TW200844546A - Space-variant liquid crystal waveplate - Google Patents

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TW200844546A
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wave plate
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light
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David M Shemo
Scott Mceldowney
Jerry Zieba
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Jds Uniphase Corp
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Description

200844546 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 :發明-般係關於具有光輛之空間變化方位的波板，且 特定言之係關於一種光對準空間變異性液晶波板及其製造 . 方法。 【先前技術】 -波板或-光學延遲器係藉由I一入射光場的兩個正交 Γ' ㈣成分之間添加—預定相移來改變人射光的偏極狀態的 ' 光學器件。傳統上，該添加的相移係稱為波板延遲並以— 波長之分率來測量，使得在該等正交偏極之間添加一冗的 相移之一波板係稱為一半波板，而添加一π/2的相移之一 波板係稱為一四分之一波板。 一波板可由其光軸在該波板平面内的一選定厚度之一雙 折射材料製成；此一波板亦係稱為一8板。一具有雙折$ 特性的材料針對在不同（通常係正交）方向上偏極的光具有 j 不同的折射率與光透射速度。在任何雙折射材料中，存在 至 >、軸（稱為光軸）以使得在該材料中在該軸方向上傳播 的光具有相同的速度，而與其偏極狀態無關。當一光束係 垂直於其光軸通過一雙折射材料並係與該光軸成一角度線 性偏極時，該雙折射材料將該光分成正常與異常光線，其 係在相互垂直的方向上線性偏極並以不同速度行進通過該 材料’從而導致此等光線之間之一相移。當入射於一波板 上的光係沿該波板之光軸或與其成90度線性偏極（即使其 電場向量平行或垂直於該波板之光軸）時，該光之偏極係 129720.doc 200844546 該波板之-固有偏極並且不藉由該波板改變。人射於一半 波板上的線性偏極光（其偏極狀態並非該波板之一固有偏 極）將係旋轉該線性偏極光之方位與該延遲器之光轴之間 的角度兩倍的量。 傳統應用通常使用空間均句波板來獲得均勾偏極的光 束’即其偏極狀態不橫跨光束之斷面變化的偏極光輕射光 束。然而，最近已認識到引起橫跨一均勻偏極光束的空間 偏極k異係一無價的波前成形工具。實際上，若接著使用 一線性偏光器分析此一具有空間變異性偏極的光束，則一 序效應係橫跨該光束之斷面的稱為Pancharatnam_Baq相 位的一空間變異性相移之添加。導致該光束之波前的一特 疋成形。因此，空間變異性波板已吸引極大關注，因為其 可以係用以形成其中該偏極方位（即該光束輻射之電場向 量的方向）橫跨該光束之斷面變化的線性偏極光束；例如 參見M· Stalder與M. Schadt的標題為，，藉由液晶偏極轉換器 產生的具有軸對稱之線性偏極光"（Opt· Letts，第21卷，第 23號，第1948至1950頁，1996年12月1日）的文章。 此類空間變異性線性偏極光束之典型範例係徑向偏極與 切向偏極光束，其有時亦分別係簡稱為徑向與切向光束。 該等切向偏極光束亦可稱為方位角偏極光束。圖1八與1β 繪示此等光束之偏極圖案，其中箭頭示意性顯示該光束偏 極之區域方位。在兩種情況下，偏極方向僅視特定空間位 置之方位角度Φ而定並且與從該光束軸的徑向距離Γ無 關。此等類型之偏極光束有時在此項技術中係稱為圓柱形 129720.doc 200844546 向$光束或偏極渦流光束。術語”偏極渦流”反映以下事 只·该偏極狀態圍繞該光束軸旋轉並且於此類光束之軸處 未係界定，使得該光束於該光束之軸處採取一零強度。此 類偏極渦流光束具有獨特的特性，其可用於各種實際應用 中，例如用於粒子截獲（光學鉗）、顯微鏡解析度增強、自 由空間通信及微影術。 如圖1A、B所示之該些光束的切向與徑向光束係偏極渦 流光束的兩個範例。本文中使用的術語，，偏極渦流光束，，指 空間變異性偏極光束，其在圍繞該光束之軸穿越一閉合迴 路（例如圓形路徑）時顯示透過一 2π弧度或其倍數之方位 角旋轉的在該偏極方向上之一連續改變。一光學渦流係一 在一光束斷面中之一點，其展現一相位不規則，使得該光 束輪射之電％在圍繞该點追縱的任何圓形路徑中透過&之 倍數發展。一偏極渦流係一線性偏極狀態，其中偏極之 方向類似地圍繞該光束軸透過2π之一倍數發展。 線性偏極渦流的瓊斯向量係藉由以下
還車乂佳建置的係可藉由稱為—壤斯向量（了。_ Vect〇r)之 、隹複數向里來說明一偏極平面波。在極座標中針對一 以下等式（1)給出·· 丈’ m遷表示每方位角旋轉 方位角度。θ10係一恆定參 •對切向光束等Μπ/2弧度。 一渦流光束係稱為m階偏極 129720.doc 200844546 渦流光束。 其偏極橫跨該光束之斷面變化的光束可藉由使一均勻線 性偏極光通過一空間變異性半波板來形成，該空間變異性 半波板具有橫跨該板之一兀弧度的均勻延遲及在該波板之 平面中k化之一光軸，其垂直於該光束傳播的方向。在此 項技術中數個方法已係採取以形成此類空間變異性波板。 Erez的美國專利6,972,9〇6、7J90,52!及美國專利申請案 2006/0126183說明用於空間操縱一入射光束之偏極相依幾 何相位的空間變異性偏極光學元件。該元件包括具有一連 續變化方位的複數個次波長偏極光栅區域，其係形成於一 以運作波長光學透射的基板中。此方法之一缺點係難以 製造具有處於近紅外線波長範圍内之可見光中的次波長特 徵的光栅；已於遠紅外線波長（1〇·6μηι)執行Erez$明的實 驗，針對該等波長而言該等光栅特徵的製造較為實際。
Spilman與Brown的美國專利申請案2〇〇7/〇u555 1揭示一 種用於偏極轉換的空間變異性波板，其中該光軸之方位的 空間變異係藉由向一玻璃板外部地施加應力來引起。該方 法確實提供一具有一連續變化光軸方位的波板，但可能僅 產生其中實現π延遲之一非常小的環，並可能對熱致式應 力敏感，其顯著限制其應用。 製造空間變異性波板之一有吸引力的方法係使用發展成 熟的液晶（LC)技術。Chen等人在標題為，，藉由線性偏極紫 外線光製造的徑向方位角定向的液晶對準圖案，，（Appl.
Phys· Lett. 68(7)，1996年 2 月 12 曰，第 885 至 8 87 頁）的文章 129720.doc -10- 200844546 中’以及Stadler等人在上文提及的文章中揭示基於具有藉 由切向或徑向料圖案界定之空間變異性光軸的扭轉向歹; (TN)LC元件的偏極轉換器，其可藉由對偏極^^乂光的曝光 (Chen)與基板摩擦（StacUer)來製造。 此等方法具有—共同缺點’即不能產生偏極渴流階大於 m=2之渦流光束，或要求產生多個光學元件。另一缺點係 將TN IX材料用於該等波板，其針對各波板要求兩個預對
準基板。此外，已知TN模式LC具有光學功率處理能力限 制。 本發明之-目的係藉由提供—用於製造能夠將—均句線 性偏極光轉換成-任意預界定階之_偏極渦流光束的基於 穩定液晶之空間變異性波板的相對簡單與便宜的方法及系 統來克服先前技術之缺點。 本發明之另-目的係提供能夠將_均句線性偏極光轉換 成-任意預界定階之一偏極渦流光束的穩定光對準空間變 異性液晶波板。 本發明之另-目的係提供—用於對準—基板與偏極光以 在其上形成-^間變異性液晶波板的相對簡單與便宜的方 法及系統。 【發明内容】 依據本發明’提供-製造一空間變異性波板的方法，盆 包含以下步驟：a)提供光可對準材料之第—對準層；職 用偏極㈣透過—孔徑照射該第—對準層之-部分以便在 該對準層上形成-從一中央點徑向延伸的曝光區域，該偏 129720.doc -11· 200844546 極輻射具有適合於在該對準層中引起對準之一波長.C)以 選定角速度旋轉該第一對準層、該孔徑及該偏極輻射I: 偏極方位之至少兩者以使得該曝光區域圍繞該中央點執行 至少一旋轉從而提供該光可對準材料相對於該對準層上之 方位角位置之-m變化對準；以及d)在該第—對準層上 形成一液晶材料之一波板層以使得該波板層具有一光軸， 其依據該空間變化對準在該波板層之一平面中變化以便提 供取決於該等角速度之—比率的光軸之—敎方位圖案。 可在一基板上形成該對準層，該基板較佳的係對一運作波 長範圍内之光學輻射實質上透明或係反射的。 / 依據本發明之一態樣’該孔徑具有一有一頂點端的楔形 〃中右在步驟⑷中旋轉該孔徑則該頂點端係定位 於該孔徑之-旋轉軸上，或若在㈣㈣ 係定位於該對準層之_旋轉軸上。 f羊層則 依據树明之另—態樣，步驟⑷可包含··以-第一角速 f〜執仃#基板之至少—完全旋轉，同時使該孔徑保持固 疋其中5亥孔控之頂點端係定位於該基板之一旋轉軸上， 二一第二角速度Μ1，，(其中°係-整數)旋 产勃^ 5射之偏極方位；或步驟(C)可包含以-第三角速 =早tr孔徑圍繞其難端之至少—旋轉，同時使該基 板保持固定並以一第 數)旋轉該偏極輕射之偏:方度:，2-1)，(其中n係-整 =“，同時使該偏極轄射之偏極方位保持固定並以一 、、A% (1-2/η)·ω5(其中以系一整數）旋轉該基板，使 129720.doc • 12- 200844546 付Λ孔仅相對於该基板執行至少一完全旋轉並且該第一對 準層之不同部分係於不同時刻透過該孔徑曝露至該偏極輻 射。
C 本發明之另一特徵提供一空間變異性偏極波板，其包 含·光可對準材料之一第一對準層；以及一液晶（LC)材料 之一波板層，其係佈置於該第一對準層上，該波板層具有 一空間變化光軸，其中該空間變化光軸之一定向角Θ(係藉 由口亥對準層卩定並依據—關係θ=Φ·η/2 + θ〇在該波板層之一 平面中k化，其中φ係該波板層上之一個別位置之一方位 角度㊀0係一怪定參數，而m係一非零整數。 本t明之另一特徵提供一用於在一基板之一對準層中產 生二間餸異性對準圖案的曝光系統。該曝光系統包含以 下元件·· 一偏極輻射光源，其適合於在該對準層中引起一 、寸準 孔彳=，其係佈置於在該偏極輻射光源與該對準層 之間的偏極輻射之-光學路徑中，其係成形以用於在該對 準層上形成從-中央點徑向延伸之_曝光區域；旋轉構 件，其用於以選定角速度旋轉該偏極輕射之一偏極方位、 / H請準層之至少兩者，使得該曝光區域圍繞該中 央點執行一或多個旋轉；以及控制構件，其用於控制該等 選定角速度之-比率以便在該對準層中產生該空間變異性 【實施方式】 首先參考圖2A， 任何預界定渦流階 本發明提供一用於製造能夠形成實質上 m之偏極渦流光束之一空間變異性光 129720.doc -13- 200844546
對準LC(SVLC)波板10的裝置及方法。在圖2a繪示的具體 實施例中，該SVLC波板10使用一 LC材料（例如一液晶聚人 物（LCP))之一LC層25，其係佈置於一光可對準材料（例如 一線性光可聚合聚合物（LPP))之一對準層2〇上，其進而係 佈置於一平面基板15上。一LPP之一範例係聚乙烯4甲氧肉 桂酸（"PVMC”）。該LPP之一分子方位係藉由對線性偏極紫 外線（LPUV)光之曝光來設定’以形成該lc材料之一LC對 準圖案’其導致該波板層25之光軸（0A)之一所需空間圖 案。在此說明書之背景下，詞語，，光軸之空間圖案，，或，，空 間OA圖案”係用於表示在一關注平面（例如該波板層之平 面，例如其表面）中界定之一極座標（Γ，φ)系統中該〇A方位 對方位角度φ的相依性。可藉由該Lpuv曝光及其偏極相對 於該對準層20之同步旋轉來實現該SVLC波板ι〇之光軸 (OA)的方位角變異。在該Lpuv曝光之後，該層⑼使 用該LCP塗布至一特定厚度，以獲得該Lcp膜之一所需延 遲。在形成該LPP層20中之該對準圖案期間，改變該Lpuy 光之方位，而由該LCP膜所形成之波板之光轴的方位則係 由該LPP層中之光致對準圖案來界定。 本發明之方法致能製造具有#由以τ等式⑺，在該 SVLC波板1G上之各位置，均勾地界m間變显性0Α 的光對準波板·· θ = αχφ + θ0，（2) ，等式（2)中，Φ係在與該波板相關聯之-極座標（Γ，φ)系 中個別位置之_方/ & 方位角度，θ係界定於對應該方位角度φ 129720.doc -14 - 200844546 之位置處之該光軸（OA)之方位之6 万位之一定向角，α係該0A方位 相對於方位角φ之一角變 文迷羊’而θ〇係於對應零方位 角·· Φ = 〇之位置處之〇Α定向角。 圖2 Β與2 C繪示對庫α = 1之太旅 μ 之本毛明之空間變異性波板1〇的 兩個特定具體實施例，其示意性
〜注顯不一平面圖中的SVLC
C/ 波板.亦即從該波板層25觀看。箭頭33繪示於離其中心 距離為r之SVLC波板10之數個範例性位置處的光轴方 位。圖2C的波板具有一對應θ〇=〇的徑向對準〇a，而圖π 的波板具有—對應.π/2弧度的切向對準Μ。該等角“ 與Θ係由㈣於與該波板之面相關聯之—矩形（x，y)座標系 統的X軸所界定，如圖2B、c中針對該波板上之―特定位 置”a"所示。可在該SVLC波板1〇之平面中適合地界定該等 X與y軸，使得（X，y)平面平行於基板/對準層介面。 僅在απ/2(其中η係一整數）時該〇A定向角θ才於所有中處 連續。在此說明書之背景下，藉由等式（2)&α=η/2界定之 一二維方位圖案將係稱為階η/2之一渦流圖案，其中係數以 或η/2係稱為該圖案之渦流階。藉由等式（2)αα=η/2界定之 具有一空間變異性〇 Α的一波板在本文中亦係稱為渦流階 n/2之一渦流波板、一 n/2渦流波板或簡稱為一渦流波板， 其中係數α或n/2係稱為該波板之渦流階。若使一均勻線性 偏極光束通過具有一 π延遲之一 n/2渦流波板，則形成一階 m=n之一偏極渦流光束。圖3顯示該SVLC波板1〇之〇A的可 能渦流方位圖案之範例，其中雙側箭頭指示對應階丨·5、 1.0、0·5、0、-0·5、-1.0及-1.5之渦流圖案的區域〇Α方 129720.doc 15 200844546 位。 在一具體實施例中，本發明之方法使用一Lpp材料（例如 可從 ROLIC Technologies 購得的 R〇Uc Lpp R〇pi〇8/2cp) 來形成該對準層20，因此，在此具體實施例中該對準層2〇 . 還將在下文中係稱為LPP層20。基板15較佳的係在其中該 • SVLC波板10欲運作之一波長範圍中光學透明的材料。經 由舉例，該SVLC波板10可以係設計以在54〇〜55〇nm之範圍 〇 ㈣作，雖然同樣可選擇其他波㈣圍。運作波長範圍之 選擇將定義該LC層之要求厚度，如下所述。經由舉例，該 基板15係一玻璃基板，更特定言之係一 2，，平方的c〇ming 1737F玻璃，其在後表面上具有一寬頻抗反射塗層。 首先可使用一光學黏著促進劑（例如一適合的矽烷耦合 劑）來旋塗該基板15。接著，藉由（例如）以一液體形式藉由 方疋塗或如热習此項技術者已知的其他任何適合方法在該黏 著促進劑上或直接在該基板丨5上施加該Lpp材料來形成該 ij 對準層2〇。接著，使所得結構（其在下面將一般稱為LPP塗 布的基板15/20)經受數分鐘溫度在15〇與2〇〇c之間的，或 按所發現適合於蒸發溶劑並穩定該Lpp層2〇的，或視情況 . 的熱退火或烘烤。在該烘烤之後，該LPP層20之一典型厚 度可在1 nm與1〇〇 nm之間，例如4〇 nnl。 在下一步驟中，該LPP塗布基板15/20係轉移入本發明之 一曝光裝置中，其中該對準層20經受該LPUV曝光以在該 LPP層20中形成一所需方位圖案。 圖4A不意性顯示本發明之LPUV曝光裝置之一具體實施 129720.doc -16- 200844546 例，其中圖4B繪示在裝置100内該LPP塗布基板15/20相對 於孔徑125與偏光器Π5之一橫向（即在該SVLC波板10之平 面中）對準。 首先參考圖4A，該LPUV曝光裝置1 00包括一 UV光源 1 05 ’其提供於280 nm至400 nm範圍内之一波長的非偏極 ^ 11¥光110。使此UV光110通過一偏光器115(例如一 Moxtek 線柵偏光器（WGP))，其係安裝於一第一旋轉台130之一通 ^ 光孔徑中，使得LPUV光111離開該偏光器11 5。經由舉 / 例’該UV光源1 05係顯示包括一 uV燈1 03(例如一 1 kW Hg 弧光燈）與一橢圓形或抛物面反射器1 〇 1，其由於收集該Uv 燈 103 之 UV輻射。UV LED(light emitting diode ;發光二極 體）、UV雷射（例如氬雷射）、螢光uv燈及熔線UV燈係可代 替該UV光源105用於該曝光系統100中的一些其他可能選 項。 使用该對準層20塗布的基板1 5係安裝於一第二旋轉台 ij I50上以便將該LPP對準層20之一部分曝露至該線性偏極 UV光 111。Newport URM100PP、URS1〇〇Bpi^URSl5〇Bpp 旋轉台（其包括一步進馬達（例wUE41PP)並具有2，，與3·5"的 • 通光孔徑）係可用於該曝光裝置100中的第一與第二旋轉台 之非排他範例。 具有一通光孔徑125之一孔徑板12〇係佈置於該1^11¥光 111之光學路徑中接近該LPP對準層2G之—固定位置。該孔 徑板120較佳的係平行於該基板15並與其相鄰安裝，例如 於⑴職之一距離處。圖4B在一平面圖中解說該Lpp層 129720.doc •17· 200844546 光器m及孔徑板12。中之模形孔徑i25的對準。 具體實施例中，該孔徑125或其相鄰於該對準層 一部分係換形的並具有-頂點㈣，其在-平 Θ 了與㈣準層2G之—旋轉中央點137a-致。經由舉 ^該楔形孔徑之頂角係5度，但在其他具體實施例中其 可*在少於1度至90度之間，較佳的係少於10度。例
^ ’可糟由孔徑製造能力、uv光源的亮度及L顺曝光時 間限制來界定針對適合頂角的下限。 /亥等弟一與第二旋轉台130、150係藉由控制連結138來 ^連接至-運動控制器單元132，其進而係藉由—通信連 。連接至一處理器單元19〇。該運動控制器單元⑴係程式 ，以控制該等第_與第二旋轉台的旋轉並依據由該處理器 抑一 9〇提供之參數（包括設定該基板台15〇與偏光器台I% 初始位置、该基板台之結束位置或旋轉角度、該基板台 之叔轉速度/方向、該偏光器台與該基板台之角速度比率 的麥數）设定其角速度。在某些具體實施例中，可在該 光U 0之光學路徑中提供一光學快門1 07以控制曝光程序的 開始與結束，在該情況下可藉由該控制器132回應來自該 處理器單元190的控制信號來觸發此光學快門1〇7的開啟或 閉己。經由舉例’可將一 Newport通用運動控制器ESP7000 用作该控制器132，並可將一通用電腦用作該處理器單元 9〇 其間具有一 USB(universal serial bus ;通用序列匯流 排）連結。 在操作中，具有該LPP層20的基板15係如上所述安裝於 129720.doc -18- 200844546 Γ 該第二旋轉台150上，並且該等第-與第二旋轉台u㈣ 150係設定為其初始位置。選擇該等旋轉台的此等初始位 置以便提供該偏光器115相對於該LPP層20之-所需初始方 位，其將在等式⑺中界定該零方位角OA定向角θ。之值。 乂旦設定該偏光器115與該等台13()、15()的初始位置， .亥第一紅轉σ 15g便執行該基板15圍繞_旋轉軸以一第 -角速度ωι的一或多個完全旋轉。來自謂光源1〇5的 LPUV輻射⑴透過該孔徑125照射該對準層2()之一部分， 以便在該對準層20上形成從—中央點咖徑向延伸之一曝 光區域Λ係在圖5中繪示，纟暴員示該對準層2〇之照射的 表面與從中央點128延伸的曝光區域17〇。應注意，該中央 點137a可以或可以不與該對準層2〇之幾何中心一致。當藉 由該偏極UV光照射時，該Lpp材料在平行於該入射偏極之 一方向（例如藉由一雙側箭頭166所繪示地定向）上選擇性地 來曰田孩波板層25之材料隨後與該LPP層20直接接觸 時，該LC材料係與平行於該[叩層汕中之聚合物鏈之方向 的平均LC導向器對準；可藉由將該Lcp加熱至5〇至55。〇來 辅助此程序。換言之，該Lpuv曝光在該對準層2〇中引起 一分子對準圖案，其能夠錨定該LC波板層25之分子從而在 忒對準層20之LPUV曝光期間於個別位置處使所得lc波板 10之區域OA方位平行於該LPUV光之偏極。此程序在此項 技術中係稱為光致LC對準，並係用於LCD(liquid crystal display ;液晶顯示器）製造中並用於製造其他光對準偏極 元件。例如’在美國專利第5,602,661號（Schadt等人）與美 129720.doc -19- 200844546
國專利第5,389,689號（Chigrinov等人）中說明包含與一線性 光聚合聚合物網路（LPP)之一定向層接觸的LCP之一各向異 性膜的層結構。適合的LPP材料係在（例如）美國專利第 5,539,〇74號、第6,201，087號及第6，1〇7,427號中加以揭 不’並且包括肉桂酸衍生物與阿魏酸衍生物。在本發明 中，此程序係用於在該LPP層20中形成一般任何預界定滿 流階之渦流對準圖案，並接著將此圖案轉印入該LC波板層 25中之一實質上相同的渦流〇A方位圖案中，從而形成該 預界定渦流階之一渦流波板。 當该LPP塗布的基板15/2〇相對於該孔徑ι25旋轉，或在 其他具體實施例中該孔徑125相對於該基板15/2〇旋轉時， 該曝光區域1 70亦如藉由一曲線箭頭丨72所示意性顯示圍繞 該中央點137a旋轉，並於一稍後時刻該曝光區域移至該對 準層20之一不同位置，並可能如於n〇a所示。一旦該曝光 區域17G®繞該巾央點13域行—完全旋轉，—碟形區域 165便已係曝露至該Lpuv輻射lu，其中其不同位置於不 同時刻曝光。於此點，可關閉該謂登1〇5以使得該曝光程 序停止，或其可繼續直至達到一所需輻射劑量。 根據該uv輕射的強度，可執行該旋轉台15〇並因此該曝 光區域17G的兩個或更多完全旋轉以獲得適合於該LPP對準 之-輻射劑ϊ。視需要地，該控制器132可觸發該旧燈快 門107來於該曝光程序開始時開啟，並於該曝光程序姓束 時閉合。為確保該LPP層2G之—均勻曝光，該楔形孔徑125 之頂點端⑶較佳的係定位於該Lpp塗布的基板15/2〇圍繞 129720.doc -20- 200844546 其旋轉的第二旋轉台15〇之旋轉軸137上，其中該中央點 137a對應該旋轉軸137與該對準層2〇之曝光表面的交又 點。為促進該孔徑頂點位置相對於該基板旋轉軸的精確調 整，可將孔徑板12〇安裝於一 χ-y測微計台（未顯示）上。 經由舉例，該孔徑丨25之一孔徑角度123係5度，該基板 ’ 彡疋轉之角速度ωι係0·2 rPm，並且該曝光程序持續300秒， 其對應該LPP塗布的基板15/2〇之一完全旋轉，從而將該 ( LPP層20的所有方位角位置相等地曝露至該LPUV輻射 111使用在至340的波長範圍内發射並提供直徑大約 100 mm之一曝光區域的一 i kw Hg弧光燈，該Lpp層2〇之 各曝光位置接收在300至340 nm光譜波長範圍内的大約4〇 mJ/cm的UV輻射劑量，吾人發現其適合於在該Lpp層中引 起要求的對準。若要求該對準層2〇之一特定光可對準材 料，則一更強的UV輻射或該基板之一更慢的旋轉將提供 一更高的UV劑量。 〇 在該基板藉由第二旋轉台150之旋轉同時，還可以一第 二角速度％旋轉該偏光器115。因此，該曝光區域n〇處的 uv偏極方向一般將不同於該曝光區域17〇處的uv偏極方 • 向，如圖5中藉由雙側箭頭166與167所示，並因此在該些 , 區域中將光致不同的LPP材料對準方位。藉由選擇該第二 角速度c〇2以便與邊第一角速度成一預定比率r，即以便滿 足以下等式（3): (3) C〇2 = R· 〇) 1， 可藉由該LPUV輻射在該對準層20中引起一預界定空間 129720.doc *21 - 200844546 變異性對準圖案。藉由選擇—角速度比 R=l-n/2， ⑷ 其中η係-整數，在該Lpi^2〇中產纟製造一〜2渴流波 板所要求之-對準圖案。應注意，正R對應相同方向上的 旋轉，而R之負值對應在相反方向上旋轉該基板與該偏光 器。有利的係，藉由上述LPUV曝光程序以及藉由下面參 考圖8A、B說明的處理所提供的渦流對準圖案實質上連 績，即空間平滑而無0A方位之突變。圖6經由舉例繪示藉 由上述程序以角速度比率R==2.5(即藉由比該基板台150之 角速度2·5倍的角速度旋轉該偏光器115)在該對準層2〇中形 成之一渦流對準圖案丨95。 一藉由上述UV曝光程序在該LPP層20中光致該空間變 異性對準圖案，具有該Lpp對準層2〇的基板15便係從該曝 光I置100取出，並且一適合的LCP先驅物材料係旋塗， 或以其他適當方式沈積、塗布或印刷於該Lpp對準層20 上。依據在該LPP層20中藉由曝露至該裝置1〇〇中的LPUV 光引起的空間變異性對準圖案，該[卯層2〇對準該LCp先 驅物材料及其光軸。首先可於一升高溫度退火所得結構， 並接著藉由曝露至欲交聯的適合波長之非偏極uv光來固 化LCP先驅物層，從而引起該Lpp先驅物材料聚合於[CP中 並形成圖2A所示的LC波板層25。一後烘烤步驟最終完成 該程序。適合的LCP材料之一範例係可從R〇uc Technologies購得的尺〇1^5151 LCP。圖7之表中概述本發明 之空間變異性光對準波板之一範例性製程。 129720.doc -22- 200844546 该LC層25的厚度d取決於在該LPp層2〇上塗布的[CP先驅 物材料的量，並係選擇以便依據以下等式（5)於一關注運作 波長λ提供該SVLC波板1〇之一所需延遲Γ ·· ύ=(λ/Δη)(Ν+Γ/2π) (5) 其中Δη係雙折射，即於波長入該乙(：波板層25之正常與異 吊> 折射率之間的差，而Ν係稱為波板階之一非負整數。因 而，一零階半波板的LC層厚度係d<Mn(N+l/2)。對於所 使用的範例性LCP材料而言，心於人=55〇 nm係大致 0.103 ,使得該波板層25之實體厚度於該運作波長 nm針對275 nm延遲係大致27微米。 上述製程產生一光致空間變異性LC波板。在一較佳具 體實施例中，該控制器132(單獨或結合處理器128)係程式 化以控制該等第一與第二旋轉台13〇、15〇以使得該等第一 與第二角速度之比率R=c〇l/(〇2係保持於一預定值。進一步 較佳的係此比率係受控制以使得 R=(l-n/2)， (6) 其中η可以係一特定波板所需的任何整數，並可以為〇、 正或負。若滿足條件（6)，則藉由上述曝光程序產生的 SVLC波板10係一 η/2渦流波板。應注意，選擇對應以 相等角速度在相同方向上旋轉該偏光器115與該Lpp塗布的 基板15/20，並導致該產生的波板之一單向〇a方位。 若該偏光器115在該UV曝光期間保持固定，即汉吲及 n=2’該LPP層20中引起的對準圖案與該〇a方位圖案兩者 都係圓形對稱的（例如圖2B與2C中顯示的該些圖案卜並適 129720.doc -23 - 200844546 合於產生二階偏極渦流光束。有利的係’藉由同時旋轉該 偏光器115與該LPP塗布的基板15/20兩者，可製造n並非2 的階η/2之空間變異性渦流波板。 上述曝光裝置100使用透過一固定窄楔形孔徑的LPP對準 層20之UV曝光並同時旋轉該LPP對準層2〇與入射於其上的 UV光111兩者之偏極；因此該對準層的不同部分係於不同 時刻曝露至該偏極UV光，其中該LPUV曝光之偏極方位視 該等個別角速度之比率R而定處於一特定方位角位置。以 下表1經由舉例解說該等角速度之比率R之間的對應，所得 波板之渦流階a=de/dq>，及可由一均勻偏極光束藉由通過 所知二間k異性波板而獲得的一偏極渴流光束之渦流階 表1 R a m -0.5 1.5 3 0 1.0 2 +0.5 0.5 1 ~~ +1.0 0 0 +1,5 -0.5 ----- -1 +2.0 -1.0 -2 +2.5 -1.5 _3 ' 在-LPUV曝光程序期間，使該孔徑115保持固定並非本 發明之一必須要求。吾人發現可在類似於該裝置之一
曝光裝置中，藉由以選定之角速度旋轉該第一對準層M、 該孔徑115及該LPUV輻射i丨丨之偏極方位中之任兩者來產 129720.doc -24- 200844546 生一任一渦流階的空間變異性渦流對準圖案。因此，該 LPUV曝光裝置之其他具體實施例可包括用於旋轉該孔徑 同時使該基板15與該偏光器115之一者保持固定，或當偏 光器115、該孔徑125及該基板15三者全部係在該Lpuv曝 光期間以選定相對角速度旋轉時的構件。 圖8A顯示本發明之LPUV曝光裝置之一第二具體實施例 200。類似於圖4B，圖8B以一平面圖繪示從圖8AiUV* 源105觀看時，該對準層20、該偏光器115及該孔徑板12〇 的瞬間相對位置。應注意，為清楚說明起見，在圖4A、 4B及8A與8B中使用相同參考數字標記相同元件。該等曝 光裝置100與200之間之一差異係在該裝置2〇〇中該孔徑板 120係女t於一第二旋轉台i31(亦稱為孔徑台131)之一通光 孔徑内。在操作時，該孔徑台丨3丨係藉由運動控制器丨32來 控制，使得該楔形孔徑125在該曝光程序期間以一第三角 速度c〇3圍繞一旋轉軸141旋轉；此旋轉係使用圖⑽之一曲 線箭頭1 5 1來繚示。 因為現在在該LPUV曝光程序期間旋轉該孔徑115，故來 自该UV光源1〇5的UV輻射210必須呈現於該孔徑25相對於 該對準層20的任何方位角位置。在圖8A所示的具體實施例 中，此係藉由一 UV光源205發射之一準直UV光束21〇相對 於圖4A之裝置1〇〇之uv光源1〇5之uv光束11〇的一相對較 大直徑來確保。或者是，可於相對於該孔徑125之一固定 位置處，在該孔徑旋轉台131上安裝具有該偏光器115之 UV光源205，使得在旋轉期間該孔徑不斷地受到照射。在 129720.doc -25- 200844546 其他具體實施例中，可與該孔徑旋轉同步實施—光束掃描 技術。 广該LPUV曝光程序之—具體實施例可包括藉由旋轉該孔 徑125同時使該基板15並因此該[沖層⑼保持固定來在該曝 光裝置200中曝光該對準層2〇之不同部分。若在該曝光程 . 序期間還使該偏光器Π5保持固定，則該孔徑125之一完全 旋轉導致在該LPP層20中形成一圓形對稱對準圖案，假定 ζ\ / LPUV功率a亥孔徑之角速度及該孔徑角度區域係選擇 以使得一適合的UV劑量係藉由該LPP層接收；若該孔徑之 一單一繞轉提供不充分的LPUV輻射劑量，則可按要求執 行該孔徑的多個繞轉。 可藉由與旋轉該孔徑115同時旋轉該偏光器115或該基板 15來產生不具有一完全圓形對稱的對準圖案。在該方法之 一具體實施例中，該LPUV曝光程序包括以一第三角速度 執行該孔徑115圍繞其頂點端ι28之至少—完全旋轉以便 1/ 透過该孔徑於不同時刻將第一對準層之不同部分曝露至該 偏極幸田射，同日T藉由以滿足以下條件之一第四角速度叫旋 轉該偏光器115來旋轉該LPUV輻射211之偏極方位： . ω4=(η/2-1)·ω3 ， (7) ， 其中11係一整數。在該方法之此具體實施例中，該基板 係保持固定，並因此該第二旋轉台15〇係視需要的並可使 用一基板固持器來替代。當隨後一；LC波板層25係形成於該 對準層20之頂部上時，該LC波板層25之ΟΑ係藉由該LPP 層20中之LPUV曝光引起的對準圖案來錨定，使得所得結 129720.doc -26· 200844546 構係一 11/2渴流波板’即其特徵為滿Μ式⑺並且㈣/2之 一空間變異性ΟΑ圖案。 在另一具體實施例中，使用該曝光裝置的LPUV曝光 =包括以—第五角速度ω5旋轉該孔徑125，同時使該偏 光為115並因而該偏#υν輻射211之偏極方位保持固定並 . Μ滿足以下條件之—第六角速度％來旋轉該基板15: ω6 = (1-2/η)·ω5，⑻ (： /其中η係—整數。在此具體實施例中’該基板與該孔徑 係旋轉直至該孔徑125執行相對於該基板之至少一完全旋 轉，即圖5所示的曝光區域17〇執行圍繞該中央點13乃之一 完全旋轉，使得該對準層20的所有方位角位置係曝露至該 LPUV輕射，丨中該第—對準層2()之不同部分係於不同時 刻曝光。因為該偏光器115係保持固定，故在此具體實施 例中該第一旋轉台1 3 〇係可選的。 熟習此項技術者會明白，本文中僅經由舉例說明本發明 U 之曝光系統之具體實施例100與200,其中圖4A、；3與8八、 B係顯示瞭解與實施本發明所要求的該些元件之其示咅性 表示。熟習此項技術者應能夠依據其特定要求修改所示具 . 體實施例，並且在本發明之範疇内可進行許多此類修改: 、 例如，上述曝光系統100與200使用非偏極輻射之一uv光 源105(例如一弧光燈）與一偏光器U5之一組合。 /5¾ rfrj ，可* 使用一線性偏極UV輻射光源（例如一 UV雷射）作為替代 使得可以不要求該偏光器115;在該情況下， Η光源本身或使用一偏極旋轉器替代該偏光哭 129720.doc -27- 200844546 該LPuvn射之偏極綠。此外，料 圖4A㈣中僅係示意性顯示，並可包括額外元件^ UV鏡、均質器（積分器）' 孔徑、準直光學元件、電源、快 門計時器等。 ' Λ
雖然在上述具體實施例中該等渦流對準圖㈣藉由旋轉 該孔徑、該基板及該偏光器之兩者並使該等元件之第三元 件保持S1定來產生，還可藉由使用選擇以弓丨起滿足等式⑺ 之-對準圖案的角速度比率同時旋轉其全部三者來在該對 準層20中產生所需的渦流對準圖案。接下來，雖然在所示 具體實施例中該LPUV光成90度撞擊於該對準層2〇上，但 在其他具體實施例中，例如若在該SVLC波板1 〇中需要一 〇 板延遲或一 c板延遲組件，則該LPUV光在該對準層2〇上的 入射角度可不同於90度。在產生〇板延遲的情況下，應針 對該對準層20與該波板層25選擇適合於產生此類延遲的 LPP與LC材料。〇板LC材料一般具有其以相對於基板表面 之一角度傾斜的OA，從而引起平面内（A板）與平面外⑴板） 延遲組件。 如上所述’在一較佳具體實施例中，該孔徑1 2 5具有一 棋形’其中若在遠LPUV曝光程序中旋轉該孔徑則一頂點 端係定位於該孔徑之一旋轉軸141上，或若在該lpuv曝光 程序中旋轉该對準層1 〇則該頂點端係定位於該對準層1 〇之 一旋轉軸137上。雖然該孔徑125之楔形較佳，但還可能使 用其他孔徑形狀，例如寬度比縫長度小得多的窄縫，該縫 之一端係定位於該孔徑與該基板之_相對旋轉軸處或接近 129720.doc -28· 200844546 該軸。然、而，此-孔徑會產生—偏離如等式⑺所定義之— 真實涡流圖案的對準圖案，該等偏差於渦流中心相對較大 並且偏差越大該縫越寬。 參考圖9，用於製造—空間變異性波板（例如㈣似波 * 板10)的本發明之方法包括以下一般步驟： • 在一第一步驟310中，在一基板15上提供一光可對準材 料之一對準層20。若所得波板欲透射運作，則該基板。較 ( 佳的係至少在該波板之一目標運作波長範圍内係光學透明 的，但在其他具體實施例中，若所得波板欲反射運作，則 該基板亦可以係光學反射的。 在一跟隨步驟320中，藉由LPUV輻射透過一孔徑125來 照射該對準層20之一部分以便在該對準層2〇上形成從一中 央點徑向延伸之一曝光區域17〇，該Lpuv輻射具有適合於 在該對準層20内引起一對準的一波長與強度。 在一步驟330中，在連續將該對準層2〇之部分透過該孔 L 徑曝露至該LPUV輻射時旋轉該對準層20、該孔徑125及該 LPUV輻射之一偏極之至少兩者，使得該曝光區域執行 圍繞該中央點之至少-旋轉並且該對準層2〇之一碟形區域 - I65已係曝露至該LPUV輻射。在較佳具體實施例甲，以其 • &率已㈣等式（4)、⑺或（8)設定的角速度執行該等旋轉 以便在該對準層20内引起一渦流對準圖案。 在下-步驟340中，在該對準層上形成一 Lc材料之波板 層25以使得該液晶材料係依據該對準層⑼内之光致渴流對 準圖案來對準。 129720.doc -29- 200844546 在上述其中該波板層之LC材料係一 LCP的具體實施例 中’步驟340可完成本發明之空間變異性波板1〇之製造。 然而’非聚合物L C材料（例如用於l C D工業的該此l C材 料）亦可用於該波板層25 ’其中一適合光可對準材料係用 於該對準層20。例如，在一此類替代性具體實施例中，該 波板層25係由一向列LC或一扭轉向列（TN)LC材料形成， 並係插入该弟一對準層20與形成於一第二基板μ上的一第 二對準層30之間，從而導致圖1〇中示意性繪示之一 SVLC 波板l〇a。因此，在此具體實施例中，形成該波板層25之 步驟340可包括在形成於該第一對準層2〇與該第二對準層 3 0之間形成之一腔中提供該LC材料。該等第二與第一對準 層可具有實質上相同的對準圖案，例如下述該些對準圖 案。替代地，該第二對準層30可具有一單向對準圖案，從 而導致鄰接該第二對準層30的波板層25之LC分子之一均勻 方位。 還應注意，除LPP以外的光可對準材料（一範例係聚醯亞 胺）在此項技術中已知係可用於對準LC器件中的LC分子， 並且此等材料還可用於本發明以形成該對準層2〇。 現參考圖11，經由舉例顯示使用本發明之空間變異性波 板10之一簡單光學系統4〇〇。在此系統中，該空間變異性 波板10係佈置於線性偏極輻射之一準直光束4〇丨之一光學 路位中’從而將其轉換成一偏極渦流光束。之後係一準直 透鏡41 0，其後可進而跟隨一偏光器42〇 ; 一線性偏極的會 聚光束411係形成於輸出處。可將一螢幕43〇或一相機44〇 129720.doc -30- 200844546 定位離該透鏡420—焦距以使得可將該光學系統4〇〇之一點 散佈函數（PSF)視覺化；本文中，該PSF係理解為給定一點 光源物件在一光學系統之焦平面中之一光學強度分佈。 有利的係，該空間變異性波板10與偏光器420的組合將 一空間變異性Pancharatnam-Berry相位添加至該光束4〇1 , • 並以會難以另外實現的方式來致能該系統400之PSF的成 形。 (、 可藉由一軸錐透鏡5 10取代該光學系統400中之準直透鏡 410，從而導致圖12所示之一系統500。此系統將該線性偏 極光束410轉換成一 Bessel光束511，即其在光束斷面中的 強度輪廓可藉由一 Bessel函數來說明的光束。已知此光束 係非繞射的，即當該光束傳播時該光束的強度輪廓不具變 異性。有利的係，該光束5 11之此特徵可用於粒子的光學 截獲，即可將該光束5 11用作光學鉗。 圖13經由舉例顯示在該光學系統4〇〇中使用本發明之三 Q 個不同的空間變異性波板而獲得的九個PSF。頂部列的影 像對應使用該渦流階0.5之空間變異性LC波板10產生的一 階（m=l)偏極渦流光束，中間列中的影像對應使用第一渦 ， 流階之空間變異性Lc波板1 〇產生的二階（m=2)偏極渦流光 束，而底部列中的影像對應使用該渦流階1 · 5之空間變異 性LC波板10產生的三階（m=3)偏極渦流光束。左、中及右 行繪不該偏光器420的效應並分別對應無偏光器、一水平 偏光器方位及一垂直偏光器方位。 此圖式還品質上繪示當在該系統5〇〇中使用個別波板時 129720.doc 200844546 獲得的Bessel光束之強度輪廓。當此類光束係用作光學鉗 時，粒子可在圖之左下部分中的影像中可見的較亮高強 度光點之間的較暗區域中受到截獲並係藉由旋轉該偏光器 420操縱，其中高階渦流光束致能同時截獲與操縱更大量 的粒子。有利的係，本發明之方法及裝置致能提供一任意 _ ㈣階之空間變異性波板，使得可使用—此類波板產 生一高渦流階m>3之一偏極渦流光束。 [ 應注意，上述本發明之特定具體實施例僅係經由舉例， 且熟習此項技術者應明白在本發明之特定應用中可採用許 多元件與步驟的替代性具體實施例。 當然可構思許多其他的具體實施例而不脫離本發明之精 神及範疇。 【圖式簡單說明】 已參考附圖更詳細地說明本發明，該等附圖表示其較佳 具體實施例並且其中相@參考標藏係用於指示相同元件， 〇 #中： 圖1A係繪示一徑向偏極光束的先前技術圖式； 圖1B係繪示一切向偏極光束的先前技術圖式； • 圖2八係顯示本發明之一空間變異性液晶波板之-側視圖 的示意圖； 圖2B係具有一切向光軸圖案的圖2a之空間變異性液晶 波板之一具體實施例的平面圖； 圖2C係具有一徑向光軸圖案的圖2八之空間變異性液晶 波板之另一具體實施例的平面圖； 129720.doc -32- 200844546 囷、、、θ示本兔明之空間變異性液晶波板之光軸方位圖案 的範例； 圖4 Α係用於在該空間變異性液晶波板之一對準層中引起 連縯空間變異性對準的一曝光裝置之一具體實施例的示意 側視圖； 圖4B係繪示圖4八之裝置中波板基板之一橫向對準的示 意圖； r, 圖5係顯示圖4八之裝置中該對準層上之曝光區域的圖 式； 圖6係依據本發明之方法在該對準層中形成的渦流階d 5 之一渦流對準圖案的示意圖； 圖7係概述依據本發明之一具體實施例之一範例性波板 製程的表； 圖8 A係用於在該空間變異性液晶波板之一對準層中引起 連續空間變異性對準的一曝光裝置之一第二具體實施例的 示意側視圖； 圖8B係繪示圖8A之裝置中該波板基板之一橫向對準的 不意圖； •圖9係繪示製造本發明之空間變異性液晶波板的方法之 . 一般步驟的流程圖； 圖1 0係繪示使用向列LC的本發明之空間變異性液晶波 板之另一具體實施例之一側視圖的示意圖； 圖11係使用該空間變異性液晶波板之一第一光學系統的 不意圖； 129720.doc -33- 200844546 圖12係使用該空間變異性液晶波板之一第二光學系統的 示意圖； 圖I3繪示使用具有階1/2、丨及3/2之渦流光軸圖案的本 明之空間變異性波板獲得的點散佈函數。 & 【主要元件符號說明】 Ο 10 SVLC波板 10a SVLC波板 15 平面基板 20 LPP對準層 25 LC波板層 30 第二對準層 35 第二基板 100 LPUV曝光裝置/系統 101 反射器 103 UV燈 105 UV光源 107 光學快門 115 偏光器 120 孔徑板 125 孔徑 126 旋轉軸 128 頂點端/中央點 130 第一旋轉台 131 第三旋轉台/孔徑台 129720.doc .34- 200844546 132 運動控制器單元 137 旋轉軸 137a 中央點 138 控制連結 141 旋轉軸 150 第二旋轉台 165 碟形區域 170 曝光區域 170a 曝光區域 190 處理器單元 195 渦流對準圖案 200 LPUV曝光裝置 400 光學系統 410 準直透鏡 420 偏光器/透鏡 430 螢幕 440 相機 500 系統 510 軸錐透鏡 129720.doc -35-

Claims (1)

  1. 200844546 十、申請專利範®: 1，-種製造-空間變異性波板的方法 a) 提供光可對準材料之—第—對準層Μ以下步驟： b) 使用偏極轎射透過—孔徑照射該 :，以便在該對準層上形成從-中央點徑向延；Γ: 光區域’該偏極輕射具有一 曝 準之波長； ^對準層中引起對 C)以選定角速度旋轉㈣ 輕射之-偏極方位中之至少：：4孔徑及該偏極 該中央點H, "兩者，使得該曝光區域圍繞 〆r天點執仃至少一旋錄 對於料μ 讀*以供錢可料材料相 ;以、·’ g上之方位角位置之一空間變化對準丨以及 j)在該第一對準層上形成一液晶材料之一波板層使 付°亥波板層具有一光軸，其依據該空間變化對準，在哼 波^層之—平面中變化，以便提供一取決於該等角速2 之一比率之該光軸的預定方位圖案。 2· 如Μ求項1之方法，其中步驟（a)包含在對一運作波長範 圍内之光學輻射實質上透明或反射之一基板上形成該第 一對準層。 3·如W求項1之方法，其中該孔徑具有一有一頂點端的楔 ^刀 且其中右在步驟（C)中旋轉該孔徑則該頂點端係 疋位於该孔徑之一旋轉軸上，或若在步驟（C)中旋轉該對 準層’則該頂點端係定位於該對準層之一旋轉軸上。 °月求項3之方法，其中步驟（c)包含以一第一角速度①丨 執行该基板之至少一旋轉以便於不同時刻透過該孔徑將 129720.doc 200844546 該第-對準層之不同部分曝露至該偏極輕射，同時以一 專於（1 -η/2)· ω 1(其中η係一整數）之篦-&、古& 正歡）之弟一角速度ω2旋轉該 5. 6· 偏極輕射之該偏極方位，並同時使該孔徑保持固定，其 中该孔徑之該頂點端係定位於該基板之—旋轉軸上。 如請求項3之方法’其中步驟⑷包含以一第三角速度％ 圍繞其頂點端執行該孔徑之至少一旋轉，以便於不同時 刻透過該孔徑，將該卜對準層之不同位準曝露至該偏 極輻射，同時以一等於（n/2-D.co3(其^^係一整數）之第 四角速度C〇4旋轉該偏極輻射之該偏極方位。 如請求項3之方法，其中步驟（c)包含以一第五角速度％ 旋轉該孔徑，同時使該偏極輻射之該偏極方位保持固定 並以一等於（l-2/n).c〇5(其中n係一整數）之第六角速度叫 來旋轉該基板，使得該孔徑執行相對於該基板之至少一 完全旋轉，且該第一對準層之不同部分係於不同時刻透 過該孔徑曝露至該偏極輻射。 如請求項4之方法，其中步驟（b)包含藉由使射通過 一偏光器來形成該偏極輻射，而步驟（勾包含旋轉該偏光 器。 8·如請求項5之方法，其中步驟（b)包含藉由使UV輻射通過 一偏光器來形成該偏極輻射，而步驟（c)包含旋轉該偏光 器。 9·如請求項2之方法，其中該光可對準材料包含線性光可 聚合聚合物（LPP)，且該偏極輻射係線性偏極UV光。 1〇·如請求項2之方法，其中該LC材料包含LC聚合物。 129720.doc 200844546 U.如請求項10之方法，其中步驟⑷包含以下步驟： 在喊對準層上沈積一 LCP先驅物材料；以及 該^:其曝露至UV光來聚合該心先驅物材料以形成 12·如請求们之方法’其中該吻料包含—向列lc。
    13·如請求項12之方法，其中”⑷包含提供—第二 層’使得該波板層係插入該等第—與第二對準層之門 K如請求項13之方法’其中該响料包含—扭轉曰向列 (™)LC，且該第二對準層的特徵為—不在該第二對準層 之一平面中變化的單向對準方位。 曰 15· —種空間變異性偏極波板，其包含： 光可對準材料之一第一對準層； 一液晶（LC)材料之一波板層，其係佈置於該第_對準 層上，該波板層具有一空間變化光軸，其中該空間變化 光軸之一定向角Θ係藉由該對準層來界定，並依據一關 係θ = φ·η/2+θ0在該波板層之一平面中變化，其中φ係該波 板層上一個別位置之一方位角度，％係一恆定參數，而 m係一非零整數。 16·如請求項15之空間變異性偏極波板，其中該ί(：材料包含 L C聚合物。 17·如請求項1 5之空間變異性偏極波板，其中該LC材料包含 一向列LC。 18·如請求項15之空間變異性偏極波板，進一步包含一定位 於該波板層之頂部上的第二對準層。 129720.doc 200844546 19·:明求項18之空間變異性偏極波板，其中該第二對準層 具有-在該層之-平面中不變化的單向對準方位。 2〇·:種包含如請求項15之空間變異性偏極波板之用 偏極渦流光束的光學系統。 2!.-種用於在_基板之—對準層中產生 圖案的曝光系統，其包含： K 生對準 準偏極輕射之一光源’其適合於在該對準層中引起一對 之間=偏該偏極輻射之該光源與該對準層 形成—從：、：一先學路徑中，用於在該對準層上 中央點徑向延伸之曝光區域； 偏用Γ選定角速度旋轉該偏極韓射之- —=:=::::者，得該 上；以及 住…亥對丰層之-相對旋轉軸 控制構件，其用於控制該等選定角速度之_比率。 129720.doc
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