专利名称：包含胆甾型液晶混合物的光谱检测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于测量在电磁频谱部分上的光特性的光谱检测器。具体地，本发明涉及包含胆留型液晶的光谱检测器。
背景技术：
在由人造光源照明的环境中，照明管理变得越来越重要。一般来说，使用诸如发光二极管的固态光源允许调整发射光的颜色。举例来说，通常希望能够检测光源环境中光的色点及显色指数，以及从光源发射的光的在一部分电磁频谱上的其他特性，以控制及调整优选的光设置或者营造动态的照明环境。此外，最好是这种检测能够以不突兀的方式进行。 另外，希望能够确定入射到照明环境中某些位置(例如人工的照明房间)上的光的如上所述之类的特性。因此，不仅对通量感兴趣，对光源的光谱信息也是感兴趣的。为此，希望有一种廉价的、不突兀且容易制造的设备能够进行这种检测。已知光谱检测器的一个缺陷是其一般要求的辅助光学组件得进行对准且需要空间，因此价格昂贵且体积大，而且一般不可能将其不突兀地布置在所需位置以执行光谱检测。已知光谱检测器的另一缺陷是其不能够在不实际上移动光谱检测器和/或耦合到该光谱检测器的光纤的情况下测量作为入射光的入射角度的函数的光特性(例如光谱信息)。文件US5762823A及US5798057A公开了一种用于制造可切换胆留型滤光片的方法，所述可切换胆留型滤光片包含提供于基本平行的两个基板之间的可聚合液晶分子的混合物，其中为两个基板中的每个基板提供电极。
发明内容
因此，本发明目标之一是提供一种能够测量在电磁频谱部分上的光特性的光谱检测器，该光谱检测器相对于已知设备是一种改进。液晶是表现出常规液相与固相之间的相的物质。例如，液晶可像液体一样流动，但是液晶中的分子可能仍然如在晶体中一样排列和/或定向。液晶可能处在各种相中，这由存在于液晶中的分子排列的类型表征。特别地，胆留或者手性向列相中的液晶表现出手征性或者手偏性。胆留型液晶中的分子为手性的，即所述分子不具有反演对称性。胆留型液晶自然地采用(没有外部影响，如电场)分子长连串排列，其中这种分子连串的总体方向，即指向矢在围绕螺旋轴的方向上呈螺旋地变化。因此，分子在胆留相中表现出螺旋结构。螺旋已经旋转了 360度的距离即螺旋节距或者手征节距ρ (以下简称为螺距)，与折射率、和入射光的波长及入射角度等一起决定胆留型液晶的光学特性。一般来讲，胆留型液晶混合物包含向列型液晶及自身可能是液晶的手性组分。如果螺距的数量级在对应可见光的波长的数量级(即其包含在可见光对应的波长范围内)， 则将会发生光的反射，而反射波长λ为λ = n/(HTP · χ) = η · ρ，
其中η为胆留型液晶的平均折射率，χ为胆留型液晶混合物中存在的手性掺杂物的百分比，及HTP是所谓的手性组分在基质材料中的螺旋扭曲力。在上述方程中，(ΗΤΡ ·χ) 等于螺距的倒数(即1/Ρ)。只有具有一个(圆)偏振方向的光才会被反射。为了获得反射带位置在所期望波长处的材料，可以调整手性组分在基质材料中的百分比χ。也有可能使用具有另一 HTP的另一手性掺杂物来获得在期望波长处的反射带。对于特定的胆留型混合物，HTP与温度相关，从而这些胆留型混合物为热致变色的。在其他胆留型混合物中，胆甾型液晶中的手性组分为光敏异构化的或者光致变色的。这意味着照射这种混合物时，部分手性材料的螺旋扭曲力(HTP)改变，导致反射带位置偏移。通常，胆甾型液晶为非宏观定向，并且其为随机定向。因此，有必要将宏观定向引入到分子中使得分子变得宏观定向。为了引入宏观定向，举例来说，可将胆留型液晶定位在包含单轴磨光的聚合物(诸如聚酰亚胺)的两个基板之间。这样便引起一种具有胆留型分子平面定向的所谓格兰德吉恩(Grandjean)织构，其中胆甾型分子螺旋垂直于基板定向。本发明基于入射到胆留型液晶材料的光的反射波长依赖于手性分子的螺距，所述螺距能够以例如如上所述的不同方式控制。通过将这种胆留型液晶材料放置在两个偏振片之间，获得一种将具有第一波长带的入射光转换成具有第二波长带的偏振光的带通滤光片。从而可通过使用能够改变手性分子螺距的切换装置，而使得响应于所述切换装置调整透射波长带的位置，从而获得可切换光学滤光片。另一种获得带通滤光片的方式是通过使用两个堆叠在一起的宽带胆留型反射片， 其中在可见光区域没有(或者只有非常少)交叠，使得在该区域中光透射。考虑到胆甾型液晶只反射一个偏振方向，需要布置一个宽带圆偏振片在堆叠的底部或者顶部使得所述带通滤光片并不依赖于入射光的偏振。另一种可能是使用针对左和右两种偏振方向都适用的胆甾型材料的堆叠。这些滤光片能够在反射模式中使用，使得只有由胆留型层反射的光到达光电检测器。根据本发明的第一方面，提供了如独立权利要求1所限定的包含光电检测器阵列及可切换胆留型液晶光学滤光片的光谱检测器，该光谱检测器表现一些相对于已知设备的优势。根据本发明的设备能够以简单的方式直接用于测量在电磁频谱的不同部分上的光特性，其中能够以一种简单且可靠的方式控制或者切换穿过光学滤光片或者由光学滤光片反射的光的光谱特性。另外，通过使用根据本发明的光谱检测器，可以在各种期望的照明环境中以不突兀的方式执行这种测量，这是由于本发明光谱检测器的小型化(即物理形状及尺寸)特点。正由于小型化特点，所述光谱检测器可以很容易地集成于若干应用中，例如灯、 光学设备及发光体。此外，这种光谱检测器能够以简单、廉价的方式制造。根据本发明的第二个方面，提供了一种根据权利要求12所限定的发光系统，该系统包含根据本发明第一方面或者其实施方式的光谱检测器。通过采用由光谱检测器执行的测量，本发明的发光系统允许以简单、可靠的方式控制支配发光系统的操作或者其照明特性的参数。光谱检测器可布置在发光系统内部或者作为耦合到发光系统的外部设备。根据本发明的一个实施方式，切换装置能够执行下列操作中的之一或更多以便以可逆的方式调整胆留型材料的反射波长带加热至少一个液晶层及在至少一个液晶层上施加电场。根据所使用的胆留型混合物的类型，这种装置允许逐渐调整胆留型材料反射带的位置并将其作为引入到胆留型材料的温度和/或在胆留型材料上施加的电压的函数，或者允许在不同光学状态之间切换，例如，在针对电磁频谱的一部分(例如，可见光的基本整个波长带)基本全部透射和基本全部反射之间切换。根据本发明的另一个实施方式，光谱检测器包含至少两个偏振片，优选地偏振片为线性偏振片，其中至少两个偏振片布置为使得包含胆留型液晶混合物的至少一个层布置在至少两个偏振片之间，且使得所述偏振片中的至少一个偏振片相对于至少一个其他偏振片交叉定向。通过这种配置产生了一种带通滤光片，其将入射到光学滤光片上的具有一定波长带的光转换为具有窄波长带的线性偏振光，窄波长带大约在由包含在胆留型材料中的手性分子的螺距及胆留型材料的平均反射系数限定的波长处。因此，只有波长在明确限定的波长范围内的线性偏振光才能够透射通过偏振片及胆留型液晶材料。根据本发明的又一个实施方式，光谱检测器进一步包含至少一个能够过滤圆偏振光的圆偏振片，从而提供进一步优势。举例来说，如果两个宽带胆留型液晶层相互邻近布置，则光的一个小波长带将透射。通过采用圆偏振片，优选地圆偏振片配置为使得其具有与胆甾型液晶层的偏振方向反向的偏振，则光的其他圆偏振组分的透射可被消除。替代地，根据本发明的另一个实施方式，可采用将多个胆留型液晶层互相邻近布置(例如堆叠)，以获得独立于入射光的偏振而操作的设备。根据本发明的又一个实施方式，光谱检测器进一步包含至少一个吸收片或者吸收层。这样，光谱检测器可布置为使得只有从胆留型液晶层反射的光才能够到达光电检测器阵列。换言之，只有波长在反射波长带之内的光才会被弓丨导到光电检测器阵列。根据本发明的另一个实施方式，光谱检测器进一步包含至少一个减反射层或者减反射覆盖层。优选地，除了该至少一个减反射层，光谱检测器还包括至少一个吸收层，如先前所述。通过这些配置，提供了在使用胆留型光学滤光片过滤光且接着使用光电检测器阵列检测经过滤或者被反射的光的过程中更好的通用性。根据本发明的又一个实施方式，光谱检测器进一步包含延迟层，其用于引起穿过延迟层的光的相位差别。举例来说，延迟层可能是半波长延迟层以引起穿过延迟层的光的相位差别，所述相位差别对应于光波长的一半。这样提供了在使用胆留型光学滤光片过滤光且接着使用光电检测器阵列检测经过滤或者被反射的光的过程中更好的通用性。根据本发明的另一个实施方式，光谱检测器包含多个层，其中每个层包含胆甾型液晶混合物，所述层相互邻近布置以形成组合层。此外，每一层与反射波长特性及偏振特性相关联，其中组合层布置为使得透射通过所述组合层的光独立于入射到所述组合层的光的偏振。根据本发明的又一个实施方式，耦合到至少一个切换装置的至少一个胆留型液晶层布置为，使得所述胆留型液晶层的至少一部分中的胆留型液晶混合物的螺距不同于所述胆甾型液晶层的其他部分中的胆留型液晶混合物的螺距。通过这种配置，大致允许入射到该至少一个胆留型液晶层的光束穿过胆留型液晶层的具有与胆留型液晶层的其他部分不同的光学透射率的部分。这样允许在使用胆留型光学滤光片过滤光且接着使用光电检测器阵列检测经过滤或者被反射的光的过程中更好的通用性。优选地，将光电检测器阵列的像素与一般具有不同光学透射特性的胆留型液晶层的部分相对齐。从而，光电检测器阵列的像素能够与不同透射波长相关联。
根据本发明的另一个实施方式，耦合到至少一个切换装置的至少一个胆留型液晶层中的胆留型液晶混合物根据下列中的之一或更多配置所述层的反射带位置是可变的， 以及所述层的反射带幅度是可变的。这可通过使所述胆留型液晶层中的胆留型液晶混合物为热致变色或者光致变色的而实现，即在分别改变这种混合物的温度或者照射时，一部分手性材料的扭曲力改变。从而提供一种可切换胆留型光学滤光片。根据本发明的又一个实施方式，耦合到至少一个切换装置的至少一个胆留型液晶层中的胆留型液晶混合物是热致变色的、光致变色或光敏异构化的，及当在所述层上施加电场时或者当该电场强度改变时，其对于可见光光谱的至少一部分基本透明(即具有几个百分比的光吸收，优选地，在-10%范围内)中的一种或多种。因此，可通过改变温度、 光激发(除其他以外)和/或施加的电场而调整至少一个胆留型液晶层中胆留型液晶混合物的手性组分的螺距。从而，一个或多个胆留型液晶层的反射波长带可响应于温度的变化、 尤其是光的照射、和/或施加的电场而调整。根据本发明的另一个实施方式，光谱检测器进一步包含光方向选择层，该光方向选择层包括多个部分。这些部分配置为使得至少一个部分布置为使得其能够选择入射到光谱检测器上的与光方向选择层的其他部分相比具有不同方向的光。换言之，提供了一种区段化的层，其中每个部分或者每个区段一般能够选择具有不同入射角度的光。优选地，将光电检测器阵列的像素与光方向选择层的不同区段相对齐，使得光电检测器阵列的像素能够与不同的入射角度相关联。这样，光谱检测器允许将光谱信息作为入射角度的函数而获得。根据本发明的又一个实施方式，光谱检测器进一步包含光方向选择层，该光方向选择层包括多个部分。这些部分配置为使得至少一个部分布置为其能够选择入射到光谱检测器的与光方向选择层的其他部分相比具有不同方向的光。同时，光谱检测器进一步包含下列中的一个或者多个至少一个吸收片或者吸收层、至少一个圆偏振片、至少一个减反射层或者减反射覆盖层及至少一个延迟层，比如如上所述的。根据本发明的另一个实施方式，操作上耦合于胆留型液晶层中的至少一个的至少一个切换装置能够改变下列中的之一或更多包含在所述至少一个胆留型液晶层中的胆甾型液晶混合物的手性组分的螺距的幅度及方向。所述螺距的方向指的是胆留型液晶材料的螺旋轴的总体方向。通过这种配置，提供了在切换胆留型液晶材料过程中更好的通用性。正如本领域技术人员所认识到的，以上描述的关于本发明不同方面及实施方式的特征，以及在所附权利要求中所揭示的特征，无论以任何方式组合都在应在本发明范围内。应当理解的是，如附图所示的本发明的示例性实施方式只是为了举例说明。当附图与下列详细描述以及所附权利要求相结合考虑时，本发明的进一步实施方式将变得清林疋。此外，需要理解在附图中提供的附图标记是为了方便权利要求的更快理解，从而不能以任何方式将其解释为对本发明范围的限制。
图1为本发明的一个示例性实施方式的侧视示意图。2e为示出根据本发明示例性实施方式的本发明工作原理的示意图，其中
图2a为示出根据一个示例性实施方式的本发明工作原理的侧视示意图，其中胆甾型液晶层布置在两个线性偏振片之间；图2b为示出根据一个示例性实施方式的本发明工作原理的侧视示意图，其中两个胆留型液晶层布置在圆偏振片之上；图2c为示出根据一个示例性实施方式的本发明工作原理的侧视示意图，其中四个胆留型液晶层一个布置在另一个之上；图2d为示出根据一个示例性实施方式的本发明工作原理的侧视示意图，其中在反射模式中使用胆留型液晶层；及图2e为示出根据一个示例性实施方式的本发明工作原理的侧视示意图，其中半波长延迟层放置在反射偏振光的两个胆留型液晶层之间。图3为示出本发明的一个示例性实施方式的工作原理的示意图。 图4a-图4d为示出了本发明示例性实施方式的示意图。图5为本发明另一实施方式的侧视示意图。图6a-图6b为本发明示例性实施方式的示意图。
具体实施例方式为示例起见，下面将参照伴随附图描述本发明的优选实施方式，其中在所有附图中相似的数字表示相同或者相似的元件。本发明也涵盖了其他包含以下描述的特征的组合的示例性实施方式。另外，本发明其他示例性实施方式在所附权利要求中限定。在以下描述中，尤其是对于附图，所涉及的胆留型液晶优选地处于宏观定向状态。图1为本发明的一个示例性实施方式的侧视示意图，其中根据本发明示例性实施方式的光谱检测器1包含层2，层2包含胆留型液晶混合物。虽然在由图1示出的示例性实施方式中包含一个含有胆留型液晶混合物的层，然而需要理解的是，本发明涵盖了包含任何数目的此类层的其他示例性实施方式。液晶材料2可能进一步包含聚合物或者聚合物网络。然而，这不会妨碍如下所描述的层2的切换。优选地，胆留型液晶混合物为热致变色的、光敏异构化的、和/或当施加足够高的电场时，所述材料对于可见光(除其他以外)变得透明。如本领域所知道的，光敏异构化的意思是可由光激发引起的结构的改变。存在可逆及不可逆两种光敏异构化反应。然而，在本发明的上下文中，光敏异构化优选地为可逆光敏异构化。根据图1所示的本发明的示例性实施方式，光谱检测器1可选地进一步包含两个基板10。优选地对可见光(除其他以外)透明的这种基板10例如为设备1提供了增强的机械强度。根据该特定实施方式，光谱检测器滤光片1也包含两个透明的电极4，其对可见光(除其他以外)透明，其中胆留型液晶2夹在两个电极4之间。可选地，根据优选实施方式，胆留型液晶2布置在定向层(未示出)之间，该定向层将格兰德吉恩(Grandjean)织构状态引入液晶中。另外，光谱检测器1中包含光电检测器阵列8，其能够感测电磁辐射(优选地包含可见光)。优选地，光电检测器阵列8包含光电二极管阵列、电荷耦合设备(CCD) 及光电晶体管阵列中的一个或者多个。然而，光电检测器阵列并不限于这些选择，实际上， 任何能够使用以实现本发明的第一方面或者其实施方式的功能的光电检测器阵列均被认为在本发明的范围内。另外，为便于解释本发明的目的，图1省略了用于将光电检测器阵列耦合到处理单元、控制单元及分析设备等(未示出)的布线、电路等。 图2a是示出根据一个示例性实施方式的本发明工作原理的侧视示意图，其中胆甾型液晶层2布置在两个线性偏振片3之间。每个偏振片可包含可涂布偏振材料或者甚至是商业可用偏振片。在该示例性实施方式中，偏振片3布置为使得一个偏振片相对于另一个偏振片交叉定向。这种配置有效地产生带通滤光片，其能够将入射到其上的光转换成具有在波长λ =ηρ附近的窄波长带的线性偏振光，其中ρ为手性液晶分子的螺距，且η为胆甾型液晶材料的平均折射率。图2a示意性地示出了具有示例性波长光谱的入射光5，即光的强度I作为光波长 λ的函数(如图2a左侧所示)，及已经穿过包含两个偏振片3以及胆留型液晶材料的层2 的带通滤光片的出射光6，该两个偏振片相互交叉定向布置，出射光6具有如图2a右侧所示的包括窄波长带的波长光谱。图2b是示出根据另一示例性实施方式的本发明工作原理的侧视示意图，其中两个胆留型液晶层2a及2b布置在圆偏振片11上。在图2b中，具有宽带反射特性及相同圆偏振方向的两个不同的层2a及2b，连同宽带圆偏振片11 一起，一个布置在另一个之上。在图2b中，由“2a”、“2b”、“2a+2b”及“2a+2b+ll”标示的示例性图示意性地示出了两个胆甾型滤光片各自的透射特性(波长光谱)，以及当两个胆留型滤光片相组合、两个胆留型滤光片与圆偏振片11相组合时的透射特性(波长光谱)。图2c是示出根据又一示例性实施方式的本发明工作原理的侧视示意图，其中四个胆留型液晶层2C(l)、2d(l)、2C(r)及2d(r) —个布置在另一个之上。由2c(l)、2d(l) 标示的具有宽带反射特性和左旋圆偏振方向的层布置在具有宽带反射特性和右旋圆偏振方向的层 2c(r),2d(r)之上。与图 2b 类似，由 “2c (1) ”、“2d(l) ”、“2c (r) ”、“2d(r) ”、 “2c (1) +2d (1)，，、“2c (r) +2d (r)，，及“2c (1) +2d (1) +2c (r) +2d (r)，，标示的示例性图示意性地示出了胆留型滤光片各自的透射特性以及当这些滤光片中的一些滤光片相组合或者所有滤光片相组合时的透射特性。由图2b及图2c示出的实施方式为示例性的，举例来说，对于胆留型液晶层的数目分别不限于2个和4个。实际上，可采用任何数目的胆留型液晶层，结合针对每个胆留型液晶层的反射/透射和/或偏振特性的合适选择。图2d是示出根据另一示例性实施方式的本发明工作原理的侧视示意图，其中在反射模式中使用胆留型液晶层2。在这种情况下，吸收层或者吸收片12可布置在胆留型液晶层2的一面上，可选地或者替代地，减反射层或者减反射覆盖层13可布置在胆留型液晶层2的相对一面上。通过这种配置，只有一个偏振方向将被反射。为了获得增强的反射，可使用两个胆留型液晶层，一个反射左旋且另一个反射右旋偏振方向。替代地，如图2e所示，可使用两个反射相同圆偏振方向的胆留型液晶层14a 及14b，结合布置在两个胆留型液晶层14a及14b之间的半波长延迟层15。根据本发明的第一方面，光谱检测器1包含至少一个操作上耦合于至少一个胆甾型液晶层的切换装置，该切换装置能够改变胆留型液晶的反射带的位置和/或反射带的幅度。在图1所示出的本发明的示例性实施方式中，该切换装置包含两个透明电极4，胆甾型液晶层2夹在电极4之间，电极4对于可见光(除其他以外)透明。该电极的优选示例为铟锡氧化物薄层。如本领域已知，这种铟锡氧化物电极光学上透明且电学上导电。借助电极4可在胆留型液晶2上施加电场，从而或者引起反射带的位置的可逆改变和/或引起胆甾型液晶的反射带幅度的改变。又一可能是在不同光学状态之间切换，例如通过优选地使用如图1所示的电极在胆留型液晶层2上施加显著不同的电压，而在针对电磁频谱的一部分(例如，可见光的基本整个波长带)完全透射和完全反射之间切换。另一替代方法 将是采用胆留液晶材料的电介质加热或电阻加热。举例来说，通过在胆留液晶材料上施加高频电场，该材料由于电介质损耗而被加热。以同样的方式，通过施加经由电极的电压，可引起电极的电阻加热。因此，通过使用电阻加热和/或电介质加热， 可以引起在胆留型液晶材料2中的手性分子的螺距的逐渐改变。换言之，有可能以逐渐且可靠的方式控制胆留型液晶的反射波长带的位置和/或其反射/透射幅度，而连续扫过电磁频谱。也可通过使用如图1所示的电极可控制地在胆留型液晶2上施加电压来获得这种控制。为便于解释本发明的目的，图1省略了用于将电极4耦合到电源或者类似元件 (未示出)的布线、电路等。根据本发明进一步的示例性实施方式，切换装置使得能够在胆留型液晶材料上施加剪切力、磁场和/或压力，以引起胆留型液晶材料中手性分子螺距的幅度和/或方向变化，以便改变胆留型液晶材料的波长反射带的位置。螺距的方向指的是胆留型液晶材料的螺旋轴的总体方向。图3为示出本发明的一种示例性实施方式工作原理的示意图。在该图中，针对若干温度T示出了胆甾型液晶滤光片(举例来说，如在图2a_图2e中所示的)的透射/反射特性。另外，图中示意性地示出了透射波长带怎样随着温度的升高而向较长波长λ偏移。 图中的曲线是以温度从左向右升高的顺序示出的。因此，在图3标示的最低温度处，透射/ 反射波长带以大约Xb*中心，即蓝色可见光的波长(约0.47 μ m)，随着温度的升高，接着是分别以大约λ g(绿色可见光，约0.50 μ m)、Ay(黄色可见光，约0. 58μπι)、λ0(橙色可见光，约0.60 μ m)以及λΓ(红色可见光，约0. 70μπι)为中心的透射波长带。以下描述包含在根据本发明第一方面或其实施方式的光谱检测器中包括的胆甾液晶层的不同示例性布置。如上已经提到的，根据本发明的一个实施方式，可能在不同光学状态之间切换胆留型光学滤光片，例如，在针对电磁频谱的一部分(例如，可见光的基本上整个的波长带)基本上完全透射和基本上完全反射之间切换。根据本发明的一个示例性实施方式，例如，将多个胆留型液晶层布置为堆叠，即一层在另一层之上，其中优选地，通过在每个层上施加电场(优选地独立于其他层)，根据上述描述每个层能够在不同光学状态之间切换。另外，每个胆留型液晶层一般具有与其他层不同的透射特性(例如，透射波长带的位置)。通过使用这种胆留型液晶层的组合，每个层可单独在不同光学状态间切换且具有特定透射特性，可通过在开和关之间切换一个或多个胆甾型液晶层来控制包括多个胆甾型液晶层的整个设备的光的反射波长带，如图4a_图4d 示意性所示。在图4a_图4d中，图左侧示出胆留型液晶层堆叠，在该特定示例性实施方式中，胆甾型液晶层堆叠包含4个在图4a-图4d中由字母“a”、“b”、“C”及“d”标示的胆甾型液晶层，其中这些层处在打开或者关闭的变化状态之中，该状态由文字“开”或者“关”标示。对于图4a_图4d中的四个示例性情况，在各个图右侧示出了透射通过所述堆叠的光的示例性波长光谱。在图4a-图4d示出的实施方式的上下文中，考虑光是从在图4a_图4d所示的堆叠的最长的一面入射到所述堆叠上，即从层堆叠的顶部到底部。根据本发明的另一实施方式，胆留型液晶层相互邻近布置，优选地，以形成一个层的方式布置，其中由此形成的层中的每个单独层具有相对于至少一个其他层不同的光谱响应。这样，可使胆留型光学滤光片的透射波长带随着在胆留型光学滤光片上的位置而改变。 整个由此形成的层或者每个单独层均可被配置成可在不同光学状态之间切换。 图5为本发明又一实施方式的侧视示意图，其中根据所示的本发明示例性实施方式的光谱检测器1包含由数字8表示的光电检测器阵列或者光电传感器阵列，该光电检测器阵列8能够感测电磁辐射(优选地包含可见光)。图5中的光谱检测器1进一步包含两个相互交叉定向布置的偏振片3，胆留型液晶层2夹在其间；以及被区段化以包含多个部分的光方向选择层7，其中该多个部分配置为使得至少一个部分布置为使得该部分能够选择入射到光谱检测器1上的与光方向选择层7的其他部分相比具有不同方向的光。举例来说， 光方向选择层可能包含一个或多个吸收准直器、棱镜等。一般来讲，每个部分能够选择入射到光谱检测器1上的与光方向选择层7的其他部分相比具有不同方向的光。光电检测器阵列的像素(未示出)可与光方向选择层7的区段或者部分相对齐，使得像素可与具有不同入射角度的光方向相关联。换言之，光电检测器允许将光谱信息作为入射角度的函数而获得。这样，能够进行光谱的方向扫描。优选地，光电检测器阵列8包含光电二极管阵列、电荷耦合设备(CCD)及光电晶体管阵列中的一个或多个。然而，光电检测器阵列并不限于这些选择，实际上，任何能够使用以实现本发明的第一方面或者其实施方式的功能的光电检测器阵列均被认为是在本发明的范围内。另外，为便于解释本发明的目的，图5省略了用于将光电检测器阵列耦合到处理单元、控制单元及分析设备等(未示出)的布线、电路等。如这里描述的布置在光电检测器阵列上的胆留型光学滤光片配置呈现为分层结构。然而，其也可能为其他配置，包括但是不限于弯曲光学滤光片或者具有至少两个面的光学滤光片。图6a及图6b是示出了本发明示例性实施方式的示意图。发光系统16包括光模块18，光模块18根据该特定实施方式配置为面板且其包括若干光源19 (如发光二极管)， 及根据本发明第一方面或者其实施方式的光谱检测器1。发光系统16进一步包含控制单元17，其可布置在发光系统16内部(优选地，与所述发光系统16集成)，或者布置成通过连接器20 (例如，连接线)连接到发光系统16的外部设备。还可考虑连接器20能够包含用于在控制单元17与发光系统16之间进行无线通信的无线通信链路。发光系统16根据光模块18的一个或者多个参数或者特性操作。优选地，所述一个或多个参数为由光源19发射的光的色点及显色指数中的一个或多个。为控制光模块18， 控制单元17适用于使用光谱检测器1执行至少一个测量，及在这样执行的测量的基础上， 控制光模块18的至少一个参数。因此，通过采用由光谱检测器1执行的测量，发光系统16允许以简单、可靠的方式控制支配发光系统的操作或者照明特性的参数。光谱检测器1可位于光模块18之内，或者在发光系统16内的其他各处(如图 6a-图6b所示出的)，但是光谱检测器1还可以位于发光系统16之外，其作为通过连接器 (例如连接线)连接到发光系统16的外部设备(未示出)。到发光系统的连接也能够是远程连接，例如通过IR通信等。也可能在光源环境中采用多个光模块。虽然已经参照其特定实施方式对本发明进行了描述，但是对本领 域技术人员来说，许多不同的变更、修改等将会变得清楚。所描述的实施方式并非为了限制如由所附权利要求所限定的本发明范围。另外，在权利要求中，“一个”并不排除多个的可能性。同时，权利要求中的任何附图标记都不应当被解释为对本发明范围的限制。总之，本发明涉及用于测量电磁频谱部分上的光特性的光谱检测器，所述光谱检测器包含胆留型液晶材料和切换装置，所述切换装置能够改变胆留型液晶材料的螺距，使得响应于所述切换装置而调整所述透射波长带的位置。光谱检测器能够进一步包含至少一个光方向选择结构，用于选择入射到光谱检测器上具有一定入射角度的光。本发明还涉及包含本发明的光谱检测器的发光系统。
权利要求
1.一种光谱检测器(1)，包括:至少一个包含胆留型液晶混合物的层O)；操作上耦合于所述层中的至少一个层的至少一个切换装置G)，用于改变包含在层中的胆留型液晶混合物中的手性组分的螺距；以及光电检测器阵列(8)，其耦合到所述层中的至少一个层。
2.根据权利要求1的光谱检测器，其中在操作上耦合于所述至少一个切换装置的所述至少一个胆留型液晶层中的胆留型液晶混合物为下列中的之一或更多热致变色的；光致变色的；以及当在所述至少一个层上施加电场时，对可见光光谱的至少一部分透明。
3.根据权利要求1的光谱检测器，其中在操作上耦合于所述至少一个切换装置的所述至少一个胆留型液晶层中的胆留型液晶混合物根据下列中的之一或更多来配置所述层的反射带的位置可变；以及所述层的反射带的幅度可变。
4.根据权利要求1的光谱检测器，其中所述至少一个切换装置适用于下列中的之一或更多加热胆留型液晶层；以及在胆留型液晶层上施加电场。
5.根据权利要求1的光谱检测器，其中耦合到所述至少一个切换装置的所述至少一个胆甾型液晶层布置为，使得所述胆留型液晶层的至少一部分中的胆留型液晶混合物的螺距不同于所述胆留型液晶层的其他部分中的胆留型液晶混合物的螺距。
6.根据权利要求1的光谱检测器，其进一步包括光方向选择层(7)，其中所述光方向选择层包含多个部分，所述多个部分配置为使得至少一个部分布置为使得其能够选择入射到光谱检测器上的、与所述光方向选择层的其他部分相比具有不同方向的光。
7.根据权利要求1的光谱检测器，其进一步包括至少两个偏振片，其中所述偏振片布置为使得包含胆留型液晶混合物的至少一个层布置在至少两个所述偏振片之间，以及使得至少一个所述偏振片相对于其他偏振片中的至少一个具有交叉定向。
8.根据权利要求1的光谱检测器，其进一步包括至少一个圆偏振片(11)。
9.根据权利要求1的光谱检测器，其进一步包括至少一个吸收层(12)。
10.根据权利要求1的光谱检测器，其进一步包括至少一个减反射层(13)。
11.根据权利要求1的光谱检测器，其进一步包括至少一个相位延迟层(15)。
12.根据权利要求1的光谱检测器，其包含多个层(2a,2b;2c(l)、2d(l)、2c(r)、 2d(r))，每个层包含胆留型液晶混合物，所述多个层层相互邻近布置以形成组合层，其中每个所述层与反射波长特性及偏振特性相关联，且其中所述组合层布置为使得透射通过所述组合层的光独立于入射到所述组合层上的光的偏振。
13.根据权利要求1的光谱检测器，其中所述至少一个切换装置能够改变包含在所述层中的胆留型液晶混合物中的手性组分的螺距的幅度及方向中的之一或更多。
14.一种发光系统(16)，包括:控制单元(17)；至少一个光模块(18)，其包括至少一个光源(19)，其中所述至少一个光模块根据多个参数操作；以及根据权利要求1-13中任一项的光谱检测器(1)；其中所述控制单元适用于使用所述光谱检测器执行至少一个测量；以及基于所述至少一个测量控制所述至少一个光模块的至少一个参数。
15.根据权利要求14的发光系统，其中所述参数是下列中的之一或更多由所述光源发射的光的色点；以及由所述光源发射的光的显色指数。
全文摘要
本发明涉及用于测量电磁频谱部分上的光特性的光谱检测器，所述光谱检测器包含胆甾型液晶材料和切换装置，所述切换装置能够改变胆甾型液晶材料的螺距，使得响应于所述切换装置而调整所述透射波长带的位置。光谱检测器可进一步包含至少一个光方向选择结构，用于选择入射到光谱检测器上的具有一定入射角度的光。本发明还涉及包括本发明的光谱检测器的发光系统。
文档编号G01J3/28GK102171544SQ200980139151
公开日2011年8月31日 申请日期2009年9月24日 优先权日2008年10月2日
发明者E·J·梅杰尔, R·A·M·希克梅特, T·范伯梅尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司