[发明专利]一种液晶几何相位器件及其制备方法、检测装置

说明书

本发明实施例公开了一种液晶几何相位器件及其制备方法、检测装置。液晶几何相位器件包括相对设置的第一基板、第二基板以及位于第一基板和第二基板之间的双手性共存液晶层，双手性共存液晶层包括第一旋向胆甾相液晶和第二旋向胆甾相液晶共存的液晶层；第一基板朝向第二基板的一侧设置有第一取向层，第二基板朝向第一基板的一侧设置有第二取向层。本发明实施例的技术方案，通过第一旋向胆甾相液晶和第二旋向胆甾相液晶形成均一分布的双手性共存体系，可以突破传统胆甾相液晶的自选选择性几何相位调控，实现双手性圆偏振光的同时反射及几何相位调制，具体表现为宽波段反射式涡旋光和矢量光的产生。

技术领域

本发明实施例涉及液晶微结构和平面光学技术领域，尤其涉及一种液晶几何相位器件及其制备方法、检测装置。

背景技术

胆甾相液晶的反射光中包含有几何相位调制效果，这为平面光学领域的发展提供了一个新平台。

但是传统胆甾相液晶受限于单手性的螺旋结构，只能调制单手性的圆偏振光，无法实现双手性圆偏振光的同时调制，也就无法实现相应共轭几何相位的叠加。

发明内容

本发明实施例提供一种液晶几何相位器件及其制备方法、检测装置，该液晶几何相位器件利用第一旋向胆甾相液晶和第二旋向胆甾相液晶形成均一分布的双手性共存体系，以突破传统胆甾相液晶的自选选择性几何相位调控，实现双手性圆偏振光的同时反射及几何相位调制，具体表现为产生宽波段反射式涡旋光和矢量光的产生。

第一方面，本发明实施例提供一种液晶几何相位器件，包括相对设置的第一基板、第二基板以及位于所述第一基板和所述第二基板之间的双手性共存液晶层，所述双手性共存液晶层包括第一旋向胆甾相液晶和第二旋向胆甾相液晶共存的液晶层，所述第一旋向胆甾相液晶和所述第二旋向胆甾相液晶组成交错的液晶微区域；

所述第一基板朝向所述第二基板的一侧设置有第一取向层，所述第二基板朝向所述第一基板的一侧设置有第二取向层；

其中，所述第一旋向胆甾相液晶和所述第二旋向胆甾相液晶的旋向不同，所述第一取向层和所述第二取向层具备相同的取向方向，所述第一取向层和所述第二取向层具有分子指向矢呈周期性渐变分布的控制图形。

可选的，所述液晶几何相位器件为液晶涡旋光产生器，所述第一取向层和所述第二取向层的分子指向矢具有角向渐变分布的控制图形，以使液晶分子指向矢呈0°-180°渐变分布，液晶分子指向矢分布满足：α＝qθ+α₀；α表示所述液晶分子指向矢的方位角，q是涡旋光拓扑荷的一半数值，θ是方位角度，α₀是初始方位角。

可选的，所述第一旋向胆甾相液晶为左旋胆甾相液晶，所述第二旋向胆甾相液晶为右旋胆甾相液晶，或者所述第一旋向胆甾相液晶为右旋胆甾相液晶，所述第二旋向胆甾相液晶为左旋胆甾相液晶。

可选的，还包括位于所述第一基板和所述第二基板之间的间隔粒子，所述间隔粒子用于支撑所述第一基板和所述第二基板，形成所述双手性共存液晶层的填充空间。

可选的，沿垂直所述第一基板和所述第二基板的方向，所述间隔粒子的延伸长度大于或者等于所述第一旋向胆甾相液晶中液晶分子螺距的10倍。

可选的，所述间隔粒子包括石英微球和石英柱中的至少一种。

第二方面，本发明实施例还提供一种液晶几何相位器件的制备方法，用于制备上述的液晶几何相位器件，包括：

提供第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板相对设置；

在所述第一基板朝向所述第二基板的一侧形成第一取向层，在所述第二基板朝向所述第一基板的一侧形成第二取向层；

在所述第一基板和所述第二基板之间制备双手性共存液晶层，形成液晶几何相位器件；