液晶空间光调制器制造技术

本发明专利技术涉及一种液晶空间光调制器(101)，其包括：液晶层(7)；以及在液晶层(7)的至少一侧上的至少一个光伏单元(456)，每个光伏单元(456)包含光敏层(5)，所述光敏层(5)包含供电子分子(D)和受电子分子(A)，每个光伏单元(456)被布置为在照射下自发地产生光电压。供电子分子和受电子分子优选是共混的，并且优选形成有机本体异质结层。每个光伏单元(456)的光敏层(5)优选被包含于以下层之间：‑电子传导层(4)，其被布置为相较于从其接触的光敏层(5)转移电子空穴，更容易从其接触的光敏层(5)转移电子，和‑电子空穴传导层(6)，其被布置为相较于从其接触的光敏层(5)转移电子，更容易从其接触的光敏层(5)转移电子空穴。

Liquid crystal spatial light modulator

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液晶空间光调制器
本专利技术涉及液晶空间光调制器。
技术介绍
L.Lucchetti,K.Kushnir,A.Zaltron和F.Simoni的文献"Liquidcrystalcellsbasedonphotovoltaicsubstrates"(Eur.Opt.Soc.-rapid11,16007(2016))描述了LiNbO3:Fe晶体作为基材的液晶盒。在不施加外电场的情况下，光伏式LiNbO3:Fe晶体基材能够改变液晶指向矢的取向，从而引起穿过盒传播的光的相移。根据现有技术的该装置具有以下问题：-该装置因LiNbO3:Fe晶体基材的厚度，而很厚，-该装置因LiNbO3:Fe晶体基材的制造工艺以及由于LiNbO3:Fe晶体基材的脆性，而难以在大表面上使用，和-该装置因LiNbO3:Fe晶体基材的脆性，而易破损，-该装置对于入射光具有低灵敏度(10W/cm2的光强度下双折射Δnmax＝0.1)。本专利技术的目的是提供解决上述至少一个问题的液晶空间光调制器。
技术实现思路
本专利技术的方面涉及一种液晶空间光调制器，其包括：-液晶层，-在液晶层的至少一侧上的至少一个光伏单元，每个光伏单元包含光敏层，该光敏层包含供电子分子和受电子分子，每个光伏单元被布置为在照射下自发地产生光电压。供电子分子和受电子分子可以共混并可形成本体异质结层。“共混”是指供电子分子和受电子分子处于共混状态。供电子分子优选为有机供电子分子。受电子分子优选为有机受电子分子。至少一个光伏单元可以在液晶层的至少一侧上包含多个光伏单元的叠置。根据本专利技术的空间光调制器可以在液晶层的每一侧上包含至少一个光伏单元。所述光伏单元或每个光伏单元或至少一个光伏单元还可以包含内部界面层，该内部界面层：-与该光伏单元的光敏层接触，该内部界面层位于液晶层和该光敏层之间，或-是液晶层。内部界面层可以是电子空穴传导层，其被布置为相较于从其接触的光敏层转移电子，更容易从其接触的光敏层转移电子空穴。所述光伏单元或其中一个光伏单元的内部界面层：-可以与液晶层接触，内部界面层被布置用于在该内部界面层和液晶层之间的界面处使液晶层的液晶取向，或-可以是液晶层，该光伏单元的光敏层被布置为在该光敏层与液晶层之间的界面处使液晶层的液晶取向。内部界面层：-可以与液晶层接触，并且可以是疏水的，或-可以是液晶层，并且该光伏单元的光敏层可以是疏水的。优选地，如果沉积在层上的水滴的接触角大于90°(针对20℃的温度和液滴周围的空气压力等于1bar的情况下)，则该层被视为“疏水性”。所述光伏单元或每个光伏单元或至少一个光伏单元还可以包含与该光伏单元的光敏层接触的外部界面层，该光敏层位于液晶层和该外部界面层之间。外部界面层可以是电子传导层，其被布置为相较于从其接触的光敏层转移电子空穴，更容易从其接触的光敏层转移电子。所述光伏单元或每个光伏单元或至少一个光伏单元可包括以下两者：如前所述的内部界面层，如前所述的外部界面层，与给定的光敏层接触的内部界面层和与相同的给定光敏层接触的外部界面层优选地由不同的材料制成。优选地：-内部界面层和外部界面层的一者可以是电子空穴传导层，其被布置为相较于从其接触的光敏层转移电子，更容易从其接触的光敏层转移电子空穴，和-内部界面层和外部界面层的另一者可以是电子传导层，其被布置为相较于从其接触的光敏层转移电子空穴，更容易从其接触的光敏层转移电子。电子传导层的逸出功和与该外部界面层接触的光敏层的每个受电子分子的电子亲和势之间的能量差的绝对值优选小于或等于0.2eV。电子空穴传导层的逸出功和与该内部界面层接触的光敏层的各供电子分子的电离势之间的能量差的绝对值优选为小于或等于0.2eV。液晶层优选具有比光伏单元的每个部分高的电阻。每个供电子分子的电子亲和势和电离势之间的能量差优选高于或等于3eV。每个受电子分子的电子亲和势和电离势之间的能量差优选高于或等于3eV。对于每对供电子分子和受电子分子，供电子分子的电子亲和势与受电子分子的电子亲和势之间的能量差优选高于或等于0.1eV，优选高于或等于0.3eV。对于每对供电子分子和受电子分子，供电子分子的电离势与受电子分子的电离势之间的能量差优选高于或等于0.1eV，优选高于或等于0.3eV。对于每对供电子分子和受电子分子，受电子分子的电子亲和势与供电子分子的电离势之间的能量差可遵循以下公式：其中：EA(A)是每个受电子分子的电子亲和势，以eV为单位表示，IE(D)是每个供电子分子的电离势，以eV为单位表示，V(Fredericks)是液晶层的液晶的Fredericks阈值电压，以V为单位表示，e是电子的元电荷，以C为单位表示。每个供电子分子的电离势优选高于或等于5eV。每个受电子分子的电子亲和势优选高于或等于3.5eV。液晶层和至少一个光伏单元可以包含在两个偏振元件之间。每个光伏单元的厚度优选小于1μm。供电子分子和受电子分子优选在化学结构上不同。附图的详细描述以及本专利技术的实现方式通过对实施方案的详细描述，本专利技术的其他优点和特征将变得显而易见，所述实施方案绝不是限制性的，并且在附图中：-图1是根据本专利技术的空间光调制器的第一实施方案101的一部分的侧视图，-图2是根据本专利技术的空间光调制器的第一实施方案的一部分的透视图，-图3是根据本专利技术的空间光调制器的第一实施方案的光敏层5的一部分的侧视图，-图4说明了具有有机光敏层5的两个OASLM的双折射变化(光寻址空间光调制器)。该曲线表示双折射的变化(随着在电极3、9之间施加的电压的变化，在532nm波长下，在89mW/cm2的光强度和在0.017mW/cm2的光强度下测得的双折射之间的差异)其中：-曲线16对应于图1的第一实施方案，并且-曲线17对应于图1的第一实施方案的变形(没有层6、12)。-图5是不同层4、6或分子14、15的电子亲和势和/或电离势和/或逸出功的示意图。-图6是根据本专利技术的空间光调制器的第二实施方案102的一部分的侧视图，和-图7是根据本专利技术的空间光调制器的第三实施方案103的一部分的侧视图。这些实施方案绝不是限制性的，如果特征的选择足以提供技术优势或使本专利技术与现有技术区区分，我们可以考虑本专利技术的变型，其仅包括随后描述或示出的特征的选择，独立于其他描述或示出的特征(即使该选择来自包含这些其他特征的语句)。该选择包括至少一个特征，优选为不具有结构细节的功能性特征，或如果该部分足以提供技术优势或使本专利技术与现有技术区区分，则仅具有结构细节的一部分。现在参考图1至图5来描述根据本专利技术的空间光调制器的第一实施方案101本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液晶空间光调制器，其包含：/n-包含液晶分子的液晶层(7)，/n-在液晶层(7)的至少一侧上的至少一个光伏单元(456)，每个光伏单元(456)包含光敏层(5)，所述光敏层(5)包含供电子分子(D)和受电子分子(A)，每个光伏单元(456)被布置为在照射下自发地产生光电压，/n所述光敏层(5)被布置为在所述光敏层(5)的照射下，是所述液晶层(7)两端的电压降的来源，这改变了液晶分子的取向并改变了所述液晶层(7)的双折射。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170817 EP 17186647.81.一种液晶空间光调制器，其包含：
-包含液晶分子的液晶层(7)，
-在液晶层(7)的至少一侧上的至少一个光伏单元(456)，每个光伏单元(456)包含光敏层(5)，所述光敏层(5)包含供电子分子(D)和受电子分子(A)，每个光伏单元(456)被布置为在照射下自发地产生光电压，
所述光敏层(5)被布置为在所述光敏层(5)的照射下，是所述液晶层(7)两端的电压降的来源，这改变了液晶分子的取向并改变了所述液晶层(7)的双折射。


2.根据权利要求1所述的空间光调制器，其特征在于所述供电子分子和所述受电子分子处于共混状态并形成本体异质结层。


3.根据权利要求1或2所述的空间光调制器，其特征在于所述供电子分子是有机供电子分子。


4.根据前述权利要求中任一项所述的空间光调制器，其特征在于所述受电子分子是有机受电子分子。


5.根据前述权利要求中任一项所述的空间光调制器，其特征在于所述至少一个光伏单元(456)在所述液晶层(7)的至少一侧上包含多个光伏单元(456)的叠置。


6.根据前述权利要求中任一项所述的空间光调制器，其特征在于所述空间光调制器在所述液晶层(7)的每一侧上包含至少一个光伏单元(456)。


7.根据前述权利要求中任一项所述的空间光调制器，其特征在于所述光伏单元(456)或每个光伏单元(456)或至少一个光伏单元(456)还包含内部界面层(12)，所述内部界面层(12)：
-与所述光伏单元(456)的所述光敏层(5)接触，所述内部界面层(12)位于所述液晶层(7)和所述光敏层(5)之间，或
-是所述液晶层(7)。


8.根据权利要求7所述的空间光调制器，其特征在于所述内部界面层(12)是电子空穴传导层(6)，所述电子空穴传导层(6)被布置为相较于从其接触的光敏层(5)转移电子，更容易从其接触的光敏层(5)转移电子空穴。


9.根据权利要求7至8中任一项所述的空间光调制器，其特征在于所述光伏单元(456)或所述光伏单元(456)之一的所述内部界面层(12)：
-与所述液晶层(7)接触，所述内部界面层(12)被布置为在所述内部界面层(12)和所述液晶层(7)之间的界面处使所述液晶层(7)的液晶取向，或
-是所述液晶层(7)，所述光伏单元(456)的所述光敏层(5)被布置为在所述光敏层(5)与所述液晶层(7)之间的界面处使所述液晶层(7)的液晶取向。


10.根据权利要求9所述的空间光调制器，其特征在于所述内部界面层(12)：
-与所述液晶层(7)接触，并且是疏水的，或
-是所述液晶层(7)，并且所述光伏单元(456)的所述光敏层(5)是疏水的。


11.根据前述权利要求中任一项所述的空间光调制器，其特征在于所述光伏单元(456)或每个光伏单元(456)或至少一个光伏单元(456)还包含与所述光伏单元(456)的所述光敏层(5)接触的外部界面层(13)，所述光敏层(5)位于所述液晶层(7)和所述外部界面层(13)之间。


12.根据权利要求11所述的空间光调制器，其特征在于所述外部界面层(13)是电子传导层(4)，所述电子传导层(4)被布置为相较于从其接触的光敏层(5)转移电子空穴，更容易从其接触的光敏层(5)转移电子。


13.根据前述权利要求中任一项所述的空间光调制器，其特征在于所述光伏单元(456)或每个光伏单元(456)或至少一个光伏单元(456)还包含以下二者：
-...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·托马斯·海泽，M·托马斯·雷格雷捷，玛尔高莎·卡奇马雷克，
申请(专利权)人：斯特拉斯堡大学，法国国家科学研究中心，南安普顿大学，
类型：发明
国别省市：法国;FR