[发明专利]一种液晶偏振光栅制备方法

权利要求书

1.一种液晶偏振光栅制备方法，其特征在于：该方法使用楔形液晶盒对入射激光进行分束，通过控制施加在楔形盒两侧的电压大小来改变分束之后两束光的夹角，利用波片改变光束的偏振态，两束光干涉之后在一定区域内形成偏振方向随位置线性变化的图案，最终照射光敏涂层诱使液晶分子进行取向，制备形成液晶偏振光栅；

制备光路包括，

激光器：产生制备光路所需的激光；

扩束准直器：将激光进行扩束和准直，形成均匀入射光斑；

起偏器：使出射激光起偏，产生线偏振光；

楔形液晶盒：将入射激光分为o光和e光，且o光和e光产生一定的夹角，通过控制施加在楔形盒两侧的电压大小来改变分束之后两束光的夹角大小；

四分之一波片：将线偏振光转变为圆偏振光；

光控取向玻璃基板：涂有光敏材料，经激光照射后发生光交联反应，诱使液晶分子取向；

楔形液晶盒由玻璃基板、间隙隔垫物、导电层、取向层、液晶和电压控制单元构成，在初始状态下，液晶分子光轴排列方向与基板平行，基板两侧液晶分子取向方向反平行；

制备光路中各元件满足一定的角度关系，按以下方向建立坐标系，以楔形盒中液晶分子快轴方向为X轴，以光传播方向为Y轴，以平行于楔形盒中玻璃基板且沿液晶分子慢轴方向为Z轴，起偏器方向和四分之一波片方向与X轴呈45°或者-45°；

该方法进一步包括如下步骤：

步骤一，制备楔形液晶盒，清洗带有导电膜的玻璃基板，在玻璃基板导电膜一侧旋涂摩擦取向剂，高温下固化，在摩擦机下进行摩擦取向，在一部分玻璃基板上制作边框胶，两侧放置不同厚度的间隙隔垫物，将另一部分玻璃基板分别反平行放置于上述基板之上，压制成盒，灌注液晶之后封口；

步骤二，准备光控取向玻璃基板，在玻璃基板上面旋涂光敏材料，高温下使光敏材料固化；

步骤三，调整光路、照射光控取向玻璃基板，按照上述制备光路结构和角度关系调整光路，打开激光器照射光控取向玻璃基板，使光控取向剂发生光交联反应，记录曝光图案；

步骤四，在照射之后的光控取向玻璃基板上面旋涂反应型液晶，在氮气保护环境下利用紫外光对其进行照射、固化，按照半波条件确定旋涂次数和转速，最终制备形成液晶偏振光栅。

2.根据权利要求1所述的一种液晶偏振光栅制备方法，其特征在于：液晶偏振光栅中液晶分子沿基板平面周期性排布，液晶分子的光轴在一个周期内连续变化，并满足如下关系式：

式中代表x位置处液晶分子的指向矢，Λ是液晶偏振光栅的周期。

3.根据权利要求1所述的一种液晶偏振光栅制备方法，其特征在于：通过改变施加在楔形盒两侧的电压大小可以改变分束之后两束光的夹角，从而可以实现不同周期液晶偏振光栅的制备。

4.根据权利要求3所述的一种液晶偏振光栅制备方法，其特征在于：制备楔形液晶盒包括但不限于使用摩擦取向剂，也可使用光控取向剂。

5.根据权利要求4所述的一种液晶偏振光栅制备方法，其特征在于：照射之后的光控取向玻璃基板包括但不限于旋涂反应型液晶，也可制备成盒之后灌注普通液晶。