一种蓝相液晶相位调制器件及其偏振非依赖的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及蓝相液晶领域，尤其涉及一种实现相位调制器件偏振非依赖的方法，以及通过聚合电场控制聚合物稳定蓝相液晶的聚合过程，实现蓝相液晶相位调制器件低电压驱动的方法。
【背景技术】
[0002]近几年来，蓝相液晶由于其拥有亚毫秒级的响应时间，无需配向处理，无外加电场时呈光学各向同性，以及在可见光波段呈周期性三维螺旋结构等特点，蓝相液晶在场序列显示、相位调制器、三维可调光子晶体等方向的潜在应用吸引了很多人的目光。虽然蓝相液晶狭窄的温宽已经通过固化聚合物网络中的向错线被拓宽到了超过60K，但其他的一些问题，诸如高驱动电压、磁滞效应以及残留双折射等都限制了蓝相液晶的广泛应用。目前降低蓝相液晶器件的驱动电压通常有两种方法。一种是通过改善材料特性以提升其驱动性能，另一种方法是通过优化器件结构来增加有效电场；但是这两种方法存在其他问题比如复杂的器件设计，蓝相液晶其他参数变差等，无法应用到大规模的商业生产。另一方面，向列相液晶构成的相位调制器需要进行表面取向才能产生相位调制，且具有偏振相关特性，在光路系统中需加偏振片，因而导致一定的能量损耗，且占用一定的器件资源与空间。
[0003]因此，本领域的技术人员致力于开发一种降低蓝相液晶偏振非依赖相位调制器件驱动电压的方法及其器件，该方法能有效降低蓝相液晶相位调制器件的驱动电压，并实现相位调制器件的偏振非依赖，降低能量损耗，节省器件资源与空间。
【发明内容】
[0004]有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何能够有效降低蓝相液晶偏振非依赖相位调制器件的驱动电压，同时实现相位调制器件的偏振非依赖特性。
[0005]为实现上述目的，本发明提供了一种蓝相液晶相位调制器件偏振非依赖的方法，包括下列步骤:
[0006]步骤一、将蓝相液晶灌入所述蓝相液晶相位调制器件中，并降温至聚合温度；
[0007]步骤二、聚合电场加到公共电极和像素电极层两端；所述聚合电场的电场强度依据蓝相液晶材料的不同而不同；
[0008]步骤三、在紫外线光下聚合或热聚合；
[0009]步骤四、得到电控聚合过程的聚合物稳定蓝相液晶。
[0010]进一步地，所述降温的速率为0.5°C /min。
[0011]进一步地，所述聚合电场的电场强度为2ν/μηι。
[0012]进一步地，所述聚合电场的频率为1kHz?1000kHz。
[0013]进一步地，所述聚合电场为一组方波或正弦波或三角波交流电场。
[0014]本发明还提供了一种蓝相液晶相位调制器件，其特征在于，包括上基板、公共电极层、蓝相液晶层、像素电极层和下基板，公共电极层在所述上基板与蓝相液晶层之间，像素电极层在所述下基板与蓝相液晶层之间；在聚合蓝相液晶聚合物的混合物时，公共电极层与像素电极层之间被配置为施加聚合电场。
[0015]进一步地，所述上基板为玻璃或塑料；所述下基板为硅基板。
[0016]进一步地，所述公共电极层是透明导电金属氧化物或透明导电有机高分子材料形成的片状电极或互相平行的条状电极。
[0017]进一步地，所述像素电极层是高反射率不透明导电金属形成的一组互相平行的条状电极或块状电极。
[0018]进一步地，所述透明导电金属氧化物为ΙΤ0，所述透明导电有机高分子材料为PED0T，所述高反射率不透明导电金属层为AL。
[0019]本发明旨在提供一种简单的方法降低蓝相液晶偏振非依赖相位调制器件的驱动电压，同时保持蓝相液晶相位调制器件的其他参数不变差。为实现上述目的，本发明提出一种电控聚合物稳定蓝相液晶聚合过程的方法，在对蓝相液晶聚合物混合物进行聚合时，将一个聚合电压施加到液晶器件公共电极层与像素电极层上。
[0020]本发明通过以下技术方案实现的:
[0021]将蓝相液晶灌入所述液晶器件，并降温至聚合温度，聚合电压加到公共电极层和像素电极层两端，在紫外线或其他波长光下聚合10分钟，或者热聚合一段时间，得到电控聚合过程的聚合物稳定蓝相液晶。聚合电场范围为2ν/μπι，或其他电场强度，频率范围为1kHz?1000kHz，所加聚合电场降低聚合物网络的锚定能，起到降低蓝相液晶驱动电压的作用。
[0022]本发明提出的电场控制聚合过程降低聚合物稳定蓝相液晶相位调制器件驱动电压的方法简单，通过聚合时对蓝相液晶外加聚合电场，提升液晶分子势能，降低聚合物网络的锚定能，从而能有效降低蓝相液晶的驱动电压，同时使该相位调制器件在上下电场作用时可以调制非偏振光，使器件具有偏振非依赖特性，解决了常规液晶相位调制器件需要进行偏振转换的问题，大大降低了损耗。
[0023]以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
【附图说明】
[0024]图1是本发明一个较佳实施例的蓝相液晶相位调制器件结构及其偏振非依赖特性说明图；
[0025]图2是本发明一个较佳实施例的蓝相液晶相位延迟与电场强度关系曲线；
[0026]图3是本发明一个较佳实施例的电控聚合过程方法的示意图。
【具体实施方式】
[0027]图1所示为蓝相液晶相位调制器件结构及其偏振非依赖特性说明图。a为相位调制器件在蓝相液晶相态下未加电时的截面图，b为相位调制器件在蓝相液晶相态下加电后的截面图。蓝相液晶相位调制器件结构主要有下基板1，像素电极层2，蓝相液晶层3，公共电极层4，上基板5。
[0028]将蓝相液晶聚合物的混合物在各向同性状态下灌入到图1中a所示的液晶器件中，在温控台上控制样品以一定速率降温，调节温度至蓝相液晶温宽范围之内，蓝相液晶均匀分散在蓝相液晶层3中。由a可看出，由于蓝相液晶具有宏观各向同性特性，其液晶分子折射率分布呈球状，因而该器件在不同偏振方向的入射光下具有相同的特性，在b中，电压加至像素电极层2与公共电极层4之间，蓝相液晶分子折射率分布由球形变为椭球状，光轴方向垂直于上下基板，当光从上基板垂直入射时，在垂直于