基于像素取向的多层液晶光存储堆叠结构、及其信息写入与读取方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115841834A(43)申请公布日2023.03.24(21)申请号202211598282.0(22)申请日2022.12.12(71)申请人中国科学院上海光学精密机械研究所地址201800上海市嘉定区清河路390号(72)发明人赵元安莫之畅欧少忠王焜王建国刘晓凤邵建达(74)专利代理机构上海恒慧知识产权代理事务所(特殊普通合伙)31317专利代理师张宁展(51)Int.Cl.G11C13/04(2006.01)权利要求书2页说明书3页附图1页(54)发明名称基于像素取向的多层液晶光存储堆叠结构、及其信息写入与读取方法(57)摘要一种基于像素取向的多层液晶光存储堆叠结构、及其信息写入与读取方法，可根据读取光、信息图案设计并制备像素化的液晶取向区域，并根据逆向设计的原理，将多层取向层堆叠形成透明的液晶光存储器，通过偏振片和显微镜配合读取信息图案。本发明利用光的偏振信息进行信息存储，对可见光、红外等波段的读取光在传输阶段光能损失小；堆叠层数远大于传统的光存储技术，在空间利用率上有数量级的提升；且便于封装，材料的耐高温、耐酸碱等性能高于普通光存储使用的光盘，利于长久使用。CN115841834ACN115841834A权利要求书1/2页1.一种基于像素取向的多层液晶光存储堆叠结构，包括透明基底，其特征在于，在该透明基底上制备有像素排布的第一光取向层、像素排布的聚合物液晶层、像素排布的第二光取向层、像素排布的聚合物液晶层、…、像素排布的第n光取向层和聚合物液晶层；入射光矩阵则所述的第一液晶层的某一像素出射光矩阵满足如下公式：所述的第二液晶层某一像素的出射光矩阵满足如下公式：所述的第n液晶层某一像素的出射光矩阵满足如下公式：式中，θ‑θn为每层液晶分子取向角，δ为相位延迟量，Δn为液晶双折射率，d为液晶层厚度。2.根据权利要求1所述的基于像素取向的多层液晶光存储堆叠结构，其特征在于，所述的光取向层基于可基于光降解、光交联或光至异构进行取向，或者，采用机械摩擦、化学腐蚀进行像素化取向。3.根据权利要求1所述的基于像素取向的多层液晶光存储堆叠结构，其特征在于，所述的聚合物液晶层的可工作温度范围高于取向层固化温度，实现多层堆叠；所述的聚合物液晶层的厚度通过旋涂工艺自由设置，一般设置为满足读取信息的光源波长的半波条件。4.根据权利要求1所述的基于像素取向的多层液晶光存储堆叠结构，其特征在于，所述的透明基底为透明石英、K9玻璃、透明塑料基底或柔性基底。5.一种基于像素取向的多层液晶光存储的信息写入方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、在透明基底上制备第一光取向层：依据该层需要存储的信息，设计该层上不同像素的取向角，制备像素化取向区域，像素尺寸范围为1μm*1μm～100nm*100nm；2CN115841834A权利要求书2/2页S2、在第一光取向层上旋涂聚合物液晶层，聚合物液晶层厚度根据读取信息光的波长设计，满足相位延迟达量达到π；S3、在聚合物液晶层上制备第二光取向层，……依次类推，在满足上层取向层不影响下层液晶层的情况下，最终制成多层液晶光存储堆叠结构。6.根据权利要求5所述的基于像素取向的多层液晶光存储的信息写入方法，其特征在于，透明基底上制备第一光取向层，包括倾斜沉积，PI溶液旋涂，光取向溶液旋涂。7.根据权利要求5所述的基于像素取向的多层液晶光存储的信息写入方法，其特征在于，所述制备像素化取向区域，包括投影曝光、激光直写或机械摩擦。8.根据权利要求5所述的基于像素取向的多层液晶光存储的信息写入方法，其特征在于，依据需要存储的信息图案，通过设计调控液晶层厚度、像素区域取向角、偏振片角度等参量计算得到相应出射光场强度，该光场强度即为对应信息值。9.一种基于像素取向的多层液晶光存储的信息读取方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、根据读取信息光的波长，以透射方式从多层液晶光存储堆叠结构的基底下表面入射，从最外层的聚合物液晶层出射后，依次经偏振片、显微镜后，成像在CCD上，根据取向角旋转偏振片，以获得灰度图像；S2、通过上下调节载物台来控制多层液晶光存储堆叠结构与显微物镜的距离，使不同聚合物液晶层的表面均可成像，实现每一层的信息读取。10.根据权利要求9所述的基于像素取向的多层液晶光存储的信息读取方法，其特征在于，读取光场的偏振信息，使得偏振信息与存储信息对应。3CN115841834A说明书1/3页基于像素取向的多层液晶光存储堆叠结构、及其信息写入与读取方法技术领域[0001]本发明属于光存储领域。该发明通过设定液晶层厚度，并根据信息图案设计并制备像素化的液晶分子取向区域，使得光束出射后偏振方向与像素区域内液晶取向角有关，将多层液晶层堆叠，利用光学显微镜与偏振片进行信息读取