明显的作用。当该聚合物棱镜层32b复合到TOLC层32a之后，由于棱镜结构32c的存在，使得该I3DLC层对应交界面的一侧同时具有与该棱镜结构32c相互补的凹凸结构，因而其总的效果是使得该光学折射可调层32的上下两个表面相互平行且都垂直于z轴。如图8所示的实施方式中，该聚合物棱镜层32b设置在TOLC层32a的入光面侧，即光线首先进入聚合物棱镜层32b，然后折射进入TOLC层32a。然而，当聚合物棱镜层32b设置在TOLC层32a的出光面侧时，同样也可以达到本发明所主张的技术效果。作为本领域技术人员，也应当理解两者的原理实质上一致。
[0059]PDLC层32a由复数个液晶微滴(LC Droplets) 32e和聚合物材料层(Polymer) 32d构成。该复数个液晶微滴32e，为均匀分布于该聚合物材料层32d的内部，其微滴的大小可大于可见光的波长，或小于可见光的波长。每个液晶微滴32e内部，包括复数个如图4所示的液晶分子22i，这些液晶分子22i为杆状的结构。同样的，这些液晶分子22i的光电特性表现为双折射的特性。当入射光的电场偏振方向(图中未标示)，为平行于该液晶分子22i长轴方向时，该入射光的相位延迟由异常光折射率η I I所决定；当入射光的电场偏振方向，为垂直于该液晶分子22i长轴方向时，该入射光的相位延迟，由寻常光折射率为η丄所决定。并且液晶分子为正单轴液晶时，具有η I >η丄的关系。
[0060]令聚合物材料层32d的折射率npl和聚合物棱镜层32b的折射率np2具有如下的关系:npl = np2 = np,且令np = η | |。此时，if = fL〈fc时，即Δ ε >0，该驱动电压所产生的电场，可旋转该液晶分子22i空间排列的方向，使该液晶分子22i的长轴沿电场的方向排列，液晶微滴32e的折射率表现为η | |时，则整个TOLC层32a的有效折射率neff = np,此处有效折射率neff是把整个TOLC层32a看做一层媒质时等效出来的总体折射率。请参见图11，入射光线从聚合物棱镜层32b进入TOLC层32a时，在交界面上并未出现折射，即光线在整个光学折射可调层32内部的传播方向并未发生改变。
[0061]而当f = fH>fc时，即Δ ε〈0，该驱动电压所产生的电场，可旋转该液晶分子22i空间排列的方向，使该液晶分子22i的短轴沿电场的方向排列，液晶微滴32e的折射率表现为η丄时，则整个TOLC层32a的有效折射率neff〈np。请参见图12，此时，入射光线从聚合物棱镜层32b以一定角度进入roLC层32a时，在交界面上出现折射，即光线在整个光学折射可调层32内部的传播方向发生改变，且相对于斜面32f的法线而言，具有入射角小于出射角的关系。
[0062]同理，如果令np = η丄，则在f = fH>fc时，整个TOLC层32a的有效折射率neff>np，请参见图13，此时光线在交界面上出现的折射现象使得相对于斜面32f的法线而言，具有入射角大于出射角的关系。
[0063]上述两种情况是在聚合物材料层32d和聚合物棱镜层32b材质相同的情况下，这种方式有利于整个光学折射可调层32的制作。当然，作为本发明的发明主旨，即使聚合物材料层32d和聚合物棱镜层32b的材质不同，即npl # np2的情况下，也同样具有光线导向调控的效果。此时，当I3DLC层32a中的液晶微滴32e的折射率在η | |或η丄中切换时，光线从聚合物棱镜层32b入射到TOLC层32a的过程中，在交界面上的折射角出现由大到小或由小到大的变换。对于本领域技术人员来说，在获知本发明主旨的情况下，上述的具体方案，是可以通过简单的变化就能得到的，此处不再赘述。
[0064]因此，对于本发明的光导向器件而言，通过对驱动电压V (f)中的频率f的控制，使得v(f)具有对roix中液晶分子进行空间排列驱动的能力，进而让roix的光学折射率产生η I ——η丄互相切换的能力，结合到具有表面斜率的棱镜结构，让入射光在整个光学折射可调层32内的传播方向在交界面处随频率变化而变化，达到控制光导向的目的。
[0065]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种基于I3DLC的光导向器件，该光导向器件中的I3DLC为电压频率驱动型TOLC，该PDLC中的液晶微滴在所施加的驱动电压的频率变化下，其光学折射率具有从异常光折射率η Il到寻常光折射率η丄切换变换的能力，其特征在于:在所述TOLC的入光侧或出光侧中的至少一侧上嵌置一个嵌入层，所述嵌入层与所述TOLC的交界面形成具有可以引起光线折射的斜面，当所施加驱动电压的频率变化时，让通过该嵌入层和TOLC层的光在交界面处产生折射角的变化，从而形成在至少两个不同传导方向上进行切换的能力。2.如权利要求1所述的光导向器件，其特征在于:所述嵌入层为聚合物棱镜层，该聚合物棱镜层通过将复数个周期排列的棱镜结构设置在与TOLC的交界面上，形成所述具有可以引起光线折射的斜面。3.如权利要求2所述的光导向器件，其特征在于:所述棱镜结构为三角状突起，该棱镜结构包含至少一个斜率不等于零的斜面。4.如权利要求2所述的光导向器件，其特征在于:所述棱镜结构为三角状突起，该棱镜结构的三角状突起的两个斜面中，包括一个与xy平面倾斜的斜面和与xy平面垂直的斜面，其中该与xy平面倾斜的斜面构成所述具有可以引起光线折射的斜面。5.如权利要求2所述的光导向器件，其特征在于:所述聚合物棱镜层的折射率与所述I3DLC中的聚合物层的折射率相等，且同时与所述I3DLC中的液晶微滴的异常光折射率n Il相等，艮P npl = np2 = η I = np。6.如权利要求5所述的光导向器件，其特征在于:当驱动电压的频率使得所述液晶微滴的折射率表现为nil时，所述TOLC的有效折射率neff = np,入射光线从聚合物棱镜层进入TOLC时，在交界面上并未出现折射；当驱动电压的频率使得所述液晶微滴的折射率表现为η丄时，所述TOLC的有效折射率neff〈np，入射光线从聚合物棱镜层以一定角度进入TOLC时，在交界面上出现折射，且具有入射角小于出射角的关系。7.如权利要求2所述的光导向器件，其特征在于:所述聚合物棱镜层的折射率npl与所述TOLC中的聚合物层的折射率np2相等，且同时与所述TOLC中的液晶微滴的寻常光折射率η丄相等，即npl = np2 = η丄=np。8.如权利要求7所述的光导向器件，其特征在于:当驱动电压的频率使得所述液晶微滴的折射率表现为η丄时，所述TOLC的有效折射率neff = np，入射光线从聚合物棱镜层进入TOLC时，在交界面上并未出现折射；当驱动电压的频率使得所述液晶微滴的折射率表现为nil时，所述TOLC的有效折射率nefT>np，入射光线从聚合物棱镜层以一定角度进入TOLC时，在交界面上出现折射，且具有入射角大于出射角的关系。9.如权利要求1所述的光导向器件，其特征在于:所述TOLC与所述嵌入层形成光学折射可调层，所述光导向器件按入射光到出射光方向依次还包括:上透明基材、上ITO电极层、光学折射可调层、下ITO电极层与下透明基材。10.一种基于roLC的光导向器件，其特征在于:按出射光方向依次包括:上透明基材、上ITO电极层、光学折射可调层、下ITO电极层与下透明基材，所述光学折射可调层包括roLC与聚合物棱镜层，所述roLC中的液晶微滴，在所施加的驱动电压的频率变化下，其光学折射率具有从异常光折射率η Il到寻常光折射率η丄切换变换的能力，所述聚合物棱镜层复合在所述roLC的入光面或出光面中的至少一个表面中，该聚合物棱镜层通过将复数个周期排列的棱镜结构设置在与roLC的交界面上，形成具有可以引起光线折射的斜面的效果，当所施加驱动电压的频率变化时，让通过该聚合物棱镜层和roLC的光在交界面处产生折射角的变化，从而形成在至少两个不同传导方向上进行切换的能力。11.如权利要求10所述的光导向器件，其特征在于:所述上ITO电极层和下ITO电极层为透明的电极层，设置在所述上透明基材和下透明基材的内侧面上，且该上ITO电极层、下ITO电极层，与驱动电压V(f)连接，其中，f为该驱动电压的驱动频率。
【专利摘要】本发明揭示了一种基于PDLC的光导向器件，该光导向器件中的PDLC为电压频率驱动型PDLC，该PDLC中的液晶微滴，在所施加的驱动电压的频率变化下，其光学折射率具有从异常光折射率n∥到寻常光折射率n⊥切换变换的能力，在所述PDLC的入光面或出光面中的至少一个表面中，设置一个嵌入层，使得所述嵌入层与PDLC的交界面上具有可以引起光线折射的斜面，当所施加驱动电压的频率变化时，让通过该嵌入层和PDLC层的光在交界面处产生折射角的变化，从而形成在至少两个不同传导方向上进行切换的能力。本发明同时提出了两种应用上述光导向装置制作而成的光电装置，丰富了该领域的应用。
【IPC分类】G02F1/29, G02F1/1335, G02F1/1334
【公开号】CN104965372
【申请号】CN201510460178
【发明人】林明彦
【申请人】张家港康得新光电材料有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月30日