專利名稱：微透鏡陣列片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有改進(jìn)的可視角度的微透鏡陣列片及其制造方法。更特別地，本發(fā)明涉及通過(guò)在透明襯底或薄膜上形成微結(jié)構(gòu)、使該微結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝、在拋光后的微結(jié)構(gòu)上排列微透鏡以及在產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)上形成填隙(gap-filling)薄膜而制造的微透鏡陣列片及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前，在微光學(xué)系統(tǒng)中廣泛使用的微透鏡被應(yīng)用于光學(xué)拾波器頭、圖像傳感器等，并且最近正積極開(kāi)展將微透鏡應(yīng)用于各種顯示系統(tǒng)的研究。在更特別的微透鏡被應(yīng)用于顯示系統(tǒng)的實(shí)例中，該微透鏡被應(yīng)用在背投屏幕中，以將從光源投射的圖像放大并將其投射至屏幕上，并且被應(yīng)用于LCD面板來(lái)提高象素的對(duì)比度性能。
現(xiàn)將詳細(xì)說(shuō)明在以上的實(shí)例中應(yīng)用于該背投屏幕的微透鏡陣列片。投影顯示系統(tǒng)被用于將從光源投射的圖像放大并投影在屏幕上，以便提供圖像給觀眾，其中背投屏幕的性能是由多種特性決定的，如增益、可視角度、對(duì)比度、分辨率及均勻性。作為觀看高品質(zhì)圖像的基本要素的屏幕均勻性可由制造過(guò)程來(lái)控制。
圖1是應(yīng)用在背投屏幕中的現(xiàn)有微透鏡陣列片的橫截面圖。如圖1中所示，在透明的支承襯底或薄膜1上形成實(shí)現(xiàn)光散射(diffusion)的基部(base)3，而在該基部3上形成微透鏡4。在微透鏡的上表面，形成填隙(gap-filling)薄膜5。
基部高度和表面粗糙度的不均勻成為使微透鏡陣列片光學(xué)品質(zhì)退化的因素?；扛叨鹊牟痪鶆?qū)е聠蝹€(gè)的微透鏡的光學(xué)特性的改變。當(dāng)具有這種不均勻高度的基部的微透鏡陣列被用在背投屏幕中時(shí)，其將影響黑色矩陣(black matrices)的形狀和密度，并且當(dāng)其被用于圖像傳感器的光學(xué)片時(shí)，其將使該傳感器的精確性退化。同樣地，基部表面粗糙度的不均勻性影響在基部上形成的微透鏡，從而使得難以制造高品質(zhì)的屏幕或圖像傳感器。
如上所述，在微透鏡陣列片的制造過(guò)程中出現(xiàn)的基部的高度或表面粗糙度的不均勻，成為使微透鏡陣列片光學(xué)性能退化的要素。特別是在背投屏幕的情況，當(dāng)基部的高度變得不均勻時(shí)，各個(gè)微透鏡的焦距將改變，并且將影響通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)在微透鏡上形成的黑矩陣的形狀和密度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明已經(jīng)解決了在現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問(wèn)題，并且本發(fā)明的目的是提供具有均勻的光學(xué)性能的微透鏡陣列片及其制造方法，該均勻的光學(xué)性能是由對(duì)在該微透鏡陣列片的制造過(guò)程中出現(xiàn)的基部的高度和表面粗糙度的不均勻性的改進(jìn)而產(chǎn)生的。
本發(fā)明的另一目的是提供具有優(yōu)選的散射角度、可控的可視角度特性以及改進(jìn)的均勻性的微透鏡陣列片及其制造方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供微透鏡陣列片，其包括透明襯底，其被排列有微透鏡；基部，在該透明襯底上形成到由用戶確定的高度，該基部被形成在后來(lái)微透鏡要形成的同一位置上；在該基部上形成的微透鏡；以及填隙薄膜，其被加在產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)上，其中作為對(duì)該基部的上部進(jìn)行平坦化處理的結(jié)果，基部具有相同的高度。
另一方面，本發(fā)明提供制造微透鏡陣列片的方法，其包括以下步驟(a)在透明的支承襯底或薄膜上淀積具有用戶所需的形狀和高度的基部成形模，并且在基部成形模間填充被用作基部的材料；(b)對(duì)該用作基部的材料的上部進(jìn)行拋光，以便形成有同樣水平面的基部，并將該基部成形模去除；(c)在形成的基部上淀積微透鏡；以及(d)在產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)上淀積填隙薄膜。
在本發(fā)明中，該基部?jī)?yōu)選地由至少一種從硅、玻璃、透明金屬以及有機(jī)聚合物構(gòu)成的組中選擇的材料制成。
在本發(fā)明中，根據(jù)微透鏡陣列，基部的平面結(jié)構(gòu)具有圓形形狀、橢圓形狀或多邊形形狀等，其優(yōu)選地類似于要在每一基部上形成的微透鏡的上部的形狀。
在本發(fā)明中，填隙薄膜優(yōu)選地通過(guò)至少一個(gè)從下列構(gòu)成的組中選擇的工藝而形成電鍍、非電解電鍍、濺射、升華淀積、化學(xué)氣相淀積以及旋轉(zhuǎn)或噴射涂覆過(guò)程。


圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的微透鏡陣列片的橫截面圖；圖2a是說(shuō)明填充基部步驟的橫截面圖；圖2b是說(shuō)明平坦化步驟的橫截面圖；圖2c是說(shuō)明去除基部成形模的橫截面圖；圖2d是說(shuō)明淀積微透鏡步驟的橫截面圖；圖2e是說(shuō)明淀積填隙薄膜的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，將參考

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在附圖中，相同附圖標(biāo)記表示相同的部分，并且將忽略那些被認(rèn)為是非必須的使得本發(fā)明主題不清晰的已知的功能和結(jié)構(gòu)。
圖2a至2e是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造微透鏡陣列片的過(guò)程。
現(xiàn)將參考圖2a至2e說(shuō)明制造微透鏡陣列片的過(guò)程。
圖2a說(shuō)明填充基部30的步驟。如圖2a中所示，在透明支承襯底或薄膜10上形成具有用戶所需的形狀和厚度的基部成形模20，并且將用作基部的材料裝入進(jìn)模20之間的縫隙。該基部30優(yōu)選地由從硅、玻璃、透明金屬和有機(jī)聚合物中選擇的至少一種物質(zhì)來(lái)形成，其被對(duì)于基部成形模20選擇性地刻蝕?；谠摶砍尚文?0的形狀，每一基部的平面結(jié)構(gòu)可以具有圓形形狀、橢圓形形狀、多邊形形狀或其他形狀。
圖2b說(shuō)明平坦化基部30的步驟。如圖2b中所示，要被用作基部的材料經(jīng)過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)來(lái)形成具有所需厚度的基部30。
圖2c說(shuō)明去除基部成形模20的步驟，其中有選擇地去除該基部成形模20。
圖2d說(shuō)明淀積微透鏡40的步驟，其中在該基部30上形成微透鏡40。
圖2e說(shuō)明淀積填隙薄膜50的步驟，其中在微透鏡40上形成該填隙薄膜50，從而制造微透鏡陣列片。如圖2e中所示，在由CMP工藝使得該基部30具有同樣的高度之后，在各個(gè)基部上形成微透鏡40，從而制造均勻的微透鏡陣列。同樣地，通過(guò)CMP工藝可以控制該微透鏡片的光學(xué)性能。
當(dāng)基部30具有低于圖2e中所示的高度時(shí)，填隙薄膜50上表面的曲率半徑將增加，使得產(chǎn)生的陣列片的光可視角度將比基于微透鏡40的曲率半徑而設(shè)計(jì)的情況窄。即，由于可以基于基部30的高度來(lái)調(diào)節(jié)要形成的微透鏡陣列片的光可視角度，所以可以根據(jù)設(shè)計(jì)者所設(shè)計(jì)的光可視角度，通過(guò)進(jìn)行CMP過(guò)程來(lái)確定該基部30的高度。
同時(shí)，本發(fā)明所加的該填隙薄膜50可以通過(guò)任何常規(guī)的薄膜形成過(guò)程來(lái)形成根據(jù)，如電鍍、非電解電鍍、濺射、升華淀積、化學(xué)氣相淀積以及旋轉(zhuǎn)或噴射涂覆過(guò)程。
而且，上述制造微透鏡陣列片的方法可以被用于大規(guī)模生產(chǎn)，也可以被用來(lái)形成在大規(guī)模生產(chǎn)中使用的母版(master)。使用上述方法制造的微透鏡陣列片的微結(jié)構(gòu)能被用作制造母版的模具(mold)。因此，使用該微透鏡陣列片作為母版，結(jié)合諸如母版再現(xiàn)和注入技術(shù)的使用，允許該微透鏡陣列片的大規(guī)模再生產(chǎn)。
通過(guò)上述方法制造的微透鏡陣列片可以被應(yīng)用于背投屏幕、LCD面板以及圖像傳感器如CCD或CMOS成像器件。而且，其可以提供均勻的光學(xué)品質(zhì)，并且其光學(xué)性能能夠易于控制，使得在該微透鏡陣列片的光學(xué)性能方面有很大的改進(jìn)。
根據(jù)本發(fā)明的微透鏡陣列片可以被應(yīng)用作光學(xué)片，其被放置來(lái)對(duì)應(yīng)于背投屏幕、電荷耦合器件(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)成像器件的像素，使得增強(qiáng)該器件的靈敏度，并減少該器件的像素間干擾。而且，該獨(dú)創(chuàng)的微透鏡陣列片被應(yīng)用作光學(xué)片，以改進(jìn)LCD(液晶顯示器)面板像素的對(duì)比度性能，調(diào)節(jié)發(fā)射光的擴(kuò)散角度或調(diào)節(jié)光增益。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在基部成形后又附加地進(jìn)行CMP處理，可以制造均勻的微透鏡陣列。該獨(dú)創(chuàng)的微透鏡陣列片可以被用作要求高品質(zhì)的顯示系統(tǒng)的屏幕，并且也可以被應(yīng)用于各種圖像傳感器的光學(xué)片，使得在該傳感器的精確性方面有很大的改進(jìn)。
此外，本發(fā)明提供能夠調(diào)節(jié)基部高度技術(shù)，以允許微透鏡陣列片的光學(xué)性能易于控制。
盡管出于解釋性的目的描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在不背離所附權(quán)利要求中公開(kāi)的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，本發(fā)明的各種修改、增補(bǔ)和替換都是可能的。
權(quán)利要求
1.一種微透鏡陣列片，其包括襯底；基部，其具有相同的高度，被淀積在該襯底上；微透鏡，其被淀積在該基部上；以及填隙薄膜，其被淀積在產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)上。
2.如權(quán)利要求1所述的微透鏡陣列片，其中該基部通過(guò)改變其高度來(lái)調(diào)節(jié)光可視角度。
3.如權(quán)利要求1所述的微透鏡陣列片，其中該基部包含至少一種由硅、玻璃、透明金屬和有機(jī)聚合物中選擇的材料。
4.如權(quán)利要求1所述的微透鏡陣列片，其中該基部的平面結(jié)構(gòu)具有至少一種由圓形、橢圓形和多邊形形狀中選擇的形狀。
5.如權(quán)利要求1所述的微透鏡陣列片，其中該微透鏡由有機(jī)材料制成。
6.如權(quán)利要求5所述的微透鏡陣列片，其中該微透鏡還包含至少一種從金屬、氧化物、氮化物和有機(jī)聚合物中選擇的材料。
7.如權(quán)利要求1所述的微透鏡陣列片，其中該微透鏡由無(wú)機(jī)材料制成。
8.如權(quán)利要求7所述的微透鏡陣列片，其中該微透鏡還包含至少一種從金屬、氧化物、氮化物和有機(jī)聚合物中選擇的材料。
9.如權(quán)利要求7所述的微透鏡陣列片，其中每一微透鏡具有小于1-10mm的尺寸。
10.一種制造微透鏡陣列片的方法，包括以下步驟(a)在透明支承襯底或薄膜上淀積基部成形模，并在該基部成形模間裝入要用作基部的材料；(b)對(duì)要用作基部的材料的上部進(jìn)行拋光，使得形成具有同樣水平面的基部，并去除基部成形模；(c)在形成的基部上淀積微透鏡；以及(d)在產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)上淀積填隙薄膜。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該基部包含至少一種從硅、玻璃、透明金屬和有機(jī)聚合物中選擇的材料。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該基部的平面結(jié)構(gòu)具有至少一種從圓形、橢圓形和多邊形形狀中選擇的形狀。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該微透鏡由有機(jī)材料制成。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中該微透鏡還包含至少一種從金屬、氧化物、氮化物和有機(jī)聚合物中選擇的材料。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該微透鏡由無(wú)機(jī)材料制成。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中該微透鏡還包含至少一種從金屬、氧化物、氮化物和有機(jī)聚合物中選擇的材料。
17.如權(quán)利要求10所述的方法，其中每一微透鏡具有小于1-10mm的尺寸。
18.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該填隙薄膜通過(guò)至少一種從電鍍、非電解電鍍、濺射、升華淀積、化學(xué)氣相淀積和旋轉(zhuǎn)或噴射涂覆工藝中選擇的工藝來(lái)形成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種微透鏡陣列片及其制造方法。該微透鏡陣列片包括透明襯底，其被排列有微透鏡；基部，其被在該透明襯底上形成至由用戶所定的高度，該基部被形成在與后來(lái)要形成微透鏡的相同的位置上；微透鏡，其被形成在基部上；以及填隙薄膜，其被加在產(chǎn)生的微結(jié)構(gòu)上，其中作為對(duì)該基部的上部進(jìn)行平坦化的結(jié)果，該基部具有相同的高度。該方法包括步驟(a)在透明支承襯底或薄膜上淀積具有用戶所需的形狀和厚度的基部成形模，并在該基部成形模間裝入要用作基部的材料；(b)對(duì)要用作基部的材料的上部進(jìn)行拋光，使得形成具有相同水平面的基部，并去除該基部成形模；(c)在形成的基部上淀積微透鏡；以及(d)在產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)上淀積填隙薄膜。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1752775SQ20051010752
公開(kāi)日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2005年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月24日
發(fā)明者吳昌勛, 權(quán)赫, 林泰宣, 李泳柱, 樸紀(jì)垣, 成東默, 李根雨 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社, Lg麥可龍電子公司