[发明专利]一种基于一次性曝光的液晶薄膜消偏器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于一次性曝光的液晶薄膜消偏器及其制备方法，包括玻璃基板、位于所述玻璃基板相对面上的光控取向层以及位于所述玻璃基板及光控取向层上的液晶层，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层控制，所述光控取向层具有多组相同或不同随机取向图案组成，同一微区图形内分子指向矢相同；本发明的系统配置简单，且同时可制备液晶取向任意均匀随机分布的液晶消偏器，通过一次性曝光快速制备任意液晶光学器件，无需对液晶进行多次分割操作并对其多次曝光，因而避免了精度要求过高的问题，液晶薄膜消偏器可消偏区域面积较大，偏振精度更好，可对单色光源有效消偏且在小光斑孔径下仍然有良好的消偏效果。

技术领域

本发明涉及一种基于一次性曝光的液晶薄膜消偏器及其制备方法，属于液晶光控取向技术领域。

背景技术

目前，随着科技不断进步，光在工业生产当中发挥着重大作用。然而，在某些工业加工领域，仪器或设备可能会对偏振光敏感，从而降低某些器件的灵敏度；并且，在光通信中，偏振光可能会对光信息产生一定的损害或丢失。在这些情况下，需要使用消偏器来将偏振光变为非偏振光，从而避免偏振敏感器件的损害或光信息的丢失。

当前，大多数消偏器采用两个主轴夹角为45°的晶体石英光楔拼接而成，从而诱导线偏振光发生空间上的变化实现消偏作用。而这种双折射晶体消偏器制作成本较高，且需较大入射光束直径。利用液晶材料及液晶光控取向技术制作消偏器成为一种制作成本低廉的新型消偏器制备方法。然而现有液晶消偏器可用面积小，制备难度大，需多次曝光，偏振精度不够，且所需最小光斑孔径大。

发明内容

本发明提供一种基于一次性曝光的液晶薄膜消偏器及其制备方法用来克服现有技术中液晶消偏器可用面积小，制备难度大，需多次曝光，偏振精度不够的缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明公开了一种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对面上的光控取向层以及位于所述玻璃基板及光控取向层上的液晶层；

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层决定。所述光控取向层具有多组相同或不同随机取向图案组成，每组随机取向图案具有多组分子指向矢方向不同的微区图形组成，同一微区图形内分子指向矢相同。多组随机图案拼接形成所述光控取向层工作区，其大小决定液晶退偏器工作区域。所述液晶层液晶分子指向矢分布与所述光控取向层分子指向矢分布一致。

进一步的，所述微区的形状为多边形、圆形或椭圆形，每组随机取向图案中各微区面积相同。

进一步的，所述光控取向层中，每组随机取向图案内，分子指向矢液晶为在0～180°内均匀分布的随机取向，多组微区图形的分子指向矢方向最小间隔为

进一步的，所述光控取向层的工作区尺寸及所述最小微区尺寸由曝光系统决定。

进一步的，入射光在所述液晶退偏器中的寻常光和非寻常光的相位差为π。

优选的，所述光控取向层为偶氮苯染料光控取向层。

第二方面，本发明还保护一种基于上述制备系统的液晶消偏器的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，在基板上预涂光控取向层；

步骤2，对样品光控取向层进行单次全息曝光，以形成多组随机取向图案。多组随机取向图案拼接形成所述光控取向层工作区域。液晶几何相位器件制备系统的组装、调试；

步骤3，在所述第一基板及光控取向层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与所述光控取向层分子指向式分布相同。液晶分子指向矢符合平均随机分布，可使偏振光通过所述液晶退偏器后转换为非偏振光。

步骤4，对液晶聚合物溶剂进行高温蒸发后固化液晶聚合物，形成所述液晶薄膜消偏器。