CN101273287A - 制造透镜的方法 - Google Patents

Abstract

在本发明中，制造具有同心图案(a，b，c，d)的掩模(21)，并使其对准在涂覆有光刻胶(131)的基板(130)上，然后进行曝光。对曝光后的基板进行显影而得到由呈环面形式的光刻胶形成的同心图案。接着，对显影后的基板进行回流过程从而使呈环面形式的光刻胶弯曲。制造压模，在该压模中以凹陷形式刻有呈环面形式的光刻胶的同心图案。之后，利用该压模作为模具形成具有同心图案的透镜和透镜阵列。

Description

制造透镜的方法

技术领域

本发明涉及一种制造透镜和透镜阵列的方法，更具体地涉及：一种制造具有同心图案的透镜的方法，其中形成同心图案的各环面用作球面透镜；一种制造多层微透镜的方法，其中在数十微米级的透镜上形成微米级透镜；以及一种制造其上形成有光栅的微透镜的方法。

背景技术

通常，透镜被加工成具有完全光滑的表面并具有负折射率或正折射率。在某些情况下，为了特殊用途，例如校正入射在透镜上的部分光的路径或者形成平行光，可将透镜制造成在其表面上具有特殊图案。

在专用透镜当中，在图1中示出了如本发明中一样具有同心图案的菲涅尔(Fresnel)透镜。在图1中，图1(a)是菲涅尔透镜的立体图，图1(b)是菲涅尔透镜的纵剖视图。

如图1(a)、(b)所示，菲涅尔透镜是将凸透镜设计成平坦形式而获得的聚光透镜，以降低球面透镜的厚度同时校正球面透镜的失真。也就是说，绕透镜的中心形成不同直径的同心带环，各带环均具有棱镜功能，从而降低透镜的像差。这种菲涅尔透镜很久以来就被用于灯塔。近来，用塑性材料制造这种透镜并将其用于各种领域，例如照亮摄像机的取景器用的品脱板(pint plate)、高架投影仪、车用尾灯、平行光管等等。

目前，机械加工过程已用于制造具有同心图案的透镜(例如，菲涅尔透镜)。因而，在通过传统技术制造透镜，尤其是具有同心图案的微透镜的情况下，存在很多问题，比如需要大量时间、制造成本增加，并且机械加工过程会导致精度降低从而不能提供期望图案。

此外，传统微透镜阵列通过将多个半球面微透镜布置成特定图案的方式而形成。这种微透镜阵列主要用于投影电视、波导板等以使光路聚集或发散。

然而，形成传统微透镜阵列的微透镜在制造时在其曲率方面有很多限制，从而不能制造具有各种光学特性的微透镜。

发明内容

技术问题

为解决现有技术中的问题而构思本发明。本发明的一个目的是提供一种制造具有同心图案的透镜的方法，其中可获得期望图案、可简化制造过程并可提高透镜的精度。

为解决所述问题，本发明的另一目的是提供一种制造多层透镜的方法和通过该方法制造的多层透镜，其中在数十微米级的微透镜上形成微米级微透镜。

为解决所述问题，本发明的再一目的是提供一种制造微透镜的方法，其中在微米级微透镜上形成有光栅。

技术方案

为了实现所述目的，根据本发明提供一种制造具有同心图案的透镜的方法，该方法包括：第一步骤，制造具有同心图案的掩模；第二步骤，使所述掩模对准在涂覆有光刻胶的基板上并执行曝光过程；第三步骤，对曝光后的基板进行显影以获得由呈环面形式的所述光刻胶形成的同心图案；第四步骤，对显影后的基板进行回流过程从而使呈环面形式的所述光刻胶弯曲；第五步骤，制造压模，在该压模中以凹陷形式刻有由呈环面形式的所述光刻胶形成的同心图案；以及第六步骤，利用所述压模作为模具注射成型具有所述同心图案的透镜。

所述掩模优选包括薄膜(film)掩模或铬掩模。

此外，在所述第三步骤中，利用AZ系列400K作为显影液，并且以在23℃的显影液中浸泡6分钟的方式进行显影。

所述第五步骤优选包括以下步骤，即：在所述基板上涂覆金属薄膜(thin film)；用镍电镀所述金属薄膜并使镀镍部分与所述基板分离；以及利用所述镀镍部分作为所述压模。在该第五步骤中，所述金属薄膜的涂覆优选包括铬涂覆。此外，在所述第五步骤中，在涂覆铬之后优选进一步涂覆金。

为了实现所述目的，根据本发明提供一种制造多层微透镜的方法，该方法包括：第一步骤，将第一掩模对准在涂覆有光刻胶的基板上并执行曝光过程，所述第一掩模包括不能透光的圆形遮光区；第二步骤，对曝光后的基板进行显影以获得柱状光刻胶部分；第三步骤，对显影后的基板进行回流过程以使所述光刻胶部分变成球面透镜特征；第四步骤，制造第一压模，在该第一压模中以凹陷形式刻有所述球面透镜特征；第五步骤，利用所述第一压模制造第二压模，在该第二压模中以凸起形式形成有所述球面透镜特征；第六步骤，将第二掩模对准在涂覆有光刻胶的所述第二压模上并进行曝光过程，所述第二掩模包括比在所述第一掩模上形成的所述圆形遮光区小的遮光区；第七步骤，通过曝光对形成在所述第二压模的球面透镜上的光刻胶进行显影并执行回流过程；第八步骤，制造第三压模，在该第三压模中以凹陷形式刻有由形成在所述球面透镜上的光刻胶构成的双层结构；以及第九步骤，利用所述第三压模作为模具注射成型透镜，使得在该透镜上以凸起形式形成有由形成在所述球面透镜上的光刻胶构成的所述双层结构。

为了实现所述目的，根据本发明提供一种制造其上形成有光栅的微透镜的方法，该方法包括：第一步骤，将第一掩模对准在涂覆有光刻胶的基板上并进行曝光过程，所述第一掩模包括不能透光的圆形遮光区；第二步骤，对曝光后的基板进行显影以获得柱状光刻胶部分；第三步骤，对显影后的基板进行回流过程以使所述光刻胶变成球面透镜特征；第四步骤，制造第一压模，在该第一压模中以凹陷形式刻有所述球面透镜特征；第五步骤，利用所述第一压模作为模具制造由透明塑性材料制成的第二压模，并且该第二压模形成有呈凸起形式的所述球面透镜特征；第六步骤，在所述第二压模上涂覆金属并用光刻胶涂覆该光栅材料；第七步骤，将第二掩模对准在涂覆有光刻胶的所述第二压模上并进行曝光过程，所述第二掩模包括比在所述第一掩模上形成的所述圆形遮光区小的具有光栅特征的遮光区；以及第八步骤，通过曝光对形成在所述第二压模的球面透镜上的光刻胶进行显影并对薄膜进行蚀刻，从而在所述球面透镜上形成所述光栅特征。

有益效果

根据本发明，其优点在于利用半导体制造过程制造透镜，从而能以提高的精度制造微米级透镜。此外，其优点在于本发明提供各种形式的多层微透镜和微透镜阵列。

本发明的优点在于，其可应用于光导板以及各种其它光学部件和光学衍射元件以控制光路，可简化制造过程，并且可降低制造成本。

附图说明

图1(a)、(b)表示普通菲涅尔透镜的立体图和纵剖视图。

图2是根据本发明实施方式的其上形成有同心图案的掩模的正视图。

图3至图6是示出利用掩模在基板上形成同心图案的过程的视图。

图7至图9是示出利用以上制造的同心圆状透镜结构来形成压模的过程的视图。

图10是表示根据本发明制造的具有同心图案的透镜的构造的图。

图11表示图10的透镜中的完整同心图案的剖视图。

图12表示将根据本发明的具有同心图案的透镜应用于光导板的实施例。

图13是表示传统微透镜阵列的立体图。

图14是本发明中所用的掩模的立体图。

图15至图18是示出根据本发明实施方式在基板上形成球面透镜特征的过程的视图。

图19至图21是示出根据本发明实施方式形成具有球面透镜特征的压模的过程的视图。

图22是根据本发明实施方式以凸起形式形成具有球面透镜特征的压模的立体图。

图23至图25是表示根据本发明实施方式在压模的球面透镜上形成微透镜的过程的视图。

图26是根据本发明实施方式在球面透镜上形成同心透镜的双层微透镜的立体图。

图27是根据本发明实施方式在球面透镜上形成柱面透镜的双层微透镜的立体图。

图28是根据本发明实施方式在球面透镜上形成交叉柱面透镜的双层微透镜的立体图。

图29是根据本发明实施方式在各球面透镜上形成多个球面透镜的双层微透镜的立体图。

图30是表示将根据本发明实施方式的双层微透镜应用于光导板的实施例的立体图。

图31是表示传统微透镜阵列的立体图。

图32是本发明中所用的掩模的立体图。

图33至图36是示出根据本发明实施方式在基板上形成球面透镜特征的过程的视图。

图37至图39是示出根据本发明实施方式制造具有球面透镜特征的压模的过程的视图。

图40是根据本发明实施方式以凸起形式形成球面透镜特征的压模的立体图。

图41至图45是示出根据本发明实施方式在压模的球面透镜上形成光栅的过程的视图。

图46是根据本发明实施方式在球面透镜上形成有同心光栅的微透镜阵列的立体图。

图47是根据本发明实施方式以凸起和凹陷形式在球面透镜上形成光栅的微透镜阵列的立体图。

具体实施方式

以下参照附图描述本发明的优选实施方式。在以下描述中，为了避免不必要地混淆本发明的主题，可能会省略已知功能和构造的具体技术细节。这里所用的术语是考虑本发明的功能而定义的术语，其可根据使用者或操作者的意图或习惯而异。因而，术语的定义应当基于整个说明书的描述而定。

在本发明中，首先制造用于形成同心图案的掩模121。图2示出了本发明的用于形成同心图案的掩模的实施例。

如图2中所示，掩模121包括透光部分122和不透光部分123。当由制造商制造掩模121时，不透光部分123的形状和图案根据待制造的透镜的构造确定。由于在本发明中应当首先制造呈球面透镜形式的微透镜，因此以同心圆形式形成不透光部分123。此外，使构成在掩模121中形成的同心图案的各环面的厚度互不相同。

这里，根据图案精度来确定掩模121是由薄膜掩模形成还是由铬掩模形成。在利用铬掩模的情况下，可使图案的精度级为1mm。

此时，如图3所示，利用旋涂机在玻璃或硅晶片基板130上涂覆光刻胶(PR)131。这里，所用的光刻胶131的类型可根据其厚度而区别确定。若使用AZ系列9260之类的稠光刻胶，则涂覆的光刻胶的厚度为10mm。

在涂覆之后，在炉中对涂覆的基板130进行软烤。此时，烘烤条件优选为在145℃下进行30分钟。

当软烤结束时，如图4所示，利用对准标记使掩模121对准在涂覆有光刻胶的基板130上。进行曝光过程达预定时间。此时，在掩模121的同心图案中，各环面a、b、c和d具有不同厚度，如图4中所示。也就是说，中心的圆a厚度最大，环面厚度朝最外面的圆d(其厚度最小)逐渐减小。

当曝光过程结束时，执行显影过程。此时，显影液的类型为AZ系列400K，显影条件为在23℃下在显影液中浸泡6分钟。如图5所示，当进行了显影过程时，暴露于穿过掩模121的光的光刻胶部分溶解，未曝光的其它部分132保持原样。也就是说，在维持同心图案的同时形成中空柱形环面结构。此时，未曝光部分132的相应环面具有与掩模中的同心图案的对应环面相同的厚度和形状。因而，为了容易说明本发明，掩模中的环面和曝光后得到的环面用相同附图标记表示。因此，通过曝光得到的相应环面a、b、c和d的厚度值顺序为a＞b＞c＞d。

在已完成显影过程之后，利用热板装置进行回流过程，从而形成具有同心图案的光刻胶133，其中各环面具有图6所示的曲面。回流过程是对具有环面结构的光刻胶133进行加热从而可使光刻胶(PR)受热而后熔掉的过程。此时，回流条件可根据期望形状而变化，例如在100至200℃下进行几分钟。

如上所述，对如图5所示由光刻胶制成的环面a、b、c和d进行回流过程，从而形成弯曲的环面a1、b1、c1和d1。环面a1、b1、c1和d1之间的间距小于环面a、b、c和d之间的间距。这是因为在回流过程中，构成环面的光刻胶133向下流向相邻光刻胶。若延长回流过程的时间或者使相邻环面之间的间距变窄，则通过回流过程得到的光刻胶的结果形状具有曲面但相邻光刻胶彼此接触，如图10所示。

这里，由于回流过程，图5中所示的环面a、b、c和d除了环面之间的间距发生变化外，其高度也发生变化。环面高度的高度变化根据回流过程之前环面的初始厚度而异。例如，经过回流过程，环面a、b、c和d变成环面a1、b1、c1和d1，其高度值顺序为a1＞b1＞c1＞d1(参见图11)。

如上所述，由于可通过回流过程来调节光刻胶的弯曲形状和高度，因此本发明可设计并确定环面高度比，以提供各种形式和图案的微透镜和微透镜阵列。

图7示出了在回流过程之后基板130的纵剖视图。图7示出了球面透镜特征以预定间隔彼此分开的情况。如图7中所示，可以看出弯曲的环面133变成了在纵剖面中呈球面透镜形式的微透镜。

在使形成各环面的光刻胶呈微透镜形式之后，在基板130上涂覆金属薄膜141，如图7所示。此时，金属薄膜141的涂覆通常为铬涂覆，也可附加地涂覆金。

在涂覆金属薄膜之后，将基板130放置在电镀设备上，然后通过电镀过程镀镍，如图8所示。此时，供应的电流为几安培，这取决于各个步骤。镀层厚度为400至450mm(基于4英寸晶片)，镀镍部分构成压模142。

在上述电镀镍之后，使基板130与压模142彼此分离。此时，若球面透镜特征之间没有间距，则分离的压模142具有图9所示的构造。若球面透镜特征之间存在间距，则压模142具有与图9中所示构造不同的构造，不同之处在于环面彼此分开。此外，压模142具有其中构成同心图案143的光刻胶被转印从而具有雕刻图案的构造。也就是说，同心图案以凹雕形式刻在压模142中。

在本发明中，将刻有同心图案的压模用作模具。利用该模具获得注射成型的平面透镜151，如图10所示。(图10的透镜对应于相邻环面彼此接触的情况。)平面透镜151优选由透明塑性材料制成。在平面透镜151中，同心透镜(即，图案)的直径为大约30至200mm，如图11所示。参照图11，相应环面由于其厚度差异而具有不同高度。通过这种方式，本发明能够使直径为大约30至200mm的微透镜具有不同高度和宽度的图案。

图12示出了将根据本发明的具有同心图案的透镜应用于光导板171的实施例。该光导板是LCD背光中所用的部件之一，其可采用本发明的具有同心图案的平面透镜151，从而控制光路。

在本发明的另一实施方式中，首先形成几十微米级的球面透镜，然后在该几十微米级的球面透镜上形成微米级的各种透镜结构。

以下将说明制造几十微米级的球面透镜的第一过程。

首先，考虑球面透镜的底面积，形成如图14所示的掩模221。图14是本发明中所用的掩模的立体图。球面透镜的面积和高度与其底面积以及待涂覆的光刻胶的高度有关。

在制造掩模时，可根据本发明制造用于单个微透镜的掩模。但是，由于微透镜通常以阵列形式使用，因而在制造掩模时形成微透镜阵列。本领域的技术人员将清楚，通过本发明的微透镜阵列的制造过程可容易地制造单个微透镜。因而，这里将省略单个微透镜的制造方法的细节。

参照图14，掩模221包括主透光部分222和不透光部分223。不透光部分223以特定图案布置成阵列形式，并呈圆形形状。

这里，根据图案精度来确定掩模是由薄膜掩模形成还是由铬掩模形成。在使用铬掩模的情况下，可使图案的精度级为1mm。

此时，如图15所示，利用旋涂机在玻璃或硅晶片基板231上涂覆光刻胶(PR)232。这里，所用的光刻胶232的类型可根据其厚度而不同地确定。若使用AZ系列9260之类的稠光刻胶，则涂覆的光刻胶的厚度为10mm。

在涂覆之后，在炉中对涂覆的基板231进行软烤。此时，烘烤条件优选为在145℃下进行大约30分钟。

当软烤结束时，如图16所示，利用对准标记使掩模221对准在涂覆有光刻胶的基板231上。进行曝光过程达预定时间。

当曝光过程结束时，执行显影过程。此时，显影液的类型为AZ系列400K，显影条件为在23℃下在显影液中浸泡6分钟。如图17所示，当进行了显影过程时，暴露于穿过掩模221的光的光刻胶部分溶解，未曝光的其它部分保持原样。因此，在基板231上仅留下未曝光的光刻胶部分。由于在掩模221中形成的不透光部分具有圆形形状，因此光刻胶部分234呈柱状形式。

在已完成显影过程之后，利用热板装置进行回流过程，从而致使光刻胶部分234弯曲并形成为球面透镜特征235，如图19的剖视图所示。回流过程是对光刻胶部分234进行加热从而可使光刻胶(PR)受热而后熔掉的过程。此时，回流条件可根据待制造的期望形状而变化，例如在100至200℃下进行几分钟。

图19示出了在回流过程之后基板231的纵剖视图。如图19中所示，可以看出弯曲的光刻胶部分234变成了在纵剖面中呈球面透镜形式的微透镜235。

在通过回流过程使光刻胶部分形成微透镜之后，在基板231上涂覆金属薄膜241，如图19所示。此时，金属薄膜241的涂覆通常为铬(Cr)涂覆，也可附加地涂覆金(Au)。

在涂覆金属薄膜之后，将基板231放置在电镀设备上，然后通过电镀过程镀镍，如图20所示。此时，供应的电流为几安培，这取决于各个步骤。镀层厚度为400至450mm(基于4英寸晶片)，镀镍部分构成压模242。

在上述电镀镍之后，使基板231与压模242彼此分离。此时，分离的压模242具有其中通过转印而刻有球面透镜阵列的图案。也就是说，在压模242中形成呈球面透镜阵列形式的雕刻图案244。

当如以上所述制造其中已刻有球面透镜特征阵列的压模242时，再次用镍进一步电镀压模242，并从压模242分离出新的镀镍部分。与压模242分离的该新的镀镍部分成为压模251，其具有与压模242的雕刻图案对应的凸起的球面透镜特征阵列，如图22所示。

当制造出具有凸起图案的压模251时，在压模251上涂覆光刻胶(PR)263，如图23所示。之后，如图16中一样，将双层掩模对准在压模251上，并进行曝光和显影过程从而在各个球面透镜上形成光刻胶柱体264，如图24所示。所述双层掩模优选为铬掩模。

在已形成光刻胶柱体264之后，再次进行回流过程，从而可使光刻胶柱体264变成具有曲面的球面透镜265，如图25所示。这里，若掩模中的图案之间的间距减小或者回流过程的时间延长，则可消除球面透镜之间的间距而使以图25中所示的预定间隔布置的球面透镜265彼此接触。也就是说，获得浮雕构造。

如图25中所示，为了利用因光刻胶柱体264而具有双层微透镜的压模251制造模具，如关于图19和图20所述涂覆金属薄膜并电镀镍。当电镀上镍时(如图21所示)，镀镍部分变成其中以凹陷形式刻有双层微透镜阵列的压模。

在本发明中，将其中以凹陷形式刻有双层微透镜阵列的压模用作模具。利用该模具以凸起形式注射成型双层微透镜阵列，如图29所示。此时，双层微透镜阵列优选由透明塑性材料形成。

这里，在如图22所示首先形成微透镜阵列之后，待在该微透镜阵列的各球面透镜271上形成的透镜特征可形成为如图26所示的作为菲涅尔透镜的同心图案271而不是图25所示的球面透镜特征。此外，如图27所示，可在球面透镜281上形成具有一定方向性的柱面透镜282。可选的是，如图28所示，可在球面透镜291上形成彼此交叉的柱面透镜，这是图27的结构的修改型式。

如以上所述，通过将图24中所用的掩模上的图案(即，不透光部分)制造成与待形成在球面透镜上的透镜的形状一致，可在球面透镜上形成各种类型的透镜。

在本发明的透镜结构中，一次透镜的尺寸为大约30至200微米，二次透镜的尺寸为大约1至10微米。

图30示出其中应用了本发明的双层微透镜的实施例。图30是表示本发明的双层微透镜应用于光导板2112的实施例的视图。光导板2112是LCD背光中所用的部件之一，其可采用本发明的双层微透镜，从而控制光路。

在本发明的另一实施方式中，首先形成微米级球面透镜，然后在该球面透镜上形成光栅。

以下将说明制造微米级球面透镜的第一过程。

首先，考虑球面透镜的底面积，形成如图32所示的掩模321。球面透镜的面积和高度与其底面积以及待涂覆的光刻胶的高度有关。

在制造掩模时，可根据本发明制造用于单个微透镜的掩模。但是，由于微透镜通常以阵列形式使用，因而在制造掩模时形成微透镜阵列。本领域的技术人员将清楚，通过本发明的微透镜阵列的制造过程可容易地制造单个微透镜。因而，这里将省略单个微透镜的制造方法的细节。

参照图32，掩模321包括透光部分322和不透光部分323。不透光部分323以特定图案布置成阵列形式，并呈圆形形状。

这里，根据图案精度来确定掩模是由薄膜掩模形成还是由铬掩模形成。在使用铬掩模的情况下，可使图案的精度级为1mm。

同时，如图33所示，利用旋涂机在玻璃或硅晶片基板331上涂覆光刻胶(PR)332。这里，所用的光刻胶332的类型可根据其厚度而不同地确定。若使用AZ系列9260之类的稠光刻胶，涂覆的光刻胶的厚度为10mm。

在涂覆之后，在炉中对涂覆的基板331进行软烤。此时，烘烤条件优选为在145℃下进行大约30分钟。

当软烤结束时，如图34所示，利用对准标记使掩模321对准在涂覆有光刻胶的基板331上。进行曝光过程达预定时间。

当曝光过程结束时，执行显影过程。此时，显影液的类型为AZ系列400K，显影条件为在23℃下在显影液中浸泡6分钟。如图35所示，当进行了显影过程时，暴露于穿过掩模321的光的光刻胶部分溶解，未曝光的其它部分保持原样。因此，在基板331上仅留下未曝光的光刻胶部分。由于在掩模321中形成的不透光部分具有圆形形状，因此光刻胶部分334呈柱状形式。

在已完成显影过程之后，利用热板装置进行回流过程。通过该回流过程，柱状光刻胶部分334弯曲并形成为球面透镜特征335，如图36所示。因此，基板331具有其中多个呈球面透镜形式的光刻胶部分334排列的构造。回流过程是对光刻胶部分334进行加热从而可使光刻胶(PR)受热而后熔掉的过程。此时，回流条件可根据待制造的期望形状而变化，例如在100至200℃下进行几分钟。

图37示出了在回流过程之后基板331的纵剖视图。如图37中所示，可以看出弯曲的光刻胶部分334通过回流过程变成了在纵剖面中为球面透镜特征335。

在通过回流过程使光刻胶部分形成球面透镜(即，微透镜)之后，在基板331上涂覆金属薄膜341，如图37所示。此时，金属薄膜341的涂覆通常为铬(Cr)涂覆，也可附加地涂覆金(Au)。

在涂覆金属薄膜之后，将基板331放置在电镀设备上，然后通过电镀过程镀镍，如图38所示。此时，供应的电流为几安培，这取决于各个步骤。镀层厚度为400至450mm(基于4英寸晶片)，镀镍部分构成压模342。

在上述电镀镍之后，使基板331与压模342彼此分离。此时，分离的压模342具有如图39所示的图案。当压模342如图39所示与基板331分离时，分离的压模342具有其中以凹陷形式刻有球面透镜阵列的图案344。也就是说，球面透镜阵列的图案以凹陷形式刻在压模342中。

如以上所述，对其中以凹陷形式刻有球面透镜阵列的压模342再次镀镍，并通过压模342压印新的镀镍部分。与压模342分离的新的镀镍部分成为压模351，其具有与压模342的凹陷图案相对应的、呈凸起形式的球面透镜特征阵列352，如图40所示。

因此，当将其中以凹陷形式刻有球面透镜特征阵列的压模342用作模具，并通过压模342对透明塑性材料进行注射成型时，可以制造由透明塑性材料制成且图案与压模351相同的微透镜阵列。在制造出由透明塑性材料制成的微透镜阵列之后，在构成微透镜阵列的各微透镜上形成光栅。

这里，通过在透镜结构上形成透光部分和不透光部分而形成光栅。因而，为了形成不透光部分，形成金属光栅。

以下将说明通过半导体处理在利用压模342作为模具注射成型出的透明塑性微透镜上形成金属光栅的过程。由于透明塑性微透镜阵列与压模351相对应，因而使用相同的附图标记。

当如以上所述制造出透明塑性微透镜阵列351时，如图42所示，在如图41所示的用于微透镜阵列351的塑性板353上涂覆金属363。

之后，为了利用掩模进行曝光，如图43所示在涂覆的金属363上涂覆光刻胶(PR)364。接着，使形成光栅图案所用的光栅掩模对准在压模351上，并进行曝光和显影过程，从而在各个球面透镜上形成柱状光刻胶部分365，如图44所示。所述光栅掩模优选为铬掩模。

接着，沿着柱状光刻胶部分365蚀刻涂覆的金属363并清除剩余的光刻胶部分，从而形成由金属363形成的光栅366，如图45所示。图46表示如以上所述的其上形成有光栅的微透镜阵列的实施例。参照图46，在球面透镜371上形成具有同心图案372的光栅。

此时，在执行上述过程期间，可涂覆具有不同折射率的材料而不是金属，从而制造具有由干涉现象产生的光栅效果的微透镜阵列。也就是说，在微透镜阵列上涂覆由SiO₂之类的氧化物或者Si₃N₄之类的氮化物制成的透明薄膜，然后对其进行蚀刻从而形成具有不同折射率的光栅结构。典型的氧化物薄膜等的折射率为2至3，而PMMA之类的塑性材料的折射率为4以上。因此，由于两种材料的折射率不同可通过干涉获得光栅效果。

可选的是，可在压模中的微透镜特征阵列上形成突起，接着可执行注射成型过程，从而制造出其中在塑性微透镜阵列381上形成突起382的透镜结构，如图47所示。当在微透镜上形成具有突起382的透镜结构时，微透镜和突起处的光路存在差异，从而呈现由光干涉现象产生的光栅效果。在这样的微透镜结构中，一次透镜的尺寸为大约30至200微米，光栅的尺寸为几微米。

图47所示的突起382的光栅透镜结构可应用于光导板。该光导板是LCD背光中所用的部件之一，其可采用所述光栅透镜结构来控制光路。

尽管已参照附图描述了本发明的技术精神，但是本描述并不限制本发明而仅用于说明本发明的优选实施方式。此外，本领域的技术人员将理解，在不背离本发明的技术精神和范围的情况下可对其进行各种变化和修改。

Claims (24)

1、一种制造具有同心图案的透镜的方法，该方法包括：

第一步骤，制造具有同心图案的掩模；

第二步骤，使所述掩模对准在涂覆有光刻胶的基板上并执行曝光过程；

第三步骤，对曝光后的基板进行显影以获得由所述光刻胶形成的同心图案，所述同心图案的光刻胶呈环面形式；

第四步骤，对显影后的基板进行回流过程从而使呈环面形式的所述光刻胶弯曲；

第五步骤，制造压模，在该压模中以凹陷形式刻有由呈环面形式的所述光刻胶形成的同心图案；以及

第六步骤，利用所述压模作为模具来注射成型具有所述同心图案的透镜。

2、根据权利要求1所述的方法，其中，所述掩模包括薄膜掩模或铬掩模。

3、根据权利要求1所述的方法，其中，所述第五步骤包括以下步骤：

在所述基板上涂覆金属薄膜；

用镍电镀所述金属薄膜并使镀镍部分与所述基板分离；以及

利用所述镀镍部分作为所述压模。

4、根据权利要求3所述的方法，其中，在所述第五步骤中，所述金属薄膜的涂覆包括铬涂覆。

5、根据权利要求4所述的方法，其中，在所述第五步骤中，在涂覆铬之后进一步涂覆金。

6、根据权利要求1所述的方法，其中，构成所述掩模中的所述同心图案的相应环面具有互不相同的厚度。

7、根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第六步骤中注射成型出的透镜上的同心圆形成为在它们之间具有期望间距。

8、根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第六步骤中注射成型出的透镜上的同心圆形成为使得相邻环面彼此接触。

9、一种制造多层微透镜的方法，该方法包括：

第一步骤，将第一掩模对准在涂覆有光刻胶的基板上并执行曝光过程，所述第一掩模包括不能透光的圆形遮光区；

第二步骤，对曝光后的基板进行显影以获得柱状光刻胶部分；

第三步骤，对显影后的基板进行回流过程以使所述光刻胶部分变成球面透镜特征；

第四步骤，制造第一压模，在该第一压模中以凹陷形式刻有所述球面透镜特征；

第五步骤，利用所述第一压模来制造第二压模，在该第二压模中以凸起形式形成有所述球面透镜特征；

第六步骤，将第二掩模对准在涂覆有光刻胶的所述第二压模上并进行曝光过程，所述第二掩模包括比在所述第一掩模中形成的所述圆形遮光区小的遮光区；

第七步骤，通过曝光对形成在所述第二压模的球面透镜上的光刻胶进行显影并执行回流过程；

第八步骤，制造第三压模，在该第三压模中以凹陷形式刻有由形成在所述球面透镜上的光刻胶构成的双层结构；以及

第九步骤，利用所述第三压模作为模具来注射成型透镜，使得在该透镜上以凸起形式形成有由形成在所述球面透镜上的光刻胶构成的所述双层结构。

10、根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一掩模包括薄膜掩模或铬掩模。

11、根据权利要求9所述的方法，其中，在所述第一掩模上排列有多个遮光区。

12、根据权利要求10所述的方法，其中，所述第二掩模包括铬掩模。

13、根据权利要求9所述的方法，其中，所述第四、第五和第八步骤包括以下步骤：

涂覆金属薄膜；

用镍电镀所述金属薄膜并仅分离镀镍部分；以及

利用所述镀镍部分作为压模。

14、根据权利要求13所述的方法，其中，所述金属薄膜的涂覆包括铬涂覆。

15、根据权利要求14所述的方法，其中，所述金属薄膜的涂覆还包括在所述铬涂覆之后附加地涂覆金。

16、一种制造其上形成有光栅的微透镜的方法，该方法包括：

第一步骤，将第一掩模对准在涂覆有光刻胶的基板上并进行曝光过程，所述第一掩模包括不能透光的圆形遮光区；

第二步骤，对曝光后的基板进行显影以获得柱状光刻胶部分；

第三步骤，对显影后的基板进行回流过程以使所述光刻胶变成球面透镜特征；

第四步骤，制造第一压模，在该第一压模中以凹陷形式刻有所述球面透镜特征；

第五步骤，利用所述第一压模作为模具来制造由透明塑性材料制成的第二压模，该第二压模形成有呈凸起形式的所述球面透镜特征；

第六步骤，在所述第二压模上涂覆光栅材料并用光刻胶涂覆该光栅材料；

第七步骤，将第二掩模对准在涂覆有光刻胶的所述第二压模上并进行曝光过程，所述第二掩模包括比在所述第一掩模上形成的所述圆形遮光区小的遮光区，该遮光区具有光栅特征；以及

第八步骤，通过曝光对形成在所述第二压模的球面透镜上的光刻胶进行显影并对薄膜进行蚀刻，从而在所述球面透镜上形成所述光栅特征。

17、根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一掩模包括薄膜掩模或铬掩模。

18、根据权利要求16所述的方法，其中，所述第二掩模包括铬掩模。

19、根据权利要求16所述的方法，其中，所述光栅材料包括金属。

20、根据权利要求16所述的方法，其中，所述光栅材料包括氧化物。

21、根据权利要求16所述的方法，其中，所述光栅特征以凸起形式和凹陷形式形成。

22、根据权利要求16所述的方法，其中，所述第四步骤包括以下步骤：

涂覆金属薄膜；

用镍电镀所述金属薄膜并仅分离镀镍部分；以及

利用所述镀镍部分作为压模。

23、根据权利要求22所述的方法，其中，所述金属薄膜的涂覆包括铬涂覆。

24、根据权利要求23所述的方法，其中，所述金属薄膜的涂覆还包括在所述铬涂覆之后附加地涂覆金。

Images