一种液晶光学装置，其包括具有分离的液晶层的层状结构，该层状结构具有在液晶材料中限定相反符号的预倾角的取向表面。四层液晶层可提供线偏振的两个方向。在透镜的情况下，该装置可以是梯度折射率透镜，并且该取向表面具有空间一致的预倾斜。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可调谐液晶光学装置及其制造方法。
技术介绍
基于液晶技术的可调谐光学装置与现有的选择相比具有很多优点。这些优点以及 可调谐液晶透镜(TLCL)在2007年9月7日公开的PCT W02007/098602中详细讨论。该装 置可以是紧凑的，没有活动部件而且可调谐以改变光学性质，例如焦点、放大率、转向角等。 在这些装置中，透明电极的使用需要电连接。在许多应用中，低成本是一个重要的特征。液晶调制光传播的能力取决于相对于液晶分子在不同方向上的光学性质的不同。 在PCT W02007/098602中，在图11中示出了一液晶层可使光聚焦在一个单一的偏振面内， 并且两个液晶层可以被配置为作用于两个不同的偏振面。这就带来了具有多个液晶层的可 调谐液晶装置。
技术实现思路
在一个区域并行制造在半导体装置制造中已经被成功地实现。半导体装置制造于 被称作晶片的二维的平面阵列中，仅在最后的处理步骤之一中被分离成单独的。这一过程 通常被称作晶片规模化处理。可调谐液晶光学装置(这里称作“TLCL”)可以从并行生产许多该装置的低成本生 产方式中受益。当并行生产半导体装置时，单独的装置采用在上表面上的接触衬垫的典型 地连接，以允许从一个表面生成连接。半导体在被称为晶片的二维平面阵列中生产，仅在最 终的处理步骤之一中被分离成单独的。这一过程通常被称作晶片规模化处理。已经发现“半个TLCL的”，即包括作用于一个偏振方向的液晶单元的装置，可在晶 片规模化处理中生产，然后被旋转、翻转并粘合或封装以形成偏振独立的“完整TLCL”。半个 TLCL装置的纤薄允许将相同的半个TLCL结合并实质上为每一偏振提供相同的光学性质。还发现作用于两个垂直偏振的TLCL具有如下缺陷，每个半个TLCL对光线与液晶 相互作用的角度敏感。已经发现通过将一个半个TLCL分离成两个符号相反的预倾角单元， 即使通过相同的电极系统控制，该半个TLCL的光学性质也具有大幅降低了的角度依赖性。还发现两层液晶层可以以带有分开两层的中间层的重叠的方式设置，其中上层具 有顶取向层，下层具有底取向层，中间层不在液晶层中定义预倾角。这种设置允许中间层非 常薄，这样即使在液晶层里垂直方向的控制场中存在一些逐步变化时，对于两层液晶层也 可以由实质上相同的场控制。该两个层可具有取向膜限定的不同的零场液晶取向，例如预 倾角相反的层，即一个层提供+ α预倾角，第二层具有-α预倾角。该中间层可不限定预倾 角而在其表面提供液晶的排序方向，例如采用伸展片材料。液晶可以从顶基板或底基板的 取向层得到它的取向，然后这一排序通过具有排序方向的中间层来保持。已经发现与空间调制电场有关的层可被设置在分离单元液晶光学装置的不同液 晶层之间，以致由空间调制该电场中的层引发的空间调制在上面的一个或更多层、和下面的一个或更多层具有相同的效果。在一些实施例中，该空间调制层是具有在该控制场的频 率下具有高介电常数的材料的空间分布的层。在其它实施例中，该层包括具有复合介电常 数的材料，其允许该电场根据控制信号频率而被不同地调制。在一些实施例中，提供一种液晶透镜，包括四个分别具有一致的预倾角和方向的 液晶层，以提供两个偏振方向并为每个偏振提供相反的预倾角，以使图象实质上是偏振独 立的并对入射角不敏感。本专利技术的装置被描述成关于可调谐梯度折射率透镜，然而在许多例子中可被用于 衍射透镜、固定光学功率液晶透镜(即，接地状态下操作而不用电极)、可调谐光栅、可调谐 虹膜(tunable irises)、激光控制装置等。附图说明通过结合以下附图对本专利技术的实施例的具体描述，以更好地理解本专利技术。图IA示出了 TLCL的半个的基本结构的横截面。图IB示出了 TLCL的半个的基本结构的平面视图。图2A和2B示出了如图IA和图IB中的第一半个TLCL，其与在装置的平面内旋转 90度的图2C和图2D中的第二半个TLCL并排示出。图3A至图3D表示图2C和图2D中的第二半个TLCL被翻转，这样该装置的顶部和 底部相对于第一半个TLCL相反。图4A表示图2和3中的两个半个TLCL被配对在一起而形成的完整TLCL的侧视 图，图4B是提供两个偏振的相应平面图。图5A示意性地表示非扰动或零电压液晶单元。图5B示意性地表示图5A的单元被施加空间调制电场。图5C表示光穿过图5B的单元的通道，其中不同角度的入射光经历不同的液晶取向。图6A表示具有图5A中的分离单元结构的两个半个TLCL被配对在一起形成的完 整TLCL的侧视图，图6B是表示提供两个偏振和预倾角的相应平面图。图7A示出了用于标准无色透镜的绘图(2. 5厘米孔径，f_l = 17. 54屈光度)角 度不对称；Shack-Hartmarm波前传感器的孔径是4毫米。图7B是对应于图7A的用于标准TLCL的绘图。图8A示意性地表示采用具有频率依赖介电常数材料的电场空间调制层的单一液 晶单元，该材料在孔图案化电极处形成电势。图8B示意性地表示带有两个一致单元和符号相反的预倾角的分离液晶单元在接 地状态(非激发)下的侧视图。图9示意性地表示采用分离单元的角度非对称补偿的侧视图(额外的好处是速度 提高了 4倍)。图10示意性地表示只有两个电极的分离单元的实施例的侧视图(光传输有改善， 但驱动电压更高)。图11表示用于面内分离单元的中间基板的制造。图12示意性地表示与图10相似的实施例，其中该中间基板被一延伸材料代替。图13A示意性地表示与图12相似的实施例，其仅具有一个平面电极，另一个电极 由另一个半个TLCL提供。图1 示意性地表示一实施例，其中图13A的两个面内分离单元被设置成具有根 据图8A的中间电极结构，该中间电极结构包括复合电介质材料和孔图案化或环电极。图14示意性地表示包含分离单元的半个TLCL的侧视图。图15示意性地表示一个完整的TLCL的侧视图，其中每半个TLCL包括一分离单兀。具体实施例方式图IA示出了 TLCL的半个的基本结构的横截面，图IB是平面图。该TLCL由两个 这种半个TLCL组成，正如将要在下面的实施例中示出的。存在这种结构的其它变形，并且 本公开中讨论的专利技术可以等同地应用到上述变形中。该半个TLCL由两个主层组成液晶(LC)层和透镜结构层。这两层的功能会在其 他地方具体讨论。这两层由带有导电电极的基板组成的两个附加层界定。可选的中间基板 可作为液晶层和透镜结构层之间的分隔层。该平面视图示出了该TLCL的一个附加特征。该 液晶层具有延着一个方向的唯一的取向。由于液晶的这一性质，TLCL的半个仅作用于穿过 该装置的一个偏振(一半的光)。为了 TLCL作用于穿过该装置的全部光，偏振方向旋转90 度的第二半个透镜必须被采用。图2A和图2C示出了两个半个TLCL，其中第二个在该装置平面内旋转了 90度，如 对应的图2B和2D所示。图3C示出了被翻转后使装置的顶部和底部相对于第一半个TLCL 相反的第二半个TLCL。最后，在图4A中两个半个TLCL被配对在一起而形成一个完整的 TLCL，并且图4B表示产生的组合偏振。在这种装置形成电连接并不简单。靠近两个半个TLCL中的透镜结构的电极必须 被连接在一起，并连接到外部触点。同样地，靠近两个半个TLCL中的液晶的电极也必须连 接在一起本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有层状结构的液晶光学装置，该装置包括： 分离液晶单元，该分离液晶单元的每一个具有在液晶材料中限定相反符号的预倾角的取向表面。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：卡伦阿萨特里安，迪格兰加尔斯蒂安，阿拉姆巴格拉姆亚姆，弗拉底米尔普雷尼亚科夫，阿米尔图尔克，阿尔门佐哈拉拜亚恩，彼得P克拉克，
申请(专利权)人：兰斯维克托公司，
类型：发明
国别省市：US
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