[发明专利]空变液晶波片

权利要求书

1.一种制造空变波片的方法，包括以下步骤：

(a)提供由光定向材料制成的第一定向层；

(b)采用偏振光穿过孔径照射所述第一定向层的一部分，以形成从所述第一定向层上的中心点径向延伸的曝光区域，所述偏振光具有适于在所述第一定向层中引发定向的波长；

(c)以选定的角速度旋转所述第一定向层、所述孔径和所述偏振光的偏振方向三者中的至少两者，使得所述曝光区域绕所述中心点完成至少一次全程旋转，得到所述光定向材料相对于所述第一定向层上方位角位置的空间变化定向；以及

(d)在所述第一定向层上形成由液晶材料制成的波片层，以便所述波片层的光轴在所述波片层的面内根据所述空间变化定向而改变，以便提供所述光轴的预设取向模式，所述光轴的预设取向模式取决于所述角速度的比率。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(a)包括：在基底上形成所述第一定向层，所述基底在工作波长范围内相对于光照射实质上具有光透性或者光反射性。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述孔径具有带顶点的楔型部分，并且其中如果在步骤(c)中所述孔径旋转，则所述顶点被置于所述孔径的旋转轴上，或者如果在步骤(c)中所述第一定向层旋转，则所述顶点被置于所述第一定向层的旋转轴上。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述步骤(c)包括：所述基底以第一角速度ω₁至少完成一次全程旋转，以便在不同的时刻通过所述孔径将所述第一定向层的不同部分曝光于所述偏振光照射，同时以第二角速度ω₂旋转所述偏振光照射的偏振方向，其中所述ω₂等于(1-n/2)·ω₁，其中n为整数，并且同时使所述孔径相对于其顶点保持静止，所述孔径的顶点被置于所述基底的旋转轴上。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述步骤(c)包括：所述孔径以第三角速度ω₃绕其顶点至少完成一次全程旋转，以便在不同的时刻通过所述孔径将所述第一定向层的不同部分曝光于所述偏振光照射，同时以第四角速度ω₄旋转所述偏振光照射的偏振方向，其中，所述ω₄等于(n/2-1)·ω₃，其中n为整数。

6.根据权利要求3所述的方法，其中所述步骤(c)包括：所述孔径以第五角速度ω₅旋转，同时保持所述偏振光照射的所述偏振方向静止并且同时以第六角速度ω₆旋转所述基底，其中ω₆等于(1-2/n)·ω₅，其中n为整数，以使得所述孔径相对于所述基底至少完成一次全程旋转，并且使得在不同的时刻通过所述孔径将所述第一定向层的不同部分曝光于所述偏振光照射。

7.根据权利要求4所述的方法，其中所述步骤(b)包括：使紫外光穿过偏光器而形成所述偏振光，并且所述步骤(c)包括旋转所述偏光器。

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述步骤(b)包括：使紫外光穿过偏光器而形成所述偏振光，并且所述步骤(c)包括旋转所述偏光器。

9.根据权利要求2所述的方法，其中所述光定向材料包括：线性光聚合聚合体，并且所述偏振光为线性偏振紫外线光。

10.根据权利要求2所述的方法，其中所述液晶材料包括液晶聚合体。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述步骤(d)包括以下步骤：

在所述第一定向层上沉积液晶聚合体前驱材料；并且

通过将所述液晶聚合体前驱材料曝光于紫外光而使其进行聚合以形成所述波片层。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述液晶材料包括向列型液晶。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述步骤(d)包括：提供第二定向层，以便所述波片层被插入在所述第一定向层和所述第二定向层之间。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述液晶材料包括扭转向列型液晶，并且所述第二定向层具有单向定向方向特征，所述单向定向方向特征在所述第二定向层的面内不发生改变。

15.一种在基底的定向层中产生空变定向模式的光学系统，包括：

偏振光源，所述偏振光源适于在所述定向层中引发定向；

孔径，所述孔径位于所述偏振光源和所述定向层之间的偏振光的光路中，其中所述孔径具有带顶点的楔型部分，以便在所述定向层上形成从中心点径向延伸的曝光区域；

旋转装置，用于以选定的角速度旋转所述偏振光的偏振方向、所述孔径以及所述定向层三者中的至少两者，以便所述孔径的所述顶点位于所述孔径和所述定向层的相对旋转轴上；以及

控制装置，用于控制所述选定的角速度的比率。