[发明专利]相位调制器

说明书

本发明涉及一种用于偏振光的相位调制器，包括：具有第一表面(5)的第一基板(2)、具有第二表面(6)的第二基板(3)、两个基板(2，3)之间的液晶层(9)以及电极布置(4)。本发明还涉及一种用于生产这种相位调制器的方法。这种相位调制器应当避免现有的相位调制器的缺点，并且也可用作可变偏转光栅，且目前常规的液晶材料应当在用于这样的相位调制器的生产中可用。这是通过具有紧邻两个表面的液晶分子的平面外角度的相位调制器实现的，所述平面外角度的大小是大于0但小于或等于45度，以及通过电极布置(4)实现的，电极布置(4)可以以这样一种方式进行控制，即液晶分子定向的平面内分量可以在高达180度的角度范围内进行设置，并且紧邻第一表面(5)的液晶分子(10)的旋转方向与紧邻第二表面(6)的液晶分子的旋转方向相反。

本申请是申请号为201480011054.6，国际申请号为PCT/EP2014/053667，国际申请日为2014年2月26日，申请人为视瑞尔技术公司，发明名称为相位调制器的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于偏振光的相位调制器，包括具有第一表面的第一基板和具有第二表面的第二基板，两个基板之间的液晶层(也称为LC层)和基于具有大的预倾角的LC取向(LC＝液晶)的电极布置，以及涉及一种用于产生这种相位调制器的方法。

背景技术

WO 2011/067265 A1描述了一种相位调制器，其用于调制与相位调制器相互作用的光线。用于调制圆形偏振光的相位的WO 2011/067265A1中所描述的相位调制器尤其包含第一和第二基板及在两个基板之间的液晶层，配置所述基板的表面以便将紧邻第一表面的液晶分子定向在实质上平行于第一表面的方向中，并将紧邻第二表面的液晶分子定向在实质上垂直于第二表面的方向中。这种定向也称为向列型(HAN)液晶的混合取向。

如WO 2011/067265 A1所公开的，使用这种HAN配置以便选择性地实现液晶分子定向的平面内分量的旋转——例如从0到90度或从0到-90度——这根据施加给电极的电场的符号，因此通过所施加的电场的这种控制整体实现从0到2π的相位调制。LC层的厚度在这种情况下优选以其光学功能对应于λ/2板这样的方式来选择。

电场中的符号依赖旋转在这种情况下是基于挠曲电极化。该极化是基于通过混合取向的LC或LC分子的机械变形。

WO 2011/067265 A1还描述了这样一种相位调制器，其以这样一种方式被配置，即作为在可预定方向中的衍射的结果，与相位调制器相互作用的光线可以可变地偏离，并且因此可以实现可变地可调节的偏转光栅的功能。

以与DE 10 2009 028 626 A1中所描述的相当的方式所使用的，基于相位调制的可变偏转光栅可通过单独的平面内电极的单独驱动来产生。

由于混合取向，LC分子被部分定向在平面外，特别是作为大致以45度、在从液晶层的一个表面到另一个表面的大致0到90度之间的线性变化的情况下随层厚度的平均值。

用于穿过LC层的光、相对于光在其中穿过的方向以角度β倾斜的LC分子的有效双折射率是

其中，n₁和n₂是具有双折射率Δn＝n₂-n₁的液晶的普通和特别的折射率。

对于混合取向，角度β随着层厚度在0度和90度之间变化，Δn_eff因此也随着LC层的厚度变化。有效光程差(opd)——在均匀的LC定向的情况下通常以层厚度d和双折射率Δn被描述为opd＝dΔn，在这种情况下为

对于混合定向，随层厚度的平均有效双折射率大致为并且光程差是为opd_HAN≈0.5dΔn。