專利名稱：包含膽甾型液晶混合物的光譜檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉 及用于測(cè)量電磁頻譜的部分上的光特性的光譜檢測(cè)器。特別地，本發(fā)明涉及包括膽留型液晶的光譜檢測(cè)器以及用于制造這種光譜檢測(cè)器的方法。
背景技術(shù)：
在由人工光源照亮的環(huán)境中，照明管理變得越來(lái)越重要。一般而言，諸如發(fā)光二極管之類的固態(tài)光源的使用允許對(duì)所發(fā)出的光的顏色的調(diào)節(jié)。一般期望能夠檢測(cè)例如光源環(huán)境中的光的色點(diǎn)和顯色指數(shù)，以及從光源發(fā)出的光的在電磁頻譜的一部分上的其他特性， 以便調(diào)整和控制優(yōu)選的燈光設(shè)定或者創(chuàng)建動(dòng)態(tài)照明氛圍。另外，最好能夠以不顯眼的方式進(jìn)行這種檢測(cè)。此外，期望能夠確定入射于諸如經(jīng)人工照明的房間之類的照明環(huán)境中特定位置上的光的諸如上述那些特性之類的特性。因而，不僅對(duì)光源的通量感興趣，并且還對(duì)光源的光譜信息感興趣。因此期望具有能夠進(jìn)行這種檢測(cè)的廉價(jià)、不顯眼并且易于制造的設(shè)備。伴隨已知光譜檢測(cè)器的一個(gè)缺點(diǎn)是，它們一般需要諸如棱鏡、光柵等之類的光學(xué)組件，而這些光學(xué)組件要求對(duì)準(zhǔn)和空間，并因而昂貴且笨重，并且因此無(wú)法不顯眼地布置在期望的位置來(lái)進(jìn)行光譜檢測(cè)。文獻(xiàn)GB-1372921A，在以下稱為D1，公開(kāi)了一種采用液晶物質(zhì)的光學(xué)濾光片系統(tǒng)， 該濾光片包括線性偏振片構(gòu)件、線性分析器構(gòu)件以及多個(gè)液晶薄膜，該多個(gè)液晶薄膜定位于線性偏振片構(gòu)件與線性分析器構(gòu)件之間。依據(jù)D1，該光學(xué)濾光片系統(tǒng)能夠透射若干輻射波長(zhǎng)帶。伴隨Dl的一個(gè)缺點(diǎn)是，為了實(shí)現(xiàn)若干輻射波長(zhǎng)帶的透射率，需要若干液晶薄膜， 這使得制造這樣的光學(xué)濾光片系統(tǒng)的工藝昂貴而繁瑣。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種作為對(duì)已知光譜檢測(cè)器的改進(jìn)的、能夠檢測(cè)在電磁頻譜的部分上的光特性的光譜檢測(cè)器。本發(fā)明的另一目的是提供一種用于制造這樣的光譜檢測(cè)器的方法。液晶是展現(xiàn)出介于常規(guī)液相與固相之間的相的物質(zhì)。舉例而言，液晶可以像液體一樣流動(dòng)，但液晶中的分子仍然可以像在晶體中那樣排列和/或定向。液晶可處于以液晶中存在的分子的排列的類型為特征的多種相中。特別是，處于膽留相或手性向列相中的液晶展現(xiàn)出手征性或者手偏性。膽留型液晶中的分子是手性的，亦即，它們不具有反演對(duì)稱性。膽留型液晶(在無(wú)諸如電場(chǎng)之類的外部影響的情況下)自然地?fù)碛蟹肿娱L(zhǎng)連串排列，其中這種分子連串的總體方向，即指向矢，在圍繞螺旋軸的方向上呈螺旋地變化。因而，所述分子在膽留相中展現(xiàn)出螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋旋轉(zhuǎn)360°經(jīng)過(guò)的距離，即螺旋節(jié)距或手征節(jié)距(在下文中簡(jiǎn)單稱為螺距)，與折射率、入射光的波長(zhǎng)和入射角度等一起確定膽留型液晶的光學(xué)特性。
一般而言，膽留型液晶混合物包含向列型液晶和手性組分，手性組分本身 可以是液晶。如果螺距為與可見(jiàn)光對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的量級(jí)(即，包括在與可見(jiàn)光對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的范圍內(nèi))，則會(huì)發(fā)生光反射，而反射波長(zhǎng)λ為λ = n/ (HTP · χ)其中η為膽留型液晶的平均折射率，χ為膽留型液晶混合物中存在的手性組分的百分比，而HTP為所謂的螺旋扭曲力，對(duì)于χ = 1的情況，該螺旋扭曲力為螺距的倒數(shù)。只有具有一個(gè)(圓)偏振方向的光才會(huì)被反射。為了改變反射的波長(zhǎng)，可以調(diào)節(jié)χ的值或者可以調(diào)整HTP(螺距的倒數(shù))的值。在一些膽留型混合物中，膽留型液晶中的手性組分是可光異構(gòu)化的，亦即，當(dāng)這種混合物受到輻射時(shí)，手性材料的量χ減少并伴隨以隨后的具有不同HTP值的新的混合物或材料的形成。對(duì)于其他膽留型混合物，HTP取決于溫度，并且因而這樣的膽留型混合物是熱致變色的。本發(fā)明基于這樣的原理即可以通過(guò)手性分子所暴露于的電磁輻射(優(yōu)選地，紫外輻射)的量來(lái)控制所述手性分子的螺旋的螺距。以這種方式，通過(guò)在膽留型材料的層上的不同位置處使用不同曝光強(qiáng)度和/或曝光時(shí)間的電磁輻射，有可能以受控方式實(shí)現(xiàn)膽甾型材料的層的多個(gè)部分，使得在總體上每個(gè)部分具有其自身的光學(xué)透射。與光電探測(cè)器陣列或者光傳感器相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)能夠?qū)μ幱陔姶蓬l譜的不同部分上的光特性進(jìn)行測(cè)量的光學(xué)光譜檢測(cè)器。以這種方式，可以獲得具有如下文所述的若干優(yōu)點(diǎn)的光譜檢測(cè)器。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種如獨(dú)立權(quán)利要求1所限定的、包含膽留型液晶層的光譜檢測(cè)器，該光譜檢測(cè)器具有相較于已知設(shè)備的若干優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的設(shè)備能夠以簡(jiǎn)單的方式直接用于測(cè)量處于電磁頻譜的不同部分上的光特性，而無(wú)需任何諸如棱鏡、光柵、 單色器等之類的輔助光學(xué)組件。另外，通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的光譜檢測(cè)器，由于本發(fā)明的光譜檢測(cè)器的小巧的外形因子(亦即，物理形狀和尺寸)，可以在各種期望的照明環(huán)境中以不顯眼的方式進(jìn)行這樣的測(cè)量。因?yàn)樾∏傻耐庑我蜃樱钥梢院苋菀椎貙⒃摴庾V檢測(cè)器集成在許多應(yīng)用之中。此外，可以以廉價(jià)的方式制造這樣的光譜檢測(cè)器。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于制造這種光譜檢測(cè)器的方法，該方法由獨(dú)立權(quán)利要求7限定。由此制造的光譜檢測(cè)器具有已于上文敘述的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種包含根據(jù)本發(fā)明第一方面或者其實(shí)施方式的光譜檢測(cè)器的光學(xué)生物傳感器。由于根據(jù)本發(fā)明第一方面的光譜檢測(cè)器的小巧的外形因子， 所述光學(xué)生物傳感器可以有益地很容易集成在醫(yī)療探頭中而無(wú)需很長(zhǎng)的光纖。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種發(fā)光器件，該發(fā)光器件包含一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管以及根據(jù)本發(fā)明第一方面或其實(shí)施方式的光譜檢測(cè)器。這樣的發(fā)光器件例如可以有益地適配用于提供穩(wěn)定的色點(diǎn)反饋回路。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種光治療設(shè)備，該設(shè)備用于在諸如傷口愈合、皮膚類型檢測(cè)、紫外和日光光譜檢測(cè)、光療等之類的利用光的療法中使用，所述設(shè)備包含根據(jù)本發(fā)明第一方面或者其實(shí)施方式的光譜檢測(cè)器。這樣的療法一般需要用于光譜檢測(cè)和/或監(jiān)測(cè)的裝置以便高效操作，而本發(fā)明的光譜檢測(cè)器提供了一種廉價(jià)且不顯眼的方式。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種使用根據(jù)本發(fā)明第二方面或者其實(shí)施方式的方法制造的光譜檢測(cè)器。由此制造的光譜檢測(cè)器具有如上所述的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，將至少兩個(gè)偏振片布置為使得所述偏振片中之一具有相對(duì)于其他偏振片中至少一個(gè)的交叉定向。通過(guò)這種配置，制作出帶通濾光片，其將入射在光譜檢測(cè)器上的具有特定波長(zhǎng)帶的光轉(zhuǎn)換為具有窄波長(zhǎng)帶的圓偏振光，所述窄波長(zhǎng)帶在由光譜檢測(cè)器中包含的手性分子的螺旋的螺距和膽留型材料的平均折射率限定的波長(zhǎng)附近。因而，只有處于明確界定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的圓偏振光穿過(guò)偏振片和膽留型材料透射至光傳感器陣列。 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，膽留型液晶材料優(yōu)選地為交聯(lián)的。由此，膽留型液晶材料的分子結(jié)構(gòu)是穩(wěn)固的，并且?guī)缀鯚o(wú)法觀察到任何熱致變色或者光致變色。因此，光譜檢測(cè)器對(duì)于電磁輻射暴露和溫度變化是穩(wěn)定的，使得光譜檢測(cè)器上布置的組件的透射特性隨溫度變化和/或?qū)缱贤廨椛涞谋┞吨话l(fā)生可以忽略不計(jì)的改變，或者優(yōu)選地根本不發(fā)生改變。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，將層的包括膽留型液晶的部分布置成使得穿過(guò)該層的光線穿過(guò)具有基本上相同的螺距的膽留型液晶材料。優(yōu)選地，電磁輻射包含可見(jiàn)光。通過(guò)這種配置，入射在光譜檢測(cè)器上的光線在射到光電檢測(cè)器陣列之前總體上僅穿過(guò)單獨(dú)一個(gè)明確界定的帶通濾光片，而該帶通濾光片具有由所述包含膽留型液晶的層的相關(guān)部分中的手性分子的螺距限定的特定光學(xué)透射特性，因此簡(jiǎn)化了對(duì)光電檢測(cè)器陣列中產(chǎn)生的信號(hào)的任何潛在的后續(xù)處理。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，光譜檢測(cè)器還包括定向?qū)?或者取向?qū)?，用于對(duì)包含膽留型液晶材料的層進(jìn)行定向(取向)。這樣的定向?qū)油ㄟ^(guò)限定位于鄰近該定向?qū)拥倪吔缣幍囊壕е赶蚴傅膶?shí)際排列而給予其附近的液晶分子優(yōu)選的定向。由于液晶分子的強(qiáng)相互作用，所以這一優(yōu)選的定向甚至趨于在遠(yuǎn)離所述定向?qū)犹幦匀怀掷m(xù)。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，包含膽留型液晶材料的層優(yōu)選地具有至少4μπι的厚度。包含膽甾型液晶的層的最小層厚度由為了實(shí)現(xiàn)良好的濾光片響應(yīng)所需的最少反射數(shù)量所確定，該最小反射數(shù)量繼而由可見(jiàn)光的最長(zhǎng)波長(zhǎng)(亦即，具有 0. 7 μ m波長(zhǎng)的紅光) 所確定。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在包含膽留型液晶材料的層上施加電磁輻射的步驟包括在光譜檢測(cè)器上應(yīng)用掩模，該掩模具有多個(gè)孔眼，這些孔眼針對(duì)電磁輻射(優(yōu)選地針對(duì)紫外輻射)具有不同的透射率，從而使得在施加電磁輻射時(shí)在包含膽留型液晶材料的層的整個(gè)范圍上的電磁輻射(紫外輻射)劑量不變得相同。通過(guò)這樣的方法，能夠以簡(jiǎn)單而魯棒的方式實(shí)現(xiàn)電磁輻射(優(yōu)選地，紫外輻射)劑量作為包含膽留型液晶材料的層上的位置的函數(shù)的變化。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，在包含膽留型液晶材料的層上施加電磁輻射的步驟包括在光譜檢測(cè)器上應(yīng)用根據(jù)剛剛在上文中描述的掩模，其中該掩模為灰度掩模。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在包含膽留型液晶的層上施加電磁輻射的步驟被執(zhí)行為使得電磁輻射的曝光時(shí)間對(duì)于膽留型液晶層的至少兩個(gè)部分不相同。如此這般，可以容易地且可控地實(shí)現(xiàn)電磁輻射(優(yōu)選地，紫外輻射)作為包含膽留型液晶材料的層上的位置的函數(shù)的變化。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，施加在包含膽留型液晶的層上的電磁輻射包含紫外輻射。如技術(shù)人員所意識(shí)到的，在本發(fā)明的范圍內(nèi)能夠以任意方式將以上針對(duì)本發(fā)明的不同方面和實(shí)施方式描述的特征以及隨附權(quán)利要求書(shū)中所公開(kāi)的特征相結(jié)合。因此，舉例而言，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式，將至少兩個(gè)偏振片布置成使得所述偏振片中之一具有相對(duì)于其他偏振片中至少一個(gè)的交叉定向，并且膽留型液晶材料為交聯(lián)的。根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式，將包含膽留型液晶的層的部分布置成使得穿過(guò)該層的光線穿過(guò)具有基本上相同的螺距的膽留型液晶材料，并且將所述至少兩個(gè)偏振片布置成使得所述偏振片中之一具有相對(duì)于其他偏振片中至少一個(gè)的交叉定向。根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施方式，將包含膽留型液晶的層的部分布置成使得穿過(guò)該層的光線穿過(guò)具有基本上相同的螺距的膽留型液晶材料，將所述至少兩個(gè)偏振片布置成使得所述偏振片中之一具有相對(duì)于其他偏振片中至少一個(gè)的交叉定向，并且膽留型液晶材料是交聯(lián)的。通過(guò)本發(fā) 明的這樣的示例性實(shí)施方式，結(jié)合本發(fā)明的上述特征，獲得了具有如已在上文描述的若干優(yōu)點(diǎn)的配置。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明如附圖中所示的示例性實(shí)施方式只是為了示例說(shuō)明的目的。當(dāng)結(jié)合以下詳細(xì)描述以及隨附權(quán)利要求考慮附圖時(shí)，本發(fā)明的其他實(shí)施方式將會(huì)是顯而易見(jiàn)的。此外，應(yīng)當(dāng)理解，附圖中提供的附圖標(biāo)記是為了促進(jìn)對(duì)權(quán)利要求的更快理解的目的，并且因而不應(yīng)將其解釋為以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
圖1為本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的側(cè)視示意圖。圖2為示出本發(fā)明的工作原理的側(cè)視示意圖。圖3為本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式的側(cè)視示意圖。圖4為本發(fā)明的又一示例性實(shí)施方式的示意圖。圖5為本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式的示意圖。圖6為本發(fā)明的又一示例性實(shí)施方式的示意圖。圖7為本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將出于示例說(shuō)明的目的，參考隨附附圖來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，在所有示圖中以相似標(biāo)記來(lái)標(biāo)示相同元件。本發(fā)明還涵蓋包括下文中所述特征的組合的其他示例性實(shí)施方式。除此之外，本發(fā)明的其他示例性實(shí)施方式在隨附權(quán)利要求書(shū)中定義。圖1為本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的側(cè)視示意圖，其中根據(jù)本發(fā)明的該示例性實(shí)施方式的光譜檢測(cè)器1包括包含膽留型液晶混合物的層2，該膽留型液晶是這樣的層2 的一個(gè)或多個(gè)部分中的膽留型液晶分子的螺旋相比于層2的其他部分中的膽留型液晶分子的螺旋具有不同的螺距。在圖1中示意性示出的示例性實(shí)施方式中，所述層包括三個(gè)這種部分2a、2b和2c。但是，本發(fā)明涵蓋可各自包括任何數(shù)量的這種部分的其他示例性實(shí)施方式。因此，2a、2b和2c部分中的膽留型液晶分子的相應(yīng)螺距是不同的。由此，2a、2b和2c 部分具有不同的光學(xué)透射特性。如圖1中所示，光譜檢測(cè)器1還包括兩個(gè)偏振片3。每個(gè)偏振片可以包含可涂敷偏振材料，或者甚至是市售的偏振片。在這個(gè)示例性實(shí)施方式中，將偏振片布置成使得一個(gè)偏振片具有相對(duì)于另一偏振片的交叉定向。這樣的配置實(shí)際上產(chǎn)生帶通濾光片，該帶通濾光片能夠?qū)?從圖1左側(cè))入射在光譜檢測(cè)器上的具有特定波長(zhǎng)帶的光轉(zhuǎn)換為具有在波長(zhǎng)λ =2ηρ附近的窄波長(zhǎng)帶的圓偏振光，其中P為手性液晶分子的螺旋的螺距，而η為膽留型液晶材料的平均折射率。因而，在圖1中所示的配置中，只有處于明確界定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的圓偏振光才被透射通過(guò)偏振片和膽留型液晶材料。這在圖2中進(jìn)一步示出，圖2是圖1中所示組裝件的一部分的側(cè)視示意圖。圖2示意性地示出射入光4，其具有示例性波長(zhǎng)光譜，亦即作為光的波長(zhǎng)λ的函數(shù)的光的強(qiáng)度I， 如圖2的左側(cè)所示；以及射出光5，其穿過(guò)了包括以相對(duì)于彼此的交叉定向布置的兩個(gè)偏振片3和膽留型液晶材料的層2 (在圖2中為簡(jiǎn)單起見(jiàn)而僅包括單獨(dú)一個(gè)部分)的帶通濾光片，該射出光5如圖2中右側(cè)處所示具有包含窄波長(zhǎng)帶的示例性波長(zhǎng)光譜。返回圖1，根據(jù)本發(fā)明的所示示例性實(shí)施方式的光譜檢測(cè)器1還包括由標(biāo)記6指示的光電檢測(cè)器陣列或者光傳感器陣列，該光電檢測(cè)器陣列6能夠感測(cè)(從圖1中的左側(cè)) 入射于光譜檢測(cè)器1上的電磁輻射(優(yōu)選地，包括可見(jiàn)光)。根據(jù)參考圖1描述的實(shí)施方式，光電檢測(cè)器陣列6毗鄰(或靠近)偏振片3中之一布置。優(yōu)選地，光電檢測(cè)器陣列6包括下述各物中的一個(gè)或多個(gè)光電二極管陣列、電荷耦合器件(CCD)或者光電晶體管陣列。 但是，光電檢測(cè)器陣列并不限于這些選擇；相反，任何可以用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第一方面或其實(shí)施方式的功能的光電檢測(cè)器陣列都被認(rèn)為是處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，為了便于對(duì)本發(fā)明的解釋說(shuō)明，已在圖1和圖3中忽略了用于將光電檢測(cè)器陣列與(未示出的)處理單元、 控制單元、分析設(shè)備等耦合的接線、電路等。圖3為本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式的側(cè)視示意圖。對(duì)比于圖1中所示的本發(fā)明示例性實(shí)施方式，圖3中所示的本發(fā)明示例性實(shí)施方式還包括定向?qū)? (或取向?qū)?，用于對(duì)包含膽留型液晶材料的層2 (的液晶分子)進(jìn)行定向(取向)。這樣的定向?qū)油ㄟ^(guò)限定位于鄰近該定向?qū)拥倪吔缣幍囊壕е赶蚴傅膶?shí)際排列而給予其附近的液晶分子優(yōu)選的定向。由于液晶分子的強(qiáng)相互作用，所以這一優(yōu)選的定向甚至趨于在遠(yuǎn)離所述定向?qū)犹幦匀怀掷m(xù)。 優(yōu)選地，定向?qū)?尤其對(duì)于可見(jiàn)光是透明的。定向?qū)觾?yōu)選地包括聚酰亞胺，但也可能有其他選擇，比如聚酰胺。應(yīng)當(dāng)理解，這樣的其他選擇在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式，光譜檢測(cè)器，比如根據(jù)本發(fā)明第一方面或其實(shí)施方式的光譜檢測(cè)器，可以通過(guò)如上所述在諸如光電二極管陣列、電荷耦合器件(CCD) 或者光電晶體管陣列之類的光電檢測(cè)器陣列6或者光傳感器陣列上沉積薄偏振層3來(lái)制造。在圖4中示出了本發(fā)明的這個(gè)示例性實(shí)施方式。優(yōu)選地，在偏振層3的頂部施加定向?qū)?，例如，摩擦聚酰亞胺層。如上所述，定向?qū)拥挠猛臼嵌ㄏ蚱涓浇囊壕Х肿?。接下?lái)，在偏振層3或者備選地在定向?qū)? (如果存在的話)的頂部上沉積膽甾型液晶混合物，以此來(lái)形成包含膽留型液晶的層2。隨后，優(yōu)選地通過(guò)采用具有多個(gè)孔眼的掩模17將該膽留層2暴露于電磁輻射16 (優(yōu)選地，紫外輻射)，各個(gè)孔眼對(duì)紫外輻射具有不同的透射率，使得當(dāng)施加電磁輻射時(shí)在包含膽留型液晶的層2的整個(gè)范圍上電磁輻射劑量不變得相同(即，不同或變化)。例如，可以利用部分遮擋紫外輻射的灰度掩模，舉例而言，透射取決于掩模上的亞波長(zhǎng)級(jí)鉻點(diǎn)的密度的鉻掩模。通過(guò)使用這樣的掩模17，可以實(shí)現(xiàn)膽甾型材料的螺距中作為層2上的位置的函數(shù)的變化，由此限定層的具有不同光譜響應(yīng)的不同部分。還有可能改變電磁輻射16 (優(yōu)選地， 紫外輻射)的曝光時(shí)間，使得曝光時(shí)間對(duì)于膽留型液晶層2的至少兩個(gè)部分不同。
在限定層2的具有不同光譜響應(yīng)的不同部分之后，膽留型材料優(yōu)選地被交聯(lián)以便固定分子結(jié)構(gòu)。交聯(lián)包括將分子鏈鏈接在一起。可以使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，例如，通過(guò)由熱量、壓力或輻射引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)，或者由對(duì)諸如電子束曝光或伽瑪輻射之類的輻射源的曝光引起的化學(xué)反應(yīng)，來(lái)進(jìn)行交聯(lián)。在交聯(lián)膽留型材料的步驟之后，幾乎不會(huì)再觀察到任何熱致變色效應(yīng)。 優(yōu)選地，膽甾型液晶層2的厚度至少為4μπι。包含膽甾型液晶的層的最小厚度由為實(shí)現(xiàn)良好的濾光片響應(yīng)所需的最少反射數(shù)量所確定，該最小反射數(shù)量繼而由可見(jiàn)光的最長(zhǎng)波長(zhǎng)(亦即，具有 0.7μπι波長(zhǎng)的紅光)所確定。對(duì)于包含膽留型液晶的層的可行的層厚度也是有限制的。在層過(guò)厚的情況下，將難以在交聯(lián)步驟之前獲得膽留型液晶材料的單矢疇。其后，在膽留型液晶層的頂部上沉積第二偏振層(圖4中未示出)。優(yōu)選地，該第二偏振層被配置成使得其具有相對(duì)于第一偏振層3的交叉定向，如上文已描述的那樣。如上制造的光譜檢測(cè)器的最終光譜分辨率取決于帶通濾光片的間距，亦即，膽甾型液晶層的具有不同光譜響應(yīng)的各部分之間的間距。通過(guò)為相應(yīng)的膽留型材料的螺距選擇彼此足夠接近的值，可以很容易地將這些帶通濾光片制成重疊的。圖5至圖7為采用根據(jù)本發(fā)明第一方面或其實(shí)施方式的光譜檢測(cè)器的各種示例性應(yīng)用的示意圖。圖5為本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的示意圖，其中根據(jù)本發(fā)明第一方面或其實(shí)施方式的光譜檢測(cè)器耦合至光學(xué)生物傳感器8并且適合于例如與該光學(xué)生物傳感器協(xié)同用于探測(cè)分子間相互作用。根據(jù)圖5中所示的本發(fā)明實(shí)施方式，光學(xué)生物傳感器8包括支座13，在其上布置有樣品臺(tái)14用于保持待分析的樣品，以及分析設(shè)備15，該分析設(shè)備包括根據(jù)本發(fā)明第一方面或其實(shí)施方式的光譜檢測(cè)器并且優(yōu)選地還包括其他設(shè)備，諸如一個(gè)或多個(gè)光源以及其他類型的光學(xué)檢測(cè)器。圖6為本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的示意圖，其中根據(jù)本發(fā)明第一方面或其實(shí)施方式的光譜檢測(cè)器耦合至包含一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管10的發(fā)光器件9，并適合于同該發(fā)光器件9相結(jié)合使用。圖7為本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的示意圖，其中根據(jù)本發(fā)明第一方面或其實(shí)施方式的光譜檢測(cè)器1耦合至光治療設(shè)備11并適合于同該光治療設(shè)備11相結(jié)合使用，根據(jù)這一特定示例，該光治療設(shè)備11為所謂的燈箱，其具有發(fā)光屏12用于光治療用途。盡管本發(fā)明是針對(duì)其具體的示例性實(shí)施方式來(lái)描述的，但許多不同的替換、修改等對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見(jiàn)。因此所描述的實(shí)施方式并非旨在對(duì)由隨附權(quán)利要求書(shū)所定義的本發(fā)明的范圍作出限制。此外，在權(quán)利要求書(shū)中，詞語(yǔ)“一個(gè)”等并不排除多個(gè)。并且，權(quán)利要求書(shū)中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)解釋為對(duì)本發(fā)明的范圍的限制?？偫ǘ?，本發(fā)明涉及一種用于制造下述光譜檢測(cè)器的方法該光譜檢測(cè)器包括光電檢測(cè)器陣列和膽留型液晶材料，用于測(cè)量處于電磁頻譜的部分上的光特性。通過(guò)以受控的方式在膽留型液晶材料上的不同位置處將所述膽留型液晶材料暴露于不同曝光強(qiáng)度或曝光時(shí)間的紫外輻射下，可以獲得膽留型液晶材料的大體上各自具有其自身的光學(xué)透射的部分。此外，本發(fā)明還涉及通過(guò)本發(fā)明的方法制成的光譜檢測(cè)器。
權(quán)利要求
1.一種光譜檢測(cè)器(1)，包括:包含膽留型液晶混合物的層(2)，其中該層被配置為使得在該層的一個(gè)或多個(gè)部分中的膽留型液晶混合物的螺距不同于在其他部分中的膽留型液晶混合物的螺距；至少兩個(gè)偏振片(3)，被布置為使得所述包含膽留型液晶的層位于至少兩個(gè)所述偏振片之間；以及光電檢測(cè)器陣列(6)，耦合至所述層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光譜檢測(cè)器，其中所述包含膽留型液晶混合物的層的所述部分被布置為使得穿過(guò)所述包含膽留型液晶的層的光線穿過(guò)具有相同螺距的膽留型液晶材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光譜檢測(cè)器，其中所述至少兩個(gè)偏振片被布置為使得所述偏振片中之一具有相對(duì)于其他偏振片中至少一個(gè)偏振片的交叉定向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光譜檢測(cè)器，其中所述膽留型液晶混合物是交聯(lián)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光譜檢測(cè)器，還包括定向?qū)?7)，用于定向所述包含膽留型液晶的層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光譜檢測(cè)器，其中所述包含膽留型液晶混合物的層具有至少為 4μπι的厚度。
7.一種用于制造光譜檢測(cè)器(1)的方法，該光譜檢測(cè)器(1)包括光電檢測(cè)器陣列(6)、 包含膽留型液晶混合物的層(2)以及至少兩個(gè)偏振片(3)，其中所述偏振片被布置為使得所述包含膽留型液晶的層位于至少兩個(gè)所述偏振片之間，所述方法包括以下步驟在所述包含膽留型液晶的層上施加電磁輻射，其中所述層對(duì)所述電磁輻射的暴露程度在所述層的整個(gè)范圍上變化，以此來(lái)形成所述層的多個(gè)部分，使得在一個(gè)或多個(gè)部分中的膽甾型液晶混合物的螺距不同于在其他部分中的膽留型液晶混合物的螺距。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述包含膽留型液晶的層的所述部分被布置為使得穿過(guò)所述包含膽留型液晶的層的光線穿過(guò)具有相同螺距的膽留型液晶材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括布置所述至少兩個(gè)偏振片中的至少一個(gè)偏振片，使得其具有相對(duì)于其他偏振片中的至少一個(gè)偏振片的交叉定向的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括施加用于定向所述包含膽留型液晶的層的定向?qū)?(7)的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中在所述包含膽留型液晶的層上施加電磁輻射的步驟包括在所述光譜檢測(cè)器上應(yīng)用掩模(17)，其中所述掩模具有多個(gè)孔眼，這些孔眼對(duì)電磁輻射具有不同的透射率，使得在施加電磁輻射時(shí)電磁輻射的劑量在所述包含膽留型液晶的層的整個(gè)范圍上變化。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括對(duì)所述包含膽留型液晶的層中的所述膽留型液晶混合物進(jìn)行交聯(lián)的步驟。
13.一種包含根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)的光譜檢測(cè)器(1)的光學(xué)生物傳感器(8)。
14.一種包含一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管和根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)的光譜檢測(cè)器 (1)的發(fā)光器件(9)。
15.一種包含根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)的光譜檢測(cè)器(1)的光治療設(shè)備(11)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于制造光譜檢測(cè)器的方法，該光譜檢測(cè)器包括光電檢測(cè)器陣列和膽甾型液晶材料，用于測(cè)量電磁頻譜的部分上的光特性。通過(guò)以受控方式在膽甾型液晶材料上的不同位置處將膽甾液晶材料暴露于不同曝光強(qiáng)度或曝光時(shí)間的紫外輻射，可以獲得膽甾型液晶材料的大體上各自具有其自身的光學(xué)透射的多個(gè)部分。本發(fā)明還涉及通過(guò)本發(fā)明的方法制造的光譜檢測(cè)器。
文檔編號(hào)G02B5/30GK102171545SQ200980139174
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月2日
發(fā)明者E·J·梅杰爾, J·盧布 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司