本工作基于光学像差理论和光学设计方法,设计开发了一套基于数字微透镜元件(DMD)的动态掩模投影式光刻系统,并在光刻胶上进行曝光实验,得到了高分辨率的任意图形的曝光图样。此外,利用这套系统我们还制备了任意图形的液晶取向结构,并讨论了其应用价值。目前的掩模曝光光刻技术,无论是接触式曝光光刻还是投影曝光光刻,都存在掩模制作成本昂贵,无法制备三维结构的缺点。而传统无掩模光刻虽然不需要制作掩模,但是制作时间长,无法大规模生产是其较大的缺陷。随着微机电系统的发展,基于DMD的投影式光刻技术成为了可能。该技术为研究下一代光刻技术提供了坚实的基础,无论在工业上还是科学研究方面都有广泛的应用价值。DMD数字微镜阵列替代了传统光刻中的掩模版,大大降低了光刻成本并简化了光刻过程。该技术不需要昂贵的掩模板,不存在对准误差,并且可以通过对掩模图形进行实时修改来制作任意三维表面微结构,并具有制作周期短的优势。我们希望能够建立一套基于这项技术的全数字、低图形畸变、自动化、低成本、使用方便灵活,并且能够在传统光刻和液晶光取向等领域均能使用的光刻系统。利用光学设计理论和ZEMAXTM软件协助设计开发了一套远心结构的投影光学镜头,搭建安装完整套系统后,利用光刻胶对其整体性能做了测试性工作。实验证明本系统具有良好的光学特性,能够制备最窄线宽为1.4微米的二维结构,达到了其理论上的极限分辨率。液晶分子选区取向技术是实现很多重要液晶器件的基础。传统的液晶分子选区取向也是通过掩模曝光技术实现的。作为光刻技术在液晶领域的应用,其缺点也正如前文所述。此外,双光束曝光的方式无法制备复杂图形,传统掩模方法还存在光束扩散的问题。我们将本套DMD投影光刻系统应用在了液晶光取向方面,成功实现了任意图形的液晶相位图案,包括一维和二维周期光栅,一维和二维准周期光栅,并通过测试验证了其良好的光电特性。此外,我们还实现了对液晶盒的局域偏振特性控制。这些结果对液晶光取向技术有非常重要的意义,与传统技术相比,利用DMD投影光刻系统不仅能实现任意图形、较高分辨率的液晶选区取向的制备,并且为实时操控液晶分子取向提供了可能,大大的拓展了液晶取向在工业和实验上的应用,也进一步证实了我们搭建的DMD投影光刻实验系统的可靠性。