WO2022124541A1 - Sub-type artificial retina device comprising microlens, and manufacturing method therefor - Google Patents

Sub-type artificial retina device comprising microlens, and manufacturing method therefor Download PDF

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WO2022124541A1
WO2022124541A1 PCT/KR2021/013427 KR2021013427W WO2022124541A1 WO 2022124541 A1 WO2022124541 A1 WO 2022124541A1 KR 2021013427 W KR2021013427 W KR 2021013427W WO 2022124541 A1 WO2022124541 A1 WO 2022124541A1
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WO
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microlens
sub
type artificial
substrate
artificial retina
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PCT/KR2021/013427
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Inventor
장이운
한의돈
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주식회사 셀리코
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    • A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation

Definitions

  • the present invention relates to a sub-type artificial retina comprising a microlens and a method for manufacturing the same.
  • the retina is an important nervous tissue that converts light entering through the cornea and lens into electrical signals and transmits them to the brain.
  • various retinal diseases occur due to waste products in blood vessels, diseases, and genetic reasons.
  • Retinitis pigmentosa is a progressive retinal degenerative disease caused by dysfunction of photoreceptors distributed in the retina.
  • Age-related macular degeneration is one of the three major blindness diseases, and it is a disease that deteriorates eyesight due to aging and leads to blindness.
  • Artificial retina technology is divided into epi-retina and sub-retinal according to the location where the device is installed (FIG. 1).
  • the device In the epi-type, the device is located in front of the retina and stimulates the ganglion cell layer, and in the sub-type, the device is located in the photoreceptor layer behind the retina and stimulates the bipolar cell layer.
  • image information obtained from an external camera is wirelessly transmitted through an induction coil to the microelectrode array in the eye, and retinal ganglion cells are stimulated.
  • Argus II product from Second Sight, and it is composed of 64 electrode arrays and can control the size of electrical stimulation generated by each electrode.
  • photodiodes and electrical stimulation arrays are located in the photoreceptor cell layer below the retinal cell layer. Photodiodes and electrical stimulation arrays are designed to replace the function of photoreceptors and target bipolar cells as primary electrical stimulation targets.
  • Photodiodes and electrical stimulation arrays are designed to replace the function of photoreceptors and target bipolar cells as primary electrical stimulation targets.
  • France's Pixium Vision's Prima product consists of a 378 pixel electrode array
  • Germany's Retina Implant's Alpha IMS product consists of 1500 photodiode arrays and matching electrode arrays.
  • the photodiode absorbs light to generate a current, and the generated current flows to the electrode and is designed to stimulate retinal neurons.
  • the stimulus array is composed of a pair of one photodiode and one electrode, which means one pixel.
  • this pixel is composed of electrodes, and the photodiode occupies a small area.
  • the current generation efficiency of the photodiode is high, external power can be reduced, the amplification and electrode circuits can be simplified, and it is judged that it can have a significant effect on the miniaturization of the device.
  • an artificial retinal product inserted into the eye ( Figure 2), it consists of a power coil that supplies power, a connecting electrode connected to the circuit, and a stimulation electrode that stimulates photoreceptors.
  • a photodiode is fabricated on the surface of the silicon chip and connected to the stimulation electrode.
  • the pixels are located on the surface of the silicon-based chip, electrodes for stimulation and current movement occupy most of the pixels in one pixel.
  • the electrode (stimulating electrode + connecting electrode) occupies approximately 78% or more, the passivation space made of SiO 2 is about 20%, and the photodiode 1 ⁇ 2% occupies only space in
  • the photodiode is a central part of the artificial retina that receives light and generates an electric current.
  • the area of the photodiode is absolutely small compared to the electrode, and the area of the photodiode is too small to generate a current for cell stimulation, so the CMOS chip amplifies the current to the level of several hundred ⁇ A.
  • a plurality of stimulation electrodes provided on the substrate and generating action potentials to the optic nerve in response to external visual information projected onto the retina;
  • a photodiode array including a plurality of photodiodes disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrode;
  • microlens array including a plurality of microlenses respectively disposed on the plurality of photodiodes
  • the microlens covers the entire photodiode corresponding thereto, and the sub-type artificial retinal apparatus is provided, characterized in that the stimulation electrode is not covered. .
  • preparing a device including a substrate, a stimulation electrode provided on the substrate, and a photodiode disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrode;
  • a method for manufacturing a sub-type artificial retina device comprising a.
  • preparing a device including a substrate, a stimulation electrode provided on the substrate, and a photodiode disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrode;
  • a photoresist in the form of a spherical bead where the microlens is to be located;
  • a method for manufacturing a sub-type artificial retina device comprising a.
  • preparing a device including a substrate, a stimulation electrode provided on the substrate, and a photodiode disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrode;
  • a method for manufacturing a sub-type artificial retina device comprising a.
  • the sub-type artificial retina device provided in one aspect of the present invention has the effect of increasing light collection efficiency, even using a photodiode having the same area, to generate a higher current.
  • FIG. 1 schematically describes the types of artificial retinal devices according to the insertion position of elements in the eyeball
  • Figure 2 schematically shows a cross-section of the artificial retina device inserted into the eyeball
  • 3A to 3D schematically show the trajectory of the light entering through the eyeball hitting the photodiode.
  • 3e is a plan view of an artificial retina device including a microlens according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 schematically shows a method for manufacturing an artificial retina device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 schematically shows a method of manufacturing an artificial retina device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 schematically shows a method for manufacturing an artificial retina device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 7 shows an image of a microlens manufactured by the method for manufacturing an artificial retina device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a view showing an image of the microlens according to etching conditions in the microlens manufactured by the method for manufacturing an artificial retina device according to an embodiment of the present invention.
  • a plurality of stimulation electrodes provided on the substrate and generating action potentials to the optic nerve in response to external visual information projected onto the retina;
  • a photodiode array including a plurality of photodiodes disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrode;
  • microlens array including a plurality of microlenses respectively disposed on the plurality of photodiodes
  • the microlens covers the entire photodiode corresponding thereto, and the sub-type artificial retinal apparatus is provided, characterized in that the stimulation electrode is not covered. .
  • the sub-type artificial retina device provided in one aspect of the present invention includes a substrate.
  • the substrate is provided on the retina sub (sub).
  • the sub-type artificial retina device provided in one aspect of the present invention includes a plurality of stimulation electrodes.
  • the stimulation electrode is provided on the substrate.
  • the stimulation electrode generates an action potential to the optic nerve in response to external visual information projected onto the retina.
  • the stimulation electrode generates an action potential toward a corresponding retinal nerve cell in response to a current generated by a photodiode, which will be described later.
  • the sub-type artificial retina device provided in one aspect of the present invention includes a photodiode array including a plurality of photodiodes.
  • the photodiode is disposed so as not to contact the stimulation electrode.
  • the photodiode may be electrically connected to the stimulation electrode through a separate configuration.
  • the photodiode generates current by receiving light in response to external visual information projected onto the retina.
  • Each of the photodiodes corresponds to the stimulation electrode, and one photodiode and one stimulation electrode may form one pixel.
  • the sub-type artificial retina device provided in one aspect of the present invention includes a microlens array including a plurality of microlenses.
  • the microlens is disposed on the photodiode.
  • the microlens is disposed above each photodiode to correspond to each of the plurality of photodiodes.
  • the microlens covers the entire photodiode corresponding thereto, and the stimulation electrode does not.
  • 3E may be an example of the arrangement of such microlenses.
  • looking in a direction perpendicular to the substrate may mean a plane-view of the sub-type artificial retina device as shown in FIG. 3E .
  • the microlens may have a convex shape with a thicker central portion.
  • the cross-sectional area of the microlens may be 1.3 times or more of the cross-sectional area of the photodiode, preferably 1.5 times or more, more preferably 1.8 times or more can
  • the lens can be disposed in an extra space except for the stimulation electrode in one pixel, the cross-sectional area of the photodiode and the microlens does not need to have a 1:1 ratio. .
  • the microlens may be desirable to design the microlens to have a large cross-sectional area as much as possible within a range in which the microlens does not cover the stimulation electrode in order to obtain high light collecting efficiency.
  • FIGS. 3B, 3C, and 3D When comparing FIGS. 3B, 3C, and 3D, it can be seen that the case of FIGS. 3C and 3D having a relatively large cross-sectional area of the microlens has higher light collection efficiency than the case of FIG. 3B having a relatively small cross-sectional area of the microlens.
  • the refractive index of the microlens may exceed 1.33, preferably 1.4 or more, more preferably 1.5 or more. That is, since the refractive index of the eyeball is about 1.33, the refractive index value of the microlens preferably has a value greater than the refractive index of the eyeball.
  • the microlens may include at least one material from the group consisting of a silicon compound and a biocompatible polymer.
  • the silicon compound may include at least one material selected from the group consisting of SiC, SiN and SiO 2 , and the biocompatible polymer is polyimide, perylene C, silicon (Silicone), polymethyl methacrylate (PMMA). ), polyethylene, polydimethylsiloxane (PMDS), polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), and polystyrene.
  • the biocompatible polymer is polyimide, perylene C, silicon (Silicone), polymethyl methacrylate (PMMA). ), polyethylene, polydimethylsiloxane (PMDS), polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), and polystyrene.
  • the materials are preferable in that they are biocompatible and can perform a passivation role.
  • SiO 2 , SiC and SiN are representative materials capable of performing a passivation role, and are biocompatible materials.
  • the refractive index of SiO 2 is as high as 1.4 to 1.55, whereas the refractive index in the eyeball is 1.33, so that light can be efficiently condensed.
  • the refractive index of SiO 2 is rather low, and for more efficient light collection, the height of the central part of the microlens must be high. can cause
  • SiN reffractive index 1.6 to 2.3
  • SiC about 2.6
  • Figure 3c shows the SiO 2 based microlens structure
  • Figure 3d shows the structure of the SiO 2 lens in which SiC or SiN having a higher refractive index is inserted. can be checked
  • Materials such as polyimide, perylene C, silicone, polymethylmethacrylate, polyethylene, polydimethylsiloxane, polypropylene, polytetrafluoroethylene and polystyrene are also biocompatible polymers and can perform a passivation role, imide is 1.5, perylene C is 1.64, silicone is 1.4 to 1.6, polymethylmethacrylate is 1.49, polyethylene is 1.476, polydimethylsiloxane is 1.4118, polypropylene is 1.596, polytetrafluoroethylene is 1.356, polystyrene is 1.593 Since it has a refractive index of, it can be used as a microlens of the sub-type artificial retinal device provided in one aspect of the present invention.
  • microlens may have a composite structure including both the biocompatible polymer and the silicon compound.
  • the microlens may include a biocompatible polymer layer and a silicon compound layer.
  • the sub-type artificial retina device provided in one aspect of the present invention, high power production can be expected because the area of the photodiode is constant and the light collection efficiency is significantly increased, and at the same time, a passivation function can be performed through a microlens, and biocompatibility. It has the effect of not requiring a separate post-processing for
  • the present invention improves the light collection efficiency without changing the electrode and circuit design, thereby increasing the power production efficiency, thereby lowering the external power consumption and , can contribute to the miniaturization of artificial retina devices by simplifying the amplification circuit.
  • preparing a device including a substrate, a stimulation electrode provided on the substrate, and a photodiode disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrode;
  • a method for manufacturing a sub-type artificial retina device comprising a.
  • the method of manufacturing a sub-type artificial retina device comprises a device including a substrate, a stimulation electrode provided on the substrate, and a photodiode disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrode including preparation steps.
  • the shape of the device can be understood with reference to FIG. 2 .
  • the device may be a CMOS device.
  • the method for manufacturing a sub-type artificial retina device includes depositing a microlens precursor material on the device.
  • the precursor material may be a silicon compound.
  • the method of manufacturing a sub-type artificial retina device includes the step of forming a pattern by applying a photoresist where the microlens is to be located.
  • the microlens covers the entire corresponding photodiode and the stimulation electrode is disposed not to cover, so the photoresist also covers the entire photodiode, A pattern should be formed so as not to cover the stimulation electrode.
  • the method for manufacturing a sub-type artificial retina device includes annealing the photoresist at a temperature below its melting point.
  • the photoresist When the photoresist is annealed at a temperature below the melting point of the photoresist, the photoresist has a convex shape like a convex lens.
  • the method for manufacturing a sub-type artificial retina device provided in another aspect of the present invention includes forming a convex microlens by performing etching.
  • the microlens precursor material in the portion where the photoresist is not applied is removed, and the microlens precursor material under the photoresist has a convex lens shape according to the photoresist shape having a convex shape by annealing. .
  • the manufacturing method of the sub-type artificial retina device provided in another aspect of the present invention can be understood in more detail with reference to FIG. 4 .
  • preparing a device including a substrate, a stimulation electrode provided on the substrate, and a photodiode disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrode;
  • a photoresist in the form of a spherical bead where the microlens is to be located;
  • a method for manufacturing a sub-type artificial retina device comprising a.
  • the steps of preparing the device and depositing the microlens precursor material are the same as those described above, and thus will not be repeated.
  • the microlens precursor material may be a silicon compound.
  • a method of manufacturing a sub-type artificial retina device includes disposing a photoresist in the form of a spherical bead where the microlens is to be positioned.
  • a convex shape is made by annealing the photoresist at a temperature below the melting point
  • the sub-type artificial retina device provided in another aspect of the present invention is By disposing the photoresist sheet in the form of a spherical bead from the beginning, the microlens precursor material under the photoresist may have a convex lens shape during subsequent etching.
  • the manufacturing method of the sub-type artificial retina device provided in another aspect of the present invention can be understood in more detail with reference to FIG. 7 .
  • microlenses having various shapes can be obtained according to etching conditions as shown in FIG. 8 .
  • preparing a device including a substrate, a stimulation electrode provided on the substrate, and a photodiode disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrode;
  • a method for manufacturing a sub-type artificial retina device comprising a.
  • the steps of preparing a device, depositing a microlens precursor material, and applying a photoresist to form a pattern are the same as described above. , will not be repeated.
  • the microlens precursor material may be a biocompatible polymer.
  • a method of manufacturing a sub-type artificial retina device includes the steps of forming a pattern of a microlens precursor material according to the pattern by performing etching, and performing etching to form a microlens precursor material according to the pattern. forming a pattern.
  • the method for manufacturing a sub-type artificial retina device includes annealing the microlens precursor material at a temperature below a melting point to form a convex microlens.
  • the microlens precursor material When the annealing is performed at a temperature below the melting point of the microlens precursor material, the microlens precursor material has a convex shape and is manufactured as a microlens.
  • the manufacturing method of the sub-type artificial retina device provided in another aspect of the present invention can be understood in more detail with reference to FIG. 5 .
  • the method of manufacturing a sub-type artificial retina device provided in another aspect of the present invention may further include depositing a silicon compound layer on the formed microlens.
  • the silicon compound layer may be formed to have a curvature according to the surface of the microlens.
  • a convex shape through annealing of a photoresist or use of a spherical bead-shaped photoresist of microlens can be obtained, and in the case of manufacturing a biocompatible polymer-based microlens, a convex microlens can be obtained by annealing the biocompatible polymer.
  • SiO 2 , SiC, and SiN used as a passivation layer in a CMOS chip were manufactured in the form of a lens as shown in FIG. 4 .
  • a photodiode was fabricated on a Si substrate, and then a device having a connecting electrode and a stimulating electrode positioned thereon was prepared.
  • the photoresist was annealed at a temperature below the melting point of the photoresist (100 to 200° C.) to make the photoresist in a semicircular shape, and then etched (FIG. 4D). As a result, a convex shape as shown in FIG. 4E A microlens was formed on top of the photodiode.
  • a biocompatible polymer such as polymethyl methacrylate, polyethylene, polydimethylsiloxane, polypropylene, polytetrafluoroethylene and polystyrene was prepared in the form of a lens as shown in FIG. 5 .
  • a photodiode was fabricated on a Si substrate, and then a device having a connecting electrode and a stimulating electrode positioned thereon was prepared.
  • a liquid polymer was coated thereon with a microlens precursor material, and then, a photoresist used as a mask layer was applied to the position where the microlens was to be formed to form a pattern (FIG. 5). C).
  • the coating of the liquid polymer may be performed by spin coating or deposition.
  • SiO 2 , SiC, and SiN layers were additionally deposited on the microlens prepared in Example 2 (FIG. 6).
  • the silicon compound layer may be formed to have a curvature according to the surface of the microlens.

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Abstract

Disclosed is a sub-type artificial retina device comprising: a substrate provided on a subretinal area; a plurality of stimulation electrodes provided on the substrate and generating action potentials to optic nerves in response to external visual information projected onto a retina; a photodiode array including a plurality of photodiodes disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrodes; and a microlens array including a plurality of microlenses respectively disposed on the plurality of photodiodes, wherein, when the sub-type artificial retina device is viewed in a direction perpendicular to the substrate, the microlens covers all of the photodiodes corresponding thereto but does not cover the stimulation electrodes. Although a sub-type artificial retina device provided in one aspect of the present invention uses a photodiode having the same area, the sub-type artificial retina device has the effect of increasing light collection efficiency to thus generate a higher current.

Description

마이크로렌즈를 포함하는 서브형 인공망막 장치 및 그 제조방법Sub-type artificial retina device including microlens and manufacturing method thereof
본 발명은 마이크로렌즈를 포함하는 서브형 인공망막 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sub-type artificial retina comprising a microlens and a method for manufacturing the same.
망막은 각막과 수정체를 통해 들어온 빛을 전기적인 신호로 변환하여 뇌로 전달하는 중요한 신경조직이다. 망막에는 약 1억개의 시세포가 존재하는데, 고밀도의 세포가 위치해 있는 만큼 단위 면적당 혈액 공급량도 많다. 하지만 혈관 내의 노폐물, 질환, 그리고 유전적인 이유 등으로 다양한 망막 질환이 발생하게 된다.The retina is an important nervous tissue that converts light entering through the cornea and lens into electrical signals and transmits them to the brain. There are about 100 million photoreceptor cells in the retina, and as high density cells are located, the amount of blood supply per unit area is large. However, various retinal diseases occur due to waste products in blood vessels, diseases, and genetic reasons.
망막색소변성증 (Retinitis pigmentosa, RP)은 망막에 분포하는 광수용체의 기능장애로 인해 발생되는 진행성 망막변성질환으로, 망막의 광수용체와 망막색소상피에 주로 발생하며 양쪽 눈에 모두 나타난다. 노인황반변성 (Age-related macular degeneration, AMD)은 3대 실명질환 중 하나로, 노령화로 인하여 눈의 시력저하가 발생하고 실명까지 이르게 되는 질병이다. Retinitis pigmentosa (RP) is a progressive retinal degenerative disease caused by dysfunction of photoreceptors distributed in the retina. Age-related macular degeneration (AMD) is one of the three major blindness diseases, and it is a disease that deteriorates eyesight due to aging and leads to blindness.
RP와 AMD 질환의 공통점은 망막의 바깥층인 시세포 층이 손상되어 질환으로 발전한다는 것이다. 그러나 시세포 층만 손상되었기 때문에 시세포 층의 기능을 대체할 방법이 있다면 시력 회복의 가능성이 존재한다. 현재 시세포 층의 기능을 대체할 기술은 전기적 자극을 유도할 소자를 안구에 직접 삽입하는 인공 망막 기술이 유일하다.What RP and AMD diseases have in common is that the outer layer of the retina, the photoreceptor layer, is damaged and develops into a disease. However, since only the photoreceptor layer is damaged, if there is a way to replace the function of the photoreceptor layer, there is a possibility of restoring vision. Currently, the only technology to replace the function of the photoreceptor layer is an artificial retina technology that directly inserts a device to induce electrical stimulation into the eye.
인공 망막 기술은 소자가 설치되는 위치에 따라 에피형 (Epi-retina)과 서브형 (sub-retinal)으로 구분된다 (도 1). 에피형은 망막 앞에 소자가 위치하여 신경절 (Ganglion) 세포층을 자극하고, 서브형은 망막 뒤 시세포 층에 소자가 위치하여 양극 (Bipolar) 세포층을 자극한다.Artificial retina technology is divided into epi-retina and sub-retinal according to the location where the device is installed (FIG. 1). In the epi-type, the device is located in front of the retina and stimulates the ganglion cell layer, and in the sub-type, the device is located in the photoreceptor layer behind the retina and stimulates the bipolar cell layer.
신경절 세포층을 자극하는 에피형은 외부 카메라에서 얻어진 영상 정보를 유도 코일을 통해 무선으로 안구 내의 미세 전극 어레이에 전달하고 망막 신경절세포 (retinal ganglion)을 자극하게 된다. 현재 Second sight사의 Argus II 제품이 있으며 64개의 전극 어레이로 구성되어 각 전극에서 발생하는 전기 자극의 크기를 제어할 수 있다. In the epi-type that stimulates the ganglion cell layer, image information obtained from an external camera is wirelessly transmitted through an induction coil to the microelectrode array in the eye, and retinal ganglion cells are stimulated. Currently, there is Argus II product from Second Sight, and it is composed of 64 electrode arrays and can control the size of electrical stimulation generated by each electrode.
서브형의 경우 포토다이오드 및 전기 자극 어레이가 망막 세포층 하부인 광수용 세포층에 위치한다. 포토다이오드 및 전기자극 어레이는 광수용체의 기능을 대체하기 위하여 고안되었으며 양극 세포 (bipolar cell)를 1차적인 전기 자극 대상으로 한다. 현재 프랑스 Pixium Vision사의 Prima 제품은 378 화소의 전극 어레이로 구성되어 있고, 독일 Retina Implant사의 Alpha IMS 제품은 1500개의 포토다이오드 어레이와 이와 매칭되는 전극 어레이로 구성되어 있다. In the subtype, photodiodes and electrical stimulation arrays are located in the photoreceptor cell layer below the retinal cell layer. Photodiodes and electrical stimulation arrays are designed to replace the function of photoreceptors and target bipolar cells as primary electrical stimulation targets. Currently, France's Pixium Vision's Prima product consists of a 378 pixel electrode array, and Germany's Retina Implant's Alpha IMS product consists of 1500 photodiode arrays and matching electrode arrays.
포토다이오드와 전극 어레이로 구성된 모델의 경우, 포토다이오드가 빛을 흡수하여 전류를 생성하고 생성된 전류는 전극으로 흘러가 망막신경세포를 자극할 수 있도록 설계된다. 자극 어레이는 한 개의 포토다이오드와 한 개의 전극이 한 쌍으로 구성되며, 이는 1 화소(pixel)을 의미한다.In the case of a model consisting of a photodiode and an electrode array, the photodiode absorbs light to generate a current, and the generated current flows to the electrode and is designed to stimulate retinal neurons. The stimulus array is composed of a pair of one photodiode and one electrode, which means one pixel.
그러나 이 1 화소 안에는 대부분이 전극으로 이루어져 있고 포토다이오드는 좁은 면적을 차지하고 있다. 포토다이오드는 시세포 자극을 위한 핵심 부분을 차지하지만, 포토다이오드가 차지하는 면적이 작기 때문에 시세포 자극을 위한 전류를 생성하기엔 부족하여 외부 전원으로 생성된 전류를 증폭하는 방법을 사용한다. However, most of this pixel is composed of electrodes, and the photodiode occupies a small area. The photodiode occupies a key part for photoreceptor stimulation, but since the area occupied by the photodiode is small, it is insufficient to generate current for photoreceptor cell stimulation, so a method of amplifying the current generated by an external power source is used.
하지만 포토다이오드의 전류 생성 효율이 높다면 외부 사용 전력을 낮출 수 있고 증폭 및 전극 회로를 단순화할 수 있으며, 소자의 소형화에 큰 영향을 미칠 수 있을 것으로 판단된다.However, if the current generation efficiency of the photodiode is high, external power can be reduced, the amplification and electrode circuits can be simplified, and it is judged that it can have a significant effect on the miniaturization of the device.
안구에 삽입되는 인공 망막 제품의 경우 (그림 2), 전력을 공급하는 전력코일, 회로에 연결되는 연결전극, 시세포를 자극하는 자극전극으로 구성된다. 실리콘 칩 표면에는 포토다이오드가 제작되고 자극전극과 연결된다.In the case of an artificial retinal product inserted into the eye (Figure 2), it consists of a power coil that supplies power, a connecting electrode connected to the circuit, and a stimulation electrode that stimulates photoreceptors. A photodiode is fabricated on the surface of the silicon chip and connected to the stimulation electrode.
실리콘 기반의 칩 표면에 화소들이 위치해 있으나, 한 화소 안에는 자극 및 전류 이동을 위한 전극이 대부분을 차지하게 된다. 한 화소 안에 전극과 포토다이오드의 면적을 계산했을 때, 대략적으로 전극(자극전극+연결전극)이 78% 이상을 차지하며 SiO2로 이루어진 passivation공간은 약 20%, 그리고 포토다이오드는 1~2%의 공간만을 차지한다. Although the pixels are located on the surface of the silicon-based chip, electrodes for stimulation and current movement occupy most of the pixels in one pixel. When the area of the electrode and the photodiode in one pixel is calculated, the electrode (stimulating electrode + connecting electrode) occupies approximately 78% or more, the passivation space made of SiO 2 is about 20%, and the photodiode 1~2% occupies only space in
포토다이오드는 빛을 받아 전류를 생성하는 인공 망막의 중추적인 역할을 하는 곳이다. 하지만 포토다이오드의 면적은 전극에 비해 절대적으로 적고 세포 자극을 위한 전류를 생성하기엔 포토다이오드의 면적이 작기 때문에 CMOS 칩으로 수 백 μA 수준으로 전류를 증폭하게 된다. 하지만 이는 외부 전류 사용량을 증가시키고 전류 회로 및 소자의 복잡성을 키우는 결과를 낳는다. 따라서 전류 생성의 효율을 높이고 회로 및 소자의 복잡성을 낮추기 위해서는, 포토다이오드에서 발생하는 전류 생성 효율을 높일 필요가 있다.The photodiode is a central part of the artificial retina that receives light and generates an electric current. However, the area of the photodiode is absolutely small compared to the electrode, and the area of the photodiode is too small to generate a current for cell stimulation, so the CMOS chip amplifies the current to the level of several hundred μA. However, this results in increased external current consumption and increased complexity of current circuits and devices. Therefore, in order to increase the efficiency of generating current and reduce the complexity of circuits and devices, it is necessary to increase the efficiency of generating current generated by the photodiode.
이에 포토다이오드의 전류 생성 효율을 높일 수 있는 새로운 형태의 인공망막 장치가 필요하다.Therefore, there is a need for a new type of artificial retina device that can increase the current generation efficiency of the photodiode.
[선행기술문헌][Prior art literature]
[특허문헌][Patent Literature]
대한민국 등록특허 제10-1838150호Republic of Korea Patent No. 10-1838150
본 발명의 일 측면에서의 목적은 포토다이오드의 전류 생성 효율을 향상시킬 수 있도록 마이크로렌즈를 포함하는 서브형 인공망막 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a sub-type artificial retina device including a microlens to improve current generation efficiency of a photodiode.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에서In order to achieve the above object, in one aspect of the present invention
망막 서브(sub)에 마련되는 기판;A substrate provided on the retina sub (sub);
상기 기판 상에 구비되며, 망막으로 투사되는 외부의 시각 정보에 응답하여 시신경으로 활동 전위를 발생시키는 복수 개의 자극 전극;a plurality of stimulation electrodes provided on the substrate and generating action potentials to the optic nerve in response to external visual information projected onto the retina;
상기 기판 상에 상기 자극 전극과 접촉하지 않도록 배치되는 복수 개의 포토다이오드를 포함하는 포토다이오드 어레이; 및a photodiode array including a plurality of photodiodes disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrode; and
상기 복수 개의 포토다이오드 상부에 각각 배치되는 복수 개의 마이크로렌즈를 포함하는 마이크로렌즈 어레이;a microlens array including a plurality of microlenses respectively disposed on the plurality of photodiodes;
를 포함하는 서브형 인공망막 장치로,As a sub-type artificial retina device comprising a,
상기 서브형 인공망막 장치를 상기 기판에 수직한 방향으로 바라보았을 때, 상기 마이크로렌즈는 이에 대응되는 포토다이오드 전체를 덮으며, 상기 자극 전극은 덮지 않는 것을 특징으로 하는 서브형 인공망막 장치가 제공된다.When the sub-type artificial retinal apparatus is viewed in a direction perpendicular to the substrate, the microlens covers the entire photodiode corresponding thereto, and the sub-type artificial retinal apparatus is provided, characterized in that the stimulation electrode is not covered. .
또한, 본 발명의 다른 측면에서 In addition, in another aspect of the present invention
상기 서브형 인공망막 장치의 제조방법으로,In the manufacturing method of the sub-type artificial retina device,
기판, 상기 기판 상에 구비되는 자극 전극, 상기 기판 상에 상기 자극 전극과 접촉하지 않도록 배치되는 포토다이오드를 포함하는 소자를 준비하는 단계;preparing a device including a substrate, a stimulation electrode provided on the substrate, and a photodiode disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrode;
상기 소자 상에 마이크로렌즈 전구체 물질을 증착하는 단계;depositing a microlens precursor material on the device;
마이크로렌즈가 위치할 곳에 포토레지스트를 도포하여 패턴을 형성하는 단계;forming a pattern by applying a photoresist to a place where the microlens is to be positioned;
상기 포토레지스트를 용융점 이하 온도에서 어닐링하는 단계; 및annealing the photoresist at a temperature below its melting point; and
에칭을 실시하여 볼록한 형상의 마이크로렌즈를 형성하는 단계;forming a convex microlens by etching;
를 포함하는 서브형 인공망막 장치의 제조방법이 제공된다.There is provided a method for manufacturing a sub-type artificial retina device comprising a.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에서In addition, in another aspect of the present invention
상기 서브형 인공망막 장치의 제조방법으로,In the manufacturing method of the sub-type artificial retina device,
기판, 상기 기판 상에 구비되는 자극 전극, 상기 기판 상에 상기 자극 전극과 접촉하지 않도록 배치되는 포토다이오드를 포함하는 소자를 준비하는 단계;preparing a device including a substrate, a stimulation electrode provided on the substrate, and a photodiode disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrode;
상기 소자 상에 마이크로렌즈 전구체 물질을 증착하는 단계;depositing a microlens precursor material on the device;
마이크로렌즈가 위치할 곳에 구형 비드 형태의 포토레지스트를 배치하는 단계; 및disposing a photoresist in the form of a spherical bead where the microlens is to be located; and
에칭을 실시하여 볼록한 형상의 마이크로렌즈를 형성하는 단계;forming a convex microlens by etching;
를 포함하는 서브형 인공망막 장치의 제조방법이 제공된다.There is provided a method for manufacturing a sub-type artificial retina device comprising a.
나아가, 본 발명의 또 다른 측면에서Furthermore, in another aspect of the present invention
상기 서브형 인공망막 장치의 제조방법으로,In the manufacturing method of the sub-type artificial retina device,
기판, 상기 기판 상에 구비되는 자극 전극, 상기 기판 상에 상기 자극 전극과 접촉하지 않도록 배치되는 포토다이오드를 포함하는 소자를 준비하는 단계;preparing a device including a substrate, a stimulation electrode provided on the substrate, and a photodiode disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrode;
상기 소자 상에 마이크로렌즈 전구체 물질을 증착하는 단계;depositing a microlens precursor material on the device;
마이크로렌즈가 위치할 곳에 포토레지스트를 도포하여 패턴을 형성하는 단계;forming a pattern by applying a photoresist to a place where the microlens is to be positioned;
에칭을 실시하여 상기 패턴에 따라 마이크로렌즈 전구체 물질의 패턴을 형성하는 단계; 및performing etching to form a pattern of a microlens precursor material according to the pattern; and
상기 마이크로렌즈 전구체 물질을 용융점 이하의 온도에서 어닐링하여 볼록한 형상의 마이크로렌즈를 형성하는 단계;annealing the microlens precursor material at a temperature below a melting point to form a convex microlens;
를 포함하는 서브형 인공망막 장치의 제조방법이 제공된다.There is provided a method for manufacturing a sub-type artificial retina device comprising a.
본 발명의 일 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치는 동일한 면적의 포토다이오드를 이용함에도, 집광 효율을 상승시켜, 더 높은 전류를 생성할 수 있다는 효과가 있다.The sub-type artificial retina device provided in one aspect of the present invention has the effect of increasing light collection efficiency, even using a photodiode having the same area, to generate a higher current.
도 1은 안구 내의 소자 삽입 위치에 따른 인공망막 장치의 종류를 모식적으로 설명한 것이고,1 schematically describes the types of artificial retinal devices according to the insertion position of elements in the eyeball,
도 2는 안구에 삽입되는 인공망막 장치의 단면을 모식적으로 나타낸 것이고,Figure 2 schematically shows a cross-section of the artificial retina device inserted into the eyeball,
도 3a 내지 도 3d는 안구를 통해 들어온 빛이 포토다이오드에 닿는 궤적을 모식적으로 나타낸 것으로, 도 3a는 렌즈가 없는 경우, 도 3b 내지 도 3d는 마이크로렌즈가 포함된 경우에 대하여 보여주며,3A to 3D schematically show the trajectory of the light entering through the eyeball hitting the photodiode.
도 3e는 본 발명의 일 실시예에 따라 마이크로렌즈가 포함된 인공망막 장치의 평면도를 나타낸 것이고,3e is a plan view of an artificial retina device including a microlens according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공망막 장치의 제조방법에 대하여 모식적으로 나타낸 것이고, 4 schematically shows a method for manufacturing an artificial retina device according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 인공망막 장치의 제조방법에 대하여 모식적으로 나타낸 것이고, 5 schematically shows a method of manufacturing an artificial retina device according to another embodiment of the present invention;
도 6는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 인공망막 장치의 제조방법에 대하여 모식적으로 나타낸 것이고, 6 schematically shows a method for manufacturing an artificial retina device according to another embodiment of the present invention,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공망막 장치의 제조방법에 의하여 제조되는 마이크로렌즈의 이미지를 보여주는 것이고,7 shows an image of a microlens manufactured by the method for manufacturing an artificial retina device according to an embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공망막 장치의 제조방법에 의하여 제조되는 마이크로렌즈에 있어서, 에칭 조건에 따른 마이크로렌즈의 이미지를 보여주는 것이다.8 is a view showing an image of the microlens according to etching conditions in the microlens manufactured by the method for manufacturing an artificial retina device according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the contents described in the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the exemplary embodiments. The same reference numerals provided in the respective drawings indicate members that perform substantially the same functions.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.Objects and effects of the present invention can be naturally understood or made clearer by the following description, and the objects and effects of the present invention are not limited only by the following description. In addition, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 발명의 일 측면에서In one aspect of the present invention
망막 서브(sub)에 마련되는 기판;A substrate provided on the retina sub (sub);
상기 기판 상에 구비되며, 망막으로 투사되는 외부의 시각 정보에 응답하여 시신경으로 활동 전위를 발생시키는 복수 개의 자극 전극;a plurality of stimulation electrodes provided on the substrate and generating action potentials to the optic nerve in response to external visual information projected onto the retina;
상기 기판 상에 상기 자극 전극과 접촉하지 않도록 배치되는 복수 개의 포토다이오드를 포함하는 포토다이오드 어레이; 및a photodiode array including a plurality of photodiodes disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrode; and
상기 복수 개의 포토다이오드 상부에 각각 배치되는 복수 개의 마이크로렌즈를 포함하는 마이크로렌즈 어레이;a microlens array including a plurality of microlenses respectively disposed on the plurality of photodiodes;
를 포함하는 서브형 인공망막 장치로,As a sub-type artificial retina device comprising a,
상기 서브형 인공망막 장치를 상기 기판에 수직한 방향으로 바라보았을 때, 상기 마이크로렌즈는 이에 대응되는 포토다이오드 전체를 덮으며, 상기 자극 전극은 덮지 않는 것을 특징으로 하는 서브형 인공망막 장치가 제공된다.When the sub-type artificial retinal apparatus is viewed in a direction perpendicular to the substrate, the microlens covers the entire photodiode corresponding thereto, and the sub-type artificial retinal apparatus is provided, characterized in that the stimulation electrode is not covered. .
이하, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치에 대하여 각 구성별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the sub-type artificial retina provided in one aspect of the present invention will be described in detail for each configuration.
먼저, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치는 기판을 포함한다.First, the sub-type artificial retina device provided in one aspect of the present invention includes a substrate.
상기 기판은 망막 서브(sub)에 마련된다.The substrate is provided on the retina sub (sub).
다음으로, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치는 복수 개의 자극 전극을 포함한다.Next, the sub-type artificial retina device provided in one aspect of the present invention includes a plurality of stimulation electrodes.
상기 자극 전극은 상기 기판 상에 구비된다.The stimulation electrode is provided on the substrate.
상기 자극 전극은 망막으로 투사되는 외부의 시각 정보에 응답하여 시신경으로 활동 전위를 발생시킨다.The stimulation electrode generates an action potential to the optic nerve in response to external visual information projected onto the retina.
보다 상세하게는 상기 자극 전극은 후술할 포토다이오드에서 발생된 전류에 응답하여 대응되는 망막신경세포 측으로 활동 전위를 발생시킨다.In more detail, the stimulation electrode generates an action potential toward a corresponding retinal nerve cell in response to a current generated by a photodiode, which will be described later.
다음으로, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치는 복수 개의 포토다이오드를 포함하는 포토다이오드 어레이를 포함한다.Next, the sub-type artificial retina device provided in one aspect of the present invention includes a photodiode array including a plurality of photodiodes.
상기 포토다이오드는 상기 자극 전극과 접촉하지 않도록 배치된다.The photodiode is disposed so as not to contact the stimulation electrode.
다만 상기 포토다이오드는 별도의 구성을 통해 상기 자극 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.However, the photodiode may be electrically connected to the stimulation electrode through a separate configuration.
상기 포토다이오드는 망막으로 투사되는 외부의 시각 정보에 응답하여 빛을 수신함으로써 전류를 발생시키게 된다.The photodiode generates current by receiving light in response to external visual information projected onto the retina.
상기 포토다이오드는 각각 상기 자극 전극에 대응되며, 하나의 포토다이오드 및 자극 전극이 하나의 픽셀을 이룰 수 있다.Each of the photodiodes corresponds to the stimulation electrode, and one photodiode and one stimulation electrode may form one pixel.
다음으로, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치는 복수 개의 마이크로렌즈를 포함하는 마이크로렌즈 어레이를 포함한다.Next, the sub-type artificial retina device provided in one aspect of the present invention includes a microlens array including a plurality of microlenses.
상기 마이크로렌즈는 상기 포토다이오드 상부에 배치된다.The microlens is disposed on the photodiode.
보다 상세하게는 상기 복수 개의 포토다이오드 각각에 대응하여, 각 포토다이오드 상부에 상기 마이크로렌즈가 배치된다.In more detail, the microlens is disposed above each photodiode to correspond to each of the plurality of photodiodes.
상기 서브형 인공망막 장치를 상기 기판에 수직한 방향으로 바라보았을 때, 상기 마이크로렌즈는 이에 대응되는 포토다이오드 전체를 덮으며, 상기 자극 전극은 덮지 않게 된다. 도 3e는 이와 같은 마이크로렌즈의 배치의 일 예일 수 있다.When the sub-type artificial retina device is viewed in a direction perpendicular to the substrate, the microlens covers the entire photodiode corresponding thereto, and the stimulation electrode does not. 3E may be an example of the arrangement of such microlenses.
이 때, 기판에 수직한 방향으로 바라본다는 것은, 도 3e와 같이 상기 서브형 인공망막 장치의 평면도(plane-view)를 의미하는 것일 수 있다.In this case, looking in a direction perpendicular to the substrate may mean a plane-view of the sub-type artificial retina device as shown in FIG. 3E .
상기 마이크로렌즈는 중앙부의 두께가 더 두꺼운 볼록한 형상일 수 있다.The microlens may have a convex shape with a thicker central portion.
상기 포토다이오드 상부에 마이크로렌즈가 위치함으로써, 포토다이오드에 전달되는 빛의 양이 많아짐을 도 3a 및 도 3b 내지 도 3d를 비교함으로써 이해할 수 있다.It can be understood by comparing FIGS. 3A and 3B to 3D that the amount of light transmitted to the photodiode increases due to the positioning of the microlens on the photodiode.
상기 서브형 인공망막 장치를 상기 기판에 수직한 방향으로 바라보았을 때, 상기 마이크로렌즈의 단면적은 상기 포토다이오드의 단면적의 1.3배 이상일 수 있으며, 바람직하게는 1.5배 이상, 더 바람직하게는 1.8배 이상일 수 있다.When the sub-type artificial retina device is viewed in a direction perpendicular to the substrate, the cross-sectional area of the microlens may be 1.3 times or more of the cross-sectional area of the photodiode, preferably 1.5 times or more, more preferably 1.8 times or more can
본 발명의 일 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치는 한 픽셀 안의 자극 전극 부위를 제외한 여분의 공간에 렌즈를 배치할 수 있기에, 포토다이오드와 마이크로렌즈의 단면적이 1:1 비율을 가질 필요가 없다.In the sub-type artificial retina device provided in one aspect of the present invention, since the lens can be disposed in an extra space except for the stimulation electrode in one pixel, the cross-sectional area of the photodiode and the microlens does not need to have a 1:1 ratio. .
따라서, 높은 집광 효율을 얻기 위하여 마이크로렌즈가 자극 전극을 덮지 않는 범위 내에서 최대한 마이크로렌즈의 단면적이 크도록 설계하는 것이 바람직할 수 있다.Therefore, it may be desirable to design the microlens to have a large cross-sectional area as much as possible within a range in which the microlens does not cover the stimulation electrode in order to obtain high light collecting efficiency.
도 3b와 도 3c, 도 3d를 비교할 경우, 마이크로렌즈의 단면적이 비교적 큰 도 3c 및 도 3d의 경우가, 마이크로렌즈의 단면적이 비교적 작은 도 3b의 경우보다 집광 효율이 높음을 알 수 있다.When comparing FIGS. 3B, 3C, and 3D, it can be seen that the case of FIGS. 3C and 3D having a relatively large cross-sectional area of the microlens has higher light collection efficiency than the case of FIG. 3B having a relatively small cross-sectional area of the microlens.
상기 마이크로렌즈의 굴절률은 1.33를 초과할 수 있으며, 바람직하게는 1.4 이상, 더 바람직하게는 1.5 이상일 수 있다. 즉, 안구의 굴절률이 약 1.33이므로, 상기 마이크로렌즈의 굴절률 값은 안구의 굴절률보다 큰 값을 갖는 것이 바람직하다.The refractive index of the microlens may exceed 1.33, preferably 1.4 or more, more preferably 1.5 or more. That is, since the refractive index of the eyeball is about 1.33, the refractive index value of the microlens preferably has a value greater than the refractive index of the eyeball.
상기 마이크로렌즈는 규소 화합물 및 생체 적합 폴리머로 이루어지는 군으로부터 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The microlens may include at least one material from the group consisting of a silicon compound and a biocompatible polymer.
상기 규소 화합물은 SiC, SiN 및 SiO2로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 포함할 수 있으며, 상기 생체 적합 폴리머는 폴리이미드, 페릴렌 C, 실리콘(Silicone), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌, 폴리디메틸실록산(PMDS), 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 및 폴리스티렌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The silicon compound may include at least one material selected from the group consisting of SiC, SiN and SiO 2 , and the biocompatible polymer is polyimide, perylene C, silicon (Silicone), polymethyl methacrylate (PMMA). ), polyethylene, polydimethylsiloxane (PMDS), polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), and polystyrene.
상기 물질들은 생체 적합함과 동시에 패시베이션(passivation) 역할을 수행할 수 있다는 점에서 바람직하다.The materials are preferable in that they are biocompatible and can perform a passivation role.
SiO2, SiC 및 SiN의 경우, 패시베이션 역할을 수행할 수 있는 대표적인 물질이며, 생체 적합한 물질들이다.SiO 2 , SiC and SiN are representative materials capable of performing a passivation role, and are biocompatible materials.
일 실시예에서 SiO2 기반의 렌즈를 만든다면, 안구 내의 굴절율은 1.33인 것에 비하여 SiO2의 굴절율은 1.4 ~ 1.55로 높기 때문에, 빛을 효율적으로 집광할 수 있다.In one embodiment, if a SiO 2 based lens is made, the refractive index of SiO 2 is as high as 1.4 to 1.55, whereas the refractive index in the eyeball is 1.33, so that light can be efficiently condensed.
다만, SiO2의 굴절율은 다소 낮은 편이며, 보다 효율적인 집광을 위해서는 마이크로렌즈의 중앙부 높이가 높아야 하며, 렌즈의 중앙부가 높은 경우, 세포의 자극 전극으로의 접촉을 낮추고 시세포에 대한 전류 자극 세기의 증가를 야기할 수 있다.However, the refractive index of SiO 2 is rather low, and for more efficient light collection, the height of the central part of the microlens must be high. can cause
이에, 렌즈의 높이가 낮으면서 효율적인 집광을 위해서는 SiO2보다 높은 굴절율을 가진 SiN(굴절율 1.6 ~ 2.3), SiC(약 2.6)을 렌즈로 사용하거나, SiN 및/또는 SiC의 복합 구조가 삽입된 SiO2 렌즈를 사용할 수도 있다.Therefore, for efficient light collection with a low lens height, SiN (refractive index 1.6 to 2.3) or SiC (about 2.6) having a higher refractive index than SiO 2 is used as a lens, or SiO in which a composite structure of SiN and/or SiC is inserted. 2 lenses can also be used.
도 3c는 SiO2 기반의 마이크로렌즈 구조를, 도 3d는 더 높은 굴절율을 갖는 SiC 또는 SiN이 삽입된 SiO2 렌즈의 구조를 나타낸 것인데, 더 높은 굴절률을 갖는 D의 경우가 집광 효율이 더 우수함을 확인할 수 있다.Figure 3c shows the SiO 2 based microlens structure, and Figure 3d shows the structure of the SiO 2 lens in which SiC or SiN having a higher refractive index is inserted. can be checked
폴리이미드, 페릴렌 C, 실리콘, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리디메틸실록산, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리스티렌 등의 물질 또한 생체 적합 폴리머임과 동시에 패시베이션 역할을 수행할 수 있으며, 폴리이미드는 1.5, 페릴렌 C는 1.64, 실리콘은 1.4 ~ 1.6, 폴리메틸메타크릴레이트는 1.49, 폴리에틸렌은 1.476, 폴리디메틸실록산은 1.4118, 폴리프로필렌은 1.596, 폴리테트라플루오로에틸렌은 1.356, 폴리스티렌은 1.593의 굴절률을 갖기 때문에, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치의 마이크로렌즈로 사용될 수 있다.Materials such as polyimide, perylene C, silicone, polymethylmethacrylate, polyethylene, polydimethylsiloxane, polypropylene, polytetrafluoroethylene and polystyrene are also biocompatible polymers and can perform a passivation role, imide is 1.5, perylene C is 1.64, silicone is 1.4 to 1.6, polymethylmethacrylate is 1.49, polyethylene is 1.476, polydimethylsiloxane is 1.4118, polypropylene is 1.596, polytetrafluoroethylene is 1.356, polystyrene is 1.593 Since it has a refractive index of, it can be used as a microlens of the sub-type artificial retinal device provided in one aspect of the present invention.
또한, 상기 마이크로렌즈는 상기 생체 적합 폴리머 및 규소 화합물을 모두 포함하는 복합 구조일 수도 있다.In addition, the microlens may have a composite structure including both the biocompatible polymer and the silicon compound.
일 실시예에서 상기 마이크로렌즈는 생체 적합 폴리머층 및 규소 화합물층을 포함할 수 있다.In an embodiment, the microlens may include a biocompatible polymer layer and a silicon compound layer.
본 발명의 일 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치는 포토다이오드의 면적은 일정하면서도 집광 효율이 현저히 높아지기 때문에 높은 전력 생산을 기대할 수 있으며, 동시에 마이크로렌즈를 통하여 패시베이션 기능을 수행할 수 있고, 생체 적합성을 위한 후처리가 별도로 필요하지도 않다는 효과가 있다.In the sub-type artificial retina device provided in one aspect of the present invention, high power production can be expected because the area of the photodiode is constant and the light collection efficiency is significantly increased, and at the same time, a passivation function can be performed through a microlens, and biocompatibility. It has the effect of not requiring a separate post-processing for
포토다이오드의 면적을 키우거나, 전류를 증폭하는 경우 전극 및 회로 설계 변경이 필수적인 반면, 본 발명은 전극 및 회로 설계 변경 없이 집광 효율을 향상시키며 이에 따라 전력 생산 효율이 높아지기에, 외부 전력 사용량을 낮추고, 증폭 회로를 단순화하여 인공망막 장치의 소형화에 기여할 수 있다.In the case of increasing the area of the photodiode or amplifying the current, it is essential to change the electrode and circuit design, whereas the present invention improves the light collection efficiency without changing the electrode and circuit design, thereby increasing the power production efficiency, thereby lowering the external power consumption and , can contribute to the miniaturization of artificial retina devices by simplifying the amplification circuit.
본 발명의 다른 측면에서In another aspect of the invention
상기 서브형 인공망막 장치의 제조방법으로,In the manufacturing method of the sub-type artificial retina device,
기판, 상기 기판 상에 구비되는 자극 전극, 상기 기판 상에 상기 자극 전극과 접촉하지 않도록 배치되는 포토다이오드를 포함하는 소자를 준비하는 단계;preparing a device including a substrate, a stimulation electrode provided on the substrate, and a photodiode disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrode;
상기 소자 상에 마이크로렌즈 전구체 물질을 증착하는 단계;depositing a microlens precursor material on the device;
마이크로렌즈가 위치할 곳에 포토레지스트를 도포하여 패턴을 형성하는 단계;forming a pattern by applying a photoresist to a place where the microlens is to be positioned;
상기 포토레지스트를 용융점 이하 온도에서 어닐링하는 단계; 및annealing the photoresist at a temperature below its melting point; and
에칭을 실시하여 볼록한 형상의 마이크로렌즈를 형성하는 단계;forming a convex microlens by etching;
를 포함하는 서브형 인공망막 장치의 제조방법이 제공된다.There is provided a method for manufacturing a sub-type artificial retina device comprising a.
이하, 본 발명의 다른 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치의 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a sub-type artificial retina provided in another aspect of the present invention will be described in detail for each step.
먼저, 본 발명의 다른 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치의 제조방법은 기판, 상기 기판 상에 구비되는 자극 전극, 상기 기판 상에 상기 자극 전극과 접촉하지 않도록 배치되는 포토다이오드를 포함하는 소자를 준비하는 단계를 포함한다.First, the method of manufacturing a sub-type artificial retina device provided in another aspect of the present invention comprises a device including a substrate, a stimulation electrode provided on the substrate, and a photodiode disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrode including preparation steps.
상기 소자의 형태를 도 2를 참고하여 이해할 수 있다.The shape of the device can be understood with reference to FIG. 2 .
상기 소자는 CMOS 소자일 수 있다.The device may be a CMOS device.
다음으로, 본 발명의 다른 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치의 제조방법은 상기 소자 상에 마이크로렌즈 전구체 물질을 증착하는 단계를 포함한다.Next, the method for manufacturing a sub-type artificial retina device provided in another aspect of the present invention includes depositing a microlens precursor material on the device.
이 때, 상기 전구체 물질은 규소 화합물일 수 있다.In this case, the precursor material may be a silicon compound.
다음으로, 본 발명의 다른 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치의 제조방법은 마이크로렌즈가 위치할 곳에 포토레지스트를 도포하여 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.Next, the method of manufacturing a sub-type artificial retina device provided in another aspect of the present invention includes the step of forming a pattern by applying a photoresist where the microlens is to be located.
상술한 바와 같이 마이크로렌즈는 서브형 인공망막 장치를 두께 방향에서 바라보았을 때, 대응되는 포토다이오드 전체를 덮으며, 자극 전극은 덮지 않도록 배치되어야 하기 때문에, 상기 포토레지스트 역시 포토다이오드 전체를 덮으며, 자극 전극은 덮지 않도록 패턴을 형성하여야 한다.As described above, when the sub-type artificial retinal device is viewed from the thickness direction, the microlens covers the entire corresponding photodiode and the stimulation electrode is disposed not to cover, so the photoresist also covers the entire photodiode, A pattern should be formed so as not to cover the stimulation electrode.
다음으로, 본 발명의 다른 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치의 제조방법은 상기 포토레지스트를 용융점 이하 온도에서 어닐링하는 단계를 포함한다.Next, the method for manufacturing a sub-type artificial retina device provided in another aspect of the present invention includes annealing the photoresist at a temperature below its melting point.
상기 포토레지스트를 포토레지스트의 용융점 이하의 온도에서 어닐링하는 경우에, 포토레지스트가 볼록 렌즈와 같이 볼록한 형상을 가지게 된다.When the photoresist is annealed at a temperature below the melting point of the photoresist, the photoresist has a convex shape like a convex lens.
다음으로, 본 발명의 다른 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치의 제조방법은 에칭을 실시하여 볼록한 형상의 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함한다.Next, the method for manufacturing a sub-type artificial retina device provided in another aspect of the present invention includes forming a convex microlens by performing etching.
상기 단계를 통하여, 포토레지스트가 도포되지 않은 부분의 마이크로렌즈 전구체 물질은 모두 제거되며, 포토레지스트 하부의 마이크로렌즈 전구체 물질이 어닐링에 의하여 볼록한 형상을 가진 포토레지스트 형상에 따라, 볼록한 렌즈 형상을 가지게 된다.Through the above step, all of the microlens precursor material in the portion where the photoresist is not applied is removed, and the microlens precursor material under the photoresist has a convex lens shape according to the photoresist shape having a convex shape by annealing. .
본 발명의 다른 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치의 제조방법은 도 4를 참고하여 보다 상세히 이해할 수 있다.The manufacturing method of the sub-type artificial retina device provided in another aspect of the present invention can be understood in more detail with reference to FIG. 4 .
본 발명의 다른 일 측면에서In another aspect of the present invention
상기 서브형 인공망막 장치의 제조방법으로,In the manufacturing method of the sub-type artificial retina device,
기판, 상기 기판 상에 구비되는 자극 전극, 상기 기판 상에 상기 자극 전극과 접촉하지 않도록 배치되는 포토다이오드를 포함하는 소자를 준비하는 단계;preparing a device including a substrate, a stimulation electrode provided on the substrate, and a photodiode disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrode;
상기 소자 상에 마이크로렌즈 전구체 물질을 증착하는 단계;depositing a microlens precursor material on the device;
마이크로렌즈가 위치할 곳에 구형 비드 형태의 포토레지스트를 배치하는 단계; 및disposing a photoresist in the form of a spherical bead where the microlens is to be located; and
에칭을 실시하여 볼록한 형상의 마이크로렌즈를 형성하는 단계;forming a convex microlens by etching;
를 포함하는 서브형 인공망막 장치의 제조방법이 제공된다.There is provided a method for manufacturing a sub-type artificial retina device comprising a.
본 발명의 다른 일 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치의 제조방법에서 소자를 준비하는 단계, 마이크로렌즈 전구체 물질을 증착하는 단계는 상술한 내용과 동일한 바, 중복하여 설명하지는 않는다.In the method of manufacturing a sub-type artificial retina device provided in another aspect of the present invention, the steps of preparing the device and depositing the microlens precursor material are the same as those described above, and thus will not be repeated.
이 때, 상기 마이크로렌즈 전구체 물질은 규소 화합물일 수 있다.In this case, the microlens precursor material may be a silicon compound.
본 발명의 다른 일 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치의 제조방법은 마이크로렌즈가 위치할 곳에 구형 비드 형태의 포토레지스트를 배치하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a sub-type artificial retina device provided in another aspect of the present invention includes disposing a photoresist in the form of a spherical bead where the microlens is to be positioned.
본 발명의 다른 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치의 제조방법의 경우, 포토레지스트를 용융점 이하의 온도에서 어닐링함으로써 볼록한 형상을 만드는 반면, 본 발명의 다른 일 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치는 처음부터 구형 비드 형태의 포토레지시트를 배치함으로써, 추후 에칭 시 포토레지스트 하부의 마이크로렌즈 전구체 물질이 볼록한 렌즈 형상을 가질 수 있게 된다.In the case of the method for manufacturing a sub-type artificial retina device provided in another aspect of the present invention, a convex shape is made by annealing the photoresist at a temperature below the melting point, whereas the sub-type artificial retina device provided in another aspect of the present invention is By disposing the photoresist sheet in the form of a spherical bead from the beginning, the microlens precursor material under the photoresist may have a convex lens shape during subsequent etching.
본 발명의 다른 일 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치의 제조방법은 도 7을 참고하여 보다 상세히 이해할 수 있다. 또한, 도 8과 같이 에칭 조건에 따라 다양한 형상의 마이크로렌즈를 얻을 수 있다.The manufacturing method of the sub-type artificial retina device provided in another aspect of the present invention can be understood in more detail with reference to FIG. 7 . In addition, microlenses having various shapes can be obtained according to etching conditions as shown in FIG. 8 .
본 발명의 또 다른 측면에서In another aspect of the invention
상기 서브형 인공망막 장치의 제조방법으로,In the manufacturing method of the sub-type artificial retina device,
기판, 상기 기판 상에 구비되는 자극 전극, 상기 기판 상에 상기 자극 전극과 접촉하지 않도록 배치되는 포토다이오드를 포함하는 소자를 준비하는 단계;preparing a device including a substrate, a stimulation electrode provided on the substrate, and a photodiode disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrode;
상기 소자 상에 마이크로렌즈 전구체 물질을 증착하는 단계;depositing a microlens precursor material on the device;
마이크로렌즈가 위치할 곳에 포토레지스트를 도포하여 패턴을 형성하는 단계;forming a pattern by applying a photoresist to a place where the microlens is to be positioned;
에칭을 실시하여 상기 패턴에 따라 마이크로렌즈 전구체 물질의 패턴을 형성하는 단계; 및performing etching to form a pattern of a microlens precursor material according to the pattern; and
상기 마이크로렌즈 전구체 물질을 용융점 이하의 온도에서 어닐링하여 볼록한 형상의 마이크로렌즈를 형성하는 단계;annealing the microlens precursor material at a temperature below a melting point to form a convex microlens;
를 포함하는 서브형 인공망막 장치의 제조방법이 제공된다.There is provided a method for manufacturing a sub-type artificial retina device comprising a.
본 발명의 또 다른 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치의 제조방법에서 소자를 준비하는 단계, 마이크로렌즈 전구체 물질을 증착하는 단계 및 포토레지스트를 도포하여 패턴을 형성하는 단계는 상술한 내용과 동일한 바, 중복하여 설명하지는 않는다.In the method of manufacturing a sub-type artificial retina device provided in another aspect of the present invention, the steps of preparing a device, depositing a microlens precursor material, and applying a photoresist to form a pattern are the same as described above. , will not be repeated.
이 때, 상기 마이크로렌즈 전구체 물질은 생체 적합 폴리머일 수 있다.In this case, the microlens precursor material may be a biocompatible polymer.
본 발명의 또 다른 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치의 제조방법은 에칭을 실시하여 상기 패턴에 따라 마이크로렌즈 전구체 물질의 패턴을 형성하는 단계 및 에칭을 실시하여 상기 패턴에 따라 마이크로렌즈 전구체 물질의 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a sub-type artificial retina device provided in another aspect of the present invention includes the steps of forming a pattern of a microlens precursor material according to the pattern by performing etching, and performing etching to form a microlens precursor material according to the pattern. forming a pattern.
상술한 서브형 인공망막 장치의 제조방법과는 다르게, 볼록한 형상의 포토레지스트를 형성하지 않고 에칭을 먼저 실시함으로써, 포토레지스트가 도포되지 않은 부분의 마이크로렌즈 전구체 물질은 모두 제거되며, 포토레지스트 하부의 마이크로렌즈 전구체 물질만이 평평한 형태로 남아있게 된다.Unlike the method of manufacturing the sub-type artificial retina device described above, by performing etching first without forming a convex-shaped photoresist, all of the microlens precursor material in the portion where the photoresist is not applied is removed, and the photoresist is lowered. Only the microlens precursor material remains in a flat shape.
다음으로, 본 발명의 또 다른 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치의 제조방법은 상기 마이크로렌즈 전구체 물질을 용융점 이하의 온도에서 어닐링하여 볼록한 형상의 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함한다.Next, the method for manufacturing a sub-type artificial retina device provided in another aspect of the present invention includes annealing the microlens precursor material at a temperature below a melting point to form a convex microlens.
상기 마이크로렌즈 전구체 물질의 용융점 이하의 온도에서 어닐링을 하는 경우, 상기 마이크로렌즈 전구체 물질은 볼록한 형상을 갖게 되어, 마이크로렌즈로 제조된다.When the annealing is performed at a temperature below the melting point of the microlens precursor material, the microlens precursor material has a convex shape and is manufactured as a microlens.
본 발명의 다른 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치의 제조방법은 도 5를 참고하여 보다 상세히 이해할 수 있다.The manufacturing method of the sub-type artificial retina device provided in another aspect of the present invention can be understood in more detail with reference to FIG. 5 .
또한, 본 발명의 또 다른 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치의 제조방법은 상기 형성된 마이크로렌즈 상에 규소 화합물층을 증착하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the method of manufacturing a sub-type artificial retina device provided in another aspect of the present invention may further include depositing a silicon compound layer on the formed microlens.
이러한 규소 화합물 층은 상기 마이크로렌즈 표면에 따라 곡률을 갖도록 형성될 수 있다.The silicon compound layer may be formed to have a curvature according to the surface of the microlens.
이에 대하여 도 6을 참고하여 보다 상세히 이해할 수 있다.This can be understood in more detail with reference to FIG. 6 .
본 발명의 일 측면에서 제공되는 서브형 인공망막 장치의 앞서 제시된 다양한 제조방법들을 요약하면, 규소 화합물 기반의 마이크로렌즈를 제조하는 경우에는 포토레지스트의 어닐링 또는 구형 비드 형태의 포토레지스트 사용을 통해 볼록한 형상의 마이크로렌즈를 얻을 수 있으며, 생체 적합 폴리머 기반의 마이크로렌즈를 제조하는 경우에는 생체 적합 폴리머를 어닐링함으로써 볼록한 형상의 마이크로렌즈를 얻을 수 있다.Summarizing the above-mentioned various manufacturing methods of the sub-type artificial retina device provided in one aspect of the present invention, in the case of manufacturing a silicon compound-based microlens, a convex shape through annealing of a photoresist or use of a spherical bead-shaped photoresist of microlens can be obtained, and in the case of manufacturing a biocompatible polymer-based microlens, a convex microlens can be obtained by annealing the biocompatible polymer.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. The scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be construed according to the appended claims. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.
<실시예 1> 규소 화합물 기반의 마이크로렌즈의 제조<Example 1> Preparation of silicon compound-based microlenses
일반적으로 CMOS 칩에서 패시베이션 층으로 사용되는 SiO2, SiC, SiN을 도 4와 같이 렌즈 형태로 제조하였다.In general, SiO 2 , SiC, and SiN used as a passivation layer in a CMOS chip were manufactured in the form of a lens as shown in FIG. 4 .
먼저, 도 4의 A와 같이 Si 기판에 포토다이오드를 제작한 후, 그 위에 연결전극과 자극전극이 위치한 소자를 준비하였다.First, as shown in FIG. 4A, a photodiode was fabricated on a Si substrate, and then a device having a connecting electrode and a stimulating electrode positioned thereon was prepared.
이 후, 도 4의 B와 같이 그 위에 마이크로렌즈 전구체 물질로 SiO2, SiC, SiN를 증착하였으며, 그 후, 마스크 층으로 사용되는 포토레지스트를 마이크로렌즈가 형성될 위치에 도포하여 패턴을 형성하였다(도 4의 C).Then, as shown in FIG. 4B, SiO 2 , SiC, and SiN were deposited thereon as a microlens precursor material, and then, a photoresist used as a mask layer was applied to the position where the microlens was to be formed to form a pattern. (Fig. 4C).
이 후, 포토레지스트의 용융점 이하의 온도(100~200℃)에서 어닐링하여 포토레지스트를 반원 형태로 만든 후, 에칭을 실시하였으며(도 4의 D), 그 결과 도 4의 E와 같이 볼록한 형상의 마이크로렌즈가 포토다이오드 상부에 형성되었다.Thereafter, the photoresist was annealed at a temperature below the melting point of the photoresist (100 to 200° C.) to make the photoresist in a semicircular shape, and then etched (FIG. 4D). As a result, a convex shape as shown in FIG. 4E A microlens was formed on top of the photodiode.
<실시예 2> 생체 적합 폴리머 기반의 마이크로렌즈의 제조<Example 2> Preparation of biocompatible polymer-based microlenses
폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리디메틸실록산, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리스티렌 등의 생체 적합 폴리머를 도 5와 같이 렌즈 형태로 제조하였다.A biocompatible polymer such as polymethyl methacrylate, polyethylene, polydimethylsiloxane, polypropylene, polytetrafluoroethylene and polystyrene was prepared in the form of a lens as shown in FIG. 5 .
먼저, 도 5의 A와 같이 Si 기판에 포토다이오드를 제작한 후, 그 위에 연결전극과 자극전극이 위치한 소자를 준비하였다.First, as shown in FIG. 5A, a photodiode was fabricated on a Si substrate, and then a device having a connecting electrode and a stimulating electrode positioned thereon was prepared.
이 후, 도 5의 B와 같이 그 위에 마이크로렌즈 전구체 물질로 액상 폴리머를 코팅하였으며, 그 후, 마스크 층으로 사용되는 포토레지스트를 마이크로렌즈가 형성될 위치에 도포하여 패턴을 형성하였다(도 5의 C). 이 때, 액상 폴리머의 코팅은 스핀 코팅 또는 증착 등으로 수행될 수 있다.Thereafter, as shown in FIG. 5B, a liquid polymer was coated thereon with a microlens precursor material, and then, a photoresist used as a mask layer was applied to the position where the microlens was to be formed to form a pattern (FIG. 5). C). In this case, the coating of the liquid polymer may be performed by spin coating or deposition.
이 후, 건식 식각을 이용하여 노출된 폴리머 부분을 제거하였으며(도 5의 D), 포토레지스트 마스크를 제거한 후, 폴리머의 용융점 이하 온도에서 어닐링을 실시하여 렌즈 형태를 제작하였다(도 5의 E)Thereafter, the exposed polymer portion was removed using dry etching (FIG. 5D), and after removing the photoresist mask, annealing was performed at a temperature below the melting point of the polymer to prepare a lens shape (FIG. 5E)
<실시예 3> 생체 적합 폴리머 및 규소 화합물의 복합 마이크로렌즈의 제조<Example 3> Preparation of composite microlenses of biocompatible polymer and silicon compound
실시예 2에서 제조된 마이크로렌즈 위에 SiO2, SiC, SiN 층을 추가적으로 증착하였다(도 6). 이 때 이와 같은 규소 화합물 층은 마이크로렌즈의 표면에 따라 곡률을 갖도록 형성될 수 있다.SiO 2 , SiC, and SiN layers were additionally deposited on the microlens prepared in Example 2 (FIG. 6). In this case, the silicon compound layer may be formed to have a curvature according to the surface of the microlens.

Claims (11)

  1. 망막 서브(sub)에 마련되는 기판;A substrate provided on the retina sub (sub);
    상기 기판 상에 구비되며, 망막으로 투사되는 외부의 시각 정보에 응답하여 시신경으로 활동 전위를 발생시키는 복수 개의 자극 전극;a plurality of stimulation electrodes provided on the substrate and generating action potentials to the optic nerve in response to external visual information projected onto the retina;
    상기 기판 상에 상기 자극 전극과 접촉하지 않도록 배치되는 복수 개의 포토다이오드를 포함하는 포토다이오드 어레이; 및a photodiode array including a plurality of photodiodes disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrode; and
    상기 복수 개의 포토다이오드 상부에 각각 배치되는 복수 개의 마이크로렌즈를 포함하는 마이크로렌즈 어레이;a microlens array including a plurality of microlenses respectively disposed on the plurality of photodiodes;
    를 포함하는 서브형 인공망막 장치로,As a sub-type artificial retina device comprising a,
    상기 서브형 인공망막 장치를 상기 기판에 수직한 방향으로 바라보았을 때, 상기 마이크로렌즈는 이에 대응되는 포토다이오드 전체를 덮으며, 상기 자극 전극은 덮지 않는 것을 특징으로 하는 서브형 인공망막 장치.When the sub-type artificial retina device is viewed in a direction perpendicular to the substrate, the microlens covers the entire photodiode corresponding thereto, and the stimulation electrode does not cover the sub-type artificial retina device.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 서브형 인공망막 장치를 상기 기판에 수직한 방향으로 바라보았을 때, 상기 마이크로렌즈의 단면적은 상기 포토다이오드의 단면적의 (1.3)배 이상인 것을 특징으로 하는 서브형 인공망막 장치.When the sub-type artificial retina device is viewed in a direction perpendicular to the substrate, the cross-sectional area of the microlens is (1.3) times or more of the cross-sectional area of the photodiode.
  3. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 마이크로렌즈의 굴절률은 1.33 이상인 것을 특징으로 하는 서브형 인공망막 장치.The sub-type artificial retina device, characterized in that the refractive index of the microlens is 1.33 or more.
  4. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 마이크로렌즈는 규소 화합물 및 생체 적합 폴리머로 이루어지는 군으로부터 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 서브형 인공망막 장치.The microlens is a sub-type artificial retina device, characterized in that it comprises at least one material from the group consisting of a silicon compound and a biocompatible polymer.
  5. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4,
    상기 규소 화합물은 SiC, SiN 및 SiO2로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 포함하고,The silicon compound includes at least one material selected from the group consisting of SiC, SiN and SiO 2 ,
    상기 생체 적합 폴리머는 폴리이미드, 페릴렌 C, 실리콘, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리디메틸실록산, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리스티렌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 서브형 인공망막 장치.The biocompatible polymer comprises at least one material selected from the group consisting of polyimide, perylene C, silicone, polymethylmethacrylate, polyethylene, polydimethylsiloxane, polypropylene, polytetrafluoroethylene and polystyrene. A sub-type artificial retina device, characterized in that it.
  6. 제1항의 서브형 인공망막 장치의 제조방법으로,A method for manufacturing the sub-type artificial retina device of claim 1,
    기판, 상기 기판 상에 구비되는 자극 전극, 상기 기판 상에 상기 자극 전극과 접촉하지 않도록 배치되는 포토다이오드를 포함하는 소자를 준비하는 단계;preparing a device including a substrate, a stimulation electrode provided on the substrate, and a photodiode disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrode;
    상기 소자 상에 마이크로렌즈 전구체 물질을 증착하는 단계;depositing a microlens precursor material on the device;
    마이크로렌즈가 위치할 곳에 포토레지스트를 도포하여 패턴을 형성하는 단계;forming a pattern by applying a photoresist to a place where the microlens is to be positioned;
    상기 포토레지스트를 용융점 이하 온도에서 어닐링하는 단계; 및annealing the photoresist at a temperature below its melting point; and
    에칭을 실시하여 볼록한 형상의 마이크로렌즈를 형성하는 단계;forming a convex microlens by etching;
    를 포함하는 서브형 인공망막 장치의 제조방법.A method of manufacturing a sub-type artificial retina comprising a.
  7. 제1항의 서브형 인공망막 장치의 제조방법으로,A method for manufacturing the sub-type artificial retina device of claim 1,
    기판, 상기 기판 상에 구비되는 자극 전극, 상기 기판 상에 상기 자극 전극과 접촉하지 않도록 배치되는 포토다이오드를 포함하는 소자를 준비하는 단계;preparing a device including a substrate, a stimulation electrode provided on the substrate, and a photodiode disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrode;
    상기 소자 상에 마이크로렌즈 전구체 물질을 증착하는 단계;depositing a microlens precursor material on the device;
    마이크로렌즈가 위치할 곳에 구형 비드 형태의 포토레지스트를 배치하는 단계; 및disposing a photoresist in the form of a spherical bead where the microlens is to be positioned; and
    에칭을 실시하여 볼록한 형상의 마이크로렌즈를 형성하는 단계;forming a convex microlens by etching;
    를 포함하는 서브형 인공망막 장치의 제조방법.A method of manufacturing a sub-type artificial retina comprising a.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,8. The method of claim 6 or 7,
    상기 마이크로렌즈 전구체 물질은 규소 화합물인 것을 특징으로 하는 서브형 인공망막 장치의 제조방법.The method of manufacturing a sub-type artificial retina device, characterized in that the microlens precursor material is a silicon compound.
  9. 제1항의 서브형 인공망막 장치의 제조방법으로,A method for manufacturing the sub-type artificial retina device of claim 1,
    기판, 상기 기판 상에 구비되는 자극 전극, 상기 기판 상에 상기 자극 전극과 접촉하지 않도록 배치되는 포토다이오드를 포함하는 소자를 준비하는 단계;preparing a device including a substrate, a stimulation electrode provided on the substrate, and a photodiode disposed on the substrate so as not to contact the stimulation electrode;
    상기 소자 상에 마이크로렌즈 전구체 물질을 증착하는 단계;depositing a microlens precursor material on the device;
    마이크로렌즈가 위치할 곳에 포토레지스트를 도포하여 패턴을 형성하는 단계;forming a pattern by applying a photoresist to a place where the microlens is to be positioned;
    에칭을 실시하여 상기 패턴에 따라 마이크로렌즈 전구체 물질의 패턴을 형성하는 단계; 및performing etching to form a pattern of a microlens precursor material according to the pattern; and
    상기 마이크로렌즈 전구체 물질을 용융점 이하의 온도에서 어닐링하여 볼록한 형상의 마이크로렌즈를 형성하는 단계;annealing the microlens precursor material at a temperature below a melting point to form a convex microlens;
    를 포함하는 서브형 인공망막 장치의 제조방법.A method of manufacturing a sub-type artificial retina comprising a.
  10. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9,
    상기 마이크로렌즈 전구체 물질은 생체 적합 폴리머인 것을 특징으로 하는 서브형 인공망막 장치의 제조방법.The method of manufacturing a sub-type artificial retina device, characterized in that the microlens precursor material is a biocompatible polymer.
  11. 제10항에 있어서,11. The method of claim 10,
    상기 형성된 마이크로렌즈 상에 규소 화합물층을 증착하는 단계;depositing a silicon compound layer on the formed microlens;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서브형 인공망막 장치의 제조방법.Method of manufacturing a sub-type artificial retina device, characterized in that it further comprises.
PCT/KR2021/013427 2020-12-10 2021-09-30 Sub-type artificial retina device comprising microlens, and manufacturing method therefor WO2022124541A1 (en)

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