一种可调光学开关制造技术

一种可调光学开关，包括第一透明基板（１）、第二透明基板（８）、第一液体（３）和第二液体（４），其特征是：所述第二透明基板（８）上设有第二电极（７），在第一透明基板（１）和第二透明基板（８）之间包含有两种不导电的第一液体（３）和第二液体（４），第二基板（８）上有隔断（５）。与传统电润湿技术的光学开关相比，无需绝缘层，结构简单，驱动电压低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可调光学开关，尤其是涉及一种利用电场力进行调制的光学开关。
技术介绍
光学开关阵列被广泛的应用于显示技术，例如液晶显示器通过调制液晶分子的转 向来分别控制每个显示像素的输出光强。但是，传统的液晶显示器在强光照射下存在对比 度下降的问题。特别是在户外阳光下，以液晶显示屏作为屏幕的手机、笔记本电脑、电子书 等产品，由于显示对比度下降，从而导致屏幕的可读性下降。基于电润湿技术的光学开关阵列克服了液晶显示器的对比度下降问题。当前主流 的电润湿显示屏主要有两种工作方式。第一种显示方式如图la所示，在第一基板1和第 二基板8上分别有第一电极2和第二电极7，其间是两种不混溶第一液体3和第二液体4， 第一液体3通常是极性导电液体，而第二液体4则是非极性的不导电液体，在第二液体4下 是绝缘层6，在绝缘层6上通常还有一层疏水层(图中省略未画出)，隔断5将第二液体4 分割成独立的像素单元。在不加载电压的条件下，由于液体表明张力的作用，第二液体4覆 盖在绝缘层6上，第一液体3与绝缘层6不接触，第一液体3和第二液体4的交界面如图中 实线所示。当在第一电极2和第二电极7之间加载电压时，根据杨氏-李普曼方程，绝缘层 6表面的疏水特性发生改变，第一液体3逐渐的润湿绝缘层6，并将第二液体4驱离绝缘层 6，此时第一液体3和第二液体4的交界面如图中虚线所示。第二种显示方式如图lb所示 ，第一基板1和第二基板8之间，依次有第一电极2和第二电极7，第二电极7上有绝缘层 6，隔断5包含一个腔体，腔体内包含第一液体3，第二液体4位于绝缘层6上，绝缘层6上通 常还有一层疏水层(图中省略未画出)。在未加载电压时，由于绝缘层6表面的疏水特性， 第一液体3被压缩在隔断5的腔体内，此时第一液体3和第二液体4的接触面如图中实线 所示。当在第一电极2和第二电极7之间加载电压时，绝缘层6表面的疏水特性发生变化， 第一液体3逐渐驱离绝缘层6表面的第二液体4，此时两种液体的接触面如图中虚线所示。在上述电润湿技术中，第一液体3通常采用导电性水溶液，例如包括氯化钾KC1， 氯化纳NaCl的去离子水。由于在加载电压时，去离子水容易和接触电极之间发生电化学反 映，因此必须采用绝缘层6将第二电极7与第一液体3进行隔离。根据杨氏-李普曼公式， 绝缘层6越薄，所需的工作电压越低。然而低于1微米的绝缘层6所需的制备工艺较为复 杂，非常困难在复杂的三维电极结构表面制备均勻的薄膜，并且较薄的绝缘层6容易导致 加载电压时发生绝缘膜击穿。为了克服电润湿技术中，绝缘膜制备工艺复杂，且易击穿的问题，本专利技术提出一种 新型的基于介电泳技术的光学开关。与电润湿改变材料表面的润湿特性不同，介电泳力作 用于两种不混溶的不导电液体，由于两种液体的介电常数不同，导致作用于其上的介电泳 力大小不同，从而驱动液体在非均勻场强空间发生移动。另外，由于没有绝缘层，本专利技术提 供的介电泳光学开关的驱动电压要低于传统电润湿技术的光学开关。参考文献1. R. A. Hayes and B. J. Feenstra, " Video-speed electronic paper based on electrowetting, " Nature, vol. 425, no. 25,pp.383-385, Sept. 2003.2. J. Heikenfeld, K. Zhou, E. Kreit, B. Raj, S. Yang, B. Sun, A. Milarcik, L. Clapp and R. Schwartz," Electrofluidic displays using Young-Laplace transposition of brilliant pigment dispersions,，，NaturePhoton. , vol. 3, pp. 292-296, May, 2009.
技术实现思路
为了克服现有电润湿光学开关中绝缘层制备工艺复杂，且容易击穿等问题，本发 明提供一种基于介电泳技术的可调光学开关，无需绝缘层包覆导电电极，结构简单，工作电 压低。本专利技术的技术方案是本专利技术提供一种可调光学开关，其结构包括第一透明基板、第二透明基板、第一液 体和第二液体，第二透明基板上设有第二电极，在第一透明基板和第二透明基板之间包含 有两种不导电的第一液体和第二液体，第二基板上有隔断。本专利技术所述的一种可调光学开关，第二电极包含两个，或两个以上独立电极。本专利技术所述的一种可调光学开关，还可以在第一透明基板上设有第一电极。本专利技术所述的一种可调光学开关，还可以在第二电极上有疏水层，即可以在第二 电极上增加疏水层，疏水层无需完全包覆第二电极，隔断上也可以包含有疏水层。本专利技术所述的一种可调光学开关，还可以是隔断表面导电，即隔断可以采用导电 材料制备，或是在表面涂覆一层导电层。本专利技术所述的一种可调光学开关，第二电极设置在剖面形状为斜坡面、圆柱面、圆 球面或三角面的光学开关单元上。本专利技术所述的一种可调光学开关，光学开关单元的排列方式是行列矩阵式、或六 边形品字状、或圆形品字状。本专利技术所述的一种可调光学开关，还可以是隔断包含一个腔体，腔体内包含第一 液体，第二电极制备在隔断上。本专利技术所述的一种可调光学开关，还可以采用脂肪染色剂分别对第一液体和第二 液体进行染色，即既可以单独对第一液体和第二液体染色，还可以同时对两种液体进行染 色。本专利技术所述的一种可调光学开关，还可以在第一基板上面，或是在第二基板下面 增加滤色片。本专利技术的有益效果本专利技术提供一种基于介电泳技术的光学开关，该结构采用两 种不混融的不导电溶液体，不导电液体直接接触导电电极，与传统的电润湿技术光学开关 相比，液体与电极之间不发生电化学反映，无需绝缘层，结构更简单，工作电压更低。附图说明图la是传统电润湿光学开关之一的结构示意图。图lb是传统电润湿光学开关之二的结构示意图。图2是本专利技术第一优选的介电泳光学开关的结构示意图。图3a是本专利技术的光学开关单元呈斜坡面的光学开关的结构示意图。图3b是本专利技术的光学开关单元呈圆柱面或圆球面的光学开关的结构示意图。图3c是本专利技术的光学开关单元呈三角面的光学开关的结构示意图。图4是本专利技术第二优选的介电泳光学开关的结构示意图。图5是本专利技术第三优选的介电泳光学开关的结构示意图。图6是本专利技术第四优选的介电泳光学开关的结构示意图。以上图中1、第一基板，2、第一电极，3、第一液体，4、第二液体，5、隔断，6、绝缘层， 7、第二电极，8、第二基板。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述图2所示是本专利技术提出的介电泳光学开关的第一优选结构示意图。图2中所示是 剖面图。第一基板1是透明基板，其材质可以是玻璃、透明树脂、聚酰亚胺、或聚对苯二甲酸 乙二酯(PET)等材料。第一基板1上是第一电极2，第一电极2可以是二维平面电极，也可 以是为控制空间电场分布而设计的各种二维图案，第一电极2可以是铝、铜等金属电极，本 专利技术优选的是氧化铟锡IT0等透明导电电极。第一电极2下面是不混溶的第一液体3和第 二液体4，两种液体都不导电，第一液体3具有较高的表面自由能和较高的介电常数，例如 丙三醇、乙二醇等，与此相反，第二液体4具有较低的表面自由能和较低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可调光学开关，包括第一透明基板（１）、第二透明基板（８）、第一液体（３）和第二液体（４），其特征是：所述第二透明基板（８）上设有第二电极（７），在第一透明基板（１）和第二透明基板（８）之间包含有两种不导电的第一液体（３）和第二液体（４），第二基板（８）上有隔断（５）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高婧，
申请(专利权)人：高婧，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]