[發明專利]一種基于一次性曝光的液晶薄膜消偏器及其制備方法

在審

• 申請號: 202110803905.2
• 申請日: 2021-07-16
• 公開（公告）號: CN113504598A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 馬營;尹明奎;單宇航;劉笑雨;甘雪濤;趙建林
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G02B5/30
• 分類號: G02B5/30
• 代理公司: 上海創開專利代理事務所(普通合伙) 31374
• 代理人: 李蘭蘭

1.一種基于一次性曝光的液晶薄膜消偏器，其特征在于，包括玻璃基板、位于所述玻璃基板相對面上的光控取向層以及位于所述玻璃基板及光控取向層上的液晶層；

所述液晶薄膜的液晶分子指向由所述基板面上的光控取向層控制，所述光控取向層具有多組相同或不同隨機取向圖案組成，每組隨機取向圖案具有多組分子指向矢方向不同的微區圖形組成，同一微區圖形內分子指向矢相同，多組隨機圖案拼接形成所述光控取向層工作區，其大小決定液晶退偏器工作區域，所述液晶薄膜的液晶分子指向矢分布與所述光控取向層分子指向矢分布一致。

2.根據權利要求1所述的基于一次性曝光的液晶薄膜消偏器，其特征在于，所述微區的形狀為多邊形、圓形或橢圓形中的任意一種，且每組隨機取向圖案中各微區面積相同。

3.根據權利要求1所述的基于一次性曝光的液晶薄膜消偏器，其特征在于，所述光控取向層中每組隨機取向圖案內，分子指向矢液晶為在0～180°內均勻分布的隨機取向，多組微區圖形的分子指向矢方向最小間隔為所述光控取向層的工作區尺寸及所述最小微區尺寸由曝光系統控制，其材質為偶氮苯染料光控取向層。

4.根據權利要求1所述的基于一次性曝光的液晶薄膜消偏器，其特征在于，所述入射光在所述液晶退偏器中的尋常光和非尋常光的相位差為π。

5.根據權利要求1所述的基于一次性曝光的液晶薄膜消偏器，其特征在于，制備方法包括以下步驟：

步驟1，在玻璃基板上預涂光控取向層；

步驟2，對樣品光控取向層進行單次全息曝光，以形成多組隨機取向圖案，多組隨機取向圖案拼接形成所述光控取向層工作區域，液晶幾何相位器件制備系統的組裝、調試；

步驟3，在所述玻璃基板及光控取向層面上旋涂液晶聚合物材料，所述液晶聚合物材料分子指向矢分布與所述光控取向層分子指向式分布相同，液晶分子指向矢符合平均隨機分布，使偏振光通過所述液晶退偏器后轉換為非偏振光。

步驟4，對液晶聚合物溶劑進行高溫蒸發后固化液晶聚合物，形成所述液晶薄膜消偏器。

6.根據權利要求5所述的基于一次性曝光的液晶薄膜消偏器，其特征在于所述單次全息曝光為采用基于空間光調制器的單次全息曝光系統，通過在空間光調制器上加載的灰度值圖案產生具有多種偏振方向的出射光，在對偏振信息敏感的所述光控取向層上產生分子指向矢方向不同的多組隨機圖案，對應產生液晶分子指向矢分布圖。

7.根據權利要求6所述的基于一次性曝光的液晶薄膜消偏器，其特征在于，所述基于空間光調制器的單次全息曝光系統包括激光器光源、擴束系統、起偏系統、光場調控系統和聚焦系統；

所述激光器光源為450nm藍光激光，所述擴束系統包括一擴束透鏡和一準直透鏡，所述起偏系統為一格蘭-泰勒棱鏡；所述光場調控系統由一半波片、一反射式空間光調制器和一四分之一波片組成，所述半波片和所述四分之一波片的光軸方向分別與起偏方向的夾角為22.5°和45°；所述聚焦系統為一會聚透鏡。

8.根據權利要求7所述的基于一次性曝光的液晶薄膜消偏器，其特征在于，適用之最小入射光斑孔徑由所述基于空間光調制器的單次全息曝光系統出射光最小分辨率及所述加載與空間光調制器的單組隨機圖案尺寸控制。

9.根據權利要求8所述的基于一次性曝光的液晶薄膜消偏器，其特征在于，通過位移液晶樣品，采用所述單次全息曝光系統多次曝光，產生大尺寸液晶退偏器。