挥发性材料上的介质覆层真空淀积制造技术

为了在真空环境下，在挥发性凝胶状层（例如，具有透明电极的光学玻璃基底上的聚合物分散液晶（ＰＤＬＣ））的表面上施加任意的覆层（例如铟锡氧化物（ＩＴＯ）），首先将中间的吸收应力的聚合物材料覆盖在挥发性凝胶状层上以防止挥发物挥发和溢出，其后，在超高真空环境下使用例如被称为物理汽相淀积（ＰＶＤ）或溅射的技术施加覆层。

【技术实现步骤摘要】
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技术介绍
本专利技术涉及用于在真空中将覆层应用到基底上的挥发性凝胶表面的方法，本专利技术尤其涉及在基底上的液晶上进行的薄介质膜淀积，以及在光电应用中所使用的聚合物液晶材料上淀积多层光学性能的介质材料的特殊应用。在制造过程中存在的一种挑战是，难于对倾向于在真空条件下挥发和分解的材料进行真空镀膜。一种感兴趣的材料是聚合物分散液晶(PDLC)膜，该材料用在光电调制器中以对大的表面成像。用于制造EO调制器的公知方法是使用商用的NCAP(nematiccurvilinear aligned phase，曲线定向向列相)材料，其中，PDLC被夹在两层ITO Mylar聚酯膜之间。传统的制造工艺包括将薄膜层合(lamination)到NCAP叠层。转让给光子动力学公司的两项专利技术描述了上述处理“调制器转移工艺和组装”，迈克尔A·布赖恩，美国专利6,151,153(2000)。“调制器制造工艺和器件”，迈克尔A·布赖恩，美国专利6,211,991B1(2001)。传统的层合处理所具有的局限性在于表面平整度的不一致性、机械不稳定性以及极低的制造率。同时处于发展的技术包括将具有镜覆层的聚酯膜层合到感光但挥发的材料层，以及旋转涂覆工艺。(参见陈仙海、大卫·鲍尔温和亚历山大·纳吉同时提交的、题为“用于制造光电光调制器的方法”的第10/685,687号专利申请，以及陈仙海和纳吉同时提交的、题为“使用旋转涂覆制造基于PDLC的光电调制器的方法”的第10/686,367号专利申请)。虽然镜表面直接与感光材料接合，这表明与现有技术相比有了改进，但是在组装处理中会人为地产生失误，例如，在组装时使薄膜(pellicle)起皱、粘合不均匀、粘上脏的颗粒以及起泡。需要一种技术和结构来允许对材料进行直接的真空镀膜，以去除薄膜层合工艺。
技术实现思路
根据本专利技术，为了在真空环境下，在挥发性凝胶状层(例如，具有透明电极的光学玻璃基底上的聚合物分散液晶(PDLC))的表面上施加任意的覆层(例如铟锡氧化物(ITO))，首先将中间的吸收应力的聚合物材料，例如聚亚安酯覆盖在挥发性凝胶状层上以防止挥发物挥发和溢出，其后，在超高真空环境下使用例如被称为物理汽相淀积(PVD)或溅射的技术施加覆层。在特殊的可应用到光学的实施方案中，PDLC层首先被旋转涂覆到BK-7型的光学玻璃片或立方体上，接着，施加水基的聚亚安酯乳状液(具有混入的不进行化学反应的二氧化硅纳米颗粒)的基于聚合物的粘合层，以防止液晶材料不期望的挥发，以及吸收应力和提高介质层(即介质镜覆层)的粘合性。最后，在超高真空下，通过物理气相淀积/溅射在所述粘合层上连续地淀积两种不同材料(分别具有高折射率和低折射率)的多层层叠结构。具有高折射率和低折射率的多层层叠结构形成了可进行波长选择的高反射性光学反射器，结合到液晶材料表面的该反射器被调节到光电调制器工作的特殊波长。本专利技术主要的有益效果是，防止水基的乳状液进行挥发和分解，从而能够在真空下施加覆层，而本专利技术的另外一个有益效果是，消除所有与人为操作有关的错误，从而提高了总产量。本专利技术还通过介质薄膜的高度粘合和一致的(conformal)涂覆，消除了介质覆层和PDLC层之间的气泡，从而提高了光学性能。据估计EO调制器的总制造成本被降低了至少75％。通过参照结合特定实施方案对本专利技术进行的以下详细描述，本专利技术将更加容易理解。附图简要说明附图说明图1是根据本专利技术制造的器件的示意性剖面图；图2是根据本专利技术的工艺的流程图。本专利技术的详细描述参照图1，图中示出了根据本专利技术制造的光电调制器器件10的示意性剖面图。这仅仅是根据本专利技术制造的器件的一个示例。在光学元件应用中，EO调制器10至少具有两对1、2交替地具有高折射系数和低折射系数、并置于可吸收应力的聚合物粘合层3之上的薄介质材料12、14、16、18。聚合物粘合层3具有如下所述的独特特征。薄介质材料对1、2(它们没有按照比例显示)通过可吸收应力的聚合物粘合层3结合在用作传感材料的挥发性凝胶材料层4(在光学应用中，具体地为聚合物分散液晶(PDLC))上。传感材料4设置在可选的二氧化硅层5上。其下是透明电极材料层6，例如形成在可选的玻璃基底(例如，BK-7型玻璃)7上的铟锡氧化物(ITO)。玻璃基底7是板形或纯光学平板，它在与承载传感材料4的表面相对的、光学平滑的表面上具有抗反射覆层8。可吸收应力的聚合物粘合层3在器件10的制造过程当中为关键的元件。公知合适的材料是水基的粘合剂。它们必须能够涂覆在凝胶传感材料4之上，而不会对传感材料的表面造成损坏。他们必须能够凝固成不仅可以保持完整性而且同时基本上不会渗透的状态。合适的材料包括聚亚安酯分散体(例如，由位于马萨诸塞的威尔明顿的Neoresins制造的商标为Neorez的R-967)，丙烯酸脂分散体以及水生环氧树脂类。这些粘合剂必须是水基的，以能够与传感材料相适合，并且它们包含有例如二氧化硅(SiO2)分散体，或其他低折射系数的不会发生化学反应的介质纳米颗粒，以有助于粘合层3的硬化。参照图2，图2示出了根据本专利技术的EO传感器10的制造工艺。预处理步骤是准备光学玻璃基底7，即BK-7玻璃板，并且可用抗反射层8对其进行预涂覆(步骤A)。1)光学玻璃基底上的电极涂覆作为制造工艺中的第一个步骤，将电极覆层施加到玻璃基底7的光学表面(步骤B)。在这一应用中可使用任何透明的传导覆层。铟锡氧化物(ITO)是优选的。可选地，作为步骤B的一部分，可以将二氧化硅(SiO2)层4涂覆在传导覆层6的顶部，从而提高其耐用性、表面润湿性和与传感材料4的粘结性。这些源材料可以作为现有部件来获得。2)挥发性材料涂覆挥发性材料(在本方案中为传感材料)被施加到电极6以及可选的二氧化硅层7的上方(步骤C)。本专利技术可以与任意的适于涂覆的挥发性材料一起使用，并需要某种程度的抗真空保护。然而，在现有的应用中，所述材料为凝胶状并能够进行光电响应。优选的材料包括聚合物分散液晶(PDLC)，PDLC通常为60-70％的液晶，剩余的部分为中性的粘结剂或增稠剂材料(thickeningmaterial)，例如i)TL-205/AU1033型的液晶/增稠剂组合；ii)TL-205/PMMA型的液晶/聚乙烯(异丁烯酸盐)粘合剂组合；iii)E7型聚乙烯(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)；以及iv)E7/AU-1033型的液晶/增稠剂组合。在制造工艺中，可以使用如下的涂覆工艺刮胶板(doctor blade)、拉丝锭(wired bar)、狭缝模具式(slot die)、旋转和弯液面(meniscus)。其中旋转涂覆是优选的。3)边缘清理在此之后，根据涂覆的方法，可能需要清理边缘(步骤D)。优选地使用塑胶“刀”(例如Mylar聚酯板，未示出)将边缘清除，而不会损坏ITO覆层。4)阻挡粘合剂涂覆在此之后，将薄的粘合层3(也就是缓解应力层和挥发阻挡层)施加到叠层上(步骤E)。可以利用旋转涂覆、溅射、喷涂等方法。该步骤是确保能够直接进行基于真空的淀积的关键步骤。5)在旋转涂覆的粘合层/PDLC上直接淀积层通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在高度真空的环境中直接涂覆挥发性凝胶材料的方法，包括：将挥发性凝胶材料层施加到固体基底上；将吸收压力的聚合物粘合材料层应用到所述挥发性凝胶材料的表面以阻止挥发，并允许所述聚合物粘合材料层干燥以形成被涂覆的基底，然后　 　将所述被涂覆的基底置于高度真空中；以及通过物理汽相淀积用预定的材料涂覆所述被涂覆的基底的所述吸收应力的聚合物粘合材料层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉吉夫派特，普拉莫德古普塔，陈仙海，亚历山大纳吉，
申请(专利权)人：光子动力学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]