[实用新型]一次曝光实现任意分布的光取向装置

说明书

本实用新型公开了一次曝光实现任意分布的光取向装置，包括在空间上顺序摆放的光源、线性极化膜、像素化电控相位延迟器件和相位延迟波片，光源用于提供光取向曝光所需的光；线性极化膜用于将光源发出的光变成极化方向与线性极化膜透光轴方向平行的线性极化光；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；相位延迟片用于产生非像素化的相位延迟。本实用新型通过设计线性极化膜、像素化电控相位延迟器件、相位延迟波片的相对光轴方向，和各个相位延迟器件的相位延迟值，可以生成任意形状的极化图，并在极化敏感介质上形成相应的排列轮廓。

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，特别涉及一次曝光实现任意分布的光取向装置。

背景技术

液晶由于其大光学各向异性、低功耗、轻巧、容易进行电、光、磁等方式调控等优点被广泛应用于液晶显示技术、可调液晶光子学器件等领域。但是要实现对液晶的调控往往需要取向层帮助才能使液晶指向矢(局部液晶光轴的概率统计方向)按一定方向进行排列。传统的取向层一般靠在聚合物材料薄层材料上摩擦获得，该材料会造成污染环境，且摩擦取向均匀性较差。最近，光取向技术，利用光的极化方向控制极化敏感介质排列方向，并进一步控制液晶指向矢方向的方法，日益成熟，并开始在一些商业产品上得到应用(如面内驱动的小尺寸液晶面板)。用非接触式的光控制液晶的取向，具有环保、易于实现，均匀性更好等优点，是液晶取向未来发展趋势。

光取向，相比于传统摩擦取向的另一个优点是可以实现不同区域液晶沿不同方向取向，因此可以应用于基于图形化相位延迟片的三维显示、安全保密文件显示、几何相位液晶全息图等方面。

几何相位全息图(GPH)可以看作由很多光轴在空间变化的相位延迟片拼接而成。它依靠光轴在空间中分布来形成相位在空间中分布，具有衍射效率高，对波长、角度不敏感等优点，可广泛应用于光束偏转、全息成像、增强现实眼镜等领域。几何相位全息图主要有以下几种制备装置：

第一种装置是用两个旋性相反的圆极化光进行全息干涉的装置，生成空间上极化方向变化的线极化光。当极化敏感介质暴露于干涉图案时，就根据光的极化方向进行相应排列。该种装置难以生成任意图形分布的光轴空间排列。

第二种装置中由紫外光经过一个或多个掩膜板对极化敏感介质进行多次曝光实现。这种装置所形成的取向分布完全由掩膜板图案决定。设计新的取向分布需要更换或者移动掩膜板；紫外光的极化选择一般由机械转动线性极化膜实现；由于每次曝光只能实现一个极化方向的排列，需要的取向方向越多，需要曝光的次数越多。

另有一种采用数字微反射镜阵列器件(DMD)的装置，通过刷新DMD上的强度分布图，可以快速生成需要的掩膜板图形，而不需要物理地生产新的掩膜板，更容易实现各种形状的取向分布。但是他们仍然用机械旋转线性极化膜的方法来控制光的极化方向，因此仍然需要多次曝光才能完成复杂图案的光取向。

另有一种激光直写的光取向和几何相位全息图的制备装置。利用二维机械扫描和极性选择器，将全息图或者取向逐点曝光完成。全息图的分辨率越高，需要直写的次数越多。如分辨率为100x100，需要曝光10000次。

实用新型内容

为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供一次曝光实现任意分布的光取向装置，通过设计线性极化膜、像素化电控相位延迟器件、相位延迟波片的相对光轴方向，和各个相位延迟器件的相位延迟值，可以生成任意形状的极化图，并在极化敏感介质上形成相应的排列轮廓。极化敏感介质又影响光学各向异性介质，生成任意形状的几何相位全息器件。

为了达到上述实用新型目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一次曝光实现任意分布的光取向装置，包括在空间上顺序摆放的光源、线性极化膜、像素化电控相位延迟器件和相位延迟波片，其中：

所述光源用于提供光取向曝光所需的光；