CN103955087A - 一种液晶光掩膜、其应用及制版装置 - Google Patents
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Abstract
一种液晶光掩膜、其应用及制版装置。该光掩膜包括：成像控制器，导光层，第一光学偏转片，液晶层和第二光学偏转片；所述液晶层夹设于第一光学偏转片与第二光学偏转片之间；第一光学偏转片与液晶层接触的表面上设置有第一透明电极层；第二光学偏转片与液晶层接触的表面上设置有第二透明导电层；所述第一光学偏转片与第二光学偏转片的偏振方向夹角为90度；所述导光层设置于第一光学偏转片的光入射的一侧。本发明提供了一种无需更换掩膜实现多掩膜套印，精度高且精度可调节，稳定性好、能长时间工作的液晶光掩膜，并将其用于制版中代替菲林。
Description
技术领域
本发明是关于一种光掩膜涉及宽泛的印刷领域，特别是关于一种液晶光掩膜、其应用及制版装置。
背景技术
在宽泛的印刷领域，包括通常所指的印版印刷、电路印刷、光刻等领域中，光掩膜是其中重要的一环。随着激光制版、电子束直写等技术的发展，研究的目光逐渐转移到直接制版的领域中，相比之下，依靠掩膜进行制版印刷或曝光成像的研究相对滞后，然而，就市场份额和应用广泛性上，掩膜印刷仍旧是相关行业的重中之重，因此，解决好传统制版中的相关难题，是破解行业衰落，力求产业升级的关键。
在印刷工艺过程中，制版是整个过程中耗时最长，工艺最复杂，成本最高的环节，实现精确制版是高质量印刷的关键；在半导体制造整个流程中，光掩膜是实现从版图到电路板制备过程中最重要的环节之一，也是整个流程中成本最高的一部分。常见的光掩膜有四种，铬板、干板、凸版和液体凸版。光掩膜主要由两部分组成，透光基板和不透光材料。现有的掩膜版，一旦制备完成，其遮光和透光区域是固定不变的，因此，只适用于特定的待曝光器件。根据所制备器件的复杂程度不同，通常需要多套光掩膜实现曝光过程，大大增加了生产成本；此外，在此过程中，实现不同光掩膜的精确套刻尤其关键，通常涉及十分复杂的套刻工艺，无疑增加了生产的难度，降低了成品率。
近年来，透明显示技术因其透明的显示板这一特性及其独特的应用，越来越受到人们的关注。透明显示技术的核心是透明显示板，透明显示板是一种能够显示图像的透明板，透明显示板中的像素单元在关闭时，板就仿佛一块透明玻璃；当其工作时，由于液晶的偏转，相应偏转区域呈现灰度，从而显示出相应的图案，同时，未偏转的液晶区域仍然呈现透明状态。透明液晶显示板的这一特性为光掩膜的制备提供了新的方向。
作为现有技术：
1. 中国专利申请（申请号201220006968.1）公开了⼀种掩膜板，包括，图案显示屏, 用于呈现掩膜图案，控制单元，用于根据光刻工艺中所需的掩膜图案的灰阶信息控制所述图案显示屏，在不同区域的光透过量，以呈现所述掩膜图案。图案显示屏包括:两个透明基板，分别设置在所述两个透明基板外侧的偏振片，以及所述两个透明基板之间的多个像素单元；每个像素单元包括液晶，以及驱动液晶旋转的第一电极和第二电极。在不施加电压的条件下， 利用液晶的旋光性，紫外光能够全部透射，形成了掩膜图案的完全透光图案区。在给第一电极和第二电极施加一定电压条件下，紫外光能够被全部吸收，形成了掩膜图案的不透光图案区，进一步的，若采用的是灰阶曝光工艺，则在需要半曝光的区域，可以根据掩膜图案的灰阶信息在第一电极和第二电极两端施加合适的电压时，紫外光一部分被吸收，另一部分透过，从而控制紫外光的透过量, 形成了掩膜图案的半透光图案区。
2. 中国专利申请（申请号200810247423.8）也公开了一种掩膜版及其制造方法，该掩膜版，包括：上基板；第一透明导电排线，位于所述上基板并朝第一方向排列；第一透明绝缘膜，位于所述第一透明导电排线上方并覆盖所述上基板；下基板；第二透明导电排线，位于所述下基板并朝第二方向排列，所述第二方向垂直于所述第一方向；第二透明绝缘膜，位于所述第二透明导电排线上方并覆盖所述下基板；所述上基板和所述下基板之间夹有液晶。所述上基板和所述下基板分别设有取向膜, 并且两个取向膜的取 向方向相互垂直, 并且所述液晶为手性剂和向列相液晶混合而成的胆甾相液晶。中国专利（申请号201020636483.1）也公开了一种掩膜版，具有类似的结构。
3. 中国专利申请（申请号200820028195.0）公开了一种液晶板实现掩膜版载体的光刻装置，利用活性液晶板作为掩膜版的载体，省去了掩膜版的制作过程，并且使其自身表面洁净度的检测变得很简单，一旦自身表面沾有灰尘或划伤就会很方便的被检测出来，从而终止光刻过程，解决了传统光刻时不同图形须更换掩膜版和检测不到位而导致整批产品质量的问题。
根据上述现有技术可知，采用液晶板作为掩膜版具有诸多优势，然而，根据现有的技术，将其应用于实际生产中，往往出现精度与设计精度偏差较大，线宽调试困难，灰度不准确，易受温度影响，长时间加工蠕变等技术问题。亟需一种精度高，稳定性好的，适应长时间工作的透明液晶光掩膜。
发明内容
本发明的目的是提供一种精度高，稳定性好的，适应长时间工作的透明液晶光掩膜，以实现无需更换掩膜实现多掩膜套印，精度高，且精度可调节，能实现灰度曝光，且灰度可控的，稳定性好、能长时间工作的透明液晶光掩膜，以解决前述现有技术的弊端。
具体的，本发明通过如下技术方案实现：
首先，本发明提供了一种液晶光掩膜，其特征在于，所述光掩膜包括，成像控制器，导光层，第一光学偏转片，液晶层和第二光学偏转片；所述液晶层夹设于第一光学偏转片与第二光学偏转片之间；第一光学偏转片与液晶层接触的表面上设置有第一透明电极层；第二光学偏转片与液晶层接触的表面上设置有第二透明导电层；所述第一光学偏转片与第二光学偏转片的偏振方向夹角为90度；所述导光层设置于第一光学偏转片的光入射的一侧；所述成像控制器用于在第一透明电极层和第二透明电极层施加相应电信号，使所述液晶层中相应区域的液晶发生偏转，形成所述目标图像，遮掩曝光光源照射光线；未发生液晶偏转的区域成光透过状态。。
具体的，所述导光层将入射光经整理为平行光，所述平行光入射第一光学偏转片。
可选的，为实现光掩膜的工作可靠性，防止因灰尘或划伤引起的光掩膜损坏，降低生产成本，将导光层设置为可更换的部件，以使核心的第一、第二光学偏振片及其所夹设的液晶层免于更换，所述导光层与第一光学偏转片形成物理接触，所述物理接触依靠静电力或胶黏作用实现，实现无损接触，快速更换。
可选的，为实现光掩膜的长时间工作的稳定性，尤其是因长时间的曝光引起液晶层升温而造成液晶层螺旋扭曲力的变化，所述导光层与第一光学偏转片之间形成真空层，用于降低导光层与第一光学偏转片的热传导，保证单一图案曝光与套印曝光的精度一致。
进一步的，所述液晶层为为扭曲向列型液晶层。
具体的，所述导光层为菲涅耳透镜。
为防止应用过程中带来的污染，造成污点、坏点及面板损坏等，所述光掩膜还包括去污层，所述去污层设置于第二光学偏转片光出射一侧。
此外，本发明还提供了一种上述的液晶光掩膜的应用，其特征在于，所述液晶光掩膜用于印刷制版中代替菲林作为光掩膜。
最后，本发明提供了一种制版装置，其特征在于，所述制版装置包含上述的高性能液晶光掩模，所述液晶光掩膜用于印刷制版中代替菲林作为光掩膜。
本发明相比于现有技术具有明显的有益效果，列举如下：
（1）提高制版精度：省去了感光胶片及其制备的工艺过程包括暗室胶片曝光冲洗、修版、晒版等繁琐的操作环节，有效的减少了此过程中的化学试剂使用，减少了环境污染，即为一种绿色制版技术；降低了生产成本、减少了图像转移次数，提高了图像质量，由于不使用胶片，印刷品的印刷质量有明显改善，因为图像和网点不受传统印前工艺中的那些质量衰减的影响。输出的印版，质量更好，因为菲林上的灰尘、擦痕等影响因素已经不存在，网点边缘干净锐利，忠实原稿。（2）套准校色准确，成版率高。减少印刷调试时间和材料损耗。由于不需要印版定位，因此印版的质量更好，而且不会因定位不准而需重新制版，避免上机印刷时花费大量时间校版。（3）适用范围广，精度可控性高。通过调节印刷图像成像装置的最小显示单元的大小，能实现精度的可控选择，适用于不同印刷需求，调整制版周期，合理提高生产效率。
附图说明
图1为本发明实施例1的液晶光掩膜的结构示意图；
图2为本发明实施例1的液晶光掩膜的第一光学偏转片与第二光学偏转片偏振方向示意图；
图3为本发明实施例2的液晶光掩膜的结构示意图；
图4为本发明实施例3的液晶光掩膜的机构示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案及其技术效果更加清楚、明确，下面结合图1—4对本发明具体实施方式做进一步详述。应当理解，下述具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
参见图1，本具体实施例1提供了一种液晶光掩膜，其特征在于，所述光掩膜包括，成像控制器（未示出），导光层106，第一光学偏转片101，液晶层103和第二光学偏转片102；所述液晶层102夹设于第一光学偏转片101与第二光学偏转片102之间；所述液晶层103为扭曲向列型液晶层。第一光学偏转片101与液晶层103接触的表面上设置有第一透明电极层104；第二光学偏转片102与液晶层103接触的表面上设置有第二透明导电层105。
参见图2，第一光学偏转片101与第二光学偏转片102的偏振方向夹角为90度；所述导光层106设置于第一光学偏转片101的光入射的一侧.
成像控制器用于在第一透明电极层104和第二透明电极层105施加相应电信号，使所述液晶层103中相应区域的液晶发生偏转，形成所述目标图像，遮掩曝光光源照射光线；未发生液晶偏转的区域成光透过状态。
导光层106将入射光经整理为平行光，所述平行光入射第一光学偏转片101，所述导光层106可以为菲涅耳透镜。为实现光掩膜的工作可靠性，防止因灰尘或划伤引起的光掩膜损坏，降低生产成本，将导光层设置为可更换的部件，以使核心的第一、第二光学偏振片及其所夹设的液晶层免于更换，所述导光层106与第一光学偏转片101形成物理接触，所述物理接触依靠静电力或胶黏作用实现，实现无损接触，快速更换。
该液晶光掩膜用于印刷制版中代替菲林作为光掩膜，具体工作过程简要说明如下：
将曝光光源、液晶光掩膜和印版同轴设置，使上述三个部分所在的平面相互平行，启动曝光光源，使其稳定工作一段时间后，通过外部数据输入成像控制器，成像控制器在第一透明电极层和第二透明电极层施加相应电信号，使所述液晶层中相应区域的液晶发生偏转，形成所述目标图像。打开曝光光源的快门，此时，形成目标图像的区域，即液晶发生偏转的区域遮掩曝光光源照射的光线，而未发生液晶偏转的区域成光透过状态。光线经过液晶光掩膜的部分遮掩照射在印版上，被照射部分的印版上的感光材料发生光化学反应从而固化。根据感光材料的物理化学性能，曝光一定时间和强度后形成目标印版成品，送入后续流程处理即可。
实施例2
参见图3，本具体实施例2提供了一种液晶光掩膜，其特征在于，所述光掩膜包括，成像控制器，导光层206，第一光学偏转片201，液晶层203和第二光学偏转片202；所述液晶层203夹设于第一光学偏转片201与第二光学偏转片202之间；所述液晶层203为扭曲向列型液晶层。第一光学偏转片201与液晶层203接触的表面上设置有第一透明电极层204；第二光学偏转片202与液晶层203接触的表面上设置有第二透明导电层205；所述第一光学偏转片201与第二光学偏转片202的偏振方向夹角为90度（同实施例1，不再示图）；所述导光层206设置于第一光学偏转片201的光入射的一侧；所述成像控制器用于在第一透明电极层204和第二透明电极层205施加相应电信号，使所述液晶层203中相应区域的液晶发生偏转，形成所述目标图像，遮掩曝光光源照射光线；未发生液晶偏转的区域成光透过状态。所述导光层206将入射光经整理为平行光，所述平行光入射第一光学偏转片201，所述导光层206为菲涅耳透镜。为实现光掩膜的工作可靠性，防止因灰尘或划伤引起的光掩膜损坏，降低生产成本，将导光层设置为可更换的部件，以使核心的第一、第二光学偏振片及其所夹设的液晶层免于更换，所述导光层与第一光学偏转片形成物理接触，所述物理接触依靠静电力或胶黏作用实现，实现无损接触，快速更换。
与实施例1不同的是，实施例2中为实现光掩膜的长时间工作的稳定性，尤其是因长时间的曝光引起液晶层升温而造成液晶层螺旋扭曲力的变化，所述导光层206与第一光学偏转片201之间形成真空层207，用于降低导光层206与第一光学偏转片201的热传导，保证单一图案曝光与套印曝光的精度一致。
该液晶光掩膜用于印刷制版中代替菲林作为光掩膜，具体工作过程与实施例1相同。
实施例3
参见图4，本具体实施例2提供了一种液晶光掩膜，其特征在于，所述光掩膜包括，成像控制器，导光,206，第一光学偏转片301，液晶层303和第二光学偏转片302；所述液晶层303夹设于第一光学偏转片301与第二光学偏转片302之间；所述液晶层303为扭曲向列型液晶层。第一光学偏转片301与液晶层303接触的表面上设置有第一透明电极层304；第二光学偏转片302与液晶层303接触的表面上设置有第二透明导电层305；所述第一光学偏转片301与第二光学偏转片302的偏振方向夹角为90度；所述导光层306设置于第一光学偏转片301的光入射的一侧；所述成像控制器用于在第一透明电极层304和第二透明电极层305施加相应电信号，使所述液晶层303中相应区域的液晶发生偏转，形成所述目标图像，遮掩曝光光源照射光线；未发生液晶偏转的区域成光透过状态。所述导光层306将入射光经整理为平行光，所述平行光入射第一光学偏转片301，所述导光层306为菲涅耳透镜。为实现光掩膜的工作可靠性，防止因灰尘或划伤引起的光掩膜损坏，降低生产成本，将导光层设置为可更换的部件，以使核心的第一、第二光学偏振片及其所夹设的液晶层免于更换，所述导光层与第一光学偏转片形成物理接触，所述物理接触依靠静电力或胶黏作用实现，实现无损接触，快速更换。为实现光掩膜的长时间工作的稳定性，尤其是因长时间的曝光引起液晶层升温而造成液晶层螺旋扭曲力的变化，所述导光层306与第一光学偏转片301之间形成真空层307，用于降低导光层306与第一光学偏转片301的热传导，保证单一图案曝光与套印曝光的精度一致。
与实施例2不同的是，为防止应用过程中带来的污染，造成污点、坏点及面板损坏等，所述光掩膜还包括去污层308，所述去污层设置于第二光学偏转片光出射一侧。
该液晶光掩膜用于印刷制版中代替菲林作为光掩膜，具体工作过程与实施例1相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种液晶光掩膜，其特征在于，所述光掩膜包括：成像控制器，导光层，第一光学偏转片，液晶层和第二光学偏转片；所述液晶层夹设于第一光学偏转片与第二光学偏转片之间；第一光学偏转片与液晶层接触的表面上设置有第一透明电极层；第二光学偏转片与液晶层接触的表面上设置有第二透明导电层；所述第一光学偏转片与第二光学偏转片的偏振方向夹角为90度；所述导光层设置于第一光学偏转片的光入射的一侧；所述成像控制器用于在第一透明电极层和第二透明电极层施加相应电信号，使所述液晶层中相应区域的液晶发生偏转，形成所述目标图像，遮掩曝光光源照射光线；未发生液晶偏转的区域成光透过状态。
2.根据权利要求1所述的液晶光掩膜，其特征在于，所述导光层将入射光整理为平行光，所述平行光入射第一光学偏转片。
3.根据权利要求1-2所述的液晶光掩膜，其特征在于，所述导光层与第一光学偏转片形成物理接触。
4.根据权利要求1-3所述的液晶光掩膜，其特征在于，所述物理接触依靠静电力或胶黏作用实现。
5.根据权利要求1-4所述的液晶光掩膜，其特征在于，所述导光层与第一光学偏转片之间形成真空层，用于降低导光层与第一光学偏转片的热传导。
6.根据权利要求1-5所述的液晶光掩膜，其特征在于，所述液晶层为扭曲向列型液晶层。
7.根据权利要求1-6所述的液晶光掩膜，其特征在于，所述导光层为菲涅耳透镜。
8.根据权利要求1-7所述的液晶光掩膜，其特征在于，所述光掩膜还包括去污层，所述去污层设置于第二光学偏转片光出射一侧。
9.根据权利要求1-8所述的液晶光掩膜的应用，其特征在于，所述液晶光掩膜用于印刷制版中代替菲林作为光掩膜。
10.一种制版装置，其特征在于，所述制版装置包含权利要求1-8所述的高性能液晶光掩模，所述液晶光掩膜用于印刷制版中代替菲林作为光掩膜。
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