué)元件的光開關(guān)(例如，參照專利文獻1和2)。LCOS元件和MEMS反射鏡元件是具有對反射光的角度進行控制的功能的空間光調(diào)制元件。

此處，公知有為了提高LCOS元件的切換速度，希望在高溫(比常溫高的溫度)下使用LCOS元件。因此，在具備LCOS元件的光開關(guān)中有時采用如下結(jié)構(gòu)：使LCOS元件經(jīng)由樹脂層固定于加熱基板上，使用該加熱基板對LCOS元件進行加熱。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本國公開特許公報“特開2011-8105號”(2011年1月13日公開)

專利文獻2：日本國公開特許公報“特表2007-524112號”(2007年8月23日公開)

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

但是，在使LCOS元件經(jīng)由樹脂層固定于加熱基板時，若在與LCOS元件相對的加熱基板的表面(與樹脂層的邊界面)存在由起伏、異物、缺陷等引起的凹凸時，則有時LCOS元件會沿著該凹凸變形。特別是，LCOS元件的中央?yún)^(qū)域容易受到加熱基板的上述凹凸的影響。對此進行說明。

LCOS元件通過層疊膨脹系數(shù)不同的不同種類材料而構(gòu)成，因此經(jīng)常以入射面的中央凹陷的方式彎曲成球面形狀。因此，如圖5所示，在將彎曲成球面形狀的LCOS元件30經(jīng)由樹脂層40固定于加熱基板20的以往的光學(xué)裝置100中，由于LCOS元件30的中央?yún)^(qū)域處的樹脂層4的層厚小(薄)，因此LCOS元件30的中央?yún)^(qū)域容易沿著加熱基板20的上述凹凸變形。LCOS元件30的有效區(qū)域(形成有液晶層的區(qū)域)通常配置在LCOS元件30的中央?yún)^(qū)域。因此，LCOS元件30的中央?yún)^(qū)域處的變形會導(dǎo)致其光學(xué)性能的降低。在LCOS元件30的中央?yún)^(qū)域處的變形大時，還會出現(xiàn)無法進行使反射光向期望的角度出射的控制的事態(tài)。

本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的，其目的在于，實現(xiàn)一種光學(xué)裝置，即使在加熱基板的表面存在凹凸，也不會產(chǎn)生光學(xué)性能的大幅降低。

用于解決課題的手段

為了解決上述課題，本發(fā)明的光學(xué)裝置具備光學(xué)元件、對該光學(xué)元件進行加熱的加熱基板以及介于該光學(xué)元件與該加熱基板之間的樹脂層，其特征在于，所述光學(xué)元件的中央?yún)^(qū)域處的所述樹脂層的層厚大于所述光學(xué)元件的周緣區(qū)域處的所述樹脂層的層厚。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)如下的光學(xué)裝置：即使在加熱基板的表面存在凹凸，也不會產(chǎn)生光學(xué)性能的大幅降低。

附圖說明

圖1(a)是本發(fā)明的實施的一方式的光學(xué)裝置的剖視圖，圖1(b)是使用了該光學(xué)裝置的光開關(guān)的立體圖。

圖2(a)是在本發(fā)明的一實施方式的光學(xué)裝置中使用的加熱基板的俯視圖，圖2(b)是省略了該加熱基板的表面的凹凸的剖視圖，

圖3是本發(fā)明的一實施方式的光學(xué)裝置的剖視圖，是放大示出加熱基板的表面的凹凸的圖。

圖4(a)～圖4(c)是本發(fā)明的一實施方式的光學(xué)裝置的變形例的剖視圖。

圖5是以往的光學(xué)裝置的剖視圖。

具體實施方式

〔實施方式〕

以下，參照附圖對用于實施本發(fā)明的方式進行說明。在本實施方式中，對具備LCOS(Liquid Crystal On Silicon：硅基液晶)元件3作為光學(xué)元件的光學(xué)裝置10進行說明。

(光學(xué)裝置的結(jié)構(gòu))

圖1(a)是示出本實施方式的光學(xué)裝置10的剖視圖。如圖1(a)所示，光學(xué)裝置10具備LCOS元件3、加熱基板2以及介于它們之間的樹脂層4。

LCOS元件3是具有對反射光的角度進行控制的功能的空間光調(diào)制元件，通過以夾住液晶層3a的方式將玻璃層3c層疊于硅層3b而構(gòu)成。如上所述，LCOS元件3具有膨脹系數(shù)不同的硅層3b與玻璃層3c層疊而成的結(jié)構(gòu)，因此如圖1(a)所示，容易以入射面的中央凹陷的方式彎曲成球面形狀。

硅層3b將用于驅(qū)動LCOS元件3的驅(qū)動電路形成于硅基板，與液晶層3a之間的邊界面形成為鏡狀。液晶層3a為LCOS元件3的受光部，除了液晶以外，還具有配向膜等。在LCOS元件3中液晶層3a存在的區(qū)域作為有效區(qū)域來發(fā)揮功能。LCOS元件3根據(jù)施加到液晶層3a的電壓的變化使液晶的配向變化，變更向液晶層3a入射的光的反射角度。即，通過對電壓進行控制，能夠控制反射角度。

加熱基板2是加熱(加溫)裝置，在本實施方式中，使用在由陶瓷材料構(gòu)成的加熱器基材上設(shè)置有加熱電路(未圖示)和溫度控制電路(未圖示)的陶瓷加熱器。作為加熱器基材所使用的陶瓷材料，可以例舉例如氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、鈦酸鋇。另外，作為加熱器基材，還能夠使用例如銅、鐵、SUS、NCF。

通過加熱基板2對LCOS元件3進行加熱(例如，60℃)來使用，從而相比于常溫能夠使液晶的配向速度更快。由此，在如后所述地將光學(xué)裝置10用作光開關(guān)時，能夠加快切換速度。

圖2(a)是加熱基板2的俯視圖，圖2(b)是加熱基板的剖視圖。如圖2(a)和圖2(b)所示，加熱基板2在與LCOS元件3相對的面形成有凹部24，形成為中央凹陷的缽狀。

LCOS元件3和加熱基板2例如通過引線鍵合與電極端子(未圖示)連接，而實現(xiàn)與外部的導(dǎo)通，但是由于能夠利用公知技術(shù)，因此省略說明。

樹脂層4是用于將LCOS元件3固定于加熱基板2的層，由樹脂構(gòu)成。為了使加熱基板2的熱高效地傳遞到LCOS元件3，作為樹脂層4所使用的樹脂優(yōu)選為導(dǎo)熱性好且很難因加熱基板2的熱而劣化的樹脂。例如，能夠適當(dāng)使用環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂等。這些樹脂通過熱固化而將LCOS元件3固定于加熱基板2。

此處，通過觀察圖1(a)可知，在光學(xué)裝置10中，LCOS元件3的中央?yún)^(qū)域處的樹脂層4的層厚大于LCOS元件3的周緣區(qū)域處的樹脂層4的層厚。因此，如圖3所示，即使在加熱基板2的表面(與樹脂層4的邊界面)因起伏、異物、缺陷等而產(chǎn)生了凹凸，LCOS元件3的中央?yún)^(qū)域也相比于周緣區(qū)域更難受到其影響。即，在LCOS元件3的中央?yún)^(qū)域，由于通過層厚大(厚)的樹脂層4吸收加熱基板2的上述凹凸的影響，因此能夠抑制LCOS元件3的中央?yún)^(qū)域沿著該凹凸變形。此處，雖然在LCOS元件3的中央?yún)^(qū)域存在有效區(qū)域，但是沿著上述凹凸的變形被抑制，因此能夠避免光學(xué)性能的大幅降低。

而且，使LCOS元件3的周緣區(qū)域處的樹脂層4的層厚比中央?yún)^(qū)域處的樹脂層的層厚小，從而與在LCOS元件3的整個區(qū)域加厚樹脂層4的情況相比，容易將用于提高LCOS元件3的功能性的加熱器熱傳遞到LCOS元件3。即，不會阻礙從加熱基板2向LCOS元件3的熱供給，而能夠避免光學(xué)性能的大幅降低。

但是，由加熱基板2的起伏、異物、缺陷等引起的凹凸大多為10μm以上100μm以下。因此，當(dāng)層疊在其上的樹脂層4的層厚為10μm以上100μm以下時，能夠充分吸收加熱基板的凹凸，能夠保證光學(xué)元件的性能。

而且，在本實施方式中，樹脂層4的層厚從LCOS元件3的周緣區(qū)域到中央?yún)^(qū)域連續(xù)地增大。

從以上可知，在光學(xué)裝置10中，由于在LCOS元件3的中央?yún)^(qū)域很難產(chǎn)生變形，因此能夠避免光學(xué)性能的大幅降低。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)保證了LCOS元件3的性能的高質(zhì)量的光學(xué)裝置10。

如圖1(b)所示，光學(xué)裝置10例如收納于封裝體(殼體)21而作為光開關(guān)23使用。在圖1(b)例示的封裝體21設(shè)置有光學(xué)窗口22，在該光學(xué)窗口22上嵌入有光學(xué)玻璃，使光從該光學(xué)窗口相對于光學(xué)裝置10入射并反射。關(guān)于這種封裝體，能夠根據(jù)所收納的光學(xué)裝置的種類和用途，使用以往公知的封裝體。因此，省略說明。另外，關(guān)于光開關(guān)23的使用方法，也能夠利用以往公知的技術(shù)，因此省略說明。

(光學(xué)裝置的制造方法)

首先，如圖2(b)所示，以從周圍向中央凹陷的方式、即成為缽狀的方式，對板狀的陶瓷材料進行切削加工而形成加熱器基材。在如上所述地形成的加熱器基材上配置加熱電路和溫度控制電路，形成加熱基板2。

在如上所述地形成的加熱基板2上涂敷樹脂，在其上搭載LCOS元件3并使樹脂熱固化。通過熱而固化的樹脂形成為樹脂層4。

以下，對光學(xué)裝置10的變形例進行說明。

(變形例1)

圖4(a)是作為光學(xué)裝置10的變形例的光學(xué)裝置10的剖視圖。關(guān)于光學(xué)裝置10a，如圖4(a)所示，加熱基板2a的形狀與加熱基板2不同。加熱基板2a的形狀以外的結(jié)構(gòu)與光學(xué)裝置10相同。

如圖4(a)所示，加熱基板2a具有在與樹脂層4的邊界面上中央?yún)^(qū)域比周緣區(qū)域凹陷得低一階的形狀。換言之，具有周緣區(qū)域比中央?yún)^(qū)域高一階的形狀、或者在周緣區(qū)域形成有框部的形狀。

(變形例2)

圖4(b)是作為光學(xué)裝置10的其他變形例的光學(xué)裝置10b的剖視圖。關(guān)于光學(xué)裝置10b，如圖4(b)所示，加熱基板2b的形狀與加熱基板2不同。加熱基板2b的形狀以外的結(jié)構(gòu)與光學(xué)裝置10相同。

如圖4(b)所示，加熱基板2b具有在與樹脂層4的邊界面上中央?yún)^(qū)域比周緣區(qū)域低一階的形狀且在階梯差上設(shè)置有傾斜的形狀。關(guān)于加熱基板2b，雖然階梯差為一階，但是也可以是多階。

(變形例3)

圖4(c)是作為光學(xué)裝置10的另一變形例的光學(xué)裝置10c的剖視圖。如圖4(c)所示，關(guān)于光學(xué)裝置10c，加熱基板2c的形狀與加熱基板2不同。加熱基板2b的形狀以外的結(jié)構(gòu)與光學(xué)裝置10相同。

如圖4(c)所示，加熱基板2c具有在與樹脂層4的邊界面上從周緣區(qū)域到中央?yún)^(qū)域階梯性地凹陷的形狀。另外，并不限定臺階數(shù)。由于加熱基板2c從周緣區(qū)域到中央?yún)^(qū)域階梯性地凹陷，因此樹脂層的層厚從所述周緣區(qū)域到所述中央?yún)^(qū)域階梯性地變大。

在這些變形例的光學(xué)裝置10a、10b、10c中，LCOS元件3的中央?yún)^(qū)域處的樹脂層4的層厚也大于周緣區(qū)域處的樹脂層4的層厚。因此，即使在加熱基板2a、2b、2c的表面存在凹凸，也很難在LCOS元件3的中央?yún)^(qū)域產(chǎn)生變形，因此能夠避免光學(xué)性能的大幅降低。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)保證了LCOS元件3的性能的高質(zhì)量的光學(xué)裝置10a、10b、10c。

在這些變形例的光學(xué)裝置10a、10b、10c的制造方法中，既可以對板狀的陶瓷材料的中央?yún)^(qū)域進行切削加工來形成加熱器基材，也可以通過在板狀的陶瓷材料上堆放框狀的陶瓷材料(在變形例3中堆放多個不同的框狀陶瓷材料)的成型加工來形成加熱器基材。另外，框狀的陶瓷材料可以是圓狀也可以是多邊形狀。在變形性1和2中，由于框狀的陶瓷材料為一個，因此容易加工。

在上述的實施方式及其變形例中，對具備LCOS元件作為光學(xué)元件的光學(xué)裝置進行了說明。但是，本發(fā)明的光學(xué)裝置具備的光學(xué)元件并不限定于此。即，關(guān)于本發(fā)明的光學(xué)裝置具備的光學(xué)元件，只要是能夠與加熱基板一起使用的光學(xué)元件即可，例如，也可以是MEMS(Micro Electro Mechanical System)反射鏡元件。

(總結(jié))

本實施方式的光學(xué)裝置，具備光學(xué)元件、對該光學(xué)元件進行加熱的加熱基板以及介于該光學(xué)元件與該加熱基板之間的樹脂層，其特征在于，所述光學(xué)元件的中央?yún)^(qū)域處的所述樹脂層的層厚大于所述光學(xué)元件的周緣區(qū)域處的所述樹脂層的層厚。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于光學(xué)元件的中央?yún)^(qū)域處的樹脂層的層厚大于光學(xué)元件的周緣區(qū)域處的樹脂層的層厚，因此即使因起伏、異物、缺陷等而在與光學(xué)元件相對的加熱基板的表面(與樹脂層的邊界面)上產(chǎn)生凹凸，光學(xué)元件的中央?yún)^(qū)域也比周緣區(qū)域更難受到其影響。即，在光學(xué)元件的中央?yún)^(qū)域中，通過層厚大的(厚)樹脂層吸收加熱基板的上述凹凸的影響，因此能夠抑制光學(xué)元件的中央?yún)^(qū)域沿著該凹凸而變形。

此處，在大多的光學(xué)元件中，擔(dān)當(dāng)光學(xué)功能的有效區(qū)域不存在于光學(xué)元件的周緣區(qū)域，而存在于光學(xué)元件的中央?yún)^(qū)域。因此，在光學(xué)元件的中央?yún)^(qū)域產(chǎn)生的變形會導(dǎo)致光學(xué)性能的降低。相對于此，在本實施方式的光學(xué)裝置中，由于很難在光學(xué)元件的中央?yún)^(qū)域產(chǎn)生變形，因此能夠避免光學(xué)性能的大幅降低。

而且，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在光學(xué)元件的周緣區(qū)域使樹脂層的層厚比中央?yún)^(qū)域處的樹脂層的層厚小，從而即使在光學(xué)元件的整個區(qū)域加厚樹脂層的情況下，也容易將來自加熱基板的熱傳遞到光學(xué)元件。即，不會阻礙從加熱基板向光學(xué)元件的熱供給，能夠避免光學(xué)性能的大幅降低。

另外，本實施方式的光學(xué)裝置除了上述結(jié)構(gòu)以外，優(yōu)選的是，因在所述加熱基板的與所述光學(xué)元件相對的面形成的凹部，所述光學(xué)元件的中央?yún)^(qū)域處的所述樹脂層的層厚大于所述光學(xué)元件的周緣區(qū)域處的所述樹脂層的層厚。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠通過在與加熱基板的光學(xué)元件相對的面形成凹部這一容易的方法，使光學(xué)元件的中央?yún)^(qū)域處的樹脂層的層厚大于光學(xué)元件的周緣區(qū)域處的樹脂層的層厚。

另外，在本實施方式的光學(xué)裝置中，除了上述結(jié)構(gòu)以外，優(yōu)選的是，所述中央?yún)^(qū)域處的所述樹脂層的層厚為10μm以上100μm以下。

由加熱基板的起伏、異物、缺陷等引起的凹凸一般為10μm以上100μm以下。因此，當(dāng)在其上層疊的樹脂層的層厚為10μm以上100μm以下時，能夠通過該樹脂層充分地吸收加熱基板的凹凸，因此能夠有效地避免光學(xué)元件的性能降低。

另外，在本實施方式的光學(xué)裝置中，除了上述結(jié)構(gòu)以外，優(yōu)選的是，所述光學(xué)元件在所述中央?yún)^(qū)域設(shè)置有有效區(qū)域。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，很難在光學(xué)元件的有效區(qū)域產(chǎn)生變形，因此能夠更有效地避免光學(xué)元件的性能降低。

另外，在本實施方式的光學(xué)裝置中，除了上述結(jié)構(gòu)以外，所述光學(xué)元件也可以是通過層疊不同種類材料而構(gòu)成的光學(xué)元件、例如LCOS元件。

在層疊有不同種類材料的LCOS元件等的光學(xué)元件中，大多會由于各層的膨脹系數(shù)不同而出現(xiàn)彎曲。當(dāng)光學(xué)元件彎曲時，由于中央?yún)^(qū)域比周緣區(qū)域更靠近加熱基板的表面，因此在光學(xué)元件的中央?yún)^(qū)域容易產(chǎn)生沿著加熱基板的凹凸的變形。相對于此，在本實施方式的光學(xué)裝置中，由于光學(xué)元件的中央?yún)^(qū)域處的樹脂層的層厚大于周緣區(qū)域處的樹脂層的層厚，因此在光學(xué)元件的中央?yún)^(qū)域中很難產(chǎn)生沿著加熱基板的凹凸的變形。由此，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠有效地避免通過層疊不同種類材料而構(gòu)成的LCOS等光學(xué)元件的性能降低。

另外，在本實施方式的光學(xué)裝置中，除了上述結(jié)構(gòu)以外，優(yōu)選的是，從所述周緣區(qū)域到所述中央?yún)^(qū)域，所述樹脂層的層厚連續(xù)地變大。

另外，在本實施方式的光學(xué)裝置中，優(yōu)選的是，從所述周緣區(qū)域到所述中央?yún)^(qū)域，所述樹脂層的層厚階梯性地變大。

另外，本實施方式的光開關(guān)的特征在于，具備上述任意一個光學(xué)裝置。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠提供保證了性能的光開關(guān)。

(付記事項)

本發(fā)明不限定于上述的實施方式和各變形例，能夠在權(quán)利要求所示的范圍內(nèi)進行各種變更，適當(dāng)組合實施方式或?qū)嵤├泄_的技術(shù)手段而得到的實施方式也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。

工業(yè)上的可利用性

本發(fā)明能夠在將例如LCOS元件或MEMS反射鏡元件等光學(xué)元件經(jīng)由樹脂層固定于加熱基板的光學(xué)裝置以及具備該光學(xué)裝置的光開關(guān)中利用。

標(biāo)號說明

2 加熱基板

3 LCOS元件(光學(xué)元件)

3a 液晶層

3b 硅層

4 樹脂層

10、10a、10b、10c 光學(xué)裝置

23 光開關(guān)

21 封裝體

100 以往的光學(xué)裝置。