[发明专利]图案化偏振转换器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年10月15日提交的美国临时专利申请No.61/344,807的优先权，通过引用将其结合于此。

技术领域

本发明总体上涉及一种偏振片，具体来说涉及一种图案化偏振转换器以及相应的制造方法。

背景技术

偏振片是广泛应用于显示器、通信系统和传感器的重要光学元件。传统的偏振片能够将非偏振光转换成具有一个特定偏振方向的线偏振光，其线偏振方向是空间均匀的。

不过，在某些应用中需要空间不均匀的偏振片。例如，某些涉及光配向技术的应用需要具有空间变化的线偏振方向的微图案化偏振片。其它应用可能需要产生具有空间变化方向的线偏振以及圆偏振的图案化偏振片，例如偏振传感器。

传统的图案化偏振片包括基于线栅偏振片的微图案化偏振片阵列、光配向偶氮染料偏振片、以及用于图像感测的液晶微偏振片阵列。不过，线栅偏振片需要光刻制造并且在多区图案的情况下成本较高，光配向偶氮染料偏振片的消光系数不足，而液晶微偏振片阵列的厚度会导致图像感测应用中出现问题。其它的传统图案化偏振片对于实际制造来说同样过于复杂，或者由于其它缺陷而使其不适于实际应用。

发明内容

本发明提供一种图案化偏振转换器以及一种成本效率高的制造方法。在一个实施例中，本发明包括一种图案化偏振转换器，其包括四分之一波片以及定位为实质上与所述四分之一波片平行的图案化四分之一波片，其中所述图案化四分之一波片包括至少一个对应于一个光轴的延迟区、以及至少一个对应于另一个光轴的其它延迟区或者至少一个非延迟区。图案化偏振转换器可以构造为将通过四分之一波片输入的线偏振光转换成通过图案化四分之一波片输出的具有空间变化偏振状态的光。该图案化偏振转换器还用在偏振传感器中并将通过图案化四分之一波片输入的偏振光转换成通过四分之一波片输出的线偏振光。

所述四分之一波片和图案化四分之一波片可以是宽带四分之一波片，也可以是液晶盒或者固体延迟片(或其组合)。固体延迟片构造包括延迟薄膜(例如液晶聚合物薄膜)和固体晶体构造。如果四分之一波片或图案化四分之一波片是液晶盒，则该液晶盒可以包括两个电极，电压源连接至这两个电极以开启或关闭延迟区以及调节延迟区。

在另一个实施例中，图案化偏振转换器可以构造为将通过四分之一波片输入的线偏振光转换成通过图案化四分之一波片输出的径向或方位角偏振光。

在另一个实施例中，本发明包括制造图案化偏振转换器的方法，该方法包括制造图案化四分之一波片，其中所述制造包括对基板涂敷光配向层，并且通过模板图案化偏振转换器曝光所述光配向层；以及提供实质上平行于所述图案化四分之一波片的四分之一波片。所述图案化四分之一波片可以是固体延迟片，其中所述制造还包括在所述光配向层上沉积LCP层以及聚合所述LCP层。所述图案化四分之一波片还可以是液晶盒，其中所述制造还包括使用所述基板和其它基板组装单元并且使用液晶填充所述基板之间的区域。

在另一个实施例中，模板图案化偏振转换器包括对应于一个光轴的第一延迟区和至少一个对应于与第一延迟区不同的光轴的其它延迟区，以及至少一个非延迟区。

在另一个实施例中，本发明包括偏振传感器，其包括图案化偏振转换器、线偏振片、和传感器阵列。该传感器阵列可以是CCD(电荷耦合器件)或CMOS(互补型金属氧化物半导体)传感器阵列，并可以包含与图案化偏振转换器的各个区对应的像素。

通过阅读后续详细说明并参照附图，本发明的其它目的和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是一个实施例中的图案化偏振转换器的示意图，其具有四分之一波片和图案化四分之一波片，图案化四分之一波片上具有延迟区和非延迟区，其中线偏振光通过四分之一波片输入。

图2是示出了另一实施例中的图案化偏振转换器的示意图，其具有四分之一波片和图案化四分之一波片，图案化四分之一波片上具有延迟区和非延迟区，其中线偏振光通过四分之一波片输出。

图3是一个实施例中的图案化径向偏振转换器的示意图，其具有四分之一波片和图案化四分之一波片，具有两个电极，以圆形对称配向进行图案化，并且通过所施加的电压进行偏置，所述偏振转换器构造为将输入的线偏振光转换成输出的径向偏振光。

图4是一个实施例中的图案化方位角偏振转换器的示意图，其具有四分之一波片和图案化四分之一波片，具有两个电极，以圆形对称配向进行图案化，并且通过所施加的电压进行偏置，所述偏振转换器构造为将输入的线偏振光转换成输出的方位角偏振光。