一种基于LCOS芯片的曝光装置的制作方法

一种基于lcos芯片的曝光装置
技术领域
1.本实用新型涉及曝光技术，特别是涉及一种基于lcos芯片的曝光装置。


背景技术：

2.曝光机是3d打印、电路板光刻常用的关键部件之一，曝光机的分辨率是曝光机的重要性能参数之一，为提升曝光机的分辨率，专利申请201810170660.2公开了一种基于lcos技术的曝光机，该曝光机采用lcos芯片替代了常规曝光机中所采用的dmd芯片，为提升像素分辨率提供了新思路。但是，由于lcos属于偏振器件，调制时光源经过pbs(偏振分光棱镜)时只有一个偏振方向的光得到有效利用，另一个偏振方向的光白白损失掉，也就是只有一半光功率是有效的，从而造成光功率利用效率低，以至于整体设备的效率低下，从而导致了曝光机的曝光强度和效率两个重要参数性能的降低。
3.需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本技术的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的在于克服上述背景技术的缺陷，提供一种基于lcos芯片的曝光装置。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种基于lcos芯片的曝光装置，包括光源、偏振分光棱镜、第一lcos芯片、第二lcos芯片以及成像透镜，其中所述光源为均光光源，所述光源发出的光经过所述偏振分光棱镜后形成沿第一方向透射传播的p偏振光和沿第二方向反射传播的s偏振光，所述第一lcos芯片设置在所述第一方向上，所述第二lcos芯片设置在所述第二方向上，所述第一lcos芯片和所述第二lcos芯片相对于所述光源的光程保持一致，其中，所述第一lcos芯片中的第一部分像素点将所述p偏振光中的一部分光调制成s偏振光后反射回所述偏振分光棱镜，所述第一lcos芯片中的第二部分像素点将所述p偏振光中的另一部分光保持为p偏振光反射回所述偏振分光棱镜，所述第二lcos芯片中的第一部分像素点将所述s偏振光中的一部分光调制成p偏振光后反射回所述偏振分光棱镜，所述第二lcos芯片中的第二部分像素点将所述s偏振光中的另一部分光保持为s偏振光反射回所述偏振分光棱镜；所述第一lcos芯片反射回来的s偏振光和所述第二lcos芯片反射回来的p偏振光分别经过所述偏振分光棱镜分光界面处，重合后形成偏振合束，同轴传播进入所述成像透镜。
7.进一步地：
8.所述第一lcos芯片中的第一部分像素点和所述第二lcos芯片中的第一部分像素点在各自芯片上对应的坐标相同，所述第一lcos芯片中的第二部分像素点和所述第二lcos芯片中的第二部分像素点在各自芯片上对应的坐标相同。
9.所述第一lcos芯片中的第一部分像素点和所述第二lcos芯片中的第一部分像素点反色显示，所述第一lcos芯片中的第二部分像素点和所述第二lcos芯片中的第二部分像
素点反色显示。
10.所述第一lcos芯片中的第一部分像素点显示白色，所述第一lcos芯片中的第二部分像素点显示黑色，所述第二lcos芯片中的第一部分像素点显示黑色，所述第二lcos芯片中的第二部分像素点显示白色。
11.所述第一lcos芯片中的第一部分像素点和所述第二lcos芯片中的第一部分像素点同色显示，所述第一lcos芯片中的第二部分像素点和所述第二lcos芯片中的第二部分像素点同色显示，并且，所述第一lcos芯片与所述第二lcos芯片对偏振光的调制方向相反。
12.所述第一lcos芯片中的第一部分像素点显示白色，所述第一lcos芯片中的第二部分像素点显示黑色，所述第二lcos芯片中的第一部分像素点显示白色，所述第二lcos芯片中的第二部分像素点显示黑色。
13.所述光源为非偏振光，由所述偏振分光棱镜将所述非偏振光分成p偏振光和s偏振光。
14.所述光源为偏振光，其偏振方向与偏振分光棱镜选偏方向成45
°
夹角，由所述偏振分光棱镜将所述光源发出的偏振光分解为p偏振光和s偏振光。
15.本实用新型具有如下有益效果：
16.本实用新型提供一种基于lcos芯片的曝光装置，其中，在偏振分光棱镜透射传播p偏振光的第一方向上设置第一lcos芯片，在偏振分光棱镜反射传播s偏振光的第二方向上设置第二lcos芯片，并且，所述第一lcos芯片中的第一部分像素点将所述p偏振光中的一部分光调制成s偏振光后反射回所述偏振分光棱镜，所述第二lcos芯片中的第一部分像素点将所述s偏振光中的一部分光调制成p偏振光后反射回所述偏振分光棱镜，所述第一lcos芯片反射回来的s偏振光和所述第二lcos芯片反射回来的p偏振光分别经过所述偏振分光棱镜分光界面处，重合后形成偏振合束，同轴传播进入所述成像透镜，由此，本实用新型的曝光装置使得光源经过pbs后得到的p偏振方向和s偏振方向的光均能够得到有效的利用，提高了光功率利用效率，从而提高了曝光装置的效率和曝光强度。本实用新型的曝光装置既能够发挥lcos芯片高分辨率特点，又能够充分利用光源的光功率，有利于兼使分辨率、光功率、效率三个重要参数获得最佳性能。
附图说明
17.图1为本实用新型一种实施例的基于lcos芯片的曝光装置结构示意图。
具体实施方式
18.以下对本实用新型的实施方式做详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。
19.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于耦合或连通作用。
20.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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实用新型实施例和简化描述，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实用新型的限制。
21.此外，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该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
22.参阅图1，本实用新型实施例提供一种基于lcos(硅基液晶)芯片的曝光装置，包括光源1、偏振分光棱镜2(pbs)、第一lcos芯片3、第二lcos芯片4以及成像透镜5，其中所述光源为均光光源，所述光源1发出的光经过所述偏振分光棱镜2后形成沿第一方向透射传播的p偏振光和沿第二方向反射传播的s偏振光，所述第一lcos芯片3设置在所述第一方向上，所述第二lcos芯片4设置在所述第二方向上，所述第一lcos芯片3和所述第二lcos芯片4相对于所述光源1的光程保持一致，所述第一lcos芯片3中的第一部分像素点将所述p偏振光中的一部分光调制成s偏振光后反射回所述偏振分光棱镜2，所述第一lcos芯片3中的第二部分像素点将所述p偏振光中的另一部分光保持为p偏振光反射回所述偏振分光棱镜2，所述第二lcos芯片4中的第一部分像素点将所述s偏振光中的一部分光调制成p偏振光后反射回所述偏振分光棱镜2，所述第二lcos芯片4中的第二部分像素点将所述s偏振光中的另一部分光保持为s偏振光反射回所述偏振分光棱镜2；所述第一lcos芯片3反射回来的s偏振光和所述第二lcos芯片4反射回来的p偏振光分别经过所述偏振分光棱镜2分光界面处，重合后形成偏振合束，同轴传播进入所述成像透镜5，经所述成像透镜5后投射至曝光投影面6。另外，第一lcos芯片3反射回来的p偏振光经过pbs分光面透射传播，不进入成像透镜5；第二lcos芯片4反射回来的s偏振光在pbs分光面处反射传播，也不进入成像透镜5。
23.在本实用新型实施例的基于lcos芯片的曝光装置中，通过在偏振分光棱镜2透射传播p偏振光的第一方向上设置第一lcos芯片3，在偏振分光棱镜2反射传播s偏振光的第二方向上设置第二lcos芯片4，并且，所述第一lcos芯片3中的第一部分像素点将所述p偏振光中的一部分光调制成s偏振光后反射回所述偏振分光棱镜2，所述第二lcos芯片4中的第一部分像素点将所述s偏振光中的一部分光调制成p偏振光后反射回所述偏振分光棱镜2，所述第一lcos芯片3反射回来的s偏振光和所述第二lcos芯片4反射回来的p偏振光分别经过所述偏振分光棱镜2分光界面处，重合后形成偏振合束，同轴传播进入所述成像透镜5，由此，本实用新型实施例的曝光装置使得光源1经过pbs后得到的p偏振方向和s偏振方向的光均能够得到有效的利用，提高了光源光功率的利用效率，从而提高了曝光装置的效率和曝光强度。本实用新型的曝光装置既能够发挥lcos芯片高分辨率特点，又能够充分利用光源的光功率，可兼得分辨率、光功率、效率三个重要参数获得最佳性能。
24.在优选的实施例中，所述第一lcos芯片3中的第一部分像素点和所述第二lcos芯片4中的第一部分像素点在各自芯片上对应的坐标相同，所述第一lcos芯片3中的第二部分像素点和所述第二lcos芯片4中的第二部分像素点在各自芯片上对应的坐标相同。
25.在一种实施例中，所述第一lcos芯片3中的第一部分像素点和所述第二lcos芯片4中的第一部分像素点反色显示，所述第一lcos芯片3中的第二部分像素点和所述第二lcos芯片4中的第二部分像素点反色显示。
26.在进一步优选的实施例中，所述第一lcos芯片3中的第一部分像素点显示白色，所
述第一lcos芯片3中的第二部分像素点显示黑色，所述第二lcos芯片4中的第一部分像素点显示黑色，所述第二lcos芯片4中的第二部分像素点显示白色。
27.在另一种实施例中，所述第一lcos芯片3中的第一部分像素点和所述第二lcos芯片4中的第一部分像素点同色显示，所述第一lcos芯片3中的第二部分像素点和所述第二lcos芯片4中的第二部分像素点同色显示，并且，所述第一lcos芯片3与所述第二lcos芯片4对偏振光的调制方向相反。
28.在进一步优选的实施例中，所述第一lcos芯片3中的第一部分像素点显示白色，所述第一lcos芯片3中的第二部分像素点显示黑色，所述第二lcos芯片4中的第一部分像素点显示白色，所述第二lcos芯片4中的第二部分像素点显示黑色。
29.在一些实施例中，所述光源1可以为非偏振光，由所述偏振分光棱镜2将所述非偏振光分成p偏振光和s偏振光。
30.在另一些实施例中，所述光源1也可以为偏振光，其偏振方向与偏振分光棱镜2选偏方向成45
°
夹角，由所述偏振分光棱镜2将所述光源1发出的偏振光分解为p偏振光和s偏振光。
31.在优选的实施例中，所述光源1为复眼透镜均光光源或者导光板均光光源。
32.以下进一步描述本实用新型具体实施例。
33.如图1所示，基于lcos芯片的曝光装置包括光源1、偏振分光棱镜2(pbs)、第一lcos芯片3、第二lcos芯片4以及成像透镜5。光源一般可采用非偏振光，偏振分光棱镜可将非偏振光分成p偏振光和s偏振光。而对于偏振光光源，可选偏振方向与偏振分光棱镜选偏方向成45
°
夹角，以此方式将偏振光分解为p偏振光和s偏振光。光源优选均光光源。均光光源可采用复眼透镜均光光源或导光板均光光源等。
34.第一lcos芯片3与第二lcos芯片4采用相同芯片。第一lcos芯片3和第二lcos芯片4相对于光源1的光程保持一致。光源1发出的光经第一lcos芯片3和第二lcos芯片4反射后，由第一lcos芯片3和第二lcos芯片4所调制的图像在pbs的分光面处合并，并经过成像透镜5，将合并的图像成像到曝光投影面6。
35.经过偏振分光棱镜2透射的p偏振光经过第一lcos芯片3进行图像调制，第一lcos芯片3的一部分像素点反射回的光是s偏振光，第一lcos芯片3的另一部分像素点反射回的光是p偏振光。经过偏振分光棱镜2反射的s偏振光经过第二lcos芯片4进行图像调制，第二lcos芯片4的一部分像素点反射回的光是p偏振光，第二lcos芯片4的另一部分像素点反射回的光是s偏振光。
36.在一个实施例中，控制第一lcos芯片3与第二lcos芯片4反色显示，即，对于第一lcos芯片3上需显示白色的像素点，在第二lcos芯片4上相同坐标处的像素点显示黑点；而对于第一lcos芯片3上需显示黑色的像素点，在第二lcos芯片4上相同坐标处的像素点显示白点。
37.该实施例中，第一lcos芯片3与第二lcos芯片4上相同坐标的像素点的反射光经过pbs时反射光位置重合。第一lcos芯片3上的白色像素点接收的p偏振光经过第一lcos芯片3进行图像调制后，反射回来的光变成s偏振光，沿pbs分光界面反射传播；第二lcos芯片4上的相同坐标的黑色像素点接收的s偏振光经过第二lcos芯片4进行图像调制后，反射回来的光改变偏振态，变成p偏振光，沿pbs分光界面透射传播。如此，两个芯片上相同坐标的这些
像素点(第一lcos芯片3上的白色像素点以及第二lcos芯片4上对应的黑色像素点)反射回来的s偏振光和p偏振光分别经过pbs分光界面处向成像透镜5方向传播，s偏振光和p偏振光重合后形成了偏振合束，同轴传播进入成像透镜5。
38.另一方面，第一lcos芯片3的黑色像素点不改变接收的p偏振光的偏振态，反射回去的p偏振光经过pbs分光面透射传播；而第二lcos芯片4与第一lcos芯片3相同坐标的白色像素点接收的s偏振光经过第二lcos芯片4进行图像调制后，反射回来的光不改变偏振态，仍然是s偏振光，使光在pbs分光面处反射传播，因此两个芯片的相同坐标位置的这些像素点(第一lcos芯片3上的黑色像素点以及第二lcos芯片4上对应的白色像素点)的反射光不进入成像透镜5。
39.在另一个实施例中，第一lcos芯片3与第二lcos芯片4是尺寸和像素性质相同，并控制第一lcos芯片3与第二lcos芯片4同色显示，即，对于第一lcos芯片3上需显示白色的像素点，在第二lcos芯片4上相同坐标处的像素点也显示白色；而对于第一lcos芯片3上需显示黑色的像素点，在第二lcos芯片4上相同坐标处的像素点也显示黑色，但第一lcos芯片3的液晶与第二lcos芯片4的液晶对偏振光的调制方向相反，那么第一lcos芯片3与芯片可用相同的信号控制，在同一个像素点上可得到相反的两种偏振状态。
40.该实施例中，第一lcos芯片3与第二lcos芯片4上相同坐标的像素点的反射光经过pbs时反射光位置重合。第一lcos芯片3上的白色像素点接收的p偏振光经过第一lcos芯片3进行图像调制后，反射回来的光变成s偏振光，沿pbs分光界面反射传播；第二lcos芯片4上的相同坐标的白色像素点接收的s偏振光经过第二lcos芯片4进行图像调制后，反射回来的光改变偏振态，变成p偏振光，沿pbs分光界面透射传播。如此，第一lcos芯片3和第二lcos芯片4上相同坐标位置的白色像素点反射回来的s偏振光和p偏振光分别经过pbs分光界面处向成像透镜5方向传播，s偏振光和p偏振光重合后形成了偏振合束，同轴传播进入成像透镜5。
41.另一方面，第一lcos芯片3的黑色像素点不改变接收的p偏振光的偏振态，反射回去的p偏振光经过pbs分光面透射传播；而第二lcos芯片4与第一lcos芯片3相同坐标的黑色像素点接收的s偏振光经过第二lcos芯片4进行图像调制后，反射回来的光不改变偏振态，仍然是s偏振光，使光在pbs分光面处反射传播，由此，两个芯片的相同位置的黑色像素点的反射光不进入成像透镜5。
42.本实用新型的背景部分可以包含关于本实用新型的问题或环境的背景信息，而不一定是描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。
43.以上内容是结合具体/优选的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本实用新型的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以
在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本实用新型的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。