一种移相器及其制作方法、工作方法技术

本发明专利技术提供了一种移相器及其制作方法、工作方法，属于移相器技术领域。移相器包括多个层叠设置的液晶单元，每一液晶单元包括：相对设置的第一基板和第二基板；位于第一基板朝向第二基板一侧的第一电极；位于第二基板朝向第一基板一侧的第二电极；位于第一电极上的第一取向层；位于第二电极上的第二取向层；位于第一取向层和第二取向层之间的液晶盒，液晶盒的厚度不大于阈值；在未对第一电极和第二电极施加电信号时，液晶盒中液晶分子的初始取向与第一基板所在平面平行；在对第一电极和第二电极施加电信号后，液晶盒中液晶分子的长轴与第一电极和第二电极之间的电场方向平行。本发明专利技术能够克服液晶盒移相器响应时间长的缺点。

Phase shifter and manufacturing method and working method thereof

The invention provides a phase shifter and a manufacturing method and a working method thereof, belonging to the technical field of phase shifters. The phase shifter includes a plurality of stacked liquid crystal cell set, each liquid crystal unit includes a first substrate and the second substrate are oppositely arranged; the first electrode is positioned on the first substrate towards the side of the second substrate; the second electrode is located on the second substrate towards one side of the first substrate; in the first orientation layer on the first electrode; in the second orientation layer on the second electrode in the first box; liquid crystal orientation between the layer and the second alignment layer, the thickness of liquid crystal cell is not greater than the threshold value; in the absence of a first electrode and a second electrode electrical signal is applied, the liquid crystal molecules in the liquid crystal cell initial orientation and the plane parallel to the first substrate; electric signal is applied to the first electrode and the second electrode. The direction parallel to the electric field between the liquid crystal molecules in the liquid crystal cell and the long axis of the first electrode and the second electrode. The invention can overcome the shortcoming of long response time of the phase shifter of the liquid crystal box.

【技术实现步骤摘要】
一种移相器及其制作方法、工作方法
本专利技术涉及移相器
，特别是指一种移相器及其制作方法、工作方法。
技术介绍
移相器是相控阵雷达系统的核心部件。目前市场上绝大多数的相控阵雷达系统的移相器为铁氧体移相器和PIN二极管移相器。但是，铁氧体移相器具有体积庞大、响应速度慢的缺点，不适合用于高速波束扫描；二极管移相器的缺点是功耗大(需要专门的散热系统)、功率容量小且插入损耗大，也不利于用作轻便低功耗的相控阵系统。最近科研人员发现利用液晶分子介电常数的各向异性，可以将其应用于高频微波器件中作为移相器以使微波产生相移。但是常用的微波频率为8-60GHz，对应的微波波长是5-37.5mm，如此长的波长要产生较大的相移，液晶盒厚度要达到几百微米，而随着液晶层厚度的增加，液晶盒两侧配向膜对液晶的作用变弱，使得液晶响应时间变慢(几百毫秒甚至几秒量级)，大大降低了移相器的响应速度。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种移相器及其制作方法、工作方法，能够克服液晶盒移相器响应时间长的缺点。为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供技术方案如下：一方面，提供一种移相器，包括多个层叠设置的液晶单元，每一液晶单元包括：相对设置的第一基板和第二基板；位于所述第一基板朝向所述第二基板一侧的第一电极；位于所述第二基板朝向所述第一基板一侧的第二电极；位于所述第一电极上的第一取向层；位于所述第二电极上的第二取向层；位于所述第一取向层和所述第二取向层之间的液晶盒，所述液晶盒的厚度不大于阈值；在未对所述第一电极和所述第二电极施加电信号时，所述液晶盒中液晶分子的初始取向与所述第一基板所在平面平行；在对所述第一电极和所述第二电极施加电信号后，所述液晶盒中液晶分子的长轴与第一电极和第二电极之间的电场方向平行。进一步地，每一所述液晶盒的厚度为5-10微米。进一步地，所述移相器包括依次层叠设置的第1液晶单元、第2液晶单元、…、第n液晶单元，其中，第k-1液晶单元的第二基板复用为第k液晶单元的第一基板，n为大于1的整数，k为大于1且小于等于n的整数。进一步地，所述第一基板和所述第二基板采用石英玻璃制成。进一步地，所述第一电极和第二电极采用金属或导电氧化物制成。进一步地，所述第一取向层和所述第二取向层采用聚酰亚胺、环氧树脂或含氟聚合物中的任意一种或两种制成。进一步地，所述液晶盒采用向列型液晶分子制成。进一步地，所述移相器还包括：驱动电路，所述驱动电路包括输出第一电压信号的第一电压信号输出端和输出第二电压信号的第二电压信号输出端；与所有液晶单元的第一电极分别连接的第一信号传输线，所述第一信号传输线与所述驱动电路的第一电压信号输出端连接；与所有液晶单元的第二电极分别连接的第二信号传输线，所述第二信号传输线与所述驱动电路的第二电压信号输出端连接。本专利技术实施例还提供了一种移相器的制作方法，用于制作如上所述的移相器，所述制作方法包括分别制作多个液晶单元的步骤以及将所述多个液晶单元层叠设置的步骤，制作所述液晶单元的步骤包括：提供一第一基板；在所述第一基板上形成第一电极；在形成有所述第一电极的第一基板上形成第一取向层；提供一第二基板；在所述第二基板上形成第二电极；在形成有所述第二电极的第二基板上形成第二取向层；在形成有所述第二取向层的第二基板上形成隔垫物，并在所述第二基板边缘涂布封框胶；在所述第二基板上滴注液晶；将所述第一基板和所述第二基板进行真空对盒，并固化所述封框胶。本专利技术实施例还提供了一种移相器的工作方法，应用于如上所述的移相器，所述工作方法包括：同时向所有液晶单元的第一电极和第二电极施加电信号，使所有液晶单元的液晶盒中液晶分子的长轴与第一电极和第二电极之间的电场方向平行。本专利技术的实施例具有以下有益效果：上述方案中，移相器由多个层叠设置的液晶单元组成，每个液晶单元的液晶盒由液晶盒两侧的电极进行驱动，在对液晶盒两侧的电极施加电信号后，液晶盒中液晶分子的长轴与电极之间的电场方向平行，能够使微波产生相移。由于单个液晶单元的液晶盒的厚度不大于阈值，因此，在同时对各个液晶盒两侧的电极施加电信号后，各个液晶盒内的液晶分子能够同时进行快速转向，使得移相器整体的移相响应时间不会因为液晶盒总厚度的增加而增加，克服了单个液晶盒移相器响应时间长的缺点。附图说明图1为本专利技术实施例液晶单元的结构示意图；图2为本专利技术实施例液晶单元加电后的示意图；图3为本专利技术实施例移相器的结构示意图；图4为本专利技术实施例移相器加电后的示意图。附图标记1第一基板2第一取向层3第一电极4隔垫物5封框胶6第二取向层7第二基板8第二电极具体实施方式为使本专利技术的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。利用液晶分子介电常数的各向异性，可以将其应用于高频微波器件中作为移相器以使微波产生相移。如图1所示的液晶单元，包括相对设置的第一基板1和第二基板7，在第一基板1朝向第二基板7的一侧设置有第一电极3，在第二基板7朝向第一基板1的一侧设置有第二电极8，在形成有第一电极3的第一基板1上形成有第一取向层2，在形成有第二电极8的第二基板7上形成有第二取向层6，在第一取向层2和第二取向层6之间设置液晶盒，液晶盒盒厚通过隔垫物4来支撑，在液晶盒周围还形成有用于封闭液晶单元的封框胶5。如图1所示，当在第一电极3和第二电极8之间不施加电场时，液晶分子平行于第一取向层2和第二取向层6的取向排列，液晶分子的介电常数为ε⊥；如图2所示，当在第一电极3和第二电极8之间施加电场E时，液晶分子作为偶极子会进行90°旋转，液晶分子的长轴会和电场平行，此时液晶分子的介电常数为ε||。在液晶盒移相器工作时，微波信号和电压信号同时加到第一电极3和第二电极8上，引起的相移量如公式(1)。其中，为相移量，f为微波的频率，l为移相器的厚度(即液晶盒的厚度)，c为光速，r为相对介电常数。但是常用的微波频率为8-60GHz，对应的微波波长是5-37.5mm，如此长的波长要产生较大的相移，液晶盒厚度要达到几百微米，而随着液晶层厚度的增加，液晶盒两侧配向膜对液晶的作用变弱，使得液晶响应时间变慢，大大降低了移相器的响应速度。本专利技术的实施例针对上述问题，提供一种移相器及其制作方法、工作方法，能够克服液晶盒移相器响应时间长的缺点。实施例一本实施例提供一种移相器，如图3和图4所示，包括多个层叠设置的液晶单元，每一液晶单元包括：相对设置的第一基板1和第二基板7；位于第一基板1朝向第二基板7一侧的第一电极3；位于第二基板7朝向第一基板1一侧的第二电极8；位于第一电极3上的第一取向层2；位于第二电极8上的第二取向层6；位于第一取向层2和第二取向层6之间的液晶盒，液晶盒的厚度不大于阈值；如图3所示，在未对第一电极3和第二电极8施加电信号时，液晶盒中液晶分子的初始取向与第一基板1所在平面平行；如图4所示，在对第一电极3和第二电极8施加电信号后，液晶盒中液晶分子的长轴与第一电极3和第二电极8之间的电场方向平行。其中，第一取向层2和第二取向层6的取向能够使得液晶盒中液晶分子的初始取向与第一基板所在平面平行。本实施例中，移相器由多个层叠设置的液晶单元组成，每个液晶单元的液晶盒由液晶盒两侧的电极进行驱动，在对液晶盒两侧的电极施加电信号后，液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移相器，其特征在于，包括多个层叠设置的液晶单元，每一液晶单元包括：相对设置的第一基板和第二基板；位于所述第一基板朝向所述第二基板一侧的第一电极；位于所述第二基板朝向所述第一基板一侧的第二电极；位于所述第一电极上的第一取向层；位于所述第二电极上的第二取向层；位于所述第一取向层和所述第二取向层之间的液晶盒，所述液晶盒的厚度不大于阈值；在未对所述第一电极和所述第二电极施加电信号时，所述液晶盒中液晶分子的初始取向与所述第一基板所在平面平行；在对所述第一电极和所述第二电极施加电信号后，所述液晶盒中液晶分子的长轴与第一电极和第二电极之间的电场方向平行。

【技术特征摘要】
1.一种移相器，其特征在于，包括多个层叠设置的液晶单元，每一液晶单元包括：相对设置的第一基板和第二基板；位于所述第一基板朝向所述第二基板一侧的第一电极；位于所述第二基板朝向所述第一基板一侧的第二电极；位于所述第一电极上的第一取向层；位于所述第二电极上的第二取向层；位于所述第一取向层和所述第二取向层之间的液晶盒，所述液晶盒的厚度不大于阈值；在未对所述第一电极和所述第二电极施加电信号时，所述液晶盒中液晶分子的初始取向与所述第一基板所在平面平行；在对所述第一电极和所述第二电极施加电信号后，所述液晶盒中液晶分子的长轴与第一电极和第二电极之间的电场方向平行。2.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，每一所述液晶盒的厚度为5-10微米。3.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，所述移相器包括依次层叠设置的第1液晶单元、第2液晶单元、…、第n液晶单元，其中，第k-1液晶单元的第二基板复用为第k液晶单元的第一基板，n为大于1的整数，k为大于1且小于等于n的整数。4.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，所述第一基板和所述第二基板采用石英玻璃制成。5.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，所述第一电极和第二电极采用金属或导电氧化物制成。6.根据权利要求1所述的移相器，其特征在于，所述第一取向层和所述第二取向层采用聚酰亚胺、环氧树脂或含氟聚合物中的任意一种或两种制成。7.根据权利要求1所述的移相器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王熙元，雎长城，李延钊，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11