一种基于空间相位调制器和液晶器件的曝光装置

本技术涉及曝光装置领域，尤其是涉及一种基于空间相位调制器和液晶器件的曝光装置。

背景技术：

1、光配向技术是实现液晶无接触配向的高端技术，利用光配向材料对线偏振光响应的特性，亦即在饱和光照剂量下其排列方向会在基板平面内转动到与光的线偏振方向垂直，与灌入的液晶分子接触后，光配向材料进而诱导液晶分子进行有序排列，从而实现对液晶分子的区域化配向。通过构建光偏振态的像素化分布就可以实现液晶配向的像素化分布。

2、现有的曝光装置虽然能够实现液晶配向的像素化分布，但是也各自存在着一些劣势。比如，基于数字微镜设备(dmd)的数字化曝光机，其能够独立控制每个像素单元中的微型反射镜，使之通过机械操控的方式转动镜面角度，将光反射到指定曝光区域(1)或者反射到指定曝光区域之外(0)，曝光区域有光是1无光是0，再结合一个可旋转的线偏振器件产生特定的线偏振角度，通过对每一个配向角度进行像素寻址再曝光，从而实现液晶配向的像素化分布，但是这种装置采用的通常是多步曝光，曝光次数与配向角度的数量相关，如果配向角度数量繁多，这种装置是非常耗时且低效的。

3、于是，另一种基于lcos的曝光机应运而生，这种装置将四分之一波片加入lcos光路中，通过操控lcos使得出射光的线偏振态在光束截面上产生像素化分布，因而可以快速高效地实现液晶配向的像素化曝光，如公开号为cn201921985644的实用新型公开的大幅面可控偏振图案生成装置，以及公开号为cn201921982615的实用新型公开的基于正交圆偏振光干涉的图案化液晶光取向装置。然而这种装置也存在一些缺陷，比如，它只能实现对光束中每个像素点的线偏振方向的控制，而不能实现对每个像素点的光强控制，也就是说每个像素点都有光照射到样品上，这在一些领域的应用中会产生问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在只能实现对光束中每个像素点的线偏振方向的控制，而不能实现对每个像素点的光强控制的缺陷而提供一种基于空间相位调制器和液晶器件的曝光装置。

2、本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种基于空间相位调制器和液晶器件的曝光装置，包括调焦伺服模块、样品安置模块和电压控制模块，所述曝光装置还包括光源控制模块以及光强和偏振控制模块，所述光源控制模块包括第一可切换反射镜以及用于实现不同颜色光源切换的光源切换组件，

4、所述光强和偏振控制模块包括：

5、光强调制组件，用于接收光源控制模块输出的光束，并调制光束中每个像素点光强；

6、偏振调制组件，用于调制由光强调制组件出射的光束中每个像素点偏振态；

7、所述第一可切换反射镜位于光强调制组件和偏振调制组件之间，用于切换进入或退出所述光强调制组件和偏振调制组件之间的光路；

8、所述调焦伺服模块和样品安置模块均通过运动控制部件切换正对所述偏振调制组件的输出光路或正对所述第一可切换反射镜的反射光路。

9、进一步地，当所述第一可切换反射镜退出所述光强调制组件和偏振调制组件之间的光路，所述调焦伺服模块和样品安置模块正对所述偏振调制组件的输出光路时，

10、所述光源切换组件生成的光束依次经过光强调制组件和偏振调制组件，进而进入调焦伺服模块，由此来独立调制由偏振分束棱镜反射的光束中每个像素点的光强和线偏振方向。

11、进一步地，当所述第一可切换反射镜进入所述光强调制组件和偏振调制组件之间的光路，所述调焦伺服模块和样品安置模块正对所述第一可切换反射镜的反射光路时，

12、所述光源切换组件生成的光束经过光强调制组件后进入调焦伺服模块，由此来独立调制光束中每个像素点的光强。

13、进一步地，所述光强调制组件为反射式光强调制结构或者透射式光强调制结构；所述偏振调制组件为反射式偏振调制结构或者透射式偏振调制结构。

14、进一步地，所述反射式光强调制结构包括依次设置的第一空间相位调制器和第一偏振分束棱镜，所述光源切换组件生成的光束依次经过第一偏振分束棱镜和第一空间相位调制器后，朝着所述偏振调制组件的方向出射；

15、所述透射式光强调制结构包括依次设置的第一偏振片、第一透射式液晶板和第二偏振片，所述光源切换组件生成的光束依次经过第一偏振片、第一透射式液晶板和第二偏振片后，朝着所述偏振调制组件的方向出射；

16、所述反射式偏振调制结构包括第一电控液晶波片、第二偏振分束棱镜、第二空间相位调制器和第二电控液晶波片，所述光强调制组件出射的光束依次经过第一电控液晶波片、第二偏振分束棱镜、第二空间相位调制器和第二电控液晶波片后，朝向所述调焦伺服模块出射；

17、所述透射式偏振调制结构包括依次设置的第二透射式液晶板、第三电控液晶波片和固定式反射镜，所述光强调制组件出射的光束依次经过第二透射式液晶板、第三电控液晶波片和固定式反射镜后，朝向所述调焦伺服模块出射。

18、进一步地，所述电压控制模块包括多路电压信号发生器和信号控制设备，所述第一电控液晶波片、第二电控液晶波片和第三电控液晶波片均通过金属导线电性连接所述多路电压信号发生器，所述第一透射式液晶板、第二透射式液晶板、第一空间相位调制器和第二空间相位调制器均通过数据线电性连接所述信号控制设备。

19、进一步地，所述光源切换组件包括主光源、副光源和第二可切换反射镜，所述主光源的波长在300-500纳米或600-1000纳米范围以内，所述主光源和副光源的光束颜色不同，所述主光源正对所述光强调制组件的输入端，所述第二可切换反射镜正对所述副光源，用于切换进入或退出所述主光源和光强调制组件之间的光路，从而切换主光源和副光源。

20、进一步地，所述光源切换组件包括白色光源和可拆卸的滤色片，用于在白色光源下插入不同滤色片来实现不同颜色光源的切换。

21、进一步地，所述样品安置模块包括调整平台、样品曝光底座和液晶盒样品，所述调整平台设有供所述样品曝光底座滑动的滑轨，所述液晶盒样品安装在所述样品曝光底座上；

22、所述液晶盒样品包括上基板、下基板和液晶盒，所述上基板和下基板均设有透明导电极，所述上基板和下基板中至少一个基板上涂敷有光配向层，所述上基板和下基板分别连接在所述液晶盒的两端，并形成z字形结构；

23、所述样品曝光底座设有z字形凹槽，该z字形凹槽的一端底部设有台阶，另一侧顶部设有凸起，所述台阶上设有第一金属导电触片，用于接触所述上基板的透明导电极，所述z字形凹槽还设有位于台阶顶部的弹力卡扣，用于限制所述液晶盒样品的位置，所述凸起的底部设有第二金属导电触片，用于接触所述下基板的透明导电极；所述第一金属导电触片和第二金属导电触片均通过金属导线电性连接所述电压控制模块。

24、进一步地，所述曝光装置还包括监视模块，该监视模块包括可切换半透半反射镜和相机，所述相机为ccd相机或cmos相机，所述可切换半透半反射镜位于所述调焦伺服模块和样品安置模块之间，用于切换退出或进入所述调焦伺服模块和样品安置模块之间的光路，将所述样品安置模块反射的光束反射到所述相机中。

25、与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

26、本实用新型赋予了曝光装置更多的自由度，除了能够对光束中每个像素点的线偏振方向进行操控，快速高效地实现液晶配向的像素化曝光之外，还能够同时实现对每个像素点的光强进行从0到1的多灰阶控制。本实用新型的曝光模式可灵活切换，曝光过程简单高效，满足各种应用需求。