[发明专利]包含蓝相液晶的光学组件和制造这样的光学组件的方法

说明书

本发明涉及光学组件(1)，其包含第一层(10)、第二层(20)和夹在所述第一和第二层之间的主体(50)，其中‑所述主体由包含蓝相(56)液晶材料(55)的组合物形成，‑第一和第二层的至少一个具有朝向所述主体的配向层(15、25)，和‑液晶材料的蓝相在主体体积的至少80％中表现出在三个方向(Ox、Oy、Oz)上的一致组织，所述液晶材料至少在10℃至35℃的温度范围内稳定在所述蓝相中。

本发明的技术领域

本发明涉及包含蓝相液晶分子的光学制品。

更确切地说，本发明涉及包含第一层、第二层和夹在所述第一和第二层之间的主体(bulk)的光学组件，其中所述主体由包含蓝相液晶材料的组合物形成。

本发明还涉及制造这样的光学制品的方法。

背景信息和现有技术

众所周知，液晶可形成蓝相，其在于液晶分子排列成双扭曲柱(double twistcylinders)，它们组装成三维立方晶格结构。

特别地，液晶分子可相对于彼此组织以形成蓝相I结构或蓝相II结构。

蓝相I结构在于立方晶格中的双扭曲柱的组装使得柱体之间的向错线(其是旋转对称受阻(violated)的缺陷线)体心立方对称。蓝相II结构在于立方晶格中的双扭曲柱的组装使得柱体之间的向错线简单立方对称。

蓝相液晶材料，即包含以蓝相组织的液晶分子的材料的一个特征是它们对在施加电压时在两个电极之间诱发的电场本身的响应时间。一般而言，这样的响应时间大约小于1毫秒。蓝相液晶材料的另一特征是它们在电磁场的常见环境条件下的光学各向同性。

这两个特征允许在充当偏振无关型相位调制器的装置中使用蓝相液晶材料。通常，这样的装置包含夹在两个电极之间的蓝相液晶材料，所述电极适合经液晶材料建立电场。响应电场，所述液晶材料的有效折射率改变并因此可使进入该装置的任何光束的相位位移。

但是，该材料的液晶分子的物理状态，即蓝相相当不稳定，因为它们天然仅存在于小温度范围内，通常在仅几摄氏度的范围内。

此外，现今，需要在该装置的两个电极之间施加高电压以提高液晶材料可达到的折射率范围，或提高进入此类装置的任何光束的相位调制。这样的高电压可能破坏液晶材料或整个装置。此外，需要施加高电压的装置相当昂贵并且具有大的环境足迹。此外，如果提供如此高的电压的电子元件嵌在该装置本身中，由于安全原因，不允许漏泄电流。

发明概述

因此本发明的一个目的是提供使用蓝相液晶材料的充当偏振无关型相位调制器的装置，其具有易达到的使用状态并且表现出改进的电光行为。

这样的光学组件包含第一层、第二层和夹在所述第一和第二层之间的主体，并且使得

-所述主体由包含蓝相液晶材料的组合物形成，

-第一和第二层的至少一个具有朝向所述主体的配向层，和

-液晶材料的蓝相是被称为蓝相I的第一类型结构并在主体体积的至少80％中表现出在三个方向上的一致组织，在所述蓝相中的所述液晶材料至少在20℃至35℃的温度范围内稳定化。

优选地，蓝相的稳定化能使蓝相在15℃至35℃或甚至10℃至35℃或甚至40℃的温度范围内稳定。

因此，有利地，根据本发明的光学组件在大尺寸面积上具有均匀主体，即液晶材料内的极其良序的蓝相结构。

此外，该光学组件在室温下稳定，因此更容易在标准温度条件下使用。

此外，该光学组件能用比其它已知解决方案低的电压诱发至少1,5π相移调制或甚至2π相移调制。