CN1503039A - 微透镜基板的制作方法和微透镜曝光光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供通过利用第1微透镜阵列而对第2微透镜阵列的透镜形状进行制作图形，而使光轴的一致简单化，并能简化制作工序的微透镜基板的制作方法。对作成圆柱形形状的第2微透镜阵列(7)的透镜形状的制作图形，通过将紫外光照射在第1微透镜阵列(4)上来进行。使从可改变位置的线光源射出的光、通过准直透镜(37)和第1微透镜(4)在微透镜焦点面上成像，对通过涂布在其面上形成的保护层(22)进行曝光。通过一边使线光源的位置变化一边进行曝光，能获得所需圆柱形状的保护层图形。然后，进行蚀刻，将保护层图形的形状复制在中间玻璃层(5)上，用高折射率的紫外线硬化树脂埋没凹部。

Description

微透镜基板的制作方法和微透镜曝光光学系统

技术领域

本发明涉及微透镜基板的制作方法和微透镜曝光光学系统，更详细地，涉及具有2层结构的微透镜阵列的投影型液晶显示装置用的微透镜基板的制作方法和使用于该制作方法的微透镜曝光光学系统。

背景技术

投影型液晶显示装置，如与投影型阴极射线管显示装置进行比较，由于色再现范围广、因小型·轻量而容易搬运、不受地磁场影响，而具有不需要进行会聚调整等的优异特征，由于大画面化也容易，故被认为是以后家庭用图像显示装置的主流。

与该投影型液晶显示装置相关连、已知有后面详细说明的专利文献1和专利文献2(专利文献1：日本专利特开平7-181487号公报；专利文献2：日本专利特开平9-90336号公报)。

在使用液晶显示元件并显示彩色图像的投影型液晶显示装置中，有根据光的3基色使用3片液晶显示元件的3板式液晶显示装置和仅使用1片液晶显示元件的单板式液晶显示装置。

前者的3板式液晶显示装置，分别独立地具有分别将白色光分割成R、G和B的3基色的光学系统和控制、合成各色光并形成彩色图像的3片液晶显示元件，将各色的图像光学地重叠而进行彩色显示。

在该3板式液晶显示装置的结构中，能有效地利用从白色光源放射的光，并有色纯度高的优点，但由于如上所述必须有色分离系统和色合成系统，故光学系统的结构繁杂、零件个数多、低成本化和小型化有困难。

与此相反，单板式液晶显示装置，仅使用1片液晶显示元件的结构，是通过投影光学系统对具有玛赛克状、条状等的3基色彩色滤光镜图形的液晶显示元件进行投影的装置，由于使用的液晶显示元件为1片就可以，且光学系统的结构与3板式相比为较简单，故适合于低成本、小型的投影型光学系统。

但是，在单板式液晶显示装置的场合，由于产生因彩色滤光镜引起的光的吸收或反射，故存在仅能利用入射光的约1/3的缺点。

为了解决这样的缺点，在专利文献1中，揭示了使用如图11所示的2层结构的微透镜阵列的、无彩色滤光镜的单板式液晶显示装置。

其利用配置成扇形的3个分色镜54G、54R、54B，将来自白色光源51的白色光分割成G、R、B的各色，并分别以不同的入射角度射入配置在液晶显示元件20的光源侧的2个微透镜阵列4·7中。

来自白色光源51的光，经过曲面镜52、准直透镜53、分色镜54G、54R、54B，被导向液晶显示元件20。

而且，通过第1微透镜阵列4的各光束，利用第2微透镜阵列7，使用分光镜54G、54R、54B分割的G、R、B的主光线折射成大致互相平行的状态后，向利用独立施加分别对应的色信号的信号电极所驱动的液晶部位分配状地进行照射。

通过液晶显示元件20的光，经过场透镜55和投影透镜56而投影在荧光屏57上。

在该装置上，由于未使用吸收型的彩色滤光镜，不仅提高光的利用效率，而且通过微透镜阵列4·7后的各色的主光线成为大致平行，因此，至到达投影透镜56的各色主光线的扩展较小、无因投影透镜56的遮光引起的光量下降，故能提供极明亮的图像。

图12(a)，是表示如图11所示的单板式液晶显示装置中的像素、第1微透镜4和第2微透镜7的配置关系的俯视图、图12(b)是表示第2微透镜7的透镜面的形状的立体图。

如图所示，在这些像素被以一定的间距排列成与B成分、R成分、G成分分别对应的状态。而且，在与B成分、R成分、G成分对应的3个像素的每组中，与第1微透镜4和第2微透镜7对应。

第1微透镜4，其外形为用虚线表示的六角形，是球面或非球面的轴对称透镜。另外，第2微透镜7，其外形为用实线表示的矩形，是在X轴方向具有聚光功能的圆柱形透镜。黑矩阵8，如剖面线所示地制作图形，并分离成R、G、B的各色成分。

构成第1微透镜4的各透镜的光轴与构成第2微透镜7的各透镜的光轴互相平行，第1微透镜4和第2微透镜7中的互相相对的各透镜的光轴成为互相一致的状态。

第1微透镜4，预先将具有规定的角度差并互相分离的3基色的入射光束(B成分、R成分、G成分)向对应的3像素的各组进行聚光。另一方面，第2微透镜7，夹在互相对应的第1微透镜4与3像素的组之间，将相对第2微透镜7的光轴倾斜的入射光束变换成与该光轴大致平行的入射光束。

第2微透镜7，由于是如图12(b)所示的圆柱形透镜，故使原来与光轴平行的第1入射光束(R成分)照原样地直进，使向一方倾斜的第2入射光束(B成分)平行化，使向另一方倾斜的第3入射光束(G成分)平行化。

这样的2层结构的微透镜阵列，分别使微透镜阵列与1片玻璃基板的两面接合而形成。或，如专利文献2所揭示，分别制作第1微透镜阵列和第2微透镜阵列，使第1微透镜阵列的透镜形成面与第2微透镜阵列的研磨面互相接合而进行制作。

但是，在具有2层的微透镜阵列的以往的微透镜基板上，如上所述，由于分别将微透镜阵列与1片玻璃基板的两面接合而形成、或是使2片微透镜基板互相贴合地进行制作的，故由于以下所述理由，存在光轴的一致较难、制作成本高的问题。

也就是说，在具有2层的微透镜的微透镜基板上，必须有用于使2片微透镜阵列的光轴一致的工序，为了确保透镜的光学特性，必须使2片微透镜阵列的纵向、横向和角度(旋转方向)都一致。但是，由于透镜图形是微细的，由于对于该光轴的一致要求±1μm  程度的精度，故对于2层结构的微透镜基板的制作变得极困难。

又，要在2层微透镜阵列之间加入中间层，也成为使光轴一致变得困难的主要原因之一。即，由于在2层透镜图形之间有间隔，故不能同时对2层的定位用的定位标志的双方的焦点一致地进行观察。对每层组成单独的定位标志观察系统，使能进行光轴的一致，但该场合，定位标志观察系统的光轴的一致也必须严密地进行，故存在定位装置成本上升的原因。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而作成的，其目的在于，提供通过利用第1微透镜阵列而对第2微透镜阵列的透镜形状进行制作图形、使光轴一致简单化、并能简化制作工序的微透镜基板的制作方法和微透镜曝光光学系统。

采用本发明的1个观点，是提供微透镜基板的制作方法。该方法具有：

在透明基板上形成层状的第1微透镜阵列的工序、在第1微透镜阵列上依次形成中间层和感光性树脂层的工序、通过第1微透镜阵列和中间层对感光性树脂层进行曝光的工序、对被曝光后的感光性树脂层进行显像而形成第2微透镜阵列形成用图形的工序、通过蚀刻至除去该图形而在中间层上形成第2微透镜阵列形成用的凹部的工序、通过将树脂埋入该凹部而形成第2微透镜阵列的工序，

所述曝光工序，使光源射出强度均匀的光，使该光在位于感光性树脂层的第1微透镜阵列的焦点面上成像，并利用第1微透镜阵列的焦点位置使曝光时间变化并使感光性树脂层进行曝光。

在本发明的微透镜基板的制作方法中，由于能使用第1微透镜阵列对第2微透镜阵列的透镜形状进行制作图形，故不需要使2层的透镜阵列的光轴一致，又，不会产生各层的透镜间隔的偏差，因此，能简化2层结构的微透镜基板的制作工序，并能使制作成本下降。

作为用于本发明的微透镜基板的制作方法的、射出强度均匀的光的所述光源，例如是线光源、或尺寸可变的矩形的面光源。

采用这样的线光源、或尺寸可变的矩形的面光源，就容易控制感光性树脂层中的曝光量。

在射出强度均匀的光的所述光源为线光源时，在第1微透镜阵列、中间层和感光性树脂层形成的透明基板(作为微透镜基板的板状体)的感光性树脂层上形成线光源的像，感光性树脂层被曝光成线状。这里，感光性树脂层的曝光，最好是一边使线光源的位置变化一边进行曝光、或使线光源的位置固定，使作为微透镜基板的板状体可旋转地配置成相对于从所述线光源射出的光线倾斜的状态，一边使该板状体进行旋转一边曝光。这样，就能容易控制感光性树脂层中的曝光量。

在射出强度均匀的光的所述光源为射出面积可变的矩形的面光源时，在感光性树脂层上形成面光源的像，感光性树脂层被曝光成矩形。这里，感光性树脂层的曝光，最好是通过使形成矩形开口的光圈的开口宽度变化而使所述面光源的射出面积进行变化。这样，就能容易控制感光性树脂层中的曝光量。

采用本发明的另一观点，是提供微透镜曝光光学系统，在透明基板上，将第1微透镜阵列、中间层和第2微透镜阵列依次地用于层叠的微透镜基板的制作，其特征在于，具有：

射出强度均匀的光的线光源、对从该线光源射出的光进行准直的准直透镜、使通过该准直透镜的光通过第1微透镜阵列和中间层成像的感光性树脂层形成在中间层上的透明基板。

在这样的微透镜曝光光学系统中，由于能使用第1微透镜阵列对第2微透镜阵列的透镜形状进行制作图形，故不需要使2层的透镜阵列的光轴一致，且不会产生各层的透镜间隔的偏差，因此，能简化2层结构的微透镜基板的制作工序，并能使制作成本下降。

在本发明的微透镜曝光光学系统中的所述线光源，最好是其位置是可变的。采用这样的线光源，就能容易使线光源的像的位置变化。在本发明的微透镜曝光光学系统中的所述板状体(透明基板)，最好是，由其法线与光线光轴形成的倾斜角是可变的。采用这样的板状体，就能容易使线光源的像的位置变化。

本发明的微透镜曝光光学系统，最好是，还具有插入于从所述线光源射出的光的光路中的狭带域滤光镜。在具有这样的狭带域滤光镜的场合，由于不可能因微透镜的色像差而产生线状光的像模糊的情况，故能形成更高精度的结构物。

采用本发明的又一观点，是提供微透镜曝光光学系统，在透明基板上，将第1微透镜阵列、中间层和第2微透镜阵列依次地用于层叠的微透镜基板的制作，其特征在于，具有：

射出强度均匀的光且射出面积可变的矩形的面光源、对从该面光源射出的光进行准直的准直透镜、使通过该准直透镜的光通过第1微透镜阵列和中间层成像的感光性树脂层形成在中间层上的透明基板。

在这样的微透镜曝光光学系统中，由于能使用第1微透镜阵列对第2微透镜阵列的透镜形状进行制作图形，故不需要使2层的透镜阵列的光轴一致，且不会产生各层的透镜间隔的偏差，因此，能简化2层结构的微透镜基板的制作工序，并能使制作成本下降。

本发明的微透镜曝光光学系统，最好是，还具有插入于从所述面光源射出的光的光路中的狭带域滤光镜。在具有这样的狭带域滤光镜的场合，由于不可能因微透镜的色像差而产生面状光的像模糊的情况，故能形成更高精度的结构物。

附图说明

图1是说明对在使用本发明的制作方法所形成的微透镜基板中的保护层进行曝光的方法的原理的剖视图。

图2是图1的微透镜基板在制作时所用的曝光光学系统的结构剖视图。

图3是表示使用本发明的制作方法所形成的微透镜基板和液晶显示元件的结构的剖视图。

图4(a)～图4(f)是本发明的微透镜基板的制作方法的各工序的剖视图。

图5(a)～图5(b)表示本发明的微透镜基板的制作方法的第1实施例。

图6表示该第1实施例中的控制条件。

图7(a)～图7(c)表示本发明的微透镜基板的制作方法的第2实施例。

图8表示该第2实施例中的控制条件。

图9(a)～图9(b)表示本发明的微透镜基板的制作方法的第3实施例。

图10(a)～图10(b)表示该第3实施例中的控制条件。

图11是表示使用具有微透镜基板的液晶显示元件的以往的投影型液晶显示装置的概略结构图。

图12(a)～图12(b)表示构成图11中的微透镜基板的微透镜阵列的配置和形状。

具体实施方式

接着，参照附图对本发明的实施形态进行说明。又，不是由此对本发明进行限定。

对作为用于形成第2微透镜阵列的透镜图形的感光性树脂层的保护层进行曝光的方法的原理、用图1进行说明。

在本发明的投影型液晶显示装置中，为了提高光利用效率，第1微透镜阵列102被设计成透镜的焦点大致位于黑矩阵的面上。又，第1微透镜阵列102与第2微透镜阵列47尽量距离分开地进行配置，第2微透镜阵列47被形成在黑矩阵的附近。

在上述的制作工序中，在贴附中间玻璃层的工序时的中间玻璃层104的上面，位于与第1微透镜阵列102的焦点面大致一致的位置。在该中间玻璃层104的上面通过涂布预先形成作为感光性树脂层的保护层105，当通过第1微透镜阵列102照射紫外线平行光时，该平行光通过第1微透镜阵列102在保护层105上聚光于一点，通过该聚光点对保护层105进行曝光。

这里，将相对透明基板101的紫外线平行光的入射角度设为θi、将第1微透镜阵列102的焦点距离设为f、将从透镜光轴与焦点面相交的位置至聚光点的间隔设为r，其间隔r，被表示成：

r＝f×tanθi

因此，通过使紫外线平行光的入射角度θi变化，能使聚光点的位置改变。

例如，图1中，当将入射角度为θi的紫外线平行光光束45射入时，通过3个微透镜46a·46b·46c，光束45分别在47a·47b·47c的地点聚光，在这些地点的保护层105被曝光。

接着，当使入射角度θj改变成并将平行光光束48射入时，通过3个微透镜46a·46b·46c，光束48分别在49a·49b·49c的地点聚光，在这些地点的保护层105被曝光。

在保护层105的材料上使用负保护层的场合，在强曝光的地点、保护层105较厚地残留，在弱曝光的地点、保护层105变薄。因此，通过控制紫外线平行光光束的入射角度θi(θj)和曝光时间(或照射光强度)，能在所需的地点进行所需曝光量的曝光，能通过该工序的反复在保护层105上对所需的图形进行曝光。

又，作为曝光光，当使用能以均匀的光强度对第1微透镜阵列102整体进行照射的紫外线平行光时，在该照射区域内，由于在第1微透镜阵列102的各透镜46a·46b·46c的正下面进行上述的曝光，故能形成使形状一致的第2微透镜阵列。

接着，对进行上述曝光工序用的曝光光学系统、参照表示其结构的图2进行说明。

图2中，51表示作为曝光光的光源的超高压水银灯。从超高压水银灯51射出的i线(波长365nm)的紫外光，通过球面镜52和准直透镜53改变成平行光，再通过强度修正滤光镜54，被导向作为微透镜基板的板状体120。

强度修正滤光镜54，是具有透过率分布的滤光镜，其透过率分布被设计成使透过后的光束具有均匀的光强度分布。因此，具有均匀的光强度分布的紫外线平行光就对作为微透镜基板的板状体120进行照射。

作为微透镜基板的板状体120被搭载在2轴旋转的旋转载物台(未图示)上，通过该旋转载物台的旋转角的控制，能对由作为微透镜基板的板状体120的法线与紫外线平行光光轴形成的倾斜角(倾斜)自如地进行变化。

在该实施例中，预先将紫外线平行光光轴进行固定，通过使作为微透镜基板的板状体120相对X轴和Y轴进行旋转，使紫外线平行光的入射角度相对第1微透镜阵列102进行变化，通过对该入射角度、各入射角度的曝光时间一边进行控制、一边进行曝光，能在保护层105上形成所需的3维图形的形状。

又，在上述说明中，是通过改变入射角度而使焦点位置改变的，但焦点位置的改变不限于此，也可以采用任何的方法。

又，在上述说明中，通过利用焦点位置对曝光时间进行控制，获得所需的3维图形的形状，但也有不控制曝光时间而控制曝光强度的方法。

但是，在超高压水银灯那样的光源中不能进行光强度的控制，在外部需要光调制器。又，即使使用光调制器，沿曝光区域的整个区域也难以正确地控制曝光强度，不能获得所需的3维形状。也就是说，与为了获得所需的3维形状而控制曝光强度的方法相比，控制曝光时间的方法的形状特性较好，控制容易，装置结构也简单。

以下对本发明的实施形态进行说明。

图3是表示使用本发明的制作方法所形成的微透镜基板和液晶显示元件的结构的剖视图。

液晶显示元件20具有微透镜基板10和玻璃基板11，并在微透镜基板10和玻璃基板11之间封入液晶层13。而且，在位于光射出侧的玻璃基板11的内面上，形成为了使液晶层13进行相变化的信号电极12，在位于光入射侧的微透镜基板10的内面上，设有与信号电极12正交的扫描电极(未图示)。信号电极12和扫描电极由透明电极(ITO)形成。

微透镜基板10，在透明基板1上通过形成2层微透镜阵列4·7而构成。折射率不同的2个透明树脂层2·3的界面被形成透镜图形的形状，利用该界面形成第1微透镜阵列4。这里，对于树脂层3，选择比树脂层2的折射率高的树脂层。

在树脂层3上，形成第2微透镜阵列7。即，折射率不同的中间玻璃层5与透明树脂层6的界面被刻成透镜图形的形状，利用该界面形成第2微透镜阵列7。这里，对于树脂层6，选择比中间玻璃层5的折射率高的树脂层。又，在树脂层6上形成使各色成分的像素分离的黑矩阵8。

通过衬垫层14将微透镜基板10与玻璃基板11贴合，通过在两者之间封入液晶层13，完成液晶显示元件20。

本发明利用第1微透镜阵列4，通过进行第2微透镜阵列7的透镜形状的制作图形，形成2层结构的微透镜阵列。

下面参照图4(a)～图4(f)对该微透镜基板10的制作方法进行说明。图4(a)～图4(f)是微透镜基板10的各制作工序的剖视图。

对于第1微透镜阵列4，利用通过紫外线照射而硬化的紫外线硬化树脂的所谓的2P(Photo-Polymerization)法来形成。

首先，如图4(a)所示，在石英透明基板1上涂布低折射率紫外线硬化树脂2，使压模21向其上下降。在压模21的下面形成与第1微透镜图形一致的翻转图形。

使该压模21与石英透明基板1充分压贴，在压模21与石英透明基板1之间将紫外线硬化树脂2挤压扩大，在保持该状态下，利用紫外线灯等，通过石英透明基板1对紫外线硬化树脂2照射紫外线。

照射紫外线后的紫外线硬化树脂2，由于产生硬化反应而硬化，故在紫外线硬化树脂2上复制形成压模21的翻转图形。在紫外线硬化树脂2硬化后，使压模21上升，使紫外线硬化树脂2与压模21分离。

接着，如图4(b)所示，在硬化后的低折射率紫外线硬化树脂2上涂布高折射率紫外线硬化树脂3并埋没低折射率紫外线硬化树脂2的凹部。而且，在高折射率紫外线硬化树脂3上贴附作为第1微透镜阵列4和第2微透镜阵列7的中间层的石英薄板玻璃(中间玻璃层)5。

将中间玻璃层5与石英透明基板1充分地压贴，通过中间玻璃层5照射紫外线，使高折射率紫外线硬化树脂3硬化。该树脂3起到中间玻璃层5的粘接层的作用。然后，在中间玻璃层5的厚度比所需的厚度厚时，通过进行研磨切削成需要的厚度。

接着，如图4(c)所示，在中间玻璃层5上通过涂布形成作为感光性树脂层的负保护层22。对该负保护层22，通过第1微透镜阵列4照射紫外线，对其进行曝光。

微透镜基板10，被设计成，第1微透镜阵列4的焦点位置来到保护层22的内部。

这里，由于保护层22是负保护层，在强曝光的地点、保护层22残留较厚，而在弱曝光的地点、保护层22残留较薄。因此，通过控制在各地点的曝光量，能控制显像后的残膜量，使用保护层就能形成3维的结构物。对该曝光工序将在后面详述。

当在该曝光工序后进行显像处理时，如图4(d)所示，在保护层22上形成第2微透镜阵列7的透镜图形。然后，进行后烘焙处理。

接着，如图4(e)所示，进行干蚀刻，并将蚀刻保护层22后的透镜图形的形状复制在中间玻璃层5上。作为干蚀刻的方法，有反应性离子蚀刻及离子磨削等的方法。

这时，通过对蚀刻条件的选择，能使刻在保护层22上的透镜图形的厚度扩大。例如，当选择保护层与石英玻璃的蚀刻选择比为1∶2的蚀刻条件时，在保护层22上厚度10μm的透镜图形，被扩大成在中间玻璃层5上厚度为20μm的透镜图形。刻在保护层22上的透镜图形的形状，还对该蚀刻选择比进行考虑、决定。

接着，如图4(f)所示，涂布高折射率紫外线硬化树脂6，并埋没中间玻璃层5的凹部。然后，照射紫外光，使高折射率紫外线硬化树脂6硬化。这时，还对高折射率紫外线硬化树脂6的上面进行平坦化处理，平坦化处理的方法有2种。

第1种方法，在高折射率紫外线硬化树脂6未硬化的状态下，将预先进行脱模处理的石英平面板、从上面进行压贴，照射紫外线而使高折射率紫外线硬化树脂6硬化。硬化后，当使石英平面板分离时，能获得上面平滑的高折射率紫外线硬化树脂6。第2种方法，在使高折射率紫外线硬化树脂6硬化后进行研磨处理，使高折射率紫外线硬化树脂6的表面平坦化。

通过以上工序，完成在第1微透镜阵列4的上面形成第2微透镜阵列7的微透镜基板10。

接着，对在形成第2微透镜阵列7的透镜图形用的保护层22上的曝光光学系统的各实施例进行说明。

第1实施例

图5(a)是表示本发明的曝光光学系统的结构的第1实施例的图。31是表示作为曝光光的光源的超高压水银灯。从超高压水银灯31放射出i线(波长365nm)、h线(波长405nm)、g线(波长436nm)等的紫外光。

这些紫外光，利用曲面镜32进行反射、聚光，在利用第1准直透镜33改变成平行光后，通过作为狭带域滤光镜的i线通过滤光镜34和作为光圈的可动槽板35。

可动槽板35，如图5(b)所示，Y轴方向的开口长度(槽长度)具有一定长度L_Y，并将X轴方向的开口宽度(槽宽度)设定成更狭，使能沿X轴移动。

通过可动槽板35的光被导向散射板36而散射。散射板36，起到使透过可动槽板35的光线向所有的方向散射的作用，利用可动槽板35和散射板36就形成Y方向的长度为L_Y的线光源。

然后，长度L_Y的线光源的光被导向第2准直透镜37。这里，第2准直透镜37被配置成：使散射板36和第2准直透镜37的间隔与第2准直透镜37的焦点距离一致。通过第2准直透镜37的光被导向利用涂布形成作为感光性树脂层的负保护层22的微透镜基板的板状体120。

由可动槽板35和散射板36形成的线光源，通过第2准直透镜37和第1微透镜阵列4的各透镜，以M倍的尺寸在第1微透镜阵列4的焦点面上成像，对利用涂布在该面上形成的负保护层22进行曝光。即，线状光的像被形成在第1微透镜阵列4的各透镜的焦点面上，保护层22被曝光为线状。

该线状曝光区域的长度L_R，使用槽长度L_Y，并定义为：

L_R＝L_Y/M

M＝f_C/f_M

这里，f_C是第2准直透镜的焦点距离，f_M是第1微透镜4的焦点距离，M是光学系统的倍率。

当使可动槽板35沿X轴移动时，由于由可动槽板35和散射板36构成的线光源的位置沿X轴变化，故在各微透镜的焦点面上形成的线状光的位置也与其对应地变化。

当对可动槽板35的位置和曝光时间(或照射光强度)一边控制一边进行曝光时，由于能控制在各位置的曝光量，故能形成3维的结构物。

例如，当将可动槽板35的位置X如图6所示地控制时，能形成如图12(b)所示的圆柱形的保护层图形。

在该曝光光学系统的途中设有的i线通过滤光镜34，是对g线和h线阻断用的滤光镜。保护层的感光区域宽，在g线(波长)和h线(波长)都感光的场合，在平行光光束中插入i线通过滤光镜34而仅取出i线。由此，由于不可能因微透镜的色像差使线状光的像模糊，故能形成精度更高的结构物。

在该曝光光学系统中，由槽板35和散射板36构成的线光源的光强度均匀性是重要的。为了提高射出第1准直透镜33后的平行光的光强度均匀性，在曲面镜32与第1准直透镜33之间，只要插入改善光强度均匀性的集成器等就可以。

又，在该曝光光学系统中，必须在线光源上的各点上的放射特性都一样。当设置蝇眼透镜代替散射板36时，线状光利用蝇眼透镜被分割成多个点光源。如使用形状均匀的蝇眼透镜，能使各点光源的放射特性均匀，能将曝光面整体上的保护层图形的形状偏差抑制成较小。

在本发明的微透镜基板的制作方法中，由于通过第1微透镜阵列4对第2微透镜阵列7进行制作图形，故能大幅度抑制第1微透镜阵列4与第2微透镜阵列7的各透镜的位置偏差。

第1微透镜阵列4与第2微透镜阵列7的各透镜的光轴偏差，是由用微透镜阵列基板10面的法线和曝光光光轴形成的倾斜角(光轴倾斜)引起的，而在第1微透镜阵列的焦点距离为100μm的场合，透镜之间的光轴偏差，在光轴倾斜角为0.5°以内时可较小地抑制成0.9μm以下。

由于光轴倾斜0.5°以下是可容易实现的数字，故采用本发明的微透镜基板的制作方法，能将透镜之间的光轴偏差抑制成较小。

又，在分别制作第1微透镜阵列4和第2微透镜阵列7的方法中，通过各微透镜阵列4·7制作时的制作条件的变动，有第1微透镜阵列4的面内的透镜间隔与第2微透镜阵列7的面内的透镜间隔产生偏差的情况，而在本发明的制作方法中，由于以第1微透镜阵列4为基准形成第2微透镜阵列7，故还具有各层的透镜间隔不可能产生偏差的效果。

在上述那样的微透镜基板10的制作方法中，由于制作条件的变动，在第1微透镜阵列4的焦点距离相对设计值整体地产生偏差的场合，第2微透镜阵列7的形状也与其相应地变化。该场合，由于与焦点距离的偏差量一致地对槽板35的变位速度进行控制，故能形成所需形状的第2微透镜阵列7。

第2实施例

图7(a)～图7(c)，是表示本发明的曝光光学系统结构的第2实施例的图。从光源31至第1准直透镜33的结构，与第1实施例相同。

从第1准直透镜33射出的平行光光束通过圆柱形透镜41向X方向聚光的结果，形成线光源。该线光源，利用有长度L_Y的槽的槽板42，被限定于某一定长度，利用散射板36进行散射。即，在散射板36的面上，就形成长度L_Y的线光源。

然后，与第1实施例同样，被配置着第2准直透镜37和作为微透镜基板的板状体120，而作为微透镜基板的板状体120，在搭载在以Y轴为旋转轴的旋转载物台上的这一点与第1实施例不同。第2准直透镜37，散射板36与第2准直透镜37的间隔，被配置成与第2准直透镜37的焦点距离一致。

通过第2准直透镜37的光，被导向通过涂布形成负保护层22的、作为微透镜基板的板状体120。负保护层22形成在第1微透镜4的焦点面上。利用第2准直透镜37和第1微透镜阵列4的各透镜，在负保护层22上形成线光源的像，负保护层22在各透镜的正下方被曝光成线状。

另一方面，作为微透镜基板的板状体120，被搭载在以Y轴为旋转中心的旋转载物台上，通过对该旋转载物台的旋转角的控制，能使由作为微透镜基板的板状体120的法线与光线光轴形成的倾斜角θ自如地变化。而且，能通过该旋转载物台的旋转使线光源的像的位置变化。

例如，如图8所示通过相对时间控制旋转角θ，能形成如图12(b)所示的圆柱形形状的保护层结构物。

在该曝光光学系统中，只要能确保线光源的长度L_Y部分相应的第2准直透镜37的轴外特性就可以。由于圆柱形透镜形状的第2微透镜上的外形的短边长度与长边长度之比为1∶3，故例如在第1实施例中±15°的轴外特性有要求的场合，在第2实施例中只要能满足±5°的轴外特性即可，能缓和对第2准直透镜37的要求条件。其结果，能使用更廉价的准直透镜。

第3实施例

图9是表示本发明的曝光光学系统的结构的第3实施例的图。从光源31至第1准直透镜33的结构，与第1实施例相同。

从第1准直透镜33射出的平行光光束，通过作为具有开口尺寸可变的矩形开口(槽)的光圈的槽板44，用散射板36进行散射。即，通过槽板44和散射板36，形成矩形的面光源。

该矩形开口的X方向的开口宽度成为能变化的结构，也能使面光源的尺寸相对X轴方向进行变化。

即，该开口尺寸可变的槽板44，如图9(b)所示，通过使遮光板44a与遮光板44b组合而构成。遮光板44a与遮光板44b，成为能分别沿X轴移动的结构，利用该可动结构能使矩形开口的X轴方向的开口宽度Wx变化。

然后，面光源的光被导向第2准直透镜37。第2准直透镜37，散射板36与第2准直透镜37的间隔被配置成与第2准直透镜37的焦点距离一致。

通过第2准直透镜37的光，被导向通过涂布形成负保护层22的、作为微透镜基板的板状体120。从矩形的面光源射出的光，经过第2准直透镜37和第1微透镜4，在第1微透镜4的焦点面上成像。由于在该焦点面上形成保护层22，故保护层22被曝光成矩形。

例如，如图10(a)所示，当将槽板44的矩形开口的开口宽度Wx逐渐地一边减小一边进行曝光时，由于保护层22上的矩形的像的尺寸也逐渐减小，故在保护层22上就成为中央部的曝光量多、边缘区域的曝光量少。即，如图10(b)所示，能形成中央部隆起的圆柱形的结构物。

又，在本发明的上述的各实施例中，对负保护层22的感光进行了说明，但对可视光硬化树脂或紫外线硬化树脂的硬化，也可以用该曝光光学系统形成3维结构。

Claims (12)

1.一种微透镜基板的制作方法，具有

在透明基板上形成层状的第1微透镜阵列的工序、

在第1微透镜阵列上依次形成中间层和感光性树脂层的工序、

通过第1微透镜阵列和中间层对感光性树脂层进行曝光的工序、

对被曝光后的感光性树脂层进行显像而形成第2微透镜阵列形成用的图形的工序、

通过蚀刻至除去该图形而在中间层上形成第2微透镜阵列形成用的凹部的工序、

通过将树脂埋入该凹部而形成第2微透镜阵列的工序，

其特征在于，所述曝光工序，使光源射出强度均匀的光，使该光在位于感光性树脂层的第1微透镜阵列的焦点面上成像，并利用第1微透镜阵列的焦点位置改变曝光时间使感光性树脂层曝光。

2.如权利要求1所述的微透镜基板的制作方法，其特征在于，射出强度均匀的光的所述光源是线光源。

3.如权利要求2所述的微透镜基板的制作方法，其特征在于，一边使所述线光源的位置改变一边对感光性树脂层进行曝光。

4.如权利要求2所述的微透镜基板的制作方法，其特征在于，固定所述线光源的位置，可旋转地配置形成第1微透镜阵列、中间层以及感光性树脂层的透明基板，使其相对于从所述线光源射出的光线倾斜，一边使该透明基板旋转一边进行感光性树脂层的曝光。

5.如权利要求1所述的微透镜基板的制作方法，其特征在于，射出强度均匀的光的所述光源，是射出面积可变的矩形的面光源。

6.如权利要求5所述的微透镜基板的制作方法，其特征在于，通过使具有形成于所述面光源上的矩形开口的光圈的开口宽度变化，改变所述面光源的射出面积。

7.一种微透镜曝光光学系统，用于在透明基板上将第1微透镜阵列、中间层和第2微透镜阵列依次层叠的微透镜基板的制作，其特征在于，具有

射出强度均匀的光的线光源、

使从该线光源射出的光准直化的准直透镜、以及

使通过该准直透镜的光通过第1微透镜阵列和中间层成像的感光性树脂层形成在中间层上的透明基板。

8.如权利要求7所述的微透镜曝光光学系统，其特征在于，所述线光源，其位置是可变的。

9.如权利要求7所述的微透镜曝光光学系统，其特征在于，所述透明基板，被可旋转地配置，使其法线与光线的光轴形成的倾斜角可以改变。

10.如权利要求7～9中任一项所述的微透镜曝光光学系统，其特征在于，还具有插入于从所述线光源射出的光的光路中的狭频带的滤光镜。

11.一种微透镜曝光光学系统，用于在透明基板上将第1微透镜阵列、中间层和第2微透镜阵列依次层叠的微透镜基板的制作，其特征在于，具有

射出强度均匀的光且射出面积可变的矩形的面光源、

使从该面光源射出的光准直化的准直透镜、以及

使通过该准直透镜的光通过第1微透镜阵列和中间层成像的感光性树脂层形成在中间层上的透明基板。

12.如权利要求11所述的微透镜曝光光学系统，其特征在于，还具有插入于从所述面光源射出的光的光路中的狭频带的滤光镜。

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