KR100797778B1 - 폴리머 패턴, 금속 스탬퍼 및 마이크로렌즈 어레이 형성방법 - Google Patents

폴리머 패턴, 금속 스탬퍼 및 마이크로렌즈 어레이 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로렌즈 어레이의 형성방법 등에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따른 마이크로렌즈 어레이 형성방법은 임의의 방향으로 진행하는 광을 마스크를 통하여 양성 감광성 폴리머 막에 조사하는 단계와, 상기 마스크를 제거하고, 평행한 방향으로 진행하는 광을 상기 양성 감광성 폴리머 막에 조사하는 단계와, 상기 양성 감광성 폴리머 막을 현상하여 폴리머 패턴을 형성하는 단계 및 상기 폴리머 패턴을 마이크로렌즈 어레이 형성용 제1 고분자물질에 전사하는 단계를 포함한다.
이러한 본 발명에 따르면, 실질적으로 2차 포물선 모양의 단면과 다양한 종횡비를 갖는 마이크로렌즈 어레이를 형성할 수 있는 등의 효과가 있다.
마이크로렌즈, 디퓨저, 2차 포물선, 폴리머 패턴, 금속 스탬퍼

Description

폴리머 패턴, 금속 스탬퍼 및 마이크로렌즈 어레이 형성 방법{METHOD FOR FORMING POLYMER PATTERN, METAL STAMPER, MICRO LENS ARRAY}
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 폴리머 패턴 형성방법을 나타낸 도면.
도 5 내지 도 10은 본 발명의 일실시 예에 따른 금속 스탬퍼 형성방법을 나타낸 도면.
도 11 내지 도 15는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 마이크로렌즈 어레이 형성방법을 나타낸 도면.
도 16 내지 도 22는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 마이크로렌즈 어레이 형성방법을 나타낸 도면.
도 23은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 마이크로렌즈 어레이 형성방법에 따라 형성된 다양한 종횡비를 갖는 마이크로렌즈 어레이의 전자현미경 사진.
도 24는 도 23의 마이크로렌즈의 단면을 2차 포물선 곡선과 비교한 결과를 나타낸 도면.
***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *****
100 : 기판 110 : 양성 감광성 폴리머 막
111 : 1차 노광영역 112 : 2차 노광영역
113 : 폴리머 패턴 120 : 마스크
130 : 디퓨저 900 : 금속 몰드
1000 : 금속 스탬퍼 1500, 2200 : 마이크로렌즈 어레이
본 발명은 마이크로렌즈 어레이의 형성방법 등에 관한 것이다.
일반적으로 마이크로렌즈 어레이는 감광성 폴리머 리플로우 방법 (Zoran D. Popovic, Robert A. Sprague, and G. A. Neville Connel, "Technique for monolithic fabrication of microlens arrays," Appl. Opt. vol. 27, pp. 1281-1284, 1988, Hsiharng Yang, Ching-Kong Chao, Mau-Kuo Wei, and Che-Ping Lin, "High fill-factor microlens array mold insert fabrication using a thermal reflow process," J. Micromech. Microeng. vol. 14, pp. 1197-1204, 2004), 프록시미티 프린팅 방법 (Lin Che-Ping, Yang Hsiharng, and Chao Ching-Kong, "A new microlens array fabrication method using UV proximity printing," J. Micromech. Microeng. vol. 13, pp. 748-757, 2003), 마이크로젯 프린팅 (D. L. MacFarlane, V. Narayan, J. A. Tatum, W. R. Cox, T. Chen, and D. J. Hayes, "Microjet fabrication of microlens arrays," IEEE Photon. Technol. Lett. vol. 6, pp. 1112-1114, 1994), 계조 마스크를 이용한 리소그래피 (Qinjun Peng, Yongkang Guo, and Shijie Liu, "Real-time gray-scale photolithography for fabrication of continuous microstructure," Opt. Lett. vol. 27, pp. 1720-1722, 2002) 등의 방법을 이용하여 직접 제작하거나, 감광성 폴리머 또는 기타 박막 패턴을 마스크로 하여 기판을 식각하고 마스크 패턴을 제거한 후 플라스틱으로 전사하는 방법 (Su-dong Moon, Shinill Kang, and Jong-Uk Bu, "Fabrication of polymeric microlens of hemispherical shape using micromolding," Opt. Eng. vol. 41, pp. 2267-2270, 2002) 등을 이용하여 제작한다.
그러나 이러한 마이크로렌즈 어레이 제작 방법은 두 가지 측면에서 한계를 가진다. 첫 번째는 마이크로렌즈의 단면의 모양이 모두 원의 일부인 호의 모양이라는 것이고, 두 번째는 마이크로렌즈의 종횡비가 0.1 정도로 매우 작기 때문에 개구수 (numerical aperture)가 작다는 것이다. 마이크로렌즈의 종횡비는 마이크로렌즈의 높이를 마이크로렌즈의 폭으로 나눈 값이다.
마이크로렌즈 어레이의 다양한 응용 분야 중에서 초점 영역의 모양 및 크기를 조절하거나 마이크로렌즈 어레이를 통과한 빛의 방사 각을 조절할 필요가 있는 경우, 구형 마이크로렌즈 어레이보다는 2차 포물선 모양을 가지는 마이크로렌즈 어레이가 적합하다 (R. Grunwald, S. Woggon, R. Ehlert, and W. Reinecke, "Thin-film microlens arrays with non-spherical elements," Pure Appl. Opt. vol. 6, pp. 663-671, 1997). 예를 들면, retina scanning display 장치에서 입사한 빛을 넓은 각도로 퍼뜨려주는 빔 확장자 (beam expander)로 사용되는 마이크로렌즈 어레이의 경우 (H. Urey and K. D. Powell, "Microlens-array-based exit-pupil expander for full-color displays," Appl. Opt. vol. 44, pp. 4930-4936, 2005), 큰 개구수와 높은 종횡비를 갖는 마이크로렌즈 어레이가 필요하다. 그러나, 종래의 마이크로렌즈 어레이 제조방법에 따라 제조된 마이크로렌즈 어레이는 개구수가 작고, 종횡비가 낮기 때문에, 빔 확장자 (beam expander)로서의 성능이 떨어지는 문제점이 있다.
기타 엑시머 레이저 빔 셰이핑(eximer laser beam shaping), 디스플레이 스크린(display screen), 라이트-컨트롤 필름 (light-control film), 일루미네이션(illumination) 등의 분야에 사용되는 마이크로렌즈 어레이의 경우 마이크로렌즈의 분산 패턴 (scatter pattern)을 자유자재로 조절하기 위해 마이크로렌즈의 크기 또는 종횡비를 조절하여 입사하는 빛의 진행 방향 및 각도를 조절할 필요가 있지만 (T. R. M. Sales, "Structures microlens arrays for beam shaping," Opt. Eng. vol. 42, pp. 3084-3085, 2003), 종래의 마이크로렌즈 어레이 제조방법에 따라 제조된 마이크로렌즈 어레이는 이러한 요구를 충족시키지 못하는 문제점이 있다.
이러한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은 실질적으로 2차 포물선 모양의 단면과 다양한 종횡비를 갖는 폴리머 패턴, 금속 스탬퍼, 마이크로렌즈 어레이 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
마이크로렌즈 어레이를 대량생산하고, 마이크로렌즈 어레이의 제조비용과 제조시간을 줄이는 마이크로렌즈 어레이 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시 예에 따른 폴리머 패턴 형성방법은 임의의 방향으로 진행하는 광을 마스크를 통하여 양성 감광성 폴리머 막에 조사하는 단계 및 상기 마스크를 제거하고, 평행한 방향으로 진행하는 광을 상기 양성 감광성 폴리머 막에 조사하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 금속 스탬퍼 형성방법은 임의의 방향으로 진행하는 광을 마스크를 통하여 양성 감광성 폴리머 막에 조사하는 단계와, 상기 마스크를 제거하고, 평행한 방향으로 진행하는 광을 상기 양성 감광성 폴리머 막에 조사하는 단계와, 상기 양성 감광성 폴리머 막을 현상하여 폴리머 패턴을 형성하는 단계와, 상기 폴리머 패턴 상에 금속 몰드를 형성하는 단계와, 상기 금속 몰드와 상기 폴리머 패턴을 분리하는 단계 및 상기 분리된 금속 몰드 상에 금속 물질을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 마이크로렌즈 어레이 형성방법은 임의의 방향으로 진행하는 광을 마스크를 통하여 양성 감광성 폴리머 막에 조사하는 단계와, 상기 마스크를 제거하고, 평행한 방향으로 진행하는 광을 상기 양성 감광성 폴리머 막에 조사하는 단계와, 상기 양성 감광성 폴리머 막을 현상하여 폴리머 패턴을 형성하는 단계 및 상기 폴리머 패턴을 마이크로렌즈 어레이 형성용 제1 고분자물질에 전사하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 마이크로렌즈 어레이 형성방법은 임의의 방향으로 진행하는 광을 마스크를 통하여 양성 감광성 폴리머 막에 조사하는 단계와, 상기 마스크를 제거하고, 평행한 방향으로 진행하는 광을 상기 양성 감광성 폴리머 막에 조사하는 단계와, 상기 양성 감광성 폴리머 막을 현상하여 폴리머 패턴을 형성하는 단계와, 상기 폴리머 패턴 상에 금속 몰드를 형성하는 단계와, 상기 금속 몰드와 상기 폴리머 패턴을 분리하는 단계와, 상기 분리된 금속 몰드 상에 금속 스탬퍼를 형성하는 단계 및 상기 금속 스탬퍼를 마이크로렌즈 어레이 형성용 제2 고분자물질에 전사하는 단계를 포함한다.
상기 임의의 방향으로 진행하는 광의 세기를 조절하여, 상기 폴리머 패턴에 포함된 단위 패턴들이 서로 만나게 하는 것이 바람직하다.
상기 마이크로렌즈 어레이에 포함된 마이크로렌즈의 종횡비는 0.5 이상인 것이 바람직하다.
상기 마이크로렌즈 어레이에 포함된 마이크로렌즈들 중 인접한 마이크로렌즈들간의 거리는 0.5 μm 이하인 것이 바람직하다.
상기 제1 고분자물질은 폴리디메틸실옥산(polydimethylsiloxane, PDMS), 자외선에 의해 큐어링(curing)되는 폴리머, 열에 의해 큐어링(curing)되는 폴리머, 스핀-온-글래스(spin-on-glass) 중 하나인 것이 바람직하다.
상기 금속 몰드를 형성하는 단계는 상기 폴리머 패턴 상에 금속 시드층을 증착하는 단계 및 상기 금속 시드층 상에 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 금속 시드층은 이베퍼레이션 (evaporation) 또는 스퍼터링 (sputtering)으로 박막 증착되는 것이 바람직하다.
상기 금속 시드층은 구리(Cu) 또는 금(Au)을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 금속 스탬퍼는 니켈(Ni)을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 금속 스탬퍼는 사출성형(Injection Molding) 또는 핫 엠보싱(Hot Embossing)에 의해 상기 제2 고분자물질에 전사되는 것이 바람직하다.
상기 제2 고분자물질은 폴리디메틸실옥산(polydimethylsiloxane, PDMS), 자외선에 의해 큐어링(curing)되는 폴리머, 열에 의해 큐어링(curing)되는 폴리머, 스핀-온-글래스 (spin-on-glass), 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethylmetaacrylate, PMMA), 폴리카보네이트 (polycarbonate) 중 하나인 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 폴리머 패턴 형성방법을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 폴리머 패턴 형성방법은 기판(100) 상에 형성된 양성 감광성 폴리머 막(110) 상에 마스크(120)를 위치시키는 단계와, 임의의 방향으로 진행하는 광을 마스크(120)를 통하여 양성 감광성 폴리머 막(110)에 조사하는 단계와, 마스크(120)를 제거하고, 평행한 방향으로 진행하는 광을 양성 감광성 폴리머 막에 조사하는 단계 및 양성 감광성 폴리머 막을 현상하는 단계를 포함한다.
먼저 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상에 양성 감광성 폴리머 막(110) 을 형성한다. 기판(100)은 소정의 목적을 갖는 반도체 기판(semiconductor substrate) 또는 유리 기판(glass substrate) 또는 액정 패널(liquid crystal panel) 일 수 있다.
다음으로 도 2에 도시된 바와 같이, 양성 감광성 폴리머 막(110) 상에 소정의 패턴이 형성된 마스크(120)를 위치시키고, 임의의 방향으로 진행하는 광을 마스크(120)를 통하여 양성 감광성 폴리머 막(110)에 조사한다. 이 과정을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, (1) 입력되는 광을 산란시켜 출력하는 디퓨저(130)를 마스크(120) 상에 위치시킨다. 다음으로, (2) 평행한 방향으로 진행하는 광을 디퓨저(130)에 조사한다. 디퓨저(130)는 평행한 방향으로 진행하는 광을 산란시켜 임의의 방향으로 진행하는 광으로 바꾼다. 임의의 방향으로 진행하는 광은 패턴이 형성된 마스크(120)를 통과하여 양성 감광성 폴리머 막(110)에 조사된다. 임의의 방향으로 진행하는 광이 양성 감광성 폴리머 막(110)에 조사되면, 마스크(120) 패턴에 대응하는 형상을 갖는 1차 노광영역(111)이 양성 감광성 폴리머 막(110)에 형성된다. 마스크(120)의 패턴 즉, 마스크(120)의 열린 영역의 폭과 임의의 방향으로 진행하는 광의 세기를 조절하여, 1차 노광영역(111) 즉, 임의의 방향으로 진행하는 광이 조사된 폴리머 영역들이 서로 만나게 할 수 있다. 이와 같이 하면, 폴리머 패턴에 포함된 인접하는 단위 패턴들이 서로 만나게 할 수 있고, 폴리머 패턴의 밀도를 높일 수 있다. 폴리머 패턴의 밀도는 단위면적에 포함된 단위 패턴의 수이다. 예를 들어, 단위 패턴의 폭이 10 μm인 폴리머 패턴을 형성하기 위해서 마스크(120)의 열린 영역의 폭을 3~8 μm로 하고, 임의의 방향으로 진행하는 광의 세 기를 6000~4000 mJ/cm2로 하면, 폴리머 패턴에 포함된 인접한 단위 패턴들이 서로 만나도록 할 수 있다.
다음으로 도 3에 도시된 바와 같이, 마스크(120)를 제거하고, 평행한 방향으로 진행하는 광을 양성 감광성 폴리머 막에 조사한다. 이와 같이 하면, (1) 제거된 마스크(120)의 닫힌 영역 바로 아래 부분에 평행한 방향으로 진행하는 광이 조사되고, (2) 제거된 마스크(120)의 열린 영역 아래 부분 즉, 임의의 방향으로 진행하는 광이 조사된 1차 노광영역(111)의 아래 부분이 평행한 방향으로 진행하는 광에 의하여 추가적으로 노광되어, 2차 노광영역(112)이 형성된다.
다음으로 도 4에 도시된 바와 같이, 1차 노광영역(111) 및 2차 노광영역(112)이 형성된 양성 감광성 폴리머 막을 현상하여 제거하여, 2차 포물선 모양의 단면을 가지는 폴리머 패턴(113)을 형성한다.
폴리머 패턴(113)에 포함된 단위 패턴의 종횡비는 0.5 이상인 것이 바람직하다. 단위 패턴의 종횡비는 단위 패턴의 높이를 단위 패턴의 폭으로 나눈 값이다. 이러한 단위 패턴의 종횡비는 2차 노광영역을 형성하는 평행한 방향으로 진행하는 광의 세기에 따라 조절될 수 있다.
폴리머 패턴(113)에 포함된 단위 패턴들 중 인접한 단위 패턴들 간의 거리를 0.5 μm 이하로 하여, 폴리머 패턴(113)의 밀도를 높일 수 있다.
도 5 내지 도 10은 본 발명의 일실시 예에 따른 금속 스탬퍼 형성방법을 나 타낸 도면이다.
도 5 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 금속 스탬퍼 형성방법은 임의의 방향으로 진행하는 광을 마스크(120)를 통하여 양성 감광성 폴리머 막(110)에 조사하는 단계와, 마스크(120)를 제거하고, 평행한 방향으로 진행하는 광을 양성 감광성 폴리머 막(110)에 조사하는 단계와, 양성 감광성 폴리머 막을 현상하여 폴리머 패턴(113)을 형성하는 단계와, 폴리머 패턴(113) 상에 금속 몰드(900)를 형성하는 단계와, 금속 몰드(900)와 폴리머 패턴(113)을 분리하는 단계 및 분리된 금속 몰드(900) 상에 금속 물질을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 금속 스탬퍼 형성방법에 포함된 공정 단계들 중 폴리머 패턴(113)을 형성하는 단계까지의 공정 단계들은 앞서 상세히 설명한 본 발명의 일실시 예에 따른 폴리머 패턴 형성방법과 동일하다. 따라서 폴리머 패턴(113)을 형성하는 단계까지의 공정 단계들에 대한 설명은 본 발명의 일실시 예에 따른 폴리머 패턴 형성방법에 대한 설명으로 대체한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 폴리머 패턴(113) 상에 금속 몰드(900)를 형성한다.
금속 몰드(900)를 형성하는 단계는 폴리머 패턴(113) 상에 금속 시드층을 증착하는 단계 및 금속 시드층 상에 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 금속 시드층은 이베퍼레이션 (evaporation) 또는 스퍼터링 (sputtering)으로 박막 증착될 수 있다. 금속 시드층은 구리(Cu) 또는 금(Au)을 포함하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않고 도금성이 우수한 물질이면 채택할 수 있다. 금속층 은 도금법에 의해 금속 시드층 상에 형성될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
도 10에 도시된 바와 같이, 금속 몰드(900)와 폴리머 패턴(113)을 분리하고, 분리된 금속 몰드(900) 상에 금속 물질을 형성하고, 금속 몰드와 금속 물질을 분리하여 금속 스탬퍼(1000)를 형성한다.
금속 스탬퍼(1000)는 니켈(Ni) 또는 니켈(Ni) 합금 등과 같이 강도(strength)와 경도(hardness)가 우수한 물질을 채택하여 구성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하여, 금속 스탬퍼(1000)의 내마모성 등을 향상시킬 수 있다.
도 11 내지 도 15는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 마이크로렌즈 어레이 형성방법을 나타낸 도면이다.
도 11 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 마이크로렌즈 형성방법은 임의의 방향으로 진행하는 광을 마스크(120)를 통하여 양성 감광성 폴리머 막(110)에 조사하는 단계와, 마스크(120)를 제거하고, 평행한 방향으로 진행하는 광을 양성 감광성 폴리머 막에 조사하는 단계와, 양성 감광성 폴리머 막을 현상하여 폴리머 패턴(113)을 형성하는 단계 및 폴리머 패턴(113)을 마이크로렌즈 어레이 형성용 제1 고분자물질에 전사하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 마이크로렌즈 어레이 형성방법에 포함된 공정 단계들 중 폴리머 패턴(113)을 형성하는 단계까지의 공정 단계들은 앞서 상세히 설명한 본 발명의 일실시 예에 따른 폴리머 패턴 형성방법과 동일하다. 따라서 폴리머 패턴(113)을 형성하는 단계까지의 공정 단계들에 대한 설명은 본 발명의 일실시 예에 따른 폴리머 패턴 형성방법에 대한 설명으로 대체한다.
도 15에 도시된 바와 같이, 폴리머 패턴(113)을 마이크로렌즈 어레이 형성용 제1 고분자물질에 전사하여 마이크로렌즈 어레이(1500)를 형성한다.
제1 고분자물질은 폴리디메틸실옥산(polydimethylsiloxane, PDMS), 자외선에 의해 큐어링(curing)되는 폴리머, 열에 의해 큐어링(curing)되는 폴리머, 스핀-온-글래스(spin-on-glass) 중 하나일 수 있다.
마이크로렌즈 어레이(1500)에 포함된 마이크로렌즈의 종횡비는 0.5 이상인 것이 바람직하다. 마이크로렌즈의 종횡비는 마이크로렌즈의 높이(H)를 마이크로렌즈의 폭(W)으로 나눈 값이다.
마이크로렌즈 어레이(1500)에 포함된 마이크로렌즈들 중 인접한 마이크로렌즈들 간의 거리를 0.5 μm 이하로 하여, 마이크로렌즈 어레이(1500)의 밀도를 높일 수 있다.
도 16 내지 도 22는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 마이크로렌즈 어레이 형성방법을 나타낸 도면이다.
도 16 내지 도 22에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 마이크로렌즈 어레이 형성방법은 임의의 방향으로 진행하는 광을 마스크(120)를 통하여 양성 감광성 폴리머 막(110)에 조사하는 단계와, 마스크(120)를 제거하고, 평행한 방향으로 진행하는 광을 양성 감광성 폴리머 막에 조사하는 단계와, 양성 감광성 폴리머 막을 현상하여 폴리머 패턴(113)을 형성하는 단계와, 폴리머 패턴(113) 상 에 금속 몰드(900)를 형성하는 단계와, 금속 몰드(900)와 폴리머 패턴(113)을 분리하는 단계와, 분리된 금속 몰드(900) 상에 금속 스탬퍼(1000)를 형성하는 단계 및 금속 스탬퍼(1000)를 마이크로렌즈 어레이(2200) 형성용 제2 고분자물질에 전사하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 마이크로렌즈 어레이 형성방법에 포함된 공정 단계들 중 폴리머 패턴(113)을 형성하는 단계까지의 공정 단계들은 앞서 상세히 설명한 본 발명의 일실시 예에 따른 폴리머 패턴 형성방법과 동일하고, 금속 몰드(900)를 형성하는 단계부터 금속 스탬퍼(1000)를 형성하는 단계까지의 공정 단계들은 앞서 상세히 설명한 본 발명의 일실시 예에 따른 금속 스탬퍼 형성방법과 동일하다. 따라서 폴리머 패턴(113)을 형성하는 단계까지의 공정 단계들에 대한 설명은 본 발명의 일실시 예에 따른 폴리머 패턴 형성방법에 대한 설명으로 대체하고, 금속 몰드(900)를 형성하는 단계부터 금속 스탬퍼(1000)를 형성하는 단계까지의 공정 단계들에 대한 설명은 본 발명의 일실시 예에 따른 금속 스탬퍼 형성방법에 대한 설명으로 대체한다.
도 22에 도시된 바와 같이, 금속 스탬퍼(1000)를 마이크로렌즈 어레이 형성용 제2 고분자물질에 전사하여 마이크로렌즈 어레이(2200)를 형성한다.
금속 스탬퍼(1000)는 사출성형(Injection Molding) 또는 핫 엠보싱(Hot Embossing)에 의해 제2 고분자물질에 전사될 수 있고, 제2 고분자물질은 폴리디메틸실옥산(polydimethylsiloxane, PDMS), 자외선에 의해 큐어링(curing)되는 폴리머, 열에 의해 큐어링(curing)되는 폴리머, 스핀-온-글래스 (spin-on-glass), 폴리 메틸메타아크릴레이트(polymethylmetaacrylate, PMMA), 폴리카보네이트 (polycarbonate) 중 하나일 수 있다.
마이크로렌즈 어레이(2200)에 포함된 마이크로렌즈의 종횡비는 0.5 이상인 것이 바람직하다. 마이크로렌즈의 종횡비는 마이크로렌즈의 높이(H)를 마이크로렌즈의 폭(W)으로 나눈 값이다.
마이크로렌즈 어레이(2200)에 포함된 마이크로렌즈들 중 인접한 마이크로렌즈들 간의 거리를 0.5 μm 이하로 하여, 마이크로렌즈 어레이(2200)의 밀도를 높일 수 있다.
도 23은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 마이크로렌즈 어레이 형성방법에 따라 형성된 다양한 종횡비를 갖는 마이크로렌즈 어레이(2200)의 전자현미경 사진이다.
도 23은 마이크로렌즈 어레이에 포함된 마이크로렌즈의 폭이 10 μm인 경우이다.
도 23의 (a)를 참조하면, 평행한 방향으로 진행하는 광의 세기가 25 mJ/cm2인 경우, 마이크로렌즈의 종횡비가 1.0인 것을 알 수 있다.
도 23의 (b)를 참조하면, 평행한 방향으로 진행하는 광의 세기가 50 mJ/cm2인 경우, 마이크로렌즈의 종횡비가 1.2인 것을 알 수 있다.
도 23의 (c)를 참조하면, 평행한 방향으로 진행하는 광의 세기가 100 mJ/cm2 인 경우, 마이크로렌즈의 종횡비가 1.7인 것을 알 수 있다.
도 23의 (d)를 참조하면, 평행한 방향으로 진행하는 광의 세기가 150 mJ/cm2인 경우, 마이크로렌즈의 종횡비가 2.1인 것을 알 수 있다.
도 24는 도 23의 마이크로렌즈의 단면을 2차 포물선 곡선과 비교한 결과를 나타낸 도면.
도 24에 도시된 바와 같이, 종횡비와 상관없이 마이크로렌즈들의 실제 단면은 이상적인 2차 포물선과 거의 일치함을 알 수 있다. 마이크로렌즈들의 실제 단면은 점선으로 표시되어 있고, 이상적인 2차 포물선 곡선은 실선으로 표시되어 있다.
이상에서 보는 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 실질적으로 2차 포물 선 모양의 단면과 다양한 종횡비를 갖는 폴리머 패턴, 금속 스탬퍼, 마이크로렌즈 어레이를 형성할 수 있는 효과가 있다.
폴리머 패턴 또는 금속 스탬퍼를 사용하여, 마이크로렌즈 어레이를 대량생산할 수 있는 효과가 있다.
마이크로렌즈 어레이의 제조비용을 줄이는 효과가 있다.
마이크로렌즈 어레이의 제조시간을 줄이는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 임의의 방향으로 진행하는 광을 마스크를 통하여 양성 감광성 폴리머 막에 조사하는 단계; 및
    상기 마스크를 제거하고, 평행한 방향으로 진행하는 광을 상기 양성 감광성 폴리머 막에 조사하는 단계;
    를 포함하는 폴리머 패턴 형성방법.
  2. 임의의 방향으로 진행하는 광을 마스크를 통하여 양성 감광성 폴리머 막에 조사하는 단계;
    상기 마스크를 제거하고, 평행한 방향으로 진행하는 광을 상기 양성 감광성 폴리머 막에 조사하는 단계;
    상기 양성 감광성 폴리머 막을 현상하여 폴리머 패턴을 형성하는 단계;
    상기 폴리머 패턴 상에 금속 몰드를 형성하는 단계;
    상기 금속 몰드와 상기 폴리머 패턴을 분리하는 단계; 및
    상기 분리된 금속 몰드 상에 금속 물질을 형성하는 단계;
    를 포함하는 금속 스탬퍼 형성방법.
  3. 임의의 방향으로 진행하는 광을 마스크를 통하여 양성 감광성 폴리머 막에 조사하는 단계;
    상기 마스크를 제거하고, 평행한 방향으로 진행하는 광을 상기 양성 감광성 폴리머 막에 조사하는 단계;
    상기 양성 감광성 폴리머 막을 현상하여 폴리머 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 폴리머 패턴을 마이크로렌즈 어레이 형성용 제1 고분자물질에 전사하는 단계;
    를 포함하는 마이크로렌즈 어레이 형성방법.
  4. 임의의 방향으로 진행하는 광을 마스크를 통하여 양성 감광성 폴리머 막에 조사하는 단계;
    상기 마스크를 제거하고, 평행한 방향으로 진행하는 광을 상기 양성 감광성 폴리머 막에 조사하는 단계;
    상기 양성 감광성 폴리머 막을 현상하여 폴리머 패턴을 형성하는 단계;
    상기 폴리머 패턴 상에 금속 몰드를 형성하는 단계;
    상기 금속 몰드와 상기 폴리머 패턴을 분리하는 단계;
    상기 분리된 금속 몰드 상에 금속 스탬퍼를 형성하는 단계; 및
    상기 금속 스탬퍼를 마이크로렌즈 어레이 형성용 제2 고분자물질에 전사하는 단계;
    를 포함하는 마이크로 렌즈 어레이 형성방법.
  5. 제3 항 또는 제4 항에 있어서,
    상기 임의의 방향으로 진행하는 광의 세기를 조절하여, 상기 폴리머 패턴에 포함된 단위 패턴들이 서로 만나게 하는 마이크로렌즈 어레이 형성방법.
  6. 제3 항 또는 제4 항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈 어레이에 포함된 마이크로렌즈의 종횡비는 0.5 이상인 마이크로렌즈 어레이 형성방법.
  7. 제3 항 또는 제4 항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈 어레이에 포함된 마이크로렌즈들 중 인접한 마이크로렌즈들간의 거리는 0.5 μm 이하인 마이크로렌즈 어레이 형성방법.
  8. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 고분자물질은 폴리디메틸실옥산(polydimethylsiloxane, PDMS), 자외선에 의해 큐어링(curing)되는 폴리머, 열에 의해 큐어링(curing)되는 폴리머, 스핀-온-글래스(spin-on-glass) 중 하나인 마이크로렌즈 어레이 형성방법.
  9. 제4 항에 있어서,
    상기 금속 몰드를 형성하는 단계는
    상기 폴리머 패턴 상에 금속 시드층을 증착하는 단계; 및
    상기 금속 시드층 상에 금속층을 형성하는 단계;
    를 포함하는 마이크로렌즈 어레이 형성방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 금속 시드층은 이베퍼레이션 (evaporation) 또는 스퍼터링 (sputtering)으로 박막 증착되는 마이크로렌즈 어레이 형성방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 금속 시드층은 구리(Cu) 또는 금(Au)을 포함하는 마이크로렌즈 어레이 형성방법.
  12. 제4 항에 있어서,
    상기 금속 스탬퍼는 니켈(Ni)을 포함하는 마이크로렌즈 어레이 형성방법.
  13. 제4 항에 있어서,
    상기 금속 스탬퍼는 사출성형(Injection Molding) 또는 핫 엠보싱(Hot Embossing)에 의해 상기 제2 고분자물질에 전사되는 마이크로렌즈 어레이 형성방법.
  14. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 고분자물질은 폴리디메틸실옥산(polydimethylsiloxane, PDMS), 자외선에 의해 큐어링(curing)되는 폴리머, 열에 의해 큐어링(curing)되는 폴리머, 스핀-온-글래스 (spin-on-glass), 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethylmetaacrylate, PMMA), 폴리카보네이트 (polycarbonate) 중 하나인 마이크로렌즈 어레이 형성방법.
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