[发明专利]一种基于胆甾相液晶的阵列光开关、其制备方法及对光路开关态切换的方法

权利要求书

1.一种基于胆甾相液晶的阵列光开关，其特征在于，所述光开关包括光控取向膜，和设置在所述光控取向膜一侧的胆甾相液晶薄膜；

所述光控取向膜的分子指向矢方向呈周期性渐变分布；

所述胆甾相液晶薄膜中靠近所述光控取向膜的一层液晶分子的指向矢分布与所述光控取向膜的分子指向矢分布相同。

2.根据权利要求1所述的光开关，其特征在于，所述光开关包括透明基板、设置在所述透明基板一侧的光控取向膜，以及设置在所述光控取向膜远离所述透明基板一侧的胆甾相液晶薄膜。

3.根据权利要求1或2所述的光开关，其特征在于，所述光控取向膜的厚度为30-50nm；

优选地，所述胆甾相液晶薄膜的厚度为25-30μm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的光开关，其特征在于，所述光控取向膜的分子指向矢方向沿水平方向周期性渐变，沿垂直方向保持不变，呈现出条形光栅结构。

5.根据权利要求1-3任一项所述的光开关，其特征在于，所述光控取向膜上具有周期性排布的圆形区域，所述圆形区域内的分子指向矢方向从圆心到边缘沿径向周期性渐变，距离圆心相同距离处的分子指向矢方向相同，呈现出圆形光栅阵列结构。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的光开关的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)在透明基板一侧形成光控取向膜；

(2)对所述光控取向膜进行取向处理，使所述光控取向膜的分子指向矢呈预设分布；

(3)在进行所述取向处理之后的光控取向膜上涂布胆甾相液晶材料，所述胆甾相液晶材料的分子在所述光控取向膜的控制下发生取向，并自组装成胆甾相液晶薄膜，去除或不去除所述透明基板，得到所述光开关。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：在步骤(1)之前，对所述透明基板进行清洗；

优选地，所述清洗的方法为：将所述透明基板用洗液超声清洗20-40分钟，再用超纯水超声清洗两次，每次各8-10分钟，然后在100-120℃烘箱中烘干40-60分钟，最后进行紫外光臭氧清洗30-45分钟。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述形成光控取向膜的方法为：将光控取向剂旋涂在所述透明基板一侧，退火后形成所述光控取向膜；

优选地，所述退火的温度为100-110℃，所述退火的时间为10-20分钟。

9.根据权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述取向处理的方法为多步重叠曝光，所述多步重叠曝光的方法为：

采用数控微镜阵光刻系统，根据曝光次序，选择对应的曝光图形，以及对应的诱导光偏振方向，依次进行曝光；

其中，相邻步骤的曝光图形的曝光区域部分重叠，所述诱导光的偏振方向随曝光次序沿顺时针或逆时针逐渐偏转。

10.一种对光路开关态切换的方法，其特征在于，所述方法为：采用权利要求1-5任一项所述的光开关，在外界光照射下，使所述光开关中的胆甾相液晶薄膜的分子结构发生变化，从而实现对光路的开关态切换。