(57)【要約】【課題】回折格子を使用した集光素子及びこれの製造方法を提供する。【解決手段】上記集光素子は、中央ブロック、上記中央ブロックの左右に各々位置する一対の垂直回折格子ブロック、及び上記中央ブロックの上下に各々位置する一対の水平回折格子ブロックを備える。上記垂直回折格子ブロックは、垂直軸方向に延長されたライン形態のお互いに平行した垂直回折格子を備え、上記水平回折格子ブロックは、水平軸方向に延長されたライン形態のお互いに平行した水平回折格子を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央ブロック；
上記中央ブロックの左右に各々位置して、垂直軸方向に延長されたライン形態のお互いに平行した垂直回折格子を備える一対の垂直回折格子ブロック；及び、
上記中央ブロックの上下に各々位置して、水平軸方向に延長されたライン形態のお互いに平行した水平回折格子を備える一対の水平回折格子ブロックを含む集光素子。
【請求項２】
請求項１において、
上記中央ブロックの４つの隅部に隣接して位置する斜線回折格子ブロックをさらに含む集光素子。
【請求項３】
請求項２において、
上記斜線回折格子ブロックの各々は、斜線方向に配列された四角六面体回折格子を備える集光素子。
【請求項４】
中央領域、上記中央領域の上下左右に各々位置する上部領域、下部領域、左側領域及び右側領域を備えるモールディング基板を提供して、
上記左右側領域内にお互いに平行した垂直トレンチラインを形成して、上記上下部領域内にお互いに平行した水平トレンチラインを形成する段階；及び、
上記トレンチラインを備えるモールディング基板上に光学樹脂を提供し、中央ブロック、上記中央ブロックの左右に各々位置して、垂直軸方向に延長されたライン形態のお互いに平行した垂直回折格子を備える一対の垂直回折格子ブロック、及び上記中央ブロックの上下に各々位置して、水平軸方向に延長されたライン形態のお互いに平行した水平回折格子を備える一対の水平回折格子ブロックを有する集光素子を形成する段階を含む集光素子製造方法。
【請求項５】
請求項４において、
上記トレンチラインを形成する段階は、上記モールディング基板上にレジストパターンを形成する段階、及び上記レジストパターンをマスクとして上記モールディング基板を蝕刻する段階を含む集光素子製造方法。
【請求項６】
請求項５において、
上記レジストパターンは、電子ビームリソグラフィ法を使用して形成する集光素子製造方法。
【請求項７】
請求項４において、
上記モールディング基板は、高速中性粒子ビームを使用して蝕刻する集光素子製造方法。
【請求項８】
請求項４において、
上記モールディング基板は、上記中央領域の４つの隅部に隣接する中間領域をさらに含み、上記トレンチラインを形成すると同時に、上記中間領域に斜線方向に隣接して配列された四角六面体トレンチを形成する集光素子製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子及びこれの製造方法に関し、より詳しくは、集光素子及びこれの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集光素子として一般的に使われるフレネルレンズは、凸レンズのような作用をする一方、厚さは減少されたものであって、凸レンズのレンズ面を同心円状に分割して、分割されたレンズ面を平板形状に配置した構造を有する。上記分割されたレンズ面をフレネル面と呼ぶ。上記フレネル面のうち少なくとも中央に位置した面は球面である。
【０００３】
このようなフレネルレンズを製作するためには、金型原版をダイアモンドバイトを使用して切削して上記フレネル面に対応するプロファイルを有する金型を製作した後、上記金型を使用してフレネルレンズをモールディングする過程を経る。
【０００４】
然しながら、このような方法を使用する場合には、上記フレネルレンズの大きさを縮小させるには限界がある。半導体工程技術を使用して上記フレネルレンズを形成するとすれば、レンズの大きさを縮小させることができるが、上記球面のフレネル面を半導体工程技術を使用して形成するのは相当難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は、半導体工程技術を使用して製造することができる超小型の集光素子及びこれの製造方法を提供することである。
【０００６】
本発明の技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されることなく、言及されない他の技術的課題は以下の記載から当業者が明確に分かることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一側面は集光素子を提供する。上記集光素子は、中央ブロック、上記中央ブロックの左右に各々位置する一対の垂直回折格子ブロック、及び上記中央ブロックの上下に各々位置する一対の水平回折格子ブロックを備える。上記垂直回折格子ブロックは垂直軸方向に延長されたライン形態のお互いに平行した垂直回折格子を備え、上記水平回折格子ブロックは水平軸方向に延長されたライン形態のお互いに平行した水平回折格子を備える。
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の他の側面は集光素子の製造方法を提供する。まず、中央領域、上記中央領域の上下左右に各々位置する上部領域、下部領域、左側領域及び右側領域を備えるモールディング基板を提供する。上記左右側領域内にお互いに平行した垂直トレンチラインを形成して、上記上下部領域内にお互いに平行した水平トレンチラインを形成する。上記トレンチラインを備えるモールディング基板上に光学樹脂を提供し、中央ブロック、上記中央ブロックの左右に各々位置して、垂直軸方向に延長されたライン形態のお互いに平行した垂直回折格子を備える一対の垂直回折格子ブロック、及び上記中央ブロックの上下に各々位置して、水平軸方向に延長されたライン形態のお互いに平行した水平回折格子を備える一対の水平回折格子ブロックを有する集光素子を形成する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、集光素子がライン形態の回折格子を備えて半導体製造工程を使用して形成することができる。従って、集光素子の集積度を大きく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例による集光素子を示した平面図である。
【図２】図１の切断線Ｉ-Ｉ'に沿った断面図である。
【図３】本発明の一実施例による集光素子を使用して光を集束させる方法を示した概略図である。
【図４】本発明の他の実施例による太陽電池モジュールを示した概略図である。
【図５】（５ａ）ないし（５ｅ）は本発明の一実施例による集光素子を製造する方法を示した断面図である。
【図６】（６ａ）及び（６ｂ）はモールディングパターンを示したＳＥＭ(Scanning ElectronMicroscope)写真である。
【図７】回折格子の深さに伴う伝送効率(transmission efficiency)を示したグラフである。
【図８】（８ａ）及び（８ｂ）は回折角に伴う正規化された回折強度(Normalized diffraction intensity)を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明をより具体的に説明するために、本発明に係る望ましい実施例を添付図面を参照してさらに詳細に説明する。然しながら、本発明はここで説明する実施例に限定されることなく、他の形態で具体化されることもできる。図面において、層が他の層または基板"上"にあると言及される場合、それは他の層または基板上に直接形成されたりまたはそれらの間に第３の層が介在されることもできる。
【００１２】
図１は、本発明の一実施例による集光素子を示した平面図である。図２は、図１の切断線Ｉ-Ｉ'に沿った断面図である。
【００１３】
図１及び図２を参照すると、集光素子(１００)は、中央ブロック(Ｃ)、上記中央ブロック(Ｃ)の左右に各々位置する第１及び第２の垂直回折格子ブロック(ＶＢ１、ＶＢ２)、及び上記中央ブロック(Ｃ)の上下に各々位置する第１及び第２の水平回折格子ブロック(ＨＢ１、ＨＢ２)を含む。上記集光素子(１００)の材質は、ガラス、ＰＭＭＡ(Polymethylmethacrylate)またはポリカーボネートであってもよい。
【００１４】
上記中央ブロック(Ｃ)は、回折格子が形成されない領域であってもよい。
【００１５】
上記一対の垂直回折格子ブロック(ＶＢ１、ＶＢ２)は、これらが上記中央ブロック(Ｔ)と接する境界線に平行した多数個の垂直回折格子(Ｄ_Ｖ)を備える。上記垂直回折格子(Ｄ_Ｖ)はお互いに平行したライン形態であってもよく、上記垂直回折格子(Ｄ_Ｖ)の側壁は上記垂直回折格子の上部表面に対して実質的に垂直であってもよい。上記垂直回折格子(Ｄ_Ｖ)は第１周期(Ｐ１)で配列され、上記垂直回折格子(Ｄ_Ｖ)の各々の幅は第１周期(Ｐ１)×第１充てん定数(fill factor、Ｆ１)で表現されることができる。ここで、充てん定数は、回折格子の単位周期に対する回折格子が占める幅の比率を意味する。一例として、上記第１充てん定数(Ｆ１)は０.５であってもよい。
【００１６】
上記一対の水平回折格子ブロック(ＨＢ１、ＨＢ２)は、これらが上記中央ブロック(Ｃ)と接する境界線に平行した多数個の水平回折格子(Ｄ_Ｈ)を備える。上記水平回折格子(Ｄ_Ｈ)もお互いに平行したライン形態であってもよく、上記水平回折格子(Ｄ_Ｈ)の側壁は上記水平回折格子の上部表面に対して実質的に垂直であってもよい。上記水平回折格子(Ｄ_Ｈ)は第２周期(Ｐ２)で配列され、上記水平回折格子(Ｄ_Ｈ)の各々の幅は第２周期(Ｐ２)×第２充てん定数(Ｆ２)で表現されることができる。一例として、上記第２周期(Ｐ２)は上記第１周期(Ｐ１)と同じであってもよく、上記第２充てん定数(Ｆ２)は０.５であってもよい。
【００１７】
さらに、上記中央ブロック(Ｃ)の４つの隅部に隣接して斜線回折格子ブロック(ＤＢ１、ＤＢ２、ＤＢ３、ＤＢ４)が位置することができる。上記斜線回折格子ブロック(ＤＢ１、ＤＢ２、ＤＢ３、ＤＢ４)は、上記第１の垂直及び第１の水平回折格子ブロック(ＶＢ１、ＨＢ１)間に位置する第１の斜線回折格子ブロック(ＤＢ１)、上記第１の水平及び第２の垂直回折格子ブロック(ＨＢ１、ＶＢ２)間に位置する第２の斜線回折格子ブロック(ＤＢ２)、上記第２の垂直及び第２の水平回折格子ブロック(ＶＢ２、ＨＢ２)間に位置する第３の斜線回折格子ブロック(ＤＢ３)及び上記第２の水平及び第１の垂直回折格子ブロック(ＨＢ２、ＶＢ１)間に位置する第４の斜線回折格子ブロック(ＤＢ４)を備えることができる。
【００１８】
上記斜線回折格子ブロック(ＤＢ１、ＤＢ２、ＤＢ３、ＤＢ４)の各々は、斜線方向に隣接して配列する四角六面体回折格子(Ｄ_Ｃ)を含むことができる。上記四角六面体回折格子(Ｄ_Ｃ)は正六面体、即ち、キューブ、直六面体または四角錐台の形態を有することができる。上記斜線方向に隣接して配列する四角六面体回折格子(Ｄ_Ｃ)はそれの隅部の少なくとも一部がお互いに接することができる。
【００１９】
上記四角六面体回折格子(Ｄ_Ｃ)は、水平軸(Ｈ)方向に第３周期(ＰＨ)で配列され、垂直軸(Ｖ)方向に第４周期(ＰＶ)で配列される。また、上記四角六面体回折格子(Ｄ_Ｃ)の各々の水平軸(Ｈ)方向幅は、第３周期(ＰＨ)×第３充てん定数(ＦＨ)で表現されることができ、垂直軸(Ｖ)方向幅は第４周期(ＰＶ)×第４充てん定数(ＦＶ)で表現されることができる。一例として、上記四角六面体回折格子(Ｄ_Ｃ)の各々の水平軸方向幅(ＰＨ.ＦＨ)と垂直軸方向幅(ＰＶ.ＦＶ)は同一であってもよい。言い換えると、上記四角六面体回折格子(Ｄ_Ｃ)の上部面は正四角形であってもよい。さらに、上記第３周期(ＰＨ)は上記第４周期(ＰＶ)と同じであってもよく、第３及び第４充てん定数(ＦＨ、ＦＶ)の各々は０.５であってもよい。
【００２０】
一例として、上記集光素子(１００)は３×３のマトリクス形態であってもよい。この場合、上記３×３のマトリクス形態で配列されたブロックの水平軸(Ｈ)方向幅は第１ないし第３水平幅(ＬＨ１、ＬＨ２、ＬＨ３)であってもよく、垂直軸(Ｖ)方向幅は第１ないし第３垂直幅(ＬＶ１、ＬＶ２、ＬＶ３)であってもよい。一例として、上記各ブロックは正四角形態を有してもよい。この場合、上記第１ないし第３水平幅(ＬＨ１、ＬＨ２、ＬＨ３)及び上記第１ないし第３垂直幅(ＬＶ１、ＬＶ２、ＬＶ３)は全て同一であってもよい。
【００２１】
図３は、本発明の一実施例による集光素子を使用して光を集束させる方法を示した概略図である。
【００２２】
図２及び図３を参照すると、集光素子(１００)の前面(front facet)に光(Ｌ)が入射する。一例として、上記入射光(Ｌ)は上記集光素子(１００)の前面に垂直に入射してもよい。
【００２３】
上記中央ブロック(Ｃ)に入射した光(Ｌ)は、上記集光素子(１００)の背面(back facet)で上記入射光(Ｌ)の進行方向と同じ方向に出射する。従って、上記入射光(Ｌ)が上記集光素子(１００)の前面に垂直した場合、上記中央領域(Ｃ)で出射する出射光(Ｌ_Ｓ)も上記集光素子(１００)の背面に垂直することができる。
【００２４】
第１の垂直回折格子ブロック(ＶＢ１)に入射した光は、上記集光素子(１００)の背面で回折されて垂直軸(Ｖ)を中心として両側に偏向された１遮光(Ｌ_ＶＢ１)を生成する。また、第２の垂直回折格子ブロック(ＶＢ２)に入射した光は、上記集光素子(１００)の背面で回折されて垂直軸(Ｖ)を中心として両側に偏向された１遮光(Ｌ_ＶＢ２)を生成する。上記１遮光(Ｌ_ＶＢ１、Ｌ_ＶＢ２)は、中央ブロック(Ｃ)の下部で補強干渉して垂直軸(Ｖ)方向に延長される垂直集光領域(Ｌ_ＶＢ)を形成する。
【００２５】
同様に、第１及び第２の水平回折格子ブロック(ＨＢ１、ＨＢ２)の各々に入射した光は、上記集光素子(１００)の背面で回折されて水平軸(Ｈ)を中心として両側に偏向された１遮光(Ｌ_ＨＢ１、Ｌ_ＨＢ２)を生成して、上記１遮光(Ｌ_ＨＢ１、Ｌ_ＨＢ２)は、中央ブロック(Ｃ)の下部で補強干渉して水平軸(Ｈ)方向に延長される水平集光領域(Ｌ_ＨＢ)を形成する。
【００２６】
また、第１ないし第４の斜線回折格子ブロック(ＤＢ１、ＤＢ２、ＤＢ３、ＤＢ４)の各々に入射した光は、上記集光素子(１００)の背面で回折されて４つの斜線方向に偏向された１遮光(Ｌ_ＤＢ１、Ｌ_ＤＢ２、Ｌ_ＤＢ３、Ｌ_ＤＢ４)を生成する。上記第１及び第３の斜線回折格子ブロック(ＤＢ１、ＤＢ３)で回折された１遮光(Ｌ_ＤＢ１、Ｌ_ＤＢ３)は、中央ブロック(Ｃ)の下部で補強干渉して第１斜線方向に延長される第１の斜線集光領域(Ｌ_ＤＢ１３)を形成して、上記第２及び第４の斜線回折格子ブロック(ＤＢ２、ＤＢ４)で回折された１遮光(Ｌ_ＤＢ２、Ｌ_ＤＢ４)は、中央ブロック(Ｃ)の下部で補強干渉して第２斜線方向に延長される第２の斜線集光領域(Ｌ_ＤＢ２４)を形成する。
【００２７】
上記中央ブロック(Ｃ)で出射した出射光(Ｌ_Ｓ)、上記垂直集光領域(Ｌ_ＶＢ)、上記水平集光領域(Ｌ_ＨＢ)、上記第１の斜線集光領域(Ｌ_ＤＢ１３)及び上記第２の斜線集光領域(Ｌ_ＤＢ２４)は、上記中央ブロック(Ｃ)の下部で全て重畳されて中央集光領域(ＬＣ)を形成する。然しながら、上記第１ないし第４の斜線回折格子ブロック(ＤＢ１、ＤＢ２、ＤＢ３、ＤＢ４)内に回折格子が生成されない場合にも中央集光領域(ＬＣ)は形成されることができる。ただし、中央集光領域(ＬＣ)に集光される光の強度が低いだけである。
【００２８】
図面に表示された集光領域(Ｌ_ＶＢ、Ｌ_ＨＢ、Ｌ_ＤＢ１３、Ｌ_ＤＢ２４、ＬＣ)の境界面は、理解を助けるために集光効率が一定水準以上である場合を表示したものだけであり、上記集光領域(Ｌ_ＶＢ、Ｌ_ＨＢ、Ｌ_ＤＢ１３、Ｌ_ＤＢ２４、ＬＣ)内にだけ光が照明されることではないのは自明である。言い添えると、上記集光領域(Ｌ_ＶＢ、Ｌ_ＨＢ、Ｌ_ＤＢ１３、Ｌ_ＤＢ２４、ＬＣ)から周辺へ行くほど集光効率は減少する。
【００２９】
このような集光素子(１００)は、ライン形態または四角六面体形態の回折格子を備えるため、後述のように、半導体製造工程を使用して形成することができる。従って、集光素子の集積度を大きく向上させることができる。
【００３０】
図４は、本発明の他の実施例による太陽電池モジュールを示した概略図である。
【００３１】
図４を参照すると、太陽電池モジュール(２００)は、太陽電池セル(ＳＣ)の配列された太陽電池セルアレイ基板(２１０)及び上記太陽電池セルアレイ基板(２１０)上に位置した集光素子アレイ基板(２２０)を含む。
【００３２】
上記集光素子アレイ基板(２２０)は、多数個の単位集光素子(Ｕ２、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４)を備える。上記単位集光素子(Ｕ２、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４)の各々は、図１ないし図３を参照して説明した集光素子と同じである。ただし、水平軸(Ｈ)方向に隣接する一対の単位集光素子(Ｕ２＆Ｕ２またはＵ３＆Ｕ４)は一つの垂直回折格子領域(ＶＢ２またはＶＢ１)を共有して、垂直軸(Ｖ)方向に隣接する一対の単位集光素子(Ｕ２＆Ｕ４またはＵ２＆Ｕ３)は一つの水平回折格子領域(ＨＢ１またはＨＢ２)を共有して、水平軸(Ｈ)及び垂直軸(Ｖ)方向に隣接する４つの単位集光素子(Ｕ２、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４)は一つの斜線回折格子領域(ＤＢ１、ＤＢ２、ＤＢ３またはＤＢ４)を共有する。
【００３３】
太陽電池セル(ＳＣ)は、上記集光素子アレイ基板(２２０)の中央ブロック(Ｃ)に対応して配列される。
【００３４】
図３を参照して説明したことと同様に、上記単位集光素子(Ｕ２、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４)は、それらに各々対応する太陽電池セル(ＳＣ)に光を集中(ＬＣ)させることができる。上記集光素子アレイ基板(２２０)は、前述したように、ライン形態または四角六面体形態の回折格子を備えるため、半導体製造工程を使用して形成することができ、上記集光素子アレイ基板(２２０)の集積度を顕著に向上させることができる。その結果、上記太陽電池モジュール(２００)の集積度も向上させることができる。
【００３５】
図５ａないし図５ｅは、本発明の一実施例による集光素子を製造する方法を示した断面図である。
【００３６】
図５ａを参照すると、モールディング基板(１０)上にレジスト層(１２)を形成する。上記モールディング基板(１０)はシリコン基板であってもよい。一例として、上記シリコン基板は、２０ｍｍ×２０ｍｍの大きさ、５００μｍの厚さを有するｎ型基板であってもよい。上記モールディング基板(１０)は、中央領域(１０ａ)、上記中央領域(１０ａ)の上下左右に各々位置する上部領域(未図示)、下部領域(未図示)、左側領域(１０Ｌ)及び右側領域(１０Ｒ)を備えることができる。また、上記モールディング基板(１０)は、上記中央領域(１０ａ)の４つの隅部に隣接する中間領域(未図示)をさらに含むことができる。上記中央領域(１０ａ)、上記上部領域、上記下部領域、上記左側領域(１０Ｌ)、上記右側領域(１０Ｒ)及び上記中間領域は、図１に示した中央ブロック(Ｃ)、第１の水平回折格子ブロック(ＨＢ１)、第２の水平回折格子ブロック(ＨＢ２)、第１の垂直回折格子ブロック(ＶＢ１)、第２の垂直回折格子ブロック(ＶＢ２)及び斜線回折格子ブロック(ＤＢ１、ＤＢ２、ＤＢ３、ＤＢ４)に各々対応することができる。
【００３７】
上記レジスト層(１２)を含むモールディング基板(１０)上にパターニングされたビーム(１５)を照射する。上記ビーム(１５)は電子ビーム(E-beam)であってもよく、この場合、上記レジスト層(１２)は電子ビーム用レジスト層であってもよい。この場合、上記電子ビームはフォトマスク無しに直接書き取り法(direct writing)を使用して照射されることができる。
【００３８】
上記電子ビーム用レジスト層は、１０００ｎｍの厚さのＺＥＰ５２０(Nippon Zeon社)であってもよく、上記レジスト層(１２)を形成した後、１８０℃で３分間プレベーク(Pre-bake)することができる。また、電子ビームの加速電圧、ビーム電流、及びドースは各々３０ｋＶ、１０ｐＡ及び５６μＣ/ｃｍ２であってもよい。
【００３９】
図５ｂを参照すると、上記ビーム(１５)の照射した後、上記レジスト層(１２)を現像すると、上記モールディング基板(１０)上にレジストパターン(１２ａ)が形成される。上記現像は、ＺＥＰ５２０現像液内に５分間浸漬して、メチルエチルケトン溶剤を使用して３０秒間洗浄することによって遂行することができる。その後、１１０℃で３分間ポストベーク(Post-bake)することができる。
【００４０】
図５ｃを参照すると、上記レジストパターン(１２ａ)をマスクとして上記モールディング基板(１０)を蝕刻する。その結果、上記モールディング基板(１０)内にトレンチ(trench)形状を有するモールディングパターン(１０ａ)が形成される。上記モールディングパターン(１０ａ)は、上記左右側領域(１０Ｌ、１０Ｒ)内ではお互いに平行した垂直トレンチラインであってもよく、上記上下部領域内ではお互いに平行した水平トレンチライン(未図示)であってもよく、上記中間領域では斜線方向に隣接して配列された四角六面体トレンチ(未図示)であってもよい。上記垂直及び水平トレンチラインは、図１の垂直及び水平回折格子(Ｄ_Ｖ、Ｄ_Ｈ)に各々対応することができ、上記四角六面体トレンチは図１の四角六面体回折格子(Ｄ_Ｃ)に対応して形成されることができる。
【００４１】
上記モールディング基板(１０)は非等方性蝕刻(anisotropic etch)法を使用して蝕刻することができる。より具体的には、高速中性粒子ビームを使用して上記モールディング基板(１０)を蝕刻することができる。上記高速中性粒子ビームは、室温での一般的な運動エネルギーに比べて高い運動エネルギーを有する中性粒子、即ち、高速中性粒子を一方向に流動させてビームの形態で作ったものをいう。このような高速中性粒子ビームは相当方向性に優れ、上記レジストパターン(１２ａ)に対した上記モールディング基板(１０)の蝕刻選択比が１：１に近いため、非等方性蝕刻を效率的に遂行することができる。このような高速中性粒子ビームは高速原子ビーム(Fast Atomic Beam；ＦＡＢ)であってもよい。一例として、ＦＡＢ６００ＭＬ(ABARA社)を使用して２１ｎｍ/ｍｉｎの条件で３０分間高速原子ビームエッチング法を遂行することができる。
【００４２】
図５ｄを参照すると、上記モールディングパターン(１０ａ)を備えるモールディング基板(１０)上に光学樹脂(２０)を塗布して、上記光学樹脂(２０)上に加圧板(３０)を配置する。上記光学樹脂(２０)はＰＭＭＡ(Polymethylmetacrylate)またはポリカーボネート樹脂であってもよい。
【００４３】
図５ｅを参照すると、上記加圧板(３０)を上記モールディング基板(１０)方向に加圧してモールディングされた光学樹脂層である集光素子(１００)を形成する。このように、上記集光素子(１００)はホットエンボシング技術(hot embossing technique)を使用して複製されることができる。
【００４４】
図６ａ及び図６ｂは、モールディングパターンを示したＳＥＭ(Scanning Electron Microscope)写真である。
【００４５】
図６ａを参照すると、お互いに平行したトレンチライン(１０ａ_１)が形成されたことが分かる。上記トレンチライン(１０ａ_１)は１.０μｍの幅を有して２.０μｍの周期で配列されたことが分かる。
【００４６】
図６ｂを参照すると、四角六面体トレンチ(１０ａ_２)が斜線方向に隣接して配列するように形成されたことが分かる。上記四角六面体トレンチ(１０ａ_２)、水平軸方向に０.７１４μｍの幅を有して１.４２８μｍの周期で配列され、垂直軸方向に０.７１４μｍの幅を有して１.４２８μｍの周期で配列されたことが分かる。
【００４７】
以下、本発明の一実施例による集光素子の回折格子の深さ及び回折角を計算する方法に対して説明する。
【００４８】
回折格子の深さ(ｄ)は、下記表１に示された光学的及び形態学的条件を使用して計算することができる。
【００４９】
【表１】
2009217261.tif 000003
【００５０】
具体的に、表１の条件を使用して、スカラ方式のフーリエ変換(Fourier transform)法及びベクタ方式のＲＣＷＡ(rigorous coupled-wave analysis)法を介して回折格子の深さに伴う伝送効率を計算する。回折格子の深さに伴う伝送効率(transmission efficiency)は図７に示した。
【００５１】
図７を参照すると、スカラ方式の分析に伴う１次最大回折効率は４０.５％で、０.６５μｍの深さで計算され(＋１ｓｔ、−１ｓｔ ＳＣ)、ベクタ方式の分析に伴う１次最大回折効率はＴＥモードで３８.３％で、０.６３μｍの深さで計算され(＋１ｓｔ、−１ｓｔ ＴＥ)、ＴＭモードで３８.７％で、０.６６μｍの深さで計算された(＋１ｓｔ、−１ｓｔＴＭ)ことが分かる。少しの深さの差を無視すると、回折格子深さ(ｄ)は０.６５μｍに設定することができる。
【００５２】
回折角は、下記表２に示された光学的及び形態学的条件を使用して計算することができる。
【００５３】
【表２】
2009217261.tif 000004
【００５４】
具体的に、表２の条件を使用して、水平＆垂直回折格子及び四角六面体回折格子において、回折角に伴う正規化された回折強度(Normalized diffraction intensity)を計算し、これを図８ａ及び図８ｂに示した。図８ａを参照すると、水平＆垂直回折格子は±１２.６゜の回折角で最大回折強度を示すことが分かる。また、図８ｂを参照すると、キュービック回折格子は(±１７.７゜，±１７.７゜)の回折角で最大回折強度を示すことが分かる。
【００５５】
このような回折角を使用して計算された焦点距離は４４８μｍであった。
【００５６】
以上、本発明を望ましい実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されることなく、本発明の技術的思想及び範囲内で当分野において通常の知識を有した者によって多様に変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１００            集光素子
Ｃ            中央ブロック
ＶＢ１、ＶＢ２    垂直回折格子ブロック
ＨＢ１、ＨＢ      水平回折格子ブロック
【図１】
2009217261.tif 000005
【図２】
2009217261.tif 000006
【図３】
2009217261.tif 000007
【図４】
2009217261.tif 000008
【図５】
2009217261.tif 000009
【図７】
2009217261.tif 000010
【図８】
2009217261.tif 000011
【図６】
2009217261.tif 000012