KR102507184B1 - 마이크로 렌즈 어레이 및 이의 제조방법 - Google Patents

마이크로 렌즈 어레이 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102507184B1
KR102507184B1 KR1020220074304A KR20220074304A KR102507184B1 KR 102507184 B1 KR102507184 B1 KR 102507184B1 KR 1020220074304 A KR1020220074304 A KR 1020220074304A KR 20220074304 A KR20220074304 A KR 20220074304A KR 102507184 B1 KR102507184 B1 KR 102507184B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
planarization layer
lens
lenses
light
layer
Prior art date
Application number
KR1020220074304A
Other languages
English (en)
Inventor
최학종
임형준
안정호
이재종
김기홍
권순근
최기봉
안준형
Original Assignee
한국기계연구원
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 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020220074304A priority Critical patent/KR102507184B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102507184B1 publication Critical patent/KR102507184B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0012—Arrays characterised by the manufacturing method
    • G02B3/0018—Reflow, i.e. characterized by the step of melting microstructures to form curved surfaces, e.g. manufacturing of moulds and surfaces for transfer etching
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)

Abstract

마이크로 렌즈 어레이 및 이의 제조방법에서, 상기 마이크로 렌즈 어레이는 베이스 기판, 렌즈부 및 평탄화부를 포함한다. 상기 렌즈부는 상기 베이스 기판 상에 소정의 배열을 가지며 배열되는 복수의 렌즈들을 포함한다. 상기 평탄화부는 상기 렌즈들 각각의 상면에 적어도 하나 이상의 평탄화층으로 형성되고, 상기 평탄화층의 구조에 따라 상기 렌즈를 관통한 광의 초점거리는 서로 다르게 가변된다. 이 경우, 상기 렌즈들 각각의 상면은 곡면으로 형성되며, 상기 평탄화층의 상면은 평면으로 형성된다.

Description

마이크로 렌즈 어레이 및 이의 제조방법{MICRO LENS ARRAY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 마이크로 렌즈 어레이 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로 렌즈 상에 평탄화 공정을 선택적으로 수행함으로써 초점거리가 서로 상이한 다초점을 가지는 마이크로 렌즈 어레이 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
마이크로 렌즈는 카메라 등에 사용되는 이미지 센서 상의 각각의 픽셀에 대응하는 어레이 형태로 집광을 위해 사용된다. 다만, 최근에는 광학부품의 소형화 및 응용기술의 발달로 종래 기하광학 기반의 렌즈에서 마이크로 크기의 렌즈 어레이를 적용한 응용소자가 차세대 자동차 부품, IoT 응용기술, 정밀의료 광학기기 등에 적용되고 있다. 나아가, 최근 마이크로 렌즈 어레이를 기반으로 한 라이트 필드(light field) 또는 플렌옵틱(plenoptic) 카메라 기술 등을 통해 3차원 이미징 기술이나 AR/VR 응용기술이 개발되고 있다.
이러한 광학부품을 이용하여 3차원 이미징 정보를 획득하기 위해서는 다양한 초점거리를 가지는 복수의 마이크로 렌즈들이 어레이 형태를 가지며 배열되어야 한다.
특히, 이러한 어레이 형태의 마이크로 렌즈는 각 렌즈마다 서로 다른 초점거리를 가지는 것이 필요하며, 이에 초점 거리가 서로 다른 마이크로 렌즈 어레이의 제작에 관한 기술들이 다양하게 개발되고 있다.
예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2022-0050077호를 통해서는 반원형 또는 반구형 구조에서 초점거리가 상이하도록 배열되는 마이크로 렌즈 어레이 기술을 개시하고 있으며, 평판 상에서도 서로 다른 초점거리를 가지는 마이크로 렌즈 어레이 구조를 개시하고 있다.
또한, 일본국 등록특허 제5776173호를 통해서도, 평판상에 서로 다른 초점거리를 가지는 렌즈 어레이의 구조가 개시되고 있다.
그러나, 현재까지 개발되는 서로 다른 초점을 가지는 렌즈 어레이에서는, 각각의 마이크로 렌즈의 크기나 형상 또는 구조를 다르게 제작함으로써 초점거리를 가변시키는 구조가 일반적이지만, 이러한 서로 다른 크기나 형상 또는 구조의 마이크로 렌즈를 제작하는 것은 용이하지 않다. 즉, 상대적으로 작은 크기의 마이크로 렌즈를 서로 다른 형태로 제작하기 위해서는 공정 기술이 복잡하게 수행되어야 하며 제작 가능한 소재도 제한적이어서, 실제 양산이 용이하지 않은 문제가 있다.
대한민국 공개특허 제10-2022-0050077호 일본국 등록특허 제5776173호
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 동일한 형태의 마이크로 렌즈 상에 평탄화 공정을 선택적으로 수행하여 평탄화층을 형성함으로써, 초점거리가 서로 상이한 다초점을 가지는 마이크로 렌즈 어레이를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 마이크로 렌즈 상에 평탄화 공정을 선택적으로 수행함으로써, 공정을 단순화하여 공정 효율성을 향상시킬 수 있는 상기 마이크로 렌즈 어레이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 마이크로 렌즈 어레이는 베이스 기판, 렌즈부 및 평탄화부를 포함한다. 상기 렌즈부는 상기 베이스 기판 상에 소정의 배열을 가지며 배열되는 복수의 렌즈들을 포함한다. 상기 평탄화부는 상기 렌즈들 각각의 상면에 적어도 하나 이상의 평탄화층으로 형성되고, 상기 평탄화층의 구조에 따라 상기 렌즈를 관통한 광의 초점거리는 서로 다르게 가변된다. 이 경우, 상기 렌즈들 각각의 상면은 곡면으로 형성되며, 상기 평탄화층의 상면은 평면으로 형성된다.
일 실시예에서, 상기 렌즈들은, 모두 동일한 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 렌즈들 각각의 상면에는, 서로 다른 굴절률을 가지는 상기 평탄화층이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 렌즈들 각각의 상면에는, 상기 평탄화층이 복수의 층으로 중첩되어 서로 다른 굴절률을 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 상기 평탄화층이 상면에 형성되지 않은 렌즈는, 상기 평탄화층이 형성되는 렌즈와 서로 다른 굴절률을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 베이스 기판의 하부에 위치하는 발광부를 더 포함하며, 상기 발광부에서 발광된 서로 다른 파장을 가지는 광은, 상기 렌즈부 및 상기 평탄화부를 통과하여 동일한 초점거리를 가지도록 굴절될 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 마이크로 렌즈 어레이의 제조방법에서는, 베이스 기판 상에 렌즈부를 형성한다. 상기 렌즈부 상에 제1 평탄화층을 균일한 높이로 형성한다. 상기 제1 평탄화층 상에 광투과부와 광차단부가 형성된 광마스크부를 위치시키며 노광 및 현상한다. 상기 노광 및 현상에 따라 상기 제1 평탄화층은 상기 렌즈부의 적어도 하나의 제1 렌즈 상에만 잔류한다. 상기 렌즈부 상에 제2 평탄화층을 균일한 높이로 형성한다. 상기 제2 평탄화층 상에 광투과부와 광차단부가 형성된 광마스크부를 위치시키며 노광 및 현상한다. 상기 노광 및 현상에 따라 상기 제2 평탄화층은 상기 렌즈부의 적어도 하나의 제2 렌즈 상에만 잔류한다.
일 실시예에서, 상기 제2 평탄화층을 균일한 높이로 형성하는 단계에서, 상기 제2 평탄화층은, 상기 제1 평탄화층 및 상기 렌즈부 상에 균일한 높이로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 평탄화층 상에 광투과부와 광차단부가 형성된 광마스크부를 위치시키며 노광 및 현상하는 단계에서, 상기 광차단부는 상기 제1 렌즈의 상면에만 위치하고, 상기 제2 평탄화층 상에 광투과부와 광차단부가 형성된 광마스크부를 위치시키며 노광 및 현상하는 단계에서, 상기 광차단부는 상기 제2 렌즈의 상면에만 위치할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 평탄화층을 균일한 높이로 형성하는 단계에서, 상기 제2 평탄화층은, 상기 제1 평탄화층이 형성되지 않은 렌즈부 상에 상기 제1 평탄화층과 균일한 높이로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 평탄화층 상에 광투과부와 광차단부가 형성된 광마스크부를 위치시키며 노광 및 현상하는 단계에서, 상기 광차단부는 상기 제1 렌즈의 상면에만 위치하고, 상기 제2 평탄화층 상에 광투과부와 광차단부가 형성된 광마스크부를 위치시키며 노광 및 현상하는 단계에서, 상기 광차단부는 상기 제1 평탄화층 및 상기 제2 렌즈의 상면에 위치할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 마이크로 렌즈 어레이의 제조방법에서는, 베이스 기판 상에 렌즈부를 형성한다. 상기 렌즈부 상에 제1 평탄화층을 균일한 높이로 형성한다. 상기 제1 평탄화층 상에 광투과부와 광차단부가 형성된 광마스크부를 위치시키며 노광 및 현상한다. 상기 노광 및 현상에 따라 상기 제1 평탄화층은 상기 렌즈부의 제1 렌즈들 상에만 잔류한다. 상기 제1 평탄화층 및 상기 렌즈부 상에 제2 평탄화층을 균일한 높이로 형성한다. 상기 제2 평탄화층 상에 광투과부와 광차단부가 형성된 광마스크부를 위치시키며 노광 및 현상한다. 상기 노광 및 현상에 따라 상기 제2 평탄화층은 상기 제1 렌즈들 중 일부와 상기 렌즈부의 제2 렌즈들 상에 잔류한다.
일 실시예에서, 상기 제1 평탄화층, 상기 제2 평탄화층 및 상기 렌즈부 상에 제3 평탄화층을 균일한 높이로 형성하는 단계, 상기 제3 평탄화층 상에 광투과부와 광차단부가 형성된 광마스크부를 위치시키며 노광 및 현상하는 단계, 및 상기 노광 및 현상에 따라 상기 제3 평탄화층은 상기 제1 렌즈들 중 일부, 상기 제2 렌즈들 중 일부, 및 상기 렌즈부의 제3 렌즈들 상에 잔류하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 서로 다른 초점거리를 가지도록 렌즈 어레이를 제조함에 있어, 렌즈들 각각의 형상이나 구조를 다르게 제작하지 않으면서, 렌즈 상에 형성되는 평탄화층을 서로 다른 굴절률을 가지도록 형성하거나 복수의 평탄화층을 다양한 조합으로 형성함으로써, 렌즈들을 통과한 광의 굴절을 다양하게 가변시킬 수 있으며, 이를 통해 다양한 초점거리를 가지는 렌즈 어레이를 제작할 수 있다.
또한, 초점거리가 다양하게 형성되므로, 색수차를 보상하여 서로 다른 파장의 광이 입사되는 경우에도 동일한 초점거리를 가지도록 광을 제공할 수 있다.
특히, 상기 렌즈 어레이의 제조 공정도, 단순한 포토 리소그래피 공정을 반복하는 것으로 구현될 수 있어, 제조 공정이 상대적으로 단순하며 공정 효율도 높아 렌즈 어레이의 용이한 양산이 가능할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 렌즈 상에 평탄화 층이 형성되는 경우 초점거리가 가변되는 상태를 설명하기 위한 모식도들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 마이크로 렌즈 어레이를 도시한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 마이크로 렌즈 어레이를 통한 색수차 보상 상태를 설명하기 위한 모식도들이다.
도 4a 내지 도 4g는 도 2의 마이크로 렌즈 어레이의 제조방법을 도시한 공정도들이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 2의 마이크로 렌즈 어레이의 제조방법의 다른 예를 도시한 공정도들이다.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 마이크로 렌즈 어레이들 도시한 평면도이고, 도 6b는 도 6a의 I-I´선을 따라 절단한 단면도이다.
도 7a 내지 도 7g는 도 6a의 마이크로 렌즈 어레이의 제조방법을 도시한 공정도들이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1a 및 도 1b는 렌즈 상에 평탄화 층이 형성되는 경우 초점거리가 가변되는 상태를 설명하기 위한 모식도들이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 동일한 크기 및 형상을 가지는 렌즈(2)로 광이 입사되는 경우라도, 상기 렌즈(2)의 상면에 평탄화층(3)이 형성되는 경우, 출사되는 광의 초점거리는 서로 다르게 가변된다.
즉, 동일한 너비(D), 동일한 높이(S) 및 동일한 곡률(R)을 가지며, 굴절률(n) 역시 동일한 렌즈(2)로 광이 입사되더라도, 상기 렌즈(2)의 상면에 평탄화층(3)이 형성되지 않은 경우에는 제1 초점거리(F)를 가지지만, 상기 렌즈(2)의 상면에 평탄화층(3)이 형성되는 경우에는 제2 초점거리(F´)를 가지게 된다.
이는, 상기 평탄화층(3)이 상기 렌즈(2)의 굴절률(n)과는 다른 굴절률(n´)을 가지기 때문이다. 즉, 후술되는 본 발명의 실시예들에 의한 마이크로 렌즈 어레이에서는, 이상과 같이 동일한 형상을 가지는 렌즈 상에 서로 다른 평탄화층을 형성함으로써, 다양한 굴절률을 가지며 광이 투과되게 된다.
이하, 이러한 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 마이크로 렌즈 어레이를 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 마이크로 렌즈 어레이(10)는 베이스 기판(100), 렌즈부(200) 및 평탄화부(300)를 포함한다.
상기 베이스 기판(100)은 상면 상에 상기 렌즈부(200)가 형성되는 소정 면적을 가지는 기판이며, 상기 베이스 기판(100)의 재료는 상기 렌즈부(200)와 동일할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.
상기 베이스 기판(100)의 재료가 상기 렌즈부(200)와 동일한 경우, 상기 렌즈부(200)와 상기 베이스 기판(100)을 일체로 제작될 수 있다.
이와 달리, 상기 베이스 기판(100) 상에 상기 렌즈부(200)가 별도로 형성될 수 있으며, 이 경우, 상기 렌즈부(200)가 형성되는 공정은 제한되지는 않는다.
상기 렌즈부(200)는 상기 베이스 기판(100) 상에 형성되며, 복수의 렌즈들(210, 220, 230)을 포함한다. 도 2를 통해서는 3개의 렌즈들이 형성되는 것을 예시하였으나, 그 개수는 제한되지 않으며, 또한 평면상에서 상기 렌즈들은 다양한 배열을 가지면서 배치될 수 있음도 자명하다.
본 실시예의 경우, 상기 렌즈부(200)에 포함되는 복수의 렌즈들(210, 220, 230)은 모두 동일한 형상을 가지는 것으로, 상기 렌즈들이 모두 동일한 형상을 가지므로, 상기 렌즈들을 통과하는 광은 동일한 굴절률을 가지면서 투과될 수 있다.
즉, 상기 렌즈들(210, 220, 230)은 모두 동일한 굴절률 n0를 가질 수 있다.
상기 평탄화부(300)는 상기 렌즈부(200) 상에 형성되는 것으로, 도 2에 예시된 바와 같이, 복수의 평탄화층들(311, 321)을 포함할 수 있다.
즉, 제1 평탄화층(311)은 제1 렌즈(210) 상에만 형성될 수 있으며, 제2 평탄화층(321)은 제2 렌즈(220) 상에만 형성될 수 있다. 나아가, 제3 렌즈(230) 상에는 평탄화층이 형성되지 않을 수 있다.
또한, 상기 제1 평탄화층(311) 및 상기 제2 평탄화층(321)은 동일한 높이로 형성되지만, 그 재질이 서로 달라 서로 다른 굴절률을 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 평탄화층(311)의 굴절률 n1과 상기 제2 평탄화층(321)의 굴절률 n2는 서로 다를 수 있다.
이상과 같이, 동일한 형상을 가지는 제1 내지 제3 렌즈들(210, 220, 230) 상에 높이가 서로 같으나 서로 다른 굴절률을 가지는 제1 및 제2 평탄화층들(311, 321)이 형성되거나 또는 평탄화층이 형성되지 않음으로써, 각각의 렌즈들 및 평탄화층을 통과하는 광은 서로 다르게 굴절될 수 있다.
즉, 상기 제1 렌즈(210) 및 상기 제1 평탄화층(311)을 통과하는 광(L1)의 굴절률, 상기 제2 렌즈(220) 및 상기 제2 평탄화층(321)을 통과하는 광(L2)의 굴절률, 및 상기 제3 렌즈(230)를 통과하는 광(L3)의 굴절률은 서로 다르며, 이에 따라 각각의 광들(L1, L2, L3)의 초점 거리(f1, f2, f3) 역시 서로 다르게 형성된다.
이상과 같이, 동일한 형상을 가지는 렌즈 상에 서로 다른 굴절률을 가지는 평탄화층을 동일한 높이로 형성하는 경우, 투과된 광의 초점 거리가 가변하게 되며, 이를 통해 상기 마이크로 렌즈 어레이(10)는 동일한 광에 대하여 서로 다른 초점 거리를 가지는 광을 형성할 수 있게 된다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 마이크로 렌즈 어레이를 통한 색수차 보상 상태를 설명하기 위한 모식도들이다.
본 실시예에서의 상기 마이크로 렌즈 어레이(10)는 상기 베이스 기판(100)의 하부에 위치하는 발광부(50)를 더 포함할 수 있다.
도 3a에서와 같이, 상기 발광부(50)를 통해 서로 다른 파장을 가지는 광(R, G, B)이 상기 제1 내지 제3 렌즈들(210, 220, 230)로 제공된다면, 상기 제1 내지 제3 렌즈들(210, 220, 230)을 통과한 광은 각각 서로 다른 초점 거리(f1, f2, f3)를 가지며 포커싱될 수 있다.
그러나, 본 실시예에서와 같이, 상기 제1 내지 제3 렌즈들(210, 220, 230)의 상부에 각각 서로 다른 굴절률을 가지는 평탄화층들(311, 321, 331)이 형성된다면, 상기 발광부(50)를 통해 서로 다른 파장을 가지는 광(R, G, B)이 상기 제1 내지 제3 렌즈들(210, 220, 230)로 제공되더라도, 최종적으로 투과되는 광은 서로 같은 초점 거리(f)를 가지며 포커싱되도록 제어될 수 있다.
즉, 상기 제1 내지 제3 평탄화층들(311, 321, 331)의 굴절률을 적절히 제어함으로써, 색수차를 보상할 수 있고, 이를 통해 동일한 초점 거리(f)를 가지는 광을 제공할 수 있다.
한편, 도 2를 통해서는, 서로 인접하는 3개의 렌즈들(210, 220, 230) 사이에서, 제1 및 제2 평탄화층들(311, 321)이 형성되거나 평탄화층이 형성되지 않는 것을 예시하여 설명하였을 뿐, 평탄화층들의 형성이 이에 제한되는 것은 아니다.
즉, 2개 또는 4개 이상의 렌즈들이 포함되는 렌즈부 상에, 평탄화층이 다양하게 형성될 수 있는 것으로, 복수의 렌즈들 중, 사용자의 선택에 따라 소정 배열을 가지는 렌즈들(제1 렌즈들) 상에는 제1 평탄화층이 형성되고, 상기 제1 렌즈들을 제외한 다른 렌즈들 중 사용자의 선택에 따른 제2 렌즈들 상에는 제2 평탄화층이 형성될 수 있다. 나아가, 제1 렌즈들이나 제2 렌즈들 외에, 렌즈들 중 사용자의 선택에 따른 제3 렌즈들 상에는 제3 평탄화층이 형성될 수 있으며, 이러한 평탄화층의 개수는 제한되지 않을 수 있다.
물론, 평탄화층이 형성되지 않는 렌즈들도 사용자의 선택에 따라 선택될 수 있음은 자명하다.
이상과 같이, 사용자가 필요로 하는 배열을 바탕으로, 평탄화층이 형성되지 않는 렌즈들, 제1 평탄화층이 형성되는 렌즈들, 제2 평탄화층이 형성되는 렌즈들, 나아가 제3 내지 그 이상의 평탄화층이 형성되는 렌즈들이 선택될 수 있으며, 이렇게 선택된 각각의 렌즈들 상에 필요한 평탄화층을 형성할 수 있다.
나아가, 이러한 사용자가 필요로 하는 배열 또는 조합은, 다양하게 가변될 수 있는 것이며, 그 배열이나 조합은 매우 다양할 수 있으므로, 본 실시예에서는 도 2에서와 같이, 평탄화층이 형성되지 않는 렌즈, 제1 평탄화층이 형성되는 렌즈, 및 제2 평탄화층이 형성되는 렌즈의 조합에 대하여만 대표 예로서 설명하였다.
또한, 이하에서 설명되는 마이크로 렌즈 어레이의 제조방법에서도, 도 2의 마이크로 렌즈 어레이(10)를 예시하여 제조방법을 설명하지만, 이러한 제조방법은, 앞서 설명한 바와 같이, 다양한 마이크로 렌즈 어레이의 배열 또는 조합에 대하여 동일하게 적용될 수 있음은 자명하다.
도 4a 내지 도 4g는 도 2의 마이크로 렌즈 어레이의 제조방법을 도시한 공정도들이다.
상기 마이크로 렌즈 어레이(10)의 제조방법에서는, 우선, 도 4a를 참조하면, 베이스 기판(10) 상에 복수의 렌즈들(210, 220, 230)을 포함하는 렌즈부(200)를 형성한다.
이 경우, 상기 렌즈부(200)에 포함되는 렌즈들의 개수는 도시된 3개에 한정되지는 않는다. 또한, 상기 렌즈부(200)는 상기 베이스 기판(10)과 동일한 재료로 일체로 형성될 수도 있으며, 이와 달리 다양한 공정을 통해 상기 베이스 기판(10) 상에 형성될 수 있다.
이 후, 도 4b를 참조하면, 상기 렌즈부(200)가 형성된 베이스 기판(10) 상에 제1 평탄화층(310)을 균일한 높이로 형성한다.
이 경우, 상기 제1 평탄화층(310)은 상기 렌즈부(200)의 높이보다 큰 높이로 형성될 수 있으며, 상기 렌즈부(200)의 렌즈들(210, 220, 230)이 가지는 굴절률 n0과 다른 굴절률 n1을 가질 수 있다.
이 후, 도 4c를 참조하면, 상기 제1 평탄화층(310)의 상부에 광 마스크부(400)를 배치하고, 광(UV)을 제공하여 상기 제1 평탄화층(310)을 선택적으로 노광 및 현상한다.
즉, 소위 포토리소그래피(photolithography) 공정을 수행하여, 상기 제1 평탄화층(310)을 선택적으로 제거한다.
이 경우, 도시된 바와 같이, 상기 광 마스크부(400)는 상기 제1 렌즈(210)의 상부에는 광차단부(410)가 형성되고, 다른 렌즈들(220, 230)의 상부에는 광투과부(420)가 형성되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 제공되는 광(UV)은 상기 제1 렌즈(210)의 상부에 형성된 제1 평탄화층으로는 제공이 차단되고, 상기 제2 및 제3 렌즈들(220, 230)의 상부에 형성된 제1 평탄화층으로만 제공된다.
즉, 상기 제1 평탄화층(310)은 광이 제공되는 영역이 현상액에 의해 제거되는 포지티브 포토 레지스트(positive photoresist)일 수 있다. 물론, 도면으로 예시하지는 않았으나, 상기 제1 평탄화층(310)은 광이 제공되지 않는 영역이 현상액에 의해 제거되는 네거티브 포토 레지스트(negative photoresist)일 수도 있으며, 이 경우, 상기 광 마스크부(400)의 광차단부 및 광 투과부의 배열은 스위치되어야 한다.
이상과 같은 노광 및 현상을 통해 광이 제공되는 영역의 제1 평탄화층(310)이 제거되면, 도 4d에서와 같이, 상기 제1 렌즈(210)의 상면 상에만 제1 평탄화층(311)이 잔류한다.
이렇게 잔류하는 상기 제1 평탄화층(311)은 하면은 상기 제1 렌즈(210)의 상면이 가지는 곡면과 동일한 곡면을 가지며, 상면은 도시된 바와 같은 평면 형상을 가진다.
이 후, 도 4e에서와 같이, 상기 렌즈부(200) 및 상기 제1 평탄화층(311) 상에 제2 평탄화층(320)을 형성한다. 이 때, 상기 제2 평탄화층(320)의 형성 높이는 상기 제1 평탄화층(311)의 형성 높이보다 높게 형성될 수 있으며, 전 영역에 걸쳐 동일한 높이로 형성될 수 있다.
이 후, 도 4f를 참조하면, 상기 제2 평탄화층(320)의 상부에 광 마스크부(401)를 배치하고, 광(UV)을 제공하여 상기 제2 평탄화층(320)을 선택적으로 노광 및 현상한다.
즉, 소위 포토리소그래피(photolithography) 공정을 수행하여, 상기 제2 평탄화층(320)을 선택적으로 제거한다.
이 경우, 도시된 바와 같이, 상기 광 마스크부(401)는 상기 제2 렌즈(220)의 상부에는 광차단부(411)가 형성되고, 다른 렌즈들(210, 230)의 상부에는 광투과부(421)가 형성되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 제공되는 광(UV)은 상기 제2 렌즈(220)의 상부에 형성된 제2 평탄화층으로는 제공이 차단되고, 상기 제1 및 제3 렌즈들(210, 230)의 상부에 형성된 제2 평탄화층으로만 제공된다.
한편, 상기 제2 평탄화층(320) 역시, 광이 제공되는 영역이 현상액에 의해 제거되는 포지티브 포토 레지스트(positive photoresist)일 수 있다.
그리하여, 상기 노광 및 현상을 통해 광이 제공되는 영역의 제2 평탄화층(320)이 제거되면, 도 4g에서와 같이, 상기 제2 렌즈(220)의 상면 상에만 제2 평탄화층(321)이 잔류한다.
이 경우, 상기 제2 평탄화층(320)은 도포되는 공정에서 상기 제1 평탄화층(311)보다 높은 높이로 형성되었으므로, 최종적으로 잔류하는 제2 평탄화층(321)의 높이 역시 상기 제1 평탄화층(311)의 높이보다 높게 형성될 수 있다.
이상과 같은 공정을 통해, 베이스 기판(100) 상에 형성되는 동일한 형상을 가지는 제1 내지 제3 렌즈들(210, 220, 230) 각각에 대하여, 상기 제1 렌즈(210) 상에는 n1 굴절률을 가지는 제1 평탄화층(311)이 형성되고, 상기 제2 렌즈(220) 상에는 n2 굴절률을 가지는 제2 평탄화층(321)이 형성되며, 상기 제3 렌즈(230) 상에는 별도의 평탄화층이 형성되지 않게 된다.
그리하여, 서로 다른 굴절률을 가지도록 광을 투과시켜 투과된 광의 초점거리를 다양하게 가변시킬 수 있는 마이크로 렌즈 어레이(10)의 제작이 가능하다.
한편, 이상에서 설명한 상기 마이크로 렌즈 어레이의 제조방법의 경우, 서로 다른 3개의 렌즈 상에 평탄화층을 서로 다르게 형성하거나 또는 평탄화층이 형성되지 않도록 하는 방법을 예시한 것이지만, 앞서 설명한 바와 같이, 2개 또는 4개 이상의 렌즈들이 배열된 상태에서도, 동일한 공정을 적용하여 제1 평탄화층이 형성되는 렌즈들, 제2 평탄화층이 형성되는 렌즈들, 및 평탄화층이 형성되지 않는 렌즈들을 형성할 수 있음을 자명하다.
즉, 상기 광마스크부(400, 401)에서 광투과부와 광차단부를 다양하게 배열함으로써, 사용자의 필요에 부합하는 배열을 가지는 마이크로 렌즈 어레이를 용이하게 제작할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 도 2의 마이크로 렌즈 어레이의 제조방법의 다른 예를 도시한 공정도들이다.
본 예를 통한 마이크로 렌즈 어레이의 제조방법에서는, 상기 제1 렌즈(210) 상에 n1의 굴절률을 가지는 제1 평탄화층(311)을 형성하는 공정까지는 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 설명한 바와 동일하다.
이 후, 상기 마이크로 렌즈 어레이 제조방법에서는, 도 5a를 참조하면, 상기 렌즈부(200) 중 상기 제2 및 제3 렌즈들(220, 230)의 상부에만 제2 평탄화층(1320)을 형성하고, 상기 제1 평탄화층(311)의 상부에는 별도의 제2 평탄화층을 형성하지 않는다. 그리하여, 상기 제2 평탄화층(1320)의 형성 높이는 상기 제1 평탄화층(311)의 형성 높이와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.
이 후, 도 5b를 참조하면, 상기 제2 평탄화층(1320)의 상부에 광 마스크부(402)를 배치하고, 광(UV)을 제공하여 상기 제2 평탄화층(1320)을 선택적으로 노광 및 현상한다.
즉, 소위 포토리소그래피(photolithography) 공정을 수행하여, 상기 제2 평탄화층(1320)을 선택적으로 제거한다.
이 경우, 도시된 바와 같이, 상기 광 마스크부(402)는 상기 제1 및 제2 렌즈들(210, 220)의 상부에는 광차단부(412)가 형성되고, 제3 렌즈(230)의 상부에는 광투과부(422)가 형성되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 제공되는 광(UV)은 상기 제1 렌즈(210)의 상부에 형성되는 제1 평탄화층은 물론이며, 상기 제2 렌즈(220)의 상부에 형성된 제2 평탄화층으로는 제공이 차단되고, 상기 제3 렌즈(230)의 상부에 형성된 제2 평탄화층으로만 제공된다.
한편, 상기 제2 평탄화층(1320) 역시, 광이 제공되는 영역이 현상액에 의해 제거되는 포지티브 포토 레지스트(positive photoresist)일 수 있다.
그리하여, 상기 노광 및 현상을 통해 광이 제공되는 영역의 제2 평탄화층(1320)이 제거되면, 도 5c에서와 같이, 상기 제2 렌즈(220)의 상면 상에만 제2 평탄화층(1321)이 잔류한다.
이 경우, 상기 제2 평탄화층(1320)은 도포되는 공정에서 상기 제1 평탄화층(311)과 실질적으로 동일한 높이로 형성되었으므로, 최종적으로 잔류하는 제2 평탄화층(1321)의 높이 역시 상기 제1 평탄화층(311)의 높이와 실질적으로 동일한 높이로 형성된다.
이상과 같은 공정을 통해, 베이스 기판(100) 상에 형성되는 동일한 형상을 가지는 제1 내지 제3 렌즈들(210, 220, 230) 각각에 대하여, 상기 제1 렌즈(210) 상에는 n1 굴절률을 가지는 제1 평탄화층(311)이 형성되고, 상기 제2 렌즈(220) 상에는 n2 굴절률을 가지는 제2 평탄화층(1321)이 형성되며, 상기 제3 렌즈(230) 상에는 별도의 평탄화층이 형성되지 않게 된다.
특히, 상기 제1 평탄화층(311) 및 상기 제2 평탄화층(1321)은 동일한 높이로 형성되므로, 평탄화층의 형성 공정이 반복되더라도 전체적으로 동일한 높이를 가지는 마이크로 렌즈 어레이의 제작이 가능하다.
한편, 본 예에 따른 마이크로 렌즈 어레이의 제조방법에서도, 앞서 설명한 바와 같이 2개 또는 4개 이상의 렌즈들이 배열된 상태에서도, 상기 광마스크부(400, 402)에서 광투과부와 광차단부를 다양하게 배열함으로써, 사용자의 필요에 따라 다양한 초점 거리를 가지는 마이크로 렌즈 어레이를 제조할 수 있음은 자명하다.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 마이크로 렌즈 어레이들 도시한 평면도이고, 도 6b는 도 6a의 I-I´선을 따라 절단한 단면도이다.
본 실시예에 의한 마이크로 렌즈 어레이(20)에서는, 렌즈들의 상부에 형성되는 평탄화층이 복수의 층으로 중첩될 수 있는 것으로, 결과적으로, 특정 렌즈의 상부에는 평탄화층이 형성되지 않고, 다른 특정 렌즈의 상부에는 하나의 평탄화층만 형성되고, 또 다른 특정 렌즈의 상부에는 복수의 평탄화층들이 형성된다.
우선, 도 6a를 참조하면, 본 실시예에 의한 마이크로 렌즈 어레이(20)의 경우, 평면상에서 제1 방향(X)으로 배열되는 렌즈들이 모두 서로 다른 초점 거리를 가지도록 형성될 수 있으며, 상기 제1 방향(X)에 수직인 제2 방향(Y)으로 인접하여 위치하는 렌즈들은 또 다른 배열의 초점거리를 가지도록 형성될 수 있다.
즉, 제1 열의 8개의 렌즈들이 제1 내지 제8 초점거리들(f1~f8)을 가지도록 순차적으로 배열된다면, 제2 열의 8개의 렌즈들은 제6 내지 제8 초점거리들(f6~f8), 및 제1 내지 제5 초점거리들(f1~f5)을 가지도록 순차적으로 배열될 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 의한 마이크로 렌즈 어레이(20)의 경우, 각각의 렌즈들 상에 평탄화층을 다양하게 적층함으로써, 다양한 초점거리를 가지는 렌즈 배열을 구성할 수 있다.
물론, 도 6a를 통해 예시된 렌즈의 개수 및 배열 역시 예시적인 것에 불과하며, 렌즈의 개수나 배열은 다양하게 가변될 수 있음은 자명하다.
보다 구체적으로 도 6a의 제1 열의 8개 렌즈들의 초점 거리들이 가변되도록 구성되는 것을 도 6b를 참조하여 설명하면 하기와 같다.
즉, 도 6b를 참조하면, 베이스 기판(100) 상에 제1 내지 제8 렌즈들(501, 502, ..., 508)이 렌즈부(500)를 구성하며 일정한 간격으로, 또한 동일한 형상으로 배열된다.
이 때, 상기 제1 렌즈(501)의 상면 상에는 제1 굴절률(n1)을 가지는 제1 평탄화층(611)이 형성된다. 그리하여 제1 렌즈(501)가 위치하는 제1 영역(A1)을 통해서는 제1 초점거리(f1)를 가지는 광이 제공된다.
또한, 상기 제2 렌즈(502)의 상면 상에는 상기 제1 평탄화층(611) 및 제2 굴절률(n2)을 가지는 제2 평탄화층(621)이 순차적으로 적층되며 형성된다. 그리하여 제2 렌즈(502)가 위치하는 제2 영역(A2)을 통해서는 제2 초점거리(f2)를 가지는 광이 제공된다.
또한, 상기 제3 렌즈(503)의 상면 상에는 제2 굴절률(n2)을 가지는 제2 평탄화층(621)이 형성된다. 그리하여 제3 렌즈(503)가 위치하는 제3 영역(A3)을 통해서는 제3 초점거리(f3)를 가지는 광이 제공된다.
또한, 상기 제4 렌즈(504)의 상면 상에는 상기 제1 평탄화층(611) 및 제3 굴절률(n3)을 가지는 제3 평탄화층(631)이 순차적으로 적층되며 형성된다. 그리하여 제4 렌즈(504)가 위치하는 제4 영역(A4)을 통해서는 제4 초점거리(f4)를 가지는 광이 제공된다.
또한, 상기 제5 렌즈(505)의 상면 상에는 상기 제1 평탄화층(611), 제2 평탄화층(621) 및 제3 평탄화층(631)이 순차적으로 적층되며 형성된다. 그리하여 제5 렌즈(505)가 위치하는 제5 영역(A5)을 통해서는 제5 초점거리(f5)를 가지는 광이 제공된다.
또한, 상기 제6 렌즈(506)의 상면 상에는 상기 제2 평탄화층(621) 및 제3 평탄화층(631)이 순차적으로 적층되며 형성된다. 그리하여 제6 렌즈(506)가 위치하는 제6 영역(A6)을 통해서는 제6 초점거리(f6)를 가지는 광이 제공된다.
또한, 상기 제7 렌즈(507)의 상면 상에는 상기 제3 평탄화층(631)이 형성된다. 그리하여 제7 렌즈(507)가 위치하는 제7 영역(A7)을 통해서는 제7 초점거리(f7)를 가지는 광이 제공된다.
마지막으로, 상기 제8 렌즈(508)의 상면에는 평탄화층이 형성되지 않으며, 이에 따라 제8 렌즈(508)가 위치하는 제8 영역(A8)을 통해서는 제8 초점거리(f8)를 가지는 광이 제공된다.
이상과 같이, 제1 내지 제8 렌즈들의 상부에 적층되는 평탄화층의 적층 개수, 적층 배열이 모두 다르므로, 굴절률은 모두 다르게 구성될 수 있고, 이에 따라 제1 내지 제8 렌즈를 통과하여 상부로 제공되는 광의 초점도 모두 다르게 형성될 수 있다.
즉, 3개의 제1 내지 제3 평탄화층들(611, 621, 631)의 조합을 통해 8개의 렌즈들에 대하여 서로 다른 굴절률을 형성할 수 있으며, 이를 통해 8개의 서로 다른 초점 거리를 가지는 광을 제공할 수 있다.
이러한 도 6a 및 도 6b에서의 평탄화층들의 조합 및 이에 따른 다양한 초점 거리를 제공하는 마이크로 렌즈 어레이의 구성은 예시적인 것에 불과하여, 이에 제한되지 않으며, 다양하게 조합될 수 있음은 자명하다.
다만, 이하에서는 다양한 가능한 조합들 중, 이러한 도 6a 및 도 6b의 평탄화층들의 조합으로 구성되는 마이크로 렌즈 어레이(20)의 제조방법에 대하여 예시적으로 설명한다.
도 7a 내지 도 7g는 도 6a의 마이크로 렌즈 어레이의 제조방법을 도시한 공정도들이다.
우선, 도 7a를 참조하면, 상기 베이스 기판(100) 상에 제1 내지 제8 렌즈들(501, 502, ..., 508)을 포함하는 렌즈부(500)를 형성한다. 이 경우, 상기 렌즈들의 형성 공정은 도 4a를 참조하여 설명한 렌즈부(200)의 형성 공정과 동일할 수 있다.
이 후, 도 7b를 참조하면, 상기 렌즈부(500)가 형성된 상기 베이스 기판(100) 상에 상기 렌즈부(500)를 모두 커버하도록 제1 평탄화층(610)을 형성한다. 이 경우, 상기 제1 평탄화층(610)은 상면이 평평하도록 균일하게 도포될 수 있다.
이 후, 도 7c를 참조하면, 도시하지는 않았으나, 도 4c를 참조하여 설명한 바와 같은 광마스크부를 상기 제1 평탄화층(610) 상에 위치시킨 후, 상기 제1 평탄화층(610)을 포토리소그래피 공정을 통해 선택적으로 패터닝하여, 예를 들어 제1 및 제2 렌즈들(501, 502), 및 제4 및 제5 렌즈들(504, 505) 상에만 제1 평탄화층(611)을 동일한 높이로 형성한다.
이 경우, 상기 제1 평탄화층(610)이 형성되는 렌즈는 도시된 것은 예시에 불과하며, 이에 도시된 것 외에도 사용자의 선택에 따라 다양하게 선택될 수 있으며, 이를 고려하여 상기 광마스크부의 광차단부와 광투과부를 형성한다.
즉, 상기 제1 평탄화층(610)이 포지티브 레지스트인 경우라면, 노광 및 현상에 의해 광이 제공되는 영역이 제거되므로, 상기 광마스크의 광차단부를 제1 및 제2 렌즈들(501, 502), 및 제4 및 제5 렌즈들(504, 505)이 위치하는 영역에만 형성하여, 도 7c에서와 같은 제1 평탄화층(611)을 형성할 수 있다.
이 후, 도 7d를 참조하면, 상기 렌즈부(500) 및 상기 제1 평탄화층(611)의 상부에 제2 평탄화층(620)을 도포하며, 상기 도포되는 제2 평탄화층(620)의 상면은 균일한 평면으로 형성된다.
이 후, 도 7e를 참조하면, 마찬가지로 도시하지는 않았으나, 상기 제2 평탄화층(620)의 상부에 광마스크부를 위치시켜, 노광 및 현상을 통한 포토리소그래피 공정으로 상기 제2 평탄화층(620)을 패터닝한다.
이 경우, 상기 광마스크부의 광차단부 및 광투과부는, 상기 제2 평탄화층(621)이 형성되도록 선택된 렌즈들을 고려하여 배치될 수 있다. 즉, 도 7e의 예시에서는, 상기 광차단부는 제2 및 제3 렌즈들(502, 503), 및 제5 및 제6 렌즈들(505, 506)의 상부에만 형성되고, 이에 따라 상기 제2 평탄화층(621)은 제2 및 제3 렌즈들(502, 503), 및 제5 및 제6 렌즈들(505, 506)의 상부에만 형성된다.
한편, 상기 제2 렌즈(502) 및 제5 렌즈(505)의 상면에는 1차적으로 상기 제1 평탄화층(611)이 형성된 상태이므로, 상기 제2 평탄화층(621)은 상기 제1 평탄화층(611)의 상면상에 중첩되도록 형성된다.
또한, 상기 제2 평탄화층(620)의 패터닝 공정에서는, 기 형성된 상기 제1 평탄화층(611)은 제거되지 않도록 노광 및 현상 공정이 제어되어야 한다.
이 후, 도 7f를 참조하면, 상기 렌즈부(500), 상기 제1 평탄화층(611) 및 상기 제2 평탄화층(621)의 상부에 제3 평탄화층(630)을 도포하며, 상기 도포되는 제3 평탄화층(630)의 상면 역시 균일한 평면으로 형성된다. 즉, 상기 제3 평탄화층(630)은 상기 제1 평탄화층(611) 및 상기 제2 평탄화층(621)을 모두 커버하도록 형성된다.
이 후, 도 7g를 참조하면, 마찬가지로 도시하지는 않았으나, 상기 제3 평탄화층(630)의 상부에 광마스크부를 위치시켜, 노광 및 현상을 통한 포토리소그래피 공정으로 상기 제3 평탄화층(630)을 패터닝한다.
이 경우, 상기 광마스크부의 광차단부 및 광투과부는, 상기 제3 평탄화층(631)이 형성되도록 선택된 렌즈들을 고려하여 배치될 수 있다. 즉, 도 7g의 예시에서는, 상기 광차단부는 제4 내지 제7 렌즈들(504, 505, 506, 507)의 상부에만 형성되고, 이에 따라 상기 제3 평탄화층(631)은 제4 내지 제7 렌즈들(504, 505, 506, 507)의 상부에만 형성된다.
한편, 상기 제4 렌즈(504)의 상면에는 제1 평탄화층(611)이 형성된 상태이고, 상기 제5 렌즈(505)의 상면에는 제1 및 제2 평탄화층들(611, 621)이 적층되어 형성된 상태이며, 상기 제6 렌즈(506)의 상면에는 제2 평탄화층(621)이 형성된 상태이므로, 상기 제3 평탄화층(631)은 상기 기 형성된 평탄화층(611, 621)의 상면 상에 중첩되도록 형성된다.
이 경우, 상기 제3 평탄화층(630)의 패터닝 공정에서는, 기 형성된 상기 평탄화층들(611, 621)은 제거되지 않도록 노광 및 현상 공정이 제어되어야 함은 앞서 설명한 바와 같다.
그리하여, 이상과 같은 공정을 통해 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같은 마이크로 렌즈 어레이(20)가 제조될 수 있다.
앞서 이미 설명한 바와 같이, 상기 마이크로 렌즈 어레이(20)에서 제1 내지 제3 평탄화층들(611, 621, 631)이 형성되는 렌즈는 도시된 것 외에, 다양하게 사용자에 의해 선택될 수 있으며, 기 설명된 공정과 동일한 공정으로 광마스크부에서의 광차단부와 광투과부를 다양하게 형성하는 것으로, 사용자에 의해 선택된 구조의 마이크로 렌즈 어레이(20)를 제조할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 서로 다른 초점거리를 가지도록 렌즈 어레이를 제조함에 있어, 렌즈들 각각의 형상이나 구조를 다르게 제작하지 않으면서, 렌즈 상에 형성되는 평탄화층을 서로 다른 굴절률을 가지도록 형성하거나 복수의 평탄화층을 다양한 조합으로 형성함으로써, 렌즈들을 통과한 광의 굴절을 다양하게 가변시킬 수 있으며, 이를 통해 다양한 초점거리를 가지는 렌즈 어레이를 제작할 수 있다.
또한, 초점거리가 다양하게 형성되므로, 색수차를 보상하여 서로 다른 파장의 광이 입사되는 경우에도 동일한 초점거리를 가지도록 광을 제공할 수 있다.
특히, 상기 렌즈 어레이의 제조 공정도, 단순한 포토 리소그래피 공정을 반복하는 것으로 구현될 수 있어, 제조 공정이 상대적으로 단순하며 공정 효율도 높아 렌즈 어레이의 용이한 양산이 가능할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10, 20 : 마이크로 렌즈 어레이
50 : 발광부 100 : 베이스 기판
200, 500 : 렌즈부 210, 220, 230 : 렌즈
300 : 평탄화 부
311, 321, 611, 621, 631 : 평탄화층
400, 401, 402 : 광마스크 부 410, 411, 412 : 광 차단부
420, 421, 422 : 광투과부

Claims (13)

  1. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 소정의 배열을 가지며 배열되는 복수의 렌즈들을 포함하는 렌즈부; 및
    상기 렌즈들 중 적어도 하나의 상면에 평탄화층으로 형성되고, 상기 평탄화층의 구조에 따라 상기 렌즈를 관통한 광의 초점거리는 서로 다르게 가변되는 평탄화부를 포함하고,
    상기 렌즈들 각각의 상면은 곡면으로 형성되며, 상기 평탄화층의 상면은 평면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈들은, 모두 동일한 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈들 중 상기 평탄화층이 형성되는 렌즈들 각각의 상면에는, 서로 다른 굴절률을 가지는 상기 평탄화층이 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈들 중 상기 평탄화층이 형성되는 렌즈들 각각의 상면에는, 상기 평탄화층이 복수의 층으로 중첩되어 서로 다른 굴절률을 나타내는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈들 중 상기 평탄화층이 형성되지 않은 렌즈는, 상기 평탄화층이 형성되는 렌즈와 서로 다른 굴절률을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 기판의 하부에 위치하는 발광부를 더 포함하며,
    상기 발광부에서 발광된 서로 다른 파장을 가지는 광은, 상기 렌즈부 및 상기 평탄화부를 통과하여 동일한 초점거리를 가지도록 굴절되는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이.
  7. 베이스 기판 상에 렌즈부를 형성하는 단계;
    상기 렌즈부 상에 제1 평탄화층을 균일한 높이로 형성하는 단계;
    상기 제1 평탄화층 상에 광투과부와 광차단부가 형성된 광마스크부를 위치시키며 노광 및 현상하는 단계;
    상기 노광 및 현상에 따라 상기 제1 평탄화층은 상기 렌즈부의 적어도 하나의 제1 렌즈 상에만 잔류하는 단계;
    상기 렌즈부 상에 제2 평탄화층을 균일한 높이로 형성하는 단계;
    상기 제2 평탄화층 상에 광투과부와 광차단부가 형성된 광마스크부를 위치시키며 노광 및 현상하는 단계; 및
    상기 노광 및 현상에 따라 상기 제2 평탄화층은 상기 렌즈부의 적어도 하나의 제2 렌즈 상에만 잔류하는 단계를 포함하는 마이크로 렌즈 어레이의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 평탄화층을 균일한 높이로 형성하는 단계에서,
    상기 제2 평탄화층은, 상기 제1 평탄화층 및 상기 렌즈부 상에 균일한 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 평탄화층 상에 광투과부와 광차단부가 형성된 광마스크부를 위치시키며 노광 및 현상하는 단계에서, 상기 광차단부는 상기 제1 렌즈의 상면에만 위치하고,
    상기 제2 평탄화층 상에 광투과부와 광차단부가 형성된 광마스크부를 위치시키며 노광 및 현상하는 단계에서, 상기 광차단부는 상기 제2 렌즈의 상면에만 위치하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제2 평탄화층을 균일한 높이로 형성하는 단계에서,
    상기 제2 평탄화층은, 상기 제1 평탄화층이 형성되지 않은 렌즈부 상에 상기 제1 평탄화층과 균일한 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 평탄화층 상에 광투과부와 광차단부가 형성된 광마스크부를 위치시키며 노광 및 현상하는 단계에서, 상기 광차단부는 상기 제1 렌즈의 상면에만 위치하고,
    상기 제2 평탄화층 상에 광투과부와 광차단부가 형성된 광마스크부를 위치시키며 노광 및 현상하는 단계에서, 상기 광차단부는 상기 제1 평탄화층 및 상기 제2 렌즈의 상면에 위치하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이의 제조방법.
  12. 베이스 기판 상에 렌즈부를 형성하는 단계;
    상기 렌즈부 상에 제1 평탄화층을 균일한 높이로 형성하는 단계;
    상기 제1 평탄화층 상에 광투과부와 광차단부가 형성된 광마스크부를 위치시키며 노광 및 현상하는 단계;
    상기 노광 및 현상에 따라 상기 제1 평탄화층은 상기 렌즈부의 제1 렌즈들 상에만 잔류하는 단계;
    상기 제1 평탄화층 및 상기 렌즈부 상에 제2 평탄화층을 균일한 높이로 형성하는 단계;
    상기 제2 평탄화층 상에 광투과부와 광차단부가 형성된 광마스크부를 위치시키며 노광 및 현상하는 단계; 및
    상기 노광 및 현상에 따라 상기 제2 평탄화층은 상기 제1 렌즈들 중 일부와 상기 렌즈부의 제2 렌즈들 상에 잔류하는 단계를 포함하는 마이크로 렌즈 어레이의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 평탄화층, 상기 제2 평탄화층 및 상기 렌즈부 상에 제3 평탄화층을 균일한 높이로 형성하는 단계;
    상기 제3 평탄화층 상에 광투과부와 광차단부가 형성된 광마스크부를 위치시키며 노광 및 현상하는 단계; 및
    상기 노광 및 현상에 따라 상기 제3 평탄화층은 상기 제1 렌즈들 중 일부, 상기 제2 렌즈들 중 일부, 및 상기 렌즈부의 제3 렌즈들 상에 잔류하는 단계를 더 포함하는 마이크로 렌즈 어레이의 제조방법.
KR1020220074304A 2022-06-17 2022-06-17 마이크로 렌즈 어레이 및 이의 제조방법 KR102507184B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220074304A KR102507184B1 (ko) 2022-06-17 2022-06-17 마이크로 렌즈 어레이 및 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220074304A KR102507184B1 (ko) 2022-06-17 2022-06-17 마이크로 렌즈 어레이 및 이의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102507184B1 true KR102507184B1 (ko) 2023-03-09

Family

ID=85511631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220074304A KR102507184B1 (ko) 2022-06-17 2022-06-17 마이크로 렌즈 어레이 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102507184B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5776173B2 (ja) 2010-03-01 2015-09-09 株式会社リコー 撮像装置及び距離測定装置
KR101866193B1 (ko) * 2017-01-13 2018-06-11 경북대학교 산학협력단 이중 초점 렌즈 및 그 제조 방법
KR20190054815A (ko) * 2017-11-14 2019-05-22 삼성전자주식회사 마스크리스 노광 방법, 마스크리스 노광 장치 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법
JP2020017791A (ja) * 2018-07-23 2020-01-30 シャープ株式会社 固体撮像装置
KR20220050077A (ko) 2020-10-15 2022-04-22 울산대학교 산학협력단 마이크로 렌즈 어레이 제조방법 및 그의 이미지 획득 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5776173B2 (ja) 2010-03-01 2015-09-09 株式会社リコー 撮像装置及び距離測定装置
KR101866193B1 (ko) * 2017-01-13 2018-06-11 경북대학교 산학협력단 이중 초점 렌즈 및 그 제조 방법
KR20190054815A (ko) * 2017-11-14 2019-05-22 삼성전자주식회사 마스크리스 노광 방법, 마스크리스 노광 장치 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법
JP2020017791A (ja) * 2018-07-23 2020-01-30 シャープ株式会社 固体撮像装置
KR20220050077A (ko) 2020-10-15 2022-04-22 울산대학교 산학협력단 마이크로 렌즈 어레이 제조방법 및 그의 이미지 획득 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100857305B1 (ko) 렌즈 어레이 및 상기 렌즈 어레이를 제작하기 위한 방법
KR100710210B1 (ko) 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법
US7656453B2 (en) Solid-state imaging device having characteristic color unit depending on color, manufacturing method thereof and camera
US7129027B2 (en) Method of manufacturing microlens array
JP2012064924A (ja) マイクロレンズアレイの製造方法、固体撮像装置の製造方法および固体撮像装置
KR100654143B1 (ko) 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 제조 방법, 카메라
US7525733B2 (en) Solid-state imaging device and method for manufacturing the same
US7629662B2 (en) Image sensor and fabricating method thereof
US20080007839A1 (en) Novel microlens structure for cis sensitivity improvement
CN100474603C (zh) Cmos图像传感器及其制造方法
US7339155B2 (en) CMOS image sensor and method for fabricating the same
KR100511543B1 (ko) 마이크로 렌즈 기판의 제작 방법 및 마이크로 렌즈 노광광학계
US6524772B1 (en) Method of manufacturing phase grating image sensor
KR100835439B1 (ko) 이미지 센서 및 그의 제조방법
US20120003778A1 (en) Manufacturing method for solid-state imaging device
KR100672660B1 (ko) 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법
JP4941233B2 (ja) 固体撮像素子およびそれを用いた撮像装置
KR102507184B1 (ko) 마이크로 렌즈 어레이 및 이의 제조방법
US20120100662A1 (en) Method of manufacturing solid-state image sensor
JP2005259824A (ja) 固体撮像素子及び非対称光導波路の形成方法
JP2006066931A (ja) 固体撮像素子及びその製造方法
WO2022220271A1 (ja) マイクロレンズアレイおよびその製造方法
JP2011091253A (ja) 撮像素子
US20220128900A1 (en) Photomask, exposure apparatus, and method of fabricating three-dimensional semiconductor memory device using the same
JP2023095291A (ja) レンズアレイの製造方法、レンズアレイ、および固体撮像素子

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant