用于投影显示的反射式硅基铁电液晶芯片制造技术

本实用新型专利技术涉及液晶芯片，旨在提供一种用于投影显示的反射式硅基铁电液晶芯片。该芯片包括相互间隔且平行的玻璃基板和硅基板；在各自相对的侧面上设置导电电极ITO层和导电电极Al层；以环氧树脂密封连接玻璃基板和硅基板形成液晶盒，其内部注满铁电液晶；在所述导电电极ITO层和导电电极Al层上分别设置取向层，玻璃基板和硅基板之间由固定于两个取向层上的间隔子实现定位。本实用新型专利技术通过设置独特的取向层并对其进行摩擦处理，提高了反射式硅基铁电液晶芯片排布的均匀性，提高了其响应时间，增加了对比度和亮度，具有高速响应度、高对比度和双稳态等优点。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及液晶芯片，特别涉及ー种用于投影显示的反射式硅基铁电液晶芯片。
技术介绍
液晶材料是ー种介于液体和固体之间的物质，不同的温度对应液晶不同的晶相，根据温度由高到低的变化，液晶材料呈现的晶相依次为向列型、近晶型和胆留型。铁电液晶中最主要的液晶分子是手性近晶相C*液晶(SmC*)分子。对于这种手性分子，最独特的功能是旋光性质，即改变入射光的偏振方向。将各向同性液体注入液晶盒，对其进行降温处理，那么液晶分子直接由手性向列相(N*)经过近晶型A*相逐渐转变为近晶型C*相,这样便可以得到铁电液晶。铁电液晶分子结构较为特殊，其具有自发极化矢量，在交变电场的作用下，分子运动呈螺旋式，具体结构见图3。由于液晶在转变过程中需要经过SmA*，这使得铁电液晶分子的螺旋距离发生改变而出现缺陷。即使是ー个均匀的样本，在制取过程中分子层也会打折，左右方向连接区域形成锯齿“之”字形缺陷，从而影响液晶的光学性能。解决这个问题常用的方法主要有两种ー种是利用控温技术，直接使液晶由N*转变到SmC* ;另外ー种是SiO斜向蒸镀法(80度以上)有机取向层。但它们存在的缺陷是控温技术在常温情况下镀膜，膜层不够致密，吸潮显著，在高温情况下，难以涂镀ー些不耐高温的塑料、聚合物；而SiO斜向蒸镀法(80度以上)有机取向层赋型性差，液晶层的均匀性和批量生产性差。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于投影显不的反射式娃基铁电液晶芯片。为解决其技术问题，本技术提供了一种用于投影显示的反射式硅基铁电液晶芯片，包括相互间隔且平行的玻璃基板和硅基板；在各自相对的侧面上，在玻璃基板设置导电电极ITO层，在硅基板设置导电电极Al层；以环氧树脂密封连接玻璃基板和硅基板形成液晶盒，其内部注满铁电液晶；在所述导电电极ITO层和导电电极Al层上分別设置取向层，玻璃基板和硅基板之间由固定于两个取向层上的间隔子实现定位。作为ー种改进，所述间隔子是无机绝缘薄层。作为ー种改进，所述取向层是聚酰亚胺层、尼龙层或聚こ烯醇层其中的任意ー种。作为ー种改进，所述铁电液晶具有准书架式层结构。作为ー种改进，所述铁电液晶的准书架式层结构不是完全垂直于玻璃基板和硅基板的表面，而是呈一定的角度，该角度在15°以内。本技术中，包括以下步骤(I)在玻璃基板上涂覆导电电极ITO层，在硅基板上涂覆导电电极Al层；(2)在导电电极ITO层和导电电极Al层上分别涂覆ー层取向层；然后，沿第一摩擦方向对玻璃基板的取向层进行摩擦处理，沿第二摩擦方向对硅基板的取向层进行摩擦处理，第一摩擦方向和第二摩擦方向按设定的角度相交；(3)以环氧树脂密封胶连接玻璃基板和硅基板组成液晶盒，两者之间的距离由沉积于任一取向层上的无机绝缘薄层确定；(4)向液晶盒内注入铁电液晶，封ロ后进行降温处理，同时在液晶盒上加载交流信号以控制铁电液晶层排布，得到具有准书架式层结构的反射式硅基铁电液晶芯片。所述步骤(2)中的取向层的材质是聚酰亚胺、聚こ烯醇、尼龙或聚こ烯醇其中的任意ー种。所述步骤(2)中的摩擦处理是指使用丝绸的滚子摩擦取向层，摩擦用力大小为10 50N，摩擦次数为20 50次，所述第一摩擦方向和第二摩擦方向是反向平行的。所述步骤(4)中的降温处理是，以3°C /min的速度降温至25で。所述步骤(4)中加载交流信号时，控制交变电场为3V/um。本技术中采用具有手性近晶相C液晶材料，这种材料以碳为中心的四个基功能各异，可以对入射光进行调制。通过对液晶盒进行特殊处理进而影响近晶相C的液晶材料，使其具有手性结构，即可以对入射的偏振光状态进行调制。。准书架型结构由取向层的摩擦方向确定。对上下部结构进行取向处理，上部结构沿第一摩擦方向进行摩擦处理，下部结构沿第二摩擦方向进行摩擦处理，该第一摩擦方向和第二摩擦方向反向平行摩擦处理。液晶盒在注入液晶之前经过摩擦处理，那么液晶层内的液晶分子主轴相对于摩擦方向会扭曲ー个预定的角度。根据摩擦強度的不同，会对注入的液晶分子产生ー个锚定能，促使铁电液晶分子指向失沿某一方向排布。其中强摩擦会出现强锚定，弱摩擦出现弱锚定。锚定能不同，铁电液晶分子的初始状态也不同。由于铁电液晶分子具有自发极化矢量，若锚定能过弱，不利于铁电液晶分子旋转，在这里我们选择强锚定，即需要对取向层进行强摩擦。如附图3所示，铁电液晶盒中摩擦方向对液晶分子排布的影响。铁电液晶分子的预倾角由摩擦决定，这种取向决定了反射式硅基铁电液晶芯片的对比度，预倾角越小，对比度越高。如果在硅基铁电液晶芯片的制取过程中，施加直流电压，也可以得到无缺陷芯片，此时芯片的对比度和响应时间都得到极大提高。本技术的有益效果在于本技术通过设置独特的取向层并进行的摩擦处理，得到准书架型结构的反射式硅基铁电液晶排布。这种排列方式提高了反射式硅基铁电液晶芯片排布的均匀性，提高了其响应时间，増加了对比度和亮度。该芯片制作方法有机地结合了集成电路技术和液晶技术，在硅基板上集成硅基液晶芯片的把各种视频信号处理电路，包括扫描驱动、时钟电路、存储器等周边驱动电路和寻址开关矩阵，通过引线接入控制电路，减小芯片的尺寸，同时结合传统液晶技术，提高了像素的分辨率，縮小投影机的尺寸，为エ业上的大規模生产奠定基础。通过摩擦技术得到准书架形结构的铁电液晶排布，结合硅基板集成电路技术最终得到的反射式硅基铁电液晶芯片，该芯片具有高速响应度、高对比度和双稳态等优点。附图说明图I为娃基铁电液晶芯片结构图；图2为硅基铁电液晶摩擦定向图；图3为准书架式结构铁电液晶层排布图；图4为外加电场铁电液晶分子扭曲图(暗态)；图5为外加电场铁电液晶分子扭曲图(亮态)；图6为反射式铁电液晶芯片制作流程图。其中图中的附图标记为1玻璃基板、2导电电极ITO层、3取向层、4间隔子、5导电电极Al层、6娃基板、7准书架式铁电液晶层结构、8偏振片。具体实施方式下面參考附图详细说明本技术的最佳实例，将更加详细地说明这种反射式硅基铁电液晶芯片，并提供其制作方法。如图I所不，反射式娃基铁电液晶芯片包括相互间隔且平行的玻璃基板I和娃基板6 ;在各自相对的侧面上,在玻璃基板I设置导电电极ITO层2,在娃基板6设置导电电极Al层5 ;以环氧树脂密封连接玻璃基板I和硅基板6形成液晶盒，其内部注满铁电液晶；在所述导电电极ITO层2和导电电极Al层5上分别设置取向层3，玻璃基板I和硅基板6之间由固定于两个取向层3上的间隔子4实现定位。间隔子4是无机绝缘薄层，可用CVD方法沉积无机绝缘薄层。这些薄层用于控制液晶盒的厚度，实现整块芯片均匀化。取向层3是聚酰亚胺层、尼龙层或聚こ烯醇层其中的任意ー种。如图2所示，上下取向层3经过沿第一摩擦方向a和第二摩擦方向b的双向摩擦处理，并且ニ摩擦方向成预定的角度，摩擦次数在3次以内，摩擦压入量大小在5N/cm2以内。第一摩擦方向a和第二摩擦方向b之间的夹角5对应于所采取的铁电液晶材料的扭曲角度，而0对应于铁电液 晶分子旋转角。根据琼斯矩阵和空间參量法，利用MATLAB可以模拟出铁电液晶材料的预倾角值，此处选取铁电液晶的预倾角大小在在60° 80°间。在硅基铁电液晶芯片的制作过程中，通过斜蒸镀SiO分子材料实现，其中蒸镀分子材料的倾角范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于投影显示的反射式硅基铁电液晶芯片，包括相互间隔且平行的玻璃基板和娃基板；在各自相对的侧面上，在玻璃基板设置导电电极ITO层,在娃基板设置导电电极Al层；以环氧树脂密封连接玻璃基板和硅基板形成液晶盒，其内部注满铁电液晶；其特征在于，在所述导电电极ITO层和导电电极Al层上分别设置取向层，玻璃基板和硅基板之间由固定于两个取向层上的间隔子实现定位。2.根据权利要求I所述的反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：林斌，郝丽芳，能芬，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：