【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光转向元件。更具体地，本公开涉及包括一层液晶材料的光转向元件。本专利技术进一步涉及制造光转向元件的方法。
技术介绍
1、从物体散射的光包含振幅和相位信息。可以通过众所周知的干涉技术在例如感光板上捕获该振幅和相位信息，以形成包括干涉条纹的全息记录或“全息图”。可以通过用合适的光照射来重建全息图，以形成代表原始物体的二维或三维全息重建或重放图像。
2、计算机生成的全息术可以在数值上模拟干涉过程。可以通过基于数学变换比如菲涅耳或傅立叶变换的技术来计算计算机生成的全息图。这些类型的全息图可被称为菲涅耳/傅立叶变换全息图或简称为菲涅耳/傅立叶全息图。傅立叶全息图可被认为是物体的傅立叶域/平面表示或物体的频域/平面表示。例如，还可以通过相干光线跟踪或点云技术来计算计算机生成的全息图。
3、可以在布置为调制入射光的振幅和/或相位的空间光调制器上对计算机生成的全息图进行编码。例如，可以使用电可寻址液晶、光学可寻址液晶或微镜来实现光调制。
4、空间光调制器通常包括多个单独可寻址像素，其也可被称为单元或元素。光调制方案可以是二进制、多级或连续的。可替代地，该设备可以是连续的(即不包括像素)，因此光调制可以在设备上是连续的。空间光调制器可以是反射性的，这意味着调制光以反射输出。空间光调制器可以同样是透射性的，这意味着调制光以透射输出。
5、使用这里描述的系统可以提供全息投影仪。这种投影仪已经在平视显示器“hud”中得到应用。
技术实现思路
1
2、第一方面，提供了一种光转向元件。光转向元件包括一层液晶材料。该层液晶材料定义平面。该层液晶材料配置成使得液晶材料的指向矢和第一维之间的角度作为第一维中的位置的函数而变化。在一些实施例中，指向矢和液晶之间的角度可以作为第一维中的距离的函数而增大或减小。在一些实施例中，液晶的指向矢和第一维之间的角度是第一维中的位置的振荡函数。第一维是平面内的维度。
3、由这种光转向元件提供的优点是，通过光转向元件传播的光场中的暗带趋于减少或避免。常规转向膜倾向于具有无源面，其阻挡一些光通过，从而导致出现暗带。光转向元件提供的另一优点是，与常规转向膜相比，光转向元件相对平坦，从而允许在平坦表面上更好地附接/定位，例如在容纳在汽车仪表板内的平面部件上。常规转向膜往往具有锯齿状/锯齿形表面，这也可增加转向膜所占据的体积。光转向元件提供的另一优点是，与常规转向膜相比，液晶材料的使用倾向于提供更大范围的转向角。光转向元件提供的另一优点是，由于使用了液晶材料，通过光转向元件传播的光场所转向的角度可被更容易地调整或修改。
4、在一些实施例中，液晶材料的指向矢和第一维之间的角度可以在第一维中的零度和90度之间变化。因此，液晶材料的指向矢可以在平行于第一维和垂直于第一维之间变化。液晶材料的指向矢可以在第一维中的第一位置平行于第一维。液晶材料的指向矢可以在第一维中的第二位置垂直于第一维。在第一和第二位置之间，在第一维中，液晶材料的指向矢和第一维之间的角度可以随着第一维中的距离而增加或减小。角度的增加或减小可以是基本连续的。在一些实施例中，第一位置可位于光转向元件/液晶材料的第一端。第二位置可以在光转向元件/液晶材料的第二端。在一些实施例中，液晶材料的指向矢可以重复地或周期性地从垂直于第一维和平行于第一维变化。振荡函数可以是周期函数。这有利地倾向于提高穿过光转向元件的光场所转向的角度的一致性。
5、周期函数的周期可以在5和5000微米之间，例如在5和500微米之间，或者在5和50微米之间。
6、周期函数可以是从由锯齿函数、平方函数、三角形函数和三角函数构成的函数组中选择的函数。
7、该层液晶材料在垂直于该层液晶材料平面的方向上的尺寸可以在10和5000微米之间，例如在10和1000微米之间或者在10和500微米之间。
8、液晶材料的双折射可以在0.10和0.40之间，例如在0.20和0.30之间。
9、光转向元件的液晶材料可以基本固定或冻结在适当的位置。换句话说，光转向元件的液晶材料可以是不可移动的(例如根据第一维中位置的振荡函数，液晶可以是永久固定的)。在一些实施例中，光转向元件包含光取向材料，例如一层光取向材料层。该(层)光取向材料可以与液晶材料接触。光取向材料可以布置成将液晶保持在适当的位置。
10、光转向元件可以还包括散布有该层液晶材料的聚合物基质。有利地，聚合物基质倾向于冻结液晶材料分子的取向。这意味着分子的取向不太可能因外部刺激而改变，例如温度的升高。聚合物基质可以比液晶材料更刚性。聚合物基质可以包括多个腔。液晶材料可以位于腔内，从而冻结液晶材料分子的取向。腔可以成形为使得位于腔内的液晶材料在该液晶材料的指向矢和第一维之间具有角度，该角度是第一维中位置的振荡函数。
11、该层液晶材料的折射率可以沿着第一维振荡。可以在平行于入射光束的电场矢量的方向上定义折射率。
12、另一方面，提供了一种用于显示系统的光导组件。光导组件包括波导和耦合到波导主表面的根据上述方面的光转向元件。光转向元件配置成改变从波导接收的光场的传播方向。波导可以是平面波导。
13、光转向元件可以设置在主表面上或邻接该主表面。
14、光场可以包括相干光。光场可以对应于用于显示的图像的全息图。光场可以包括多个全息图通道。每个全息通道可以对应于图像的一个子区域。
15、又一方面，提供了一种显示系统。该显示系统包括光源和根据上述方面的光导组件，该光导组件布置成接收来自光源的光。
16、显示系统可以配置成产生全息平视显示器(hud)图像。有利地，减少或避免由通过光转向元件传播的光场引起的暗带在全息hud中特别有用，在全息hud中，全息光场传播到眼睛(不是图像),并且图像内容被分成离散的全息图通道。
17、光转向元件可以配置成将光场的主光线引导到显示系统的眼盒的中心。
18、又一方面，提供一种制造光转向元件的方法。该方法包括提供第一基板；在第一基板的表面上沉积光取向材料；用电磁辐射照射光取向材料；以及在照射的光取向材料上沉积一层液晶材料。该层液晶材料定义平面。照射的光取向材料配置沉积在其上的该层液晶材料，使得液晶材料的指向矢和第一维之间的角度作为第一维中的位置的函数而变化。在一些实施例中，指向矢和第一维之间的角度是第一维中位置的振荡函数。第一维是平面内的维度。液晶材料的这种布置可以具有沿第一维振荡的折射率。
19、电磁辐射可以具有根据振荡函数在光取向材料的表面上变化的偏振角。
20、光取向材料的照射可以包括：用具有第一偏振角的电磁辐射照射光取向材料的第一部分，使得沉积在照射的第一部分上的液晶材料的指向矢与第一维成第一角度；以及用具有不同于第一偏振角的第二偏振角的电磁辐射照射第一基板表面上的光取向材料的第二部分，使得沉积在照射的第二部分上的液晶本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种包括一层液晶材料的光转向元件，该层液晶材料限定平面，该层液晶材料配置成使得液晶材料的指向矢和第一维之间的角度作为第一维中的位置的函数而变化，其中，所述第一维是所述平面内的维度。
2.根据权利要求1所述的光转向元件，其中，所述指向矢与所述第一方向之间的角度作为振荡函数而变化，可选地，其中振荡函数是周期函数。
3.根据权利要求2所述的光转向元件，其中，所述周期函数的周期在5到5000微米之间。
4.根据权利要求2或3所述的光转向元件，其中，所述周期函数是从由锯齿函数、平方函数、三角形函数和三角函数构成的函数组中选择的函数。
5.根据任一前述权利要求所述的光转向元件，其中，所述层液晶材料在垂直于所述平面的方向上的尺寸介于10和5000微米之间。
6.根据任一前述权利要求所述的光转向元件，其中，所述液晶材料的双折射在0.10和0.40之间。
7.根据任一前述权利要求所述的光转向元件，还包括散布有所述层液晶材料的聚合物基质。
8.根据权利要求7所述的光转向元件，其中，所述聚合物基质比所述液晶材料更刚
9.根据权利要求7或8所述的光转向元件，其中，
10.根据任一前述权利要求所述的光转向元件，其中，所述层液晶材料的折射率沿所述第一维振荡，并且所述折射率在垂直于所述平面的方向上。
11.一种用于显示系统的光导组件，该光导组件包括：
12.根据权利要求11所述的光导组件，其中，所述光转向元件设置在所述主表面上或邻接所述主表面。
13.根据权利要求11或12所述的光导组件，其中，所述光场包括相干光。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的光导组件，其中，所述光场对应于用于显示的图像的全息图。
15.根据权利要求14所述的光导组件，其中，所述光场包括多个全息图通道，其中每个全息图通道对应于图像的一个子区域。
16.一种显示系统，包括：
17.根据权利要求16所述的显示系统，其中，所述显示系统配置为产生全息平视显示器HUD图像。
18.根据权利要求16或17中任一项所述的光导组件，其中，所述光转向元件配置成将所述光场的主光线引导至所述显示系统的眼盒的中心。
19.一种制造光转向元件的方法，该方法包括：
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述液晶材料的指向矢和所述第一维之间的角度是第一维中的位置的振荡函数，并且其中，所述电磁辐射具有根据振荡函数在所述光取向材料的表面上变化的偏振角。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，照射所述光取向材料还包括：
22.根据权利要求21所述的方法，其中，照射所述光取向材料还包括：
23.根据权利要求22所述的方法，其中，照射所述光取向材料还包括：
24.根据权利要求21或23中任一项所述的方法，其中，照射所述光取向材料还包括在照射光取向材料的每一部分之前在光取向材料的该部分上定位相应的光掩模。
25.根据权利要求19至24中任一项所述的方法，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种包括一层液晶材料的光转向元件，该层液晶材料限定平面，该层液晶材料配置成使得液晶材料的指向矢和第一维之间的角度作为第一维中的位置的函数而变化，其中，所述第一维是所述平面内的维度。
2.根据权利要求1所述的光转向元件，其中，所述指向矢与所述第一方向之间的角度作为振荡函数而变化，可选地，其中振荡函数是周期函数。
3.根据权利要求2所述的光转向元件，其中，所述周期函数的周期在5到5000微米之间。
4.根据权利要求2或3所述的光转向元件，其中，所述周期函数是从由锯齿函数、平方函数、三角形函数和三角函数构成的函数组中选择的函数。
5.根据任一前述权利要求所述的光转向元件，其中，所述层液晶材料在垂直于所述平面的方向上的尺寸介于10和5000微米之间。
6.根据任一前述权利要求所述的光转向元件，其中，所述液晶材料的双折射在0.10和0.40之间。
7.根据任一前述权利要求所述的光转向元件，还包括散布有所述层液晶材料的聚合物基质。
8.根据权利要求7所述的光转向元件，其中，所述聚合物基质比所述液晶材料更刚性。
9.根据权利要求7或8所述的光转向元件，其中，
10.根据任一前述权利要求所述的光转向元件，其中，所述层液晶材料的折射率沿所述第一维振荡，并且所述折射率在垂直于所述平面的方向上。
11.一种用于显示系统的光导组件，该光导组件包括：
12.根据权利要求11所述的光导组件，其中，所述光转向元件设置在所述主表面上或...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·克里斯马斯，N·科林斯，C·克劳奇克，T·斯梅顿，
申请(专利权)人：恩维世科斯有限公司，
类型：发明
国别省市：
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