CN116893462A - 一种偏振体全息光栅制备方法及偏振体全息光栅 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种偏振体全息光栅制备方法和偏振体全息光栅，方法包括：提供第一基板和第二基板，第一基板包括相对设置的第一表面和第二表面，第二基板包括相对设置的第三表面和第四表面；在第一表面上形成具有第一周期性分子结构的第一偏振光栅层；在第二表面上形成具有第二周期性分子结构的第二偏振光栅层；在第三表面上形成具有第三周期性分子结构的第三偏振光栅层；将第一基板与第二基板贴合形成偏振体全息光栅。根据本发明的偏振体全息光栅制备方法制备得到的偏振体全息光栅，可实现全彩偏振体全息光栅，降低了全彩偏振体全息光栅的厚度和重量，且仅需贴合一次即可得到全彩偏振体全息光栅，降低了工艺难度，提高产品良率。

Description

一种偏振体全息光栅制备方法及偏振体全息光栅

技术领域

本发明涉及光栅制备领域，尤其是涉及一种偏振体全息光栅制备方法及偏振体全息光栅。

背景技术

在过去的几十年中，增强现实（Augmented Reality，AR）显示器在教育、医疗和游戏娱乐等领域中得到了广泛的应用。波导式的增强现实设备作为目前被广泛认可的技术方案，在体积、质量、出瞳大小和制作成本等方面都有一定的优势，其中，波导耦合器件作为波导显示系统中最关键的部位，直接决定了波导显示系统的光学效率、出瞳大小、色彩表现和清晰度。部分反射微镜阵列、表面浮雕式光栅耦合元件、体全息耦合光栅和液晶偏振体光栅等波导耦合器凭借各自的优势收到了广泛的关注，对于部分反射微镜阵列，虽然其视场角、色彩表现等都可以达到较高水平，但是对生产工艺有极高的要求，目前部分反射微镜阵列波导产品的良品率普遍不高。同时，与传统半透膜阵列式显示器件一样，成像结果中还存在着重影、均匀度不高等问题。表面浮雕式光栅耦合元件系统和体全息耦合光栅系统由于受限于衍射光栅本身的响应带宽，会存在色彩不均匀和视场角较小等问题。

与以上几种波导耦合器件相比，基于液晶材料的偏振体全息光栅在光学性能上表现出独特的特性，如衍射效率高、衍射角大、响应带宽宽、偏振选择性强等优点，但在全彩器件制作工艺上存在难点，目前尚未出现全彩偏振体全息光栅器件，且当前的偏振体全息光栅尺寸较大。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种偏振体全息光栅制备方法，依照所述偏振体全息光栅制备方法可制备得到可以得到全彩偏振体全息光栅，并且减小了偏振体全息光栅的厚度。

本发明还提出一种由上述偏振体全息光栅制备方法制备得到的偏振体全息光栅。

根据本发明第一方面的偏振体全息光栅制备方法，所述方法包括：提供第一基板和第二基板，所述第一基板包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第二基板包括相对设置的第三表面和第四表面；

在所述第一表面上形成具有第一周期性分子结构的第一偏振光栅层；

在所述第二表面上形成具有第二周期性分子结构的第二偏振光栅层；

在所述第三表面上形成具有第三周期性分子结构的第三偏振光栅层；

将所述第一基板与所述第二基板贴合形成所述偏振体全息光栅。

在一些实施例中，在所述第一表面上形成具有第一周期性分子结构的第一偏振光栅层之前还包括：

清洁所述第一基板和所述第二基板。

在一些实施例中，在所述第一表面上形成具有第一周期性分子结构的第一偏振光栅层包括：

在所述第一基板的所述第一表面上旋涂第一配向层材料，并对所述第一配向层材料进行双光束干涉曝光，以形成第一配向层；

在所述第一配向层上涂布第一液晶材料，并对所述第一液晶材料进行曝光固化，以形成第一液晶层。

在一些可选的实施例中，在所述第二表面上形成具有第二周期性分子结构的第二偏振光栅层包括：

在所述第二表面上涂布第二配向层材料，并对所述第二配向层材料进行双光束干涉曝光，以形成第二配向层，所述第二配向层材料与所述第一配向层材料不同；

在所述第二配向层上涂布第二液晶材料，并对所述第二液晶材料进行曝光固化，以形成第二液晶层。

在一些可选的实施例中，在所述第三表面上形成具有第三周期性分子结构的第三偏振光栅层包括：

在所述第二基板的所述第三表面上旋涂第三配向层材料，并对所述第三配向层材料进行双光束干涉曝光，以形成第三配向层；

在所述第三配向层上涂布第三液晶材料，并对所述第三液晶材料进行曝光固化，以形成第三液晶层。

在一些可选的实施例中，将所述第一基板与所述第二基板贴合形成所述偏振体全息光栅包括：

在所述第三液晶层和/或所述第一液晶层上涂布光学胶，将所述第三液晶层和所述第一液晶层贴合；

或者，在所述第三液晶层和/或所述第二液晶层上涂布所述光学胶，将所述第三液晶层和所述第二液晶层贴合。

在一些可选的实施例中，所述第一液晶材料、所述第二液晶材料和所述第三液晶材料均为可聚合液晶，所述可聚合液晶包括可聚合液晶单体、手性剂、引发剂和溶剂。

在一些可选的实施例中，所述曝光固化包括：

在氮气环境下，使用UV面光源对所述第一液晶材料、所述第二液晶材料或所述第三液晶材料照射。

在一些实施例中，所述第一偏振光栅层为绿光偏振光栅层，用于衍射绿光，所述第二偏振光栅层为蓝光偏振光栅层，用于衍射蓝光，所述第三偏振光栅层为红光偏振光栅层，用于衍射红光。

根据本发明的偏振体全息光栅的制备方法，由于在第一基板的第一表面和第二表面上形成具有不同周期的第一偏振光栅层和第二偏振光栅层，在第二基板上形成第三偏振光栅层，最后将第一基板和第二基板进行贴合，形成偏振体全息光栅，并且，由于第一偏振光栅层、第二偏振光栅层和第三偏振光栅层具有不同的周期，可以衍射不同波长的光线，例如，第一偏振光栅层可以衍射绿色光线，第二偏振光栅层可以衍射蓝色光线，第三偏振光栅层可以衍射红色光线，因此，使用两层基板即可实现全彩偏振体全息光栅，降低了全彩偏振体全息光栅的厚度，减轻了偏振体全息光栅的重量，且仅需贴合一次即可得到全彩偏振体全息光栅，降低了工艺难度，提高产品良率。

根据本发明第二方面的偏振体全息光栅，包括层叠设置的第一基板和第二基板，所述第一基板包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第二基板包括相对设置的第三表面和第四表面；

所述第一表面上设置有具有第一周期性分子结构的第一偏振光栅层；

所述第二表面上设置有具有第二周期性分子结构的第二偏振光栅层；

所述第三表面上设置有具有第三周期性分子结构的第三偏振光栅层；

所述第四表面或所述第三偏振光栅层远离所述第三表面的一侧上设置有光学胶，所述第二基板或所述第三偏振光栅层通过所述光学胶与所述第一偏振光栅层或所述第二偏振光栅层连接。

根据本发明的偏振体全息光栅，由于利用上述的偏振体全息光栅制备方法制备得到，因此，使用两层基板即可实现全彩偏振体全息光栅，降低了全彩偏振体全息光栅的厚度，减轻了偏振体全息光栅的重量，且仅需贴合一次即可得到全彩偏振体全息光栅，降低了工艺难度，提高产品良率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的偏振体全息光栅制备方法的流程图；

图2是根据本发明另一个实施例的偏振体全息光栅制备方法的流程图；

图3是根据本发明一个实施例的形成第一偏振光栅层的流程图；

图4是根据本发明一个实施例的形成第二偏振光栅层的流程图；

图5是根据本发明一个实施例的形成第三偏振光栅层的流程图；

图6是根据本发明一个实施例的偏振体全息光栅的示意图。

附图标记：

100偏振体全息光栅；10第一基板；11第一表面；12第二表面；20第一偏振光栅层；21第一配向层；22第一液晶层；30第二偏振光栅层；31第二配向层；32第二液晶层32；40光学胶；50第二基板；51第三表面；52第四表面；60第三偏振光栅层；61第三配向层；62第三液晶层。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

下面参考图1-图6对本发明的偏振体全息光栅100制备方法进行详细说明。当然可以理解的是，下述描述旨在用于解释本发明，而不能作为对本发明的一种限制。

偏振体全息光栅100是通过液晶分子光轴在空间内周期性旋转产生体布拉格效应，是一种几何相位光栅，偏振体全息光栅100的内部液晶分子具有空间周期性结构，横向周期为液晶分子指向矢沿水平方向旋转180°的距离，纵向周期是液晶分子指向矢沿垂直方向旋转180°的距离。通过基板表面的配向层对与其接触的液晶层进行取向，使得接触的液晶分子可以按照需要的图案定向排布，进而实现横向的周期性，而纵向的周期性可以通过在反应型液晶中掺杂适量的手性材料产生。

如图1和图6所述，根据本发明实施例的偏振体全息光栅100制备方法，包括：

S100：提供第一基板10和第二基板50，第一基板10包括相对设置的第一表面11和第二表面12，第二基板50包括相对设置的第三表面51和第四表面52。

需要说明的是，第一基板10和第二基板50为透明平面板状结构，相对设置的第一表面11和第二表面12相互平行或大致平行，相对设置的第三表面51和第四表面52也是相互平行或大致平行的。第一基板10和第二基板50可以是玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene terephthalate，PET）、三醋酸纤维素（Triacetate Cellulose，TAC）、聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）等材料，第一基板10和第二基板50的材质可以是相同的，也可以是不同，本发明实施例对此不进行限制，例如，在本实施例中，第一基板10和第二基板50可以为TAC软膜，由此，第一基板10和第二基板50可以较为轻薄、透光性高。

S200：在第一表面11上形成具有第一周期性分子结构的第一偏振光栅层20。

可以理解的是，具有第一周期性分子结构的第一偏振光栅层20可以对特定波长的光线进行衍射，例如，第一偏振光栅层20可以衍射绿光，当然，本发明实施例不限于此，第一偏振光栅层20还可以衍射红光、蓝光等，可以根据具体需求对第一偏振光层的第一周期进行设定。

S300：在第二表面12上形成具有第二周期性分子结构的第二偏振光栅层30。

需要说明的是，第二周期与第一周期不同，因此第二偏振光栅层30可以衍射的光线波长与第一偏振光栅层20衍射的光线波长不同，例如，当第一偏振光栅层20衍射绿光时，第二偏振光栅层30可以衍射蓝光，当然，本发明实施例对此不进行限制，只要第二偏振光栅层30衍射的光线波长与第一偏振光栅层20衍射的光线波长不同即可。

S400：在第三表面51上形成具有第三周期性分子结构的第三偏振光栅层60。

可以理解地，第三周期、第二周期和第一周期均不同，因此第三偏振光栅层60、第二偏振光栅层30和第一偏振光栅层20可以衍射的光线波长均不同，例如，在本实施例中，第一偏振光栅层20可以衍射绿光，第二偏振光栅层30可以衍射蓝光、第三偏振光栅层60可以衍射红光。当然，本发明实施例对此不进行限制，只要第一偏振光栅层20、第二偏振光栅层30和第三偏振光栅层60可以衍射的光线波长不同既可。

S500：将第一基板10与第二基板50贴合形成偏振体全息光栅100。

具体地，例如，可以在第一基板10或第二基板50上涂覆光学胶40，利用光学胶40将第一基板10和第二基板50进行贴合，从而形成偏振体全息光栅100。

发明人在实际研究中发现，当前，全彩偏振体全息光栅在制作工艺上存在难点，目前的偏振体全息光栅尺寸较大，光栅厚度较厚，目前尚未出现全彩偏振体全息光栅器件。

有鉴于此，根据本发明实施例的偏振体全息光栅100制备方法制备的偏振体全息光栅100，由于在第一基板10的第一表面11和第二表面12上形成具有不同周期的第一偏振光栅层20和第二偏振光栅层30，在第二基板50上形成第三偏振光栅层60，最后将第一基板10和第二基板50进行贴合，形成偏振体全息光栅100，并且，由于第一偏振光栅层20、第二偏振光栅层30和第三偏振光栅层60可以衍射不同波长的光线，例如，第一偏振光栅层20可以衍射绿色光线，第二偏振光栅层30可以衍射蓝色光线，第三偏振光栅层60可以衍射红色光线，因此，使用两层基板即可实现全彩偏振体全息光栅100，降低了全彩偏振体全息光栅100的厚度，减轻了偏振体全息光栅100的重量，且仅需贴合一次即可得到全彩偏振体全息光栅100，降低了工艺难度，提高产品良率。

请一并参照图2，在一些实施例中，在第一表面11上形成具有第一周期性分子结构的第一偏振光栅层20之前还包括：

S100a：清洁第一基板10和第二基板50。

可以理解地，可以利用去离子水、乙醇等对第一基板10和第二基板50进行擦拭，从而对第一基板10和第二基板50进行清洁，由此，可以避免第一基板10和第二基板50上存在灰尘等物质，提高第一基板10与第一偏振光栅层20和第二偏振光栅层30之间的附着力，提高第二基板50与第三偏振光栅层60之间的附着力，避免第一偏振光栅层20和第二光栅层从第一基板10上脱落，避免第三偏振光栅层60从第二基板50上脱落。

请一并参照图3，在一些实施例中，在第一表面11上形成具有第一周期性分子结构的第一偏振光栅层20包括：

S201：在第一基板10的第一表面11上旋涂第一配向层材料，并对第一配向层材料进行双光束干涉曝光，以形成第一配向层21。

需要说明的是，第一配向层材料可以为深圳道尔顿电子股份有限公司生产的DFS-3900型配向材料。具体地，例如，第一基板10可以为TAC基板，利用自动涂膜机在第一基板10上涂布第一配向层材料DFS-3900，并在90℃的烘箱中烘烤3分钟，得到均匀的薄膜；使用偏振体全息双光束干涉曝光系统对第一配向层材料曝光，使用波长为360nm的激光束进行曝光，使第一配向层材料在曝光系统中持续照射120秒，使配向层材料取向，形成第一配向层21。

可以理解的是，第一配向层材料还可以是其他的材料，例如，第一配向层材料可以为在365nm或254nm波长下配向的材料，具体地，第一配向层材料可以为聚酰亚胺类配向剂、或吸收波长在365nm的偶氮类配向剂等，本发明实施例对此不进行限制。

S202：在第一配向层21上涂布第一液晶材料，并对第一液晶材料进行曝光固化，以形成第一液晶层22。

进一步地，可以使用自动涂膜机在第一配向层21上涂布第一液晶材料，并在90℃的烘箱中烘烤1分钟，得到均匀的液晶薄膜；然后将第一基板10置于氮气环境下，使用光功率为20mw/cm2的紫外光对第一液晶材料照射1分钟，得到固化后的第一液晶层22。

可以理解的是，通过在第一基板10上形成第一配向层21，并在第一配向层21上形成第一液晶层22，可以利用第一配向层21对第一液晶层22的横向周期进行调控，并且通过对第一液晶材料的选择，可以使第一偏振光栅层20衍射特定波长的光线。

请一并参照图4，在一些可选的实施例中，在第二表面12上形成具有第二周期性分子结构的第二偏振光栅层30包括：

S301：在第二表面12上旋涂第二配向层材料，并对第二配向层材料进行双光束干涉曝光，以形成第二配向层31，第二配向层材料与第一配向层材料不同。

可以理解地，利用自动涂膜机在第一基板10上涂布第二配向层材料，并在90℃的烘箱中烘烤3分钟，得到均匀的薄膜；使用偏振体全息双光束干涉曝光系统对第二配向层材料曝光，使用波长为473nm的激光束进行曝光，使第二配向层材料在曝光系统中持续照射600秒，使配向层材料取向，形成第二配向层31。

需要说明的是，第二配向层材料与第一配向层材料不同，因此，在对第二配向层材料进行曝光时，可以避免曝光光束波坏第一配向层21的结构。具体地，例如，第二配向层材料可以为在473nm波长下配向的材料，在本发明实施例中，第二配向层材料可以为偶氮类染料亮黄。

进一步地，第二配向层材料的配置可以包括：将亮黄（Brilliant Yellow，BY）溶解在无水DMF（N,N-二甲基甲酰胺，N,N-Dimethylformamide）溶剂中，配置成亮黄的质量浓度为1wt%的BY溶液；然后将BY溶液震荡2分钟后静置2小时，用0.2μm的过滤器过滤溶液，形成第二配向层材料。

S302：在第二配向层31上涂布第二液晶材料，并对第二液晶材料进行曝光固化，以形成第二液晶层32。

进一步地，可以使用自动涂膜机在第二配向层31上涂布第二液晶层32材料，并在90℃的烘箱中烘烤1分钟，得到均匀的液晶薄膜；然后将第一基板10置于氮气环境下，使用光功率为20mw/cm2的紫外光对第二液晶材料照射1分钟，得到固化后的第二液晶层32。

可以理解的是，通过在第一基板10的第二表面12上形成第二配向层31，并在第二配向层31上形成第二液晶层32，可以利用第二配向层31对第二液晶层32的横向周期进行调控，并且通过对第二液晶层32材料的选择，可以使第二偏振光栅层30衍射特定波长的光线。

进一步地，通过在第一基板10的第一表面11形成第一配向层21和第一液晶层22，在第一基板10的第二表面12形成第二配向层31和第二液晶层32，从而可以在第一基板10的正反两面上形成具有不同周期的两层偏振光栅层，从而可以对多个波长的光线进行衍射。

请一并参照图5，在一些可选的实施例中，在第三表面51上形成具有第三周期性分子结构的第三偏振光栅层60包括：

S401：在第二基板50的第三表面51上旋涂第三配向层材料，并对第三配向层材料进行双光束干涉曝光，以形成第三配向层61。

具体地，第三配向层材料可以使用在365nm或254nm波长下配向的材料，也可以使用在473nm波长下配向的材料，本发明实施例对此不进行限制。例如，在本发明实施例中，第三配向层材料可以为偶氮类染料亮黄。第三配向层材料的配置及第三配向层61的形成可以参照上述的第二配向层材料的配置及第二配向层31的形成，在此不进行赘述。

S402：在第三配向层61上涂布第三液晶材料，并对第三液晶材料进行曝光固化，以形成第三液晶层62。

进一步地，可以使用自动涂膜机在第三配向层61上涂布第三液晶材料，并在90℃的烘箱中烘烤1分钟，得到均匀的液晶薄膜；然后将第一基板10置于氮气环境下，使用光功率为20mw/cm2的紫外光对第三液晶材料照射1分钟，得到固化后的第三液晶层62。

请参照图1-图6，在一些可选的实施例中，将第一基板10与第二基板50贴合形成偏振体全息光栅100包括：

在第三液晶层62和/或第一液晶层22上涂布光学胶40，将第三液晶层62和第一液晶层22贴合。

可以理解的是，可以在第三液晶层62上涂布光学胶40，也可以在第一液晶层22上涂布光学胶40，还可以是在第三液晶层62和第一液晶层22上均涂布光学胶40，然后将第三液晶层62和第一液晶层22贴合，从而实现第一基板10和第二基板50的贴合。

或者，在第三液晶层62和/或第二液晶层32上涂布光学胶40，将第三液晶层62和第二液晶层32贴合。

可以理解的是，可以在第三液晶层62上涂布光学胶40，也可以在第二液晶层32上涂布光学胶40，还可以在第三液晶层62和第一液晶层22上均涂布光学胶40，然后将第三液晶层62和第二液晶层32贴合，从而实现第一基板10和第二基板50的贴合。

由此，通过在第一基板10的正反两面分别形成第一偏振光栅层20和第二偏振光栅层30，在第二基板50上形成第三偏振光栅层60，将第一基板10和第二基板50通过光学胶40进行贴合，使用两层基板即可实现全彩偏振体全息光栅100，降低了全彩偏振体全息光栅100的厚度，减轻了偏振体全息光栅100的重量。并且将第二基板50上的第三偏振光栅层60用于贴合，因此第二基板50可以位于偏振体全息光栅100的外侧，从而可以提高偏振体全息光栅100的强度。另一方面，仅贴合一次即可得到全彩偏振体全息光栅100，降低了工艺难度，提高产品良率。

需要说明的是，还可以是在第二基板50的第四表面52上涂覆光学胶40，从而使第二基板50与第一液晶层22或第二液晶层32贴合，本发明实施例对此不进行限制。

在一些可选的实施例中，第一液晶材料、第二液晶材料和第三液晶材料均为可聚合液晶，可聚合液晶包括可聚合液晶单体、手性剂、引发剂和溶剂。

可以理解地，通过对第一液晶材料、第二液晶材料和第三液晶材料中手性剂含量的控制，可以改变第一偏振光栅层20、第二偏振光栅层30和第三偏振光栅层60的纵向周期，从而可以使第一偏振光栅层20、第二偏振光栅层30和第三偏振光栅层60衍射不同波长的光线。

具体地，例如，可聚合液晶单体可以为RM257，手性剂可以为R5011，引发剂可以为光起始剂-651，溶剂可以为甲苯，当然，本发明实施对可聚合液晶单体、手性剂、引发剂和溶剂的种类并不进行限制，例如，可聚合液晶单体还可以为LC242，手性剂还可以为S5011等。

进一步地，在本发明实施例中，第一液晶材料、第二液晶材料和第三液晶材料中可聚合液晶单体、手性剂、引发剂和溶剂的具体材料及配比如表1所示：

需要说明的是，表1所示的第一液晶材料中RM257的含量为0.926g，R5011含量为0.024g，光起始剂-651含量为0.05g和甲苯含量为8g，仅代表上述各物质在第一液晶材料中的质量比例，也即只要第一液晶材料中的RM257、R5011、光起始剂-651和甲苯的质量比符合表1中的比例即可，例如，第一液晶材料中的RM257还可以为1.852g，R5011含量还可以为0.048g，光起始剂-651含量还可以为0.10g，甲苯含量还可以为16g。同理，表1所示的第二液晶材料和第三液晶材料中各物质的质量比只要符合表1中的比例即可，在此不再赘述。

进一步地，在配置第一液晶材料时，先将RM257、R5011、光起始剂-651和甲苯按照表1中的质量比称量加入棕色玻璃瓶中，然后加热至40℃，并搅拌10分钟，即可得到本发明实施例的第一液晶材料，由此，利用棕色玻璃瓶来配置第一液晶材料，可以避免光线对第一液晶材料产生影响，从而影响第一液晶材料的性能。同理，第二液晶材料和第三液晶材料也可以用相同的方法制得，在此不再赘述。

可以理解的是，通过对第一液晶材料、第二液晶材料和第三液晶材料中手性剂含量的控制，可以使形成的第一偏振光栅层20、第二偏振光栅层30和第三偏振光栅层60衍射光线的波长不同，从而可以实现全彩偏振体全息光栅100的制备。

在一些可选的实施例中，曝光固化包括：在氮气环境下，使用UV面光源对第一液晶材料、第二液晶材料或第三液晶材料照射。

可以理解的是，对第一液晶材料、第二液晶材料和第三液晶材料的曝光固化已在步骤S202、S302和S402中进行详细描述，在此不再赘述。

需要说明的是，在对第一液晶材料、第二液晶材料和第三液晶材料曝光固化的过程中，由于空气中的氧气会阻碍聚合反应的过程，因此，本发明实施例的曝光固化在氮气环境中进行，从而使得第一液晶材料、第二液晶材料和第三液晶材料的固化反应更加稳定充分，从而提升第一偏振光栅层20、第二偏振光栅层30和第三偏振光栅层60的光学性能。

在一些实施例中，第一偏振光栅层20为绿光偏振光栅层，用于衍射绿光，第二偏振光栅层30为蓝光偏振光栅层，用于衍射蓝光，第三偏振光栅层60为红光偏振光栅层，用于衍射红光。由此，通过在第一基板10第一表面11和第二表面12上形成具有不同周期的第一偏振光栅层20和第二偏振光栅层30，在第二基板50上形成第三偏振光栅层60，最后将第一基板10和第二基板50进行贴合，形成偏振体全息光栅100，并且，由于第一偏振光栅层20可以衍射绿光、第二偏振光栅层30可以衍射蓝光、第三偏振光栅层60可以衍射红光，因此，使用两层基板即可实现全彩偏振体全息光栅100，降低了全彩偏振体全息光栅100的厚度，减轻了偏振体全息光栅100的重量，且仅需贴合一次即可得到全彩偏振体全息光栅100，降低了工艺难度，提高产品良率。

需要说明的是，第一偏振光栅层20还可以为衍射蓝光的偏振光栅层、第二偏振光栅层30还可以为衍射红光的偏振光栅层、第三偏振光栅层60还可以为衍射绿光的偏振光栅层，本发明实施例对此不进行限制，只要第一偏振光栅层20、第二偏振光栅层30和第三偏振光栅层60中的一个可以衍射绿光，一个可以衍射蓝光，另一个可以衍射红光即可，从而利用可以衍射红、蓝、绿三种颜色的偏振光栅层，实现全彩偏振体全息光栅100的制备。

如图6所示，根据本发明第二方面的偏振体全息光栅100，包括第一基板10、第二基板50、第一偏振光栅层20、第二偏振光栅层30和第三偏振光栅层60，第一基板10和第二基板50层叠设置，第一基板10和第二基板50通过光学胶40粘连。

进一步地，第一基板10包括相对设置的第一表面11和第二表面12，第二基板50包括相对设置的第三表面51和第四表面52；可以理解的是，第一基板10和第二基板50为透明平面板状结构，相对设置的第一表面11和第二表面12相互平行或大致平行，相对设置的第三表面51和第四表面52也是相互平行或大致平行的。第一基板10和第二基板50可以是玻璃、PET、TAC、PMMA等材料，第一基板10和第二基板50的材质可以是相同的，也可以是不同，本发明实施例对此不进行限制，例如，在本实施例中，第一基板10和第二基板50可以为TAC软膜，由此，第一基板10和第二基板50可以较为轻薄、透光性高。

进一步地，第一表面11上设置有具有第一周期性分子结构的第一偏振光栅层20；可以理解的是，第一偏振光栅层20包括第一配向层21和第一液晶层22，第一配向层21设置在第一表面11上，第一液晶层22设置于第一配向层21远离第一基板10的一侧上。

具体地，第一配向层21由第一配向层材料曝光取向形成，第一配向层材料可以为在365nm或254nm波长下配向的材料，例如，第一配向层材料可以为聚酰亚胺类配向剂、或吸收波长在365nm的偶氮类配向剂等，本发明实施例对此不进行限制。第一配向层材料经曝光后形成第一配向层21。

进一步地，第一液晶层22由第一液晶材料曝光固化形成，第一液晶材料包括可聚合液晶单体、手性剂、引发剂和溶剂，通过调节第一液晶材料中手性剂的比例，可以使形成的第一偏振光栅层20衍射绿光。

进一步地，第二表面12上设置有具有第二周期性分子结构的第二偏振光栅层30；可以理解的是，第二偏振光栅层30包括第二配向层31和第二液晶层32，第二配向层31设置在第二表面12上，第二液晶层32设置于第二配向层31远离第一基板10的一侧上。由此，通过在第一基板10的正反两面形成第一偏振光栅层20和第二偏振光栅层30，可以降低偏振体全息光栅100的厚度。

具体地，第二配向层31由第二配向层材料曝光取向形成，第二配向层材料可以为在473nm波长下配向的材料，在本发明实施例中，第二配向层材料可以为偶氮类染料亮黄。由此，第二配向层材料与第一配向层材料不同，可以避免在对第二配向层材料曝光时，破坏第一配向层21。

进一步地，第二液晶层32由第二液晶材料曝光固化形成，第二液晶材料包括可聚合液晶单体、手性剂、引发剂和溶剂，通过调节第二液晶材料中手性剂的比例，可以使形成的第一偏振光栅层20衍射蓝光。

进一步地，第三表面51上设置有具有第三周期性分子结构的第三偏振光栅层60；可以理解的是，第三偏振光栅层60包括第三配向层61和第三液晶层62，第三配向层61设置在第二基板50的第三表面51上，第三液晶层62设置于第三配向层61远离第二基板50的一侧上。

具体地，第三配向层61由第三配向层材料曝光取向形成，第三配向层材料可以使用在365nm或254nm波长下配向的材料，也可以使用在473nm波长下配向的材料，本发明实施例对此不进行限制。例如，在本发明实施例中，第三配向层材料可以为偶氮类染料亮黄。

进一步地，第三液晶层62由第三液晶材料曝光固化形成，第三液晶材料包括可聚合液晶单体、手性剂、引发剂和溶剂，通过调节第三液晶材料中手性剂的比例，可以使形成的第一偏振光栅层20衍射红光。

进一步地，第四表面52或第三偏振光栅层60远离第三表面51的一侧上设置有光学胶40，第二基板50或第三偏振光栅层60通过光学胶40与第一偏振光栅层20或第二偏振光栅层30连接。

需要说明的是，可以是第四表面52上设置有光学胶40，第二基板50通过光学胶40与第一偏振光栅层20或第二偏振光层贴合形成偏振体全息光栅100，也可以是第三偏振光栅层60上设置有光学胶40，第二基板50通过光学胶40与第一偏振光栅层20或第二偏振光层贴合形成偏振体全息光栅100，本发明实施例对此不进行限制。

根据本发明的偏振体全息光栅100，由于在第一基板10的第一表面11和第二表面12上形成具有不同周期的第一偏振光栅层20和第二偏振光栅层30，在第二基板50上形成第三偏振光栅层60，最后将第一基板10和第二基板50进行贴合，形成偏振体全息光栅100，并且，由于第一偏振光栅层20、第二偏振光栅层30和第三偏振光栅层60可以衍射不同波长的光线，例如，第一偏振光栅层20可以衍射绿色光线，第二偏振光栅层30可以衍射蓝色光线，第三偏振光栅层60可以衍射红色光线，因此，使用两层基板即可实现全彩偏振体全息光栅100，降低了全彩偏振体全息光栅100的厚度，减轻了偏振体全息光栅100的重量，且仅需贴合一次即可得到全彩偏振体全息光栅100，降低了工艺难度，提高产品良率。

根据本发明实施例的偏振体全息光栅100的制备方法和偏振体全息关山的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种偏振体全息光栅制备方法，其特征在于，所述方法包括：

提供第一基板和第二基板，所述第一基板包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第二基板包括相对设置的第三表面和第四表面；

在所述第一表面上形成具有第一周期性分子结构的第一偏振光栅层；

在所述第二表面上形成具有第二周期性分子结构的第二偏振光栅层；

在所述第三表面上形成具有第三周期性分子结构的第三偏振光栅层；

将所述第一基板与所述第二基板贴合形成所述偏振体全息光栅。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一表面上形成具有第一周期性分子结构的第一偏振光栅层之前还包括：

清洁所述第一基板和所述第二基板。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一表面上形成具有第一周期性分子结构的第一偏振光栅层包括：

在所述第一基板的所述第一表面上旋涂第一配向层材料，并对所述第一配向层材料进行双光束干涉曝光，以形成第一配向层；

在所述第一配向层上涂布第一液晶材料，并对所述第一液晶材料进行曝光固化，以形成第一液晶层。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述第二表面上形成具有第二周期性分子结构的第二偏振光栅层包括：

在所述第二表面上旋涂第二配向层材料，并对所述第二配向层材料进行双光束干涉曝光，以形成第二配向层，所述第二配向层材料与所述第一配向层材料不同；

在所述第二配向层上涂布第二液晶材料，并对所述第二液晶材料进行曝光固化，以形成第二液晶层。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述第三表面上形成具有第三周期性分子结构的第三偏振光栅层包括：

在所述第二基板的所述第三表面上旋涂第三配向层材料，并对所述第三配向层材料进行双光束干涉曝光，以形成第三配向层；

在所述第三配向层上涂布第三液晶材料，并对所述第三液晶材料进行曝光固化，以形成第三液晶层。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述第一基板与所述第二基板贴合形成所述偏振体全息光栅包括：

在所述第三液晶层和/或所述第一液晶层上涂布光学胶，将所述第三液晶层和所述第一液晶层贴合；

或者，在所述第三液晶层和/或所述第二液晶层上涂布所述光学胶，将所述第三液晶层和所述第二液晶层贴合。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一液晶材料、所述第二液晶材料和所述第三液晶材料均为可聚合液晶，所述可聚合液晶包括可聚合液晶单体、手性剂、引发剂和溶剂。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述曝光固化包括：

在氮气环境下，使用UV面光源对所述第一液晶材料、所述第二液晶材料或所述第三液晶材料照射。

9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，所述第一偏振光栅层为绿光偏振光栅层，用于衍射绿光，所述第二偏振光栅层为蓝光偏振光栅层，用于衍射蓝光，所述第三偏振光栅层为红光偏振光栅层，用于衍射红光。

10.一种偏振体全息光栅，其特征在于，包括：

层叠设置的第一基板和第二基板，所述第一基板包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第二基板包括相对设置的第三表面和第四表面；

所述第一表面上设置有具有第一周期性分子结构的第一偏振光栅层；

所述第二表面上设置有具有第二周期性分子结构的第二偏振光栅层；

所述第三表面上设置有具有第三周期性分子结构的第三偏振光栅层；

所述第四表面或所述第三偏振光栅层远离所述第三表面的一侧上设置有光学胶，所述第二基板或所述第三偏振光栅层通过所述光学胶与所述第一偏振光栅层或所述第二偏振光栅层连接。