KR100647283B1 - 마이크로 렌즈 제조 방법 - Google Patents

마이크로 렌즈 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100647283B1
KR100647283B1 KR1020040026246A KR20040026246A KR100647283B1 KR 100647283 B1 KR100647283 B1 KR 100647283B1 KR 1020040026246 A KR1020040026246 A KR 1020040026246A KR 20040026246 A KR20040026246 A KR 20040026246A KR 100647283 B1 KR100647283 B1 KR 100647283B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lens
mold
hole
bottom plate
forming
Prior art date
Application number
KR1020040026246A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050012109A (ko
Inventor
조은형
이명복
손진승
정미숙
김해성
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to CN200410054485.9A priority Critical patent/CN1584743A/zh
Priority to US10/897,116 priority patent/US6989932B2/en
Priority to JP2004216930A priority patent/JP2005043897A/ja
Publication of KR20050012109A publication Critical patent/KR20050012109A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100647283B1 publication Critical patent/KR100647283B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00009Production of simple or compound lenses
    • B29D11/00365Production of microlenses
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • G02B1/041Lenses
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • G02B27/005Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration for correction of secondary colour or higher-order chromatic aberrations
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/02Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/08Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens

Abstract

본 발명은 마이크로 렌즈 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 마이크로 렌즈 제조 방법은, (a) 제 1렌즈를 몰드를 이용하여 압축 성형하는 단계; (b) 상기 제 1렌즈가 안착되는 호울을 가지며, 상기 호울의 배면에 회절 렌즈인 제 2 렌즈가 형성된 렌즈 홀더를 마련하는 단계; 및 (c) 상기 렌즈 홀더의 상기 호울에 상기 제 1렌즈를 상기 제 2렌즈와 광축 정렬시켜 조합시키는 단계;를 포함한다. 따라서, 굴절렌즈와 회절렌즈로 이루어지는 하이브리드 렌즈를 마이크로 렌즈 및 그 어레이 형태로 용이하게 제조할 수 있는 잇점이 있다.

Description

마이크로 렌즈 제조 방법{Manufacturing method of micro-lens}
도 1은 종래의 기계가공법을 이용한 단일 렌즈 제조방법을 개략적으로 보인 도면,
도 2a 내지 도 2e는 종래의 마이크로 패브리케이션을 이용한 마이크로 렌즈 어레이 제조방법을 나타낸 공정도,
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 굴절 렌즈를 형성하는 방법을 보인 공정도,
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 패브리케이션을 이용한 렌즈 홀더 제조 방법을 나타낸 공정도,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 사출 성형에 의한 렌즈 홀더의 제조 방법을 나타낸 공정도,
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 실시예에 따른 회절렌즈를 포토 공정에 의해 제조하는 방법과 굴절 렌즈와 회절 렌즈를 조합하는 방법을 나타낸 공정도.
도 7a 내지 도 7는 본 발명의 실시예에 따른 나노 임프린팅(nano imprinting) 공정에 의해 회절 렌즈를 제조하는 방법을 나타낸 공정도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
31... 상부 몰드 33... 하부 몰드
35... 렌즈 35a... 볼록-평 렌즈
41... 기판 42a, 42b... 얼라인 마크
43... 감광제 44a... 제 1식각영역
44b... 제 2식각영역 44... 호울
47... 자외선 경화 물질 48, 61... 회절면
49... 폴리머 몰드 51a, 51b, 51c... 하부 금형
52a, 52b, 52c... 상부 금형 53a, 53b, 53c... 렌즈 홀더
54... 단차 55... 회절 렌즈
62... 주형 63... 분리층
64... 기판 65... 폴리머
본 발명은 마이크로 렌즈 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기계 가공공정과 포토 공정 또는 나노 임프린팅 공정을 함께 이용한 하이브리드 마이크로 렌즈 및 그 어레이의 제조방법을 제공하는 것이다.
종래의 마이크로 렌즈 어레이 제조 방법은 기계 가공법을 이용하여 단일 마이크로 렌즈로 제조하거나 감광제를 사용한 포토 공정을 이용하여 마이크로 렌즈 어레이 형태로 제조하는 방법 등이 있다.
도 1은 기계가공법을 이용한 종래의 단일 마이크로 렌즈 제조 방법을 개략적 으로 보이는 도면이다. 도 1을 참조하면, 단일 마이크로 렌즈를 성형하기 위해 상부 몰드(11) 및 하부 몰드(13)를 렌즈의 표면 형태로 가공한다. 상부 및 하부 몰드(11, 13)의 내부에 볼 또는 가브(G) 형상의 렌즈를 상부 및 하부 몰드(11, 13) 사이에 삽입하고 고온고압으로 압축하여 렌즈를 성형한다. 기계가공법에 사용되는 렌즈는 주로 글라스를 이용한다. 플라스틱 재질로 렌즈를 제조하고자 하는 경우 기계가공에 의한 정밀금형을 이용하여 사출성형으로 형성한다. 이러한 기계가공법은 매우 정밀한 면가공이 가능하다는 장점을 가진다. 하지만, 초소형 렌즈의 가공에는 한계가 있으며 렌즈를 어레이 형태로 형성하는 것도 용이하지 않다. 이러한 기계가공 방식은 고 개구수(Numerical Aperture)를 요구하는 광 정보저장기기나 일부 광통신용 렌즈에 이용된다.
도 2a 내지 도 2e는 포토공정을 이용한 종래의 마이크로 렌즈 어레이 제조방법을 나타낸 도면이다. 먼저 도 2a에 도시된 바와 같이 기판(21) 상에 감광제(23)를 도포하고, 도 2b에 도시된 바와 같이 감광제(23)의 상부에 소정 형태의 마스크(M)를 위치시키고 자외선을 조사하여 노광한다. 노광된 감광제 부분을 현상하고 식각하면 도 2c에 도시된 형태로 감광제(23a)가 패터닝된다. 여기에 열을 가하고 리플로우시키면 도 2d에 도시된 바와 같이 감광제(23a)가 둥근 구면 렌즈 형태의 감광 렌즈(23b)로 정형되고, 이온 교환법을 통해 감광 렌즈(23b)의 굴절률을 조절한다.
종래의 포토공정을 이용한 마이크로 렌즈 어레이 제조방법은, 고 개구수를 위한 높은 새그(High Sag)를 구현하기가 용이하지 못하며 수차 보정을 위한 비구면 곡면 가공도 어렵다. 또한 500μm 이상의 지름을 가지는 대구경의 렌즈 제작이 어려운 단점을 가진다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 기계가공법과 포토공정을 조합한 하이브리드 렌즈의 마이크로 렌즈 및 그 어레이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는,
(a) 제 1렌즈를 몰드를 이용하여 압축 성형하는 단계;
(b) 상기 제 1렌즈가 안착되는 호울을 가지며, 상기 호울의 배면에 회절 렌즈인 제 2 렌즈가 형성된 렌즈 홀더를 마련하는 단계; 및
(c) 상기 렌즈 홀더의 상기 호울에 상기 제 1렌즈를 조합시키는 단계;를 포함하는 마이크로 렌즈 제조 방법을 제공한다.
본 발명 있어서, 상기 (a)단계는,
상기 제 1렌즈의 표면 형상을 가지는 몰드를 준비하는 단계; 및
상기 몰드에 제 1렌즈 형성용 물질을 마련하고 압축하여 제 1렌즈를 성형하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 제 1렌즈는 일면이 구면 또는 비구면으로 형성되며, 타면은 평면으로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명 있어서, 상기 (b)단계는, 상기 기판의 상면에 감광제를 도포하고 패 터닝하여 제 1식각 영역을 형성하는 단계;
상기 기판의 배면에 감광제를 도포하고 패터닝하여 상기 제 1식각 영역과 관통하는 제 2식각 영역을 형성함으로써 상기 호울을 마련하는 단계; 및
상기 제 2식각 영역에 연결되도록 상기 호울의 바닥판을 상기 기판의 배면에 접합하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계에서, 상기 기판의 상면과 상기 바닥판에 얼라인 마크를 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계는, 상기 호울의 바닥판을 형성한 다음 상기 바닥판을 연마하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 (b)단계는, 상기 바닥판의 표면에 자외선 경화 물질을 도포하고 폴리머 몰드로 압축한 다음 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 상기 제 2렌즈를 형성하는 단계; 및
상기 제 2렌즈와 광축 정렬되도록 상기 호울에 상기 제1렌즈를 접합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 (b)단계는, 상기 바닥판의 표면에 폴리머를 도포하고 회절면이 형성된 주형으로 압축한 다음 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 상기 제 2렌즈를 형성하는 단계; 및
상기 제 2렌즈와 광축 정렬되도록 상기 호울에 상기 제 1렌즈를 접합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 바닥판은 투광성의 글래스로 형성하는 것을 특징으 로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 자외선 경화 물질은 1.5이상의 굴절률을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 자외선 경화 물질은 95% 이상의 광투과율을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계는,
상부 금형 및 하부 금형을 포함하는 렌즈 홀더 금형을 마련하는 단계;
상기 상부 금형 및 하부 금형 사이에 열가소성 수지를 주입하여 호울이 형성된 렌즈 홀더를 사출 성형하는 단계; 및
상기 호울이 형성된 부위의 반대면에 제 2렌즈를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계는,
상부 금형 및 제 2렌즈면을 포함하는 하부 금형을 포함하는 렌즈 홀더 금형을 마련하는 단계; 및
상기 상부 금형 및 하부 금형 사이에 열가소성 수지를 주입하여 호울이 형성된 렌즈 홀더를 사출 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 렌즈홀더의 상부 금형에는 상기 제 1렌즈를 안착시키는 단차부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제 1렌즈는 굴절 렌즈이며, 상기 제 2렌즈는 회절 렌즈인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 렌즈 제조 방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 렌즈 및 그 어레이 제조 방법은 기계가공법으로 복수의 굴절렌즈를 형성하고 포토공정을 이용하여 복수의 회절렌즈를 형성한 다음 굴절렌즈와 회절렌즈를 조합하는 단계로 진행된다.
도 3a 내지 도 3c는 기계가공법을 이용하여 고정밀 고 개구수의 마이크로 렌즈를 제조하는 방법을 나타낸 공정도이다. 먼저, 다이아몬드 회전 기계로 고정밀 금속 몰드를 도 3a에 도시된 바와 같이 형성한다. 상부 몰드(31)는 평면으로 형성하고, 하부 몰드(33)는 용융상태의 렌즈 형성용 물질(35)을 구면 또는 비구면으로 형성하도록 동일 형태의 표면을 가지는 함입부(32)를 가진다. 렌즈 형성용 물질(35)을 도 3b에 도시된 바와 같이, 함입부(32)에 위치시키고 고온에서 상부 몰드(31)를 하부 몰드(33)를 향해 압축하여 렌즈(35)의 배면을 평면으로 형성한다. 도 3c에 도시된 바와 같이 압축 성형을 통해 형성된 렌즈는 상부면이 구면 또는 비구면이고 하부면이 평면인 볼록-평 렌즈(35a)로 제조된다. 여기서, 볼록-평 렌즈(35a)를 이루는 물질은 일반적으로 글라스이다.
도 4a 내지 도 4e는 도 3a 내지 도 3c의 공정에 의해 제조된 마이크로렌즈를 어레이 형태로 확장하기 위해 렌즈 홀더 어레이를 포토공정을 이용하여 제조하는 방법에 관한 실시예를 나타낸 공정도이다.
먼저 도 4a에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(41) 상에 감광제(43)를 도포하고 그 상면에 마스크(M1)를 위치시킨 다음 노광한다. 현상 및 식각 공정을 실행하여 노광되지 않은 부분을 제거하면 도 4b에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(41)이 소정 형태로 패터닝된다. 식각방법으로는 ICP-RIE(Inductive Coupled Plasma- Reactive Ion Etching)를 이용한다.
다음, 도 4c에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(41)을 뒤집은 다음 배면에 감광제(43)를 도포하고 그 상방에 마스크(M2)를 위치시킨 후 노광한다. 도 4d는 현상 및 식각 공정을 실행하여 제2식각영역(44b)을 제 1식각영역(44a)과 관통시키는 공정을 나타낸다. 도 4e는 기판(41)의 배면과 접하면서 제 1 및 제 2식각영역(44a, 44b)이 관통되어 형성된 호울(44)의 바닥판(45)이 되도록 글래스 기판을 기판(41)에 양극접합하는 단계를 보이고 있다. 여기서, 글래스 기판은 투광성 물질인 것이 바람직하다. 여기서, 필요에 따라 바닥판(45)의 두께를 조절하도록 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 실행할 수도 있다.
도 5a 내지 도 5c는 상기 도 4a 내지 도 4e와는 달리 포토공정에 의하지 아니하고, 사출 성형하여 렌즈 홀더를 제조하는 방법의 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5a를 참조하면, 먼저 정밀하게 제조된 메탈 금형(51a, 52a)을 마련한다. 상하부 금형(51a, 52a)의 형태는 원하는 치수에 맞추어 정밀하게 제조하며, 굴절 렌즈를 얼라인 시키도록 단차부(54)를 형성시킨다. 그리고, PMMA(polymethlmethacrylate : 폴리메틸메타크릴레이트) 등의 열가소성 수지를 하부 금형(51a) 및 상부 금형(52a) 사이에 주입하고 가압한다. 그리고, 상하부 금형(51a, 52a)을 분리하면 단차부(54)가 형성된 렌즈 홀더(53a)를 제조할 수 있다.
도 5b는 하부 금형(51b) 내에 회절면(48)을 형성시켜 렌즈 홀더 자체가 회절 렌즈를 포함하도록 한 렌즈홀더 제조 방법을 나타낸 도면이다. 하부 금형(51b)의 회절면(48)은 하부 금형(51b) 제조시에 정밀한 기계 가공으로 형성한다. 그리고, 하부 금형(51b) 및 상부 금형(52b) 사이에 PMMA(polymethlmethacrylate : 폴리메틸메타크릴레이트) 등의 열가소성 수지를 주입하고 가압한다. 이에 따라, 단차부(54) 및 회절 렌즈(55)를 포함하는 렌즈 홀더(53b)를 제조할 수 있다.
도 5c는 회절면(48)은 포함하지만, 도 5a 및 도 5b와는 달리, 단차(54)를 포함하지 않는 형태의 렌즈 홀더 제조 방법을 나타낸 도면이다. 하부 금형(51c)의 회절면(48)은 하부 금형(51c) 제조시에 정밀한 기계 가공으로 형성한다. 그리고, 하부 금형(51c) 및 상부 금형(52c) 사이에 PMMA(polymethlmethacrylate : 폴리메틸메타크릴레이트) 등의 열가소성 수지를 주입하고 가압한다. 이에 따라, 회절 렌즈(55)를 포함하는 렌즈 홀더(53c)를 제조할 수 있다. 이와 같은 방법에 의해 제조된 렌즈 홀더(53c)의 경우, 마이크로 렌즈(35b)와의 결합시 정밀하게 정렬시켜 접합한다.
도 6a 내지 도 6d는 자외선 엠보싱 공정에 의해 회절렌즈, 즉 DOE(Diffractive Optical Element) 렌즈 어레이를 제조하는 방법에 관한 실시예를 나타낸 공정도이며, 도 6e는 회절렌즈와 도 3c에 도시된 형태의 굴절렌즈를 배열하는 방법을 보인다.
도 6a는 도 4a 내지 도 4e에 도시된 공정으로 제조된 렌즈 홀더 어레이(40)를 나타낸다. 여기서, 렌즈 홀더는 도 5a에서 제조된 렌즈 홀더(53a)를 사용할 수 있다. 렌즈 홀더 어레이(40)는 복수개의 호울 어레이가 형성된 기판(41)과 기판(41)의 호울 바닥면을 형성하는 바닥판(45)을 구비한다. 여기서, DOE 렌즈와의 얼라인을 위해 기판(41)의 얼라인 마크(42a, 42b)를 그대로 사용하거나, 선택적으로 별도의 얼라인 마크를 바닥판(45)에 형성시킬 수 있다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 렌즈 홀더 어레이(40)의 상면에 용융상태의 자외선 경화 물질(47)을 스핀 코팅을 이용해 도포하고 그 상부에 DOE렌즈의 회절면(48)이 형성된 폴리머 몰드(49)를 위치시킨다. 자외선 경화 물질(49)은 굴절률이 1.5이상이고 내부 광투과율이 95%이상의 물질인 글래스 재질로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 접착성이 우수하며 폴리머 몰드(49)와의 착탈이 용이하고 온도 변화에 따른 굴절률 변화가 민감하지 않은 것이 바람직하다. 특히, 자외선 경화 물질(47)은 200nm 내지 300nm의 파장대역의 자외선을 조사했을 때 경화가 일어날 수 있는 물질이어야 한다. 이 때 회절면(48)이 호울(44)에 대응되게 폴리머 몰드(49)를 자외선 경화 물질(47)의 상부로 배치시킨다. 회절면(48)은 프레넬 렌즈 형태를 가지도록 형성하여 집광 뿐만 아니라 색수차 제거 기능까지 할 수 있다.
폴리머 몰드(49)를 도 6c에 도시된 바와 같이 자외선 경화 물질(47) 상으로 가압하여 자외선 경화 물질(47)을 회절면(48)과 동일한 형태로 성형한다. 폴리머 몰드(49)와 자외선 경화 물질(47)은 모두 광투과율이 높은 투과성 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 폴리머 몰드(49)의 상부로 자외선을 조사하여 자외선 경화 물질(47)을 경화시킨다. 도 6d는 상부의 폴리머 몰드(49)를 제거한 상태에서 원하는 DOE렌즈(47a)가 자외선 경화 물질(47)의 상면에 복수개 배열된 구조를 보이고 있다.
도 6e는 DOE렌즈(47)가 렌즈 홀더 어레이(40)와 결합된 구조에 도 3a 내지 도 3c에 의해 제조된 마이크로 렌즈(35b)를 정렬 결합시킨 것을 나타낸 도면이다. 이때, 렌즈 홀더는 도 5a 내지 도 5c에 의해 제조된 렌즈 홀더(53a, 53b 및 53c)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다. 마이크로 렌즈(35b)를 기판(41)의 렌즈 호울(44)에 삽입하여 접착제를 이용하여 접합시킨다. 여기서, 마이크로 렌즈 (35b)는 도 3a 내지 도 3b에 도시된 바와 같은 기계가공법을 이용하여 형성되는데 도 3c에 도시된 마이크로 렌즈(35a)와 달리 좌우측면이 경사면을 가지도록 형성하여 호울(44)에 삽입시 측면 손상이 감소될 수 있다. 마이크로 렌즈(35b)가 안착되는 단차부(44s)에는 접착제를 주입하여 마이크로 렌즈(35b)를 기판(41)에 단단히 고정시킬 수 있다.
도 6a 내지 도 6d과 같은 자외선 엠보싱 공정에 의해 회절 렌즈를 제조하는 방법 외에 나노 임프린팅(nano imprinting) 공정에 의해 DOE 렌즈를 제조할 수 있다. 나노 임프린팅 기술은 나노 패턴(nanp pattern)을 용이하게 형성할 수 있고, 대량 생산이 가능하여 공정 수율이 높은 장점이 있다. 이를 도 7a 내지 도 7d를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 7a를 참조하면, 회절 렌즈 패턴, 즉 회절면(61)이 형성된 주형(template)(62)을 마련한다. 그리고 도 7b에 도시된 바와 같이, 회절면(61)이 형성된 주형(62)을 기판(64)에 대응하여 위치시킨다. 회절 렌즈가 형성될 기판(64) 상에는 폴리머(65)를 도포되어 있다. 기판(64)은 실리콘 기판, 석영 기판 또는 알루미나 기판 등이 사용될 수 있다. 기판(64) 상에 형성된 폴리머(65)는 PMMA(polymethlmethacrylate : 폴리메틸메타크릴레이트) 등의 열가소성 수지가 일반적으로 사용될 수 있다. 여기서, 주형(62)을 광투과률이 높은 물질로 형성시키고, 폴리머를 용융 상태의 자외서 경화 물질을 사용한다. 그리고, 주형(62)과 기판(64) 상의 폴리머(65)와의 용이한 분리를 위해 분리층(63)을 회절면(61) 상에 형성시키는 전처리를 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 7c에 도시한 바와 같이, 주형(62)을 기판(64)에 대해 압력을 인가하여 압착시킨다. 이때, 주형(62)에 형성된 회절면(61)이 그대로 폴리머(65)에 임프린팅(imprinting)된다. 주형(62) 및 폴리머(65)는 모두 광투과율이 높은 투과성 물질로 형성하여, 압착하는 과정에서 주형(62)의 상부에서 자외선을 조사하여 폴리머(65)를 경화시킨다.
그리고, 도 7d에 도시한 바와 같이, 주형(62)과 기판(64)을 분리하면, 폴리머(65) 상에 형성된 회절 렌즈(66)를 얻을 수 있다. 회절 렌즈 패턴이 다수 형성된 주형(62)을 이용하면 회절 렌즈(66) 어레이를 용이하게 얻을 수 있다. 즉, 이와 같은 공정에 의해 기판(65) 상에 직접 회절 렌즈 어레이를 전사시킬 수 있게 된다.
본 발명에 의해 제조된 하이브리드 렌즈는 디스크 방향의 평면과 비구면 곡면을 가지는 굴절렌즈와, 프레넬 렌즈형의 회절렌즈로 이루어져 대물렌즈로 기능할 수 있다. 광원으로부터 출사된 광이 대물렌즈에 입사하면 회절면에서 일차로 굴절이 일어난 다음 굴절렌즈에 의해 집광되어 회절 한계에 가까운 미세 광 스폿을 형성하게 된다. 따라서, 굴절렌즈에서는 집광을 위한 굴절력의 부담이 줄어들며 렌즈 제작시 고 개구수를 실현하기 위한 부담이 감소하게 된다.
본 발명은 기존의 기계가공법과 마이크로 패브리케이션법을 이용하여 굴절 렌즈와 회절 렌즈로 이루어진 하이브리드 렌즈 및 그 어레이 형태의 마이크로 렌즈 어레이로 간단히 제조할 수 있는 방법을 제공한다. 또한, 굴절 렌즈와 회절 렌즈로 파워를 분산시킴으로써 기계가공에 의한 굴절 렌즈의 제작이 용이해진다. 종래의 렌즈와 달리 저굴절률 물질과 고굴절률 물질을 동시에 사용할 수 있으므로 높은 굴절력을 가지면서 유사한 개구수를 가지는 렌즈를 경량의 소형 렌즈로 구현할 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 장점은 파워를 분산시키고 색수차를 보정할 수 있는 하이브리드 렌즈를 기계가공법, 마이크로 패브리케이션법, 자외선 엠보싱법 또는 나노 임프린팅법을 함께 이용하여 제조함으로써 굴절 렌즈 및 회절 렌즈를 포함하는 하이브리드 마이크로 렌즈 및 어레이 형태로 확장을 용이하게 할 수 있다는 것이다.

Claims (16)

  1. (a) 하나 이상의 제 1렌즈를 몰드를 이용하여 압축 성형하는 단계;
    (b) 상기 제 1렌즈가 안착되는 호울을 가지며, 상기 호울의 배면에 회절 렌즈인 제 2 렌즈가 형성된 렌즈 홀더를 마련하는 단계; 및
    (c) 상기 렌즈 홀더의 상기 호울에 상기 제 1렌즈를 상기 제 2렌즈와 광축정렬시켜 조합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (a)단계는,
    상기 제 1렌즈의 표면 형상을 가지는 몰드를 준비하는 단계; 및
    상기 몰드에 제 1렌즈 형성용 물질을 마련하고 압축하여 제 1렌즈를 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1렌즈는 일면이 구면 또는 비구면으로 형성되며, 타면은 평면으로 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (b)단계는,
    상기 기판의 상면에 감광제를 도포하고 패터닝하여 제 1식각 영역을 형성하는 단계;
    상기 기판의 배면에 감광제를 도포하고 패터닝하여 상기 제 1식각 영역과 관통하는 제 2식각 영역을 형성함으로써 상기 호울을 마련하는 단계; 및
    상기 제 2식각 영역에 연결되도록 상기 호울의 바닥판을 상기 기판의 배면에 접합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 제조 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서,
    상기 기판의 상면과 상기 바닥판에 얼라인 마크를 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    상기 호울의 바닥판을 형성한 다음 상기 바닥판을 연마하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 제조 방법.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 (b)단계는,
    상기 바닥판의 표면에 자외선 경화 물질을 도포하고 폴리머 몰드로 압축한 다음 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 상기 제 2렌즈를 형성하는 단계; 및
    상기 제 2렌즈와 광축 정렬되도록 상기 호울에 상기 제1렌즈를 접합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 제조 방법.
  8. 제 4항에 있어서, 상기 (b)단계는,
    상기 바닥판의 표면에 폴리머를 도포하고 회절면이 형성된 주형으로 압축한 다음 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 상기 제 2렌즈를 형성하는 단계; 및
    상기 제 2렌즈와 광축 정렬되도록 상기 호울에 상기 제 1렌즈를 접합하는 단 계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 제조 방법.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 바닥판은 투광성의 글래스로 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 제조 방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 자외선 경화 물질은 1.5이상의 굴절률을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 제조 방법.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 자외선 경화 물질은 95% 이상의 광투과율을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 제조 방법.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    상부 금형 및 하부 금형을 포함하는 렌즈 홀더 금형을 마련하는 단계;
    상기 상부 금형 및 하부 금형 사이에 열가소성 수지를 주입하여 호울이 형성된 렌즈 홀더를 사출 성형하는 단계; 및
    상기 호울이 형성된 부위의 반대면에 제 2렌즈를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 제조 방법.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    상부 금형 및 제 2렌즈면을 포함하는 하부 금형을 포함하는 렌즈 홀더 금형을 마련하는 단계; 및
    상기 상부 금형 및 하부 금형 사이에 열가소성 수지를 주입하여 호울이 형성된 렌즈 홀더를 사출 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 제조 방법.
  14. 제 12항 또는 제 13항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈홀더의 상부 금형에는 상기 제 1렌즈를 안착시키는 단차부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 제조 방법.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1렌즈는 굴절 렌즈인 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 제조 방법.
  16. 삭제
KR1020040026246A 2003-07-24 2004-04-16 마이크로 렌즈 제조 방법 KR100647283B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200410054485.9A CN1584743A (zh) 2003-07-24 2004-07-22 微透镜的制造方法
US10/897,116 US6989932B2 (en) 2003-07-24 2004-07-23 Method of manufacturing micro-lens
JP2004216930A JP2005043897A (ja) 2003-07-24 2004-07-26 マイクロレンズの製造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030051116 2003-07-24
KR20030051116 2003-07-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050012109A KR20050012109A (ko) 2005-01-31
KR100647283B1 true KR100647283B1 (ko) 2006-11-23

Family

ID=37223996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040026246A KR100647283B1 (ko) 2003-07-24 2004-04-16 마이크로 렌즈 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100647283B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101371171B1 (ko) * 2012-04-16 2014-03-10 주식회사 미성포리테크 입체효과 사출물을 위한 금형 가공 방법

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100624454B1 (ko) * 2004-12-23 2006-09-18 삼성전기주식회사 하이브리드 렌즈 다이 및 하이브리드 렌즈 어레이
JP4307497B2 (ja) * 2007-05-14 2009-08-05 シャープ株式会社 固体撮像素子、固体撮像装置および電子情報機器
KR102095249B1 (ko) * 2018-12-03 2020-04-20 엠피닉스 주식회사 브이형 홈 안착형 마이크로 렌즈의 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101371171B1 (ko) * 2012-04-16 2014-03-10 주식회사 미성포리테크 입체효과 사출물을 위한 금형 가공 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050012109A (ko) 2005-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6989932B2 (en) Method of manufacturing micro-lens
KR100561844B1 (ko) 마이크로 렌즈 어레이 및 그 제조 방법
US8027089B2 (en) Minute structure and its manufacturing method
JP4401383B2 (ja) 構造化された素子の製造
CN101313234B (zh) 制造衍射光栅元件的方法
JP2012529069A (ja) レンズ及びその製造方法
KR20050054779A (ko) 회절 렌즈 어레이 몰드의 제조 방법 및 uv 디스펜서
KR20100017250A (ko) 마이크로 광학 장치의 대량 생산, 그에 대응하는 도구 및 결과적인 구조물
KR100541027B1 (ko) 이미지 센서 및 이미지 센서 제작방법과 이에 이용되는마이크로 광집속 소자 어레이 제작용 몰드
WO2008062836A1 (fr) Module de guide d&#39;onde optique et son procédé de fabrication
JP4371777B2 (ja) 樹脂硬化方法及び樹脂成型品の製造方法
KR100647283B1 (ko) 마이크로 렌즈 제조 방법
JPH07174902A (ja) マイクロレンズアレイおよびその製造方法
JP5587991B2 (ja) レンズ及びその製造方法
JP2002355826A (ja) 光通信用レンズ部品の製造方法
JP4281512B2 (ja) 光学素子の製造方法
JPS62161532A (ja) プラスチツク・レンズ等の作製法
JP3165167B2 (ja) マイクロレンズ及びその製造方法
JP3545796B2 (ja) 光学デバイスおよび光学デバイス製造方法
CN113557126B (zh) 制造多个光学元件的方法及其产品
JPH02196201A (ja) マイクロレンズアレイの製造方法
JPH03200106A (ja) 光導波路レンズ
JP4481531B2 (ja) 光学素子
TW200819789A (en) Molding technology of optics component with micro-lens array
TWI398670B (zh) 鏡片陣列製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
AMND Amendment
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121030

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131030

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141030

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee