一种高对比度和快速响应的液晶光阀制造技术

本实用新型专利技术属于光学开关装置，特别涉及一种高对比度和快速响应的液晶光阀，该光阀包括：两个偏光片、两个双轴膜和液晶盒，其中两个偏光片分别为起偏器和检偏器；其位置关系依次为：起偏器、第一双轴膜、液晶盒、第二双轴膜和检偏器，光线依次通过起偏器、第一双轴膜、液晶盒、第二双轴膜和检偏器。本实用新型专利技术在液晶层厚度方向上液晶分子具有上下对称的取向，可以达到响应速度的要求；有两个双轴膜作补偿，并对补偿膜和偏光片的方位角进行优化以提高其对比度。液晶光阀的响应时间可以达到１．５ｍｓ，最大对比度达到２２００，对比度为１０００以上的区域在水平和垂直方向上超过２０°，对比度为１００以上的区域在水平和垂直方向上接近５０°。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光学开关装置，特别涉及一种高对比度和快速响应的液晶光阀， 利用一个光学自补偿弯曲(Optical Compensated Bend :0CB)模式液晶盒、两个双轴膜和两 个偏光片来实现光学开关效果。
技术介绍
液晶光阀(Liquid Crystal Light Valve)简称(LCLV)，是利用液晶对光的调制特 性而制作的一种具有实时功能的空间光调制器。它可以广泛地应用于光计算、模式识别、信 息处理、显示等现代高新
，前景广阔。由于液晶光阀写入光和读出光互相独立，可 以方便地把非相干光转换为相干光，因此在相干光实时处理系统中，液晶光阀是必不可少 的器件。同时液晶光阀还可以增大读出光的能量，实现弱图像的能量放大，因此它也被广泛 地应用于大屏幕、高亮度的投影显示中。传统的液晶光阀多采用扭曲向列相液晶盒，响应时间为十几个毫秒，对比度可以 达到200左右，若应用于投影显示的中，仅演示文字和黑白图片则可以满足需要，但如果用 来演示色彩丰富的照片和播放视频动画则最好选择1000 1以上的高对度投影机，并且响 应时间越短越好，用户在看移动的画面时就不会出现类似残影或者拖沓的痕迹。那么应用 扭曲向列相液晶盒制作的液晶光阀就不能满足要求了。
技术实现思路
本技术的目的在于解决传统液晶光阀的对比度和响应时间的问题，提供一种 高对比度和快速响应的液晶光阀。本技术采用具有快速响应特点的OCB模式液晶盒， 通过对OCB盒进行膜补偿并优化，实现了 1.5ms的响应时间，最大对比度达到2200，对比度 为1000以上的区域在水平和垂直方向上超过20°，对比度为100以上的区域在水平和垂直 方向上接近50°。本技术的技术解决方案如下一种高对比度和快速响应的液晶光阀，其结构包括两个偏光片、两个双轴膜和液 晶盒，其中两个偏光片分别为起偏器和检偏器；其位置关系依次为起偏器、第一双轴膜、 液晶盒、第二双轴膜和检偏器，光线依次通过起偏器、第一双轴膜、液晶盒、第二双轴膜和检 偏器。所述的两个偏光片都是采用高偏振度偏光片。所述的两个双轴膜的折射率参数是一样的，均为Nx = 1. 5827,Ny = 1. 581,Nz = 1.5799。两个双轴膜厚度在49 57 μ m范围内。所述的液晶盒是OCB模式的液晶盒，包括玻璃基板、氧化铟锡(ITO)电极、取向 层、液晶材料、封边框胶和球形树脂粉；其位置关系为最外层为两片玻璃基板，玻璃基板 内表面为电极，再向里是取向层，中间为液晶材料和间隔物，不加电压时，液晶材料沿着取 向层事先摩擦好的方向排列，即液晶分子反向平行排列，加低电压时液晶分子为弯曲排列结构，加高电压时液晶分子垂直基板表面排列，该模式的液晶盒具有快速响应的特点。所述的两玻璃基板依靠封边框胶粘结在一起，在液晶内放置与所需液晶层厚度匹 配的球形树脂粉来控制液晶层的厚度。所述的封边框胶在两层玻璃基板之间，与上下两层玻璃基板组成封闭空间。所述的液晶层的厚度是4 μ m，液晶材料参数ε “ = 18. 6，ε ±= 3. 5，η0 = 1. 5， Δη = 0· 2，K11 = 12. 9pN，K33 = 17. 3ρΝ，Y1 = O. 134Pa · s，边界强锚定，上下两基板处液 晶的预倾角度分别为5°和175°。上面所述的高对比度和快速响应的液晶光阀的制作方法，其步骤如下步骤1，刻蚀出电极图形；步骤2，取向层涂布及固化；步骤3，取向层摩擦；步骤4，下玻璃基板喷球形树脂粉，上玻璃基板印刷封边框胶；步骤5，上下玻璃基板贴合并将封边框胶固化；步骤6，灌注液晶材料并封口 ；步骤7，清洗玻璃表面并贴合两个双轴补偿膜，以及起偏器和检偏器。最后得到该 高对比度和快速响应的液晶光阀。本技术与现有技术相比有如下的有益效果；本技术设计的液晶光阀的特点是使用OCB模式液晶盒，OCB模式由于在液晶 层厚度方向上液晶分子具有上下对称的取向，所以电光学响应速度高，因此应用在液晶光 阀中可以达到响应速度的要求；另外液晶盒有两个双轴膜作补偿，并对补偿膜和偏光片的 方位角进行优化以提高其对比度。这样经过优化以后的OCB模式液晶光阀的响应时间可 以达到1. 5ms，最大对比度达到2200，对比度为1000以上的区域在水平和垂直方向上超过 20°，对比度为100以上的区域在水平和垂直方向上接近50°。附图说明图1是本技术高对比度、快速响应的液晶光阀外形结构示意图。图2是本技术高对比度、快速响应的液晶光阀中液晶盒的结构示意图。图3是OCB模式液晶盒中的液晶分子分别在不加电、加低电压和加高电压情况下 的排列示意图。图4是本技术高对比度、快速响应的液晶光阀的对比度视角图。图5是本技术高对比度、快速响应的液晶光阀的响应时间图。具体实施方式本技术的高对比度和快速响应的液晶光阀的制作方法，按照以下步骤制作步骤1，刻蚀出电极图形。先在ITO导电玻璃上涂覆感光胶，再覆盖光刻掩膜版(光刻掩膜版是在胶片上制 成与电极图形对应的黑白图案，曝光时使透明区光刻胶在光的作用下起反应)，然后通过紫 外光进行照射，对ITO电极层进行选择性化学腐蚀，从而在ITO导电玻璃上得到与掩膜版完 全对应的图形。步骤2，取向层涂布及固化。在刻蚀好的ITO导电玻璃上涂布取向剂(聚酰胺酸溶液)，形成均勻的膜层。然 后预烘，将取向材料溶液中的溶剂加热使之挥发，留下固体的取向材料膜层，然后在300 350°C下固化1 2小时，脱水闭环生成聚酰亚胺膜，这样就形成了所需要的取向膜。步骤3，取向层摩擦。在取向膜上用绒布向一个方向摩擦，液晶层中的液晶分子将按照摩擦的方向平行 排列，这样就可以获得一致的取向和该液晶光阀所需要的倾角，上下两基板处液晶的预倾 角度分别为5°和175°。步骤4，下玻璃基板喷洒直径为4 μ m的球形树脂粉，上玻璃基板印刷封边框胶和 导电胶。在下玻璃基板上用喷粉机喷洒球形树脂粉，形成较均勻分布，来控制两玻璃基板 之间的间距，上玻璃基板上采用丝网印刷方法来丝印边框胶和导电点胶，用来控制所制作 液晶光阀的大小和导通上下基板之间的公共电极。步骤5，上下玻璃基板贴合并将封边框胶固化。在对位贴合机上将上下玻璃基板进行对位贴合，使用热固化方法在200°C左右将 边框胶固化，形成液晶空盒。步骤6，灌注液晶材料并封口。将空盒放置在抽真空的液晶灌注密闭室内，盒中的气体由封口处抽出，然后使注 入孔(密封边框的缺口 )接触液晶，液晶材料参数ε // = 18. 6，ε ±= 3. 5，η0 = 1.5, Δη =0. 2，K11 = 12. 9pN, K33 = 17. 3ρΝ, Y1 = O. 134Pa · s。利用毛细管现象，就可将空盒的大 部分容积注入液晶材料，再向液晶灌注室内充入经过充分干燥的氩气和氮气等惰性气体， 利用惰性气体的压力使液晶材料完全充满液晶盒。采用密封胶粘接封口，通过冷冻的方法， 让封口胶恰当地收缩带入封口内，再用紫外光照射固化。步骤7，清洗玻璃表面并贴合两个双轴补偿膜和两个偏光片(即起偏器和检偏 器)O刮胶和清洗，将液晶盒表面残留的一些封口胶、液晶和其他污物清除掉。然后就 可以贴合双轴补偿膜和两个偏光片了。双轴补偿膜的折射率参数为Nx =本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高对比度和快速响应的液晶光阀，其特征为该光阀包括：两个偏光片、两个双轴膜和液晶盒，其中两个偏光片分别为起偏器和检偏器；其位置关系依次为：起偏器、第一双轴膜、液晶盒、第二双轴膜和检偏器，光线依次通过起偏器、第一双轴膜、液晶盒、第二双轴膜和检偏器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：单艾娴，孙玉宝，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]