(57)【要約】【課題】レンズの周囲にクラックが発生するのを抑制することが可能なレンズシートを提供する。【解決手段】透明な樹脂と、前記樹脂の上に形成された凸状のレンズを含むレンズ部と、前記レンズの周囲に形成され、前記レンズよりも高さの低い突起と、を備えるレンズシートにより上記課題を解決する。【選択図】図３
2019078970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な樹脂と、
前記樹脂の上に形成された凸状のレンズを含むレンズ部と、
前記レンズの周囲に形成され、前記レンズよりも高さの低い突起と、
を備える、
レンズシート。
【請求項２】
前記突起は、円環形状に形成されている、
請求項１に記載のレンズシート。
【請求項３】
前記レンズと前記突起との間には隙間が設けられている、
請求項１又は２に記載のレンズシート。
【請求項４】
前記突起は、前記レンズと同一材料により形成されている、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレンズシート。
【請求項５】
シート状の光導波路と、
前記光導波路の上に設けられた請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレンズシートと、
前記レンズシートの上に設けられたフレキシブル基板と、
を備える、
光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズシート及び光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板と、ガラス基板の上に形成されＵＶ硬化樹脂からなるレンズとを有するレンズシートが知られている（例えば、特許文献１参照）。このレンズシートは、ガラス基板と金型との間の空間に行き渡るようにＵＶ硬化樹脂をラミネートし、ＵＶ硬化樹脂を硬化させた後、ガラス基板及びＵＶ硬化樹脂を金型から引き剥がすことで製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２０１３／１８７５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の製造方法で基材として柔軟性を有する樹脂を用いると、レンズシートを金型から引き剥がす際に樹脂が撓むため、レンズの裾部に応力が加わり、レンズの周囲にクラックが発生する虞がある。
【０００５】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、レンズの周囲にクラックが発生するのを抑制することが可能なレンズシートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るレンズシートは、透明な樹脂と、前記樹脂の上に形成された凸状のレンズを含むレンズ部と、前記レンズの周囲に形成され、前記レンズよりも高さの低い突起と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
開示のレンズシートによれば、レンズの周囲に形成された突起によりレンズシートを金型から引き剥がす際の応力を緩和することができるので、レンズの周囲にクラックが発生するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】レンズシートの製造工程の説明図
【図２】レンズシートに発生するクラックの説明図
【図３】第１実施形態のレンズシートを示す図
【図４】図３のレンズシートを金型から引き剥がすときの応力の説明図（１）
【図５】図３のレンズシートを金型から引き剥がすときの応力の説明図（２）
【図６】比較例のレンズシートを金型から引き剥がすときの応力の説明図
【図７】第１実施形態のレンズシートを備える光モジュールの分解斜視図
【図８】光モジュールの要部を示す平面図
【図９】光モジュールの要部を示す断面図
【図１０】第２実施形態のレンズシートを示す図
【図１１】第３実施形態のレンズシートを示す図
【図１２】第４実施形態のレンズシートを示す図
【図１３】第５実施形態のレンズシートを示す図
【図１４】第６実施形態のレンズシートを示す図
【図１５】第７実施形態のレンズシートを示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１０】
最初に、基材として柔軟性を有する透明な樹脂を用いたレンズシートを製造する際にレンズの周囲に発生するクラックについて説明する。図１は、レンズシートの製造工程の説明図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）は、レンズシートの製造工程を説明する概略断面図である。図１（ｃ）は、図１（ｂ）における領域Ａ１の拡大図である。なお、図１（ｂ）における矢印は、レンズシートを金型から引き剥がす方向を示す。
【００１１】
図１（ａ）に示されるように、レンズシートを製造する際には、最初に金型１００にＵＶ硬化樹脂１０１を塗布し、ＵＶ硬化樹脂１０１の上に基材である樹脂１０２を貼り付けてラミネートする。続いて、ＵＶ硬化樹脂１０１に紫外光を照射してＵＶ硬化樹脂１０１を硬化させる。
【００１２】
続いて、図１（ｂ）に示されるように、ＵＶ硬化樹脂１０１及び樹脂１０２を含むレンズシート１０３を金型１００から引き剥がす。このとき、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示されるようにレンズシート１０３が撓むため、樹脂１０２に形成されたレンズ１０４の裾部に応力が加わり、レンズ１０４の周囲（図中Ａ２で示される領域）にクラックが発生する場合がある。また、クラックは、樹脂１０２のレンズ１０４の周囲とは異なる部分に発生する場合もある。
【００１３】
図２は、レンズシート１０３に発生するクラックの説明図である。図２（ａ）は、図中の左側から右側に向かってレンズシート１０３を金型１００から引き剥がした後のレンズシート１０３の概略断面図である。図２（ｂ）は、下側から上側に向かってレンズシート１０３を金型１００から引き剥がした後のレンズシート１０３の顕微鏡像である。
【００１４】
基材として柔軟性を有する樹脂１０２を用いたレンズシート１０３を製造する場合、図２（ａ）に示されるようにレンズシート１０３にクラックが発生する場合がある。具体的には、図２（ｂ）に示されるように、レンズシート１０３を引き剥がし始める側の部分（図中Ａ３で示される領域）にクラックが発生する場合が多い。このように、レンズ１０４の周囲にクラックが発生すると、レンズ１０４が樹脂１０２から剥がれる等、レンズシート１０３の信頼性が悪化する。
【００１５】
そこで、以下の各実施形態では、レンズの周囲にクラックが発生するのを抑制することが可能なレンズシートについて説明する。
【００１６】
〔第１実施形態〕
第１実施形態のレンズシートについて説明する。図３は第１実施形態のレンズシートを示す図である。図３（ａ）はレンズシートの平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）における一点鎖線３Ｂ−３Ｂにおいて切断したレンズシートの断面図である。
【００１７】
図３に示されるように、レンズシート３０は、透明な樹脂３２と、レンズ部３４と、突起３６とを備える。
【００１８】
樹脂３２は透明性及び柔軟性を有する基材であり、例えばポリカーボネートである。
【００１９】
レンズ部３４は樹脂３２の上に形成されている。レンズ部３４の上面には凸状のレンズ３５が形成されている。レンズ３５は、例えば球面レンズであってもよく、非球面レンズであってもよい。レンズ３５の直径Ｄ１は、例えば１００μｍである。レンズ３５の高さＨ１は、例えば３０μｍである。レンズ部３４におけるレンズ３５が形成されていない部分の厚さＨ２は、例えば数μｍである。
【００２０】
突起３６は、レンズ部３４の上に、レンズ３５の周りを囲むように円環形状に形成されている。突起３６の高さＨ３はレンズ３５の高さＨ１よりも低く、例えばＨ１の半分以下であることが好ましい。Ｈ１＞Ｈ３であることにより、レンズシート３０を金型３８から引き剥がす際、突起３６によりレンズ部３４にクラックが発生するのを抑制することができる。突起３６は、応力緩和の観点からレンズ３５に対し隙間Ｓ１を空けて形成されていることが好ましい。また、突起３６は、レンズ３５と同一材料により形成されていることが好ましい。突起３６とレンズ３５とが同一材料である場合、一つの金型を用いてレンズ３５と突起３６とを同時に形成することができるので、レンズシート３０を製造する工数を削減することができる。また、複数の金型を用いてレンズシート３０を製造する場合と異なり、レンズ３５の形成工程と突起３６の形成工程との間で位置合わせが不要となる。
【００２１】
図４及び図５は、図３のレンズシート３０を金型３８から引き剥がすときの応力の説明図である。図４（ａ）はレンズシート３０の平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）における４Ｂ−４Ｂにおいて切断した、Ｘ１−Ｘ１で示される位置までレンズシート３０を金型３８から引き剥がしたときのレンズシート３０の断面図である。図４（ｃ）は、図４（ａ）におけるＸ１−Ｘ１上でレンズシート３０に加わる応力を示す図であり、縦軸はＸ１−Ｘ１上の位置を示し、横軸は相対的応力を示す。
【００２２】
金型３８からレンズシート３０を突起３６が形成されている位置まで引き剥がすと、図４（ｃ）に示されるように、レンズシート３０の突起３６が形成されている位置ｐ２において最も大きな応力が加わっていることが分かる。このとき、位置ｐ２での応力は０．５程度である。
【００２３】
図５（ａ）はレンズシート３０の平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の５Ｂ−５Ｂにおいて切断した、Ｘ２−Ｘ２の位置までレンズシート３０を金型３８から引き剥がしたときのレンズシート３０の断面図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）のＸ２−Ｘ２上の位置におけるレンズシート３０に加わる応力を示す図であり、縦軸はＸ２−Ｘ２上の位置を示し、横軸は相対的応力を示す。
【００２４】
金型３８からレンズシート３０をレンズ３５が形成されている位置まで引き剥がすと、図５（ｃ）に示されるように、レンズシート３０のレンズ３５が形成されている位置ｐ５に応力が加わっていることが分かる。また、応力は、突起３６が形成されている位置ｐ４，ｐ６にも加わっていることが分かる。このとき、位置ｐ４での応力は０．３程度であり、位置ｐ５での応力は０．５程度であり、位置ｐ６での応力は０．３程度である。
【００２５】
図６は、比較例のレンズシート９３０を金型９３８から引き剥がすときの応力の説明図である。図６（ａ）はレンズシート９３０の平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の６Ｂ−６Ｂにおいて切断した、Ｘ２−Ｘ２の位置までレンズシート９３０を金型９３８から引き剥がしたときのレンズシート９３０の断面図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）におけるＸ２−Ｘ２上でのレンズシート９３０に加わる応力を示す図であり、縦軸はＸ２−Ｘ２上の位置を示し、横軸は相対的応力を示す。
【００２６】
金型９３８からレンズシート９３０をレンズ９３５が形成されている位置まで引き剥がすと、図６（ｃ）に示されるように、レンズシート９３０のレンズ９３５が形成されている位置ｐ７において最も大きな応力が加わっていることが分かる。このとき、位置ｐ７での応力は１．０程度である。この応力は、図５で示した第１実施形態のレンズシート３０の場合と比較して２倍の値である。
【００２７】
第１実施形態のレンズシート３０では、レンズ３５の周囲に形成された突起３６によりレンズシート３０を金型から引き剥がす際の応力を緩和することができる。その結果、レンズ３５の周囲にクラックが発生するのを抑制することができる。
【００２８】
次に、第１実施形態のレンズシート３０を備える光モジュールについて説明する。図７は、レンズシート３０を備える光モジュールの分解斜視図である。図８は、光モジュールの要部を示す平面図である。
【００２９】
図７及び図８に示されるように、光モジュールは、シート状の光導波路２０の上に、レンズシート３０及びフレキシブル基板４０が積層されている。
【００３０】
光導波路２０は、コアがクラッドにより挟まれ覆われているものであり、一方の端部にはレンズ付フェルール９０が接続されている。光導波路２０の他方の端部近傍には、光導波路２０の一部をＶ字状に除去することにより不図示のミラーが形成されている。レンズシート３０の面３０ａには複数のレンズ３５が一列に等間隔で形成されている。レンズシート３０の面３０ｂは、光導波路２０と粘着シート７０により貼り合わせられている。
【００３１】
フレキシブル基板４０の面４０ａには、発光素子５０、受光素子６０、ドライバ５５、及びＴＩＡ（Trans impedance Amplifier）６５が実装されている。発光素子５０は複数の発光部を有しており、例えばＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）である。受光素子６０は複数の受光部を有しており、例えばフォトダイオードである。ドライバ５５は、発光素子５０を駆動するためのＩＣ（Integrated Circuit）である。ＴＩＡ６５は、受光素子６０が検出した光により生じた電流を電圧に変換するＩＣである。フレキシブル基板４０に実装されている発光素子５０、受光素子６０、ドライバ５５、及びＴＩＡ６５は、不図示のバンプを介してフレキシブル基板４０に実装されている。
【００３２】
フレキシブル基板４０には、発光素子５０が出射する光及び受光素子６０に入射する光の光路に貫通穴が設けられている。フレキシブル基板４０の面４０ｂは、レンズシート３０の面３０ａと粘着シート８０により貼り合わせられている。このため、粘着シート８０にも光路となる部分に貫通穴８１が設けられている。粘着シート７０，８０は例えば透明な両面テープである。
【００３３】
図９は光モジュールの要部を示す断面図であり、図８における一点鎖線IX−IXにおいて切断した光モジュールの断面を示す。
【００３４】
図９に示されるように、レンズシート３０は、樹脂３２と、レンズ３５を含むレンズ部３４と、突起３６とを有する。レンズシート３０の面３０ａには粘着シート８０が貼り付けられており、粘着シート８０の面８０ｂにはフレキシブル基板４０が貼り付けられている。突起３６の高さは粘着シート８０の厚さよりも小さく、前述したように例えばレンズ３５の高さの半分以下であることが好ましい。突起３６の高さを粘着シート８０の厚さよりも小さくすことにより、突起３６がフレキシブル基板４０と干渉するのを防止することができる。
【００３５】
フレキシブル基板４０の面４０ａには発光素子５０がバンプ５２を介して接続されており、バンプ５２と発光素子５０の側面はサイドフィル５３に覆われている。図示はしないが、受光素子６０も同様に面４０ａにバンプを介して接続されており、バンプと受光素子６０の側面はサイドフィルに覆われている。フレキシブル基板４０には、発光素子５０が出射する光及び受光素子６０に入射する光の光路に貫通穴４１が設けられている。また、光導波路２０の面２０ａには粘着シート７０が貼り付けられており、粘着シート７０の面７０ｂにはレンズシート３０が貼り付けられている。
【００３６】
このように、第１実施形態の光モジュールは、レンズ３５周囲へのクラック発生が抑制されたレンズシート３０を備えるので、長期間使用した場合であってもレンズ部３４が樹脂３２から剥がれにくい。その結果、光モジュールの長期信頼性が向上する。
【００３７】
〔第２実施形態〕
第２実施形態のレンズシートについて説明する。図１０は第２実施形態のレンズシートを示す図である。図１０（ａ）はレンズシートの平面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）における一点鎖線１０Ｂ−１０Ｂにおいて切断したレンズシートの断面図である。
【００３８】
図１０に示されるように、第２実施形態のレンズシート３０Ａは、レンズ３５の周囲に形成された複数（図示の例では７つ）の円環形状の突起３６Ａを有する。複数の突起３６Ａの各々は、間隔を空けることなく連続して形成されている。なお、その他の構成については、第１実施形態のレンズシート３０と同様である。
【００３９】
第２実施形態のレンズシート３０Ａによれば、第１実施形態と同様に、レンズ３５の周囲に形成された複数の突起３６Ａによりレンズシート３０を金型から引き剥がす際の応力を緩和することができる。その結果、レンズ３５の周囲にクラックが発生するのを抑制することができる。
【００４０】
〔第３実施形態〕
第３実施形態のレンズシートについて説明する。図１１は第３実施形態のレンズシートを示す図である。図１１（ａ）はレンズシートの平面図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）における一点鎖線１１Ｂ−１１Ｂにおいて切断したレンズシートの断面図である。
【００４１】
図１１に示されるように、第３実施形態のレンズシート３０Ｂは、レンズ３５の周囲に、外側に向かって高さが低くなる複数（図示の例では３つ）の円環形状の突起３６Ｂを有する。なお、その他の構成については、第２実施形態のレンズシート３０Ａと同様である。
【００４２】
第３実施形態のレンズシート３０Ｂによれば、第１実施形態と同様に、レンズ３５の周囲に形成された突起３６Ｂによりレンズシート３０Ｂを金型から引き剥がす際の応力を緩和することができる。その結果、レンズ３５の周囲にクラックが発生するのを抑制することができる。
【００４３】
〔第４実施形態〕
第４実施形態のレンズシートについて説明する。図１２は第４実施形態のレンズシートを示す図である。図１２（ａ）はレンズシートの平面図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）における一点鎖線１２Ｂ−１２Ｂにおいて切断したレンズシートの断面図である。
【００４４】
図１２に示されるように、第４実施形態のレンズシート３０Ｃは、複数（図示の例では５つ）の連続して形成された円環形状の第１の突起３６Ｃの外側に、間隔を空けて形成された第２の突起３７Ｃを有する。なお、その他の構成については、第２実施形態のレンズシート３０Ａと同様である。
【００４５】
第４実施形態のレンズシート３０Ｃによれば、第１実施形態と同様に、レンズ３５の周囲に形成された第１の突起３６Ｃ及び第２の突起３７Ｃによりレンズシート３０Ｃを金型から引き剥がす際の応力を緩和することができる。その結果、レンズ３５の周囲にクラックが発生するのを抑制することができる。
【００４６】
また、レンズシート３０Ｃを光導波路やフレキシブル基板に貼り付ける際にレンズ３５を画像認識して搭載するが、第１の突起３６Ｃの外側に間隔を空けて第２の突起３７Ｃを配置しているので、連続して突起を配置する場合に比べてパターンの認識性が改善する。
【００４７】
〔第５実施形態〕
第５実施形態のレンズシートについて説明する。図１３は第５実施形態のレンズシートを示す図である。図１３（ａ）はレンズシートの平面図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）における一点鎖線１３Ｂ−１３Ｂにおいて切断したレンズシートの断面図である。
【００４８】
図１３に示されるように、第５実施形態のレンズシート３０Ｄは、複数（図示の例では３つ）の円環形状の第１の突起３６Ｄの外側に、間隔を空けて第２の突起３７Ｄが形成されている。複数の第１の突起３６Ｄの各々は、第３実施形態の突起３６Ｂと同様に、その高さがレンズ３５に近い側から遠い側に向かって低くなっている。なお、その他の構成については、第３実施形態のレンズシート３０Ｂと同様である。
【００４９】
第５実施形態のレンズシート３０Ｄによれば、第１実施形態と同様に、レンズ３５の周囲に形成された第１の突起３６Ｄ及び第２の突起３７Ｄによりレンズシート３０Ｄを金型から引き剥がす際の応力を緩和することができる。その結果、レンズ３５の周囲にクラックが発生するのを抑制することができる。
【００５０】
また、レンズシート３０Ｄを光導波路やフレキシブル基板に貼り付ける際にレンズ３５を画像認識して搭載するが、第１の突起３６Ｄの外側に間隔を空けて第２の突起３７Ｄを配置しているので、連続して突起を配置する場合に比べてパターンの認識性が改善する。
【００５１】
〔第６実施形態〕
第６実施形態のレンズシートについて説明する。図１４は第６実施形態のレンズシートを示す図である。図１４（ａ）はレンズシートの平面図である。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）における一点鎖線１４Ｂ−１４Ｂにおいて切断したレンズシートの断面図である。
【００５２】
図１４に示されるように、第６実施形態のレンズシート３０Ｅは、レンズ３５の周囲に互いに間隔を空けて形成された第１の突起３６Ｅ及び第２の突起３７Ｅを有する。第２の突起３７Ｅの高さは、第１の突起３６Ｅの高さと同じであっても、異なっていてもよい。なお、その他の構成については、第１実施形態のレンズシート３０と同様である。
【００５３】
第６実施形態のレンズシート３０Ｅによれば、第１実施形態と同様に、レンズ３５の周囲に形成された第１の突起３６Ｅ及び第２の突起３７Ｅによりレンズシート３０Ｅを金型から引き剥がす際の応力を緩和することができる。その結果、レンズ３５の周囲にクラックが発生するのを抑制することができる。
【００５４】
また、レンズシート３０Ｅを光導波路やフレキシブル基板に貼り付ける際にレンズ３５を画像認識して搭載するが、第１の突起３６Ｅの外側に間隔を空けて第２の突起３７Ｅを配置しているので、連続して突起を配置する場合に比べてパターンの認識性が改善する。
【００５５】
〔第７実施形態〕
第７実施形態のレンズシートについて説明する。図１５は第７実施形態のレンズシートを示す図である。図１５（ａ）はレンズシートの平面図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）における一点鎖線１５Ｂ−１５Ｂにおいて切断したレンズシートの断面図である。
【００５６】
図１５に示されるように、第７実施形態のレンズシート３０Ｆは、レンズ３５の周囲に、レンズ３５と同心円の周方向に沿って互いに間隔を空けて形成された複数のドット形状の突起３６Ｆを有する。図示の例では、１６個の突起３６Ｆが、レンズ３５の周囲にレンズ３５と同心円の周方向に沿って互いに間隔を空けて形成されている。なお、その他の構成については、第１実施形態のレンズシート３０と同様である。
【００５７】
第７実施形態のレンズシート３０Ｆによれば、第１実施形態と同様に、レンズ３５の周囲に形成された突起３６Ｆによりレンズシート３０Ｆを金型から引き剥がす際の応力を緩和することができる。その結果、レンズ３５の周囲にクラックが発生するのを抑制することができる。
【００５８】
特に、第７実施形態では、レンズ３５と同心円の周方向に沿って形成されたドットパターンの突起３６Ｆが、レンズ３５と同じ加工方法で形成できるため、金型の製造性が良いという効果が得られる。
【００５９】
以上、実施形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００６０】
２０  光導波路
３０  レンズシート
３２  樹脂
３４  レンズ部
３５  レンズ
３６  突起
【図１】
2019078970.tif 000003
【図２】
2019078970.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019078970.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2019078970.tif 000012
【図１１】
2019078970.tif 000013
【図１２】
2019078970.tif 000014
【図１３】
2019078970.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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