一种液晶空间光调制器制造技术

本发明专利技术提供了一种液晶空间光调制器，属于液晶器件技术领域。本发明专利技术包括平行相对设置的第一透明电极和第二透明电极，第一取向层、STN型超扭曲向列相液晶层和第二取向层、高阻隔离层、隔离网栅、反射层和光敏层。本发明专利技术采用STN型超扭曲向列相液晶替换传统TN型液晶，能够在拓宽可视视角的同时保持良好的对比度，且兼具功耗小的优势；另外，本发明专利技术采用反射层和隔离网栅形成的新型组合结构取代传统器件中层叠设置的阻光膜与介质反射镜，具有提高光寻址液晶空间光调制器的感光灵敏度、提高其成像效果，使得读出光的分辨率更高以及降低其驱动电压的优势。

A liquid crystal spatial light modulator

The invention provides a liquid crystal spatial light modulator, which belongs to the technical field of liquid crystal devices. The invention includes the first transparent electrode and the second transparent electrode which are relatively parallel, the first alignment layer, the STN type super twisted nematic liquid crystal layer and the second orientation layer, the high resistance isolation layer, the isolation grid, the reflecting layer and the photosensitive layer. The invention adopts STN type super twisted nematic liquid crystal TN to replace the traditional type, can maintain a good contrast in broadening the viewing angle at the same time, and has small power consumption; in addition, the invention adopts the new type of composite structure reflecting layer and isolation mesh formed to replace the traditional device stacked light blocking film with the dielectric mirror, with improved sensitivity, light addressable liquid crystal spatial light modulator to improve the imaging effect, the readout light with high resolution and reduce the driving voltage of the advantage.

【技术实现步骤摘要】
一种液晶空间光调制器
本专利技术属于液晶器件
，具体涉及一种液晶空间光调制器。
技术介绍
空间光调制器(SpatialLightModulator，SLM)是指在主动控制下，它可以通过液晶分子调制光场的某个参量，如通过折射率调制相位、通过偏振面的旋转调制偏振态、或是实现非相干到相干光的转换，从而将一定的信息写入光波中，达到光波调制的目的。空间光调制器一般按照读出光的读出方式不同，可以分为反射式和透射式；而按照输入控制信号的方式不同又可分为光寻址(OA-SLM)和电寻址(EA-SLM)。光寻址时，所有像素的寻址同时完成，是一种并行寻址模式，特点是速度快。空间光调制器是实时光学信息处理，自适应光学和光计算等现代光学领域的关键器件。在很大程度上，空间光调制器的性能决定了及应用领域的实用价值和发展前景。目前，利用光寻址的空间光调制器的液晶光阀大多为多膜系统，参考中国专利CN98114542公开了一种液晶光阀，其结构自上而下依次包括：上玻璃层、上电导层、液晶层、介质反射镜、光阻挡层、光敏层、下电导层、下玻璃层。其中：光阻挡层一般采用碲化镉(CdTe)和钒氧酞菁(VOPc)形成的复合多层吸收膜，CdTe多晶材料电阻率为108Ω.cm，只能对蓝、绿光有较强的吸收，氟化镁和硫化锌形成的复合多层结构作为介质反射镜，采用半导体硅(Si)作为光敏层。这种液晶光阀可以用作实时变化的光学互连、并行的光学逻辑运算、光学数字运算、光学矩阵运算以及图像处理方面边缘增强、图像加减等。但是这种液晶光阀的空间分辨率还不够高，视角也受限，仅适用于一般的图像处理，并且制造工艺较为复杂，易遭受环境污染，质量不稳定，重复性差。现有技术由于载流子主要产生在表面区域，因此这部分载流子会在光电导层表面形成一个导电电荷层，当部分读出光透过介质反射镜和吸收层人射到光电导层上后，在光电导层表面形成的电荷层将平滑写入光产生的电荷潜像，导致输出图像的分辨率和对比度降低。目前，液晶光阀液晶盒大都采用传统的TN垂直电场模式，液晶是旋转直立型，光学特性随视角的变化非常小，通常上视角约10°，下视角约40°，左右视角约为30°，可视角度窄。利用电压让液晶分子从水平面板排列转成垂直面板排列，液晶因旋转角度的关系，造成透光的光线较具方向性，导致在不同角度下，肉眼看到的光线会偏移，即所谓的灰阶反转；同时，在旋转过程中，靠近玻璃侧的液晶受到配向膜(PI)影响站不直，导致不均匀现象。特别是对于遮光要求较高的液晶光阀都是采用扭曲向列模式实现的，这种光阀采用双面平面电极，90°扭曲角排列结构，使用添加手性剂的向列相材料，沿摩擦方向正交贴附偏光片，然而上述液晶光阀具有如下缺点：(1).视角窄；以不同角度入射相同强度的线偏振光时，由于有效折射率的变化，成为椭圆偏振光，经过第二个偏振片后，入射角不同的出射光强不再相等，形成视角问题，其视角小于40°。(2).响应速度较慢；扭曲向列模式液晶光阀采用自然回落方式工作，由于没有其他外力的作用，其响应速度超过40ms。(3).对比度低；扭曲向列型液晶光阀利用的是液晶的旋光特性，对比度较低，尤其是暗态不够暗。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于：提供一种响应速度快、对比度高以及视角宽的液晶空间光调制器。本专利技术为解决上述技术问题提供如下技术方案：一种液晶空间光调制器，包括：平行相对设置的第一透明基板和第二透明基板，第一透明基板和第二透明基板相向侧分别具有第一透明电导层和第二透明电导层进而形成第一透明电极和第二透明电极，其特征在于，自第一透明电极至第二透明电极之间依次包括第一取向层、STN型超扭曲向列相液晶层、第二取向层、高阻隔离层、隔离网栅、反射层和光敏层；所述反射层包括呈阵列式分布的像素单元和介于各像素单元之间与之相连的感光区，所述像素单元内设置有光吸收材料形成阻光区；隔离网栅是由一一对应分布于阻光区部分表面的金属反射单元形成金属反射阵列；高阻隔离层完全覆盖于隔离网栅及反射层之上。进一步的是，本专利技术中感光区的材料为Ag。进一步的是，本专利技术中隔离网栅的材料为Al。进一步的是，本专利技术中阻光区的材料为绝缘材料。进一步的是，本专利技术中高阻隔离层的1015～1016Ω。进一步的是，本专利技术中高阻隔离层的相对介电常数为3.9。作为优选实施方式，本专利技术中高阻隔离层的材料为SiO2。相比于现有技术，本专利技术的有益效果是：本专利技术采用STN型超扭曲向列相液晶替换传统TN型液晶，能够在较窄的电压范围内使得液晶指向矢发生跳变，且基于STN型超扭转式效应能够使得入射光旋转180°～270°，因此能够在拓宽可视视角的同时保持良好的对比度；另外，本专利技术采用新型阻光层和隔离网栅的组合结构取代传统器件中层叠设置的阻光膜与介质反射镜，具有提高光寻址液晶空间光调制器的感光灵敏度、提高其成像效果，使得读出光的分辨率更高以及降低其驱动电压的优势。附图说明图1为本专利技术液晶空间光调制器的结构示意图；图2为传统TN型液晶分子和本专利技术STN型液晶分子在外加电压下的液晶分子扭转状态示意图，其中，1为TN型液晶分子，2为STN型液晶分子；图3为本专利技术液晶空间光调制器中隔离网栅与阻光层的俯视结构示意图；图中：1为上玻璃基板，2为ITO电导层，3为第一取向层，4为液晶盒，401为液晶分子，5为第二取向层，6为隔离层，7为隔离网栅，8为阻光区，9为金属Ag膜，10为光敏层，11为下玻璃基板。具体实施方式下面本专利技术结合具体实施例和说明书附图对本专利技术的原理和特性进行详细阐述：实施例：本实施例提供一种液晶空间光调制器的制备方法，包括如下步骤：步骤A：制备光敏层10；本实施例选择两片玻璃基板分别作为上玻璃基板1和下玻璃基板11，上玻璃基板1和下玻璃基板11单面完全沉积有透明电导层2分别形成第一透明电极和第二透明电极；然后采用PECVD法在下玻璃基板11单面沉积3～8微米厚的微量掺杂非晶硅薄膜作为光敏层10，本实施例中光敏层10的材料不限制为氢化非晶硅薄膜，根据本领域公知常识可知，光敏层10的材料可以为任何合适的材料；步骤B：制备反射层；首先在步骤A制得的光敏层10之上采用电子束蒸发法沉积一层厚度为1～2微米的金属Ag膜9，工艺参数具体如下：本底真空度：9×10-4Pa～2×10-3Pa；蒸发电流：150A；溅射时间：0.5小时；工作气压：5×10-3Pa；沉积方式：热蒸发法；衬底温度：75℃；靶材：纯银；然后采用光刻工艺在所述金属Ag膜9刻蚀形成网格状区域进而露出下方光敏材料，，从而形成呈阵列式分布的像素单元(即光敏区)，本专利技术中像素单元即大小为微米级别的显像单元；每个像素单元的电压能够独立控制，各像素单元规则分布形成像素阵列；所述像素单元(光敏区)中填充光吸收材料形成阻光区8，本专利技术优选地光吸收材料为黑色负性胶，下文会对其进行详述；本专利技术中呈阵列式分布的阻光区8及连接各阻光区8且作为感光区的金属Ag膜9共同构成了器件的反射层；步骤C：制备隔离网栅7：在步骤B制得的各个阻光区8的部分上表面分别沉积一层金属Al膜，若干个金属Al膜相互独立亦呈阵列式分布进而构成隔离光栅7；本专利技术对单个金属Al膜的形状不做限制，可以为圆形、三角形、四边形、五边形、六边形或者任何合适的形状；本专利技术在器件的反射层之上设置阵列式分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶空间光调制器，包括：平行相对设置的第一透明基板和第二透明基板，第一透明基板和第二透明基板相向侧分别具有第一透明电导层和第二透明电导层进而形成第一透明电极和第二透明电极，其特征在于：自第一透明电极至第二透明电极之间依次包括第一取向层、STN型超扭曲向列相液晶层、第二取向层、高阻隔离层、隔离网栅、反射层和光敏层；反射层包括呈阵列式分布的像素单元和介于各像素单元之间与之相连的感光区，所述像素单元内设置有光吸收材料形成阻光区；隔离网栅是由一一对应分布于阻光区部分表面的金属反射单元形成金属反射阵列；高阻隔离层完全覆盖于隔离网栅及反射层之上。

【技术特征摘要】
1.一种液晶空间光调制器，包括：平行相对设置的第一透明基板和第二透明基板，第一透明基板和第二透明基板相向侧分别具有第一透明电导层和第二透明电导层进而形成第一透明电极和第二透明电极，其特征在于：自第一透明电极至第二透明电极之间依次包括第一取向层、STN型超扭曲向列相液晶层、第二取向层、高阻隔离层、隔离网栅、反射层和光敏层；反射层包括呈阵列式分布的像素单元和介于各像素单元之间与之相连的感光区，所述像素单元内设置有光吸收材料形成阻光区；隔离网栅是由一一对应分布于阻光区部分表面的金属反射单元形成金属反射阵列；高阻隔离层完全覆盖于隔离网栅及反射层之上。...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋向东，高升旭，王继岷，明洋舟，董湘，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51