KR20090130717A - 마이크로 렌즈용 코팅필름 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이미지 센서 상부에 형성되는 마이크로 렌즈용 코팅필름 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 마이크로렌즈 어레이가 형성된 고분자 필름상에 금속 산화물층을 적층하여 적외선 차단 및 무반사 기능을 갖는 코팅필름을 형성하기 위한 마이크로 렌즈용 코팅필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 마이크로 렌즈용 코팅필름은 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 고분자 필름; 및 상기 고분자 필름상에 서로 다른 금속 산화물층이 교대로 적층하여 형성된 복수의 박막층를 포함함에 기술적 특징이 있다.
마이크로, 렌즈, 어레이, IR, 무반사, 코팅필름

Description

마이크로 렌즈용 코팅필름 및 그 제조방법{Fabricating methode of coating film for microlens and the same}
본 발명은 이미지 센서 상부에 형성되는 마이크로 렌즈용 코팅필름 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 마이크로렌즈 어레이가 형성된 고분자 필름상에 금속 산화물층을 적층하여 적외선 차단 및 무반사 기능을 갖는 코팅필름을 형성하기 위한 마이크로 렌즈용 코팅필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
마이크로 렌즈 어레이(MLA)는 프로젝션 디스플레이 및 디지털 카메라에 사용되고 있는 CCD 또는 CMOS 이미지 센서에 사용되고 있다.
카메라의 높은 해상도 구현을 위하여 이미지 센서의 화소 수는 증가하고 있으나, 이에 따라 이미지 센서에서 광을 받는 영역의 면적은 점차 감소하고 있다. 이는 각 픽셀 상에 입사되는 광량 또한 감소한다는 것을 의미한다.
한편, 광을 받아 들이는 픽셀의 광활성 부분은 총 픽셀 영역의 50％ 또는 그 미만이기 때문에, 픽셀 어레이 상부에 마이크로렌즈 어레이를 형성함으로써, 픽셀의 광활성 영역으로 입사하는 광량을 증가시키는 것이 바람직하다.
도 1은 종래의 기술에 따른 이미지 센서의 모듈 단면도이다.
일반적으로 이미지 센서 모듈(110)은 이미지 센서 (120)상부의 인접한 곳에 IR 필터(130)가 위치하고, 그 상부에 집광렌즈(140)가 구비된다.
집광렌즈(140)로 입사된 빛은 IR 필터(130)를 통과한 후, 마이크로 렌즈(150)에서 굴절된 후, 이미지 센서(120)로 집광된다.
그러나, 종래의 이미지 센서 모듈(110)의 경우, IR 필터(130)에 대응하는 두께만큼, 모듈의 두께가 증가하는 단점이 있다.
또한, IR 필터(130)가 파티클을 포함한 이물질에 대한 민감도가 크다는 단점이 있어, 이미지 센서 모듈(110) 제작시 발생한 파티클에 의하여 IR 필터(130)의 표면이 오염되는 단점이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 고분자 필름상에 증착공정을 이용하여 다층의 IR 차단필름을 형성함으로써, 이미지 센서 모듈의 두께를 줄이고, 종래의 IR 필터가 오염되는 문제점을 해결할 수 있는 마이크로 렌즈용 코팅필름 및 그 제조방법을 제공함에 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 고분자 필름; 및 상기 고분자 필름상에 서로 다른 금속 산화물층이 교대로 적층하여 형성된 복수의 박막층을 포함하는 마이크로 렌즈용 코팅필름에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 챔버내 서셉터에 구비된 기판상에 고분자 필름을 안착시키는 단계; 상기 챔버에 구비된 제1 마그네트론 건에 전압을 인가하여 제1금속층을 형성하는 단계; 상기 제1금속층에 이온 빔을 조사하여 제1금속 산화물층을 형성하는 단계; 상기 제1금속 산화물층에 제2금속층을 형성하는 단계; 및 상기 제2금속층에 이온 빔을 조사하여 제2금속 산화물층을 형성하는 단계 을 포함하는 마이크로 렌즈용 코팅필름의 제조방법에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명의 마이크로 렌즈용 코팅필름 및 그 제조방법은 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 고분자 필름상에 복수의 금속 산화물층을 교대로 적층함으로써, 이미지 센서 모듈의 두께를 감소시키면서, IR 차단 또는 무반사 기능을 갖는 마이크로 렌즈 어레이를 형성할 수 있는 현저하고도 유리한 효과가 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 마이크로 렌즈용 코팅필름은 마이크로 렌즈 어레이(MLA)가 형성된 고분자 필름상에 스퍼터링을 이용하여 다층의 박막으로 형성할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 구성도이다.
챔버(210)의 일측에는 챔버(210)내의 초기 압력과 스퍼터링에 적합한 증착압력을 조절하기 위한 로터리 및 터보 펌프(250)와 함께 게이트 밸브가 구비되어 있다. 그리고 챔버(210)의 양측에 기판상에 서로 다른 금속층을 형성하기 위한 타겟(330)이 부착된 평판형 마그네트론 건(230,240)이 구비되어 있다. 마그네트론 건(230,240) 사이에는 증착된 금속층에 이온(310)을 조사하여 금속 산화물층(330)을 형성하기 위한 산소 이온소스와 이온 건(260)이 구비되어 있다.
평판형 마그네트론 건(230,240)에는 전압을 인가하기 위하여 DC 전원이 연결되어 있으며, 챔버(210)의 내부에는 기판(270)을 지지하기 위한 서셉터와 서셉터를 회전시켜 기판상에 복수의 타겟(330)으로부터 증착되는 박막을 형성하기 위한 회전장치(220)가 구비되어 있다.
본 발명에 따른 금속 타겟(330)으로는 Nb과 Si 타겟을 사용하며, 기판(270)으로는 고분자 필름(270)을 고정하기 위하여 유리기판을 사용할 수 있다.
타겟(330)과 기판(270)간의 거리는 100 mm이고 이온 건(260)과 기판(270)간의 거리는 120 mm이다. DC전원 공급 장치는 대칭 극(symmetric bipolar)DC 전원을 발생시키는데 최대 802 V와 12 A(=10 kw)의 용량을 가지며 방전주파수는 40 KHz이 다. 기판은 일반 광학용 유리(n=1.52 @ 550 nm)를 사용할 수 있다.
챔버 내에 구비된 서셉터에 고분자 필름이 부착된 기판을 위치시키고, 펌프를 이용하여 진공도를 낮춘다. 그리고 스퍼터링을 위하여 불활성 가스를 주입한 후, Nb 타겟을 스퍼터하여 제1금속층으로 Nb층을 형성한다. 고분자 필름상에 Nb가 증착되면, 서셉터의 회전으로 Nb층이 형성된 고분자 필름은 이온 건으로 이동하여 Nb층에 이온 소스가 조사되어 제1금속 산화물층인 Nb2O5 층이 형성된다. 다시 기판은 제2금속층을 형성하기 위하여 Si 타겟 하부로 위치하여 Si층이 형성되고 이온 건으로 이동함으로써, 제2금속 산화물층, SiO2 층이 형성된다. 이렇게 반복하여 Nb와 Si를 증착 및 이온조사를 통하여 복수의 층으로 적층된 코팅필름을 형성할 수 있다. 이때, 스퍼터링시 온도 조건은 상온으로 설정하여 진행할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 마이크로 렌즈용 코팅필름의 SEM 이미지이다.
본 발명에 따른 고분자 기판은 PC 필름을 사용하고 고분자 기판상에 형성된 코팅필름은 Nb2O5층 14, SiO2 14층을 적층하여 28층으로 구성된 것으로 IR 차단효과가 있다.
도 5는 본 발명에 따른 고분자 필름상에 IR 차단 코팅필름의 투과율 스펙트럼을 나타낸 것이다.
코팅필름이 형성된 기판을 UV-Vis-spectrophotometer를 사용하여 투과율을 측정하였다.
본 발명에 따른 순수한 PC필름은 굴절률이 가시광선영역에서 약 1.56 정도로 필름 전체 투율은 대략 90.7％이고, 각 경계면에 대한 투과율은 약 95.1％이다.
IR 차단을 위하여 Nb2O5층 14, SiO2 14층, 총 28층 코팅필름으로 설계할 때 식 1과 같이 계산된 투과율(Calculated1*)과 측정된 값(Measured1*)을 비교한 것이다.
[식 1]
Figure 112008503110484-PAT00001
No coaing은 코팅필름이 없는 PC 필름의 투과율을 나타내며, Measured2는 28층의 IR 차단 코팅필름이 형성된 투과율을 나타낸 것이다.
결과를 살펴보면, IR 차단 코팅필름은 650nm 이상의 적외선을 차단효과가 우수하며, 400nm이하의 자외선 영역의 빛도 차단하고 있다. 투과영역인 400-650nm에서는 일부(500-520nm)를 제외하고 90％에 가까운 투과율을 보이고 있는데 이것은 코팅이 안 되어있는 PC 필름의 투과율 95.1％와 크게 차이가 나지 않는 값이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 PC 필름의 투과율 스펙트럼이다.
마이크로 렌즈 어레이의 유무에 따라 PC 필름의 투과율에 차이를 보이고 있다. 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 PC 필름(MLA S4,S5)의 투과율이 낮은 이유는 마이크로 렌즈 형성시 코팅필름이 증착되는 렌즈 맞은편에 형성된 거친 표면에 의하여 빛이 산란됨으로 인한 것이다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
도 1은 종래의 기술에 따른 이미지 센서의 모듈 단면도,
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 구성도,
도 4는 본 발명의 제1일실시예에 따른 마이크로 렌즈용 코팅필름의 SEM 이미지,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 고분자 필름상에 IR 차단 코팅필름의 투과율 스펙트럼,
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 PC 필름에 형성된 IR 차단 코팅필름의 투과율 스펙트럼.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
210: 챔버 220: 회전장치
230,240: 평판형 마그네트론 건 250: 펌프
260: 이온건 270: 기판

Claims (9)

  1. 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 고분자 필름; 및
    상기 고분자 필름상에 서로 다른 금속 산화물층이 교대로 적층하여 형성된 복수의 박막층
    을 포함하는 마이크로 렌즈용 코팅필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 산화물츨은 Nb2O5와 SiO2인 마이크로 렌즈용 코팅필름.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 박막층은 Nb2O5 14층과 SiO2 14층을 포함하는 마이크로 렌즈용 코팅필름.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 Nb2O5층과 SiO2층은 산소 이온이 주입된 마이크로 렌즈용 코팅필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 박막층은 반응성 이온 식각을 이용하여 표면처리된 마이크로 렌즈용 코 팅필름.
  6. 챔버내 서셉터에 구비된 기판상에 고분자 필름을 안착시키는 단계;
    상기 챔버에 구비된 제1 마그네트론 건에 전압을 인가하여 제1금속층을 형성하는 단계;
    상기 제1금속층에 이온 빔을 조사하여 제1금속 산화물층을 형성하는 단계;
    상기 제1금속 산화물층에 제2금속층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2금속층에 이온 빔을 조사하여 제2금속 산화물층을 형성하는 단계를 포함하는 마이크로 렌즈용 코팅필름 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2금속 산화물층 상에 제1금속층을 형성하는 단계;
    상기 제1금속층에 이온 빔을 조사하여 제1금속 산화물층을 형성하는 단계;
    상기 제1금속 산화물층에 제2금속층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2금속층에 이온 빔을 조사하여 제2금속 산화물층을 형성하는 단계를 반복하는 마이크로 렌즈용 코팅필름 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1금속층과 제2금속층을 형성하기 위한 타겟으로 Nb과 Si을 사용하는 마이크로 렌즈용 코팅필름 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 이온 빔은 이온 소스로 산소를 이용하여 상기 제1금속층 및 제2금속층에 조사하는 마이크로 렌즈용 코팅필름 제조방법.
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