[实用新型]一种液晶选区光控取向装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学元器件制造领域，特别涉及一种液晶选区光控取向装置。

背景技术

液晶在信息显示、光学及光子学器件等领域具有广泛应用。高质量的液晶取向控制是向列相液晶应用的一个先决条件。摩擦取向是产业界使用最广泛的技术，但是传统的摩擦取向方法容易产生静电、尘埃、摩擦沟痕等缺陷，而且不适用于多畴取向及曲面和结构取向。

近年来随着科学技术发展，一种新的非接触式的液晶光控取向方法被提出，它利用光敏材料在紫外或蓝光偏光照射下发生定向光交联、异构化或光裂解反应而取向，克服了传统方法不足，具有重要的应用前景。现有的液晶选区光控取向技术主要有两种：一种是利用全息干涉的方法获得周期性的液晶取向，该技术难以制备复杂图案，应用领域狭窄。另一种是基于投影光刻技术的偏振光曝光，存在以下缺点：需通过更换不同掩模板来实现不同图案的复制，复杂模板和大尺寸模板的制造成本高；模板的更换涉及精密对准，对加工装置机械要求高，产出效率低；由于光束经过模板基片后存在展宽现象，复制图形分辨率也受到限制；不能实现不同取向区域的任意偏振状态控制。

实用新型内容

实用新型目的：为克服上述现有技术的缺陷，本实用新型提供一种基于空间光调制器实现液晶任意取向控制的光学装置，进而在不使用掩膜板情况下，实现对液晶选区任意图案和偏振状态的取向控制。

技术方案：一种液晶选区光控取向装置，包括光源模块、图案复制模块和工件姿态调整模块，

光源模块，用于提供工件进行投影曝光的光源；

图案复制模块，用于读取、投射和复制图像到工件上；其包括空间光调制器和投影光学系统，空间光调制器根据接收的信号，调制入射光，获得工件上所需光取向的偏振分布信息，光源模块投射在空间光调制器表面的均匀强度照明的光场分布被空间光调制器调制，调制后的光束通过投影光学系统使位于其像方工作面上的光敏材料变性；

工件姿态调整模块，用于监控和调整工件的空间姿态，以使工件姿态满足曝光取向要求。

进一步的，所述光源模块包括曝光光源、光束均匀化组件、中继镜组和光路转折组件，曝光光源出射光束经光束均匀化组件、中继镜组、光路转折组件投射到图案复制模块的工作面。

进一步的，所述光束均匀化组件包括聚光镜组和光学积分棒，聚光镜组将曝光光源出射光耦合到光学积分棒入射端面，光束在光学积分棒内部多次反射，光场强度在光学积分棒出射端面均匀化。

进一步的，所述中继镜组的光路是双远心光路，其包括前镜组、后镜组和孔径光阑；光束均匀化组件出射光束依次经前镜组、第一孔径光阑、后镜组出射，第一孔径光阑在后镜组的前焦平面上。

进一步的，所述光路转折组件包括光楔和平面反射镜，光束经过光楔后像面法线与中继镜组光轴成一夹角，再经平面反射镜转折投射到图案复制模块工作面上。

进一步的，所述的投影光学系统包括投影物镜组、起偏组件，空间光调制器根据接收的信号，调制入射光，经投影物镜组和起偏组件将图案投射复制到工件上。

进一步的，所述空间光调制器的工作面与光源模块的像面重合。

进一步的，所述投影物镜组的光路是双远心光路，包括准直镜组、聚焦镜组和第二孔径光阑；所述空间光调制器的工作面在准直镜组的前焦面上，工件在聚焦镜组的后焦面上；准直镜组后焦面与聚焦镜组前焦面重合，且与第二孔径光阑重合。

进一步的，所述起偏组件能沿表面法线方向任意角度旋转，且法线平行于投影物镜组光轴；起偏组件位于所述投影物镜组第二孔径光阑面上。

进一步的，所述工件姿态调整模块包括探测组件、变焦物镜组、二向色性分光镜、聚焦镜组和工件支撑组件；探测组件发出的探测光束依次经变焦物镜组、二向色性分光镜、聚焦镜组照射在工件表面，工件置于工件支撑组件上，工件的反射光沿逆向光路回到探测组件；工件支撑组件接收图案复制模块探测结果改变空间姿态。

进一步的，所述探测组件包括监测光源、分划板、分光元件、探测器；所述监测光源波长与所述光源模块波长不同。

进一步的，所述变焦物镜组的物面与分划板重合，且与探测器工作面重合；变焦物镜组的像面在变焦位置A与聚焦镜组前焦面重合，在变焦位置B位于无穷远处。

进一步的，所述聚焦镜组是针对光源模块波长和监测光源波长的消色差物镜组。

进一步的，所述工件支撑组件至少包含三个维度的调整结构：沿图案复制模块光轴的位移、与图案复制模块光轴垂直平面内的俯仰和偏摆。