KR100575640B1 - 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 마이크로렌즈를 장착하도록 형성된 기판과; 상기 기판의 전면에 배열되어 장착된 벌집 형태로 형성된 다수의 마이크로렌즈와; 상기 기판의 후면에 형성된 광확산층과; 상기 광확산층의 후면에 형성된 보호층을; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열 및 그 제조 방법을 제공하여, 종래의 렌티큘 렌즈에 비하여 동일한 광효율을 유지하면서 동시에 수직 방향의 시야각을 확보하며, 휘도를 향상시킨 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열 및 그 제조 방법을 제공한다. 또한, 그 제조 방법은 반도체 제조 기술인 사진묘화공정, 리플로우공정, 금형을 위한 도금공정기술을 이용함으로써 작업 공정에 따른 오차범위를 줄이고, 생산성을 향상시키며 제조 단가를 절감할 수 있게 된다.

프로젝션 스크린, 휘도, 시야각, 마이크로렌즈, 벌집형 마이크로렌즈 배열

Description

프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열 및 그 제조 방법{MICROLENS ARRAY FOR PROJECTION DISPLAY SCREEN AND THE FABRICATING METHOD THEREOF}

도1 내지 도3은 종래의 프로젝션 스크린 및 이에 사용되는 마이크로렌즈 배열을 나타낸 도면으로서,

도1은 종래의 프로젝션 스크린의 구조를 도시한 개략도

도2는 도1의 렌티큘 마이크로렌즈의 구조를 도시한 정면도

도3은 도2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ에 따른 단면도

도4 및 도5는 본 발명의 제1실시예에 따른 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열의 기판과 마이크로렌즈를 나타낸 도면으로서,

도4는 본 발명의 제1실시예에 따른 프로젝션 스크린의 벌집 배열 형태(Honeycomb array type)의 마이크로렌즈 배열의 기판과 마이크로렌즈의 구성를 도시한 정면도

도5는 도4의 절단선 Ⅴ-Ⅴ에 따른 단면도

도6은 본 발명의 제2실시예에 따른 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열의 기판과 타원형 형상의 마이크로렌즈를 도시한 정면도

도7은 본 발명의 제3실시예에 따른 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열의 기판과 사각형 형상의 마이크로렌즈를 도시한 정면도

도8은 본 발명의 제4실시예에 따른 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열의 기판과 모서리가 둥근 직사각형 형상의 마이크로렌즈를 도시한 정면도

도9는 본 발명의 제5실시예에 따른 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열의 기판과 모서리가 둥근 직사각형 형상의 마이크로렌즈를 도시한 정면도

도10은 종래의 렌티큘 마이크로렌즈 배열과 본 발명의 제1실시예에 따른 벌집 형태의 마이크로렌즈 배열간의 시야각 및 광휘도 측면에서의 비교 그래프.

도11 및 도12는 도4의 벌집 형태의 마이크로렌즈 배열을 제조하는 제조 공정을 단계별로 도시한 개략도

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

111,126,211,311,411,511: 마이크로렌즈

112: 렌즈 기판 121: 기판

125: 금형 127: 광차단막

128: 광확산층

본 발명은 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프로젝션 시스템에 있어서 미세 피치화가 가능하고 수직 및 수평 방향의 시야각을 동시에 확보하며, 이와 함께 고휘도 및 고해상도의 영상을 얻을 수 있는 확대 투사된 상을 결상시키는 프로젝션 스크린 내의 마이크로렌즈 배 열 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근 큰 화면을 원하는 수요자의 요구에 따라 작은 화면에 형성된 화상을 확대하여 볼 수 있도록 하는 프로젝션 텔레비젼 시스템 기술이 발달하고 있다. 프로젝션 시스템 기술은 음극선관(CRT)이나 액정표시장치(LCD)에 형성된 작은 화상을 확대 투사하여 프로젝션 스크린에 결상시킴으로써 사용자가 큰 화면을 볼 수 있도록 한 기술을 말한다.

도1 내지 도3은 종래의 프로젝션 스크린 및 이에 사용되는 마이크로렌즈 배열을 나타낸 도면으로서, 도1은 종래의 프로젝션 스크린의 구조를 도시한 개략도, 도2는 도1의 렌티큘 마이크로렌즈의 구조를 도시한 정면도, 도3은 도2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ에 따른 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 종래의 프로젝션 스크린은 마이크로렌즈 배열(10)과 프레넬(Fresnel) 렌즈판(20)으로 구성된다. 상기 마이크로렌즈 배열(10)은 마이크로렌즈(11)를 결합하고 지지하도록 형성된 기판(12)과, 상기 기판(12)의 상면에 배열되어 결합된 실린더형 렌즈인 다수의 렌티큘(Lenticular) 렌즈(11)들과, 광출사구를 형성하는 광차단막(Black matrix,13)과, 시야각을 넓혀주기 위하여 광확산성 미립자로 형성된 광확산층(Scatter,14)과, 광확산층(14)을 보호하도록 투명수지필름으로 광확산층(14)의 상면에 형성된 보호막(15)을 포함하여 구성된다.

그리고, 프레넬 렌즈판(20)은 프레넬 렌즈를 지지하는 프레넬 렌즈 기판(21)과, 스크린의 중앙을 중심으로 대칭으로 형성되어 광이 평행광으로 진행하는 집속 렌즈(Collimate Lens)의 역할을 하는 프레넬 렌즈(22)로 구성된다.

종래의 프로젝션 스크린에 사용되는 렌즈는 시야 각도를 수평 방향으로 넓히기 위하여 렌티큘 마이크로렌즈(11) 배열을 사용하는데, 고화질텔레비젼(HDTV)과 같은 고해상도를 요하는 프로젝션 스크린의 경우에는 해상도를 높이기 위해서는 렌티큘 마이크로렌즈(11)의 피치는 극히 작게 제작되어야 한다. 특히, 액정표시장치(LCD)를 이용한 프로젝션 스크린의 경우에는 액정 패널의 각 화소가 렌티큘 렌즈(11)와 결합하여 모아레(moire)무늬를 발생시키기도 하므로, 이를 방지하기 위하여 렌티큘 마이크로렌즈(11)의 피치는 수백 마이크로미터 이하의 크기를 갖는 미세성이 요구되기도 한다.

일반적으로 렌티큘 렌즈(11)는 금형을 제작하여 열 및/또는 압력에 의하여 플라스틱 재질의 수지를 이용하여 성형하거나 사출 형태로 제작되는데, 이 방법은 대면적에 대한 열분포가 불균일하게 되어 미세한 피치를 얻는 데에 한계가 있으므로 자외선을 이용하여 경화시키는 자외선 경화 수지 등으로 제작하여 미세한 피치를 얻으려는 시도가 진행중에 있다.

그러나, 종래의 프로젝션 스크린에 사용되는 렌티큘 마이크로렌즈(11)는 수직 방향으로 길게 뻗은 실린더 형태로서 수평 방향으로만 곡면이 형성되어 입사광이 좌우 방향으로만 굴절되는 특성을 갖는다. 따라서, 종래 기술은 미세 피치의 확보가 가능하나, 수직 방향의 시야각의 확보는 광확산층(14)에 의존할 수밖에 없게 되어 수직 방향의 시야각의 확보가 어려울 뿐만 아니라 광확산층 사용으로 인한 낮은 광효율을 갖게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 프로젝션 스크린에 결상된 상이 수평 방향의 시야각 및 수직 방향의 시야각을 확보하는 동시에, 높은 휘도를 갖으며 미세 피치화를 통한 고해상도의 영상을 얻을 수 있는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열 구조 및 그 제조 방법을 제공함을 그 목적을 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 마이크로렌즈를 장착하도록 형성된 기판과; 상기 기판의 전면에 배열되어 장착된 벌집 배열 형태로 형성된 다수의 마이크로렌즈와; 상기 기판의 후면에 형성된 광확산층과; 상기 광확산층의 후면에 형성된 보호층을; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열을 제공한다.

이로 인하여 종래의 렌티큘 렌즈에 비하여 동일한 수평 방향의 광효율을 유지하면서 동시에 수직 방향의 시야각을 확보하며, 휘도를 향상시킨 프로젝션 스크린으로 활용이 가능하게 된다.

여기서, 상기 마이크로렌즈는 평면 볼록(Planar-Convex) 렌즈로 형성된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 마이크로렌즈의 형상은 방향에 따라 광 출사각을 다르게 하기 위하여 벌집형, 타원형, 직육각형을 포함한 육각형, 사각형 및 모서리가 둥근 직사각형의 형태를 갖는것이 효과적이다.

그리고, 상기 기판에 배열된 마이크로렌즈 사이의 간격은 수마이크로 이내로 형성된 것이 효과적이다.

한편, 상기 기판에 형성된 마이크로렌즈 사이의 배열은 마이크로렌즈의 가장자리를 서로 겹치도록 구성할 수도 있다.

이 때, 상기 마이크로렌즈는 그 가장자리가 겹치도록 구성된 경계면의 절단면은 임의의 곡률을 갖도록 형성된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 마이크로렌즈는 광출사각의 조절을 위하여 렌즈의 상하 좌우의 곡률이 다르게 형성된 것이 효과적이다.

여기서, 상기 마이크로렌즈의 곡률은 마이크로렌즈의 상하 좌우의 각 길이와 렌즈의 높이(sag) 및 각각의 비구면 상수 값에 의해 결정되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 마이크로렌즈의 광출사각의 범위는 렌즈 평면의 법선에 대하여 횡축으로 좌우 출사각은 30도 이상으로, 종축으로 상하 출사각은 15도 이상으로 형성된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 기판은 렌즈 성형시 필요한 받침 역할을 하는 다중체 재질로 형성된 것이 효과적이다.

또한, 상기 마이크로렌즈의 각각에 대응하는 정렬된 광출사구(Aperture)가 상기 기판의 후면에 형성된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 기판의 후면에 상기 광출사구를 제외한 전면이 흑색 광차단막이 형성된 것이 효과적이다.

한편, 본 발명의 다른 분야에 의하면, 상기 마이크로렌즈 배열을 제조하는 방법으로서, 상기 기판에 다수의 마이크로렌즈를 형성하여 금형 마스터를 제조하는 단계와; 배열된 상기 마이크로렌즈를 금형 마스터로 이용하여 금형을 형성하는 단계와; 상기 금형을 이용하여 다수의 배열된 마이크로렌즈를 형성하는 단계와; 광차단막을 형성하는 단계와; 광확산층을 형성하는 단계와; 보호층을 형성하는 단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열의 제조 방법을 제공한다.

이는 사진 묘화 공정이 포함된 반도체 제조 기술을 상기 마이크로렌즈 배열의 제조 공정에 이용함으로써 작업 공정에 따른 오차범위를 줄이고, 생산성을 향상시키며 제조 단가를 절감하기 위함이다.

여기서, 금형을 이용하여 마이크로렌즈를 형성하는 단계는 투명 렌즈 형성 물질을 이용하여 압축 성형 및 자외선 조사를 통한 경화방법에 의하여 배열된 마이크로렌즈를 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 금형을 이용하여 마이크로렌즈를 형성하는 단계는 고온 고압 성형 방법이나 사출 성형 방법에 의하여 배열된 마이크로렌즈를 형성할 수도 있다.

그리고, 금형을 형성하는 단계는 감광제를 이용하여 미세 패턴 형성을 위한 사진묘화공정과 렌즈 형상을 만들기 위한 리플로우 공정을 통하여 제작된 배열된 마이크로렌즈 형태의 금형 마스터의 표면에 도금 공정을 통해 금형틀을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 감광제는 수십 마이크로미터의 코팅, 접착이 가능한 필름형태의 다중체(Polymer)인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 광차단막을 형성하는 단계에서 상기 광차단막은 마이크로렌즈 배열 후면에 광감응 특성을 갖는 접착층 필름을 이용하여 박판화(Lamination)하는 단계와; 마이크로렌즈 배열에 자외선을 조사하여, 필름에 광이 집광되는 부분만을 광경화시켜 점착성을 소실시키는 단계와; 흑색 도포제를 코팅하여 마이크로렌즈 배열에 정렬된 광출사구를 제외한 영역에 광유입을 막는 광차단막을 생성하게 하는 단계를; 포함하여 형성되는 것이 효과적이다.

또한, 상기 감광제는 수십 마이크로미터의 코팅, 접착이 가능한 필름형태의 다중체(Polymer)인 것이 효과적이다.

그리고, 상기 금형 마스터 제작 공정은 채움율을 높이기 위하여 리플로우 공정 후 마스터 형상 표면 상에 형상을 그대로 유지하면서 균일한 두께로 증착이 가능한 물질을 이용하여 렌즈 표면 전면에 일정 두께만큼 증착함으로써 렌즈 사이의 미세 간격을 채우며 렌즈의 가장자리를 겹치게 제작하는 공정을 포함한 것이 바람직하다.

이 때, 상기 광차단막의 각각의 마이크로렌즈에 대응된 광출사구는 자외선을 조사하여 광이 집광되는 부분의 감광성 물질만을 제거함으로써 형성되는 것이 효과적이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다. 또한 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도4 및 도5는 본 발명의 제1실시예에 따른 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열의 기판과 마이크로렌즈를 나타낸 도면으로서, 도4는 본 발명의 제1실시예에 따른 프로젝션 스크린의 벌집 배열 형태(Honeycomb array type)의 마이크로렌즈 배열의 기판과 마이크로렌즈의 구성를 도시한 정면도, 도5는 도4의 절단선 Ⅴ-Ⅴ에 따른 단면도이다.

프로젝션 스크린에 있어서, 종래의 렌티큘 렌즈 배열은 실린더 형태로 수평 방향으로만 곡면이 형성되어 수평 방향으로만 굴절되므로 수직 방향의 시야각은 일정 수준 이상으로 확보하기 어려운 반면, 도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예인 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열은 벌집(Honeycomb,111) 형태로 형성되어 수평 방향 및 수직 방향 모두 곡면을 갖고 있어 상당한 수준의 시야각을 확보할 수 있으며, 이는 마이크로렌즈를 장착하고 지지하도록 형성된 기판(112)과, 기판(112)의 상면에 촘촘히 배열된 벌집 형태로 형성된 다수의 마이크로렌즈(111)들로 구성된다.

여기서, 상기 마이크로렌즈(111)는 타원형 또는 육각형 또는 사각형 형태의 단위 마이크로렌즈가 이차원적으로 배열되어 구성된 평면-볼록(Planar-Convex) 렌즈로 구면 또는 비구면 형태의 마이크로렌즈로 구성될 수도 있다. 또한, 기판(112)은 마이크로렌즈의 성형시 필요한 받침대 역할을 하는 투명한 다중체(Polymer) 재질로 형성된다.

한편, 성형된 마이크로렌즈 배열의 투명 기판(112)의 후면에는 각각의 개별 렌즈에 대응하여 정렬된 광출사구(Aperture)가 형성되어 있으며, 광출사구를 제외 한 전면은 흑색 광차단막(Black Mask)으로 구성된다.

한편, 벌집 형태의 마이크로렌즈 배열 구조의 경우에도 전체의 광출력이 일정하게 유지되고 수직 방향의 시야각을 확보하면서 일정한 휘도(Luminance)를 유지하기 위해서는 적절한 렌즈 형상의 설계가 필요하다. 즉, 개별 렌즈의 형태는 도4에 도시된 바와 같이, 상하 방향으로 긴 타원 또는 육각 형태에 가까운 벌집 배열로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기와 같이 구성함에 의하여, 벌집 형태로 형성된 마이크로렌즈(111)의 적용으로 인하여 수직 방향의 시야각을 확보할 수 있게 되므로, 상당량의 광효율을 감소시키는 광확산층은 그 역할이 감소되며, 이에 따라 동일한 광출력에 대하여도 수직 방향의 시야각이 개선되므로 전체 광효율이 높아지게 된다.

도6은 본 발명의 제2실시예에 따른 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열의 기판과 타원형 형상의 마이크로렌즈를 도시한 정면도이고, 도7은 본 발명의 제3실시예에 따른 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열의 기판과 사각형 형상의 마이크로렌즈를 도시한 정면도, 도8은 본 발명의 제4실시예에 따른 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열의 기판과 모서리가 둥근 직사각형 형상의 마이크로렌즈를 도시한 정면도, 도9는 본 발명의 제5실시예에 따른 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열의 기판과 대각으로 배열된 타원 형상의 마이크로렌즈를 도시한 정면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 마이크로렌즈 배열의 마이크로렌즈의 형태는 도6에 도시된 바와 같이 타원형 형상의 마이크로렌즈(211)일수도 있고, 도7에 도시된 바와 같이 사각형 형상의 마이크로렌즈(311)일 수도 있으며, 도8에 도시된 바와 같 이 모서리가 둥근 직사각형 형상의 마이크로렌즈(411)일 수도 있으며, 도9에 도시된 바와 같이 대각으로 배열된 타원 형상의 마이크로렌즈일 수도 있다.

상기 도면들중 미설명 부호인 212는 타원형 마이크로렌즈(211)를 장착하고 지지하기 위한 기판이며, 312는 사각형 마이크로렌즈(311)를 장착하고 지지하기 위한 기판이고, 412는 모서리가 둥근 직사각형 마이크로렌즈(411)를 장착하고 지지하기 위한 기판이고, 512는 타원형 마이크로렌즈(511)를 장착하고 지지하기 위한 기판이다.

상기와 같이 다양한 형상의 마이크로렌즈를 프로젝션 스크린에 적용함으로써 제1실시예와 같은 벌집 형태의 마이크로렌즈가 적용된 바와 마찬가지로 수평 방향의 시야각을 확보함과 동시에 우수한 수직 방향의 시야각을 확보하는 등의 효과를 얻을 수 있다.

도10은 종래의 렌티큘 마이크로렌즈 배열과 본 발명의 제1실시예에 따른 벌집 형태의 마이크로렌즈 배열간의 시야각 및 광휘도 측면에서의 비교 그래프로서, 도10(a)는 시야각에 따른 수평 방향의 휘도를 도시한 것이고, 도10(b)는 시야각에 따른 수직 방향의 휘도를 도시한 것이다.

여기서, 실선은 벌집형태의 마이크로렌즈(111)의 시야각에 대한 휘도를 나타낸 것이며, 점선은 종래의 렌티큘 마이크로렌즈(11)의 시야각에 따른 휘도를 나타낸 것이다.

상기 그래프에 도시된 바와 같이, 벌집 형태의 마이크로렌즈(111)가 사용된 경우에는 종래의 렌티큘 마이크로렌즈가 사용된 경우에 비하여, 우수한 수평 방향 의 시야각을 유지하면서 수직 방향의 시야각은 더욱 더 높은 시야각을 확보할 수 있다. 기존의 광효율을 높이는데는 한계가 있고, 시청자가 프로젝션 텔레비젼을 시청시에 수평 시야각은 수직 시야각 보다 상대적으로 중요하므로 큰 값을 갖도록 설계가 이루어야 하며 이는 렌즈의 형상을 조절하여 시야각에 따른 광 휘도 분포를 최적의 조건으로 갖게 한다. 또한, 상기 벌집 형태의 렌즈(111)는 시야각의 확보 측면 이외에 반도체 공정인 미세 사진 묘화 공정 및 리플로우 기술을 적용할 수 있게 되어 미세한 피치 제작이 가능하여 해상도를 높일 수 있는 장점을 아울러 갖는다.

그리고, 벌집 형태의 마이크로렌즈 바닥면은 빈틈을 가장 최소화하여 채워질 수 있는 구조를 갖고 있어 렌즈와 렌즈 사이의 간격을 최소화하여 채움율(Fill factor)을 극대화 할 수 있게 된다.

상기와 같은 벌집형 마이크로렌즈 배열은 리플로우 기술과 도금 공정을 통해 금형을 제작한 후, 금형을 이용하여 렌즈에 적합한 투명 수지에 계속적으로 성형 복제에 의하여 제조될 수 있다.

여기서, 금형 제작을 위한 벌집형 마이크로렌즈의 금형 마스터의 제작은 반도체 공정인 사진 묘화 공정과 리플로우(Reflow) 기술에 의하여 구현된다. 즉, 사진 묘화 공정을 이용하여 벌집 배열로 타원형 또는 육각형 또는 사각형의 바닥 형상을 형성한 후, 열처리에 의한 리플로우(Reflow) 기술을 이용하여 광학적으로 투명한 고분자 물질을 유리 전이(glass transition) 온도 이상으로 가열하여 유기되는 표면 장력에 의하여 임의의 곡률을 갖는 부분 구면 렌즈를 만들게 된다.

이 때, 바닥 형상과 고분자의 두께를 조절하고 리플로우 기술을 이용할 때의 온도와 시간을 조절함에 의하여 원하는 형상의 마이크로렌즈를 제조할 수 있게 된다. 상기와 같은 사진 묘화 공정과 리플로우 기술은 재현성이 뛰어나며 형상의 조절이 용이한 장점을 갖고 있으므로 마이크로렌즈 배열의 금형 마스터의 형상을 제조할 수 있다.

도11 및 도12는 도4의 벌집 형태의 마이크로렌즈 배열을 제조하는 제조 공정을 단계별로 도시한 개략도이며, 도면에 도시된 바와 같이, 벌집 형상의 마이크로렌즈 배열은 다음과 같은 공정에 의하여 제조된다.

도11(a)에 도시된 바와 같이, 마이크로렌즈의 형상을 갖는 금형의 제작을 위하여 광학적 설계를 바탕으로 마이크로렌즈의 형상을 결정한다. 그리고, 이를 토대로 반도체 일관 공정인 사진 묘화 공정을 이용하여 포토마스크를 기판(121)에 전사한다. 이 때, 사용되는 감광제(122)는 수십 마이크로미터의 두께를 갖는 막을 구현할 수 있는 것이 바람직하다.

그 다음, 도11(b)에 도시된 바와 같이, 리플로우 기술을 이용하여 온도와 시간을 조절하여 구면 렌즈의 금형 마스터 형상이 되는 구면 마이크로렌즈(123)를 얻을 수 있다. 이 때, 마이크로렌즈(123)와 마이크로렌즈(123) 사이의 간격을 작게 형성하기 위하여 식각 기술 등을 통하여 표면 상태를 변화시킬 수도 있다.

이 때, 상기 마이크로렌즈 간의 간격을 채우거나 최소화하기 위하여 채움율(fill factor)을 높이기 위한 방법으로 금형 마스터의 렌즈 형상 표면 상에 형상을 그대로 유지하면서 균일한 두께로 증착이 가능한 물질을 이용하여 렌즈 표 면 전면에 일정 두께만큼 증착함으로써 렌즈 사이의 미세 간격을 채우며 렌즈의 가장자리를 겹치게 제작하는 공정을 포함한 공정 방법이 추가될 수 있다.

그 다음, 도11(c)에 도시된 바와 같이, 제작된 마이크로렌즈(123)의 상면에 도금을 하기 위하여 크롬(Cr) 또는 금(Au)과 같은 금속 박막(124)을 시드(seed)로 하여 반도체 제조 공정에서 활용되는 스퍼터링(Sputtering) 방법 등에 의하여 증착한다.

그 다음, 도11(d)에 도시된 바와 같이, 마이크로렌즈(123) 배열과 시드(seed)층으로 형성된 도금틀에 전해 도금(electroplating) 또는 무전해 도금(electrolessplating) 등에 의하여 니켈(Ni)등의 금형 용도에 적합한 금속으로 금형(125)을 제작한다. 이 때, 전체적인 표면의 평활도의 조절을 위하여 화학적 처리나 기계적 연마 공정을 추가하는 것이 바람직하다.

그 다음, 도11(e)에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 공정을 통해 가공된 마이크로렌즈 배열의 성형용 정밀 금형을 이용하여 피이티(PET,Poly Ethylene Terephthalate) 기판과 같은 투명 지지체의 상면에 성형 가공에 적합한 폴리카보네이트(Polycarbonate)나 피엠엠에이(PMMA)등의 수지층을 도포한 후 금형으로 압착하고 자외선 경화방법, 가열압축 성형방법 또는 사출성형방법 등으로 벌집 배열 형태의 마이크로렌즈 배열(126)을 복제할 수 있게 된다.

후공정으로서, 도12(a)에 도시된 바와 같이, 마이크로렌즈 배열이 있는 반대 면에 광감응 특성을 갖는 접착층 필름을 이용하여 박판화(Lamination) 한 후, 렌즈 배열로 자외선을 조사하여 필름에 광이 집광되는 부분만이 광경화되어 점착성을 소실시킨다. 그리고 흑색 도포제를 코팅하여 마이크로렌즈 배열에 정렬된 광출사구를 제외한 영역에 광유입을 막는 광차단막(127)을 생성하게 된다. 이 때, 광차단막으로 이용할 흑색 필름 또는 액상형태의 감광성 물질을 코팅 또는 박판화한 후, 상기 감광성 물질에 자외선 조사함으로써 광차단막(127)에 각각의 마이크로렌즈에 대응하도록 분포된 광출사구가 형성된다.

그 다음, 도12(b)에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로렌즈 배열(126)에 광확산층(128)로 이용할 미립자를 포함한 도포액을 도포하거나, 박판형상의 광확산층을 접착제를 이용하여 접착한다.

마지막으로, 도12(c)에 도시된 바와 같이, 대전방지기능, 반사방지기능 및 보호막의 역할을 하는 투명 수지판(129)을 접착함으로써 벌집 형태를 갖는 마이크로렌즈 배열 스크린의 제조가 완료된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절히 변경 가능한 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 프로젝션 시스템의 스크린에 있어서 벌집 형태의 마이크로렌즈 배열을 제시함으로써 종래의 렌티큘 렌즈에 비하여 동일한 광효율을 유지하면서 동시에 수직 방향의 시야각을 확보하며, 휘도를 향상시킨 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열 및 그 제조 방법을 제공한다. 또한, 그 제조 방법은 반도체 제조 기술인 사진묘화공정, 리플로우공정, 금형을 위한 도금공정기술을 이용함으로써 작업 공정에 따른 오차범위를 줄이고, 생산성을 향상시키며 제조 단가를 절감할 수 있게 된다.

Claims (24)

1. 마이크로렌즈를 장착하도록 형성된 기판과, 상기 기판의 전면에 배열되어 장착된 형성된 다수의 마이크로렌즈와, 상기 기판의 후면에 형성된 광확산층과, 상기 광확산층의 후면에 형성된 보호층을 포함하는 마이크로렌즈 배열의 제조 방법으로서,

   기판에 다수의 마이크로렌즈를 형성하여 금형 마스터를 제조하는 단계와;

   배열된 상기 마이크로렌즈를 금형 마스터로 이용하여 금형을 형성하는 단계와;

   상기 금형을 이용하여 다수의 배열된 마이크로렌즈를 형성하는 단계와;

   광차단막을 형성하는 단계와;

   광확산층을 형성하는 단계와;

   보호층을 형성하는 단계와;

   상기 마이크로렌즈 간의 간격을 채우거나 최소화하기 위하여 상기 금형 마스터의 렌즈 형상 표면상에 형상을 그대로 유지하면서, 균일한 두께로 증착이 가능한 물질로 상기 렌즈 표면의 전면에 일정한 두께만큼 증착하여 렌즈 사이의 미세 간격을 채우며 상기 렌즈의 가장자리를 겹치게 하는 단계를;

   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열의 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   금형을 이용하여 마이크로렌즈를 형성하는 단계는 투명 렌즈 형성 물질을 이용하여 압축 성형 및 자외선 조사를 통한 경화방법에 의하여 배열된 마이크로렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열의 제조 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   금형을 이용하여 마이크로렌즈를 형성하는 단계는 고온 고압 성형 방법에 의하여 배열된 마이크로렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열의 제조 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   금형을 이용하여 마이크로렌즈를 형성하는 단계는 사출 성형 방법에 의하여 배열된 마이크로렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열의 제조 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   금형을 형성하는 단계는 감광제를 이용하여 미세 사진묘화공정과 열처리를 이용한 리플로우 공정을 통하여 제작된 마이크로렌즈 배열 형태의 금형 마스터의 표면에 도금 공정을 통해 금형을 형성하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열의 제조 방법.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 감광제는 수십 마이크로미터의 코팅, 접착이 가능한 필름형태의 다중체(Polymer)인 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열의 제조 방법.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 광차단막을 형성하는 단계에서, 상기 광차단막은

   마이크로렌즈 배열 후면에 광감응 특성을 갖는 접착층 필름을 이용하여 박판화(Lamination)하는 단계와;

   마이크로렌즈 배열에 자외선을 조사하여, 필름에 광이 집광되는 부분만을 광경화시켜 점착성을 소실시키는 단계와;

   흑색 도포제를 코팅하여 마이크로렌즈 배열에 정렬된 광출사구를 제외한 영역에 광유입을 막는 광차단막을 생성하게 하는 단계를;

   포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열의 제조 방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 광차단막의 각각의 마이크로렌즈에 대응된 광출사구는 자외선을 조사하여 광이 집광되는 부분의 감광성 물질만을 제거함으로서 형성되는 방법을 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열의 제조 방법.
9. 제 1항에 따른 제조 방법에 의하여 제조되는 마이크로렌즈 배열로서,

   상기 마이크로렌즈는 평면 볼록(Planar-Convex) 렌즈로 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열.
10. 제 1항에 따른 제조 방법에 의하여 제조되는 마이크로렌즈 배열로서,

    상기 마이크로렌즈는 벌집 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열.
11. 제 1항에 따른 제조 방법에 의하여 제조되는 마이크로렌즈 배열로서,

    상기 마이크로렌즈는 타원형 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열.
12. 제 1항에 따른 제조 방법에 의하여 제조되는 마이크로렌즈 배열로서,

    상기 마이크로렌즈는 사각형 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열.
13. 제 1항에 따른 제조 방법에 의하여 제조되는 마이크로렌즈 배열로서,

    상기 마이크로렌즈는 모서리가 둥근 직사각형 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열.
14. 제 1항에 따른 제조 방법에 의하여 제조되는 마이크로렌즈 배열로서,

    상기 마이크로렌즈는 광출사각의 조절을 위하여 렌즈의 상하 좌우 곡률이 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열.
15. 제 14항에 있어서,

    상기 마이크로렌즈의 곡률은 마이크로렌즈의 상하 좌우의 각 길이와 렌즈의 높이(sag) 및 각각의 비구면 상수 값에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열.
16. 제 1항에 따른 제조 방법에 의하여 제조되는 마이크로렌즈 배열로서,

    상기 마이크로렌즈의 광출사각의 범위는 렌즈 평면의 법선에 대하여 횡축으로 좌우 출사각은 30도 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열.
17. 제 1항에 따른 제조 방법에 의하여 제조되는 마이크로렌즈 배열로서,

    상기 마이크로렌즈의 광출사각의 범위는 렌즈 평면의 법선에 대하여 종축으로 상하 출사각은 15도 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열.
18. 제 1항에 따른 제조 방법에 의하여 제조되는 마이크로렌즈 배열로서,

    상기 기판은 렌즈 성형시 필요한 받침 역할을 하는 다중체 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열.
19. 제 1항에 따른 제조 방법에 의하여 제조되는 마이크로렌즈 배열로서,

    상기 마이크로렌즈의 각각에 대응하는 정렬된 광출사구(Aperture)가 상기 기판의 후면에 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열.
20. 제 19항에 있어서,

    상기 기판의 후면에 상기 광출사구를 제외한 전면이 흑색 광차단막이 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린의 마이크로렌즈 배열.
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