可调谐液晶光学装置的制作方法

专利名称：可调谐液晶光学装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及可调谐液晶光学装置及其制造方法。
背景技术：
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。

发明内容
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。本发明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。


通过结合以下附图对本发明的实施例的具体描述，以更好地理解本发明。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 本公开中讨论的发明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，并连接到另外的外部触点。以一种便宜的方式形成这种连接是不明显的。形成 这种连接时必须小心，以使相反的电极不接触。此外，该电极需要非常薄，导致到边缘的坚 固的连接变得困难。现在描述该TLCL制造的一个实施例。该方法从空的玻璃基板开始。用于这些基 板的玻璃是典型的硼硅酸盐玻璃，其被制成厚度非常薄、100微米或更小。该玻璃采用玻璃制造商推荐的工艺清洁。它们包括清洁剂肥皂、超声清洁、和去离 子水冲洗的结合。干净的基板随后涂覆透明导电薄膜电极。典型地，该电极是喷溅沉积的铟锡氧化 物，尽管其它薄膜沉积技术(例如蒸镀)也可被采用。为达到一图案化电极，该导电电极通 过阴影掩膜沉积，其中不被涂覆的区域被金属掩膜阻挡。下一步是形成液晶(LC)单元。形成液晶单元上、下表面的玻璃晶片首先被涂覆取 向层。这一层用于排列液晶分子。典型地，这会产生带有微观结构的表面。它可以是一随 后用布摩擦而结构化的聚酰亚胺层，或者是以产生高度结构化表面的方式沉积的氧化膜。在结构化表面形成后，该单元本身被制成。将三种材料沉积到形成液晶单元的玻 璃晶片的一个上。第一种材料是任意附加导电材料。通常是导电胶或焊料。同时，非导电粘合剂也被沉积来限定填充液晶材料的区域。非导电粘合剂通常是丙烯酸的、环氧的、或硅 树脂材料。最后，液晶材料被沉积。在沉积的一种或更多种材料中，包含有间隔体。该间隔 体通常是被紧密控制尺寸的玻璃球或聚合物球，用作设定液晶单元的厚度。最后，第二玻璃 晶片被放置到分配的材料的顶部，并且粘合材料通过热、压力和/或光被固化。接下来透镜结构被形成在第三玻璃晶片上。该透镜结构通常由具有变化的电学和 光学性质的聚合物层制成。附加的导电材料(例如导电粘合剂和焊料)以及结构化材料 (例如玻璃、聚合体、或金属间隔体)可以是一体的。其制成后通过光学粘合材料被粘结到 液晶单元。这时，一半的TLCL已经以晶片的形式制成。下一个步骤包括将两个半个TLCL晶片粘结在一起。两个晶片的底部玻璃背对背 地放置。此外，一个晶片相对于另外一个旋转90度，以使在每个半个TLCL中的液晶单元的 取向相互成90度。光学粘合剂放置在两晶片之间，并且晶片被取向，以使每个晶片中的单 个装置的光学轴被取向。然后采用热、压力和/或光固化该光学粘合剂。下一个步骤包括从晶片中分离TLCL。通常这是划刻和折断的过程、机械切割过程、 或光学切割过程。在划刻和折断过程中，在晶片中形成线性细槽(划刻线)，然后给晶片加 压，直到晶片沿该细槽断裂。对于机械切割，采用研磨轮去除分隔晶片的一部分的材料条 带。在光学切割过程中，采用激光去除分隔晶片的材料条带。完成后的TLCL可以通过连接导线、引线框架、或柔性电路而进行封闭。通常采用 导电粘合剂或焊料进行这种连接。在连接之后，在该TLCL边界的周围区域填充保护TLCL 不受恶劣环境和机械滥用破坏的封装材料。如要被重视的，每个半个TLCL具有其在一个方向取向液晶分子的取向层。液晶层 的电场调制为在一个方向上偏振的光生成折射率的空间变化。在垂直方向上偏振的光表现 出一致的折射率。通过在三明治结构中将两个偏振方向相互接近地结合，透镜有效地作用 于非偏振光。还应被重视的是，相同晶片被制造、分离成的半个TLCL可被容易地旋转90度，并 被翻转后与相似的半个TLCL配对以形成一个完整的TLCL。由于液晶分子在一个方向上取向，虽然透镜表面带有不同角度，从光轴上带有相 同但相反角度的光线会遇到不同的折射率。在图5C中示意性地示出了遇到第一液晶层的 光线比沿光轴方向传播的光线会更多地沿分子方向，并且之后相同的光线遇到几乎垂直于 分子方向的第二液晶层。尽管由于两个层中的每一个对光传播的影响非常不同，但两个取 向相反的取向层结合起来的效果基本上使入射光的角度相对于透镜具有相同的独立性。图 5A示意性地示出了非扰动的或零电压的液晶单元，而图5B示意性地示出了图5A中的液晶 单元被施加以空间调制电场。图6A是具有图5A所示的分离单元结构的两个半和TLCL配对在一起形成的完整 TLCL的侧视图，而图6B是表示偏振和预倾斜方向都具备的对应平面图。在图6A中示出了完整的TLCL三明治结构，其中每个半个TLCL具有两个分离单 元，该分离单元的取向层在相反方向延伸，即相反的预倾角。该分离单元大约是图4中的半 个TLCL液晶结构层的厚度的一半。其优势在于该取向层在每一分离层的液晶分子的排序 上具有更大的影响，进而可以导致更快的响应。如图6B所示，该分离单元提供沿着每个轴的两个方向上的液晶取向，结果产生的偏振在垂直的轴向上。图7A是表示用于标准无色透镜的实验结果绘图(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是对应于的图7A 用于标准TLCL的绘图。其表示用于TLCL透镜的具有相对强的角度不对称。在图8A的实施例中，控制液晶的电场的空间调制可不需要电场的透镜结构而实 现，如同在上述实施例中那样，而是采用孔图案化电极和具有复合介电常数的材料代替。这 种材料具有有效地可变的能力，以允许电荷随着控制信号频率来传播。这样在孔图案化电 极的水平面上的电荷可被限制在第一频率的环形电极，以第二频率均勻地越过该孔延伸， 并在第一频率和第二频率之间具有频率梯度。这样就可能使用预定频率实现越过孔的预想 的电场梯度分布，也可以采用该控制信号频率来控制这一分布。以一非限定性举例的方式，提供本发明的实施例的尺寸。将要被重视的是该尺寸 可根据设计的选择和材料的选择而有很大的变化。表面基板可由厚度为50至100微米的 玻璃制成。孔图案化电极可由不透明的金属(例如铝)制成，或者可以由透明的铟锡氧化 物(ITO)制成。电极的厚度可以在10至50纳米的范围内。频率制约介电常数材料可由厚 度约10纳米的氧化钛(TiO)制成。氧化钛具有随着控制信号频率变化的半导体性质。该频率制约介电常数(或复合电介质)材料可包括如下列出的多种材料。此种材 料的重要性质是它可表现出弱导电性，其根据控制信号频率而变化。这就允许了电场形状 的频率调谐，以控制光量或光功率，以及液晶光学装置的开/关操作的频率调谐。HDCL 化合物A)导电聚合体材料(i)具有至少一个ethylenically烯键式不饱和双结合物的可聚合单体(线性的 或循环的)化合物可被用作包括描述传导性的虚数部分的具有复合介电常数的材料。(ii) 作为主要成分的引发剂是UV-Vis、，OTR敏感或热敏分子(例如混合三苯硫化六氟锑盐，六 氟磷酸盐)的结合组合物。(iii) 一改变最终化合物介电常数或传导率的添加剂，这种材料 可以是有机离子化合物(例如甲基苯基K4-(2-甲基丙基)苯基]-六氟磷酸碘镦或 Triarylsulfonium hexafIuoroantimonate三芳基硫盐salts，混合在碳酸丙烯中)，或无 机离子化合物(例如Li+C104_，K+C104_等)或离子的有机金属-金属性(organo-metalique) 化合物。(iv)对UV-VUis，、OTR敏感的粘合剂，、或聚合的采用热引发剂来聚合敏感的粘合 剂，来增加聚合物对玻璃表面的粘性。该粘合剂可被用作表面处理剂或直接与溶液一体的 地增加粘性。(ν) —改变混合物粘性的填装充物。例子为了准备TLCL的第一 HDCL部分，90% (重量)的异癸基丙烯酸盐与0. 3 % 的Li+C104_(重量百分比)混合。然后3%的引发剂；2-羟基2-甲基1，1-苯基丙酮 (Darocurell73)被添加，该混合物在室温下小心搅拌以得到均勻的透明的溶液。然后加入 10%数量的ECA (2-氰基丙烯酸乙脂)(单体总量的重量百分比)，最终溶液在室温、黑暗条 件下小心搅拌15分钟。该混合物可由紫外线光源在15mV/cm2密度下通过暴露该材料3分钟而聚合。B)高介电常数液体TLCL的HDCL部分可以从任意透明液体材料中选择，例如具有2. 0至180. 0之间的ε，其具有随电场频率变化的弱的传导率。该液体可以是纯的或混合的碳酸亚烃酯族，例如 分别具有67至111的ε的碳酸丙烯(PC)、碳酸乙烯或碳酸甘油(GC)。进一步的化合物是 烷基、取代的烷基、碳酰烷基、碳酰烷氧基、芳基、取代芳基、碳酰芳基。进一步的化合物是纯 水、水与有机或无机化合物的混合物，例如甘油、碱盐、或稀有碱盐。例 1 具有高ε的HDCL通过在93%的甘油中混合7%的蒸馏水来制备。溶液在室温下 搅拌15分钟(溶液的折射率的值相对于隐蔽层的第二部分被调整到1. 4630)。C)电解质凝胶电解质凝胶的化合物如下所示(i)聚合材料被用作矩阵，(ii)离子化合物，(iii)离子转运蛋白。总的来说所有 商业上可利用的、易于与离子或离子转运蛋白化合物混合的聚合物(例如聚丙烯酸，环氧 材料，聚亚安酯，聚碳酸酯，聚苯基材料)可以被用作聚合物矩阵。含有该种阴离子或阳离 子(例如Li+，K+等)的离子化合物来自于可溶碱盐或稀有碱盐、有机的或有机-金属化合 物。离子转运蛋白材料可以是纯液体(例如碳酸丙烯(PC)、碳酸乙烯(EC)或两 种或更多种液体的混合物)，或具有极性基的单体(例如醚基或含苯氧基)。这个极性 基可以是侧链或与聚合物的主链形成一体。例如丙烯酸2(2-乙氧乙氧基)乙脂单体 (2 (2-Ethoxyethoxy) Ethylacrylate monomer)，其中醚基是长侧链并扮演离子转运蛋白的 角色。例1 电解质凝胶通过在80%重量的碳酸丙烯(PC)中溶解10%重量的PMMA来制备。溶 液在室温下搅拌过夜。然后在溶液中加入10%重量的量的Li+ClO4-并在室温下搅拌。最终 的凝胶状材料被用作TLCL的HDCL部分。P)离子导电液体具有不同传导率的离子液体材料也被用作TLCL的HDCL部分。这种材料被划 分为具有离子类型(例如氯酸盐、高氯酸盐、硼酸盐、磷酸盐、和碳酸盐)的不同的有机、 无机、或有机-金属化合物。这种材料的例子是1-丁基-3-甲基咪唑镥四氟硼酸盐 (l-Butyl-3-methylimidazolium tetraf luorobora)和 1-丁基-3-甲基咪唑镲六氟磷酸盐 (l-Butyl-3-methyl imidazolium hexafluoro phosphate)。这些材料直接用于隐蔽层的 高传导率部分。E)电子导电的i)聚合体共轭的聚合体的最重要的方面是它们作为电子导体的能力。这些材料的范围从传 统的聚合体(例如聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔)或PEDOT聚(3，4_亚乙二氧基噻吩) 和来自Clevios的PEDT到带有特殊的传导率性质的新聚合体(例如低带隙和固有导电的 聚合体)。ii)纳米粒子。被分散到晶片、有机溶剂、单体的材料，例如分散到晶片、或聚乙烯 乙二醇二丙烯酸盐的ATO ((SnO2) α9 (Sb2O5) α D，或以粉末形式通过喷溅作为薄膜涂覆在基 板上所采用的纳米粒子。或者碳纳米管(CNTs)，其具有柱状纳米结构的碳的同素异形体。这种材料可以被用作晶片中或有机材料(例如单体)中的分散的纳米颗粒。纳米颗粒可以 以不同的技术沉积，例如玻璃表面的旋转喷涂工艺。iii)金属氧化物。在TLCL技术中制备HDCL部分的其它可行方式是基于在玻璃基 板表面上沉积作为薄膜的金属氧化物。在这种情况下，金属化合物在氧化工艺之后沉积在 玻璃表面。在这种方法中，金属靶子被用于电子束、喷溅、或热蒸馏工艺。例如，金属氧化物化合物(如SnO2, Ti3O5，ZnS, ZnO2等)经过电子束技术制备后可 用作HDCL部分。iv)导电玻璃。导电玻璃也可以被用作TLCL技术的HDCL部分。在这种情况下，导 电材料可被掺杂到玻璃中(大部分)，并在薄膜沉积技术中用作靶子(例如电子束，喷溅，或 胶-凝胶工艺等)。例如，钼、银或它们的混合物可以被直接掺杂到玻璃中，并被用作薄膜沉积技术中 的导电玻璃靶子。而Ti3O5(氧化钛)层可为大约10纳米厚，提供某种离子导电性的聚合体可以起好 的作用，然而厚度应当在0. 1到3微米范围内。再次参考图8A，可选的中间层具有50微米的厚度并由玻璃制成。顶部和底部的取 向层可以是厚度约为20到40纳米的聚酰亚胺层，其被摩擦出引导液晶具有低角度预倾斜 的接地取向的屈服表面。这样具有空间调制形成梯度折射率透镜的单层液晶聚焦单一线性 偏振，以及如上所述的、根据入射角而被不同地聚焦的光。图8B表示带有两个一致的液晶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。空间调制电场源可以是图8A中相关的电极。中间基板被表 示为两个分离的基板，并且将要被重视的是，当晶片与多个液晶层组装时可采用单个基板。 中间层的电极也可以是由上层和下层液晶层共享的单一电极。图9表示采用分离单元的角度非对称补偿的侧视图。这种设计额外的好处是液晶 状态改变速度提高了 4倍。图10表示只有两个电极的分离单元的实施例的侧视图。在这一实施例中光传输 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。将要得到重视的是在以相反的 方式施加摩擦力时，通过为基板提供承受所述磨擦所需的机械支持，同时处理中间基板的 两个侧面是可行的。随着适当的涂覆(例如聚酰亚胺)，磨擦可形成带有预倾角的取向表 面。这种生产技术允许具有取向层表面的中间基板的生产可以薄到20至80微米的厚度。图12表示与图10相似的实施例，其中该中间基板被延伸材料代替。这就减小了 结构的厚度，进而改进了电场控制。例如，20微米厚的聚酰亚胺是合适的。聚合体材料的延 展也可以在聚合体上创造出表面的方向，其帮助保持液晶在取向层设定的方向上取向。延 展是各向异性(或二向色性)聚合体层生产中已知的技术。当在一预定方向上延展时，许 多聚合体可产生光学各向异性。这种各向异性的机制之一是分子链在延展方向上的取向。 当液晶与非延展性聚合体表面接触时，没有取向的优先方向。但是，如果聚合体被拉伸，并 且它包含偏向于液晶分子平行取向的分子，那么液晶会在拉伸方向取向。这样，不用具有磨 擦了的表面，当取向层仅存在于液晶单元的一个表面上时，延展材料可帮助保持液晶分子 的取向。当然，当液晶单元很薄时，如果中间基板没有在不同的取向上强烈吸引液晶分子，则单一取向层的影响是足够的。图13A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。在图13B的实施例中，孔图案化电极和复合电介质材料(见图8A)被设置 在顶部基板上，且该电极由两个面内分离单元共享。在一个实施例中，形成一种不用顶部电极的面内分离单元(IPSC)，并被结合到具 有孔图案化电极的IPSC。形成适当的90度的旋转来具有两个偏振。顶部基板可以制造得 比底部基板薄，这样两个顶部基板结合在一起来形成具有足够强度的事实上的中间基板， 且保持想要的整体厚度。可选择地，中间层可以单独制备，其包括具有孔图案化电极和复合电介质材料夹 在其中间的两个“顶部基板”，以及在夹层外表面上的取向层。该中间层随后可被组装到具 有四层液晶层的叠层上。在组件中间提供决定电场空间调制的层具有的优势是它如上等同地影响该层或 该调制层下方的层。通过提供中间电极，电极的分隔实质上是一分为二的，而且尽管需要驱 动两个电极单元，但电压和相应的功耗显著地减小。应当被重视的是一个四层TLCL可以以这种方式组装，可以具有直径约为1至3毫 米、厚度为约460微米的透镜。TLCL的光功率可以是大约10屈光度，其适合多数照相机的应用。图14表示包含分离单元的半个TLCL的侧视图。图15表示完整的TLCL的侧视图，其中每半个包括一分离单元。
权利要求
1.一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。
2.如权利要求1中所述的装置，包括四个液晶单元，用于作用于光的基本上垂直的线 性偏振。
3.如权利要求1或2所述的装置，其中所述预倾角是空间一致的。
4.如权利要求1、2或3所述的装置，其中所述装置是梯度折射率透镜。
5.如权利要求1-4任意一个所述的装置，还包括产生控制所述液晶材料的取向的电场 的电极。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述电极是平面电极，以及采用实质上均勻的折射 率和空间非均勻介电常数的层来空间调制所述电场。
7.如权利要求5所述的装置，其中所述电极是平面电极，所述电极中的一个被图案化， 以及采用与所述图案化电极相关的复合电介质材料的层空间调制所述电场，以根据控制信 号频率来整形所述电场。
8.如权利要求7所述的装置，其中所述一个电极是中间电极，该中间电极在相对的平 面电极之间操作，所述相对的平面电极各自限定在所述一个电极的每一侧上的电场。
9.如权利要求8所述的装置，其中所述中间电极被沉积在第一薄刚性基板的表面，第 二刚性基板被粘结到所述中间电极的上方，其中所述取向表面可以被设置在所述中间电极 的外表面上。
10.如权利要求1-9中任意一项所述的装置，其中所述分离液晶单元包括中间分隔基 板，该中间分隔基板具有限定液晶排列方向而不需要限定预倾角的表面。
11.如权利要求10所述的装置，其中所述中间分隔基板包含在所述排列方向上被拉伸 的薄片材料。
12.如权利要求11所述的装置，其中所述薄片材料由聚酰亚胺制成。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述薄片厚度小于60微米，优选约20微米厚。
14.一种具有层状结构的可调谐液晶光学装置，该装置包括两个相同的层状液晶光学装置，各自作用于一偏振方向，通过晶片工艺每次制成多个 并分离成单个，在90度旋转和翻转后结合在一起，其中所述两个相同的层状液晶光学装置 中的每一个基本上作用于两个垂直的光偏振中的一个。
15.如权利要求14所述的装置，其中所述相同的层状液晶光学装置包括具有相反符号 的预倾角的分离液晶单元。
16.如权利要求14或15所述的装置，其中所述装置是变焦透镜。
全文摘要
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。
文档编号G02F1/137GK102057315SQ200980121162
公开日2011年5月11日 申请日期2009年6月5日 优先权日2008年6月6日
发明者卡伦·阿萨特里安, 弗拉底米尔·普雷尼亚科夫, 彼得·P·克拉克, 迪格兰·加尔斯蒂安, 阿尔门·佐哈拉拜亚恩, 阿拉姆·巴格拉姆亚姆, 阿米尔·图尔克 申请人:兰斯维克托公司