[发明专利]液晶光束控制装置及制造方法

摘要

液晶光束控制装置及其制造被阐述。采用光束展宽装置的有益效果，以用于控制照明和建筑用途，包括改善光束发散控制，改善光束展宽动态范围控制，光束发散预处理，提高投射光束强度的均匀性和减少投射光束的颜色分离。同时给出了具有平面内和垂直接地状态的两种液晶取向的光束控制装置。

主权项

一种用于调整的输出光束的光束控制装置，所述光束控制装置被配置成从光源接收入射光束，所述光束控制装置包括：至少一个液晶单元，用于当所述入射光束通过其中传播时调制所述入射光束，每个液晶单元具有：一对由单元厚度隔开的单元基板，液晶材料填充，至少一个取向层用以控制所述液晶材料在一个基态取向方向的取向，和图案化电极结构，其具有在电极对的至少一个上的图案化成对电极，用于提供延伸入所述液晶材料的空间调制电场，所述液晶单元具有所述成对电极的电极间距和所述单元厚度之间的预定的高宽比；当所述图案化电极结构由预定的驱动信号驱动时，所述光束控制装置的特征在于空间调制取向的重新取向，以实现所述输出光束具有良好的均匀性和低的颜色分离的展宽，并实现如下的任何一个或任何组合：所述光束控制装置被设置为所述初始光束进入所述至少一个液晶单元中的第一个，通过所述基板之一，其上具有所述图案化电极对，所述取向层提供平面内液晶基态取向；所述取向层提供平面内液晶取向，其具有相对于所述电极对的所述电极的取向大约45度至0度间的取向方向；至少一对取向层，每个所述取向层使所述液晶取向方向为在所述相对的基板上的平面外的负和正的预倾斜，所述图案化电极结构被设置在两个单元基板上，且光束控制装置以对称的方式运行，不论从哪个基板接收所述入射光束；所述图案化电极结构包括两个电绝缘的电极图案，其具有布置成基本正交于彼此的相应电极对，用于控制在两个方向或方位角平面的光束调整；所述取向层提供平面内液晶取向，其具有相对于所述电极对的取向大约45度的取向方向，并且四个所述液晶单元结合，以提供在两个方向或方位角平面的两个偏振方向的调制；至少两个所述液晶单元组合，以提供在两个方向或方位角平面的输出光束调制，所述光束控制装置被布置成：使得所述入射光束进入所述液晶单元的第一个，通过其上具有所述图案化电极结构的所述基板中的一个，所述第一液晶单元的所述取向层提供平面内液晶取向，所述光束控制装置被布置成：使得来自所述第一液晶单元的所述光束输出进入所述液晶单元的第二个，通过其上不具有所述图案化电极结构的所述基板中的一个，所述第二液晶单元的所述取向层提供垂直液晶取向，一对所述液晶单元与另一对所述液晶单元组合，两者之间具有90度的偏振方向旋转器元件，用于在两个方向或方位角平面和两个光的偏振方向上进行光束调制；至少两个所述液晶单元被组合并共享共同的中间基板，其是两个基板的夹层，两个基板的每个的相面对的面具有所述电极图案，其由绝缘层覆盖并粘合在一起，所述两个基板的夹层，优选被化学减薄以减小其厚度，从而不破坏电极图案；所述含有液晶材料的液晶单元基板，所述第一个所述的基板上的第一图案化电极结构具有第一独立电极，以提供所述第一个基板的第一平面电场和对临近第一基板的第一区域和位于所述第一图案化电极结构的第一独立电极之间的液晶材料的第一空间调制；和与所述第一图案化电极结构成交叉取向的第二基板上的第二图案化电极结构具有第二独立电极，以提供所述第二个基板的第二平面电场和对临近第二基板的第二区域和位于所述第二图案化电极结构的第二独立电极之间的液晶材料的第二空间调制，其中当所述第一和所述第二图案化电极结构被驱动，在所述装置的光通孔的至少一部分上的在第一区域和第二区域之间的第三区域上形成液晶取向的扭转，以提供光通过所述装置的偏振方向的旋转；和所述入射光束具有±3度FWHM和±15度FWHM之间的发散，优选为±4度的FWHM和±8度FWHM之间，通过如下至少一个实现：入射光束调节组件包括如下之一：聚焦增加光学元件，当所述光源包括发散光源提供初始光束发散大于±8度的FWHM时：发散增加光学元件，当所述光源包括准直的光源：和动态发散器：和输出光束调节组件包括如下之一：发散器：和第二个所述光束控制装置，其相对于第一光束控制装置成约±2度和约±45度之间的角度的取向。