通过电阻加热进行的液晶温度控制制造技术

一种光学装置包含：第一透明衬底，其具有安置在所述第一透明衬底的表面上的第一透明电极；和第二衬底，其具有安置在所述第二衬底的表面上且面向所述第一透明电极的第二电极。液晶(LC)材料夹在所述第一电极与所述第二电极之间，使得在所述第一电极与所述第二电极之间施加的电压控制所述液晶材料的定向。所述装置包含控制系统，所述控制系统通过所述第一电极和所述第二电极中的至少一个电极施加电流以对所述LC材料进行电阻加热。

Temperature Control of Liquid Crystal by Resistance Heating

【技术实现步骤摘要】
通过电阻加热进行的液晶温度控制
技术介绍
液晶材料是具有一些结晶性质的液体。这些材料在电场中改变定向。定向改变会更改液晶材料的光学性质。
技术实现思路
一些实施例涉及一种光学装置。光学装置包含：第一透明衬底，其具有安置在第一透明衬底的表面上的第一透明电极；和第二衬底，其具有安置在第二衬底的表面上且面向第一透明电极的第二电极。液晶材料夹在第一电极与第二电极之间，使得遍及第一电极和第二电极施加的电压控制液晶材料的定向。控制系统通过第一电极和第二电极中的至少一个电极施加电流以对液晶材料进行电阻加热。在一些实施方案中，第二衬底和第二电极还可以是透明的。根据一些方面，比至少一个电极具有更高导电性的一个或多个电接触件可安置在至少一个电极上。举例来说，第一间隔开的电接触件和第二间隔开电接触件可安置在至少一个电极上，其中至少一个电极通过第一间隔开的电接触件和第二间隔开的电接触件电连接到控制系统。根据一些实施方案，第一电接触件和第二电接触件可包括图案化金属层，例如，导电涂料。根据一些实施方案，第一电极和第二电极中的一个或两个包括导电氧化物，例如氧化铟锡。用于进行电阻加热的电流可以是脉冲电流。根据一些方面，电流脉冲的持续时间是液晶材料和第一或第二衬底的热时间常数的函数。电流脉冲可具有小于约10％或小于约5％或甚至小于约1％的占空比。根据一些实施例，供应的热能和热能被控制器供应到至少一个电极的时间将LC材料的热扩散率和/或比热的模型考虑在内。在一些实施方案中，使至少一个电极和上面安置有至少一个电极的衬底与周围结构热解耦可能是有用的。举例来说，一个或多个绝热支座可被布置成使至少一个电极和其相关联衬底与周围结构热解耦。控制系统通过控制通过电极的电流来控制由一个或两个电极提供的热量。根据一些方面，仅使一个电极通电以对装置进行电阻加热。然而，可使两个电极都通电以提供电阻加热。在一些实施方案中，控制系统可包括电耦合到至少一个电极的第一间隔开的位置和第二间隔开的位置的电源，其中所述电源通过至少一个电极提供电流，所述电流从第一位置流动到第二位置。控制系统可进一步包含开关，所述开关被配置成控制通过至少一个电极的电流。根据一些方面，控制系统还可被配置成控制遍及第一电极和第二电极施加的电压以控制液晶材料的定向。举例来说，控制系统可包含：液晶(LC)定向控制电路，其被配置成控制遍及第一电极和第二电极施加以控制液晶材料的定向的电压；和加热控制电路，其被配置成控制通过至少一个电极的电流以对液晶材料进行电阻加热。在一些实施方案中，控制系统可被配置成对遍及第一电极和第二电极施加以控制液晶的定向的电压以及施加到至少一个电极以对电极进行电阻加热的电信号进行时分复用。时分复用可通过以下方式实现：在第一时间窗口期间施加控制LC材料的定向的电压且在不同第二时间窗口期间提供对至少一个电极进行电阻加热的电流。在一些配置中，控制系统包含第一电流源，所述第一电流源电连接到第一电极且被配置成通过第一电极的第一间隔开的位置和第二间隔开的位置施加第一电流以对第一电极进行电阻加热。控制系统还包含独立于第一电流源的第二电流源，所述第二电流源连接到第二电极且被配置成通过第二电极的第一间隔开的位置和第二间隔开的位置施加第二电流以对第二电极进行电阻加热。第一电极的第一与第二间隔开的位置之间的电阻可基本上等于或可不同于第二电极的第一与第二间隔开的位置之间的电阻。根据一些方面，第一电流和第二电流可在不同时间施加。根据一些方面，第一电流和第二电流可基本上同时施加。第一电流和第二电流可具有相同值或第一电流和第二电流可具有不同值。控制系统可包含由控制系统的加热器控制电路控制的开关。开关可允许或防止第一电流和第二电流分别流动通过第一电极和第二电极。根据一些方面，控制系统进一步包含温度传感器，所述温度传感器被配置成响应于指示液晶材料的温度的感测参数产生温度信号。控制系统包含电路，所述电路响应于温度信号控制通过至少一个电极的电流。举例来说，电极材料可具有电阻温度系数，使得电极材料的电阻随温度而改变。在此情境下，感测参数可以是至少一个电极的电阻且传感器包括四端电阻测量，其中通过至少一个电极的第一间隔开的位置和第二间隔开的位置供应电流且用一对电压探针测量遍及至少一个电极的两个间隔开的位置的电压。根据一些实施方案，上文所描述的光学装置可被配置为LC可变延迟器。LC可变延迟器通过遍及电极施加电压而起作用，其中LC材料夹在电极之间。在遍及电极的电压改变时，LC材料的定向发生更改。LC材料定向的更改会改变双折射LC材料的慢轴且因此会改变输入光束的两个独立偏振的相对延迟。根据一些实施方案，上文所描述的光学装置可用于制成LC可调谐滤波器。举例来说，可形成LC可调谐滤波器，其中如上文所描述的一个或多个LC装置可用作通过调节遍及LC材料的电极施加的电压来传输选定波长的可调谐双折射元件。举例来说，LC可调谐滤波器可基于Lyot滤波器的原理。一些实施例涉及一种超光谱成像系统。超光谱成像系统包含第一和第二交叉或平行偏振器，其中液晶(LC)可变延迟器安置于第一偏振器与第二偏振器之间，其中慢轴相对于偏振器轴中的一个以45度定向。LC可变延迟器包含第一透明衬底，其中第一透明电极安置在第一透明衬底的表面上。LC可变延迟器包含第二透明衬底，其中第二透明电极安置在第二透明衬底的表面上，面向第一透明电极。LC材料安置于第一电极与第二电极之间。第一电极和第二电极被布置成使得遍及第一电极和第二电极施加的电压控制液晶材料的定向且通过第一电极和第二电极中的至少一个电极的电流对液晶材料进行电阻加热。超光谱成像系统还可包含电耦合到第一电极和第二电极的控制系统，所述控制系统被配置成提供电压以控制LC材料的定向且通过至少一个电极提供电流以对LC材料进行加热。一些实施例涉及一种控制液晶装置的方法，所述液晶装置包括第一电极、第二电极和安置于第一电极与第二电极之间的LC材料。根据所述方法，通过遍及第一电极和第二电极施加的电压控制LC材料的定向。通过供应通过第一电极和第二电极中的至少一个电极的电流控制LC材料的温度。电流可以是脉冲电流，例如，仅在超光谱图像采集之前和/或期间进行脉冲。供应电流涉及供应通过至少一个电极的间隔开的位置的电流。可通过遍及至少一个电极的第一间隔开的位置和第二间隔开的位置施加电压来供应和/或控制电流。根据一些方面，供应电流可包括通过第一电极和第二电极中的仅一个电极供应电流。或者，供应电流可包括控制通过第一电极的第一电流和/或控制通过第二电极的第二电流。控制第一电流和/或第二电流可包括操作一个或多个开关，所述一个或多个开关允许电流流动通过第一电极和/或第二电极或中断电流流动通过第一电极和/或第二电极。根据一些实施方案，控制第一电流和第二电流包括基本上同时通过第一电极和第二电极提供第一电流和第二电流。根据一些实施方案，控制LC材料的定向和对LC材料进行电阻加热包括用对LC材料进行电阻加热的电流对控制LC材料的定向的电压进行时分复用。所述方法可进一步包括感测LC材料的温度或至少一个电极的温度以及响应于感测到的温度控制电阻加热。附图说明图1是根据一些实施例的液晶装置的示意图；图2是具有控制系统的液晶装置的图，所述控制系统包括被配置成通过第一电极提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，其包括：第一透明衬底；第一透明电极，其安置在所述第一透明衬底的表面上；第二衬底；第二电极，其安置在所述第二衬底的表面上、面向所述第一透明电极；液晶材料，其安置于所述第一电极与所述第二电极之间，使得在所述第一电极与所述第二电极之间施加的电压控制所述液晶材料的定向；和控制系统，其被配置成通过所述第一电极和所述第二电极中的至少一个电极施加电流以对所述液晶材料进行电阻加热。

【技术特征摘要】
2017.10.24 US 15/7924651.一种装置，其包括：第一透明衬底；第一透明电极，其安置在所述第一透明衬底的表面上；第二衬底；第二电极，其安置在所述第二衬底的表面上、面向所述第一透明电极；液晶材料，其安置于所述第一电极与所述第二电极之间，使得在所述第一电极与所述第二电极之间施加的电压控制所述液晶材料的定向；和控制系统，其被配置成通过所述第一电极和所述第二电极中的至少一个电极施加电流以对所述液晶材料进行电阻加热。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二衬底和所述第二电极是透明的。3.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括安置在所述至少一个电极上的第一间隔开的电接触件和第二间隔开的电接触件，所述第一间隔开的电接触件和所述第二电接触件比所述至少一个电极具有更高导电性。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电极和所述第二电极中的一个或两个包括导电氧化物。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述电流是脉冲电流。电极，其用以控制所述液晶材料的定向；和加热控制电路，其被配置成控制通过所述至少一个电极的电流以对所述液晶材料进行电阻加热。6.一种超光谱成像系统，其包括：第一偏振器；第二偏振器；液晶可变延迟器，其安置于所述第一偏振器与所述第二偏振器之间，所述液晶延迟器包括：第一透...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·黑格伊，
申请(专利权)人：帕洛阿尔托研究中心公司，
类型：发明
国别省市：美国,US