[发明专利]一种实现偏振无关液晶器件大相位大FOV的方法

说明书

本发明涉及液晶调制器件技术领域，提供了一种实现偏振无关液晶器件大相位大FOV的方法，本发明将手性掺杂剂和向列液晶的混合剂加入液晶盒中，得到液晶器件，通过控制向列液晶的扭曲角，实现液晶器件的大相位偏振无关，或同时实现液晶器件的大相位偏振无关和大FOV；当所述向列液晶的扭曲角为90°、180°、270°或360°时，实现液晶器件的大相位偏振无关，当所述向列液晶的扭曲角为180°或360°时，同时实现液晶器件的大相位偏振无关和大FOV。本发明提供的方法步骤简单，容易操作，仅需要单层液晶，最大相位深度可达到9π。

技术领域

本发明涉及液晶器件技术领域，尤其涉及一种实现偏振无关液晶器件大相位大FOV的方法。

背景技术

液晶材料是一种介于固体(分子排列完全规则状态)与液体(分子排列不规则状态)之间的流体介质，广泛应用于各类器件中，尤其是在显示器件以及光调制器件中。

按照液晶分子排列方式，可将液晶材料为近晶相液晶、向列相液晶和手性相液晶。近晶相液晶的分子排列整齐规整，在液晶相态中最为接近晶体，向列相液晶的分子排列无序，具有流动性，手性相液晶是指由手性剂诱导向列相液晶而产生的具有螺旋结构的液晶，具有周期性结构。其中，向列相液晶由于具有电控双折射效应，在显示器件和液晶空间光调制器中应用最为广泛。

液晶空间光调制器是指在主动控制下，通过液晶分子调制光场的振幅，相位、偏振态等参数，将一定的信息写入光波中，达到光波调制目的的器件。它可以方便地将信息加载到一维或二维的光场中，利用光的宽带宽，多通道并行处理等优点对加载的信息进行快速处理。

液晶光空间调制器的相位是指相位延迟(或称为相位深度)。由于光的相位在透过具有二相性或多向性的物质时发生偏转所产生的相位的延后作用称为相位延迟。液晶光空间调制器的FOV是指视场角，具体为以光学仪器为顶点，以被测目标的物像可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角，视场角的大小决定了光学仪器的视野范围，FOV大可以使观看者在不同视角观看时，影像的质量和正面观看时保持一致，即在更大角度范围内光学性质保持一致。偏振无关是指各偏振状态的光束在液晶层中能够得到相同程度的调制，即实现偏振无关调制，偏振无关的液晶器件不是需要偏光片等器件，可以大大减小系统的复杂程度，降低成本。

目前，大部分液晶空间光调制器所使用的调制深度为2π相位深度，或者低于2π。例如现有技术中的双层结构液晶相位调制器，其中两个正交的液晶层被两个超薄的各向异性聚合物薄膜隔开，这种调制器件需要双层液晶，结构复杂，且最大相位深度仅为2π。

然而，由于相邻两个光栅周期的相位深度曲线之间存在相位深度断层，即存在相位深度差，而液晶材料具有一定的粘滞性，液晶分子只能连续偏转，因而在断层处相位深度曲线只能连续变化，从而导致了回程区域的存在，回程区域的存在导致LCoS器件的衍射效率较低，无法实现光束的大角度偏转，大大降低液晶器件的性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种实现偏振无关液晶器件大相位大FOV的方法。本发明提供的方法无需设置双层液晶，器件的结构简单，且最大相位深度可达到9π。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种实现偏振无关液晶器件大相位大FOV的方法，将手性掺杂剂和向列液晶的混合剂加入液晶盒中，得到液晶器件，通过控制向列液晶的扭曲角，实现液晶器件的大相位偏振无关，或同时实现液晶器件的大相位偏振无关和大FOV；

当所述向列液晶的扭曲角为90°、180°、270°或360°时，实现液晶器件的大相位偏振无关；所述大相位是指液晶器件的相位深度为2π以上；

当所述向列液晶的扭曲角为180°或360°时，同时实现液晶器件的大相位偏振无关和大FOV；所述大FOV是指在不同光入射角的条件下，该视场角下的光学相位深度与0度角时的光学相位深度的差值不大于0度角时的光学相位深度的20％。