CN116148962A - 双面液晶体光栅的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双面液晶体光栅的制作方法，包括如下步骤：提供一个公共基底，在所述公共基底的两个相对面分别制作两个液晶体光栅，形成双面液晶体光栅；其中，各所述液晶体光栅远离所述公共基底的一侧具有基底，所述基底与所述公共基底之间形成有一一对应设置的曝光区和刻蚀区，所述刻蚀区内填充有液晶混合物；其中一个所述液晶体光栅的刻蚀区与另一个所述液晶体光栅的刻蚀区对应设置且光栅矢量相反。本发明工艺简单方便，实现双面液晶体光栅的薄形化设计，在制作过程中无需通过覆膜来充当双面液晶体光栅的保护层。相较于单面液晶体光栅而言，本发明制备的双面液晶体光栅可以实现二维扩瞳效果，得到更大出瞳范围，且成像效果更好，改善用户体验。

Description

双面液晶体光栅的制作方法

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种双面液晶体光栅的制作方法。

背景技术

目前，应用于AR(Augmented Reality，增强现实技术)的光栅一般采用单面液晶体光栅，但是，单面液晶体光栅不能做到二维扩瞳，无法得到更大的出瞳范围，使得人眼看到的虚像尺寸过小，而出瞳尺寸过小将导致人眼只能在较小空间范围内看到所成虚像而无法自由的移动，影响用户体验。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种双面液晶体光栅的制作方法，旨在解决现有的单面液晶体光栅不能做到二维扩瞳的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种双面液晶体光栅的制作方法，所述双面液晶体光栅的制作方法包括如下步骤：

提供一个公共基底，在所述公共基底的两个相对面分别制作两个液晶体光栅，形成双面液晶体光栅；

其中，各所述液晶体光栅远离所述公共基底的一侧具有基底，所述基底与所述公共基底之间形成有一一对应设置的曝光区和刻蚀区，所述刻蚀区内填充有液晶混合物；其中一个所述液晶体光栅的刻蚀区与另一个所述液晶体光栅的刻蚀区对应设置且光栅矢量相反。

优选地，所述提供一个公共基底，在所述公共基底的两个相对面分别制作两个液晶体光栅，形成双面液晶体光栅的步骤包括：

在所述公共基底的两面分别铺设配向层，并且，提供两个所述基底，在各所述基底上铺设胶层；

对各所述胶层进行刻蚀，形成刻蚀区，并对各所述配向层进行曝光，形成曝光区；

向各所述刻蚀区内填充液晶混合物；

将两个基底分别粘接于所述公共基底的两面，以使位于所述公共基底同一面的所述胶层和所述配向层中，所述刻蚀区与所述曝光区的数量一致且一一对应粘接，形成由两个所述液晶体光栅组成的所述双面液晶体光栅。

优选地，其中一个所述胶层的所述刻蚀区为第一刻蚀区，另一个所述胶层的所述刻蚀区为第二刻蚀区；

所述第一刻蚀区的数量为两个，分别为耦入区和第一耦出区；所述第二刻蚀区的数量为一个，所述第二刻蚀区为第二耦出区；所述第一耦出区和所述第二耦出区对应设置且光栅矢量相反。

优选地，所述第一耦出区呈透射式耦出区，所述第二耦出区为反射式耦出区。

优选地，所述向各所述刻蚀区内填充液晶混合物的步骤包括：

将液晶混合物旋涂或灌注进各所述刻蚀区内；其中，所述液晶混合物为非可聚合液晶单体、手性剂以及溶剂混合形成的混合物；或者，所述液晶混合物为可聚合液晶单体、手性剂、引发剂、助引发剂以及溶剂混合形成的混合物；

旋涂或灌注进所述透射式耦出区内的液晶混合物中，手性剂的HTP>10，手性剂的含量占所述液晶混合物的1％～10％，且所述第一耦出区的深度大于1μm；

旋涂或灌注进所述反射式耦出区内的液晶混合物中，手性剂的HTP>100，手性剂的含量占所述液晶混合物的1％～5％，且所述第二耦出区的深度大于3μm。

优选地，所述第一耦出区的手性剂和所述第二耦出区的手性剂的旋向相反；并且，与所述第一耦出区对应粘接的所述曝光区和与所述第二耦出区对应粘接的所述曝光区的曝光方向相反。

优选地，所述在所述公共基底的两面分别铺设配向层，并且，提供两个所述基底，在各所述基底上铺设胶层的步骤包括：

在各所述基底上旋涂与所述基底的折射率一致或基本一致的粘胶，形成所述胶层；

在所述公共基底的两面分别旋涂、喷涂、喷墨打印或刮涂一层配向薄膜，并对所述配向薄膜进行光致配向、摩擦配向或离子束配向处理，以在公共基底的两面分别形成所述配向层。

优选地，各所述胶层的折射率和与其所在的所述基底的折射率的差值范围为-0.1～0.1。

优选地，所述对各所述胶层进行刻蚀，形成刻蚀区，并对各所述配向层进行曝光，形成曝光区的步骤包括：

固化各所述胶层，采用光刻或电子束刻方式对各所述胶层进行刻蚀，形成所述刻蚀区；

采用双光束干涉曝光配掩膜版的方式对各所述配向层进行曝光，形成所述曝光区。

优选地，各所述胶层的厚度为100～1000um，各所述刻蚀区的深度为1～100um，且同一所述基底上所述胶层的厚度大于所述刻蚀区的厚度；且/或，

一一对应粘接的所述曝光区和所述刻蚀区中，所述曝光区的尺寸大于或等于所述刻蚀区的尺寸。

本发明双面液晶体光栅的制作方法，通过提供一个公共基底，在所述公共基底的两个相对面分别制作两个液晶体光栅，形成双面液晶体光栅，工艺简单方便，且两个液晶体光栅共用一个公共基底，厚度减薄，利于实现薄形化设计，且该双面液晶体光栅的最外侧为基底，基底可以充当保护层，在制作过程中无需通过覆膜来充当保护层。相较于单面液晶体光栅而言，本发明制备的双面液晶体光栅无需设置转折区，通过将对应设置的两个刻蚀区的光栅矢量设置为相反，就可以实现二维扩瞳效果，得到更大的出瞳范围，使得人眼看到的虚像尺寸较大，进而可允许人眼在较大空间范围内看到所成虚像自由的移动，改善用户体验。同时，本发明制备的双面液晶光栅还具有成像效果更好的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明双面液晶体光栅的制作方法第二实施例的流程示意图；

图2为本发明一实施例基板刻蚀前的侧视示意图；

图3为本发明一实施例基板刻蚀后的侧视示意图；

图4为本发明一实施例基板的刻蚀区填充液晶混合物后的侧视示意图；

图5为本发明一实施例公共基板曝光前的侧视示意图；

图6为本发明一实施例公共基板曝光后的侧视示意图；

图7为本发明一实施例液晶体光栅的侧视示意图；

图8为本发明一实施例双面液晶体光栅的侧视示意图；

图9为本发明一实施例双面液晶体光栅的光束衍射原理示意图；

图10为本发明双面液晶体光栅的制作方法中步骤S101的细化流程示意图；

图11为本发明双面液晶体光栅的制作方法中步骤S102的细化流程示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	双面液晶体光栅	42	第二刻蚀区
10	液晶体光栅	42a	第二耦出区
				11	第一液晶体光栅	50	胶层
12	第二液晶体光栅	51	第一胶层
				20	公共基底	52	第二胶层
30	基底	60	配向层
				31	第一基底	61	第一配向层
32	第二基底	62	第二配向层
				40	刻蚀区	70	液晶混合物
41	第一刻蚀区	80	曝光区
				41a	第一耦出区	81	第一曝光区
41b	耦入区	82	第二曝光区

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种双面液晶体光栅的制作方法。

本发明双面液晶体光栅的制作方法的第一实施例中，该方法包括以下步骤：

步骤S100，提供一个公共基底20，在所述公共基底20的两个相对面分别制作两个液晶体光栅10，形成双面液晶体光栅100；

其中，各所述液晶体光栅10远离所述公共基底20的一侧具有基底30，所述基底30与所述公共基底20之间形成有一一对应设置的曝光区80和刻蚀区40，所述刻蚀区40内填充有液晶混合物70；其中一个所述液晶体光栅10的刻蚀区40与另一个所述液晶体光栅10的刻蚀区40对应设置且光栅矢量相反。

参照图2至图8，公共基底20的两个相对面分别为公共基底20的正面和反面，在公共基底20的正面制作一个液晶体光栅10，在公共基底20的反面制作一个液晶体光栅10，形成双面液晶体光栅100，该两个液晶体光栅10相当于共用一个公共基底20的两个单面液晶体光栅10。

为了方便描述，本实施例将两个液晶体光栅10分别称为第一液晶体光栅11和第二液晶体光栅12；第一液晶体光栅11的基底30为第一基底31，曝光区80为第一曝光区81，刻蚀区40为第一刻蚀区41；第二液晶体光栅12的基底30为第二基底32，曝光区80为第二曝光区82，刻蚀区40为第二刻蚀区42。

所述第一液晶体光栅11中，第一基底31与公共基底20之间形成一一对应设置的第一曝光区81和第一刻蚀区41，可以理解地，第一刻蚀区41的形状可以是圆形、矩形、梯形或其他任意形状，第一刻蚀区41的形状可根据实际情况灵活设置，本实施例对第一刻蚀区41的形状不作限制。所述第二液晶体光栅12中，第二基底32与公共基底20之间形成一一对应设置的第二曝光区82和第二刻蚀区42，可以理解地，第二刻蚀区42的形状可以是圆形、矩形、梯形或其他任意形状，第二刻蚀区42的形状可根据实际情况灵活设置，本实施例对第二刻蚀区42的形状不作限制。

向第一刻蚀区41及第二刻蚀区42内填充液晶混合物70，液晶混合物70为非可聚合液晶单体、手性剂以及溶剂混合形成的混合物；或者，液晶混合物70为可聚合液晶单体、手性剂、引发剂、助引发剂以及溶剂混合形成的混合物；其中，手性剂可以选择不同型号，比如R5011、S5011、R811、S811、R1011或S1011等，不同型号的手性剂诱导液晶成螺旋结构能力不同，可根据实际情况选用不同型号的手性剂。引发剂包括紫外光引发体系与可见光引发体系，引发剂作用是在一定的波长范围内引发可聚合液晶单体发生聚合反应，常用的有光引发剂-1173、光引发剂-651、香豆素酮类引发剂[3,3'-羰基双(7-二乙胺香豆素)]等。助引发剂的作用是扩大引发剂使用的波长范围，主要有硼酸盐类(丁基三苯基硼酸盐)、胺类(N-苯基甘氨酸)等。溶剂的作用是将液晶混合物70的各组分混为均一体系，方便后续操作，溶剂包括有机/无机溶剂，主要有丙酮、甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、丙二醇甲醚醋酸酯等。

可以理解地，图2至图8中所示阴影区仅用于将液晶混合物70与曝光区80区分表示。向刻蚀区40内填充上述液晶混合物70，填充有液晶混合物70的各刻蚀区40形成光栅，刻蚀区40的深度即为光栅的厚度。将第一基底31与所述公共基底20之间的第一刻蚀区41与第一曝光区81一一对应粘接，形成第一液晶体光栅11，将第二基底32与公共基底20之间的第二刻蚀区42与第二曝光区82一一对应粘接，形成第二液晶体光栅12，进而形成双面液晶体光栅100。

进一步地，第一液晶体光栅11的第一刻蚀区41与第二液晶体光栅12的第二刻蚀区42对应设置且光栅矢量相反。需要说明的是，本实施例中，第一刻蚀区41的数量可以为两个，两个第一刻蚀区41各自对应设置有一个第一曝光区81，第二刻蚀区42的数量可以为一个，第二刻蚀区42对应设置有一个第二曝光区82。第二刻蚀区42与其中一个第一刻蚀区41对应设置，相对应设置的第一刻蚀区41和第二刻蚀区42分别为第一耦出区41a和第二耦出区42a，另一个第一刻蚀区41可为耦入区41b。

填充有液晶混合物70的耦入区41b、第一耦出区41a和第二耦出区42a分别形成耦入光栅、第一耦出光栅和第二耦出光栅，耦入区41b、第一耦出区41a和第二耦出区42a的深度可调，从而实现耦入光栅、第一耦出光栅和第二耦出光栅的厚度可调。本实施例的第一耦出区41a和第二耦出区42a的光栅矢量相反，比如，第一耦出区41a为反射式耦出区，则第二耦出区42a为透射式耦出区，耦入区41b可以为反射式耦入区41b或透射式耦入区41b。

本实施例制备的双面液晶体光栅100应用布拉格衍射原理，具体地，以第一耦出区41a为反射式耦出区，第二耦出区42a为透射式耦出区，耦入区41b为反射式耦入区41b为例进行说明。参照图9，入射到耦入区41b的光束进入波导后，首先经过第二耦出区42a进行传递，一部分光束衍射耦出，另一部分光束则经过全反射后进入第一耦出区41a，进入第一耦出区41a的一部分光线继续全反射进入上方的第二耦出区42a耦出，另一部分光线则经过衍射偏折一个角度后进入第二耦出区42a耦出，实现二维扩瞳效果，其余光线则继续全反射进行下一个循环。并且，通过第二耦出区42a耦出的光束密度较大，可提高成像效果。本实施例的双面液晶体光栅100可适用于AR和VR(Virtual Reality，虚拟现实技术)中。可以理解地，图9中的直线箭头表示的光束。

本实施例双面液晶体光栅100的制作方法，通过提供一个公共基底20，在所述公共基底20的两个相对面分别制作两个液晶体光栅10，形成双面液晶体光栅100，工艺简单方便，且两个液晶体光栅10共用一个公共基底20，厚度减薄，利于实现薄形化设计，且该双面液晶体光栅100的最外侧为基底30，基底30可以充当保护层，在制作过程中无需通过覆膜来充当保护层。相较于单面液晶体光栅10而言，本实施例制备的双面液晶体光栅100无需设置转折区，通过将对应设置的两个刻蚀区40的光栅矢量设置为相反，就可以实现二维扩瞳效果，得到更大的出瞳范围，使得人眼看到的虚像尺寸较大，进而可允许人眼在较大空间范围内看到所成虚像自由的移动，改善用户体验。同时，本实施例制备的双面液晶光栅还具有成像效果更好的优点。

另外，相对于浮雕光栅而言，本实施例制备的双面液晶体光栅100所应用的为布拉格衍射原理，1级衍射效率更高，可忽略高阶衍射。

进一步的，参照图1，为本发明液晶体光栅10的制作方法第二实施例的流程示意图，基于上述第一实施例，所述步骤S100包括：

步骤S101，在所述公共基底20的两面分别铺设配向层60，并且，提供两个所述基底30，在各所述基底30上铺设胶层50；

参照图2至图8，为了方便描述，本实施例第一液晶体光栅11的胶层50为第一胶层51，配向层60为第一配向层61；第二液晶体光栅12的胶层50为第二胶层52，配向层60为第二配向层62。

具体地，在第一基底31的一面铺设第一胶层51，第一胶层51由UV固化胶或热固化胶等形成，第一胶层51的厚度可根据实际情况灵活设置，在优选的实施例中，该第一胶层51的厚度为100～1000um，厚度设计合理，便于后续液晶体光栅10的制作。在公共基底20的正面铺设有第一配向层61，第一配向层61为后续固定液晶分子旋向做准备，可为液晶分子提供所需依附或对准的理想方向。本实施例的公共基底20和第一基底31均为玻璃基底30。

在第二基底32的一面铺设第二胶层52，第二胶层52由UV固化胶或热固化胶等形成，第二胶层52的厚度可根据实际情况灵活设置，在优选的实施例中，该第二胶层52的厚度为100～1000um，厚度设计合理，便于后续液晶体光栅10的制作。在公共基底20的反面铺设有第二配向层62，第二配向层62为后续固定液晶分子旋向做准备，可为液晶分子提供所需依附或对准的理想方向。本实施例的第二基底32为玻璃基底30。

步骤S102，对各所述胶层50进行刻蚀，形成刻蚀区40，并对各所述配向层60进行曝光，形成曝光区80；

对第一基底31上的第一胶层51进行刻蚀，形成第一刻蚀区41。对第二基底32上的第二胶层52进行刻蚀，形成第二刻蚀区42。可以理解地，第一刻蚀区41和第二刻蚀区42的形状可以是圆形、矩形、梯形或其他任意形状，第一刻蚀区41和第二刻蚀区42的形状可根据实际情况灵活设置，本实施例对第一刻蚀区41和第二刻蚀区42的形状不作限制。第一刻蚀区41和第二刻蚀区42分别为经过刻蚀后在第一胶层51的上表面和第二胶层52的上表面形成的凹槽，凹槽的顶端呈敞口设置，凹槽的底端则封闭设置。第一刻蚀区41的深度和第二刻蚀区42的深度，即各凹槽的深度可根据实际情况灵活调整，进而利于后续光栅厚度的调整。

对第一配向层61进行曝光，形成第一曝光区81，第一曝光区81的数量与第一刻蚀区41的数量一致。对第二配向层62进行曝光，形成第二曝光区82，第二曝光区82的数量与第二刻蚀区42的数量一致。

步骤S103，向各所述刻蚀区40内填充液晶混合物70；

具体地，向第一刻蚀区41以及第二刻蚀区42内填充液晶混合物70，液晶混合物70为非可聚合液晶单体、手性剂以及溶剂混合形成的混合物；或者，液晶混合物70为可聚合液晶单体、手性剂、引发剂、助引发剂以及溶剂混合形成的混合物；其中，手性剂可以选择不同型号，比如R5011、S5011、R811、S811、R1011或S1011等，不同型号的手性剂诱导液晶成螺旋结构能力不同，可根据实际情况选用不同型号的手性剂。引发剂包括紫外光引发体系与可见光引发体系，引发剂作用是在一定的波长范围内引发可聚合液晶单体发生聚合反应，常用的有光引发剂-1173、光引发剂-651、香豆素酮类引发剂[3,3'-羰基双(7-二乙胺香豆素)]等。助引发剂的作用是扩大引发剂使用的波长范围，主要有硼酸盐类(丁基三苯基硼酸盐)、胺类(N-苯基甘氨酸)等。溶剂的作用是将液晶混合物70的各组分混为均一体系，方便后续操作，溶剂包括有机/无机溶剂，主要有丙酮、甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、丙二醇甲醚醋酸酯等。

可以理解地，图2至图8中所示阴影区仅用于将液晶混合物70与曝光区80区分表示。向各刻蚀区40内填充上述液晶混合物70，填充有液晶混合物70的各刻蚀区40形成光栅，刻蚀区40的深度即为光栅的厚度。

步骤S104，将两个基底30分别粘接于所述公共基底20的两面，以使位于所述公共基底20同一面的所述胶层50和所述配向层60中，所述刻蚀区40与所述曝光区80的数量一致且一一对应粘接，形成由两个所述液晶体光栅10组成的所述双面液晶体光栅100。

具体地，将第一基底31粘接于公共基底20的正面，使得位于公共基底20正面的胶层50和配向层60中，即，第一液晶体光栅11的第一胶层51和第一配向层61中，第一刻蚀区41与第一曝光区81的数量一致且一一对应粘接。在一实施例中，第一刻蚀区41和第一曝光区81的数量均为两个，两个第一刻蚀区41中，其中一个刻蚀区40为耦入区41b，另一个刻蚀区40为第一耦出区41a。在第一基底31与公共基底20粘接过程中，将第一基底31的两个第一刻蚀区41与公共基底20的两个第一曝光区81面对面一一对准，并将第一基底31与公共基底20粘接在一起，使得第一刻蚀区41一一对应粘接在第一曝光区81上，形成第一液晶体光栅11。

将第二基底32粘接于公共基底20的反面，使得位于公共基底20反面的胶层50和配向层60中，即，第二液晶体光栅12的第二胶层52和第二配向层62中，第二刻蚀区42与第二曝光区82的数量一致且一一对应粘接。在一实施例中，第二刻蚀区42和第二曝光区82的数量均为一个，第二刻蚀区42为第二耦出区42a。在第二基底32与公共基底20粘接过程中，将第二基底32的第二刻蚀区42与公共基底20的第二曝光区82面对面对准，并将第二基底32与公共基底20粘接在一起，使得第二刻蚀区42对应地粘接在第二曝光区82上，形成第二液晶体光栅12，进而由第一液晶体光栅11和第二液晶体光栅12组成双面液晶体光栅100。

在一实施例中，第一液晶体光栅11和第二液晶体光栅12的制作过程可以同时进行，也可以先后进行。在优选的方式中，第一液晶体光栅11和第二液晶体光栅12的制作选用先后进行的方式，以下以第一液晶体光栅11的制作先于第二液晶体光栅12的制作为例进行说明。

可先在公共基底20的正面铺设第一配向层61，在第一基底31上铺设第一胶层51，对第一胶层51进行刻蚀，形成两个第一刻蚀区41，并对第一配向层61进行曝光，形成两个第一曝光区81。向各第一刻蚀区41内填充液晶混合物70。接着，将第一基底31的两个第一刻蚀区41与公共基底20的两个第一曝光区81面对面一一对准，并将第一基底31与公共基底20粘接在一起，使得第一刻蚀区41一一对应粘接在第一曝光区81上，形成第一液晶体光栅11。

然后，在公共基底20的反面铺设第二胶层52，并进行对第二液晶体光栅12的制作，第二液晶体光栅12的制作过程与第一液晶体光栅11的制作过程一致，在此不再赘述。

本实施例通过在公共基底20的正反两面分别制作两个液晶体光栅10即可实现双面液晶体光栅100的制作，工艺简单方便。相较于现有采用多个玻璃基底30拼接的方式制成单面液晶体光栅10而言，通过采用本实施例中各液晶体光栅10的制作方法，使得各液晶体光栅10的刻蚀区40形成在同一块基底30上，从而将不同区域体光栅整合到同一块基底30上，将形成有曝光区80的公共基底20与形成有刻蚀区40的基底30粘接即可形成液晶体光栅10，无需经过多个玻璃基底30拼接，避免液晶体光栅10的玻璃基底30边缘漏光的情况，提高液晶体光栅10的衍射效率。相较于采用喷涂方式制成的液晶体光栅10而言，通过采用本实施例中各液晶体光栅10的制作方法，使得液晶体光栅10的各刻蚀区40的深度可调，实现各光栅厚度可调，进而实现液晶体光栅10的衍射效率的调节，工艺兼容性好、灵活性高。

另外，现有的采用喷涂方式制成的液晶体光栅10只适用于其液晶混合物70为可聚合液晶单体、手性剂、引发剂、助引发剂以及溶剂混合形成的混合物的情况，不适用于液晶混合物70为非可聚合液晶单体、手性剂以及溶剂混合形成的混合物的情况。而本实施例中，各液晶体光栅10的制作方法此两者情况都适用，进一步提高工艺兼容性和灵活性。

第一液晶体光栅11的第一耦出区41a和第二液晶体光栅12的第二耦出区42a对应设置且光栅矢量相反。参照图8，耦入区41b位于第一耦出区41a的左侧，第二耦出区42a则正对设置在第一耦出区41a的下方，且第一耦出区41a和第二耦出区42a的光栅矢量相反，实现二维扩瞳效果。

进一步地，所述第一耦出区41a和第二耦出区42a中的其中一者为透射式耦出区，另一者为反射式耦出区，实现第一耦出区41a光栅矢量和第二耦出区42a光栅矢量的反向设置，实现二维扩瞳效果。

更进一步地，步骤S103包括：

步骤S1031，将液晶混合物70旋涂或灌注进各所述刻蚀区40内；其中，所述液晶混合物70为非可聚合液晶单体、手性剂以及溶剂混合形成的混合物；或者，所述液晶混合物70为可聚合液晶单体、手性剂、引发剂、助引发剂以及溶剂混合形成的混合物；

旋涂或灌注进所述透射式耦出区内的液晶混合物70中，手性剂的HTP>10，手性剂的含量占所述液晶混合物70的1％～10％，且所述第一耦出区41a的深度大于1μm；

旋涂或灌注进所述反射式耦出区内的液晶混合物70中，手性剂的HTP>100，手性剂的含量占所述液晶混合物70的1％～5％，且所述第二耦出区42a的深度大于3μm。

采用旋涂或灌注的方式将液晶混合物70均匀地填充进各刻蚀区40内，填充有液晶混合物70的各刻蚀区40形成光栅。

在一实施例中，液晶混合物70可以为非可聚合液晶单体、手性剂以及溶剂混合形成的混合物，其中，手性剂可以选择不同型号，比如R5011、S5011、R811、S811、R1011或S1011等，不同型号的手性剂诱导液晶成螺旋结构能力不同，可根据实际情况选用不同型号的手性剂。溶剂的作用是将液晶混合物70的各组分混为均一体系，方便后续操作，溶剂包括有机/无机溶剂，主要有丙酮、甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、丙二醇甲醚醋酸酯等。

在另一实施例中，液晶混合物70为可聚合液晶单体、手性剂、引发剂、助引发剂以及溶剂混合形成的混合物；其中，手性剂可以选择不同型号，比如R5011、S5011、R811、S811、R1011或S1011等，不同型号的手性剂诱导液晶成螺旋结构能力不同，可根据实际情况选用不同型号的手性剂。引发剂包括紫外光引发体系与可见光引发体系，引发剂作用是在一定的波长范围内引发可聚合液晶单体发生聚合反应，常用的有光引发剂-1173、光引发剂-651、香豆素酮类引发剂[3,3'-羰基双(7-二乙胺香豆素)]等。助引发剂的作用是扩大引发剂使用的波长范围，主要有硼酸盐类(丁基三苯基硼酸盐)、胺类(N-苯基甘氨酸)等。溶剂的作用是将液晶混合物70的各组分混为均一体系，方便后续操作，溶剂包括有机/无机溶剂，主要有丙酮、甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、丙二醇甲醚醋酸酯等。

通过调节液晶混合物70中手性剂种类、含量以及刻蚀区40厚度来对耦出光栅进行调节。具体地，若第一耦出区41a和第二耦出区42a的其中一者为透射式耦出区，其根据所制备的颜色不同(红、绿、蓝)的不同来选用不同种类及含量的手性剂，优选地，手性剂的HTP>10，手性剂的含量占第一耦出区41a内液晶混合物70的1％～10％，且第一耦出区41a的深度大于1μm，实现光线的透射；若第一耦出区41a和第二耦出区42a的另一者为反射式耦出区，其根据所制备的颜色不同(红、绿、蓝)的不同来选用不同种类及含量的手性剂，优选地，手性剂的HTP>100，手性剂的含量占第二耦出区42a液晶混合物70的1％～5％，且第二耦出区42a的深度大于3μm，实现光线的反射。

本实施例中，所述第一耦出区41a的手性剂和所述第二耦出区42a的手性剂的旋向相反；并且，与所述第一耦出区41a对应粘接的所述曝光区80和与所述第二耦出区42a对应粘接的所述曝光区80的曝光方向相反。

具体地，第一耦出区41a选用左旋手性剂，第二耦出区42a选用右旋手性剂；或者，第一耦出区41a选用右旋手性剂，第二耦出区42a选用左旋手性剂。与第一耦出区41a对应粘接的曝光区80为第一曝光区81，与第二耦出区42a对应粘接的曝光区80为第二曝光区82，第一曝光区81和第二曝光区82的曝光方向相反。更具体地，第一曝光区81可为左倾条纹，第二曝光区82可为右倾螺纹；或者，第一曝光区81可为右倾条纹，第二曝光区82可为左倾螺纹，实现第一耦出区41a光栅矢量和第二耦出区42a光栅矢量的反向设置。

进一步的，参照图10，基于上述第二实施例，所述步骤S101包括：

步骤S1011，在各所述基底30上旋涂与所述基底20的折射率一致或基本一致的粘胶，形成所述胶层50；

具体地，在各基底30的一面旋涂粘胶，以在各基底30的一面形成胶层50。采用旋涂的方式向公共基底20涂布粘胶，利于提高胶层50的厚度均匀性。粘胶的折射率和与其所在的基底20的折射率一致或基本一致，优选地，各胶层50的折射率与与其所在的基底20的折射率的差值范围为-0.1～0.1，以防胶层50和与其所在的基底20的折射率相差过大导致光束路径发生改变而不能正常传播的情况。

步骤S1012，在公共基底20的两面分别旋涂、喷涂、喷墨打印或刮涂一层配向薄膜，并对所述配向薄膜进行光致配向、摩擦配向或离子束配向处理，以在公共基底20的两面分别形成所述配向层60。

采用旋涂、喷涂、喷墨打印或刮涂的方式在公共基底20的正反两面分别形成一层配向薄膜，优选地，为保证配向薄膜的厚度均匀性，可采用旋涂方式在公共基底20的表面形成配向薄膜。对配向薄膜进行光子配向、摩擦配向或离子束配向处理，形成配向层60。本实施例的配向层60的材料为聚酰亚胺、偶氮染料(亮黄)、肉桂酰支链聚合物(PVMC)等。

进一步地，参照图11，基于上述第二实施例，所述步骤S102包括：

步骤S1021，固化各所述胶层50，采用光刻或电子束刻方式对各所述胶层50进行刻蚀，形成所述刻蚀区40；

在基底30上旋涂粘胶后，形成胶层50，胶层50由UV固化胶或热固化胶等形成，在进行刻蚀之前，需先对胶层50进行固化，以便后续进行刻蚀。对胶层50进行刻蚀后形成刻蚀区40，刻蚀区40可以是圆形、矩形、梯形或其他任意形状，两个刻蚀区40之间的形状可以相同，也可以不相同，从而在向各刻蚀区40内填充液晶混合物70后，形成形状相同或不同的耦入区41b、第一耦出区41a和第二耦出区42a。

第一刻蚀区41的数量为两个，分别为耦入区41b和第一耦出区41a，其中，耦入区41b为圆形，第一耦出区41a为矩形。耦入区41b和第一耦出区41a的形状可以根据实际情况灵活设置，本实施例对耦入区41b和第一耦出区41a43的形状不作限制。第二刻蚀区42的数量为一个，为第二耦出区42a，为了便于光线的传导，第一耦出区41a和第二耦出区42a的形状相同。

在优选的实施例中，各胶层50的厚度为100～1000um，各刻蚀区40的深度为1～100um，且同一基底30上胶层50的厚度大于刻蚀区40的厚度。如前所述，各刻蚀区40的深度即为光栅的厚度，各刻蚀区40的深度可在1～100um范围内灵活调整，即耦入光栅、第一耦出光栅和第二耦出光栅的厚度可在1～100um范围内灵活调整，满足不同的使用需求。并且，同一基底30上胶层50的厚度大于刻蚀区40的厚度，即，同一液晶体光栅10中，胶层50的厚度大于刻蚀区40的厚度。

在优选的实施例中，一一对应粘接的所述曝光区80和所述刻蚀区40中，所述曝光区80的形成与所述刻蚀区40的形状匹配或类似。并且，一一对应粘接的所述曝光区80和所述刻蚀区40中，所述曝光区80的尺寸大于或等于所述刻蚀区40的尺寸，以对液晶体混合物起到有效配向作用。具体地，粘接在耦入区41b上方的第一曝光区81的尺寸大于或等于耦入区41b的尺寸，该曝光区80的边缘与耦入区41b的边缘重叠或者外扩于耦入区41b的边缘；粘接在第一耦出区41a上方的第一曝光区81的尺寸大于或等于第一耦出区41a的尺寸，该第一曝光区81的边缘与第一耦出区41a的边缘重叠或者外扩于第一耦出区41a的边缘；粘接在第二耦出区42a下方的第二曝光区82的尺寸大于或等于第二耦出区42a的尺寸，该第二曝光区82的边缘与第二耦出区42a的边缘重叠或者外扩于第二耦出区42a的边缘。

步骤S1022，采用双光束干涉曝光配掩膜版的方式对各所述配向层60进行曝光，形成所述曝光区80。

可以理解地，掩膜版为光学掩膜版，光学掩模板在薄膜、塑料或玻璃基体材料上制作各种功能图形并精确定位。采用双光束干涉曝光配掩膜版的方式对各配向层60进行曝光后可形成曝光区80。

在一实施例中，步骤S104之后，还包括：

步骤S105，在70～80℃的温度下对各所述液晶体光栅10加热1～5min。

公共基底20与各基底30之间通过粘胶粘接在一起之后，在在70～80℃的温度下对各液晶体光栅10加热1～5min，提高公共基底20与各基底30之间的粘接稳定性，进而提高双面液晶体光栅100的结构稳定性。

更进一步地，在步骤S105之后，还包括：

步骤S106，当所述液晶混合物70为非可聚合液晶单体、手性剂以及溶剂混合形成的混合物时，对各所述液晶体光栅10进行固化处理。

具体地，在70～80℃的温度下对各所述液晶体光栅10加热1～5min后，自然冷却，并当液晶混合物70为非可聚合液晶单体、手性剂以及溶剂混合形成的混合物时，对各所述液晶体光栅10进行固化处理，以实现公共基底20与各基底30之间粘胶以及液晶混合物70的固化，提高双面液晶体光栅100的结构稳定性。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种双面液晶体光栅的制作方法，其特征在于，所述双面液晶体光栅的制作方法包括如下步骤：

提供一个公共基底，在所述公共基底的两个相对面分别制作两个液晶体光栅，形成双面液晶体光栅；

其中，各所述液晶体光栅远离所述公共基底的一侧具有基底，所述基底与所述公共基底之间形成有一一对应设置的曝光区和刻蚀区，所述刻蚀区内填充有液晶混合物；其中一个所述液晶体光栅的刻蚀区与另一个所述液晶体光栅的刻蚀区对应设置且光栅矢量相反。

2.如权利要求1所述的双面液晶体光栅的制作方法，其特征在于，所述提供一个公共基底，在所述公共基底的两个相对面分别制作两个液晶体光栅，形成双面液晶体光栅的步骤包括：

在所述公共基底的两面分别铺设配向层，并且，提供两个所述基底，在各所述基底上铺设胶层；

对各所述胶层进行刻蚀，形成刻蚀区，并对各所述配向层进行曝光，形成曝光区；

向各所述刻蚀区内填充液晶混合物；

将两个基底分别粘接于所述公共基底的两面，以使位于所述公共基底同一面的所述胶层和所述配向层中，所述刻蚀区与所述曝光区的数量一致且一一对应粘接，形成由两个所述液晶体光栅组成的所述双面液晶体光栅。

3.如权利要求2所述的双面液晶体光栅的制作方法，其特征在于，其中一个所述胶层的所述刻蚀区为第一刻蚀区，另一个所述胶层的所述刻蚀区为第二刻蚀区；

所述第一刻蚀区的数量为两个，分别为耦入区和第一耦出区；所述第二刻蚀区的数量为一个，所述第二刻蚀区为第二耦出区；所述第一耦出区和所述第二耦出区对应设置且光栅矢量相反。

4.如权利要求3所述的双面液晶体光栅的制作方法，其特征在于，所述第一耦出区和第二耦出区中的其中一者为透射式耦出区，另一者为反射式耦出区。

5.如权利要求4所述的双面液晶体光栅的制作方法，其特征在于，所述向各所述刻蚀区内填充液晶混合物的步骤包括：

将液晶混合物旋涂或灌注进各所述刻蚀区内；其中，所述液晶混合物为非可聚合液晶单体、手性剂以及溶剂混合形成的混合物；或者，所述液晶混合物为可聚合液晶单体、手性剂、引发剂、助引发剂以及溶剂混合形成的混合物；

旋涂或灌注进所述透射式耦出区内的液晶混合物中，手性剂的HTP>10，手性剂的含量占所述液晶混合物的1％～10％，且所述第一耦出区的深度大于1μm；

旋涂或灌注进所述反射式耦出区的液晶混合物中，手性剂的HTP>100，手性剂的含量占所述液晶混合物的1％～5％，且所述第二耦出区的深度大于3μm。

6.如权利要求5所述的双面液晶体光栅的制作方法，其特征在于，所述第一耦出区的手性剂和所述第二耦出区的手性剂的旋向相反；并且，与所述第一耦出区对应粘接的所述曝光区和与所述第二耦出区对应粘接的所述曝光区的曝光方向相反。

7.如权利要求2-6中任一项所述的双面液晶体光栅的制作方法，其特征在于，所述在所述公共基底的两面分别铺设配向层，并且，提供两个所述基底，在各所述基底上铺设胶层的步骤包括：

在各所述基底上旋涂与所述基底的折射率一致或基本一致的粘胶，形成所述胶层；

在所述公共基底的两面分别旋涂、喷涂、喷墨打印或刮涂一层配向薄膜，并对所述配向薄膜进行光致配向、摩擦配向或离子束配向处理，以在公共基底的两面分别形成所述配向层。

8.如权利要求7所述的双面液晶体光栅的制作方法，其特征在于，各所述胶层的折射率和与其所在的所述基底的折射率的差值范围为-0.1～0.1。

9.如权利要求2-6中任一项所述的双面液晶体光栅的制作方法，其特征在于，所述对各所述胶层进行刻蚀，形成刻蚀区，并对各所述配向层进行曝光，形成曝光区的步骤包括：

固化各所述胶层，采用光刻或电子束刻方式对各所述胶层进行刻蚀，形成所述刻蚀区；

采用双光束干涉曝光配掩膜版的方式对各所述配向层进行曝光，形成所述曝光区。

10.如权利要求2-6中任一项所述的双面液晶体光栅的制作方法，其特征在于，各所述胶层的厚度为100～1000um，各所述刻蚀区的深度为1～100um，且同一所述基底上所述胶层的厚度大于所述刻蚀区的厚度；且/或，

一一对应粘接的所述曝光区和所述刻蚀区中，所述曝光区的尺寸大于或等于所述刻蚀区的尺寸。

Images