CN103033859B

CN103033859B - 一种蝇眼透镜

Info

Publication number: CN103033859B
Application number: CN201210546098.1A
Authority: CN
Inventors: 黎敏; 吴洪江; 李圭鉉; 张继凯; 杨同华
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd; Beijing BOE Display Technology Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd; Beijing BOE Display Technology Co Ltd
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2015-02-11
Anticipated expiration: 2032-12-14
Also published as: US20140168621A1; CN103033859A; US9274433B2

Abstract

本发明实施例提供了一种蝇眼透镜，应用于接近式曝光机光学系统，它包括第一透镜组和第二透镜组，第一透镜组包括多个透镜且形成第一透镜面，第二透镜组包括多个透镜且形成第二透镜面，第一透镜面，用于将光学系统中的第一平面镜照射过来的宽光束分裂为细光束后，照射到第二透镜面上；第二透镜面，用于将接收到的细光束分散的照射到光学系统中的凹面镜上，离第二透镜面的中心点越近的透镜，其对应的透过率越高；离第二透镜面的中心点越远的透镜，其对应的透过率越低。在本发明实施例中，由于蝇眼透镜中第二透镜面上不同透镜的透过率不同，使得经蝇眼透镜照射到掩膜板不同区域上的光照度不同，可以在一定程度上提高曝光出的图形尺寸的均一度。

Description

一种蝇眼透镜

技术领域

本发明涉及光学领域，尤其涉及一种蝇眼透镜。

背景技术

随着显示技术的发展，大尺寸，高品质，低成本的显示器件成为一种发展趋势，那么，对于作为显示器件（例如TFT-LCD显示器件）的主要组成部分之一的彩色滤光片，它的质量直接决定显示器件的显示效果。

目前，在制作彩色滤光片时，多采用接近式曝光机光学系统曝光的方式，具体地，如图1所示，前述光学系统除了包括曝光灯101、第一平面镜102、蝇眼透镜103、凹面镜104和第二平面镜105之外，还包括掩膜板106、基板107、曝光区域108以及光刻胶(图1中未示)，在该光学系统中，曝光灯101，主要用于向第一平面镜102发出光束；第一平面镜102，主要用于接收到光束后照射到蝇眼透镜103上；蝇眼透镜103，主要用于将接收的光束分裂为细光束后分散地照射到凹面镜104上；凹面镜104，主要用于将接收到的光束照射到第二平面镜105上；第二平面镜105，主要用于将接收到的光束反射后照射到掩膜板106上。

在这里，蝇眼透镜103可以包括第一透镜组和第二透镜组，第一透镜组包括多个透镜且形成第一透镜面；第二透镜组包括多个透镜且形成第二透镜面，并且第一透镜面，主要用来将第一平面镜102照射过来的宽光束分裂为细光束后，照射到所述第二透镜面上；第二透镜面，主要用来将接收到的细光束分散的照射到凹面镜104上。通常来说，蝇眼透镜103与凹面镜104之间具有位置对应关系，即第二透镜面上离中心点位置较近的透镜，对凹面镜104的镜面上中心点较近的点的光照度贡献较大，离凹面镜104的镜面上中心点较远的点的光照度贡献较小，反之，第二透镜面上离中心点位置较远的透镜，对凹面镜104的镜面上中心点较远的点的光照度贡献较大，离凹面镜104的镜面上中心点较近的点的光照度贡献较小。

在接近式曝光时，照射到掩膜板上光的照度都是均匀分布的，即掩膜板上任何区域处的光照度都是相同的，在这种情况下，如图2所示，再使用基板201(例如玻璃基板)、掩膜板202和光刻胶203制作彩色滤光片时，弯曲前的掩膜板202与基板201之间的距离一般在一百微米至数百米以内，这样的话，对于掩膜板而言，在曝光时其弯曲将会造成掩膜板202上中心区域和边缘区域与基板201在垂直方向上形成的曝光间距不同，例如掩膜板202上中心区域与基板201之间的曝光间距G2小于掩膜板202上边缘区域与基板201之间的曝光间距G1(如图2所示)，通常在制作工艺过程中，由于接近式曝光机光学系统在曝光时受衍射角、光线平行度等因素的影响，基板201上曝光出的图形尺寸(CD)随着各区域的曝光间距的增大而增大（如图2所示，），这样一来，在光照度一定的情况下，由于中心区域的曝光间距小，边缘区域的曝光间距大，从而造成中心区域曝光出的图形的尺寸较小，边缘区域曝光出的图形尺寸较大，即曝光出的图形尺寸大小不均一(例如CD2＜CD1，如图1所示)，也就是说，使用前述这种光学系统曝光出的图形尺寸的均一度较差。

从上述制作方式可以看出，在接近式曝光机光学系统曝光时，由于掩膜板的弯曲导致各区域处的曝光间距发生变化，致使基板上曝光后的图形尺寸的均一度较差，进而影响彩色滤光片的质量。

发明内容

本发明实施例提供了一种蝇眼透镜，用以解决现有掩膜板弯曲导致的曝光后的图形尺寸均一度较差的问题。

基于上述问题，本发明实施例提供的一种蝇眼透镜，应用于接近式曝光机光学系统，所述蝇眼透镜包括第一透镜组和第二透镜组，所述第一透镜组包括多个透镜且形成第一透镜面，所述第二透镜组包括多个透镜且形成第二透镜面，所述第一透镜面，用于将所述光学系统中的第一平面镜照射过来的宽光束分裂为细光束后，照射到所述第二透镜面上；所述第二透镜面，用于将接收到的细光束分散的照射到所述光学系统中的凹面镜上，离所述第二透镜面的中心点越近的透镜，其对应的透过率越高；离所述第二透镜面的中心点越远的透镜，其对应的透过率越低。

本发明实施例的有益效果包括：本发明实施例提供的一种蝇眼透镜，应用于接近式曝光机光学系统，它包括第一透镜组和第二透镜组，其中，第一透镜组包括多个透镜且形成第一透镜面，第二透镜组包括多个透镜且形成第二透镜面，对于离第二透镜面的中心点越近的透镜，它对应的透过率越高；对于离中心点越远的透镜，它对应的透过率越低。在本发明实施例中，在接近式曝光机曝光时，曝光出的图形尺寸通常是随着光照度的增大而曝光量随之增大，随着曝光间距的减小而减小，由于第二透镜组中每个透镜的透过率不同，从而使得第二透镜面将光束照射到掩膜板上不同位置处的光照度不同，相对弥补了掩膜板各位置处的曝光间距不同对图形尺寸的变化，使用前述这种蝇眼透镜可以在一定程度上提高了曝光出的图形尺寸的均一度。

附图说明

图1为现有接近式曝光机光学系统的结构示意图；

图2为现有接近式曝光机光学系统曝光时掩膜板的工作示意图；

图3为现有接近式曝光机光学系统曝光时图形尺寸与曝光间距之间的关系曲线图；

图4为本发明实施例提供的蝇眼透镜的结构示意图；

图5为采用本发明实施例提供的蝇眼透镜进行接近式曝光时掩膜板的结构示意图；

图6为采用本发明实施例提供的蝇眼透镜进行接近式曝光时掩膜板的中心点与掩膜板边缘上的交点之间的距离示意图；

图7为本发明实施例提供的第二透镜面将接收到的光束照射到掩膜板上除掩膜板的中心点以外的任一点与掩膜板的中心点的曝光量的变化量之间的关系示意图；

图8为本发明实施例提供的第二透镜组中各透镜B_ij的主视图。

具体实施方式

由于现有的掩膜板在接近式曝光机光学系统曝光时会发生弯曲，由此使得弯曲后的掩膜板上中心区域的曝光间距(即此区域与接近式曝光机的基板在垂直方向上形成的距离)，较边缘区域的曝光间距较小，这样，在曝光量等其他条件确定的情况下，使得基板上中心区域曝光出的图形尺寸较小，边缘区域的图形尺寸稍大，这样就导致曝光出的图形尺寸的均一度较差。基于上述问题，本发明提供一种蝇眼透镜，可以在一定程度上提高了曝光出的图形尺寸的均一度。

下面结合说明书附图，对本发明实施例提供的一种蝇眼透镜的具体实施方式进行说明。

本发明实施例提供了一种蝇眼透镜，如图4所示，包括第一透镜组401和第二透镜组402。在这里，第一透镜组可以包括多个透镜，并且形成了第一透镜面，第二透镜组可以包括多个透镜，并且且形成了第二透镜面。

上述第一透镜面，主要用于将接近式曝光机光学系统的第一平面镜照射来的宽光束分裂为细光束后，再照射到第二透镜面上；

上述第二透镜面，主要用于将接收到的细光束分散的照射到接近式曝光机光学系统的凹面镜上。

在本发明实施例中，离第二透镜面的中心点越近的透镜，其对应的透过率越高；离第二透镜面的中心点越远的透镜，其对应的透过率越低。具体地，可以通过比较第二透镜组中每个透镜的中心与中心点之间的距离这种方式，来判断每个透镜离第二透镜面的中心点是远还是近。当然，还可以采用其他方式进行判断，在此不再一一枚举。

如图5所示，在使用基板501、掩模板502和光刻胶503制作滤光片时，掩膜板502的中心点以外的其他点(例如掩膜板边缘上的点)的曝光间距G1较大，掩膜板502的中心点的曝光间距G2较小，由于蝇眼透镜的第二透镜组中离第二透镜面的中心点越近的透镜的透过率越高，离中心点越远的透过率越低，这就使得第二透镜面将光束最后照射到除掩膜板502的中心点以外的其他点的光照度弱，此处的曝光量小，相对弥补了此处曝光间距对图形尺寸的影响；相应地，对掩膜板502的中心点而言，此处的曝光量较大，也相对弥补了此处曝光间距对图形尺寸的影响，这就在一定程度上提高了曝光出的图形的均一度(如图5所示，CD1与CD2大小接近)。

较佳地，上述透过率的数值范围可以为60%～100%，这个数值范围可以在一定程度上弥补了曝光量和曝光间距对图形尺寸的影响。当然，上述透过率的数值范围还可以是其他数值范围，即可以根据接近式曝光机对掩膜板的弯曲程度来确定，在此不对透过率的数值范围做具体限定。

较佳地，第二透镜面将接收到的光束照射到除凹透镜的中心点以外的选取点的光照度为：

其中，

ΔP = ΔT = \frac{1}{t} \times \frac{K_{1}}{K_{2}} \times H \times [1 - {(\frac{1}{L})}^{n}];

T_ij为第二透镜面中每个透镜的透过率；

为第二透镜面将接收到的光束照射到凹透镜上的光照度；

P₀为已知凹透镜的中心点的光照度；

ΔP为第二透镜面将接收到的光束照射到除凹透镜的中心点以外的选取点相对于凹透镜的中心点的光照度之差；

ΔT为第二透镜面将接收到的光束照射到除光学系统中的掩膜板的中心点以外的选取点与掩膜板的中心点的光照度之差；

t、n、K₁和K₂均为常量，0<K₁<1，0<K₂<1，且n＞1；

l为第二透镜面将接收到的光束照射到除掩膜板的中心点以外的选取点与掩膜板的中心点之间的距离(如图6所示，该距离可以根据选取点的坐标(x，y)获得，例如对于图6中的点A，它与掩膜板的中心点B的距离为a)；

L为掩膜板的中心点与掩膜板的边缘上的交点之间的距离，交点为该点和中心点所形成的直线与掩膜板的边缘相交的点；

在这里，交点为掩膜板的选取点和掩模板的中心点所形成的直线与边缘上相交的点，如图6所示，仍以点A为例，中心点B与交点C的距离为b；

H为掩膜板的中心点的最大曝光间距变化量。

下面以一个除掩膜板的中心点以外的选取点为例，对该选取点与掩膜板的中心点的光照度之差的计算过程进行说明：

首先，将掩膜板放置于接近式曝光机光学系统中的掩膜板支架上，在接近式曝光机曝光时，掩膜板会弯曲，在这种情况下，可以通过下述公式1来确定该选取点相对于掩膜板的中心点的曝光间距的变化量Δh：

Δh = H \times [1 - {(\frac{1}{L})}^{n}],

公式1

其中，l为该点与掩膜板的中心点之间的距离；

L为该点和掩膜板的中心点所形成直线与掩膜板的边缘相交的交点，与掩膜板的中心点之间的距离；

H为掩膜板的中心点的最大曝光间距变化量；

n为掩膜板的形变指数，即n＞1。

其次，在接近式曝光机光学系统曝光时，假设照射到掩膜板上各个区域处的曝光量均相同的情况下，那么，该选取点相对于中心点处曝光出的图形的尺寸变化(Δ_CD)与该选取点的曝光间距的变化量之间成正比关系(如图3所示)，可以用下述公式2来体现：

ΔCD=K₁×Δh，公式2

其中，K₁可以由光刻胶的特性决定，是常量，例如0<K₁<1。

假设掩膜板上各个区域处的曝光间距均相同的情况下，那么，该选取点相对于中心点曝光出的图形的尺寸变化(Δ_CD)与该选取点相对于掩膜板的中心点的曝光量的变化量(Δ_Q)之间成正比关系(如图7所示)，可以用下述公式3来体现：

ΔCD=K₂×ΔQ，公式3

其中，K₂也是由光刻胶的特性决定，仍是常量，例如0<K2<1。

如果要想要使得接近式曝光时掩膜板上各个区域处曝光出来的图形尺寸大小相近，那么，需要上述公式2和上述公式3是相同的，这样就可以相对提高图形尺寸的均一度。

在上述公式2和上述公式3相同的情况下，就可以得到该选取点相对于掩膜板的中心点的曝光量的变化量Δ_Q(下述公式4)：

ΔQ = H \times [1 - {(\frac{1}{L})}^{n}],

公式4

在得到该选取点相对于掩膜板的中心点的曝光量的变化量Δ_Q之后，由于接近式曝光机光学系统曝光时，如果想要提高基板上曝光出的图形尺寸均一度，那么可以改变第二透镜组中每个透镜的的透过率，使得第二透镜面将接收到的光束照射到该选取点相对于照射到掩膜板的中心点的曝光量的变化量，与第二透镜面将接收到的光束照射到该选取点相对于照射到掩膜板的中心点的光照度的变化量(即光照度之差)之间成正比关系，即用下述公式5来体现：

ΔQ = ΔT \times t,

公式5

在上述公式5中，t为曝光时间，是一个常量，结合上述公式4和公式5，即可得到第二透镜面将光束照射到选取点与照射到掩膜板的中心点的光照度的差值(变化量)ΔT(下述公式6)：

ΔT = \frac{1}{t} \times \frac{K_{1}}{K_{2}} \times H \times [1 - {(\frac{1}{L})}^{n}],

公式6

接下来，以凹面镜上的一个选取点为例，对第二透镜面将光束照射到该选取点的光照度的计算过程进行说明：

在本发明实施例中，对于第二透镜组而言，如图8所示，由很多个透镜组成（例如B11，...，Bmn）。对于第二透镜组中任意一个透镜Bij，它将光束照射到凹面镜上任一点的光照度为P_Bij(x，y)。

假设选取点的坐标为(x，y)，假设上述透镜Bij(不是离第二透镜面的中心点最近的透镜)对应的透过率为Tij，那么，第二透镜面将光束照射到此点上的光照度为

由于凹面镜的中心点的光照度P₀为常量，如果第二透镜面将接收到的光束照射到此选取点相对于凹透镜的中心点的光照度之差为ΔP，那么，第二透镜面将光束照射到该选取点的的光照度为P₀-ΔP，从而可以得出下述公式：

公式7

在这里，由于第二透镜面将光束照射到凹透镜上的该选取点与照射到凹透镜的中心点的光照度之差，与第二透镜面将光束照射到掩膜板的选取点与照射到掩膜板的中心点的光照度之差相同，由此，可以根据预先选取的点的坐标，以及根据公式6和7计算得到第二透镜面中每个透镜的透过率，例如，第二透镜组包括11个透镜，那么可以分别在凹透镜和掩膜板上选取11个点，通过上述公式6和7得到第二透镜组中每个透镜的透过率。

本发明实施例提供的一种蝇眼透镜，应用于接近式曝光机光学系统，它包括第一透镜组和第二透镜组，其中，第一透镜组包括多个透镜且形成第一透镜面，第二透镜组包括多个透镜且形成第二透镜面，对于离第二透镜面的中心点越近的透镜，它对应的透过率越高；对于离中心点越远的透镜，它对应的透过率越低。在本发明实施例中，在接近式曝光机曝光时，曝光出的图形尺寸通常是随着光照度的增大而曝光量随之增大，随着曝光间距的减小而减小，由于第二透镜组中每个透镜的透过率不同，从而使得第二透镜面将光束照射到掩膜板上不同位置处的光照度不同，相对弥补了掩膜板各位置处的曝光间距不同对图形尺寸的变化，使用前述这种蝇眼透镜可以在一定程度上提高了曝光出的图形尺寸的均一度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种蝇眼透镜，应用于接近式曝光机光学系统，所述蝇眼透镜包括第一透镜组和第二透镜组，所述第一透镜组包括多个透镜且形成第一透镜面，所述第二透镜组包括多个透镜且形成第二透镜面，所述第一透镜面，用于将所述光学系统中的第一平面镜照射过来的宽光束分裂为细光束后，照射到所述第二透镜面上；所述第二透镜面，用于将接收到的细光束分散的照射到所述光学系统中的凹面镜上，其特征在于，

离所述第二透镜面的中心点越近的透镜，其对应的透过率越高；离所述第二透镜面的中心点越远的透镜，其对应的透过率越低。

2.如权利要求1所述的蝇眼透镜，其特征在于，所述透过率为60%～100%。

3.如权利要求2所述的蝇眼透镜，其特征在于，离所述第二透镜面的中心点最近的透镜的透过率为100%。

4.如权利要求3所述的蝇眼透镜，其特征在于，所述第二透镜面将接收到的光束照射到除所述凹透镜的中心点以外的选取点的光照度为：

其中，

ΔP = ΔT = \frac{1}{t} \times \frac{K_{1}}{K_{2}} \times H \times [1 - {(\frac{1}{L})}^{n}];

T_ij为所述第二透镜面中每个透镜的透过率；

为所述第二透镜面将接收到的光束照射到所述凹透镜上的光照度；

P₀为已知凹透镜的中心点的光照度；

ΔP为所述第二透镜面将接收到的光束照射到除所述凹透镜的中心点以外的选取点相对于所述凹透镜的中心点的光照度之差；

ΔT为所述第二透镜面将接收到的光束照射到除所述光学系统中的掩膜板的中心点以外的选取点与所述掩膜板的中心点的光照度之差；

t、n、K₁和K₂均为常量，0<K₁<1，0<K₂<1，且n＞1；

l为所述第二透镜面将接收到的光束照射到除所述掩膜板的中心点以外的选取点与所述掩膜板的中心点之间的距离；

L为所述掩膜板的中心点与所述掩膜板的边缘上的交点之间的距离，所述交点为选取点和所述中心点所形成的直线与所述掩膜板的边缘相交的点；

H为所述掩膜板的中心点的最大曝光间距变化量。