(57)【要約】【課題】      本発明は、マイクロレンズアレイシートの製造工程において発生するベースの高さと表面粗度の不均一性を改善して均一な光学的性能を有するマイクロレンズアレイシート及びその製造方法を提供する。      本発明は、更に、好ましい拡散角を有し、視野角特性の制御が可能な、均一性の向上されたマイクロレンズアレイシート及びその製造方法を提供する。【解決手段】      前記の課題を達成するために、マイクロレンズを配列する透明基板と、前記透明基板の上に、次に配列されるマイクロレンズと同一の位置に使用者によって決定される高さで形成されたベースと、前記ベースの上部に形成されるマイクロレンズと、前記構成された構造物の上部に形成するギャップ充填膜を包含し、前記ベースの上部表面は平坦化工程を経て前記ベースの高さが均一であることを特徴とする。 【選択図】 図 ２e
2006091891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
均一の高さを有する前記基板の上部に溶着されるベースと、
前記ベースの上部に溶着されるマイクロレンズと、
前記段階で得られたマイクロレンズを含む構造物の上部に溶着されるギャップ充填膜を包含してなる、マイクロレンズアレイシート。
【請求項２】
前記マイクロレンズは、前記ベースの高さを変更することによって光視野角が調節されることを特徴とする、請求項1に記載のマイクロレンズアレイシート。
【請求項３】
前記ベースは、シリコン、ガラス、透明金属、有機物ポリマーの中で選択される少なくとも1つの物質を包含することを特徴とする、請求項1に記載のマイクロレンズアレイシート。
【請求項４】
前記ベースの平面構造は、円形、楕円形、多角形の形態の中で選択される少なくとも1つの形態を有することを特徴とする、請求項1に記載のマイクロレンズアレイシート。
【請求項５】
前記マイクロレンズは、有機物でなることを特徴とする請求項1に記載のマイクロレンズアレイシート。
【請求項６】
前記マイクロレンズは、金属膜、酸化膜、窒化膜及び有機物ポリマーの中で選択される少なくとも1以上の物質を更に包含することを特徴とする、請求項５に記載のマイクロレンズアレイシート。
【請求項７】
前記マイクロレンズは、無機物でなることを特徴とする請求項1に記載のマイクロレンズアレイシート。
【請求項８】
前記マイクロレンズは、金属膜、酸化膜、窒化膜及び有機物ポリマーの中で選択される少なくとも1以上の物質を更に包含することを特徴とする、請求項７に記載のマイクロレンズアレイシート。
【請求項９】
前記マイクロレンズのサイズは最大径が1〜10mm以内であることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロレンズアレイシート。
【請求項１０】
透明支持体基板、或はフィルムの上部にベース形成用モールドを溶着し、ベースとして使用する物質を充填させる段階；
前記ベースが所定の高さを有し、前記充填物質でなるベースの上部表  面が均一のレベルになるように研磨した後、前記ベース形成用モールドを除去する段階；
前記ベースの上部にマイクロレンズを溶着する段階；及び
前記段階で得られたマイクロレンズを含む構造体の上部にギャップ充填膜を溶着する段階を含んでなることを特徴とする、マイクロレンズアレイシートの製造方法。
【請求項１１】
前記ベースは、シリコン、ガラス、透明金属、有機物ポリマーの中で選択される少なくとも1つの物質を包含することを特徴とする、請求項10に記載のマイクロレンズアレイシートの製造方法。
【請求項１２】
前記ベースの平面構造は、円形、楕円形、多角形の形態の中で選択される少なくとも1つの形態を有することを特徴とする、請求項10に記載のマイクロレンズアレイシートの製造方法。
【請求項１３】
前記マイクロレンズは、有機物でなることを特徴とする請求項10に記載のマイクロレンズアレイシートの製造方法。
【請求項１４】
前記マイクロレンズは、金属膜、酸化膜、窒化膜及び有機物ポリマーの中で選択される少なくとも1以上の物質を更に包含することを特徴とする、請求項13に記載のマイクロレンズアレイシートの製造方法。
【請求項１５】
前記マイクロレンズは、無機物でなることを特徴とする請求項10に記載のマイクロレンズアレイシートの製造方法。
【請求項１６】
前記マイクロレンズは、金属膜、酸化膜、窒化膜及び有機物ポリマーの中で選択される少なくとも1以上の物質を更に包含することを特徴とする、請求項15に記載のマイクロレンズアレイシートの製造方法。
【請求項１７】
前記マイクロレンズのサイズは最大径が1〜10mm以内であることを特徴とする、請求項10に記載のマイクロレンズアレイシートの製造方法。
【請求項１８】
前記ギャップ充填膜は、電気めっき法、無電解めっき法、スパッタリング、昇華蒸着法、化学気相蒸着法及びスピン或はスプレイコーティング法の中で選択される1種の方法により形成されることを特徴とする、請求項10に記載のマイクロレンズアレイシートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、向上された視野角を有するマイクロレンズアレイシート及びその製造方法に関する。より詳細には、透明基板又はフィルムの上部に微細構造物を形成しその上部にマイクロレンズを配列した後、ギャップ充填膜を形成するマイクロレンズアレイシートの製造において、前記微細構造物を形成した後に、化学機械的研磨(CMP；Chemical Mechanical Polishing)工程を実施する方法によって製造されるマイクロレンズアレイシート及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、微細光学システムにおいて、広範囲に使用されているマイクロレンズは、光ピックアップヘッド(optical pickup head)、イメージセンサーなどに応用されており、最近は多様なディスプレイシステムに適用させるための研究が活発に行われている。マイクロレンズがディスプレイシステムに適用される例を挙げれば、先ず、背面投影型表示装置 (rear projection screen)に適用され光源から投射されたイメージをスクリーンに拡大する用途に使用される。又、LCDの液晶パネルに適用され画素のコントラスト性能を向上させる用途に使用されることもある。
【０００３】
前記例の中で、背面投影型表示装置に適用するためのマイクロレンズアレイシートについて詳細に説明する。先ず、プロジェクションディスプレイシステムは、光源から投射されたイメージをスクリーンに拡大投射して視聴者に提供するシステムであって、ここで使用される背面投影型表示装置の性能はゲイン、視野角、コントラスト、解像度、均一性などの様々な特性によって決定される。高品質の映像を視聴するための必須要素であるスクリーンの均一性は製造工程でその制御が可能である。
【０００４】
図1は、従来の背面投影型表示装置に適用されるマイクロレンズアレイシートの断面図であり、図示のように透明支持体基板或はフィルム1上に光拡散を形成するためのベース３及び前記各々のベース３に整列されているマイクロレンズ４が配列され、その上部にギャップ充填膜５が被覆されている。即ち、従来の背面投影型表示装置に適用されるマイクロレンズアレイシートは、フィルム１と、フィルム１上に形成された複数のベース３と、複数のベース３に整列して配置されたマイクロレンズ４と、を備えている。
【０００５】
しかし、前記ベース３の高さや表面粗度の不均一性は、マイクロレンズアレイシートの光学的品質を低下させる要因となる。前記ベース３の高さの不均一性は、個々のマイクロレンズの光学的特性を変化させ、背面投影型表示装置に適用させる場合、ブラックマトリクスの形状及び濃度(density)に影響を与えることになり、又、イメージセンサーの光シートに適用させる場合、センサーの精密度を阻害することになる。又、表面粗度の不均一性は、ベース３の上面に溶着されるマイクロレンズ４に影響を与えることになるため高品質のスクリーンやイメージセンサーの製作を難しくする。
【０００６】
前記のように、マイクロレンズアレイシートの製造工程において発生するベースの高さ、表面粗度の不均一性は、マイクロレンズアレイシートの光学的性能を阻害する要因として作用することになる。特に、プロジェクションスクリーンの場合、製造工程においてベースの高さが不均一になれば個々のマイクロレンズの焦点距離が変化されるようになり、マイクロレンズに自己整合され形成されるブラックマトリクスの形状及び濃度(density)に影響を与えるようになる問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、前記のような従来技術が有する問題を解決するべく案出された発明であって、マイクロレンズアレイシートの製造工程において発生するベースの高さ、表面粗度の不均一性を改善して均一な光学的性能を有するマイクロレンズアレイシート及びその製造方法を提供する。
【０００８】
本発明の他の目的は、好ましい拡散角を有し、視野角特性の制御が可能な、均一性の向上されたマイクロレンズアレイシート及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するために本発明のマイクロレンズアレイシートは、マイクロレンズを配列する透明基板と、前記透明基板の上に、次に配列されるマイクロレンズと同一の位置に使用者によって決定される高さで形成されたベースと、前記ベースの上部に形成されるマイクロレンズと、前記構成された構造物の上部に形成するギャップ充填膜を包含し、前記ベースの上部表面は平坦化工程を経て前記ベースの高さが均一であることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るマイクロレンズアレイシートによれば、均一なベース上にマイクロレンズを形成するので、マイクロレンズアレイシートの製造工程において発生するベースの高さ、表面粗度の不均一性によって発生する光学的性能の劣化を防止することができる。特に、プロジェクションスクリーンの場合、製造工程においてベースの高さを均一にすることにより、個々のマイクロレンズの焦点距離を均一にすることができ、マイクロレンズに自己整合され形成されるブラックマトリクスの形状及び濃度(density)に与える影響を防止することができる。
【００１１】
本発明のマイクロレンズアレイシートの製造方法は、a）透明支持体基板或はフィルムの上部に使用者が所望する形状と所定の厚さを有するベース形成用モールドを溶着させ、そのモールドの中にベースとして使用する物質を充填させる段階；ｂ）前記ベースが所定の高さを有し且つベースの上部表面が均一に研磨された後、前記ベース形成用モールドを除去する段階；ｃ）前記ベースの上部にマイクロレンズを溶着する段階；ｄ）前記の段階で得られたマイクロレンズを含む構造物の上部にギャップ充填膜を溶着する段階を包含することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るマイクロレンズアレイシートの製造方法によれば、ベースを形成した後、化学機械的研磨(CMP)工程をさらに追加してベースの高さを均一にし、マイクロレンズのアレイを一定のレベルに均一に製造することが可能となる。これにより、マイクロレンズアレイシートの製造工程において発生するベースの高さ、表面粗度の不均一性によって発生する光学的性能の劣化を防止することができる。特に、プロジェクションスクリーンの場合、製造工程においてベースの高さを均一にすることにより、個々のマイクロレンズの焦点距離を均一にすることができ、マイクロレンズに自己整合され形成されるブラックマトリクスの形状及び濃度に与える影響を防止することができる。
【００１３】
本発明において、前記のベースは、シリコン、ガラス、透明金属、有機物ポリマーの中で選択される少なくとも1つの物質でなることが望ましい。
【００１４】
又、本発明において、前記マイクロレンズを配列する前記ベースの平面構造は、円形、楕円形、多角形または任意の形態を有することもでき、この形態はその上部に形成されるマイクロレンズの下部の形状によることが望ましい。
【００１５】
又、本発明において、前記ギャップ充填膜は、電気めっき法、無電解めっき法、スパッタリング、昇華蒸着法、化学気相蒸着法及びスピン或はスプレイコーティング法の中で選択される1種の方法により形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
前述のように、本発明によれば、ベースを形成した後、化学機械的研磨(CMP)工程をさらに追加してマイクロレンズのアレイを一定のレベルに均一に製造することが可能となり、高品質の画像が要求されるディスプレイシステムのスクリーンとして使用するのみでなく、様々なイメージセンサーの光シートに適用させて精密度を大幅に向上させる効果がある。
【００１７】
更に、ベース高さの調節が可能であるため、マイクロレンズアレイシートの光学的性能を容易に制御することができる技術をも提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態を添付の図面を参照しながら説明する。
なお、下記の各構成要素等に与える符号は、同一の構成要素に対しては他の図面に表示されるときもなるべく同一の符号を与えるようにし、本発明の要旨と無用に混同させると判断される公知技術や構成に対する詳細な説明は省略する。
【００１９】
図２a〜図２eは、本発明の一実施形態によるマイクロレンズアレイシートの製造工程を表すマイクロレンズアレイシートの各段階の断面図である。
【００２０】
図２a〜図２eを参照してマイクロレンズアレイシートの製造工程を次に説明する。
【００２１】
図２aは、ベース30の形成用物質を充填させる工程を表す図面であり、透明支持体基板又はフィルム10の上部に使用者が望む形状と所定の厚さを有するベース形成用モールド20を形成した後、ベースとして使用される物質を充填する。
【００２２】
前記ベース30は、シリコン、ガラス、透明金属、有機物ポリマーの中で選択される少なくとも1つの物質で形成され、前記ベース形成用モールド20と選択的に食刻(etching)される物質であることが好ましい。その平面構造は、ベース形成用モールド20の形状によって円形、楕円形、多角形又は任意の形態で形成される。
【００２３】
図2bは、ベース30を平坦化する工程を表している図面であり、化学的・機械的研磨(CMP)工程によってベース30を所望の厚さに形成する。即ち、ベース３０の形成用物質をベース形成用モールド２０の高さと同一になるまで研磨して、ベース３０を所望の高さに形成する。
【００２４】
図2cは、ベース30の形成用モールド20を除去する工程を示す図面であり、ベース形成用モールド20を選択的に除去する。
【００２５】
図2dは、マイクロレンズ40をベース30の上部に溶着させる工程を表す図面であり、前記ベース30の上部表面にマイクロレンズ40を溶着させる。
【００２６】
図2eは、ギャップ充填膜50を溶着被覆させる工程を示す図面であり、前記マイクロレンズ40の上部にギャップ充填膜50を形成することによってマイクロレンズアレイシートを製造する。
【００２７】
図2eに図示されたように、前記CMP工程によってベース30の高さを均一にした後、各々のベース30の上部にマイクロレンズ40を形成することにより均一なマイクロレンズアレイを製造することができる。
【００２８】
なお、前記CMP工程によってマイクロレンズシートの光学性能を制御することができる。
【００２９】
また、図2eに図示されたベース30の高さがより低く設定された場合には、ギャップ充填膜50の上部表面の曲率半径が増大するので、光視野角はマイクロレンズ40の曲率半径を基準として設計された場合と比較して狭くなる。
【００３０】
即ち、前記ベース30の高さによって、形成されるマイクロレンズアレイシートの光視野角を調整することができるので、設計者が望む光視野角に合わせた前記CMP工程を実施することによってベース30の高さを決定することができる。言い換えれば、所望の光視野角に基づいてベース30の高さを決定し、ベース30の形成用物質を前記決定された高さになるようにCMP工程を実施すれば良い。また、本発明に適用される前記ギャップ充填膜50は通常の薄膜形成方法によって形成されるが、電気めっきや無電解めっきなどで形成することができ、
スパッタリングや昇華蒸着法で形成することができ、さらに、化学気相蒸着法やスピンコーティング法又はスプレイコーティング法で形成することもできる。
【００３１】
又、前記説明のマイクロレンズアレイシートの製造方法は、大量生産の方法として適用することもでき、大量生産用の原盤を形成するための製造方法としても適用される。又、前記のような方法によって製造された原盤マイクロレンズアレイシートの微細構造は金型(master)を製造するためのモールドとして使用することができ、これを原盤とし金型複製及び射出等の技術を利用して同一構造のマイクロレンズアレイシートの複製品を大量に生産することができる。
【００３２】
前記の製造工程で作製されたマイクロレンズアレイシートは、背面投影型表示装置、LCDパネル及びCCDやCMOS撮像素子のようなイメージセンサーに適用させることができ、均一な光学品質を提供すると共に容易に光学性能を制御することができるため、マイクロレンズアレイシートの光学性能を大幅に改善することができる。
【００３３】
更に、本発明による前記マイクロレンズアレイシートは、背面投影型表示装置のみならず、CCD(charge  coupled  device)やCMOS撮像素子の画素(pixel)に対応するように配置して感度を向上させ画素間の干渉を緩和させる光シート(optical  cheet)に適用させることができる。又、LCDの液晶パネル画素のコントラスト性能を向上させることもでき、出射光の拡散角度の分布調節及び光利得(light  gain)調節などのための光シートに適用される。
【００３４】
以上、本発明の好適な実施形態の図面を参照して説明したが、当該分野の当業者であれば、別添特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び要旨の領域範囲内で多様に修正・変更が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来のマイクロレンズアレイシートの断面図。
【図２ａ】ベース形成用物質を充填する過程を表す断面図。
【図２ｂ】ベースを平坦化する過程を表す断面図。
【図２ｃ】ベース形成用モールドを除去する過程を表す断面図。
【図２ｄ】ベースの上面にマイクロレンズを溶着する過程を表す断面図。
【図２ｅ】マイクロレンズを含む構造物の上部にギャップ充填膜を形成する過程を表す断面図。
【符号の説明】
【００３６】
10・・・透明支持体基板又はフィルム    
20・・・ベース形成用モールド
30・・・ベース                        
40・・・マイクロレンズ
50・・・ギャップ充填膜
【図２ａ】
2006091891.tif 000003
【図２ｂ】
2006091891.tif 000004
【図２ｃ】
2006091891.tif 000005
【図２ｄ】
2006091891.tif 000006
【図２ｅ】
2006091891.tif 000007
【図１】
2006091891.tif 000008