应用于DMD图案化液晶光取向装置的照明系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种应用于DMD图案化液晶光取向装置的照明系统，包括脉冲光源；照明系统与所述动态掩模生成组件相连，动态掩模生成组件包括数控微镜DMD和可电动调节偏振片，用于动态调控来自所述照明系统的入射光的偏振态；脉冲光源的脉冲重复光源频率与数控微镜DMD的图像刷新速率匹配。本实用新型专利技术利用脉冲激光能量大、脉宽短、重复频率高特点，基于单个或者多个脉冲实现单帧偏振图案记录，有着面积大，效率高，可靠性好的优点。

【技术实现步骤摘要】
应用于DMD图案化液晶光取向装置的照明系统
本技术涉及液晶显示领域，尤其涉及一种基于数字微反射镜的大幅面任意分布的光取向装置及方法。
技术介绍
液晶在信息显示、光学及光子学器件等领域具有着广泛应用；液晶能够按照设计的取向排列进一步实现对光的振幅、相位以及偏振调制，在这些应用中发挥着重要的作用，因此液晶的取向排列控制方式成为了学术和工业生产的研究热点，目前公开的现有技术主要是摩擦取向技术和光控取向技术：摩擦取向就是利用尼龙纤维或棉绒等材料按一定方向摩擦液晶显示器的取向膜，使薄膜表面状况发生改变，对液晶分子产生均一的锚定作用，从而使液晶分子在液晶显示器的两片玻璃板之间的某一区域内，以一定的预倾角呈现均匀一致的排列。但是存在以下问题：摩擦过程中容易产生静电，这会造成薄膜晶体管的击穿，由于摩擦过程产生绒毛尘埃，摩擦后必须增加清洗、干燥工序，降低了生产效率。而光控取向是新近发展起来的一种非接触式的液晶取向方法，它利用光敏材料在紫外或蓝光偏光照射下发生定向光交联、异构化或光裂解反应而得到所需的排列，目前光控取向技术分为四种：掩模套刻偏振图案技术、利用全息干涉的方法获得的周期性的液晶取向技术、基于DMD的动态掩模光取向技术，还有基于空间调制器的偏振取向技术。其中，掩模套刻偏振图案技术存在的问题是：套刻难度太大，效率低；精度低；难以制作大幅面；掩模与晶片上的感光胶层接触，引起损伤。全息干涉的方法获得的周期性的液晶取向技术只能实现特定周期性偏振图案，无法实现任意偏振图案书写。基于液晶空间调制器的偏振取向技术是一种能够对入射光的相位和振幅进行调制的可编程控制器件，单次投影取向可以实现不同选区液晶不同取向排列的图案记录，但是如果成像系统是放大系统，样品尺寸较大，像素单元尺寸也较大，无法输出高精度偏振图案。基于DMD的动态掩模光取向技术，通过刷新DMD上的强度分布图，可以快速生成需要的掩膜板图形，而不需要物理地生产新的掩膜板，更容易实现各种形状的取向分布，但是仍然用机械旋转线性极化膜的方法来控制光的极化方向，因此仍然需要多次曝光才能完成复杂图案的光取向。因此，亟待一种照明系统能配合在液晶显示领域新的能同时满足高精度和大幅面的输出偏振图案的装置和方法。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本技术公开了一种应用于DMD图案化液晶光取向装置的照明系统，所述照明系统包括脉冲光源；所述照明系统与所述动态掩模生成组件相连，所述动态掩模生成组件包括数控微镜DMD和可电动调节偏振片，用于动态调控来自所述照明系统的入射光的偏振态；所述脉冲光源的脉冲重复光源频率与所述数控微镜DMD的图像刷新速率匹配。作为本技术实施方式的进一步改进，所述照明系统包括依次连接的紫外或蓝光光源、准直扩束系统和起偏器，所述起偏器与所述准直扩束系统相连，用于控制光的初始偏振方向，生成0-179度范围内的任意偏振方向的面光源。作为本技术实施方式的进一步改进，所述脉冲光源产生的单个或者多个脉冲光束经过扩束、准直、分束步骤后，在相位调制器位置，累积能量密度低于位相调制器件损伤阈值；再经过后续成像步骤后，在样品表面，累积能量密度高于光偏振敏感材料的阈值能量。作为本技术实施方式的进一步改进，所述脉冲光源为脉冲激光器或连续激光器加上机械或光电挡光片产生，或采用脉冲LED或连续LED加可控挡光片系统产生。作为本技术实施方式的进一步改进，所述脉冲光源发出脉冲光经过所述准直扩束系统和所属起偏器后形成发散角小于10mrad、光强均匀性优于80％的准直均匀光斑。作为本技术实施方式的进一步改进，所述脉冲光源的重复频率为1Hz到10kHz；所述脉冲光源脉宽为皮秒到秒级别，单个脉冲能量在纳焦到毫焦量级。作为本技术实施方式的进一步改进，所述脉冲光源的波长在340nm至600nm之间，所述脉冲光源的半宽小于5nm。作为本技术实施方式的进一步改进，在恒温恒湿环境中，所述脉冲光源的中心波长漂移幅度小于3nm；光源半波宽小于5nm，所述脉冲光源高于百分之八十的能量集中于中心波长的半宽内；所述脉冲光源的中心波长漂移以及半宽、温度、波片误差对偏振图案生成部件输出图案的偏振度位相误差小于1％。作为本技术实施方式的进一步改进，所述准直扩束系统用于将线光源或点光源调整为平行的面光源并输出至所述动态掩模生成组件。作为本技术实施方式的进一步改进，所述DMD图案化液晶光取向装置包括依次设置的照明系统、动态掩模生成组件、成像检测组件、焦距伺服系统和运动控制部件；所述成像检测组件，用于对生成的图案成像进行检测；所述焦距伺服系统包括光偏振敏感材料不敏感的常开光源和垂直方向矫正组件，用于矫正运动产生的离焦现象；所述运动控制部件，用于调整载有光偏振敏感材料的平台的空间位置，以实现光场拼接。相对于现有技术，本技术具有以下有益效果：1、本技术利用脉冲式照明系统在应用于高速曝光图案化液晶光取向时可以实时控制单个曝光区域的位相变化，做到高精度高分辨率曝光；2、利用脉冲激光能量大、脉宽短、重复频率高特点，基于单个或者多个脉冲实现单帧偏振图案记录，有着面积大，效率高，可靠性好的优点；3、本技术的光源采用扩束准直后的紫外或蓝光，用位相调制器调节光场，能够产生不同的偏振相位，再结合成像系统进行微缩，最终实现单元像素内任意方向的偏振调制，有效克服了“偏振取向单一、灵活度低、加工效率低”的问题；4、本技术采用聚焦伺服系统的辅助，控制物镜作上下移动，实时聚焦，提高分辨率；5、本技术采用高精度平台精确控制样品做二维平面移动，为实现大幅面书写提供有利条件；6、本技术采用由于光能量不集中，提出通过控制单视场尺寸和单次平移距离的关系，消除每个光控取向视场之间的拼缝，提高分辨率；7、本技术具有单次曝光偏振图案高精度任意可控、大面积书写、效率高的优点，对于设计和制作大尺寸、高精度、多功能的液晶光学器件有着重要意义。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术实施例提供的一种基于数字微反射镜的大幅面图案化液晶光取向装置结构示意图；图2是本技术实施例提供的成像检测组件结构示意图；图3是本技术实施例提供的聚焦伺服系统结构示意图；图4是本技术实施例涉及的入射的准直光光路示意图；图5是本技术实施例涉及的灰度等级与偏振角度示意图；图6是本技术实施例涉及的光取向生成示例。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于DMD图案化液晶光取向装置的照明系统，其特征在于，/n所述照明系统包括脉冲光源；/n所述照明系统与动态掩模生成组件相连，所述动态掩模生成组件包括数控微镜DMD和可电动调节偏振片，用于动态调控来自所述照明系统的入射光的偏振态；/n所述脉冲光源的脉冲重复光源频率与所述数控微镜DMD的图像刷新速率匹配。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于DMD图案化液晶光取向装置的照明系统，其特征在于，
所述照明系统包括脉冲光源；
所述照明系统与动态掩模生成组件相连，所述动态掩模生成组件包括数控微镜DMD和可电动调节偏振片，用于动态调控来自所述照明系统的入射光的偏振态；
所述脉冲光源的脉冲重复光源频率与所述数控微镜DMD的图像刷新速率匹配。


2.根据权利要求1所述的应用于DMD图案化液晶光取向装置的照明系统，其特征在于，所述照明系统包括依次连接的紫外或蓝光光源、准直扩束系统和起偏器，所述起偏器与所述准直扩束系统相连，用于控制光的初始偏振方向，生成0-179度范围内的任意偏振方向的面光源。


3.根据权利要求1所述的应用于DMD图案化液晶光取向装置的照明系统，其特征在于，所述脉冲光源产生的单个或者多个脉冲光束经过扩束、准直、分束步骤后，在相位调制器位置，累积能量密度低于位相调制器件损伤阈值；再经过后续成像步骤后，在样品表面，累积能量密度高于光偏振敏感材料的阈值能量。


4.根据权利要求1所述的应用于DMD图案化液晶光取向装置的照明系统，其特征在于，所述脉冲光源为脉冲激光器或连续激光器加上机械或光电挡光片产生，或采用脉冲LED或连续LED加可控挡光片系统产生。


5.根据权利要求2所述的应用于DMD图案化液晶光取向装置的照明系统，其特征在于，所述脉冲光源发出脉冲光经过所述准直扩束系统和所属起偏器后形成发散角小于10mrad、光强均匀性优于80％的准直均匀光斑。


6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑致刚，黄文彬，张新君，王骁乾，
申请(专利权)人：苏州大学，华东理工大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32