[實用新型]一種膽甾相液晶裝置和光束控制系統

有效

• 申請號: 201720930137.6
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN207264069U
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 顏強;葉自君
• 申請（專利權）人: 廣西天山電子股份有限公司
• 主分類號: G02F1/1337
• 分類號: G02F1/1337;G02F1/137
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司45107
• 代理人: 歐陽波

技術領域

本實用新型涉及光束控制技術，尤其涉及一種膽甾相液晶裝置和光束控制系統。

背景技術

光束控制技術在光通信、光學神經網絡、材料加工、航空航天、醫學和軍事領域都有廣泛的應用前景。新型機械式光束偏轉技術，如旋轉里斯利棱鏡和偏心透鏡，與傳統機械式光束偏轉技術相比，具有無旋轉軸和透射率高等優點，但由于是采用棱鏡，透鏡等傳統光學元件，難以實現連續偏轉，而且存在結構與控制復雜、體積與功耗大、效率低下、價格昂貴、功能單一等問題。

由于膽甾相液晶分子排列具有周期性螺旋結構，因而近年來膽甾相液晶得到了廣泛的關注與研究。如2016年公開的公開號為105647545A的中國發明專利申請“膽甾相液晶組合物、液晶顯示面板及其制備方法”，提出了一種基于膽甾相液晶組合物的高對比度液晶顯示面板；2016年公開的公開號為106094098A的中國發明專利申請“基于膽甾相液晶填充的光纖光鑷”公開了將膽甾相液晶填充于光纖中的光纖光鑷；還有2014年公開的公開號為104199137A的中國發明專利申請“一種膽甾相液晶偏光增亮膜及其制備方法”等。但現有的具有不同應用的膽甾相液晶裝置大多采用封閉式的結構。這樣的結構不僅制備工藝比較復雜，且在實際應用中使用效果大打折扣。例如將膽甾相液晶限制在兩個ITO玻璃基板中，當光經過此液晶盒，其雙層玻璃基板造成光能量不必要的損耗；如果要耦光到此封閉的液晶裝置的膽甾相液晶層中，由于雙層玻璃基板的存在也使得耦光效率極低。

膽甾相液晶層因外界對抗錨定會平面內產生了周期性形變，形成相位型膽甾相液晶光柵。由于膽甾相液晶的螺距受多方面外界因素影響，如光、電、壓力等，因此通過簡單的外部操控，便可以調控膽甾相液晶光柵，實現光束控制。根據文獻報道，膽甾相液晶光柵很有希望應用于光束控制系統中，如Alexander Ryabchun和Quan Li等人先后發表在期刊《先進光學材料(Advanced Optical Materials)》上的文章中提到通過紫外光照，光柵方向可以被輕易改變，從而實現光束控制。但是現有的膽甾相液晶光柵在控制衍射光束旋轉方向的同時，高級衍射斑離中心的距離也在變化，因此想要唯一精確控制光束角向運動比較困難，而且類似的工作多需要加電或加熱輔助控制。如何使光在通過最少元件的基礎上，保證出光效率的同時，由一個簡單的液晶裝置實現對光束的準確控制還需要進一步的研究。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種膽甾相液晶裝置，為層疊的單基板、光控取向膜和液晶層，光控取向膜控制液晶分子，膽甾相液晶自組裝形成特定的螺旋結構。簡化裝置，減小重量，減少光損耗；在光控取向膜的控制下膽甾相液晶自組裝形成設定的螺旋結構能夠對入射光束的強度分布和相位變化進行調制。

本實用新型的另一目的是提供一種光束控制系統，采用本實用新型的膽甾相液晶裝置處于光源和圖像采集裝置之間，三者處于同一直線上。膽甾相液晶裝置對入射光的調制，實現對光束強度分布和相位變化進行控制。

本實用新型提供的一種膽甾相液晶裝置，包括基板、光控取向膜和液晶層，光控取向膜附于單基板的一側，光控取向膜的另一側緊貼液晶層。所述液晶層為膽甾相液晶。所述液晶層中的液晶分子自組裝形成設定的液晶螺旋結構，由于液晶分子具有光學各向異性，故其液晶螺旋結構具有周期性和偏振敏感性。所述光控取向膜具有分子指向矢呈設定分布的控制圖形。

光控取向膜控制液晶分子，單基板上的膽甾相液晶在基板平面錨定和空氣垂直錨定的情況下自組裝形成特定的螺旋結構，其螺旋軸平行于基板，而現有技術中液晶螺旋結構的螺旋軸垂直于基板。

所述光控取向膜中分子指向矢平行排列，所述液晶層中的液晶分子自組裝形成平行排布的液晶螺旋結構，所述液晶螺旋結構的螺旋軸平行于基板，呈現光柵狀條紋織構。

或者所述光控取向膜具有分子指向矢環繞中心奇點呈角向漸變分布的控制圖形，所述液晶層中的液晶分子自組裝形成徑向分布的液晶螺旋結構，所述液晶螺旋結構的螺旋軸平行于基板，呈現同心環狀條紋織構。

所述條紋織構的周期范圍為1μm～25μm。

所述液晶為偶氮摻雜的膽甾相液晶或偶氮類手性向列相液晶。

所述偶氮摻雜的膽甾相液晶為向列相液晶和偶氮類手性劑的混合物，向列相液晶和偶氮類手性劑二者混合的重量比為(95～99.5):1。

所述光控取向膜為光致異構型光控取向膜、光交聯型光控取向膜和光分解型光控取向膜中的任一種。