KR100978440B1

KR100978440B1 - 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤, 제조 방법, 제조 장치 및마이크로 렌즈 광학 시트

Info

Publication number: KR100978440B1
Application number: KR1020080041703A
Authority: KR
Inventors: 아끼라 아마노; 스미히사 곤도오
Original assignee: 도시바 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 2007-05-07
Filing date: 2008-05-06
Publication date: 2010-08-26
Also published as: CN101301776A; TWI395658B; TW200911508A; US20110007400A1; US7988444B2; JP2008273149A; US20080280100A1; KR20080099153A; JP5052952B2; US7837461B2; CN101301776B

Abstract

시트에 복수의 마이크로 렌즈를 전사 성형하기 위해 이용되는 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤(1)이며, 복수의 마이크로 렌즈 성형면(5)이 롤의 외주면에 롤의 축을 중심축으로 하는 1조의 나선(6)을 따라서 일정 피치 간격으로 배열되어 있다.

마이크로 렌즈, 성형용 롤, 성형면, 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤, 광학 시트

Description

마이크로 렌즈 전사 성형용 롤, 제조 방법, 제조 장치 및 마이크로 렌즈 광학 시트 {MICROLENS TRANSCRIPTION MOLDING ROLLER, MANUFACTURING METHOD THEREOF, MANUFACTURING APPARATUS THEREOF, AND MICROLENS OPTICAL SHEET}

본 발명은 롤의 외주면에 마이크로 렌즈 성형면을 형성한 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤, 이 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 제조 방법, 제조 장치 및 마이크로 렌즈 광학 시트에 관한 것이다.

광을 집광, 확산, 반사, 회절 등으로 제어하는 분야, 예를 들어 액정 디스플레이, 광결합 광학 소자, 화상 입력 장치 등의 분야에 있어서, 마이크로 렌즈 어레이가 이용되고 있다.

마이크로 렌즈 어레이는 외경이 대략 10 내지 300 ㎛ 정도인 대략 원 형상, 깊이가 0.6 내지 50 ㎛인 오목 렌즈 혹은 볼록 렌즈 등의 미소 단위 렌즈를 면 형상으로 배열한 것으로, 통상, 각 렌즈는 중심을 축 대칭으로 한 구면이나 비구면 형상으로 설계되는 경우가 많다.

종래, 마이크로 렌즈 어레이를 제조하는 방법으로서, 문헌 1(일본 특허 출원 공개 제2002-144348호 공보)에 개시된 드릴링 방식이 알려져 있다.

이 드릴링 방식은 회전 구동 장치에 의해 회전되는 다이아몬드 공구에 대해 기판을 3차원 방향으로 이동 가능하게 배치하고, 우선 기판을 다이아몬드 공구에 접근시켜 1개의 마이크로 렌즈 성형용 캐비티를 형성한 후, 기판을 다이아몬드 공구로부터 이격시키고, 계속해서 기판을 소정 방향으로 이동시켜 위치 결정한 후, 이 위치에서 기판을 다이아몬드 공구에 접근시켜 다음의 마이크로 렌즈 성형용 캐비티를 형성하고, 이를 반복하여 기판의 표면에 복수의 마이크로 렌즈 성형용 캐비티를 형성하는 방법이다.

또한, 다른 방법으로서, 문헌 2[2007년도 정밀 공학회 춘기 대회 학술 강연회 강연 논문집의 「다이아몬드 절삭에 의한 미소 렌즈 어레이 금형의 초정밀 가공」(2007년 3월 1일 발행)]에 개시된 롤 절삭 가공 방법이 알려져 있다.

이 롤 절삭 가공 방법은 롤을 그 롤의 축을 중심으로 하여 회전시키는 동시에, 선단부가 원호 형상인 다이아몬드 공구를 롤에 대해 고속으로 진퇴시켜 롤의 외주면에 오목 형상의 렌즈 성형면을 차례로 형성하고, 롤 1회전분의 가공이 종료된 후, 다이아몬드 공구를 롤의 축방향으로 이동(통상, 렌즈 1개분의 간격 이동)시켜 위치 결정하고, 이 위치에 있어서, 상술한 동작을 반복함으로써 롤의 외주면에 렌즈 성형면을 형성하는 방법이다.

상술한 문헌 1에 개시된 드릴링 방식에서는 1개의 렌즈 성형면을 가공하는데 1초 전후의 시간이 걸린다. 그로 인해, 마이크로 렌즈 패턴 광학 시트 전체에 수십 마이크로미터 사이즈의 밀집된 패턴 가공을 행하고자 하면, 장대한 가공 일수를 필요로 해버린다.

또한, 문헌 2에 개시된 롤 절삭 가공 방법에서는, 렌즈 패턴의 배열 정밀도는 렌즈 패턴을 가공하는 위치의 제어 방법에 의해 영향을 받는다. 이 문헌 2에 개시된 방법의 경우, 롤의 회전 위치를 외부의 위치 센서로 인식하고, 이 위치 센서의 신호를 트리거로 하여 다이아몬드 공구를 진퇴시키고 있으므로, 위치 센서의 감도나 트리거 신호의 전달 속도의 오차 등에 의해, 다이아몬드 공구가 진퇴되는 타이밍에 편차가 발생하여 렌즈 패턴의 가공 위치가 변동된다는 과제가 있다.

또한, 이 방법으로는 롤 1회전분의 렌즈 패턴 가공을 종료한 후에 다이아몬드 공구의 진퇴 동작을 일단 정지하는 동시에, 다이아몬드 공구를 롤의 축방향으로 렌즈 1개분 이동시킨 후, 위치 센서의 신호에 따라서 다시 롤 1회전분의 렌즈 패턴 가공을 행한다. 이 일련의 동작을 반복하는 방법이므로, 렌즈 패턴 가공을 롤 전체에 걸쳐서 행하는 경우, 렌즈 패턴 가공의 정지 및 다이아몬드 공구의 이동 시간이 비가공 시간이 되므로, 작업 효율이 나쁘다는 과제가 있다.

본 발명의 주목적은 이와 같은 과제를 해소하여, 간단한 구성으로 능률적으로 고정밀도인 마이크로 렌즈 패턴을 형성할 수 있는 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤, 이 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 제조 방법, 제조 장치 및 마이크로 렌즈 광학 시트를 제공하는 데 있다.

본 발명의 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤은 시트에 복수의 마이크로 렌즈를 전사 성형하기 위해 이용되는 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤이며, 복수의 마이크로 렌즈 성형면이, 상기 롤의 외주면에 상기 롤의 축을 중심축으로 하는 1조의 나선을 따라서 일정 피치 간격으로 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 구성에 따르면, 복수의 마이크로 렌즈 성형면이, 롤의 외주면에 롤의 축을 중심축으로 하는 1조의 나선을 따라서 일정 피치 간격으로 배열된 구성이므로, 공구의 궤적이 롤의 외주면을 따라서 1조의 나선을 그리도록 공구의 이동 동작과 롤의 회전 동작을 제어하면, 모든 마이크로 렌즈 성형면을 1개의 나선을 따라서 연속적으로 가공할 수 있다. 따라서, 간단한 구성으로 능률적이고, 또한 고정밀도인 마이크로 렌즈 패턴을 형성할 수 있다.

본 발명의 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 제조 방법은 상기 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤을 제조하는 제조 방법이며, 롤 소재를 그 롤 소재의 축을 중심으로 회전시키는 롤 회전 공정과, 선단부 날 끝 형상이 원호 형상인 공구를 상기 롤 소재의 축방향으로 이동시키는 공구 이동 공정과, 상기 공구를 상기 롤 소재에 대해 일정 주기로 진퇴시키는 공구 진퇴 공정을 구비하고, 상기 롤 회전 공정, 상기 공구 이동 공정 및 상기 공구 진퇴 공정을 제어하면서 복수의 마이크로 렌즈 성형면을, 상기 롤 소재의 외주면에 상기 롤 소재의 축을 중심축으로 하는 1조의 나선을 따라서 일정 피치 간격으로 절삭 가공하는 것을 특징으로 한다.

본 구성에 따르면, 롤 회전 공정, 공구 이동 공정 및 공구 진퇴 공정을 동기하여 제어함으로써, 복수의 마이크로 렌즈 성형면을 롤 소재의 외주면에 롤 소재의 축을 중심축으로 하는 1조의 나선을 따라서 일정 피치 간격으로 연속해서 절삭 가 공할 수 있다.

따라서, 배경 기술에서 예를 든 롤 절삭 가공 방법과 같이, 위치 센서나 트리거 전달 기구 등을 필요로 하지 않으므로, 위치 센서의 감도나 트리거 전달 속도의 오차 등에 기인하는 렌즈 패턴의 가공 위치의 편차가 발생하지 않는다. 그로 인해, 고정밀도인 렌즈 패턴 가공이 가능하다. 덧붙여, 렌즈 패턴 가공을 중단하여 공구를 이동시킬 필요가 없으므로, 가공 시간을 단축할 수 있다.

본 발명의 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 제조 방법에 있어서, 상기 롤 소재의 외주면을 따른 상기 나선 2 회전당 상기 나선이 상기 롤 소재의 축방향으로 상기 마이크로 렌즈 성형면의 대략 외경 × √2만큼 어긋나도록 상기 롤 회전 공정, 상기 공구 이동 공정 및 상기 공구 진퇴 공정을 제어하는 동시에, 상기 롤 소재의 축방향에 있어서 인접하는 마이크로 렌즈 성형면의 간격이 상기 마이크로 렌즈 성형면의 대략 외경 × √2가 되도록 상기 공구 진퇴 공정을 제어하는 것이 바람직하다.

본 구성에 따르면, 나선 2 회전당 나선이 롤 소재의 축방향으로 마이크로 렌즈 성형면의 대략 외경 × √2만큼 어긋나는 궤적에 따라서 마이크로 렌즈 성형면이 연속해서 가공되고, 또한 롤 소재의 축방향에 있어서 인접하는 마이크로 렌즈 성형면의 간격이 마이크로 렌즈 성형면의 대략 외경 × √2가 되도록 제어되므로, 복수의 마이크로 렌즈 성형면을 롤 소재의 외주면에 규칙적으로 또한 밀집시켜 가공할 수 있다. 따라서, 이에 의해 전사 성형되는 광학 시트의 광학적 성능도 향상시킬 수 있다.

본 발명의 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 제조 방법에 있어서, 상기 롤 소재의 외주면을 따른 상기 나선 2 회전당 상기 나선이 상기 롤 소재의 축방향으로 상기 마이크로 렌즈 성형면의 대략 외경만큼 어긋나도록 상기 롤 회전 공정, 상기 공구 이동 공정 및 상기 공구 진퇴 공정을 제어하는 동시에, 상기 롤 소재의 축방향에 있어서 인접하는 마이크로 렌즈 성형면의 간격이 상기 마이크로 렌즈 성형면의 대략 외경이 되도록 상기 공구 진퇴 공정을 제어하는 것이 바람직하다.

본 구성에 따르면, 나선 2 회전당 나선이 롤 소재의 축방향으로 마이크로 렌즈 성형면의 대략 외경만큼 어긋나는 궤적을 따라서 마이크로 렌즈 성형면이 연속해서 가공되고, 또한 롤 소재의 축방향에 있어서 인접하는 마이크로 렌즈 성형면의 간격이 마이크로 렌즈 성형면의 대략 외경이 되도록 제어되므로, 롤 소재의 외주면에 성형되는 마이크로 렌즈 성형면의 밀도를 보다 높일 수 있고, 따라서, 이에 의해 전사 성형되는 광학 시트의 광학적 성능도 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명의 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 제조 방법에 있어서, 상기 나선 방향 및 상기 롤 소재의 축방향에 있어서 인접하는 상기 마이크로 렌즈 성형면 사이에 절삭 가공되어 있지 않은 상기 롤 소재의 외주 표면 부분이 남도록 절삭 가공하는 것이 바람직하다.

본 구성에 따르면, 나선 방향 및 롤 소재의 축방향에 있어서 인접하는 마이크로 렌즈 성형면 사이에는 절삭 가공되어 있지 않은 롤 소재의 외주 표면 부분이 남아 있으므로, 이 부분을, 폭 치수 등을 측정함으로써 마이크로 렌즈 성형면의 형상 정밀도나 배열의 규칙성 등을 검사할 수 있다. 따라서, 제조된 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 검사를 용이하게 행할 수 있다.

본 발명의 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 제조 장치는 상기 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤을 제조하는 제조 장치이며, 롤 소재를 그 롤 소재의 축을 중심으로 회전시키는 롤 회전 수단과, 선단부 날 끝 형상이 원 형상인 공구를 상기 롤 소재의 축방향으로 이동시키는 공구 이동 수단과, 상기 공구를 상기 롤 소재에 대해 일정 주기로 진퇴시키는 공구 진퇴 수단과, 상기 롤 회전 공정, 상기 공구 이동 수단 및 상기 공구 진퇴 수단을 제어하면서, 복수의 마이크로 렌즈 성형면을 상기 롤 소재의 외주면에 상기 롤 소재의 축을 중심축으로 하는 1조의 나선을 따라서 형성하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 구성에 따르면, 예를 들어 선반 등의 공작 기계를 이용하여 가공하는 것도 가능하다. 선반을 이용하여 가공하는 경우, 메인축 헤드에 의해 롤 소재를 그 롤 소재의 축을 중심으로 회전시키고, 이 상태에 있어서, 공구대에 설치된 공구를 롤 소재의 축방향으로 이동시키면서 일정 주기로 롤 소재에 대해 진퇴시키면, 복수의 마이크로 렌즈 성형면이, 롤의 외주면에 롤의 축을 중심축으로 하는 1조의 나선을 따라서 일정 피치 간격으로 형성되므로, 간단한 구성으로 능률적으로 마이크로 렌즈 성형면의 패턴을 연속해서 형성할 수 있다. 따라서, 간단한 장치나 기계를 이용하여 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 제조 장치를 제조할 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 마이크로 렌즈 광학 시트는 상기 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤에 의해 전사 성형되는 것을 특징으로 한다.

본 구성에 따르면, 복수의 마이크로 렌즈 성형면이, 롤의 외주면에 1조의 나선을 따라서 배열된 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤에 의해 전사 성형되어 있으므로, 즉 마이크로 렌즈 성형면이 규칙적으로 배열되, 또한 밀집되어 형성되어 있으므로, 광학적 성능이 우수한 마이크로 렌즈 광학 시트를 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면, 간단한 구성으로 능률적으로 고정밀도인 마이크로 렌즈 패턴을 형성할 수 있는 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤, 이 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 제조 방법, 제조 장치 및 마이크로 렌즈 광학 시트를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 기초로 하여 설명한다.

<마이크로 렌즈 전사 성형용 롤 : 도1a 내지 도2b 참조>

도1a 내지 도2b에 도시한 바와 같이, 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤(1, 2)은 전사 성형 롤부(3)와, 이 전사 성형 롤부(3)의 축방향 양단부에 설치된 지지축부(4)를 구비하고 있다. 전사 성형 롤부(3)의 외주면에는 복수의 마이크로 렌즈 성형면(5)이 전사 성형 롤부(3)의 축을 중심축으로 하는 1조의 나선(6)을 따라서 일정 피치 간격으로 배열되어 있다. 롤(1, 2)의 마이크로 렌즈 성형면(5)은 외경이 대략 10 내지 300 ㎛ 정도인 대략 원 형상, 깊이가 0.6 내지 50 ㎛인 오목형의 구면 형상으로 형성되어 있다.

이와 같은 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤(1, 2)에서는 복수의 마이크로 렌즈 성형면(5)이, 전사 성형 롤부(3)의 외주면에 전사 성형 롤부(3)의 축을 중심축으로 하는 1조의 나선(6)을 따라서 일정 피치 간격으로 배열된 구성이므로, 예를 들어 공구에 의해 절삭 가공하는 경우, 공구의 궤적이 전사 성형 롤부(3)의 외주면을 따라서 1조의 나선을 그리도록 공구의 롤 축방향으로의 이동과 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤(1, 2)의 회전 속도를 제어하면, 모든 마이크로 렌즈 성형면(5)을 1개의 나선(6)을 따라서 연속적으로 가공할 수 있다. 따라서, 간단한 구성으로 능률적으로 마이크로 렌즈 패턴을 형성할 수 있다.

도1a 및 도1b에 도시하는 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤(1)에서는 전사 성형 롤부(3)의 외주면을 따른 나선 2 회전당, 나선(6)이 전사 성형 롤부(3)의 축방향으로 마이크로 렌즈 성형면(5)의 대략 외경(D) × √2만큼 어긋나고, 또한 전사 성형 롤부(3)의 축방향에 있어서 인접하는 마이크로 렌즈 성형면(5)의 간격이 마이크로 렌즈 성형면(5)의 대략 외경(D) × √2로 되어 있다. 즉, 나선(6) 방향 및 전사 성형 롤부(3)의 축방향에 있어서, 인접하는 마이크로 렌즈 성형면(5)이 간극을 이격하여 배열되고, 또한 그 간격이 마이크로 렌즈 성형면(5)의 대략 외경(D) × 0.4 정도로 되어 있다.

이와 같은 구성으로 하면, 나선 2 회전당 나선(6)이 전사 성형 롤부(3)의 축방향으로 마이크로 렌즈 성형면(5)의 대략 외경(D) × √2만큼 어긋나는 궤적을 따라서 마이크로 렌즈 성형면(5)이 연속해서 가공되고, 또한 전사 성형 롤부(3)의 축방향에 있어서 인접하는 마이크로 렌즈 성형면(5)의 간격이 마이크로 렌즈 성형면(5)의 대략 외경(D) × √2가 되도록 제어되므로, 복수의 마이크로 렌즈 성형면(5)을 전사 성형 롤부(3)의 외주면에 규칙적으로 또한 밀집시켜 가공할 수 있다. 따라서, 이에 의해 전사 성형되는 광학 시트의 광학적 성능도 향상시킬 수 있다.

도2a 및 도2b에 도시하는 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤(2)에서는 전사 성형 롤부(3)의 외주면을 따른 나선 2 회전당, 나선(6)이 전사 성형 롤부(3)의 축방향으로 마이크로 렌즈 성형면(5)의 대략 외경(D)만큼 어긋나고, 또한 전사 성형 롤부(3)의 축방향에 있어서 인접하는 마이크로 렌즈 성형면(5)의 간격이 마이크로 렌즈 성형면(5)의 대략 외경으로 되어 있다. 즉, 나선(6) 방향에 있어서 인접하는 마이크로 렌즈 성형면(5)이 간극[마이크로 렌즈 성형면(5)의 대략 외경(D) ×0.4 정도의 간극]을 이격하여 배치되고, 또한 전사 성형 롤부(3)의 축방향에 있어서 인접하는 마이크로 렌즈 성형면(5)이 접한 상태로 배열되어 있다.

이와 같은 구성으로 하면, 나선 2 회전당 나선(6)이 전사 성형 롤부(3)의 축방향으로 마이크로 렌즈 성형면(5)의 대략 외경(D)만큼 어긋나는 궤적을 따라서 마이크로 렌즈 성형면(5)이 연속해서 가공되고, 또한 전사 성형 롤부(3)의 축방향에 있어서 인접하는 마이크로 렌즈 성형면(5)의 간격이 마이크로 렌즈 성형면(5)의 대략 외경(D)이 되도록 제어되므로, 전사 성형 롤부(3)의 외주면에 성형되는 마이크로 렌즈 성형면(5)의 밀도를 보다 높일 수 있고, 따라서 이에 의해 전사 성형되는 광학 시트의 광학적 성능도 더욱 향상시킬 수 있다.

<제조 장치 : 도3 내지 도4 참조>

본 실시 형태에 관한 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 제조 장치는, 도3에 도시한 바와 같이 베드(11)와, 이 베드(11) 상에 간격을 두고 적재되어 롤 소재(7)[전사 성형 롤부(3) 및 지지축부(4)를 갖는 롤 소재(7)]를 그 롤 소재(7)의 축을 중심으로 회전시키는 메인축 헤드(12) 및 코어 압박대(13)와, 베드(11) 상에 왕복 이동 가능하게 설치된 왕복 이동 테이블(14)과, 이 왕복 이동 테이블(14)을 롤 소재(7)의 축방향으로 왕복 이동시키는 왕복 이동 기구(15)와, 왕복 이동 테이블(14) 상에 롤 소재(7)의 축에 대해 직교하는 방향으로 진퇴 가능하게 설치되어 공구(21)를 유지한 공구대(16)와, 이 공구대(16)를 롤 소재(7)에 대해 일정 주기로 진퇴시키는 진퇴 기구(17)와, 메인축 헤드(12), 왕복 이동 기구(15) 및 진퇴 기구(17)를 제어하는 제어 수단으로서의 제어 장치(18)를 구비한다.

메인축 헤드(12)는 메인축 헤드 본체부(12A)와, 이 메인축 헤드 본체부(12A)에 설치된 모터(12B)와, 이 모터(12B)의 출력축에 연결된 척 기구(12C)로 구성되어 있다. 척 기구(12C)에 의해 롤 소재(7)의 한쪽 지지축부(4)를 척에 고정시키고, 롤 소재(7)의 다른 지지축부(4)를 코어 압박대(13)에서 회전 가능하게 지지한 상태에 있어서, 모터(12B)를 회전 구동시키면, 이 모터(12B)의 회전에 의해 롤 소재(7)가 그 롤 소재(7)의 축을 중심으로 회전된다. 여기에, 롤 소재(7)를 그 축을 중심으로 회전시키는 롤 회전 수단이 메인축 헤드(12)와 코어 압박대(13)로 구성되어 있다.

왕복 이동 기구(15)는, 예를 들어 왕복 이동 테이블(14)에 나사 결합되는 동시에 베드(11)를 따라서 회전 가능하게 지지된 이송 나사축(15A)과, 이 이송 나사축(15A)을 회전시키는 모터(15B)로 구성되어 있다. 여기에, 공구(21)를 롤 소재(7)의 축방향으로 이동시키는 공구 이동 수단이 왕복 이동 테이블(14)과 왕복 이동 기구(15)로 구성되어 있다.

진퇴 기구(17)는 공구대(16)에 연결된 연결축(17A)과, 이 연결축(17A)에 연결된 고속 왕복 진동 기구(17B)로 구성되어 있다. 고속 왕복 진동 기구(17B)는 복수의 압전 소자를 적층한 압전 소자 적층체로 구성되어 있다. 여기에, 공구(21)를 롤 소재(7)에 대해 일정 주기로 진퇴시키는 공구 진퇴 수단이 공구대(16)와 진퇴 기구(17)로 구성되어 있다.

공구(21)는, 도4에 도시한 바와 같이 공구대(16)에 고정되는 공구 본체(22)와, 이 공구 본체(22)의 선단부에 설치된 다이아몬드제의 날 끝 칩(23)으로 구성되어 있다. 날 끝 칩(23)의 선단부 날 끝 형상은 원호 형상으로 형성되어 있다.

<마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 제조 방법 : 도3 내지 도5c 참조>

마이크로 렌즈 전사 성형용 롤(1, 2)을 제조하기 위해서는, 롤 소재(7)를 그 롤 소재(7)의 축을 중심으로 회전시키고(롤 회전 공정), 이 상태에 있어서, 선단부 날 끝 형상이 원호 형상인 공구(21)를 롤 소재(7)의 축방향으로 이동시키면서(공구 이동 공정), 공구(21)를 롤 소재(7)에 대해 일정 주기로 진퇴시킨다(공구 진퇴 공정).

공구(21)가 롤 소재(7)에 대해 일정 주기로 진퇴되면, 롤 소재(7)가 1 회전할 때까지의 과정에서는, 도5a 및 도5b에 도시한 바와 같이 롤 소재(7)의 외주면 상에 나선(6)을 따른 일정 피치 간격 위치에 원형이고 오목 형상인 움푹 패인 마이크로 렌즈 성형면(5)이 형성된다.

롤 소재(7)가 1 회전을 초과하여 2 회전째로 들어서면, 도5c에 도시한 바와 같이 마이크로 렌즈 성형면(5)이 전방(1 회전째)에 형성된 마이크로 렌즈 성형 면(5) 사이를 접하여 형성된다.

이때, 전사 성형 롤부(3)의 외주면을 따른 나선 2 회전당, 나선(6)이 전사 성형 롤부(3)의 축방향으로 마이크로 렌즈 성형면(5)의 대략 외경(D) × √2만큼 어긋난 궤적을 따라서 일정 피치 간격마다 공구(21)를 전사 성형 롤부(3)에 대해 일정 주기로 진퇴시키면, 도1a 및 도1b에 도시하는 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤을 얻을 수 있다. 즉, 전사 성형 롤부(3)의 축방향에 있어서 인접하는 마이크로 렌즈 성형면(5)의 간격이 마이크로 렌즈 성형면(5)의 대략 외경(D) × √2로 된, 마이크로 렌즈 성형면 패턴을 얻을 수 있다.

또한, 전사 성형 롤부(3)의 외주면을 따른 나선 2회전당, 나선(6)이 전사 성형 롤부(3)의 축방향으로 마이크로 렌즈 성형면(5)의 대략 외경(D)만큼 어긋난 궤적을 따라서 일정 피치 간격마다 공구(21)를 전사 성형 롤부(3)에 대해 일정 주기로 진퇴시키면, 도1a 및 도2b에 도시하는 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤(2)을 얻을 수 있다. 즉, 전사 성형 롤부(3)의 축방향에 있어서 인접하는 마이크로 렌즈 성형면(5)의 간격이 마이크로 렌즈 성형면(5)의 대략 외경(D)으로 된, 마이크로 렌즈 성형면 패턴을 얻을 수 있다.

이와 같은 제조 장치 및 제조 방법에 따르면, 배경 기술에서 예를 든 롤 절삭 가공 방법과 같이, 위치 센서나 트리거 전달 기구 등을 필요로 하지 않으므로, 위치 센서의 감도나 트리거 전달 속도의 오차 등에 기인하는 렌즈 패턴의 가공 위치의 편차가 발생하지 않는다. 그로 인해, 고정밀도인 렌즈 패턴 가공이 가능하다. 덧붙여, 렌즈 패턴 가공을 중단하여 공구를 이동시킬 필요가 없으므로, 가공 시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 선반 등의 공작 기계를 이용하여 가공하는 것도 가능하다. 즉, 도3에 도시한 바와 같이 메인축 헤드(12)나 코어 압박대(13)에 의해 롤 소재(7)를 그 롤 소재(7)의 축을 중심으로 회전시키고, 이 상태에 있어서, 공구대(16)에 설치된 공구(21)를 롤 소재(7)의 축방향으로 이동시키면서 롤 소재(7)에 대해 일정 주기로 진퇴시키면, 복수의 마이크로 렌즈 성형면(5)이 롤 소재(7)의 외주면에 롤 소재(7)의 축을 중심축으로 하는 1조의 나선을 따라서 일정 피치 간격으로 형성되므로, 간단한 구성으로 능률적으로 마이크로 렌즈 성형면의 패턴을 연속해서 형성할 수 있다. 따라서, 간단한 장치나 기계를 이용하여 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 제조 장치를 제조할 수 있는 이점이 있다.

<마이크로 렌즈 광학 시트 : 도6 참조>

도6에 도시한 바와 같이, 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤(1, 2)과 압박 롤(31)을 대향하여 배치하고, 이들 롤(1, 2)과 압박 롤(31) 사이로부터 성형 시트(32)를 압출한다. 이때, 롤(1, 2), 압박 롤(31) 혹은 성형 시트(32)를 가열하여 성형 시트(32)를 성형하기 쉽게 해 둔다.

그러면, 압출된 성형 시트(32)의 표면에는 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤(1, 2)의 외주면에 형성된 마이크로 렌즈 성형면(5)이 전사 성형된다. 즉, 볼록 형상의 복수의 마이크로 렌즈(33)가 면 형상으로 형성된 마이크로 렌즈 광학 시트(34)를 얻을 수 있다.

이와 같이 하여 제조된 마이크로 렌즈 광학 시트(34)에 따르면, 복수의 마이 크로 렌즈 성형면(5)이, 롤 외주면에 1조의 나선을 따라서 배열된 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤(1, 2)에 의해 전사 성형되어 있으므로, 즉 마이크로 렌즈 성형면(5)이 규칙적으로 배열되고 또한 밀집되어 형성되어 있으므로, 광학적 성능이 우수한 마이크로 렌즈 광학 시트(34)를 얻을 수 있다.

<변형예>

본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형, 개량 등은 본 발명에 포함된다.

상기 실시 형태에서는 나선 방향 및 롤 소재(7)의 축방향에 있어서 인접하는 마이크로 렌즈 성형면(5)이 인접한 상태로 성형되어 있었으나, 이에 한정되지 않고, 다른 구성이라도 좋다.

예를 들어, 도7에 도시한 바와 같이 나선 방향 및 롤 축방향에 있어서 인접하는 마이크로 렌즈 성형면(5) 사이에 절삭 가공되어 있지 않은 롤 소재(7)의 외주 표면 부분이 남도록 절삭 가공해도 좋다.

본 구성에 따르면, 나선 방향 및 롤 소재의 축방향에 있어서 인접하는 마이크로 렌즈 성형면(5) 사이에는 절삭 가공되어 있지 않은 롤 소재(7)의 외주 표면 부분이 남아 있으므로, 이 부분의 폭 치수 등을 측정함으로써 마이크로 렌즈 성형면(5)의 형상 정밀도나 배열의 규칙성 등을 검사할 수 있다. 따라서, 제조된 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 검사를 용이하게 행할 수 있다.

도1a는 본 발명의 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 일 실시 형태를 나타내는 도면.

도1b는 본 발명의 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 일 실시 형태를 나타내는 도면.

도2a는 본 발명의 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 다른 실시 형태를 나타내는 도면.

도2b는 본 발명의 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 다른 실시 형태를 나타내는 도면.

도3은 본 발명의 제조 장치의 실시 형태를 나타내는 평면도.

도4는 상기 실시 형태에 있어서, 공구를 도시하는 사시도.

도5a는 상기 실시 형태에 있어서, 제조 공정을 도시하는 평면도.

도5b는 상기 실시 형태에 있어서, 제조 공정을 도시하는 측면도.

도5c는 상기 실시 형태에 있어서, 제조 공정을 도시하는 평면도.

도6은 본 발명의 마이크로 렌즈 광학 시트의 제조 방법을 도시하는 도면.

도7은 본 발명의 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 변형예를 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 2 : 롤

3 : 롤부

4 : 지지축부

5 : 마이크로 렌즈 성형면

6 : 나선

Claims

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시트에 복수의 마이크로 렌즈를 전사 성형하기 위해 이용되는 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 제조 방법이며,

롤 소재를 그 롤 소재의 축을 중심으로 회전시키는 롤 회전 공정과,

선단부 날 끝 형상이 원호 형상인 공구를 상기 롤 소재의 축방향으로 이동시키는 공구 이동 공정과,

상기 공구를 상기 롤 소재에 대해 일정 주기로 진퇴시키는 공구 진퇴 공정을 구비하고,

상기 롤 회전 공정, 상기 공구 이동 공정 및 상기 공구 진퇴 공정을 제어하면서 복수의 마이크로 렌즈 성형면을, 상기 롤 소재의 외주면에 상기 롤 소재의 축을 중심축으로 하는 1조의 나선을 따라서 일정 피치 간격으로 절삭 가공하는 동시에,

상기 롤 소재의 외주면을 따른 상기 나선 2 회전당 상기 나선이 상기 롤 소재의 축방향으로 상기 마이크로 렌즈 성형면의 외경 × √2만큼 어긋나도록 상기 롤 회전 공정, 상기 공구 이동 공정 및 상기 공구 진퇴 공정을 제어하고, 또한

상기 롤 소재의 축방향에 있어서 인접하는 마이크로 렌즈 성형면의 간격이 상기 마이크로 렌즈 성형면의 외경 × √2로 되도록 상기 공구 진퇴 공정을 제어하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 제조 방법.
시트에 복수의 마이크로 렌즈를 전사 성형하기 위해 이용되는 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 제조 방법이며,

롤 소재를 그 롤 소재의 축을 중심으로 회전시키는 롤 회전 공정과,

선단부 날 끝 형상이 원호 형상인 공구를 상기 롤 소재의 축방향으로 이동시키는 공구 이동 공정과,

상기 공구를 상기 롤 소재에 대해 일정 주기로 진퇴시키는 공구 진퇴 공정을 구비하고,

상기 롤 회전 공정, 상기 공구 이동 공정 및 상기 공구 진퇴 공정을 제어하면서 복수의 마이크로 렌즈 성형면을, 상기 롤 소재의 외주면에 상기 롤 소재의 축을 중심축으로 하는 1조의 나선을 따라서 일정 피치 간격으로 절삭 가공하는 동시에,

상기 롤 소재의 외주면을 따른 상기 나선 2 회전당 상기 나선이 상기 롤 소재의 축방향으로 상기 마이크로 렌즈 성형면의 외경만큼 어긋나도록 상기 롤 회전 공정, 상기 공구 이동 공정 및 상기 공구 진퇴 공정을 제어하고, 또한

상기 롤 소재의 축방향에 있어서 인접하는 마이크로 렌즈 성형면의 간격이 상기 마이크로 렌즈 성형면의 외경이 되도록 상기 공구 진퇴 공정을 제어하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 제조 방법.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 나선 방향 및 상기 롤 소재의 축방향에 있어서 인접하는 상기 마이크로 렌즈 성형면 사이에 절삭 가공되어 있지 않은 상기 롤 소재의 외주 표면 부분이 남도록 절삭 가공하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 전사 성형용 롤의 제조 방법.
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