[发明专利]在反射衬底上制造可转换的液晶偏振光栅的方法和相关装置

说明书

优先权要求

本申请要求2007年4月16日提交的题目为“Methods Of  Fabricating Switchable Liquid Crystal Polarization Gratings On  Reflective Substrates And Related Devices”的美国临时专利申请No. 60/912,036的优先权，在此通过引用并入其全部内容作为参考。

技术领域

本发明涉及偏振光栅，并且更具体地说涉及液晶偏振光栅 的制造和相关装置。

背景技术

液晶可以包括其中存在有序排列的分子的液体。通常，液 晶(LC)分子可以是各向异性的，具有细长(杆状)或扁平(圆盘 状)形状。由于所述各向异性分子的排序，大量液晶经常在它的物理 特性上显示出各向异性，例如在它的机械、电、和/或光学特性上的 各向异性。

由于所述杆状或圆盘状性质，LC分子的取向分布可以在 光学应用中，例如在液晶显示器(LCD)中起重要作用。在这些应用 中，LC对准可以由对准表面指示。可以处理对准表面使得所述LC 相对于所述表面以可预测和可控制的方式对准。在许多情形下，对准 表面可以通过LC装置确保单畴(single domain)。在缺乏已处理的 表面的情况下，LC可能具有许多畴和/或许多取向不连续。在光学应 用中，这些畴和不连续可能引起光的散射，导致显示器性能的退化。

偏振光栅可以用来周期性地影响通过其传播的光的局部 偏振状态(与一些常规光栅中影响相位或幅度相反)。例如，可转换 的液晶偏振光栅(LCPG)可以用来实施强度调制器，所述强度调制 器可以对非偏振光起作用。虽然这样的偏振光栅已经被制造来为透射 衬底提供相对高的对比度，但它们可能难以在反射衬底上实现。特别 地，可能难以在反射衬底例如硅(Si)、铝(Al)、金(Au)、和/ 或其它上制造可转换的偏振光栅设计，因为用来图案化所述光对准层 的全息紫外(UV)光束从所述反射衬底的反射可能对所述光对准层 (其对显示器的操作可能是重要的)造成相当大的破坏。例如，当两 个正交偏振的全息光束入射到反射衬底上时，可能出现强反射，以沿 相反方向产生两个另外的光束，这可能导致干涉并且因而沿垂直于衬 底表面的方向产生不想有的强度变化。因此，在反射衬底的制造中使 用用于透射衬底的已知制造技术可能导致显示器装置具有差的液晶 对准并且因而具有差的对比度。

发明内容

根据本发明的一些实施例，制造偏振光栅的方法包括在反 射衬底的表面上创建退化平面锚定条件并且在包括所述退化平面锚 定条件的反射衬底的表面上形成液晶层。例如，在一些实施例中，对 准层可以形成在衬底上并且可以被图案化以在所述对准层中创建周 期性对准条件，并且所述退化平面锚定条件可以制造在所述反射衬底 上。所述衬底可以邻近所述反射衬底被组装以在所述图案化的对准层 和所述反射衬底的表面之间限定间隙，并且所述液晶层可以形成在所 述间隙中。特别地，所述液晶层可以形成在直接位于所述图案化的对 准层上的所述间隙中使得所述液晶层的分子根据所述图案化的对准 层中的所述周期性对准条件被对准。

在一些实施例中，所述衬底可以是透射衬底，并且所述对 准层可以是在其中包括可光聚合的聚合物的光对准层。可以通过穿过 所述透射衬底传播激光束来图案化所述对准层从而图案化所述光对 准层以在组装所述透射和反射衬底之前在其中创建所述周期性对准 条件。

在其它实施例中，所述退化平面锚定条件可以相对于所述 反射衬底的表面提供固定的倾角。例如，所述固定倾角可以小于大约 5度使得所述退化平面锚定条件基本上不影响所述液晶层的分子的对 准。

在一些实施例中，可以利用全息图案化的可聚合液晶掩模 层来光刻图案化所述对准层。例如，可聚合液晶层可以被形成并且利 用相干光被全息图案化以限定在其中包括全息图案的掩模层。可以利 用所述掩模层来光刻图案化所述光对准层以根据所述掩模层中的全 息图案在所述光对准层中创建所述周期性对准条件。

在其它实施例中，光吸收膜可以在其上形成所述对准层之 前被形成在所述衬底上。所述光吸收膜可以被配置成吸收一定波长范 围内的光。可以利用所述波长范围内的相干光来图案化所述光对准层 以在所述光对准层中创建所述周期性对准条件。