[发明专利]高速曝光图案化液晶光取向装置及方法

说明书

本发明公开了一种高速曝光图案化液晶光取向装置，包括依次相连的照明部件、偏振图案生成部件、成像检测组件、焦距伺服系统和运动控制部件；照明部件，用于提供进行连续频闪曝光的光源；偏振图案生成部件用于输出偏振图案；成像检测组件，用于对生成的图案成像进行检测；焦距伺服系统用于矫正运动产生的离焦现象；运动控制部件，用于调整载有光偏振敏感材料的平台的空间位置，以实现光场拼接。本发明利用脉冲激光能量大、脉宽短、重复频率高特点，基于单个或者多个脉冲实现单帧偏振图案记录，有着面积大，效率高，可靠性好的优点。

技术领域

本发明涉及液晶取向排列控制领域，尤其涉及一种高速曝光图案化液晶光取向装置及方法。

背景技术

液晶在信息显示、光学及光子学器件等领域具有广泛应用；液晶能够按照设计的取向排列进一步实现对光的振幅、相位以及偏振调制，在这些应用中发挥着重要的作用，因此液晶的取向排列控制方式成为了学术和工业生产的研究热点，目前公开的现有技术主要是摩擦取向技术和光控取向技术：

光控取向是新近发展起来的一种非接触式的液晶取向方法，它利用光敏材料在紫外或蓝光偏光照射下发生定向光交联、异构化或光裂解反应而得到所需的排列，目前光控取向技术分为四种：掩模套刻偏振图案技术、利用全息干涉的方法获得的周期性的液晶取向技术、基于DMD的动态掩模光取向技术，还有基于空间调制器的偏振取向技术。

基于液晶空间调制器的偏振取向技术是一种能够对入射光的相位和振幅进行调制的可编程控制器件，单次投影取向可以实现不同选区液晶不同取向排列的图案记录。

专利申请号CN201820881217.1公开了一次曝光实现任意分布的光取向装置，它介绍了一种采用像素化电控相位延迟器件进行单次曝光的光控取向方法，其中，像素化电控相位延迟器件的每个像素的相位延迟由对应的电压分别控制，用于产生任意图形分布的相位延迟，但是通过一次曝光来产生位相图案带来的问题是数据量与幅面大小成正比，这限制了所制备器件的幅面大小，而且也注定无法产生高精度高分辨率的光取向图案。

国外beam公司提供了一种使用连续激光照射LCOS位相调制器件进行光取向的装置和方法(De Sio L，Roberts D E，Liao Z，et al.Digital polarization holographyadvancing geometrical phase optics[J].Optics express，2016，24(16)：18297-18306.)，他们采用了低能量连续激光进行曝光，考虑到图像的信息量以及曝光均匀性和材料热容量、热扩散等性能，对单个视场曝光需要数十秒到数十分钟，而且曝光幅面受图像信息限制，无法对大面积幅面进行光取向。

因此，亟待一种在液晶显示领域新的利用脉冲激光照明的输出偏振图案的装置和方法。

发明内容

为了解决现有技术的问题，一方面，本发明提供了一种高速曝光图案化液晶光取向装置，所述装置包括依次相连的照明部件、偏振图案生成部件、成像检测组件、焦距伺服系统和运动控制部件；

所述照明部件，用于提供进行连续频闪曝光的光源和实现单一偏振准直均匀面光斑；

所述偏振图案生成部件，包括依次连接的四分之一波片和位相调制器，用于输出像素化可编程偏振图案到工件上；所述位相调制器与所述成像检测组件相连；所述位相调制器件为液晶位相调制器件，用于每个像素加载不同的相位；

所述成像检测组件，用于对生成的图案成像进行检测；所述焦距伺服系统包括光偏振敏感材料不敏感的常开光源和垂直方向矫正组件，用于矫正运动产生的离焦现象；

所述运动控制部件，用于调整载有光偏振敏感材料的平台的空间位置，以实现光场拼接。