投影曝光系统及其控制方法技术方案

本申请提供了一种投影曝光系统及其控制方法，投影曝光系统包括：沿第一方向依次设置的光源、液晶开关面板、液晶相位延迟器和相位延迟波片；液晶开关面板包括多个阵列排布的液晶微区开关，用于将光束转换为第一线偏振光，并控制第一线偏振光是否通过进行控制；液晶相位延迟器用于将第一线偏振光的垂直分量和平行分量产生各自的相位延迟，使得垂直分量和平行分量具有设计相位差；相位延迟波片用于将液晶相位延迟器输出的光产生相位延迟，得到并输出第二线偏振光，第二线偏振光的方位角与设计相位差存在对应关系。采用本申请，无需昂贵的掩膜费用，可大面积、高效率、高精度实现液晶取向微区控制，具有低成本、可实时控制调谐等优势。势。势。

Projection exposure system and its control method

【技术实现步骤摘要】
投影曝光系统及其控制方法


[0001]本申请涉及光学
，具体而言，本申请涉及一种投影曝光系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]液晶是一种性能优异的光学材料，目前已广泛应用于显示领域。在非显示领域，液晶材料同样具有广阔的应用前景，液晶透镜、液晶光栅、液晶结构光场玻片等光学元件被广泛研究并应用于光通信、激光加工、微粒操纵等领域。
[0003]为了利用液晶独特的光学各向异性及双折射特性，需要使得液晶分子按照一定取向排列，从此液晶取向技术应运而生。
[0004]传统光控取向利用绒布在高分子薄膜上摩擦形成小沟槽，实现液晶分子定向排列。光控取向是一种新型的液晶取向方法，在线偏振光的作用下，聚合物的表面发生方向选择性的光化学反应，使得聚合物分子出现各向异性分布，液晶分子与其接触后，由于分子间作用，液晶分子趋向于与聚合物分子同向排列。相较于传统的摩擦取向方式，光控取向非接触、无静电、无污染、无损伤、可擦写，受到广泛应用。
[0005]常见的光控取向方案有激光直写法、掩膜曝光法等。但是，激光直写法采用逐点扫描的方式进行光控取向，效率很低；掩膜曝光法需要采用额外的掩膜进行光控取向，导致制作成本较高，而且当光控取向方向数量较多时，还需要较多的掩膜数量。

技术实现思路

[0006]本申请针对现有方式的缺点，提出一种投影曝光系统及其控制方法，用以解决现有技术存在的逐点扫描导致光控取向的效率低下，或者需要掩膜导致成本较高的技术问题。
[0007]第一方面，本申请实施例提供了一种投影曝光系统，包括：沿第一方向依次设置的光源、液晶开关面板、液晶相位延迟器和相位延迟波片；
[0008]光源，用于输出光束；
[0009]液晶开关面板包括多个阵列排布的液晶微区开关，用于将光束转换为第一线偏振光，并控制第一线偏振光是否通过进行控制；
[0010]液晶相位延迟器，用于将第一线偏振光的垂直分量和平行分量产生各自的相位延迟，使得垂直分量和平行分量具有设计相位差；
[0011]相位延迟波片，用于将液晶相位延迟器输出的光产生相位延迟，得到并输出第二线偏振光，第二线偏振光的方位角与设计相位差存在对应关系。
[0012]第二方面，本申请实施例提供了一种投影曝光系统的控制方法，应用于如第一方面的投影曝光系统，控制方法包括：
[0013]控制液晶开关面板中对应透光区域的液晶微区开关打开，使得第一线偏振光通过，同时控制所有剩余液晶微区开关关闭；透光区域为待曝光的光控取向基板对应的一个
曝光图案，曝光图案包括同一种光控取向的至少一个图案单元；
[0014]控制液晶相位延迟器，将第一线偏振光的垂直分量和平行分量产生各自的相位延迟，使得垂直分量和平行分量具有设计相位差，经过相位延迟波片产生相位延迟，得到并输出第二线偏振光，第二线偏振光的方位角与设计相位差相对应，使得透光区域的光控取向基板内的液晶形成与第二线偏振光的方位角一致的取向排布。
[0015]本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：
[0016]本申请实施例提供的投影曝光系统，通过设置光源、液晶开关面板、液晶相位延迟器和相位延迟波片，使得输出的线偏振光的方位角随着液晶相位延迟器产生的设计相位差改变而改变，能够输出方位角为任意方向、灵活可变的线偏振光，由于光控取向基板是采用光控取向材料制备的，光控取向材料的分子排列的角度与线偏振光的方位角(即偏振方向)是严格相关的，因此可通过线偏振光的方位角控制光控取向基板的分子排列的角度，从而可控制在光控取向基板上的液晶分子的取向，从而可以制作出各种不同功能的液晶光学元件。因此通过能够控制液晶相位延迟器的相位差，进而控制输出的线偏振光的方位角，从而控制光控取向基板上的一个曝光图案的液晶分子取向排布。本申请通过控制液晶相位延迟器的相位差，实现光控取向基板上液晶取向朝任意方向偏振取向微小区域控制、任意光控取向的曝光图案的实时控制与制备，实现输出的线偏振光在大面积、像素级微区(曝光图案的最小像素大小，即一个图案单元)上偏振角度的精密控制，进而实现光控取向或者其他半导体光刻场景中像素级微区内偏振角度的自由灵活地调控，可应用于复杂光控取向的曝光图案的液晶光学元件的制备。
[0017]相较于其他光控取向方案，本实施例提供的投影曝光系统无需昂贵的掩膜费用，同时简化了加工流程，可大面积、高效率、高精度实现液晶取向微区控制，具有低成本、可实时控制调谐等优势，对显示及非显示领域液晶应用具有重要意义。此外，在半导体偏振相关的光刻场景中同样具有广阔的应用潜力。
[0018]而且，本申请实施例提供的投影曝光系统，可以根据需要提供特定方位角的线偏振光，可广泛应用于其他的曝光应用场景。
[0019]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0020]本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0021]图1为本申请实施例提供的一种投影曝光系统的结构和光路示意图；
[0022]图2为本申请实施例提供的一种投影曝光系统的各光学元件偏振相关角度示意图；
[0023]图3为本申请实施例提供的一种液晶微区开关的结构示意图；
[0024]图4为本申请实施例提供的一种液晶相位延迟器的结构示意图；
[0025]图5为本申请实施例提供的一种液晶偏振光栅的液晶取向排布；
[0026]图6为本申请实施例提供的一种对液晶偏振光栅进行一次曝光的液晶取向分布图；
[0027]图7为本申请实施例提供的一种对液晶偏振光栅进行多次曝光的液晶取向分布图。
[0028]附图标记：
[0029]1‑
光源；
[0030]2‑
扩束器；
[0031]3‑
液晶开关面板，301
‑
第一偏振器，302
‑
第一基板，303
‑
第一控制电路，304
‑
开关电路，305
‑
第一电极，306
‑
保护层，307
‑
第一取向层，308
‑
第一封框胶，309
‑
第一隔垫物，310
‑
第一液晶层，311
‑
第二取向层，312
‑
第二电极，313
‑
第二基板，314
‑
第二偏振器；
[0032]4‑
液晶相位延迟器，401
‑
第三基板，402
‑
第二控制电路，403
‑
第三电极，404
‑
第三取向层，405
‑
第二封框胶，406
‑
第二隔垫物，407
‑
第二液晶层，408
‑
第四取向层，40本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种投影曝光系统，其特征在于，包括：沿第一方向依次设置的光源、液晶开关面板、液晶相位延迟器和相位延迟波片；所述光源，用于输出光束；所述液晶开关面板包括多个阵列排布的液晶微区开关，用于将所述光束转换为第一线偏振光，并控制所述第一线偏振光是否通过进行控制；所述液晶相位延迟器，用于将所述第一线偏振光的垂直分量和平行分量产生各自的相位延迟，使得所述垂直分量和所述平行分量具有设计相位差；所述相位延迟波片，用于将所述液晶相位延迟器输出的光产生相位延迟，得到并输出第二线偏振光，所述第二线偏振光的方位角与所述设计相位差存在对应关系。2.根据权利要求1所述的投影曝光系统，其特征在于，还包括下述至少一项：各所述液晶微区开关用于与曝光图案的各图案单元一一对应；或者，N
×
M个所述液晶微区开关用于与所述曝光图案的一个所述图案单元对应，N和M均为正整数；所述第二线偏振光的方位角与所述设计相位差成线性关系；所述相位延迟波片包括四分之一波片。3.根据权利要求1所述的投影曝光系统，其特征在于，所述液晶微区开关包括：层叠的第一偏振器、第一基板、开关电路、第一电极、保护层、第一液晶功能盒单元、第二电极、第二基板和第二偏振器；所述开关电路与所述第一电极、所述第二电极都电连接；所述液晶开关面板还包括第一控制电路，所述第一控制电路与各所述液晶微区开关的所述开关电路都电连接。4.根据权利要求3所述的投影曝光系统，其特征在于，还包括下述至少一项：所述第一液晶功能盒单元包括层叠的第一取向层、第一液晶功能层和第二取向层；所述第一液晶功能层包括位于中间区域的第一液晶层、第一隔垫物和位于周边区域的第一封框胶；所述第一偏振器的透振方向与所述第二偏振器的透振方向相互垂直；所述第一液晶层包括扭曲向列相型液晶、垂直取向型液晶或者高级超维场转换型液晶。5.根据权利要求4所述的投影曝光系统，其特征在于，还包括下述至少一项：以竖直向上的光轴为基准，所述第一偏振器的透振方向为90度，所述第一取向层的取向方向为90度，所述第二取向层的取向方向为0度，所述第二偏振器的透振方向为0度；所述扭曲向列相液晶的扭曲角为90度或者270度。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：常文博，李月，肖月磊，安齐昌，曹雪，冯昱霖，韩基挏，周毅，王立会，魏秋旭，吴艺凡，曲峰，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：