專利名稱：微透鏡陣列的曝光裝置和曝光方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于液晶面板等的微透鏡陣列的曝光裝置和曝光方法。
背景技術：
投影型液晶顯示裝置，與投影型陰極射線管顯示裝置相比，具有以下優(yōu)異的特點色再現(xiàn)范圍寬、因小型·輕而容易攜帶、因不受地磁場影響而不需進行會聚調(diào)整等，還由于容易構成大畫面，故認為其將成為今后家庭用圖像顯示裝置的主流。
在使用液晶顯示元件的彩色的投影型圖像顯示方式中，有使用與三基色對應的三片液晶顯示元件的三板式和僅使用一片的單板式。前者的三板式，分別獨立地具有將白色光分別分成R·G·B三基色的光學系統(tǒng)和控制各色光而形成圖像的三片液晶顯示元件，將各色的圖像進行光學重疊而進行全彩色的顯示。
在該三板式的結構中，能有效利用從白色光源射出的光，并具有色純度高的優(yōu)點，但如上所述，由于需要色分離系統(tǒng)和色合成系統(tǒng)，故光學系統(tǒng)繁雜且零件個數(shù)多，對低成本化和小型化有困難。
與此相反，單板式是僅使用一片液晶顯示元件的構成，是利用投影光學系統(tǒng)對具有瑪賽克(日文モザイク)狀、條狀等的三基色彩色濾鏡圖形的液晶顯示元件進行投影的結構，由于使用的液晶顯示元件可以是一片、且與三片式相比光學系統(tǒng)的結構也簡單，故適合于低成本、小型的投影型系統(tǒng)。
但是，在所述單板式的場合，由于產(chǎn)生彩色濾鏡引起的光的吸收或反射，故只能利用入射光的約1/3，為了解決這樣的缺點，揭示了使用二層結構的微透鏡陣列的無彩色濾鏡的單板式液晶顯示裝置。(參照例如日本專利特開平7-181487號公報(
公開日1995年7月21日)(與美國專利NO.5,633,737相對應))。
這是利用配置成扇形的二色鏡、將來自白色光源的白色光分成R、G、B的各色、分別以不同的角度向配置在液晶顯示元件的光源側的微透鏡陣列射入的結構。通過第1微透鏡陣列的各光束，利用第2微透鏡，使用二色鏡分割的R、G、B的主光線折射成大致平行的狀態(tài)，且與各自對應的色信號被分配照射在利用獨立施加的信號電極所驅(qū)動的液晶部位。
在該裝置中，由于不使用吸收型的彩色濾鏡，不僅提高光的利用效率，并由于透過微透鏡陣列后的各色的主光線成為大致平行，由于到達投影透鏡的各色主光線的擴散較小，由于無投影透鏡上的遮光引起的光量降低，故能提供極明亮的圖像。
這里，第2微透鏡，為了使G、B的主光線偏向成與R的主光線平行需要相當大的折射力，在透鏡厚度大的基礎上像素排列呈瑪賽克狀，必須形成垂直壁，存在的問題是該部分的傾斜與光效率降低有關聯(lián)，具體的制造方法和曝光方法未揭示。
又，關于二層結構的微透鏡陣列的制造方法，揭示了將第1層用2P成形方法制造，再以不同的折射率材料用與第1層相同的壓模進行成形的方法(例如，參照日本專利特開2000-98102號公報(
公開日2000年4月7日))。
但是，在所述二層結構的微透鏡陣列的制造方法中，要使用筆直的軸承使壓模在成形時上下運動，但這時，由于第1微透鏡與第2微透鏡的面內(nèi)方向的位置對準精度取決于所述軸承的精度，要抑制在規(guī)格所需的像素間距的10％以內(nèi)是困難的。即，當超過該范圍而產(chǎn)生位置偏差時，不僅光效率顯著降低，而且由于光束進入相鄰的像素中，發(fā)生所謂的混色而使畫面質(zhì)量著降低等問題。
又，為了使所述位置偏差限止在最小限度，在使第1微透鏡成形后，由于必須對與基板、壓模一起設置在裝置上的第2微透鏡進行成形，故第1微透鏡陣列與第2微透鏡陣列的形狀相同，無為了獲得最佳的光效率所需的設計自由度，由于不能制造日本專利公報特開平7-18148號公報所揭示的形狀，故不能獲得足夠的特性。
又，由于必須按第1微透鏡陣列、第2微透鏡陣列、基板的順序使折射率依次增大，UV樹脂的折射率的幅度有限制，故在透鏡面上的折射率差取得不夠充分，不能制造短焦點距離的透鏡。
此外，在使用模具的2P法及注射成形法中，由于形成所述垂直壁，存在模具加工相當困難、或即使例如可制造垂直壁而在脫模時也存在透鏡部損壞的問題，而能解決這些問題的曝光裝置還沒有。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，其目的在于，提供位置容易對準的，高精度的微透鏡陣列的曝光裝置和高精度且光效率高的微透鏡陣列的曝光方法。
為了解決上述問題，本發(fā)明的微透鏡陣列的曝光裝置，包括使來自光源的光束進行二次點光源化的二次點光源化部，以及使二次點光源化的光射入、并調(diào)節(jié)該光的亮度的亮度調(diào)節(jié)部，使被亮度調(diào)節(jié)后的光成平行光束、并通過預先形成的第1微透鏡陣列、導向形成第2微透鏡陣列的感光性樹脂層的平行光束化部。
采用上述的發(fā)明，從光源照射的光束向二次點光源化部射入，在該部被二次點光源化。二次點光源化后的光向亮度調(diào)節(jié)部射入，因此能調(diào)節(jié)入射光的亮度。由此，各點光源，由于作為各自的亮度可變的點光源起作用，故能對向感光性樹脂層照射的光分別調(diào)節(jié)到所需的照度。
被亮度調(diào)節(jié)后的光，向平行光束化部射入，在該部中平行光束化。這樣被平行光束化后的光，向預先形成的第1微透鏡陣列射入，這里，被折射·聚光并導向感光性樹脂層而對該感光性樹脂層高精度地進行曝光。上述感光性樹脂層被曝光而形成第2微透鏡陣列。
從上述平行光束化部導向上述第2微透鏡陣列的光的入射角由二次點光源化部的二次點光源的位置來決定，(利用上述亮度調(diào)節(jié)部的調(diào)節(jié)就能改變)對于各平行光束的第2微透鏡陣列的照度(對于感光性樹脂層的照度)。
據(jù)此，沒有如以往那樣使用軸承在壓模成形時上下運動而使第1和第2微透鏡的面內(nèi)方向進行位置對準的煩雜的對準工序，能高精度地制造第2微透鏡陣列。其結果，微透鏡陣列的光效率顯著提高，并預先避免隨著光束進入相鄰的像素而發(fā)生混色，故能顯著提高畫質(zhì)。
并且，由于利用亮度調(diào)節(jié)部的亮度調(diào)節(jié)能對在感光性樹脂層上的照度進行調(diào)節(jié)，故不會因上述對準工序制約設計，就能顯著增大為獲得最佳的光效率所必需的設計自由度，加上由于能充分確保透鏡面上的折射率差而能制造短焦點距離的透鏡。還由于不需要以往的模具加工，不要求形成垂直壁，因此，能可靠地克服以往脫模時透鏡部損壞的不良情況。
為了解決上述問題，本發(fā)明的微透鏡陣列的曝光方法，包括使照射強度大致均勻的光束進行二次點光源化的工序、對二次點光源化后的光的亮度進行調(diào)節(jié)(使與微透鏡陣列的加工形狀一致)的工序、以及將所述二次點光源化后的光變換成多個平行光束的工序，利用所述多個平行光束通過微透鏡陣列的光對感光性樹脂層進行曝光。
采用上述方法，被二次點光源化后的光能調(diào)節(jié)其亮度。因此，各點光源，由于作為各自亮度可變的點光源起作用，故能對向感光性樹脂層照射的光調(diào)節(jié)到所需的照度。
在亮度調(diào)節(jié)后的光被平行光束化后，被折射·聚光并導向形成微透鏡陣列的感光性樹脂層，能高精度地對上述感光性樹脂層進行曝光。
上述平行光束化的光向微透鏡陣列的入射角度，取決于二次點光源的位置，故能利用亮度的調(diào)節(jié)改變對各平行光束的微透鏡陣列的照度(對感光性樹脂層的照度)。
因此，沒有如以往那樣使用軸承在壓模成形時上下運動而使第1和第2微透鏡的面內(nèi)方向進行位置對準的煩雜的對準工序，能高精度地制造第2微透鏡陣列。其結果，微透鏡陣列的光效率顯著提高，并能避免隨著光束進入相鄰的像素而發(fā)生混色，故能顯著提高畫質(zhì)。
并且，由于利用亮度調(diào)節(jié)部的亮度調(diào)節(jié)能調(diào)節(jié)感光性樹脂層上的照度，故不會因上述對準工序制約設計，就能顯著增大為獲得最佳的光效率所必需的設計自由度，加上由于能充分確保透鏡面上的折射率差而能制造短焦點距離的透鏡。還由于不需要以往的模具加工，不要求形成垂直壁，因此，能可靠地克服以往脫模時透鏡部損壞的不良情況。
本發(fā)明的其它目的、特點和優(yōu)點，根據(jù)以下的記載能充分了解。又，本發(fā)明的優(yōu)點，用參照附圖的下述說明就會明白。
附圖的簡單說明

圖1(a)是表示本發(fā)明的一實施形態(tài)的微透鏡陣列的曝光裝置的結構圖，圖1(b)是表示本發(fā)明的另一實施形態(tài)的微透鏡陣列的曝光裝置的結構的側視圖。
圖2是表示本發(fā)明的實施形態(tài)的微透鏡基板的結構的剖視圖。
圖3(a)和圖3(b)是表示本發(fā)明的實施形態(tài)的用視準透鏡和第1微透鏡陣列形成的光學系統(tǒng)的成像關系的剖視圖。
圖4是表示本發(fā)明的實施形態(tài)的微透鏡基板的結構的剖視圖。
圖5(a)至圖5(g)是本發(fā)明的實施形態(tài)的微透鏡陣列的制造流程圖。
圖6(a)是表示第1微透鏡陣列的結構的俯視圖，圖6(b)是表示第2微透鏡陣列的結構的俯視圖，圖6(c)是表示第1微透鏡陣列與第2微透鏡陣列的位置關系的俯視圖，圖6(d)是表示第2微透鏡陣列與像素的位置關系的俯視圖。
圖7(a)是表示與在透過率分布掩膜上形成的第2微透鏡對應的圖形的俯視圖，圖7(b)和圖7(c)是表示圖形的剖面的透過率分布圖。
圖8(a)和圖8(b)是表示透過率分布掩膜和微跨(日文マイケロフライアイ)透鏡的結構的側視圖。
圖9是表示本發(fā)明的實施形態(tài)的微透鏡基板的曝光的側視圖。
圖10是表示本發(fā)明的實施形態(tài)的微透鏡基板的曝光的側視圖。
圖11是表示本發(fā)明的實施形態(tài)的微透鏡基板的曝光的側視圖。
具體實施例方式
〔第1實施形態(tài)〕根據(jù)圖1(a)對本發(fā)明的第1實施形態(tài)進行說明。
圖1(a)是表示本發(fā)明的微透鏡陣列的曝光裝置的結構圖。
如圖1(a)所示，微透鏡陣列的曝光裝置，由光源單元(光源)1、微蠅眼透鏡(日文マイクロフライアイレンズ)(二次點光源化部)2、透過率分布掩膜(亮度調(diào)節(jié)部)3、視準透鏡(平行光束化部)4、微透鏡基板用光圈(光圈構件)5構成。又，利用微透鏡陣列的曝光裝置進行曝光的微透鏡基板6，靠近微透鏡基板用光圈5配置。
光源單元1，是射出對微透鏡陣列進行曝光用的光的構件，包括橢圓鏡7、高壓水銀燈8、均分鏡(日文インテゲレ一タ)9、聚光透鏡10、波長選擇濾鏡11。
橢圓鏡7，具有聚光功能，對從高壓水銀燈8所照射的光進行聚光。
均分鏡9，是使從高壓水銀燈8所照射的光及利用橢圓鏡7所聚光的光的照度分布均勻的構件。在本實施形態(tài)中，使用蠅眼透鏡(日文フライアイレンズ)，但是，有的可使用棒狀(rod)均分鏡代替蠅眼透鏡。
聚光透鏡10，是使透過均分鏡9的光平行的構件。
波長選擇濾鏡11，是在透過聚光透鏡10的光中、僅對具有特定的波長的光進行選擇并使透過的構件。在本實施形態(tài)中，與作為被曝光物(感光性樹脂層)的負防蝕涂層的感光波長特性相符，僅透過具有i線(365nm)附近的波長的光，又，波長選擇濾鏡11也可選擇符合被曝光物的波長特性而透過波長不同的光的構件。
微蠅眼透鏡2，是使從光源單元1射出的光束的光強度均勻化構件。微蠅眼透鏡2，是將有聚光功能的透鏡(光學元件)二維地配置的構件。從光源單元1射出的平行光，由于透過微蠅眼透鏡2，故被二次光源化。
透過率分布掩膜3被配置在透過微蠅眼透鏡2后的二次光源的位置。透過率分布掩膜3，是具有對于與微透鏡陣列的各透鏡對應的i線的透過率分布的光掩膜，利用其透過率對二次點光源的光強度進行調(diào)制，成為具有規(guī)定的亮度。透過率分布掩膜3的透過率分布，根據(jù)光源單元1的亮度、透過率分布掩膜3上的照度分布和作為被曝光物的負防蝕涂層的感光特性來決定。
視準透鏡4是使透過透過率分布掩膜3的二次光源的光平行的構件。利用視準透鏡4成為平行光的二次光源，通過微透鏡基板用光圈5向微透鏡基板6射入。
在上述結構中，對本發(fā)明的微透鏡陣列的曝光裝置使微透鏡曝光的機構進行說明。
利用高壓水銀燈8照射的光和利用橢圓鏡7進行聚光的光，在利用均分鏡9使照度分布均勻后，利用聚光透鏡10平行。并且，波長選擇濾鏡11僅使透過聚光透鏡10的平行光中i線附近的光透過，光源單元1射出平行光。
從光源單元1射出的平行光，利用微蠅眼透鏡2被二次光源化，在微蠅眼透鏡2的后側焦點的位置上，形成與微蠅眼透鏡2的個數(shù)相同的二次點光源。利用該微蠅眼透鏡2所形成的二次點光源，成為被配置在透過率分布掩膜3上的關系。該透過率分布掩膜3的透過率分布，由光源單元1的亮度、透過率分布掩膜3上的照度分布和作為被曝光物的負防蝕涂層的感光特性來決定。
通過將透過率分布掩膜3配置在二次光源的位置，二次光源作為小的光束點、即作為二次點光源通過透過率分布掩膜3。那時，各個二次點光源利用透過率分布掩膜3的透過率受到光強度的調(diào)制作為具有規(guī)定的亮度的二次點光源起作用。
并且，各二次點光源，在利用視準透鏡4作為平行光后，通過微透鏡基板用光圈5向微透鏡基板6射入。
位于視準透鏡4的光軸上的二次點光源、作為相對光軸平行的平行光束，且位于視準透鏡4的光軸外的二次點光源、作為相對光軸具有一定的角度的平行光束對微透鏡基板6進行照射。所謂一定的角度是應滿足下式的α。
(光軸外的二次點光源與光軸的距離)＝(視準透鏡4的焦點距離)×tanα……(1)因此，相對各平行光束的視準透鏡4的光軸的角度、即向微透鏡基板6的射入角度，由所述二次點光源的位置來決定。又，各平行光束的對微透鏡基板6的照度，能通過調(diào)節(jié)各二次點光源的亮度、即調(diào)節(jié)透過率分布掩膜3的透過率來改變。
又，微透鏡基板用光圈5，具有例如液晶板的1片芯片大小的長方形開口，只要作成利用1次曝光光照射能對1片芯片進行曝光，在1片晶片上搭載多片芯片的結構中，就能利用分步重復(step and repeat)對多片芯片進行曝光。因此，即使在沿微透鏡基板6較大的面積不能確保照射的曝光的光均勻的場合，也能高速地制造高精度的微透鏡陣列。
接著，對利用本實施形態(tài)中的微透鏡陣列的曝光裝置使用對微透鏡基板6進行曝光的方法，具有兩層結構的微透鏡陣列的制造方法進行說明。
首先，對使用本發(fā)明的微透鏡陣列的制造方法的微透鏡基板6的結構進行說明。如圖2所示，微透鏡基板6，由第1基板12、中間樹脂層13、第1微透鏡陣列14、第2基板15、負防蝕涂層16構成。
第1基板12和第2基板15，由石英或低膨脹性的玻璃·陶瓷等構成，中間樹脂層13由低折射率的紫外線硬化樹脂構成。第1微透鏡陣列14，由高折射率的紫外線硬化樹脂構成，中間樹脂層13與第1微透鏡陣列14的折射率之差，約為0.18。
第1微透鏡陣列14，使用Photo-Polymer光聚合物法(2P法)形成。使用2P法的壓模由石英或鎳構成，被加工成所形成的第1微透鏡陣列14的透鏡形狀。又，利用使壓模再移動(日文リフロ一)、濕蝕刻或干蝕刻等的方法進行制造，第1微透鏡陣列14不用2P法、也可用這些方法來形成。
又，第1微透鏡陣列14具有聚光功能，該聚光功能用可視光區(qū)域的平均波長(例如e線)最佳化。在微透鏡基板6進行曝光時使用i線進行曝光，但是，由于中間樹脂層13與第1微透鏡陣列14的色分散沒有大的不同，第1微透鏡陣列14在i線中也有足夠的聚光能力。
負防蝕涂層16被涂布在微透鏡基板6的第2基板15上。負防蝕涂層16成為與由后述的加工所形成的第2微透鏡陣列的高度對應的厚度。該厚度，根據(jù)在形成第2微透鏡陣列時進行的干蝕刻時的第2基板15與負防蝕涂層16的蝕刻率之比、和第2微透鏡陣列的高度這兩者來決定。
接著，根據(jù)圖3(a)、圖3(b)和圖4對使用上述微透鏡基板6形成第2微透鏡陣列的方法進行說明。
圖3(a)和圖3(b)表示用視準透鏡4和第1微透鏡陣列14形成的光學系統(tǒng)的成像關系。圖3(a)表示點光源位于視準透鏡4的光軸上時的成像關系。該場合，透過率分布掩膜3上的軸上點光源17，利用視準透鏡4成為平行光后，以0度入射角向微透鏡基板6射入。入射光利用第1微透鏡陣列14被聚光在負防蝕涂層16上。該聚光點，與第1微透鏡14的光軸一致。
另一方面，圖3(b)表示點光源位于視準透鏡4的光軸外時的成像關系。該場合，軸外點光源18，與軸上點光源17同樣，利用視準透鏡4成為平行光，但用入射角度θ向微透鏡基板6射入。并且，入射光利用第1微透鏡陣列14被聚光在負防蝕涂層16上。θ，根據(jù)透過率分布掩膜3上的點光源與光軸的距離dg和視準透鏡4的焦點距離fc被表示成下式。
θ＝tan-1(dg/fc) ……(2)又，負防蝕涂層16上的各聚光點與第1微透鏡陣列14的光軸的距離dr，根據(jù)θ和第1微透鏡陣列14的焦點距離fm被表示成下式。
dr＝fm×tanθ ……(3)因此，透過率分布掩膜3上的各點光源，利用由視準透鏡4和第1微透鏡陣列14所形成的光學系統(tǒng)，在負防蝕涂層16上進行成像。又，透過率分布掩膜3上的各點光源，由于因透過率分布掩膜3的透過率不同而亮度改變，故能在負防蝕涂層16上形成與亮度對應的曝光膜厚。即，如圖4所示，能形成成為用于形成第2微透鏡陣列的圖形的非球面透鏡形狀的透鏡圖形19。
這里，對第2微透鏡陣列的制造流程進行說明。圖5(a)至圖5(g)表示第2微透鏡陣列的制造流程。
首先，如圖5(a)所示，在預先形成上述的第1微透鏡陣列14和第2基板15等的微透鏡基板6上，利用旋(日文スピン)涂涂布負防蝕涂層16。并且，如圖5(b)所示，在利用本發(fā)明的微透鏡陣列的曝光裝置進行曝光后，如圖5(c)所示，進行顯像并進行適當?shù)牡蜏馗稍?baking)等處理。顯像后的透鏡圖形19，成為反映透過率分布掩膜13的透過率的非球面透鏡形狀，通過利用將其作為掩膜的RIE(Reactive Ion Etching反應離子蝕刻)等各向異性高的方法進行蝕刻，如圖5(d)所示，能將透鏡圖形19復制在作為第2基板15的石英上。然后，如圖5(e)所示，將高折射率樹脂埋入透鏡圖形19中而形成第2微透鏡陣列20。又，如圖5(f)所示，在第2微透鏡陣列20上利用旋涂等形成平坦層21后，如圖5(g)所示，在平坦層21上形成黑矩陣層22。
通過上述，使用本發(fā)明的微透鏡陣列的曝光裝置，能制造構成兩層結構的微透鏡陣列。
又，第1微透鏡陣列14，如圖6(a)所示，作成6角形的蜂窩結構，第2微透鏡陣列20，如圖6(b)所示，作成矩形的磚塊層疊結構。第1和第2微透鏡陣列14·20的位置關系是如圖6(c)所示，第2微透鏡陣列20和像素的位置關系是如圖6(d)所示。
又，利用如圖6(b)所示的第2微透鏡陣列20的對角長度dmax和第1微透鏡陣列14的焦點距離fm(參照圖3(b))，能將從視準透鏡4射出并向微透鏡基板6射入的各平行光束內(nèi)的最大入射角度表示成下式。
最大入射角度＝tan-1(dmax/fm)……(4)接著，在本實施形態(tài)的微透鏡陣列的曝光裝置中，對微蠅眼透鏡2和透過率分布掩膜3容易進行定位的情況進行說明。
如圖7(a)所示，透過率分布掩膜3形成有與第2微透鏡對應的圖形23。在圖形23的A-A’向剖面上的透過率分布和在圖形23的B-B’向剖面上的透過率分布，成為如圖7(b)和圖7(c)所示的狀態(tài)，在其中任一場合都有臺階狀的透過率分布。又，對圖形23以外的部分，將透過率設為0，或從負防蝕涂層16的感光特性考慮，而設定成無影響的透過率。
微蠅眼透鏡2的間距和與透過率分布掩膜3具有各自相同的透過率(在相同區(qū)域內(nèi)是相同的透過率)的區(qū)域C24、區(qū)域D25、區(qū)域E26、區(qū)域F27間的關系如下所述。
如圖8(a)所示，透過率分布掩膜3的面內(nèi)方向的透過率的變化間距，與二次點光源的間距相等、即與微蠅眼透鏡2的間距相等。即，由于向各微蠅眼透鏡2射入的平行光在微蠅眼透鏡2的焦點位置進行聚光，故以點形式在配置在該位置上的透過率分布掩膜3上通過。
因此，例如如圖8(b)所示，即使在微蠅眼透鏡2的各光軸與透過率分布掩膜3具有的相同透過率的區(qū)域的中心偏離的場合，只要該“偏離”是在微蠅眼透鏡2的間距及間距以下的偏移量，由于透過各微蠅眼透鏡2的光的亮度不會改變，故負防蝕涂層16的曝光形狀也不會改變。
又，作為其它例，也考慮過區(qū)域E26與區(qū)域F27具有相同透過率的情況。在這時，在透過率分布掩膜3的面內(nèi)方向的透過率的變化間距，只要是二次點光源的間距、即微蠅眼透鏡2的間距的整數(shù)倍即可。
在本實施形態(tài)的微透鏡陣列的曝光裝置中，微蠅眼透鏡2的間距p、即透過率分布掩膜3的相同透過率區(qū)域的間距，根據(jù)由視準透鏡4的焦點距離fc和第1微透鏡陣列14的焦點距離fm決定的光學倍率m、和形成第2微透鏡陣列20的圖像的清晰度S能由下式而定。
p＝S/m＝S×fc/fm ……(5)在本實施形態(tài)中，由于設成S＝0.5μm、m＝0.001，成為p＝500μm，故只要在其以下，就不會對第2微透鏡陣列20的形狀造成影響。又，清晰度S取決于負防蝕涂層16的清晰度和第1微透鏡陣列14的分辨率。
因此，如圖8(a)和圖8(b)所示，微蠅眼透鏡2與透過率分布掩膜3的位置偏差允許在±250μm的范圍，其結果，就容易進行定位。
又，由于對平行光源的光線平行度存在偏差，即使在利用微蠅眼透鏡2聯(lián)結的光束點的直徑變大時，由于沿直徑整體透過率為相同，故能使對微透鏡基板6的照度均勻。
又，由于平行光在透過率分布掩膜3上透過的面積小，由于不影響透過率分布掩膜3所引起的透過率的偏差、和能使照射微透鏡基板6的光的照度分布抑制成較小，故能進行微透鏡基板6內(nèi)的偏差小的曝光。
接著，對照射微透鏡基板6的曝光光的照度分布與微蠅眼透鏡2的關系進行說明。
如圖9所示，平行光利用微蠅眼透鏡2的各透鏡被二次點光源化，在各二次點光源利用透過率分布掩膜3受到亮度的調(diào)制后，對視準透鏡4將具有各種光軸的高度的物點的作用，各物點以與其高度對應的角度向視準透鏡4射入。透過視準透鏡4的各二次點光源，作為與相對視準透鏡4的入射角對應的角度的平行光向微透鏡基板6射入。向這時的微透鏡基板6射入的各入射角的平行光的照度分布，根據(jù)向微蠅眼透鏡2的各透鏡射入的平行光的照度分布來決定。因此，微蠅眼透鏡2的間距、即各透鏡的口徑越小，對照度的均勻化就越有利。
又，只要向各微蠅眼透鏡2射入的光的照度均勻，則在微蠅眼透鏡2的有效區(qū)域(與透過率分布掩膜3的圖形23相當?shù)膮^(qū)域)中的照度的均勻性不那么必要，向各微蠅眼透鏡2的各透鏡射入的光照度的不均勻度(各透鏡間的不均勻度)能利用對透過率分布掩膜3的透過率進行調(diào)整來修正。因此，就不必沿平行光源的光束整個區(qū)域照度要均勻。即，不需要對微蠅眼透鏡的有效區(qū)域整體的光源照度均勻，只要對各透鏡有均勻性就可以。其結果，對于光源的自由度增大。
這里，微蠅眼透鏡2，是將各透鏡配置成陣列狀的透鏡的集合體，將該透鏡形成區(qū)域作為微蠅眼透鏡2的有效區(qū)域。在本實施形態(tài)中，來自光源單元1的光必須照射透過率分布掩膜3的掩膜區(qū)域(圖形23)整體，為能照射該掩膜區(qū)域整體的區(qū)域的光。
又，這時的視準透鏡4的有效NA(Numerical Aperture)數(shù)值孔徑，相對微蠅眼透鏡2的NA變小。這是由于將比微透鏡基板6的照射區(qū)域大的光束向視準透鏡4射入的緣故。
又，如圖10所示，視準透鏡4，在透過從透過率分布掩膜3的中心射出的上述二次點光源時，作光軸方向的定位使透過的光相對光軸成為平行光。微透鏡基板6，做成相對視準透鏡4的光軸成直角、且視準透鏡4的光軸與微透鏡基板6的中心一致、配置在視準透鏡4的后側焦點位置上。微透鏡基板用光圈5也同樣地、使光圈的中心與光軸一致，且被配置成相對光軸成直角。
因此，通過微蠅眼透鏡2的各透鏡的中心，相對光軸平行的光線，就完全射入微透鏡基板用光圈5、即微透鏡基板6的中心。
又，即使從微蠅眼透鏡2的各透鏡射出、在利用視準透鏡4成為平行光的光束內(nèi)產(chǎn)生照度分布，在微透鏡基板用光圈的附近、通過設置例如照度均勻的濾鏡28，也能使對微透鏡基板6的照度均勻。這是由于來自微蠅眼透鏡2的各透鏡的光束、由于均等地重疊在微透鏡基板6的曝光光照射部上使照度分布平滑、且是由于相對微透鏡基板用光圈5的中心軸為軸對稱的緣故。
又，照度均勻化濾鏡28，是具有例如軸對稱的透過率分布的透過率分布濾鏡，作成中央部的透過率小、周邊部的透過率大的結構。
又，視準透鏡4的口徑，根據(jù)對微透鏡基板6進行照射的光束的直徑和向第1微透鏡陣列14射入的光的最大入射角來決定。
如圖11所示，照射微透鏡基板6的光束的直徑Dw，總括表示能進行曝光的區(qū)域，根據(jù)芯片尺寸或微透鏡基板6尺寸來決定。在本實施形態(tài)中，Dw＝35mm。
又，向微透鏡基板6射入的光束的最大角度θi，根據(jù)第1微透鏡陣列14的焦點距離fm(參照圖3(b))和第2微透鏡陣列20的對角長度dmax(參照圖6(b))由下式來決定。
dmax＝fm×tanθi……(6)又，在本實施形態(tài)中，由于設成dmax＝23.72μm，fm＝70μm，故成為θi＝18.7°。
因此，視準透鏡4的有效直徑Dc成為，Dc＝2×fc×tanθi+Dw……(7)換句話說，能表示成，Dc＝2×fc×NAc+2×fc×tanθi……(8)故成為Dc＝102.7mm。
如上所述，本發(fā)明的微透鏡陣列的曝光裝置，包括使來自光源的光束二次點光源化的二次點光源化部，射入二次點光源化的光并對該光的亮度進行調(diào)節(jié)的亮度調(diào)節(jié)部，對亮度調(diào)節(jié)后的光進行平行光束處理并通過預先形成的第1微透鏡陣列而導向形成第2微透鏡陣列的感光性樹脂層的平行光束化部。
利用上述的發(fā)明，將從光源所照射的光束向二次點光源化部射入而二次點光源化。二次點光源化后的光，向亮度調(diào)節(jié)部射入而在這里對入射光的亮度進行調(diào)節(jié)。由此，各點光源，由于作為各亮度可變的點光源起作用，故能將照射在感光性樹脂層上的光分別調(diào)節(jié)成所述所需的照度。
被亮度調(diào)節(jié)后的光，向平行光束化部射入，在該部中被平行光束化。這樣被平行光束化后的光，向預光形成的第1微透鏡陣列射入，因此，被折射·聚光并導向感光性樹脂層而對該感光性樹脂層高精度地進行曝光。上述感光性樹脂層被曝光而形成第2微透鏡陣列。
從上述平行光束化部導向上述第2微透鏡陣列的光的入射角由二次點光源化部的二次點光源的位置來決定，(利用上述亮度調(diào)節(jié)部的調(diào)節(jié)就改變)對于各平行光束的第2微透鏡陣列的照度(對于感光性樹脂層的照度)。
因此，沒有如以往那樣使用軸承在壓模成形時進行上下運動而使第1和第2微透鏡的面內(nèi)方向進行位置對準的煩雜的對準工序，能高精度地制造第2微透鏡陣列。其結果，微透鏡陣列的光效率顯著提高，并預先避免隨著光束進入相鄰的像素而發(fā)生混色，故能顯著提高畫質(zhì)。
并且，由于利用亮度調(diào)節(jié)部的亮度調(diào)節(jié)能對在感光性樹脂層上的照度進行調(diào)節(jié)，故不會因上述對準工序制約設計，就能顯著增大為獲得最佳的光效率所必需的設計自由度，此外由于能充分確保透鏡面上的折射率差而能制造短焦點距離的透鏡。又，由于不需要以往的模具加工，不要求形成垂直壁，因此，能可靠地克服以往脫模時透鏡部損壞的不良情況。
又，在本實施形態(tài)中，舉了作為光源射出平行光束的例子，這是由于采用微蠅眼透鏡2等的二次點光源部、在更大的面積上容易二次光源化的緣故，在較小的面積上如能進行二次點光源化，則也就不限于平行光束，即使是收斂光或發(fā)散光等也能獲得同樣的效果。
〔第2實施形態(tài))根據(jù)圖1(b)對本發(fā)明的第2實施形態(tài)進行說明。又，為了說明的方便，對與上述第1實施形態(tài)所示的構件具有相同功能的構件標上相同的符號，并省略其說明。在本實施形態(tài)中，主要對與上述第1實施形態(tài)不同的點進行說明。
如圖1(b)所示，微透鏡陣列的曝光裝置，由光源單元1、微蠅眼透鏡2、倍率變換光學系統(tǒng)(倍率變換部)29、透過率分布掩膜3、視準透鏡4、微透鏡基板用光圈5構成。又，利用微透鏡陣列的曝光裝置進行曝光的微透鏡基板6靠近微透鏡基板用光圈5配置。
即，本實施形態(tài)所示的微透鏡陣列的曝光裝置，是在由第1實施形態(tài)所示的微透鏡陣列的曝光裝置中、進一步具有倍率變換光學系統(tǒng)29的結構。
倍率變換光學系統(tǒng)29被配置在微蠅眼透鏡2與透過率分布掩膜3之間。倍率變換光學系統(tǒng)29，包括凸透鏡30a(第1透鏡組)、凸透鏡30b(第2透鏡組)和光圈(倍率變換部用光圈構件)31，將透過微蠅眼透鏡2的二次光源進行放大、作三次光源化。
又，透過率分布掩膜3，被配置在利用倍率變換光學系統(tǒng)29所形成的三次光源的位置，視準透鏡4構成為使透過透過率分布掩膜3的三次光源平行光化。利用視準透鏡4被作為平行光的三次光源，通過微透鏡基板用光圈5向微透鏡基板6射入。
在上述結構中，對本發(fā)明的微透鏡陣列的曝光裝置使微透鏡基板6進行曝光的機構進行說明。
與第1實施形態(tài)同樣，由高壓水銀燈8所照射的光和利用橢圓鏡7所聚光的光，在利用均分鏡9使照度分布均勻化后，利用聚光透鏡10被平行后，波長選擇濾鏡11僅使i線透過，光源單元1射出平行光。
從光源單元1射出的平行光，利用微蠅眼透鏡2被二次光源化，在微蠅眼透鏡2的焦點位置上，形成與微蠅眼透鏡2的個數(shù)相同數(shù)量的點光源。該點光源，利用倍率變換光學系統(tǒng)29放大，成為三次光源。又，利用倍率變換光學系統(tǒng)29被放大的橫向倍率，由凸透鏡30a和30b的各焦點距離f來決定。在本實施形態(tài)中，凸透鏡30a為f＝10mm，凸透鏡30b作成f＝50mm，并將光圈31配置在離凸透鏡30a為焦點距離的10mm位置上。由此，點光源成為以橫向倍率放大成5倍的狀態(tài)，又，向倍率變換光學系統(tǒng)29射入的光線中，相對光軸平行的光線，在射出時也成為相對光軸平行的光線。即，倍率變換光學系統(tǒng)29構成所謂遠心的光學系統(tǒng)。
在利用倍率變換光學系統(tǒng)29所形成的三次光源的位置上，配置有透過率分布掩膜3。該透過率分布掩膜的透過率分布，由光源單元1的亮度、透過率分布掩膜3上的照度分布和作為被曝光物的負防蝕涂層16的感光特性所決定。
透過率分布掩膜3，由于被配置在三次光源的位置上，故三次光源作為小的光束點、即作為三次點光源通過透過率分布掩膜3上。那時，各三次點光源，由于透過率分布掩膜3的透過率而受到光強度的調(diào)制，作為具有規(guī)定的亮度的三次點光源起作用。各三次點光源，在利用視準透鏡4被作為平行光后，通過微透鏡基板用光圈5向微透鏡基板6射入。
又，在本實施形態(tài)的微透鏡陣列的曝光裝置中，位于視準透鏡4的光軸上的三次點光源，作為相對光軸平行的平行光束，且位于視準透鏡4的光軸外的三次點光源，作為相對光軸具有一定的角度的平行光束對微透鏡基板6進行照射。所謂一定的角度是滿足下式的β。
(光軸外的三次點光源與光軸的距離)＝(視準透鏡4的焦點距離)×tanβ……(9)因此，對于各平行光束的視準透鏡4的光軸的角度、即向微透鏡基板6的入射角度由所述三次點光源的位置所決定。又，各平行光束的對微透鏡基板6的照度，能通過調(diào)節(jié)各二次點光源的亮度、即透過率分布掩膜3的透過率來改變，又，與第1實施形態(tài)同樣，微透鏡基板用光圈5具有例如液晶面板的1片芯片大小的長方形開口，如能利用1次曝光的光照射對1片芯片進行曝光，在將多片芯片安裝在1片晶片的結構中，就能進行利用分步重復對多個芯片進行曝光。由此，即使沿著微透鏡基板6較大面積而不能確保照射的曝光光的均勻性的場合，也能高速地制造高精度的微透鏡陣列。
又，在本實施形態(tài)的微透鏡陣列的曝光裝置中、也使用對由所述第1實施形態(tài)所示的微透鏡基板6進行曝光的方法，能制造具有兩層結構的微透鏡陣列。
即，在本實施形態(tài)的微透鏡陣列的曝光裝置中、倍率變換光學系統(tǒng)29是對在微蠅眼透鏡2和透過率分布掩膜3之間的倍率進行變換的結構，只要對該部分進行考慮就可以。
又，在本實施形態(tài)的微透鏡陣列的曝光裝置中、微蠅眼透鏡2的間距p，除了利用視準透鏡4的焦點距離fm(參照圖3(b))和第1微透鏡陣列14的焦點距離fm(參照圖3(b))所決定的光學倍率m、和形成第2微透鏡陣列20的圖像的清晰度S之外，將利用倍率變換光學系統(tǒng)29變換的倍率設為mb并作成下式，p＝S/m＝S×fc/(fm×mb) ……(10)只要將mb設定成比p小的值即可。
又，透過率分布掩膜3，是所述那樣透過率具有臺階狀分布的構件，其相同透過率區(qū)域的重復周期，最好是將倍率變換光學系統(tǒng)的倍率與蠅眼透鏡的各透鏡間的間距相乘的值。
又，視準透鏡4，當考慮光軸上和光軸外的特性時、由于容易制造焦點距離長的透鏡，故隨此透過率分布掩膜3也就成為較大。因此，對微蠅眼透鏡2也就必須是大的，然而微蠅眼透鏡2，由于是將微小且精密的透鏡配置在2維上(面上)，不僅要提高大面積的微蠅眼透鏡2的精度有困難，而且成本也增高。
在具有本實施形態(tài)所示的倍率變換光學系統(tǒng)29的微透鏡陣列的曝光裝置中，倍率變換光學系統(tǒng)29為了調(diào)整微蠅眼透鏡2和透過率分布掩膜3之間的倍率而設置，而通過配置倍率變換光學系統(tǒng)29，即使例如透過率分布掩膜3變得較大也能以較小外形的微蠅眼透鏡2構成高精度的微透鏡陣列的曝光裝置。
又，在本實施形態(tài)中，為了設定m＝0.001，必需50×50mm的透過率分布掩膜3，在微蠅眼透鏡2中也同樣必需50×50mm的構件。但是，本實施形態(tài)的微透鏡陣列的曝光裝置，由于具有倍率變換光學系統(tǒng)29，該倍率變換光學系統(tǒng)29有變換成5倍倍率的能力，故微蠅眼透鏡2為10×10mm的大小就足夠。
又，在微蠅眼透鏡2與透過率分布掩膜3可以是1對1的橫向倍率的關系時，不需要配置倍率變換光學系統(tǒng)29，可以是第1實施形態(tài)所示的微透鏡陣列的曝光裝置。
又，如上所述，在本實施形態(tài)的微透鏡陣列的曝光裝置中，透過微蠅眼透鏡2的光，利用倍率變換光學系統(tǒng)29被放大后，為了利用透過率分布掩膜3進行亮度調(diào)節(jié)，微蠅眼透鏡2和透過率分布掩膜3最好相對倍率變換光學系統(tǒng)29是共軛的關系。
如上所述，通過使用本發(fā)明的微透鏡陣列的曝光裝置，就能沒有煩雜的對準過程地高精度且容易地制造兩層微透鏡陣列。即，通過使用本實施形態(tài)的微透鏡陣列的曝光裝置和曝光方法，兩層微透鏡陣列就能高精度且容易地進行曝光。又，本實施形態(tài)的微透鏡陣列的曝光裝置、由于光學系統(tǒng)的定位容易，就能構成高精度的微透鏡陣列的曝光裝置。
因此，例如若是相同尺寸的液晶基板，能達到約2倍的光效率，并且第1微透鏡陣列14和第2微透鏡陣列20之間的位置對準，就能以1μm及1μm以下的高精度進行，故能制造畫面穩(wěn)定、色再現(xiàn)良好的液晶投射裝置。
又，本實施形態(tài)的微透鏡陣列的曝光裝置為在基板上具有多個透鏡的微透鏡陣列是兩層結構，第1微透鏡具有聚光功能，是通過對透過該第1微透鏡的光賦予強度分布而對用于制造第2微透鏡的感光性樹脂賦予形狀的微透鏡陣列的曝光裝置，包括射出照射強度大致均勻的光束的照射部、使均勻的光束二次點光源化的二次點光源化部、(調(diào)節(jié)該光的亮度)使二次點光源化后的光與所需的微透鏡陣列的加工形狀一致的亮度調(diào)節(jié)部、變換成該二次點光源化后的多個平行光束的平行光束化部，該亮度調(diào)節(jié)部也可以構成為相對來自該照射部的光的行進方向配置在二次點光源化部后方。
又，本發(fā)明的微透鏡陣列的曝光方法，是對涂布在基板上的感光性樹脂進行曝光而獲得所需的微透鏡陣列形狀的曝光方法，包括使照射強度大致均勻的光束二次點光源化的工序、調(diào)整該光的亮度使該二次點化源化后的光與所需的微透鏡陣列的加工形狀一致的工序、將該二次點光源化后的光變換成多個平行光束的工序，其構成也可以利用該多個平行光束通過微透鏡陣列的光對感光性樹脂層進行曝光而曝光成所需的微透鏡陣列形狀。
又，在上述第1和第2實施形態(tài)中，例示了將感光性樹脂層作成負防蝕涂層，但是本發(fā)明不限于此，也可以是正防蝕涂層、紫外線硬化樹脂等其它的感光性樹脂層。
上述二次點光源化部，最好是將上述入射光束聚光的多個光學元件2維配置的結構(例如，6角形的蜂窩結構、矩形的磚塊層疊結構等)。上述二次點光源化部，最好是蠅眼透鏡。上述亮度調(diào)節(jié)部，最好是對于規(guī)定波長的光具有透過率分布的透過率分布掩膜。
上述透過率分布掩膜，最好配置在上述蠅眼透鏡的后側焦點位置附近。該場合，由于在透過率分布掩膜上連接焦點的光束點通過透過率分布掩膜，故能對光束點高精度地進行光強度的調(diào)制，就能可靠地實現(xiàn)具有各自亮度的各點光源化。
上述透過率分布掩膜，最好具有臺階狀的透過率分布。該場合，通過作成具有臺階狀的透過率分布的掩膜，能簡便地調(diào)節(jié)二次點光源的亮度。即，在具有連續(xù)的透過率分布的掩膜中，相對掩膜的位置偏移而發(fā)生與透過率分布的傾斜對應的點光源的亮度不勻，通過作成具有臺階狀的透過率分布的掩膜，能允許從透過率的重復周期和點光源的間隔所求得的位置偏差。又，在蠅眼透鏡的象差和來自入射光束的平行度等二次點光源的大小增大的場合，也由于沿二次點光源的整個直徑區(qū)域透過率分布掩膜的透過率相同，故對于構成二次點光源的各光線的透過率也相同，能獲得均勻的照度和曝光。
上述透過率分布掩膜，最好灰度等級具有3級及3級以上的透過率。又，上述透過率分布掩膜，最好是具有在其面內(nèi)方向形成以規(guī)定的間距表示多個相同透過率的區(qū)域那樣的透過率分布、使上述間距等于上述二次點光源間的距離的整數(shù)倍。
該場合，由于向蠅眼透鏡的各透鏡射入的平行光被聚光于蠅眼透鏡的焦點位置，故以點形式通過配置在該位置的透過率分布掩膜上。由此，即使蠅眼透鏡的中心與表示透過率分布掩膜的相同透過率的區(qū)域的中心偏移、只要是小于蠅眼透鏡的間距的偏移量，透過蠅眼透鏡的光的亮度不變、則感光性樹脂層曝光形狀不受影響。因此，就能顯著提高曝光質(zhì)量。
上述平行光束化部最好是視準透鏡。構成上述蠅眼透鏡的各透鏡，將其間距設為p，在考慮上述感光性樹脂層的清晰度和上述第1微透鏡陣列的分辨率的上述感光性樹脂層上、將分辨率設為S，將上述視準透鏡的焦點距離設為fc、將上述第1微透鏡陣列的焦點距離設為fm時，上述間距p最好滿足p＜S·fc＜fm。
例如，在S＝0.5μm和fc/fm＝1000的場合，成為間距p＝500μm，若比其小時，不能對第2微透鏡陣列的形狀給予影響。因此，透過率分布掩膜與蠅眼透鏡的位置偏差，允許±250μm，就非常容易進行定位。
來自上述視準透鏡的平行光束，通過光圈構件向上述第1微透鏡陣列射入，設包含上述光圈構件的上述視準透鏡的有效數(shù)值孔徑設為NAc，設上述蠅眼透鏡的數(shù)值孔徑設為NAf，最好滿足NAc＜NAf。
上述光圈構件，最好配置在感光性樹脂層的光源側附近。該場合，例如，微透鏡陣列在圓形或方形的基板上配置多片芯片，用所謂晶片為單位進行處理，而在大的基板(晶片)上，由于不能在視準透鏡的照射范圍對基板整體一起處理(一起曝光)，故必須遮蓋向基板射入的光束，對每數(shù)個芯片進行分步重復曝光。在該曝光時，對于向基板射入的各種角度的光束，由于作成在基板上重疊的光學配置，故在基板上進行上述遮光是最適當?shù)?，而通過將光圈構件配置在感光性樹脂層的光源側附近成為可能。
將上述視準透鏡的有效直徑、有效數(shù)值孔徑和焦點距離分別設為Dc、NAc和fc，設來自上述視準透鏡的平行光束的向上述第1微透鏡陣列的最大入射角為θi時，最好滿足Dc＝2·fc·NAc+2·fc·tanθi。
上述感光性樹脂層最好配置在上述視準透鏡的后側焦點位置上。該場合，由于來自視準透鏡的平行光在感光性樹脂層上結焦，故能對感光性樹脂層高效、可靠地進行曝光而能形成第2微透鏡陣列。
上述光圈構件和上述感光性樹脂層的中心，被配置在上述視準透鏡的光軸上，最好在上述光圈構件與上述第1微透鏡陣列之間進一步設置照度調(diào)整部。該場合，使視準透鏡射出的光都通過光圈構件向感光性樹脂層進行照射。這時，即使對光圈構件射出的光產(chǎn)生照度分布，也能利用照度調(diào)整部使照度均勻。
上述照度調(diào)整部，相對上述光軸具有對稱的透過率分布，最好是使射入的光的照度均勻的濾鏡。該場合，作為透過率分布，最好是越是中央部透過率越小、越是周邊部透過率越大。
在上述二次點光源化部與上述亮度調(diào)節(jié)部之間最好還具有倍率變換部。該場合，通過設置倍率變換部，由于可調(diào)整蠅眼透鏡與透過率分布掩膜之間的倍率，故即使例如透過率分布掩膜增大也能以蠅眼透鏡較小的外形實現(xiàn)高精度的曝光光學系統(tǒng)。
上述倍率變換部由具有正的折射力的第1和第2透鏡組構成，上述第1透鏡組與上述第2透鏡組的主點間距離，與上述第1透鏡組的焦點距離與上述第2透鏡組的焦點距離之和相等，最好在上述第1透鏡組的后側焦點位置設置倍率變換部用的光圈構件。
上述透過率分布掩膜，最好具有臺階狀的透過率分布。該場合，通過作成具有臺階狀的透過率分布的掩膜，能簡便地調(diào)節(jié)三次點光源的亮度。即，在具有連續(xù)的透過率分布的掩膜中，相對掩膜的位置偏移而發(fā)生與透過率分布的傾斜對應的點光源的亮度不勻，通過作成具有臺階狀的透過率分布的掩膜，能允許從透過率的重復周期和點光源的間隔所求得的位置偏差。又，在蠅眼透鏡的象差和來自入射光束的平行度等三次點光源的大小增大的場合，也由于沿三次點光源的整個直徑區(qū)域透過率分布掩膜的透過率相同，故對于構成三次點光源的各光線的透過率也相同，能獲得均勻的照度和曝光。
上述二次點光源化部，最好是蠅眼透鏡。上述亮度調(diào)節(jié)部，最好是具有對于規(guī)定波長的光在其面內(nèi)方向以規(guī)定的間距、在區(qū)域內(nèi)形成表示相同透過率的多個區(qū)域那樣的透過率分布的透過率分布掩膜，上述間距，最好是將上述倍率變換部的倍率乘以上述蠅眼透鏡的透鏡間距的間距。
該場合，由于向蠅眼透鏡的各透鏡射入的平行光被聚光于蠅眼透鏡的焦點位置，故以點形式通過配置在該位置的透過率分布掩膜上。由此，即使蠅眼透鏡的中心與表示透過率分布掩膜的相同透過率的區(qū)域的中心偏移、也只要是在將上述倍率變換部的倍率乘以蠅眼透鏡的透鏡間距的間距及間距以下的偏移量，蠅眼透鏡的透過率不變、感光性樹脂層的曝光形狀不受影響。因此，就能顯著提高曝光質(zhì)量。
構成上述蠅眼透鏡的各透鏡，設其間距為p，在考慮上述感光性樹脂層的清晰度和上述第1微透鏡陣列的分辨率的上述感光性樹脂層上、設分辨率為S，設上述視準透鏡的焦點距離為fc、設上述第1微透鏡陣列的焦點距離設為fm、設上述倍率變換部的倍率為mb時，上述間距p最好滿足p＜S·fc/(fm·mb)。該場合，間距的允許范圍變大，定位變得非常容易。
對于上述倍率變換部，最好上述蠅眼透鏡與上述透過率分布掩膜是配對的關系。
來自上述視準透鏡的平行光束，通過光圈構件向上述第1微透鏡陣列射入，上述光圈構件，具有與微透鏡陣列1對應大小的開口部，最好用分步重復對多片芯片進行曝光。若用該方法，即使在沿寬廣的區(qū)域不能均勻保持曝光光的場合，由于是對與每1片芯片對應的區(qū)域進行曝光，其結果，也能對整個區(qū)域進行高精度且高速的曝光。
上述光圈構件，最好配置在感光性樹脂層的光源側附近。該場合，例如，微透鏡陣列在圓形或方形的基板上配置多片芯片，用所謂晶片為單位進行處理，而在大的基板(晶片)上，由于不能在視準透鏡的照射范圍對基板整體一起處理(一起曝光)，故必須遮蓋向基板射入的光束，對每數(shù)片芯片進行分步重復曝光。在該曝光時，對于向基板射入的各種角度的光束，由于作成在基板上重疊的光學配置，故在基板上進行上述遮光是最適當?shù)模ㄟ^將光圈構件配置在感光性樹脂層的光源側附近成為可能。
上述光源，最好射出平行光束。該場合，在向二次點光源化部射入的光束不是平行光束的場合，可避免二次點光源的光軸方向的位置偏離、進而導致向基板射入的光束的平行度惡化的情況。
在發(fā)明的詳細說明的項中所作的具體的實施形態(tài)或?qū)嵤├?，終究是闡明本發(fā)明的技術內(nèi)容，而不應僅限定于上述的具體例子狹義地解釋，在本發(fā)明的精神與后面記載的權利要求項目的范圍內(nèi)，能進行各種變更。
權利要求
1.一種微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，包括使來自光源的光束二次點光源化的二次點光源化部，使二次點光源化的光射入、并調(diào)節(jié)該光的亮度的亮度調(diào)節(jié)部，以及使亮度調(diào)節(jié)后的光成平行光束、并通過預先形成的第1微透鏡陣列(14)、導向形成第2微透鏡陣列(20)的感光性樹脂層的平行光束化部。
2.如權利要求1所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，所述二次點光源化部將使所述入射光束聚光的多個光學元件2維配置。
3.如權利要求2所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，所述二次點光源化部是蠅眼透鏡。
4.如權利要求1所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，所述亮度調(diào)節(jié)部是具有相對于規(guī)定波長的光的透過率分布的透過率分布掩膜(3)。
5.如權利要求4所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，所述二次點光源化部是蠅眼透鏡，所述透過率分布掩膜(3)被配置在所述蠅眼透鏡的后側焦點位置附近。
6.如權利要求4所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，所述透過率分布掩膜(3)具有臺階狀的透過率分布。
7.如權利要求4所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，所述透過率分布掩膜(3)具有灰度等級3級及3級以上的透過率。
8.如權利要求4所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，所述透過率分布掩膜(3)，在其面內(nèi)方向具有以規(guī)定的間距、在區(qū)域內(nèi)形成表示相同透過率的多個區(qū)域那樣的透過率分布，所述間距等于所述二次點光源間的距離的整數(shù)倍。
9.如權利要求1至8中的任一項所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，所述平行光束化部是視準透鏡(4)。
10.如權利要求3所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，構成所述蠅眼透鏡的各透鏡，將其間距設為p，將考慮所述感光性樹脂的清晰度和所述第1微透鏡陣列(14)的分辨率后所述感光性樹脂層上的分辨率設為S，所述平行光束化部是視準透鏡(4)，將所述視準透鏡(4)的焦點距離設為fc、將所述第1微透鏡陣列(14)的焦點距離設為fm時，所述間距p滿足p＜S·fc/fm。
11.如權利要求9所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，將所述視準透鏡(4)的有效直徑、有效數(shù)值孔徑和焦點距離分別設為Dc、NAc和fc，將來自所述視準透鏡(4)的平行光束的向所述第1微透鏡陣列(14)的最大入射角設為θi時，滿足Dc＝2·fc·NAc+2·fc·tanθi。
12.如權利要求9所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，所述感光性樹脂層被配置在所述視準透鏡(4)的后側焦點位置上。
13.如權利要求9所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，來自所述視準透鏡(4)的平行光束，通過光圈構件向所述第1微透鏡陣列(14)射入，將包含所述光圈構件的所述視準透鏡(4)的有效數(shù)值孔徑設為NAc、將所述蠅眼透鏡的數(shù)值孔徑設為NAf時，滿足NAc＜NAf。
14.如權利要求13所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，所述光圈構件被配置在感光性樹脂層的光源側附近。
15.如權利要求13所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，所述光圈構件和所述感光性樹脂層的中心，被配置在所述視準透鏡(4)的光軸上，在所述光圈構件與所述第1微透鏡陣列(14)之間進一步設置照度調(diào)整部。
16.如權利要求15所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，所述照度調(diào)整部，相對所述光軸具有對稱的透過率分布，是使射入的光的照度均勻的濾鏡。
17.如權利要求16所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，所述濾鏡，具有越是中央部透過率越小、越是周邊部透過率越大的透過率分布。
18如權利要求1所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，在所述二次點光源化部與所述亮度調(diào)節(jié)部之間還具有倍率變換部。
19.如權利要求18所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，所述倍率變換部由具有正的折射力的第1和第2透鏡組構成，所述第1透鏡組與所述第2透鏡組的主點間距離，等于所述第1透鏡組的焦點距離與所述第2透鏡組的焦點距離之和，在所述第1透鏡組的后側焦點位置設置倍率變換部用的光圈構件。
20.如權利要求19所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，所述二次點光源化部是蠅眼透鏡，所述亮度調(diào)節(jié)部，是具有對于規(guī)定波長的光在其面內(nèi)方向以規(guī)定的間距、在區(qū)域內(nèi)形成表示相同透過率的多個區(qū)域那樣的透過率分布的透過率分布掩膜(3)，所述間距，等于將所述倍率變換部的倍率乘以所述蠅眼透鏡的透鏡間距。
21.如權利要求20所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，所述透過率分布掩膜(3)具有臺階狀的透過率分布。
22.如權利要求20所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，構成所述蠅眼透鏡的各透鏡，將其間距設為p，將考慮所述感光性樹脂層的清晰度和所述第1微透鏡陣列(14)的分辨率后所述感光性樹脂層上的分辨率設為S，所述平行光束化部是視準透鏡(4)，將所述視準透鏡(4)的焦點距離設為fc、將所述第1微透鏡陣列(14)的焦點距離設為fm、將所述倍率變換部的倍率設為mb時，所述間距p，滿足p＜S·fc/(fm·mb)。
23.如權利要求20至22的任一項所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，相對所述倍率變換部，所述蠅眼透鏡與所述透過率分布掩膜(3)具有共軛關系。
24.如權利要求19至22的任一項所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，所述平行光束化部是視準透鏡(4)，來自所述視準透鏡(4)的平行光束，通過光圈構件向所述第1微透鏡陣列(14)射入，所述光圈構件，具有與微透鏡陣列1片芯片對應的大小的開口部，用分步重復的方法對多片芯片進行曝光。
25.如權利要求24所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，所述光圈構件被配置在感光性樹脂層的光源側附近。
26.如權利要求1所述的微透鏡陣列的曝光裝置，其特征在于，所述光源射出平行光束。
27.一種微透鏡陣列的曝光方法，其特征在于，包括對照射強度大致均勻的光束作二次點光源化的工序，對二次點光源化后的光的亮度進行調(diào)節(jié)使與微透鏡陣列的加工形狀一致的工序，以及將所述二次點光源化后的光變換成多個平行光束的工序，利用所述多個平行光束通過微透鏡陣列的光對感光性樹脂層進行曝光。
28.如權利要求27所述的微透鏡陣列的曝光方法，其特征在于，在對所述照射強度大致均勻的光束作二次點光源化的工序和對二次點光源化后的光的亮度進行調(diào)節(jié)使與微透鏡陣列的加工形狀一致的工序之間，還包括對所述二次點光源的倍率進行變換的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供位置對準容易、高精度的微透鏡陣列的曝光裝置和高精度且光效率高的微透鏡陣列的曝光方法。微透鏡陣列的曝光裝置，包括對來自光源的光束作二次點光源化的微蠅眼透鏡(2)，調(diào)節(jié)二次點光源化后光的亮度的透過率分布掩膜(3)，使被所述亮度調(diào)節(jié)后的光成多個平行光束、并通過預先形成的第1微透鏡陣列、以及導向形成第2微透鏡陣列的感光性樹脂層的視準透鏡(4)。從光源射出的光，透過微蠅眼透鏡(2)、透過率分布掩膜(3)和視準透鏡(4)，在調(diào)節(jié)成所需的照度后對微透鏡基板(6)的感光性樹脂層進行曝光。
文檔編號G02B27/10GK1493890SQ0315938
公開日2004年5月5日 申請日期2003年9月12日 優(yōu)先權日2002年9月12日
發(fā)明者北村和也, 岡田訓明, 關本芳宏, 倉田幸夫, 中西浩, 夫, 宏, 明 申請人:夏普株式會社