用于重定向具有宽入射角范围的光的多层液晶衍射光栅制造技术

一种光学器件包括多个光栅结构的堆叠，多个光栅结构中的每一个包括多个液晶材料子层。每个液晶材料子层包括横向延伸的重复单元，每个重复单元由多个液晶分子形成。液晶层的重复单元彼此横向偏移并且限定倾斜角。形成光栅结构堆叠的光栅结构具有不同大小的倾斜角。光栅结构可以被配置为重定向可见波长或红外波长的光。有利地，光栅结构堆叠的不同倾斜角允许以宽入射角范围入射在光栅结构上的光的高效衍射。

Multilayer Liquid Crystal Diffraction Grating for Redirecting Light with Wide Incident Angle Range

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于重定向具有宽入射角范围的光的多层液晶衍射光栅优先权声明本申请要求2016年11月18日提交的美国临时专利申请No.62/424,305的优先权益，该申请通过引用整体并入本文。相关申请的交叉引用本申请通过引用整体并入以下专利申请中的每一个：2014年11月27日提交的美国申请No.14/555,585；2015年4月18日提交的美国申请No.14/690,401；2014年3月14日提交的美国申请No.14/212,961；以及2014年7月14日提交的美国申请No.14/331,218。
本公开涉及光学装置，其中包括虚拟现实和增强现实成像和可视化系统。
技术介绍
现代计算和显示技术促进了用于所谓的“虚拟现实”或“增强现实”体验的系统的发展，其中数字再现的图像或其部分以其看起来是真实的或者可被感知为真实的方式呈现给用户。虚拟现实(或者“VR”)场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现，而对于其他实际的真实世界的视觉输入不透明；增强现实(或者“AR”)场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现作为对用户周围的实际世界的可视化的增强。混合现实(或者“MR”)场景是一种AR场景并且通常涉及集成到自本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学器件，包括：第一偏振光栅结构，其包括：第一多个液晶子层，其包括液晶分子，其中所述液晶分子形成沿横轴的具有第一周期的重复单元，以及其中与所述第一多个子层中紧邻的一个子层的类似重复单元相比，所述重复单元横向移位第一移位距离，其中移位所述第一移位距离的所述重复单元限定相对于所述横轴的法线的第一倾斜角，所述法线沿所述第一偏振光栅结构的厚度轴延伸；以及第二偏振光栅结构，其位于所述第一偏振光栅结构之上，所述第二偏振光栅结构包括：第二多个液晶子层，其包括液晶分子，其中所述液晶分子形成沿所述横轴的具有第二周期的重复单元，以及其中与所述多个子层中紧邻的一个子层的类似重复单元相比，所述重复单元横向移位...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.18 US 62/424,3051.一种光学器件，包括：第一偏振光栅结构，其包括：第一多个液晶子层，其包括液晶分子，其中所述液晶分子形成沿横轴的具有第一周期的重复单元，以及其中与所述第一多个子层中紧邻的一个子层的类似重复单元相比，所述重复单元横向移位第一移位距离，其中移位所述第一移位距离的所述重复单元限定相对于所述横轴的法线的第一倾斜角，所述法线沿所述第一偏振光栅结构的厚度轴延伸；以及第二偏振光栅结构，其位于所述第一偏振光栅结构之上，所述第二偏振光栅结构包括：第二多个液晶子层，其包括液晶分子，其中所述液晶分子形成沿所述横轴的具有第二周期的重复单元，以及其中与所述多个子层中紧邻的一个子层的类似重复单元相比，所述重复单元横向移位第二移位距离，其中移位所述第二移位距离的所述重复单元限定相对于所述横轴的所述法线的第二倾斜角，其中所述第一倾斜角和所述第二倾斜角的大小是不同的。2.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一偏振光栅结构的所述多个子层中的每一者中的液晶分子以第一扭转角扭转，其中如侧视图或俯视图所示，所述液晶分子的取向跨所述子层中的每一者横向地以重复模式变化，以及其中所述第一偏振光栅结构的所述多个液晶子层中的所述重复单元中的每一者由具有类似取向进展的多个液晶分子形成。3.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一振光栅结构和所述第二偏振光栅结构的所述液晶子层的连续较高层级中的所述重复单元在相同方向上移位。4.根据权利要求1所述的器件，其中所述第二偏振光栅结构的所述多个子层中的每一者中的液晶分子以第二扭转角扭转，其中如侧视图或俯视图所示，所述液晶分子的取向跨所述子层中的每一者横向地以重复模式变化，其中所述第二偏振光栅结构的所述多个液晶子层中的所述重复单元中的每一者由具有类似取向进展的多个液晶分子形成。5.根据权利要求1所述的器件，其中所述多个子层中的所述液晶分子是聚合液晶材料的一部分。6.根据权利要求1所述的器件，其中所述多个子层中的所述液晶分子包括二丙烯酸酯液晶。7.根据权利要求1所述的器件，其中所述多个子层掺杂有手性掺杂剂。8.根据权利要求1所述的器件，其中所述液晶分子具有在约-85度与85度之间的倾斜角(θ1)。9.根据权利要求1所述的器件，其中所述液晶分子被配置为衍射以相对于所述倾斜角的约-20度和20度之间的入射角(θinc)入射在所述偏振光栅结构上的光束的至少40％。10.根据权利要求1所述的器件，还包括第三偏振光栅结构，所述第三偏振光栅结构位于所述第二偏振光栅结构之上，所述第三偏振光栅结构包括多个液晶子层，所述液晶子层包括液晶分子，其中所述液晶分子形成具有第三周期的重复单元，其中与所述多个子层中紧邻的一个子层的类似重复单元相比，所述重复单元横向移位第三移位距离，其中移位所述第三移位距离的所述重复单元限定相对于所述横轴的所述法线的第三倾斜角，其中所述第一倾斜角、所述第二倾斜角和所述第三倾斜角的大小是不同的。11.根据权利要求10所述的器件，其中所述第一偏振光栅结构、所述第二偏振光栅结构和所述第三偏振光栅结构中的每一者的所述液晶子层具有与所述第一偏振光栅结构、所述第二偏振光栅结构和所述第三偏振光栅结构中的其他结构不同的成分。12.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一和第二偏振光栅结构位于波导之上并且还包括：模板层，其位于所述波导之上且位于所述第一偏振光栅结构和所述第二偏振光栅结构下方。13.根据权利要求12所述的器件，其中所述第一偏振光栅结构和所述第二偏振光栅结构是耦入光学元件，所述耦入光学元件被配置为将入射光束耦入所述波导中，使得所述入射光束经由全内反射传播通过所述波导。14.根据权利要求13所述的器件，还包括：光调制器件，其被配置为经由所述第一偏振光栅结构和所述第二偏振光栅结构将光引导到所述波导中。15.根据权利要求13所述的器件，其中所述第一偏振光栅结构和所述第二偏振光栅结构是耦出光学元件，所述耦出光学元件被配置为使经由全内反射传播通过所述波导的入射光束耦出。16.根据权利要求13所述的器件，其中所述第一偏振光栅结构和所述第二偏振光栅结构是正交光瞳扩展器，所述正交光瞳扩展器被配置为重定向经由全内反射传播通过所述波导的光，其中所述重定向的光经由全内反射继续传播通过所述波导。17.根据权利要求13所述的器件，还包括波导堆叠，每个波导包括第一偏振光栅结构和第二偏振光栅结构，所述第一偏振光栅结构和所述第二偏振光栅结构包括具有不同大小的倾斜角的多个液晶子层。18.一种光学器件，包括：第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·奥，
申请(专利权)人：奇跃公司，
类型：发明
国别省市：美国,US