投影曝光系统及其控制方法与流程

1.本技术涉及光学技术领域，具体而言，本技术涉及一种投影曝光系统及其控制方法。


背景技术：

2.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。
3.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。
4.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。
5.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。


技术实现要素：

6.本技术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。
7.第一方面，本技术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；
8.光源，用于输出光束；
9.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；
10.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；
11.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。
12.第二方面，本技术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：
13.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；
14.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。
15.本技术实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：
16.本技术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。本技术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。
17.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。
18.而且，本技术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。
19.本技术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，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
20.本技术上述的和/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：
21.图1为本技术实施例提供的一种投影曝光系统的结构和光路示意图；
22.图2为本技术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；
23.图3为本技术实施例提供的一种液晶微区开关的结构示意图；
24.图4为本技术实施例提供的一种液晶相位延迟器的结构示意图；
25.图5为本技术实施例提供的一种液晶偏振光栅的液晶取向排布；
26.图6为本技术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；
27.图7为本技术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。
28.附图标记：
29.1-光源；
30.2-扩束器；
31.3-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；
32.4-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，409-第四电极，410-第四基板；
33.5-相位延迟波片；
34.6-聚焦透镜；
35.7-第一计算机；
36.8-第二计算机；
37.9-光控取向基板；
38.10-位移平台。
具体实施方式
39.下面详细描述本技术，本技术的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本技术的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。
40.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
41.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
42.下面以具体地实施例对本技术的技术方案以及本技术的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
43.本技术实施例提供了一种投影曝光系统，如图1所示，投影曝光系统包括：沿第一方向依次设置的光源1、液晶开关面板3、液晶相位延迟器4和相位延迟波片5；第一方向为光
线传播方向(如图1的箭头方向)。
44.光源1，用于输出光束。
45.液晶开关面板3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。
46.液晶相位延迟器4，用于将第一线偏振光(在液晶相位延迟器4上的光矢量)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。
47.相位延迟波片5，用于将液晶相位延迟器4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改存在对应关系。
48.本技术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，进而控制输出的第二线偏振光的方位角，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。本技术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。
49.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。
50.而且，本技术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。
51.在一些实施例中，投影曝光系统还包括下述至少一项：
52.各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个液晶微区开关用于与曝光图案的一个图案单元对应，n和m均为正整数；一个图案单元代表着曝光图案的最小像素大小。
53.第二线偏振光的方位角与设计相位差成线性关系。
54.相位延迟波片5包括四分之一波片，用于产生相位延迟，即将液晶相位延迟器4输出的光的垂直分量和平行分量之间产生π/2的相位差。
55.可选地，第二线偏振光的方位角为液晶相位延迟器4的设计相位差的1/2(二分之一)。
56.可选地，光源1可以采用激光等相干光源1，也可以采用led、卤素灯等非相干光源1。
57.在一些实施例中，如图3所示，液晶微区开关包括：
58.层叠的第一偏振器301、第一基板302、开关电路304、第一电极305、保护层306、第一液晶功能盒单元、第二电极312、第二基板313和第二偏振器314；开关电路304与第一电极305、第二电极312都电连接。
59.液晶开关面板3还包括第一控制电路303，第一控制电路303与各液晶微区开关的开关电路304都电连接。
60.在一些实施例中，如图3所示，还包括下述至少一项：
61.第一液晶功能盒单元包括层叠的第一取向层307、第一液晶功能层和第二取向层311；第一液晶功能层包括位于中间区域的第一液晶层310、第一隔垫物309和位于周边区域的第一封框胶308。
62.具体的，第一液晶功能盒单元包括相对设置的第一取向层307与第二取向层311，设置于第一取向层307的周边区域与第二取向层311的周边区域之间的第一封框胶308，以及容纳于第一取向层307、第二取向层311和第一封框胶308所围合的第一腔体中的第一液晶层310、第一隔垫物309。
63.第一偏振器301的透振方向与第二偏振器314的透振方向相互垂直；
64.第一液晶层310包括扭曲向列相型液晶(即tn液晶，twisted nematic)、垂直取向型液晶(即va液晶，vertical alignment liquid crystal)或者高级超维场转换型液晶(即ads液晶，advancedsuperdimensionswitch)。
65.在一些实施例中，还包括下述至少一项：
66.以竖直向上的光轴为基准(如图2中x轴正方向，也即光矢量的垂直分量的方向)，第一偏振器301的透振方向为90度，第一取向层307的取向方向为90度，第二取向层311的取向方向为0度，第二偏振器314的透振方向为0度；
67.扭曲向列相液晶的扭曲角为90度或者270度。当然，还可以为其他角度。
68.可选地，第一基板302为透明基板，可采用透明材料，例如可以是玻璃、聚合物等。
69.可选地，保护层306包括树脂材料。
70.可选地，第一隔垫物309的高度为1～4μm(微米)。
71.需要说明的是，各个光学元件之间的角度搭配可以变化，为方便起见，本技术仅列出一种搭配详细说明，如图2所示。各个光学元件之间的角度搭配变化需整体设计，一个光学元件的角度变化，会导致其余众多元件角度发生相应变化，但都在本技术所描述的光学原理范围之内。
72.示例性，结合图1和图2，介绍一下液晶微区开关的工作原理，在外电场作用下，可以控制液晶的旋转。
73.以第一液晶层310为tn液晶为例，对液晶微区开关的工作原理进行介绍。
74.具体的，当光源1输出的光束通过第一偏振器301后，变成垂直方向的第一线偏振光，即变为90
°
的第一线偏振光。在无电压情况下，tn液晶为扭曲螺旋状态，第一线偏振光发生旋光效应，出射的第一线偏振光的光偏振态为0
°
，与第二偏振器314平行，此时第一线偏振光可以通过第二偏振器314，透过。在加载电压的情况下，tn液晶在电场作用下垂直于第一基板302和第二基板313的取向，第一线偏振光的偏振态不发生改变，振动方向为90
°
，即第一线偏振光的光偏振态为90
°
，垂直于第二偏振器314，无法通过第二偏振器314，消光。
75.即在无电压情况下，第一线偏振光通过第二偏振器314，即“透过”。在加载电压的
情况下，第一线偏振光无法通过第二偏振器314，即“消光”。不同液晶微区开关内的光线通过情况不同，共同构成所需的明亮区域图案。
76.在一些实施例中，如图4所示，液晶相位延迟器4包括：层叠的第三基板401、第三电极403、第二液晶功能盒单元、第四电极409和第四基板410；液晶相位延迟器4还包括第二控制电路402，第二控制电路402与第三电极403、第四电极409都电连接。
77.在一些实施例中，如图4所示，还包括下述至少一项：
78.第三电极403或第四电极409为整面。液晶相位延迟器4中的电极是没有图案化的，不会加重衍射问题，能够提高配向的精确度。
79.第二液晶功能盒单元包括层叠的第三取向层404、第二液晶功能层和第四取向层408。
80.第二液晶功能层包括位于中间区域的第二液晶层407、第二隔垫物406和位于周边区域的第二封框胶405；第三取向层404的取向方向与第四取向层408的取向方向平行；第二液晶层407包括电控双折射液晶(ecb，electrically controlled birefringence)。
81.可选地，第三基板401为透明基板，可采用透明材料，例如可以是玻璃、聚合物等。
82.可选地，第三电极403为透明电极。
83.可选地，第二隔垫物406的高度为1～10μm(微米)。
84.可选地，第四电极409为透明电极。
85.可选地，第四基板410为透明基板，可采用透明材料，例如可以是玻璃、聚合物等。
86.在一些实施例中，还包括下述至少一项：
87.以竖直向上的光轴为基准，第三取向层404的取向方向为45度，第四取向层408的取向方向为-135度或45度；
88.电控双折射液晶(ecb，electrically controlled birefringence)为正性液晶或者负性液晶。
89.第三取向层404与第四取向层408正向平行或者反向平行。在实际应用中，一般都是反向平行。
90.图2中，x轴正方向为竖直向上的光轴方向，与光矢量的垂直方向平行，y轴正方向与光矢量的平行方向平行，z轴正方向为光线传播方向。
91.图2中各光学元件与x坐标轴夹角依次为：第一偏振器301透振方向90
°
；第一液晶层310(tn液晶)光轴方向上层液晶90
°
，光轴方向下层液晶0
°
；第二偏振器314透振方向0
°
；液晶相位延迟器4光轴方向45
°
；相位延迟波片5(1/4波片)光轴方向0
°
；光控取向基板9接收的光的偏振方向δ/2。
92.本技术实施例提供的液晶相位延迟器4是整区结构，可解决光衍射问题，提高配向的精确度。
93.液晶相位延迟器4的工作原理为：由于液晶分子具有双折射效应，垂直于主平面和平行于主平面的电矢量振动方向上具有不同的折射率。本技术的第二液晶层407的液晶取向方向为45
°
或-135
°
，光偏振状态为0
°
的第一线偏振光入射后，在平行分量和垂直分量上折射率不同，通过相同的传播距离后，平行分量和垂直分量的电矢量会被附加不同的相位延迟量。另外，由于液晶在电场作用下会发生偏转，双折射率会随着液晶分子偏转角度发生变化，由此可以通过电压控制平行分量、垂直分量产生不同的相位差δ，即垂直分量和平行
分量具有设计相位差δ。
94.结合图1和图2，下面具体介绍本技术的投影曝光系统的光学原理：
95.使用琼斯矩阵计算光源1输出的光束通过整个投影曝光系统，输出光的偏振态e
out
。
96.液晶微区开关打开时，输出光的偏振态e
out
为：
[0097][0098]
在上述表达式1的第一行中，从右至左共有7个矩阵(有方框)。这7个矩阵分别表示：输入光束的光偏振态、第一偏振器301矩阵、第二偏振器314矩阵、液晶相位延迟器4的旋转矩阵a、液晶相位延迟器4矩阵、液晶相位延迟器4的旋转矩阵b、1/4波片矩阵。
[0099]
在上述表达式1中，δ为液晶相位延迟器4在x轴(即光矢量的垂直分量)、y轴(光矢量的平行分量)方向上的相位差，e
yin
为输入光琼斯矩阵；
[0100]
在上述表达式1中，j
′
tn(θ)
为tn液晶开关的琼斯矩阵，具体形式包括：
[0101]j′
tn(θ)
＝j
(θ)jr(φ)j(-θ)
···j(θ/n)j(φ)j(θ)j(-θ/n)
………
(表达式2)
[0102][0103]
上述表示式2和3中，θ为tn液晶分子的总扭转角；液晶分子模型处理分为n层；每层液晶分子扭转角为θ/n；φ为tn液晶盒的总的相位延迟量；j
r(φ)
为初始液晶层琼斯矩阵；j
′
tn(θ)
为tn液晶层总的琼斯矩阵；
[0104]
由以上输出光的光偏振态e
out
的计算结果可知：
[0105]
(1)输出光的偏振态e
out
为线偏振光；
[0106]
(2)输出光的偏振态e
out
的偏振方向(即方位角)为δ/2，输出光的偏振角度由液晶相位延迟器4所产生的电矢量平行分量、垂直分量的相位差δ唯一确定，两者存在非常便于调控的线性关系。从而，液晶相位延迟器4的相位延迟量可通过电压简单、且实时控制。
[0107]
综上，可通过简单控制液晶相位延迟器4的电压，即可快捷控制输出光的偏振方向(即方位角)在光控取向基板平面内0-2π角度随意调节，可控制光控取向角度任意调节。
[0108]
在一些实施例中，如图1所示，投影曝光系统还包括：扩束器2和聚焦透镜5；
[0109]
扩束器2设置在光源1与液晶开关面板3之间，用于增大光束直径，提高加工面积。
[0110]
可选地，扩束器2可采用伽利略扩束镜，凹凸透镜组合，也可采用其他扩束镜。
[0111]
聚焦透镜5设置在相位延迟波片5之后。具体的，聚焦透镜5设置在相位延迟波片5与光控取向基板9之间，用于汇聚光线，以及调节光控取向基板9的距离。
[0112]
可选地，投影曝光系统还包括位移平台10。光控取向基板9放置于位移平台10上，并利用位移平台10调整光控取向基板9的空间位置。位移平台10可选用高精度的位移平台10。
[0113]
在一些实施例中，如图1所示，投影曝光系统还包括：控制装置。控制装置包括第一计算机7和第二计算机8。第一计算机7与液晶开关面板3电连接；第二计算机8与液晶相位延迟器4电连接。
[0114]
基于同一发明构思，本技术实施例提供了一种投影曝光系统的控制方法，应用于如上述任一实施例提供的投影曝光系统，控制方法包括：
[0115]
控制液晶开关面板3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；
[0116]
控制液晶相位延迟器4，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5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，使得透光区域的在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。
[0117]
以液晶偏振光栅的制作为例，对投影曝光系统的控制方法进行说明。
[0118]
液晶偏振光栅结构：如图5所示，在光控取向基板平面内，布设在光控取向基板平面内的液晶分子取向角按照如图5所示的规律排列：图中沿x轴正方向上，液晶取向保持一致。图中y轴正方向上，液晶取向角逐渐由0
°
变为160
°
，每列的取向角间隔20
°
，即从左至右，液晶取向角分别为0
°
、20
°
、40
°
、60
°
、80
°
、100
°
、120
°
、140
°
、160
°
。
[0119]
图5中，每列小格子表示一个曝光图案，每个小格子表示一个图案单元，双向箭头表示液晶取向角。
[0120]
图7中，本图中左侧各列小格子带灰色阴影 双向箭头线表示前5次曝光图案。不带灰色阴影，但是含双向箭头线的一列小格子表示当前的曝光图案。
[0121]
若采用掩膜方式进行多次光控取向曝光，当角度间隔为20
°
时，需要9个掩膜多次曝光，掩膜费用巨大。
[0122]
本技术的多重投影曝光系统对应的制作液晶偏振光栅的流程如下：
[0123]
步骤(1)单次曝光(如图6所示)：通过第一计算机控制液晶微区开关对应的x轴方向第一列区域(透光区域)光线通过，并控制其余区域光线阻隔(如图6中灰色阴影部分)。通过第二计算机控制液晶相位延迟器的电压，并使电矢量(光矢量)的垂直分量和平行分量的相位差δ为0，此时投影曝光系统输出光的偏振态与x轴夹角为δ/2，即为0
°
。通过控制液晶相位延迟器的电压，从而控制相位差δ的大小，从而控制投影曝光系统输出光的偏振态的大小，由于输出光的偏振态为线偏振光，以及光控取向基板是采用光控取向材料制备的，线偏振光与光控取向材料的分子的取向角严格相关，即输出光的偏振态为线偏振光控制光控取向基板的取向角，即随着输出光的偏振态为线偏振光的改变，光控取向基板的取向角也发生改变。如图6所示，在第一列区域内形成符合设计原理的液晶取向排布(即第一列区域内的液晶的取向为0
°
，与图5一致)。
[0124]
步骤(2)多重曝光(如图7所示)：重复步骤(1)，通过第一计算机改变液晶微区开关对应的透光区域，并控制其余区域光线阻隔(如图7中灰色阴影部分)，并通过第二计算机调节液晶相位延迟器的电压，进而控制液晶相位延迟器所加载的相位差δ的大小，从而改变投影曝光系统输出光的偏振态与x轴夹角δ/2的大小，从而形成对应区域内的取向排布。多次重复步骤(1)，直至形成所需的取向图案。
[0125]
例如，通过第二计算机控制液晶相位延迟器的相位差δ分别为0、40、80、120、160、200、240、280、320。从而输出光的偏振态的方位角δ/2为0
°
、20
°
、40
°
、60
°
、80
°
、100
°
、120
°
、140
°
、160
°
。由于光控取向基板的分子排布的角度与输出光的偏振态的方位角是严格相关
的，因此，光控取向基板的液晶取向角分别为0
°
、20
°
、40
°
、60
°
、80
°
、100
°
、120
°
、140
°
、160
°
。使得所有液晶的形成所需的液晶取向排布，最终形成所需的曝光取向图案。
[0126]
需要说明的是，光控取向材料有光异构、光降解、光交联型。其中光异构型发生的反应是可逆的，也就是可擦写的。被光照确定取向的区域就不能再次照射了，因此液晶开关面板设置分区功能，其包括多个阵列排布的液晶微区开关。液晶相位延迟器的结构是整面的，未设置分区功能，因为加上结构化电极会加重衍射现象，影响取向图案的清晰度。因此，选择分区开关 整面相位调控的方式搭配。
[0127]
本技术实施例提供的投影曝光系统的控制方法，能够实现液晶取向的任意方向的偏振微区控制、任意取向图形的实时控制与制备，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调控，可应用于复杂光控取向图案液晶光学元件的制备。
[0128]
相较于其他光控取向方案，本实施例提供的投影曝光系统的控制方法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。
[0129]
而且，本技术实施例提供的投影曝光系统的控制方法，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。
[0130]
应用本技术实施例，至少能够实现如下有益效果：
[0131]
本技术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，进而控制输出的第二线偏振光的方位角，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。本技术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。
[0132]
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。
[0133]
而且，本技术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。
[0134]
本技术领域技术人员可以理解，本技术中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的
步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本技术中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本技术中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
[0135]
在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0136]
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0137]
在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0138]
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0139]
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0140]
以上所述仅是本技术的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。