[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

本發明公開了一種基于一次性曝光的液晶薄膜消偏器及其制備方法，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，同一微區圖形內分子指向矢相同；本發明的系統配置簡單，且同時可制備液晶取向任意均勻隨機分布的液晶消偏器，通過一次性曝光快速制備任意液晶光學器件，無需對液晶進行多次分割操作并對其多次曝光，因而避免了精度要求過高的問題，液晶薄膜消偏器可消偏區域面積較大，偏振精度更好，可對單色光源有效消偏且在小光斑孔徑下仍然有良好的消偏效果。

技術領域

本發明涉及一種基于一次性曝光的液晶薄膜消偏器及其制備方法，屬于液晶光控取向技術領域。

背景技術

目前，隨著科技不斷進步，光在工業生產當中發揮著重大作用。然而，在某些工業加工領域，儀器或設備可能會對偏振光敏感，從而降低某些器件的靈敏度；并且，在光通信中，偏振光可能會對光信息產生一定的損害或丟失。在這些情況下，需要使用消偏器來將偏振光變為非偏振光，從而避免偏振敏感器件的損害或光信息的丟失。

當前，大多數消偏器采用兩個主軸夾角為45°的晶體石英光楔拼接而成，從而誘導線偏振光發生空間上的變化實現消偏作用。而這種雙折射晶體消偏器制作成本較高，且需較大入射光束直徑。利用液晶材料及液晶光控取向技術制作消偏器成為一種制作成本低廉的新型消偏器制備方法。然而現有液晶消偏器可用面積小，制備難度大，需多次曝光，偏振精度不夠，且所需最小光斑孔徑大。

發明內容

本發明提供一種基于一次性曝光的液晶薄膜消偏器及其制備方法用來克服現有技術中液晶消偏器可用面積小，制備難度大，需多次曝光，偏振精度不夠的缺陷。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：

本發明公開了一種基于一次性曝光的液晶薄膜消偏器，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決定。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。所述液晶層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。

進一步的，所述微區的形狀為多邊形、圓形或橢圓形，每組隨機取向圖案中各微區面積相同。

進一步的，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

進一步的，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決定。

進一步的，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。

優選的，所述光控取向層為偶氮苯染料光控取向層。

第二方面，本發明還保護一種基于上述制備系統的液晶消偏器的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，在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，在所述第一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，可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。