KR100698636B1 - Manufacturing method of non-symmetric multi-curvature microlens and it's application to Light Guide Plate - Google Patents

Manufacturing method of non-symmetric multi-curvature microlens and it's application to Light Guide Plate Download PDF

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Abstract

본 발명은 도광판의 마이크로렌즈 제조방법에 있어서, 빛이 통과되는 제1 영역과 빛이 통과되지 않는 복수 개의 제2 영역으로 이루어진 마스크를 포토레지스트가 코팅된 기판 상에 정렬시키는 제1 단계; 상기 제2 영역 상측에서 하측으로 조사되는 빛이 적어도 1방향 이상에서 비대칭 경사각을 갖도록 하기위해서 적어도 1회 이상의 경사 노광을 실시하는 제2 단계; 상기 경사 노광된 기판을 현상하여 비대칭 경사기둥 형태를 가진 다수의 포토레지스트를 얻는 제3 단계; 상기 비대칭 경사기둥 형태의 포토레지스트를 리플로우 공정을 통해 만곡시켜 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 형상을 얻는 제4 단계; 상기 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 형상의 포토레지스트가 음각되도록 하는 음각 스탬퍼를 제작하는 제5 단계; 및 상기 음각 스탬퍼를 금형으로 하여 상기 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈가 양각된 도광판을 성형하는 제6 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a method of manufacturing a microlens of a light guide plate, comprising: a first step of aligning a mask including a first region through which light passes and a plurality of second regions through which light does not pass, on a photoresist-coated substrate; A second step of performing at least one oblique exposure so that light irradiated from above the second area downward has an asymmetric inclination angle in at least one direction or more; A third step of developing the inclined exposed substrate to obtain a plurality of photoresists having an asymmetrical inclined pillar shape; A fourth step of obtaining the asymmetric multi-curvature microlens shape by bending the asymmetrical pillar-shaped photoresist through a reflow process; A fifth step of fabricating an intaglio stamper for engraving the asymmetric multi-curvature microlens-shaped photoresist; And a sixth step of forming the light guide plate in which the asymmetric multi-curvature microlens is embossed by using the intaglio stamper as a mold.

본 발명의 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈는 빛의 굴절과 난반사를 조절하는 기능이 강화되어 원하는 광학적 성능을 가지게 할 수 있고, 이와 같은 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 어레이를 통하여 도광판 등에 응용할 수 있는 효과가 있다.The asymmetric multi-curvature microlens of the present invention can enhance the function of controlling the refraction and diffuse reflection of light to have the desired optical performance, and can be applied to the light guide plate through the asymmetric multi-curvature microlens array. .

리플로우, 도광판, 마이크로 렌즈 Reflow, Light Guide Plate, Micro Lens

Description

비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 제조 방법 및 이의 방법에 의해 제조된 도광판{Manufacturing method of non-symmetric multi-curvature microlens and it's application to Light Guide Plate}Manufacturing method of non-symmetric multi-curvature microlens and it's application to light guide plate}

도 1은 본 발명에 사용되는 마스크의 사시도.1 is a perspective view of a mask used in the present invention.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시 예에 따른 비대칭 타원뿔 기둥 형상의 포토레지스트를 제조하는 노광 공정을 보인 공정도.2a to 2c is a process diagram showing an exposure process for manufacturing a photoresist of the asymmetric elliptical columnar pillar according to an embodiment of the present invention.

도 3a와 도 3b는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 비대칭 타원뿔 기둥 형상의 포토레지스트들의 크기 및 모양의 특징을 보인 단면도.3A and 3B are cross-sectional views illustrating the size and shape of asymmetric elliptical columnar photoresists prepared according to an embodiment of the present invention.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시 예에 따른 리플로우 공정 후에 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈로 변화된 포토레지스트의 형상을 보인 사시도.4A to 4C are perspective views showing the shape of the photoresist changed into an asymmetric multi-curvature microlens after a reflow process according to an embodiment of the present invention.

도 5a와 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 음각 스탬퍼 제조 과정을 보인 공정도.5a and 5b is a process chart showing a manufacturing process of the intaglio stamper according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 양각 스탬퍼 제조 공정을 보인 개략도.6 is a schematic view showing an embossed stamper manufacturing process according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 중요부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols on important parts of drawing *

21: 마스크 22: 제1 영역21: mask 22: first region

23: 제2 영역 31: 기판23: second region 31: substrate

32: PR(포토레지스트) 34: 타원뿔 기둥형상의 PR32: PR (photoresist) 34: PR of elliptical column

36: 곡률 마이크로렌즈 형상의 PR 41: 금속박막36: PR 41 of curvature microlens shape: metal thin film

42: 음각 스탬퍼 44: 양각 스탬퍼42: embossed stamper 44: embossed stamper

본 발명은 초미세패턴 형상가공 기술 및 미세성형기술에 관한 것으로, 특히, 마이크로 렌즈(micro-lens) 어레이(array) 또는 도광판(Light Guiding Plate: LGP) 등에 사용되는 광 확산 및 시야각 조절을 위한 비대칭 다-곡률 마이크로 렌즈를 제조하는 방법 및 이 방법에 의해 제조된 도광판에 관한 것이다.The present invention relates to ultra-fine pattern shape processing technology and fine molding technology, in particular, asymmetry for light diffusion and viewing angle control used in micro-lens array (array) or light guiding plate (LGP), etc. A method of manufacturing a multi-curvature micro lens and a light guide plate produced by the method.

일반적으로 CRT, PDP, FED와는 달리 액정표시장치(LCD)에 의한 표시는 그 자체가 비발광성이기 때문에 빛이 없는 곳에서는 사용이 불가능하다. In general, unlike CRT, PDP, and FED, a display by a liquid crystal display (LCD) cannot be used in a place without light because it is non-luminous.

이러한 단점을 보완하고, 어두운 곳에서도 액정표시장치(LCD)의 사용이 가능하도록 하기 위해, 상기 액정표시장치의 패널 전체에 고르게 빛을 전달하는 조광장치로서 백라이트 유닛이 사용된다.In order to compensate for these disadvantages and to enable the use of a liquid crystal display (LCD) even in a dark place, a backlight unit is used as a dimming device for evenly transmitting light to the entire panel of the liquid crystal display.

상기 백라이트 유닛은 배경광원과, 빛을 반사시켜주는 반사판, 도광판, 확산판 등으로 구성된다. The backlight unit includes a background light source, a reflector, a light guide plate, a diffuser plate, etc. that reflect light.

상기 도광판은 양측면에 광원으로 사용되는 배경광원에서 방출되는 빛을 액정표시장치의 전체면에 균일하게 조사시키는 역할을 한다.The light guide plate uniformly irradiates the entire surface of the liquid crystal display device with light emitted from a background light source used as a light source on both sides.

이때, 상기 도광판의 전면을 일정방향으로 배열된 다수의 프리즘 형태로 제 작하여 이웃하는 프리즘 형태 간에 V형 그루브(groove)가 형성되게 제작하거나, 일정한 크기의 확산 잉크 도트(dot) 형식으로 배열되게 제작하여 사용하게 된다.In this case, the front surface of the light guide plate may be manufactured in the form of a plurality of prisms arranged in a predetermined direction so that a V-shaped groove is formed between neighboring prisms, or arranged in a diffusion ink dot form having a predetermined size. It will be made and used.

그러나, 상기와 같은 종래기술은 도광판 전면을 프리즘 형태로 제작하기 위해서는 V형 그루브(groove) 패턴 형상을 기계적으로 가공해주어야 하기 때문에, 미세한 V형 그루브 패턴의 제조가 어렵고, 제조 기간이 길고 비용이 비싼 문제가 있다. However, in the prior art as described above, in order to manufacture the entire surface of the light guide plate in the form of a prism, the shape of the V-groove pattern must be mechanically processed, so that the production of the fine V-groove pattern is difficult, and the manufacturing period is long and expensive. there is a problem.

또한, 확산 잉크 도트 형식을 사용한다하더라도 확산 잉크 자체의 흡수율과 산란으로 인해 광효율이 매우 떨어지는 문제가 있다.In addition, even if the diffusion ink dot format is used, there is a problem that the light efficiency is very low due to the absorption rate and scattering of the diffusion ink itself.

또한, 광학적 차원에서 액정표시장치는 장치면과 약 90도를 이루는 높은 출사각의 광이 필요한 반면, 종래 기술의 도광판을 통해서 출사되는 광은 출사각이 도광판 면과 약 30도로 매우 낮기 때문에, 낮은 출사각을 높이기 위하여 높은 가격의 프리즘 필름이나 확산 필름이 사용해야하는 문제가 있다. In addition, in the optical dimension, the liquid crystal display requires a high emission angle of about 90 degrees with the device surface, while the light emitted through the light guide plate of the prior art has a low emission angle of about 30 degrees with the surface of the light guide plate. In order to increase the exit angle, there is a problem that a high price prism film or a diffusion film should be used.

상기 사용되는 필름들을 줄이기 위하여 여러 가지 패턴들을 이용하기도 하는데, 이 또한, 기계가공이나 식각을 사용하기 때문에 균일한 형상의 제조가 어려운 문제가 있다.In order to reduce the films used, various patterns may be used. In addition, manufacturing of a uniform shape is difficult because machining or etching is used.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 도광판의 마이크로렌즈를 제조함에 있어서, 각 마이크로렌즈들이 적어도 한 방향에 대해서는 비대칭의 다른 곡률을 갖도록 제작되는 도광판의 곡률 마이크로렌즈의 제조방법 및 이 방법 에 의해 제작된 도광판을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention for solving the above problems is to manufacture a microlens of a light guide plate, and a method of manufacturing a curvature microlens of a light guide plate manufactured so that each microlens has a different curvature of asymmetry in at least one direction. It is an object to provide a light guide plate produced by.

또한, 상기와 같은 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈의 크기 또는 도광판에서의 배열을 사용자의 의도대로 용이하게 설정할 수 있도록 하는 도광판의 곡률 마이크로렌즈의 제조방법 및 이 방법에 의해 제작된 도광판을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, to provide a method of manufacturing the curvature microlens of the light guide plate that can easily set the size of the asymmetric multi-curvature microlens or the arrangement in the light guide plate as the user intends, and another light guide plate manufactured by the method There is this.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 도광판의 마이크로렌즈 제조방법에 있어서, 빛이 통과되는 제1 영역과 빛이 통과되지 않는 복수 개의 제2 영역으로 이루어진 마스크를 포토레지스트가 코팅된 기판 상에 정렬시키는 제1 단계; 상기 제2 영역 상측에서 하측으로 조사되는 빛이 적어도 1방향 이상에서 비대칭 경사각을 갖도록 하기위해서 적어도 1회 이상의 경사 노광을 실시하는 제2 단계; 상기 경사 노광된 기판을 현상하여 비대칭 경사기둥 형태를 가진 다수의 포토레지스트를 얻는 제3 단계; 상기 비대칭 경사기둥 형태의 포토레지스트를 리플로우 공정을 통해 만곡시켜 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 형상을 얻는 제4 단계; 상기 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 형상의 포토레지스트가 음각되도록 하는 음각 스탬퍼를 제작하는 제5 단계; 및 상기 음각 스탬퍼를 금형으로 하여 상기 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈가 양각된 도광판을 성형하는 제6 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a microlens of a light guide plate. First step; A second step of performing at least one oblique exposure so that light irradiated from above the second area downward has an asymmetric inclination angle in at least one direction or more; A third step of developing the inclined exposed substrate to obtain a plurality of photoresists having an asymmetrical inclined pillar shape; A fourth step of obtaining the asymmetric multi-curvature microlens shape by bending the asymmetrical pillar-shaped photoresist through a reflow process; A fifth step of fabricating an intaglio stamper for engraving the asymmetric multi-curvature microlens-shaped photoresist; And a sixth step of forming the light guide plate in which the asymmetric multi-curvature microlens is embossed by using the intaglio stamper as a mold.

이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 설명 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명을 설명함에 앞서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 기술은 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다.Prior to describing the present invention, detailed descriptions of related known functions or configurations will be omitted when it is determined that the detailed description may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention.

본 발명을 위해서는 우선적으로 노광 공정에 사용될 도 1에 도시된 바와 같은 마스크(21)를 제조를 한다. 여기서 마스크(21)는 패턴의 정밀도에 따라 필름 마스크나 크롬 마스크 등이 사용될 수 있는데, 크롬 마스크를 사용할 경우, 1㎛ 정도의 정밀도로 마스크 제작이 가능하다.For the present invention, a mask 21 as shown in Fig. 1 to be used in the exposure process is first manufactured. Here, the mask 21 may be a film mask or a chrome mask according to the precision of the pattern, when using a chrome mask, the mask can be manufactured with a precision of about 1㎛.

도 1은 본 발명에 사용되는 마스크의 사시도로서, 동 도면에서 보여 지는 바와 같은 마스크(21)는 빛이 통과되는 제1 영역(22)과 빛이 통과되지 않는 복수 개의 제2 영역(23)으로 구성된다.FIG. 1 is a perspective view of a mask used in the present invention, wherein the mask 21 as shown in the drawing includes a first region 22 through which light passes and a plurality of second regions 23 through which light does not pass. It is composed.

이때, 상기 제2 영역(23)은 타원 형상으로 제작되는 것이 바람직한데, 물론 상기 제2 영역(23)을 타원이 아닌 다른 형상 즉, 원형, 사각, 오각, 육각 등의 형상으로 제작하는 것도 가능하다.In this case, the second region 23 may be manufactured in an elliptic shape, but of course, the second region 23 may be manufactured in a shape other than an ellipse, that is, a circle, a square, a pentagon, a hexagon, or the like. Do.

그리고, 본 발명의 마스크(21)는 다수의 제2 영역(23)을 동일한 형상 동일한 간격으로 제작할 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 다수의 제2 영역(23)이 동일한 타원 형상을 가지나 그 간격과 크기를 다르게 제작할 수 있다.In the mask 21 of the present invention, the plurality of second regions 23 may be manufactured at the same shape and at the same interval. As illustrated in FIG. 1, the plurality of second regions 23 may have the same ellipse shape. Different spacing and sizes can be produced.

또한, 상기 마스크(21)의 전체영역 중에서 특정 영역에서는 제2 영역(23)들 각각의 타원 형상의 크기를 다르게 할 수 있고, 제2 영역(23)들 간의 간격을 다르게 설정할 수 있고, 상기 제2 영역(23)들을 불특정 방향으로 배열할 수 있다.In addition, the elliptic shape of each of the second regions 23 may be changed in a specific region among the entire regions of the mask 21, and the interval between the second regions 23 may be differently set. The two regions 23 may be arranged in an unspecified direction.

이때, 상기 마스크(21)의 전체영역에서 제2영역(23)들은 다양한 형태의 배열 형태로 나타날 수 있고, 특정되지 않는 각각의 배열형태는 액정표시장치(LCD)의 화면 전역에서 최적의 광학적 성능을 나타낼 수 있도록 의도된다.In this case, the second regions 23 in the entire area of the mask 21 may appear in a variety of forms, each of which is not specified is optimal optical performance across the entire screen of the LCD It is intended to represent.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시 예에 따른 비대칭 타원뿔 기둥 형상의 포토레지스트를 제조하는 노광 공정을 보인 공정도 이다.2A to 2C are process diagrams illustrating an exposure process for manufacturing an asymmetric elliptical columnar photoresist according to an exemplary embodiment of the present invention.

우선, 도 2a와 같이 스핀 코터(Spin Coater; 미도시) 장비를 이용하여 유리 또는 실리콘 웨이퍼 기판(31) 상에 감광제인 PR(Photoresist; 32)를 코팅한다. 이때 사용되는 PR(32)의 종류는 두께에 따라 다양하게 정할 수 있다. First, a photoresist (PR) 32, which is a photoresist, is coated on a glass or silicon wafer substrate 31 using a spin coater (not shown) device as shown in FIG. 2A. The type of PR 32 used at this time can be determined in various ways depending on the thickness.

상기 코팅공정이 끝나면, 코팅된 기판(31)을 오븐에 넣고 소프트 베이킹(Soft baking)을 한다. 이때 베이킹 조건은 온도 70~120℃에서 시간은 2~30분 정도인 것이 바람직하다.After the coating process, the coated substrate 31 is put into an oven and soft baked. At this time, the baking conditions are preferably about 2 to 30 minutes at a temperature of 70 ~ 120 ℃.

상기 소프트 베이킹이 끝나면, 도 2b에 도시된 바와 같이 마스크(21)를 PR 코팅된 기판(31) 상에 얼라인 시키게 되는데, 이때, 상기 마스크(21)는 얼라인 키(align key; 미도시)에 유도되어 얼라인된다. After the soft baking is finished, the mask 21 is aligned on the PR-coated substrate 31 as shown in FIG. 2B, in which the mask 21 is an align key (not shown). Induced by and aligned.

이후, 상기 마스크(21) 상측에서 빛을 조사시켜 노광공정을 실시하도록 하는데, 이때, 상기 마스크(21)의 제2 영역(23)의 하측으로 조사되는 빛이 적어도 한 방향 이상에서 경사각을 가지고 조사될 수 있도록 경사노광을 실시한다.Subsequently, light is irradiated from the upper side of the mask 21 to perform an exposure process, wherein light irradiated to the lower side of the second area 23 of the mask 21 has an inclination angle in at least one direction or more. Inclination exposure should be performed.

이를 위해, 적어도 1회 이상 조사각을 달리하는 경사노광을 실시할 수 있도 록 하고, 이때, 제2 영역(23)의 길이방향 끝으로부터 각각 대향각을 이루어 벌어지도록 조사시키는 것이 바람직하다.To this end, at least one or more oblique exposures having different irradiation angles may be performed, and at this time, it is preferable to irradiate each other at an end angle from the longitudinal end of the second region 23.

도 2b에서, Ra1, Ra2 는 제2 영역(23)의 수평방향 폭(단폭)을 나타내고, Rb1, Rb2 제2 영역(23)의 수직방향 폭(단폭)을 나타낸다. 그리고 La1, La2 는 제2 영역(23)의 수평방향 간 간격을 나타내고, Lb1, Lb2 는 제2 영역(23)의 수직방향 간의 간격을 나타낸다.In FIG. 2B, Ra1 and Ra2 represent the horizontal width (short width) of the second region 23, and Rb1 and Rb2 represent the vertical width (short width) of the second region 23. And La1, La2 represent the space | interval between the horizontal direction of the 2nd area | region 23, and Lb1, Lb2 represent the space | interval between the vertical direction of the 2nd area | region 23. As shown in FIG.

동 도면에서는 La1, La2의 간격이 Lb1, Lb2의 간격보다 넓게 배열되고 있음을 볼 수 있다.In the figure, it can be seen that the interval between La1 and La2 is arranged wider than the interval between Lb1 and Lb2.

그리고, 상기 노광공정이 끝나면 현상 작업을 수행하도록 하는데, 현상액 온도는 상온에서 디핑(Dipping)하는 방식을 취한다.In addition, when the exposure process is completed, the developing operation is performed, and the developer temperature takes a dipping method at room temperature.

상기 현상결과를 도 2c를 통해 살펴보면, 동 도면에 도시된 바와 같이 경사 노광에 의해 빛을 통과한 제1 영역(22)의 PR(32)영역은 녹아서 없어지게 되고, 빛을 받지 않은 제2 영역(23)의 PR(32)영역은 남게 된다.As shown in FIG. 2C, the development result of the PR 32 region of the first region 22 that passes through the light by the oblique exposure is melted away, and the second region that is not subjected to light is shown in FIG. 2C. The PR 32 area of (23) remains.

결국, 기판(31)에 남는 것은 빛을 받지 않은 제2 영역(23)의 PR(34)이다. 이때, 상기 PR(34)의 형상은 제2 영역(23)의 형상과 동일한 타원 형태를 따르게 되고, 경사노광의 결과로서, 하측으로 넓어지는 경사면을 갖는 타원뿔 기둥형상으로 제작된다.After all, what remains of the substrate 31 is the PR 34 of the second region 23 which is not subjected to light. At this time, the shape of the PR 34 follows the same elliptical shape as that of the second region 23, and as a result of the inclined exposure, it is manufactured in the shape of an elliptical column having an inclined surface extending downward.

이때, 상기 PR(34)는 경사노광시의 조사각도 및 조사방향이 달라짐에 따라 비대칭 타원뿔 기둥 형상으로 제작될 수 있다.In this case, the PR 34 may be manufactured in the shape of an asymmetric elliptical column as the irradiation angle and the irradiation direction of the oblique exposure are changed.

여기서, 상기 노광공정을 통해 제작된 복수 개의 비대칭 타원뿔 기둥 형상의 PR(34)은 마스크(21)의 제2 영역(23)의 배열과 형상을 따르게 되는데, 크기 및 간격, 높이가 각기 다르게 제작될 수 있다.Here, the PR 34 having a plurality of asymmetric elliptical columnar shapes manufactured through the exposure process follows the arrangement and shape of the second region 23 of the mask 21, and is manufactured in different sizes, intervals, and heights. Can be.

도 3a는 노광된 기판을 비대칭 타원뿔 기둥 형상의 PR(34) 길이가 긴 영역으로 절단한 단면도이고, 도 3b는 노광된 기판을 비대칭 타원뿔 기둥 형상의 PR(34) 길이가 짧은 영역으로 절단한 단면도이다. FIG. 3A is a cross-sectional view of the exposed substrate being cut into an area having a long length of the PR 34 in the form of an asymmetric elliptical conical pillar, and FIG. One cross section.

동 도면에서 보여 지는 바와 같은 비대칭 타원뿔 기둥 형상의 PR(34)들은 동일한 높이로 제작되나, 크기 및 수평/수직방향에 따른 간격(La, Lb)이 서로 다른 것을 볼 수 있다.PR 34 of the asymmetrical elliptical columnar shape as shown in the figure is made of the same height, it can be seen that the distance (La, Lb) according to the size and the horizontal / vertical direction is different.

상술한 바와 같은 현상 작업을 마치고 나면, 핫 플레이트(Hot Plate) 장비를 이용해 리플로우(Reflow) 공정을 수행하여 상기 비대칭 타원뿔 기둥 형상의 PR(34)을 만곡시키도록 한다.After the development work as described above, the reflow process is performed by using a hot plate (Hot Plate) to bend the PR 34 of the asymmetric elliptical columnar shape.

여기서, 상기 리플로우 공정은 PR(34)에 열을 가하여 상기 감광제(즉, PR)가 열을 받아서 녹아내리게 하는 공정을 말한다. 이때 리플로우 조건은 제조 형상에 따라 달라지는데, 대략 온도 100~200℃ 사이에서 수분 동안 실시하는 것이 바람직하다.Here, the reflow process refers to a process of applying heat to the PR 34 so that the photosensitive agent (ie, PR) receives heat and melts it. At this time, the reflow conditions vary depending on the manufacturing shape, it is preferably carried out for a few minutes between approximately 100 ~ 200 ℃ temperature.

도 4a는 본 발명에 따른 리플로우 공정 후의 직선으로 배열된 PR의 상태를 보인 평면도이고, 도 4b는 본 발명에 따른 리플로우 공정 후의 곡선으로 배열된 PR 의 상태를 보인 평면도이며, 도 4c는 본 발명에 따른 리플로우 공정 후의 PR의 상태를 보인 단면도이다. 4A is a plan view showing a state of PR arranged in a straight line after the reflow process according to the present invention, Figure 4B is a plan view showing a state of PR arranged in a curve after the reflow process according to the present invention, Figure 4C It is sectional drawing which showed the state of PR after the reflow process which concerns on this invention.

동 도면에서 보는 바와 같이, 비대칭 타원뿔 기둥 형상의 PR(34)을 리플로우 공정을 통해 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 형상의 PR(36)로 제작하게 된다. As shown in the figure, the asymmetrical elliptical columnar PR 34 is fabricated as an asymmetric multi-curvature microlens shaped PR 36 through a reflow process.

이때, 상기 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 형상의 PR(46)은 도 2c와 도 3a, 도 3b에 도시된 비대칭 타원뿔 기둥 형상의 PR(34)의 경사를 결정하는 경사노광 각도에 의해서 1차 결정되며, 리플로우 공정의 영향인자(온도 및 시간)에 의해서 2차 결정되어 다양한 형태의 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 형상의 PR(36)을 제작하게 된다.At this time, the asymmetric multi-curvature microlens-shaped PR 46 is firstly determined by the inclination exposure angle which determines the inclination of the PR 34 of the asymmetric elliptical column shape shown in FIGS. 2C, 3A, and 3B. Secondary determination is made by influencing factors (temperature and time) of the reflow process to produce various types of asymmetric multi-curvature microlens shapes PR 36.

또한, 상기 도 4a 내지 4b를 통해 본 발명에 따른 마이크로렌즈의 배열을 다양한 형태로 실시할 수 있음을 볼 수 있다.In addition, it can be seen that the arrangement of the microlenses according to the present invention can be implemented in various forms through FIGS. 4A to 4B.

따라서, 상기와 같은 본 발명에 따르게 되면, 마스크(21)의 제2 영역(23)의 형상과 크기 및 배열을 조절하는 과정과 경사노광의 각도 및 방향을 조절하는 과정과, 리플로우 공정에서의 온도 및 시간을 조절하는 과정을 통해 원하는 형태의 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 형상(36)을 만들 수 있을 뿐만 아니라, 나아가 원하는 형태의 광학 설계를 자유롭게 할 수 있는 이점을 갖게 된다.Therefore, according to the present invention as described above, the process of adjusting the shape, size and arrangement of the second region 23 of the mask 21, the process of adjusting the angle and direction of the inclined exposure, and in the reflow process By controlling the temperature and time, not only can the asymmetric multi-curvature microlens shape 36 of the desired shape be created, but also the advantage of freeing the optical design of the desired shape.

도 5a와 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 음각 스탬퍼 제조 과정을 보인 공정도 이다.5A and 5B are process charts illustrating a process of manufacturing an intaglio stamper according to an exemplary embodiment of the present invention.

동 도면에서 보는 바와 같이 다수의 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 형상의 PR(36)이 패턴으로 형성된 기판(31) 상에 금속 박막(41)을 코팅한다. As shown in the figure, a plurality of asymmetric multi-curvature microlens-shaped PRs 36 coat a metal thin film 41 on a substrate 31 formed in a pattern.

이때, 상기 금속 박막(41) 코팅은 보통 크롬(Cr) 코팅을 많이 하며, 금(Au)을 추가로 코팅할 수 있다.In this case, the coating of the metal thin film 41 usually has a lot of chromium (Cr) coating, and may further coat gold (Au).

그리고, 상기 금속 박막(41) 코팅이 끝나면, 기판(31)을 도금장비에 장착하고 도 5b에 도시된 바와 같이 니켈 전기 도금을 실시한다. 이때 공급되는 전류는 각 스텝에 따라 수 암페어를 흘리며 이에 따른 도금두께는 400~450㎛가 되고(4인치 웨이퍼 기준),니켈 도금된 영역이 스탬퍼(stamper; 42)가 된다.Then, when the coating of the metal thin film 41 is completed, the substrate 31 is mounted on the plating equipment and nickel plating is performed as shown in FIG. 5B. At this time, the supplied current flows several amperes according to each step, and the plating thickness thereof is 400-450 μm (based on 4-inch wafer), and the nickel-plated area becomes a stamper 42.

상기 니켈 전기 도금을 통해 스탬퍼(42)를 만들면, 기판(31)과 스탬퍼(42)를 분리시킨다. 이때 분리된 스탬퍼(42)는 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈(36)의 어레이 패턴이 음각으로 전사된 형태를 가진다. When the stamper 42 is made through the nickel electroplating, the substrate 31 and the stamper 42 are separated. At this time, the separated stamper 42 has a form in which the array pattern of the asymmetric multi-curvature microlenses 36 is transferred intaglio.

즉, 상기 스탬퍼(42; 이하 음각 스탬퍼라 함)에는 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈(36) 형태의 어레이 패턴이 음각으로 새겨져 있고, 구면 렌즈 형태 간에 의한 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈(36)가 양각으로 새겨져 있다.That is, the stamper 42 (hereinafter referred to as intaglio stamper) is engraved with an array pattern in the form of an asymmetric multi-curvature microlens 36 intaglio, and the asymmetric multi-curvature microlens 36 due to the spherical lens form is embossed. Engraved.

상기와 같이 음각의 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 형상을 가진 음각 스탬퍼(42)를 제작하면, 상기 음각 스탬퍼(42)를 금형으로 하여 양각의 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 어레이 패턴을 가진 도광판 또는 마이크로 렌즈 어레이를 성형할 수 있게 된다.When the intaglio stamper 42 having the intaglio asymmetric multi-curvature microlens shape is manufactured as described above, the light guide plate or the microlens array having the intaglio asymmetric multi-curvature microlens array pattern using the intaglio stamper 42 as a mold. It can be molded.

그리고, 상기와 같은 음각 스탬퍼(42)를 이용하면, 음각의 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 어레이 패턴을 가진 도광판을 제조하기 위한 또 다른 양각 스탬퍼를 제작할 수 있다.In addition, by using the intaglio stamper 42 as described above, another embossing stamper for manufacturing a light guide plate having an intaglio asymmetric multi-curvature microlens array pattern can be manufactured.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 양각 스탬퍼 제조 공정을 보인 개략도로서, 동 도면에서 보는 바와 같은 음각 스탬퍼(42)의 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 어레이 패턴 위에 새로운 니켈 도금공정을 실시한다.FIG. 6 is a schematic view showing an embossed stamper manufacturing process according to an embodiment of the present invention, and a new nickel plating process is performed on the asymmetric multi-curvature microlens array pattern of the engraved stamper 42 as shown in FIG.

상기 도금공정을 통해서 새로운 니켈도금 영역(44)이 형성되고, 상기 니켈 도금 영역(44)은 음각 스탬퍼(42)로부터 분리시킬 수 있다.A new nickel plating region 44 may be formed through the plating process, and the nickel plating region 44 may be separated from the intaglio stamper 42.

이렇게, 음각 스탬퍼(42)와 분리된 새로운 니켈도금 영역(44)은 상기 음각 스탬퍼(42)가 전사된 형태를 가지는 새로운 양각 스탬퍼(44)를 형성하게 된다. As such, the new nickel plating region 44 separated from the intaglio stamper 42 forms a new embossed stamper 44 having a form in which the intaglio stamper 42 is transferred.

즉, 새로운 양각 스탬퍼(44)는 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 어레이 패턴이 양각인데 반해, 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 간에 의한 그루부가 음각으로 새겨지게 되는 것이다.That is, the new embossed stamper 44 is embossed with the asymmetric multi-curvature microlens array pattern, whereas the grooves between the asymmetric multi-curvature microlenses are engraved intaglio.

따라서, 상기 양각 스탬퍼(44)를 금형으로 하면 음각의 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 어레이 패턴을 가진 도광판(미도시)을 성형할 수 있게 된다.Therefore, when the embossed stamper 44 is used as a mold, a light guide plate (not shown) having an intaglio asymmetric multi-curvature microlens array pattern can be formed.

상기와 같은 본 발명은 3차원적인 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈를 만들기 위하여 2차례의 경사노광에 의해 포토레지스트(32)를 비대칭 타원뿔 기둥형태(34)로 만들고 포토레지스트의 리플로우 특성을 이용하여 열처리를 통해 각각의 비대칭 타원뿔 기둥(34)들이 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 형상(36)을 얻을 수 있게 된다.In the present invention as described above, the photoresist 32 is formed into an asymmetric elliptical column 34 by two oblique exposures to make a three-dimensional asymmetric multi-curvature microlens. The heat treatment allows each of the asymmetric elliptical columns 34 to obtain an asymmetric multi-curvature microlens shape 36.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사 상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.The technical spirit of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings. In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

상술한 설명에 따르면 본 발명은 리플로우 공정을 통해 경사노광에 의해 만들어진 포토레지스터에 의한 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈를 제작시킴으로써, 간단한 제조 공정으로 미세한 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 어레이 패턴을 제조할 수 있으며, 그에 따라 비용을 줄이고 제조 시간을 단축시키는 효과가 있다.According to the above description, the present invention manufactures an asymmetric multi-curvature microlens by a photoresist made by oblique exposure through a reflow process, thereby producing a fine asymmetric multi-curvature microlens array pattern with a simple manufacturing process. This reduces the cost and shortens the manufacturing time.

또한, 본 발명의 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈는 빛의 굴절과 난반사를 조절하는 기능이 강화되어 원하는 광학적 성능을 가지게 할 수 있고, 이와 같은 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 어레이를 통하여 도광판 등에 응용할 수 있는 효과가 있다.In addition, the asymmetric multi-curvature microlens of the present invention can enhance the function of controlling the refraction and diffuse reflection of light to have the desired optical performance, and the effect that can be applied to the light guide plate through such an asymmetric multi-curvature microlens array There is.

Claims (12)

도광판의 마이크로렌즈 제조방법에 있어서,In the microlens manufacturing method of the light guide plate, 빛이 통과되는 제1 영역과 빛이 통과되지 않는 복수 개의 제2 영역으로 이루어진 마스크를 포토레지스트가 코팅된 기판 상에 정렬시키는 제1 단계;A first step of aligning a mask comprising a first region through which light passes and a plurality of second regions through which light does not pass, on the photoresist-coated substrate; 상기 제2 영역 상측에서 하측으로 조사되는 빛이 적어도 1방향 이상에서 비대칭 경사각을 갖도록 하기위해서 적어도 1회 이상의 경사 노광을 실시하는 제2 단계;A second step of performing at least one oblique exposure so that light irradiated from above the second area downward has an asymmetric inclination angle in at least one direction or more; 상기 경사 노광된 기판을 현상하여 비대칭 경사기둥 형태를 가진 다수의 포토레지스트를 얻는 제3 단계;A third step of developing the inclined exposed substrate to obtain a plurality of photoresists having an asymmetrical inclined pillar shape; 상기 비대칭 경사기둥 형태의 포토레지스트를 리플로우 공정을 통해 만곡시켜 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 형상을 얻는 제4 단계;A fourth step of obtaining the asymmetric multi-curvature microlens shape by bending the asymmetrical pillar-shaped photoresist through a reflow process; 상기 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 형상의 포토레지스트가 음각되도록 하는 음각 스탬퍼를 제작하는 제5 단계; 및A fifth step of fabricating an intaglio stamper for engraving the asymmetric multi-curvature microlens-shaped photoresist; And 상기 음각 스탬퍼를 금형으로 하여 상기 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈가 양각된 도광판을 성형하는 제6 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 리플로우 공정를 이용한 도광판의 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 제조 방법.And a sixth step of forming the light guide plate in which the asymmetric multi-curvature microlens is embossed by using the intaglio stamper as a mold. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 마스크는 필름 마스크 또는 크롬 마스크인 것을 특징으로 하는 반도체 리플로우 공정를 이용한 도광판의 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 제조 방법.The mask is a film mask or a chrome mask, characterized in that the asymmetric multi-curvature microlens manufacturing method of the light guide plate using a semiconductor reflow process. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 마스크의 제2 영역들은 마스크 상의 일 방향 연장선상에 연속 또는 불연속 정렬되는 배열 형태를 이루되, 이웃하는 각 배열 간에는 적정거리가 유지되도록 하고, 상기 배열을 이루는 각각의 제2 영역들 중 일부는 크기를 달리하여 제작하는 것을 특징으로 하는 반도체 리플로우 공정을 이용한 도광판의 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 제조 방법. The second regions of the mask form an array that is continuously or discontinuously aligned on one direction extension line on the mask, so that a proper distance is maintained between neighboring arrays, and some of the second regions of the array A method of manufacturing an asymmetric multi-curvature microlens of a light guide plate using a semiconductor reflow process, characterized in that the fabrication with different sizes. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 마스크의 제2 영역은 타원형으로 제작되는 것을 특징으로 하는 반도체 리플로우 공정을 이용한 도광판의 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 제조 방법.And a second region of the mask is formed in an elliptical shape, wherein the light guide plate is asymmetrical multi-curvature microlens manufacturing method using a semiconductor reflow process. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제5 단계는 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈가 패턴으로 형성된 기판 상에 금속 박막을 코팅하는 단계와, 상기 금속 박막 상에 니켈 전기 도금을 수행하고 상기 니켈 전기 도금한 영역만을 분리시켜 스탬퍼를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 리플로우 공정을 이용한 도광판의 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 제조 방법.The fifth step includes coating a metal thin film on a substrate on which an asymmetric multi-curvature microlens is formed in a pattern, performing nickel electroplating on the metal thin film, and separating only the nickel electroplated region to form a stamper. A method of manufacturing an asymmetric multi-curvature microlens of a light guide plate using a semiconductor reflow process, characterized in that it comprises a step. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 금속 박막 코팅은 크롬 코팅인 것을 특징으로 하는 반도체 리플로우 공정을 이용한 도광판의 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 제조 방법.The metal thin film coating is a chromium coating, characterized in that the asymmetric multi-curvature microlens manufacturing method of the light guide plate using a semiconductor reflow process. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 금속 박막 코팅은 크롬을 코팅한 후, 금을 추가로 코팅하는 것을 특징으로 하는 반도체 리플로우 공정을 이용한 도광판의 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 제조 방법.The metal thin film coating is coated with chromium, and then coated with gold, characterized in that the asymmetric multi-curvature microlens manufacturing method of the light guide plate using a semiconductor reflow process. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 음각 스탬퍼를 마스터로 하여, 상기 음각 스탬퍼의 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈의 형상이 양각되도록 한 양각 스탬퍼를 제작하는 단계 및 상기 양각 스탬퍼를 금형으로 하여 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈의 형상이 음각된 도광판을 성형하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 리플로우 공정을 이용한 도광판의 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 제조 방법.Manufacturing an embossed stamper having the intaglio stamper as a master to emboss the shape of the asymmetric multicurvature microlens of the intaglio stamper; Method of manufacturing an asymmetric multi-curvature microlens of the light guide plate using a semiconductor reflow process, characterized in that it further comprises the step of molding. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 양각 스탬퍼는 음각 스탬퍼의 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 어레이 패턴 위에 니켈 도금을 실시한 후, 이를 분리시켜 제작하는 것을 특징으로 하는 반도체 리플로우 공정을 이용한 도광판의 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈 제조 방법.The embossed stamper is nickel plated on the asymmetric multi-curvature microlens array pattern of the intaglio stamper, and then fabricated by separating the asymmetric multi-curvature microlens manufacturing method of the light guide plate using the semiconductor reflow process. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 방법을 이용해 제조되는 것을 특징으로 하는 비대칭 다-곡률 마이크로렌즈를 갖는 도광판.A light guide plate having an asymmetric multi-curvature microlens, which is produced using the method of any one of claims 1 to 9. 삭제delete 삭제delete
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