CN108287455B - 曝光装置中的光线转换结构、曝光装置及曝光方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种曝光装置中的光线转换结构，包括光线引导组件与光线转化组件，所述光线引导组件，用于将曝光装置对位光线中的特定波长光线引入所述光线转化组件；所述光线转化组件，用于将所述光线引导组件引入的特定波长光线转换为用作曝光的预设波长光线。能将特定波长光线通过光线转换结构后得到预设波长光线，光线引导组件将特定波长光线通过引导组件的路径进入到光线转化组件中的过程中，同时降低光线在光线引导组件中的损失，进而提高光线转换效率。同时，本发明优选的实施例应用于曝光装置时，避免了曝光光能量的浪费，提升了曝光能量同时提升了曝光灯使用寿命，降低了曝光灯爆灯的风险。

Description

曝光装置中的光线转换结构、曝光装置及曝光方法

技术领域

本发明涉及光线转换、显示器件制作、曝光技术领域，具体而言，本发明涉及一种曝光装置中的光线转换结构、曝光装置及曝光方法。

背景技术

汞灯发射光线的光谱中只有250nm～450nm范围内的谱线会被用于曝光，在汞灯曝光过程中，由于需要集中使用250nm～450nm范围内谱线的光，其会增加曝光灯的损耗，同时在曝光能量大时，曝光灯还容易出现爆灯的情况，缩短了曝光灯的使用寿命。汞灯发射光线的光谱中还存在550～600nm范围内的光谱线，常规情况下，550～600nm范围内的光谱线仅仅用于对位。然而汞灯光谱线中550～600nm范围内的谱线宽度很大，仅将其用于对位比较浪费汞灯的光源能量。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是对位光线中曝光能量浪费的问题。

本发明实施例提供的一种曝光装置中的光线转换结构，包括光线引导组件与光线转化组件，

所述光线引导组件，用于将曝光装置对位光线中的特定波长光线引入所述光线转化组件；

所述光线转化组件，用于将所述光线引导组件引入的特定波长光线转换为用作曝光的预设波长光线。

优选地，所述光线转化组件包括转换光线的非线性晶体。

进一步地，所述非线性晶体为非线性和频晶体，所述光线转化组件中还包括将所述特定波长光线汇聚于所述非线性和频晶体的第一透镜，所述第一透镜设于所述非线性和频晶体的入光侧。

进一步地，所述光线转化组件中还包括第二透镜，所述第二透镜设于所述非线性和频晶体远离入光侧的一侧。

进一步地，所述光线转化组件中还包括偏振片，所述偏振片设于所述第一透镜上且远离所述非线性和频晶体的一侧。

进一步地，所述第一透镜远离所述非线性和频晶体的一侧设有所述特定波长光线的增透膜，所述第一透镜远离所述非线性和频晶体的一侧和靠近所述非线性和频晶体的一侧均设有所述预设波长光线的反射膜。

进一步地，所述第二透镜远离所述非线性和频晶体的一侧设有所述特定波长光线的反射膜，所述第二透镜远离所述非线性和频晶体的一侧和靠近所述非线性和频晶体的一侧均设有所述预设波长光线的增透膜。

进一步地，还包括设于所述光线引导组件与所述光线转化组件之间的聚光组件，所述聚光组件用于改变和汇聚所述光线引导组件的出射光，以使所述出射光能够汇聚与所述光线转化组件中。

进一步地，还包括设于所述光线引导组件与所述聚光组件之间的掩膜版，所述掩膜板用于将所述光线引导组件引导出且与所述聚光组件相对应的出射光能够出射到所述聚光组件上。

本发明还提供了一种曝光装置，包括任一技术方案所述曝光装置中的光线转换结构，所述光线转换结构的出光侧设有曝光结构，以使所述光线转换结构出射光线能入射至所述曝光结构，所述光线转换结构远离所述出光侧的一侧设有发光结构，且所述发光结构与所述光线引导组件连接，以便所述光线引导组件将所述发光结构发出的光引入所述光线转换结构，所述发光结构发出用于对位的特定波长光线。

一种曝光方法，应用于所述的曝光装置，曝光方法包括：

所述光线引导组件将所述发光结构发出的用于对位的特定波长光线引入所述光线转化组件，以使所述光线转化组件对所述特定波长光线进行转换；

所述光线转化组件将所述特定波长光线转换为用于曝光的预设波长光线，且从所述光线转化组件出射；

所述预设波长光线从所述光线转化组件出射后入射至所述曝光结构进行曝光。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的一种曝光装置中的光线转换结构，包括：光线引导组件、光线转化组件，所述光线引导组件用于将特定波长光线引入所述光线转化组件，所述光线转化组件用于将特定波长光线转换为预设波长光线，所述光线转化组件中设有光线转化组件。能将特定波长光线通过光线转换结构后得到预设波长光线，其中光线引导组件将特定波长光线引入光线转化组件中，并进一步如入射到光线转化组件中，光线引导组件使得特定波长光线在其中发生全反射，以降低光线在光线引导组件中的损失，同时特定波长光线通过引导组件的路径进入到光线转化组件中，进而提高光线转换效率，使尽可能多的光线能够进入到光线转化组件中，并由光线转化组件进行光线转换。

2、本发明提供的一种曝光装置中的光线转换结构，所述光线转化组件为非线性晶体，且更优地，非线性晶体为高损伤阈值、并沿相位匹配角切割的非线性和频晶体，该晶体能够将特定波长光线转换为预设波长光线，且高损伤阈值能够降低特定波长光线对非线性和频晶体损伤，保证非线性和频晶体的使用寿命，沿相位匹配角切割的非线性和频晶体能够提高光线的转换效率。

3、本发明提供的一种曝光装置中的光线转换结构，设有偏振片、第一透镜、第二透镜，且第一透镜和第二透镜为具有聚光效果的透镜，两透镜上设置有增透膜和反射膜，提高了特定波长光线穿过第一透镜上的光强，同时保证尽可能多的预设波长光线能够从光线转化组件出射方向出射。另外，光线转换结构设置的掩膜版和聚光组件能够使得光线进入光线转化组件的方向固定，且进入光线转化组件的光强度更高。

4、本发明提供的一种曝光装置，包括任一技术方案所述的光线转换结构，所述光线转换结构的出光侧设有曝光结构，所述光线转换结构背对所述出光侧的一侧设有发光结构，且所述发光结构与所述光线引导组件连接。利用非曝光光线和频生成曝光光线，并通过光纤导入曝光结构中，减少了曝光能量浪费、提升曝光能量同时提升了曝光灯使用寿命，降低了曝光灯爆灯的风险。

本发明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，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/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：

图1为本发明一种曝光装置中的光线转换结构的典型实施例的结构图；

图2为图1所示光线转化组件的典型实施例的结构图；

图3为图2所示第一透镜的结构示意图，主要示出的第一透镜上所述特定波长光线的增透膜和所述预设波长光线的反射膜设置的位置；

图4为图2所示第二透镜的结构示意图，主要示出的第二透镜上所述预设波长光线的增透膜和所述特定波长光线的反射膜设置的位置；

图5为本发明一种曝光装置中的光线转换结构的典型实施例中一种实施方式的结构图；

图6为本发明一种曝光装置的典型实施例的结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述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元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

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，本发明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。

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)，具有与本发明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。

请参考图1，本发明实施例中提供的一种光线转换结构，包括光线引导组件1与光线转化组件2，所述光线引导组件1，用于将曝光装置对位光线中的特定波长光线引入所述光线转化组件2；所述光线转化组件2，用于将所述光线引导组件1引入的特定波长光线转换为用作曝光的预设波长光线。图1中黑色箭头表示光线的传播方向，并不限制光线的特性或者特征。在本发明的实施例中，由于光线转化组件的安装位置固定，意味着光线转化组件的光线入射面和出射面均为固定的，使得特定波长光线经过光线转化组件后能够得到预设波长光线。因此光线需要通过特定的通道进入光线转化组件对应的位置处，以便于光线经过光线转化组件2后得到预设波长光线。进而，在本发明的实施例中，光线引导组件1用于将光线引入光线转化组件1。

具体的，光线引导组件1主要用于将特定波长的光线引入光线转化组件2，因此，光线引导组件1可以为由导光材料制成的柱或线缆，且其入光面需要使尽可能多的光线进入光线引导组件1，且光线引导组件1设有反光面，以便特定波长光线进入光线引导组件1后能够在其内发生全反射，降低特定波长光线在光线引导组件1中传输时的损耗，其出光面需要设置为使特定波长光线能尽可能多的入射到光线转化组件2中。光线引导组件1可以为由PS聚苯乙烯、PC聚碳酸酯、PMMA聚甲基丙烯酸甲等材料中的任一种制成。光线引导组件1还可以为导光光纤。

如前文所述，光线转化组件2主要用于将特定波长光线转换为预设波长光线，且其内部设有光线转化组件。其中，光线转化组件材料或者结构主要由引入特定波长光线决定。

优选地，所述光线转化组件包括转换光线的非线性晶体。非线性晶体在激光通过其内时，非线性晶体的内部极化率的非线性响应会对光波产生反作用，可能产生入射光波在和频、差频处的谐波。由于其与强光有关的，具有非线性光学效应。非线性光学晶体的组分来看，可以将其分为无机晶体、有机晶体、半有机晶体；非线性光学晶体利用非线性光学材料将一固定频率的激光通过倍频、和频、差频或光学参量放大等过程转变为不同频率的各种激光，从理论上来说，可以获得从红外到紫外、远红外乃至亚毫米波段的特定频率或可调频率的激光。因此，在本发明的实施例中，可通过倍频、和频、差频等非线性晶体将特定波长的光线转换为预设波长的光线。非线性晶体可以为偏硼酸钡晶体、三硼酸锂(LiB3O5)、磷酸二氢铵、砷酸二氘铯、磷酸钛氧钾、掺镁铌酸理、铌酸钾等中的任意一种材料制成，在本发明优先的实施例中，优选为三硼酸锂(LiB3O5)和磷酸钛氧钾等具有高损伤阈值、并沿相位匹配角切割的晶体。

进一步地，请参考图2，图2为光线转化组件中的结构图，所述非线性晶体211为非线性和频晶体211，所述光线转化组件中还包括将所述特定波长光线汇聚于所述非线性和频晶体211的第一透镜212，所述第一透镜212设于所述非线性和频晶体211的一侧且靠近所述非线性和频晶体211的入光侧，第一透镜212主要用于将光线引导组件引入光线转化组件中光线的进行聚光，使得特定波长光线能够入射至非线性和频晶体211的入光面，以便于特定波长光线通过非线性和频晶体211之后，能够得到预设波长光线，同时也尽可能的使入射到光线转化组件中的特定波长光线能够入射到非线性和频晶体211中，进而降低光的损失。优选地，第一透镜212和非线性和频晶体211具有一段距离，使得第一透镜212出射光入射到非线性和频晶体211的横截面面积和形状恰好等于非线性和频晶体211入光面的面积和形状。更优地，第一透镜212的焦点位于非线性和频晶体211的入光面上。

进一步地，请继续参考图2，所述光线转化组件中还包括第二透镜213，所述第二透镜213设于所述非线性和频晶体211的另一侧且远离所述非线性和频晶体211的入光侧，即所述第一透镜212和所述第二透镜213分别设于所述非线性和频晶体的相对两侧，其中，所述第一透镜212设于所述非线性和频晶体211的入光侧，所述第二透镜213设于所述非线性和频晶体211的出光侧。由于非线性和频晶体211出射光线的横截面积较大、光聚集的效果较低，不便于将其作为其他的用途。因此，在非线性和频晶体211主要光束的出光侧还设置有用于聚光的第二透镜213。

进一步地，请继续参考图2，所述光线转化组件中还包括偏振片214，所述偏振片214设于所述第一透镜212上且远离所述非线性和频晶体211的一侧，且所述偏振片214与所述光线引导组件引入所述光线转化组件的光线相对应。偏振片214主要用于透过光线引导组件出光射光的纵向或横向的光。即光线引导组件主光束出射光的方向一定，但是主光束的光线在其出射方向上以纵向或者横向方式进行传播，偏振片214透过光线引导组件出射光的纵向(或横向)的光，遮蔽横向(或纵向)的光，使得入射到非线性和频晶体211的光线的方向一定。其中，横向和纵向仅是示例性的解释光的传播方向，并不限制本发明的应用。偏振片214的数量还与光线引导组件的出射光光束的数量相等且相互对应，或者偏振片214的数量还与光线引导组件的数量相等且相互对应，使得光线引导组件每一束出射光都能通过偏振片214，或者每一个光线引导组件出射的光都能通过偏振片214，使进入第一透镜212的每一束出射光的方向相同。

优选地，请继续参考图2和图3，所述第一透镜212远离所述非线性和频晶体211的一侧设有所述特定波长光线的增透膜22，所述第一透镜212远离所述非线性和频晶体211的一侧和靠近所述非线性和频晶体211的一侧均设有所述预设波长光线的反射膜23。所述特定波长光线的增透膜22用于增加特定波长光线在第一透镜上212的透射率，降低特定波长光线通过第一透镜212的损失，避免降低特定波长光线通过第一透镜212后的光强。反射膜23用于使非线性和频晶体211转换光线后的预设波长光线不会进入第一透镜212，使得非线性和频晶体211转换后的预设波长光线只能从一个方向出射。需要说明的是，图3中的箭头表示光线的传播方向，并不限制光的特性；增透膜22和反射膜23设置叠放次序并不影响镀膜的先后，即不影响实际使用过程中增透膜22和反射膜23设置叠放次序；第一透镜212、增透膜22和反射膜23并不限制实际使用过程中形状。

优选地，请继续参考图2和图4，所述第二透镜213远离所述非线性和频晶体211的一侧设有所述特定波长光线的反射膜24，所述第二透镜213远离所述非线性和频晶体211的一侧和靠近所述非线性和频晶体211的一侧均设有所述预设波长光线的增透膜25。预设波长光线的增透膜25用于使非线性和频晶体211出射的预设波长光线能够尽可能多的通过第二透镜213，避免浪费预设波长光线的强度，同时特定波长光线的反射膜24也降低特定波长光线对后续作业的影响。需要说明的是，图3中的箭头表示光线的传播方向，并不限制光的特性；增透膜25和反射膜24设置叠放次序并不影响镀膜的先后，即不影响实际使用过程中增透膜25和反射膜24设置叠放次序；第一透镜213、增透膜25和反射膜24并不限制实际使用过程中形状。

需要说明的是，前述增透膜膜层和反射膜膜层形成所述第一透镜212和所述第二透镜213的表面上。

进一步地，请参考图5，在其中一种实施方式中，还包括设于所述光线引导组件1与所述光线转化组件2之间的聚光组件3，所述聚光组件3与所述光线引导组件1相对应，所述聚光组件3用于改变和汇聚所述光线引导组件1的出射光，以使所述出射光能够汇聚与所述光线转化组件2中。其中，每一个光线引导组件1均对应一个聚光组件。聚光组件3主要用于改变光路和汇光，聚光组件与光线引导组件1相对应，使得光线引导组件1的出射光能够聚集效果更好、光强更高，同时也是较多的特定波长的光线能够入射到光线转化组件2中。由于光线引导组件出射光的波长为特定波长光线的波长，且入射到光线转化组件2中位置固定，因此聚光组件3中改变光路的结构的折射率固定。

请继续参考图5，在其中一种实施方式中，还包括设于所述光线引导组件1与所述聚光组件3之间的掩膜版4，所述掩膜板用于将所述光线引导组件引导出且与所述聚光组件相对应的出射光能够出射到所述聚光组件上。掩膜版4使得光线引导组件1的出射光的部分或者全部从固定位置穿过，以进入聚光组件3或者光线转化组件2中。进一步地，在本发明优选的实施例中，所述掩膜版4和所述光线引导组件1之间还设有多个支撑结构5，支撑结构5用于调整和固定掩膜版4的位置，使得光线引导组件1的全部或者部分出射光能从掩膜版固定位置穿过，避免未经过聚光组件3的光线入射至光线转化组件2中，进而影响光线转组件2出射光的波长，使得光线转化组件2出射光的波长不够一致。

本发明实施例中提供的一种曝光装置，如图6所示，包括任一技术方案所述的曝光装置中的光线转换结构，所述光线转换结构的出光侧设有曝光结构20，以使所述光线转换结构出射光线能入射至所述曝光结构，所述光线转换结构远离所述出光侧的一侧设有发光结构10，且所述发光结构10与所述光线引导组件1连接，以便于光线引导组件1能够将发光结构10发出的光线引入光线转换结构中，所述发光结构10发出用于对位的特定波长光线。优选地，发光结构10与光线引导组件1相对应，发光结构10中设有分离光线的结构，以便将发光结构10中光源发出的多波长光线分离得到特定波长光线，使得特定波长光线能够进入光线引导组件1中，光线转换结构转换后的光线通过光纤导入曝光结构20中，曝光结构20为曝光灯箱，其内设有两用于曝光的曝光灯。在本发明优选的实施例中，两发光结构10出射光线的波长分别为546nm和578nm的光线，光线转换结构中偏振片为546nm和578nm光线的偏振片，546nm光线的偏振片对应546nm的光束，578nm的光线偏振片对应578nm的光束，所述第一透镜背向所述非线性和频晶体的一侧设有546nm和578nm光线的增透膜，第一透镜背向所述非线性和频晶体的一侧和靠近所述非线性和频晶体的一侧均设有280nm光线的反射膜。第二透镜背向所述非线性和频晶体的一侧设有546nm和578nm光线的反射膜，第二透镜背向非线性和频晶体的一侧和靠近非线性和频晶体的一侧均设有280nm的增透膜。在前述的结构上，使得进入曝光结构20中的光线主要为280nm的光线，当然为了曝光量，在曝光结构20中还设有用于曝光的两曝光灯，两曝光灯产生的曝光光线和从光线转换结构中引入的280nm曝光光线共同对曝光元件或者结构进行曝光。进而本发明优选地实施例中利用非曝光光线和频生成曝光光线，并通过光纤导入曝光结构中，减少了曝光能量浪费、提升曝光能量同时提升了曝光灯使用寿命，降低了曝光灯爆灯的风险。

本发明实施例中提供的一种曝光方法，应用于所述的曝光装置，曝光方法包括：

所述光线引导组件将所述发光结构发出的用于对位的特定波长光线引入所述光线转化组件，以使所述光线转化组件对所述特定波长光线进行转换；

所述光线转化组件将所述特定波长光线转换为用于曝光的预设波长光线，且从所述光线转化组件出射；

所述预设波长光线从所述光线转化组件出射后入射至所述曝光结构进行曝光。

具体的，结合前述的结构以及图6，两光线引导组件1将对应的发光结构10发出的546nm和578nm光线引入光线转化组件，通过光线转化组件2中的偏振片过滤、第一透镜聚光、非线性和频晶体的转换、第二透镜聚光得到主要为280nm的光线，280nm的光线通过光纤导入曝光结构20中，与曝光结构的曝光灯产生的光线共同对需要曝光的元件或者结构进行曝光。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种曝光装置中的光线转换结构，其特征在于，包括光线引导组件与光线转化组件，

所述光线引导组件，用于将曝光装置对位光线中的特定波长光线引入所述光线转化组件，所述特定波长光线包括用于对位的光线；

所述光线转化组件，用于将所述光线引导组件引入的特定波长光线转换为用作曝光的预设波长光线；

设于所述光线引导组件与所述光线转化组件之间的聚光组件，所述聚光组件用于改变和汇聚所述光线引导组件的出射光，以使所述出射光能够汇聚与所述光线转化组件中；

设于所述光线引导组件与所述聚光组件之间的掩膜版，所述掩膜板用于将所述光线引导组件引导出且与所述聚光组件相对应的部分或者全部出射光能够出射到所述聚光组件上。

2.根据权利要求1所述的曝光装置中的光线转换结构，其特征在于，所述光线转化组件包括转换光线的非线性晶体。

3.根据权利要求2所述的曝光装置中的光线转换结构，其特征在于，所述非线性晶体为非线性和频晶体，所述光线转化组件中还包括将所述特定波长光线汇聚于所述非线性和频晶体的第一透镜，所述第一透镜设于所述非线性和频晶体的入光侧。

4.根据权利要求3所述的曝光装置中的光线转换结构，其特征在于，所述光线转化组件中还包括第二透镜，所述第二透镜设于所述非线性和频晶体远离入光侧的一侧。

5.根据权利要求4所述的曝光装置中的光线转换结构，其特征在于，所述光线转化组件中还包括偏振片，所述偏振片设于所述第一透镜上且远离所述非线性和频晶体的一侧。

6.根据权利要求3所述的曝光装置中的光线转换结构，其特征在于，所述第一透镜远离所述非线性和频晶体的一侧设有所述特定波长光线的增透膜，所述第一透镜远离所述非线性和频晶体的一侧和靠近所述非线性和频晶体的一侧均设有所述预设波长光线的反射膜。

7.根据权利要求4所述的曝光装置中的光线转换结构，其特征在于，所述第二透镜远离所述非线性和频晶体的一侧设有所述特定波长光线的反射膜，所述第二透镜远离所述非线性和频晶体的一侧和靠近所述非线性和频晶体的一侧均设有所述预设波长光线的增透膜。

8.一种曝光装置，其特征在于，包括权利要求1至7任意一项所述的曝光装置中的光线转换结构，所述光线转换结构的出光侧设有曝光结构，以使所述光线转换结构出射光线能入射至所述曝光结构，所述光线转换结构远离所述出光侧的一侧设有发光结构，且所述发光结构与所述光线引导组件连接，以便所述光线引导组件将所述发光结构发出的光引入所述光线转换结构，所述发光结构发出用于对位的特定波长光线。

9.一种曝光方法，其特征在于，应用于权利要求8所述的曝光装置，曝光方法包括：

所述光线引导组件将所述发光结构发出的用于对位的特定波长光线引入所述光线转化组件，以使所述光线转化组件对所述特定波长光线进行转换，所述特定波长光线包括用于对位的光线；

所述聚光组件改变和汇聚所述光线引导组件的出射光，以使所述出射光能够汇聚与所述光线转化组件中；

所述掩膜板将所述光线引导组件引导出且与所述聚光组件相对应的部分或者全部出射光能够出射到所述聚光组件上；

所述光线转化组件将所述特定波长光线转换为用于曝光的预设波长光线，且从所述光线转化组件出射；

所述预设波长光线从所述光线转化组件出射后入射至所述曝光结构进行曝光。

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