[发明专利]用于包含液晶的光学制品、配备有一体形成的间隔结构并形成中间层的薄膜配向层

说明书

技术领域

本发明涉及包含液晶的光学制品的领域、具体地涉及与偏振无关的包含液晶的光学制品的领域。

更确切地，本发明涉及一种用于包含液晶的光学制品的、形成中间层的薄膜。

本发明还涉及一种用于制造这样的薄膜的方法。

本发明在包括这样的用于形成与偏振无关的液晶双盒的薄膜的空间相位调制器中具有特别令人感兴趣的应用。

背景技术

空间相位调制器作为能够调制光波前相位的装置在本领域中是已知的。在所获得的调制不取决于以正常入射冲击在空间相位调制器上的输入光源的偏振时，实现偏振无关性。

可以用液晶双盒获得与偏振无关的空间相位调制器。这些与偏振无关的空间相位调制器通常包括形成中间层的膜、以及在此膜的每一侧上的夹靠在电极上的配向液晶层。

光学快报第13卷中由Lin Y-H、Ren H、Wu Y-H、Zhao Y、Fang J、Ge Z和Wu S-T所编写的文章“使用薄聚合物分离的双层结构的、与偏振无关的液晶相位调制器[Polarization-independent liquid crystal phase modulator using a thin polymer-separated double-layered structure]”描述了这样的液晶双盒。这种双盒包括由两个聚合物膜制成的中间层。这两个聚合物膜能够在预定配向方向上对液晶进行配向，并且胶合在一起，使得其各自的预定配向方向彼此垂直。

在这种双盒中，夹靠在各个电极上的液晶层的厚度由散布在各液晶层中的二氧化硅(或聚合物)微珠来控制。

然而，此文献中描述的装置存在以下缺点。

首先，这种装置整体的制造、特别是中间层的制造是复杂的并且需要许多步骤。

因此，不能精确地控制若干参数，即形成中间层的膜的厚度、液晶在所述预定配向方向上的配向以及每个层液晶的厚度。所以，不能精确地控制装置的偏振无关性。

具体地，难以提供厚度完全一样的两个聚合物膜。然而，如果它们不具有相同的厚度，则中间层将显示双折射特性，从而导致失去偏振无关性。

而且，非常难以将两个聚合物膜胶合在一起，使其各自的配向方向精确地彼此垂直并且中间层的总体厚度均匀。

当使用微珠作为间隔物时，每个液晶层获得均匀的厚度也有挑战性。实际上，不能确保液晶层中的各个微珠的位置(并且微珠可以移动)，因此导致微珠随机分布，这样可能产生波状层。

微珠本身也可能展现出大小分布。

当液晶层倾向于更厚时以及当形成中间层的膜趋向于更薄时，这种现象更是如此。再次，与偏振无关性存在液晶层的厚度不均匀的风险。

第二个缺点是由于薄膜相当厚，因为它是由两个聚合物膜制成的。当在双盒的两个电极之间施加电压时，这就更加有问题；因此当膜变得越厚时，施加的电压必须越强。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种用于包含液晶的光学制品的、形成中间层的多功能薄膜。根据本发明的薄膜能够一次全部地在一侧将液晶在一个方向上配向、在另一侧将液晶在另一方向上配向、并且向光学制品中包含的液晶层提供精确的厚度。而且，根据本发明的薄膜本身展现出精确受控的厚度并且不具有双折射特性。

根据本发明，通过提供一种用于包含液晶的光学制品的、形成中间层的薄膜来实现上述目的，所述薄膜包括由第一主表面和与所述第一主表面相反的第二主表面限制的主体，所述第一和第二主表面均包括展现出沿着预定配向方向对液晶进行配向的配向特性的第一区、以及形成从所述第一区突出延伸的间隔结构的第二区。

因此，薄膜同时显示出在两侧将液晶都进行配向的配向特性以及确保在两侧光学制品中的液晶层都均匀的间隔特性。所述第二区的间隔结构的位置和大小是预定的和精确受控的，其确保了对每个液晶层的厚度的良好控制。

根据本发明的薄膜易于使用，并且使空间相位调制器更容易制造。

根据本发明的薄膜的其他特征如下：

-所述第一主表面的第一区沿着第一预定配向方向对液晶进行配向，并且所述第二主表面的第一区沿着与所述第一预定配向方向不同的第二预定配向方向对液晶进行配向；

-所述主表面中的至少一者的第一区包括沿着对应的预定配向方向具有细长形状的纳米结构；

-所述纳米结构被成形为沿着对应的预定配向方向纵向延伸的直壁；

-所述纳米结构在与所述主体的正中面垂直的方向上的高度的范围是从5纳米至500纳米、优选从10纳米至200纳米；

-所述纳米结构彼此间隔开范围是从100纳米至2微米的距离；