一種液晶光閥及其製作方法

2023-06-01 06:40:21

專利名稱：一種液晶光閥及其製作方法
技術領域：
本發明屬於光電子學中空間光調製器結構及其製作方法的改進。
由於空間光調製器在隨時間變化的電子驅動信號或者另外的空間光強分布的控制之下，可在空間上改變原來一維或二維光場分布的相位、偏振、振幅和(或)強度，所以它是用於構成實時光信號處理、光計算和光電混合信息處理系統的基本單元或關鍵的主動元件，一般按照空間光調製器的驅動信號方式可分為光尋址空間光調製器和電尋址空間光調製器兩大類，通常電尋址的器件從設計到製作都較光尋址的器件更為複雜和困難。而液晶光閥做為空間光調製器的一種結構，由於其結構簡單、製作容易，而被人們所重視。普通的液晶電視就可充當一種電尋址器件使用，但其空間解析度和對比度都很低，不能滿足光學圖象處理使用的要求，國外已有的「電荷耦合器件-液晶光閥」除價格昂貴外，其製作方法和性能參數都未公開，有關這方面的發展情況參見「Aself-servingopticalcorrelatorfortracking」SPIEvol1151.P307-317(1989年);「兩維空間光調製器及其在實時圖象處理中的應用」《光子學報》1992年第一期。
本發明的目的在於提供一種能做為光尋址的或在稍加改動又能做為電尋址的液晶光閥及其製作方法，使其結構簡單、製作容易、成本低廉、解析度和對比度都較高，並能滿足實時光學信息處理、光計算和光學神經網絡系統的使用要求。
本發明的特徵在於，所設計液晶光閥的結構順序依次為光纖面板、透明導電極、硫化鎘光導層、碲化鎘光隔離層、定向層、液晶層、定向層、透明導電極、玻璃基底，在液晶層的周邊有墊圈，此結構可做為光尋址液晶光閥使用，也可以做為電尋址液晶光閥的主要部件，所以在光隔離層與定向層之間可以有介質反射鏡。本發明的特徵還在於，所設計的液晶光閥中硫化鎘光導層和碲化鎘光隔離層都是在電阻式熱蒸發、並需通氮氣和用離子源輔助蒸發的條件下，利用真空蒸發鍍膜技術，製作，其中在硫化鎘光導層的製作中還採用了摻銅敏化技術。附

圖1為本發明所設計的液晶光閥改裝後成為電尋址液晶光閥的結構示意圖，圖中1為光纖面板，2為透明導電極，3為硫化鎘光導層，4為碲化鎘光隔離層，5為定向層，6為液晶層，7為玻璃基底，8為墊圈，9為介質反射鏡，10為陰極射線管。圖中光纖面板若為二塊時，靠近陰極射線管的稱為螢光屏用光纖面板，另一塊稱為基底用光纖面板。
由上述和附圖中可以看出，本發明其結構簡單、製作容易、成本低廉，不僅能做為光尋址液晶光閥使用，而且稍加改動還可以做為電尋址液晶光閥，由於在硫化鎘光導層和碲化鎘光隔離層的製作中採用了離子源輔助蒸發技術，使得膜層變得緻密、牢固、且光亮，並因光導層的製作中，硫化鎘在高溫容易分解，造成非化學計量比的問題，採用摻銅敏化技術可使其達到高的亮暗電阻比(＞100∶1)，從而使本發明能滿足實時光學信息處理、光計算和光學神經網絡系統的使用要求，尤其是所設計的電尋址液晶光閥能滿足電控作業系統在軟硬體上可以實現圖象比例和圖象旋轉問題，這在目標跟蹤和模式識別系統中具有很大的意義。
本發明所設計液晶光閥結構的具體實現方案為，在上述的光尋址液晶光閥結構內的光隔離層和定向層之間加有介質反射鏡，並在光纖面板的端面耦合有陰極射線管，則成為電尋址液晶光閥，其中陰極射線管的螢光屏以光纖面板替代，其光纖面板要求帶有校正象面場曲的內球面;在具體的製作中，光纖面板可以是一整塊，但要求選用低膨脹係數(88×10-7-93×10-7)的材料，也可以是兩塊對接在一起的，需要求單絲口徑和數值孔徑相一致。當然光纖面板替代了螢光屏，其寫入端是應該塗有螢光粉。
而本發明所設計液晶光閥的製作方法，除硫化鎘光導層和碲化鎘光隔離層外，其餘結構的製作均為已有技術，不再詳述。硫化鎘光導層製作的具體工藝為以兩個鉬舟為蒸發舟，一個裝硫化鎘，另一個裝銅料，在真空度3×10-5乇、基底溫度100-150℃、工件轉速6-10轉/分、硫化鎘蒸發電流為150-170A、銅料蒸發電流為70-90A的條件下，採用電阻式熱蒸發、需通氮氣、並加離子源輔助蒸發，在光纖面板的透明導電極上鍍約1小時的硫化鎘、摻銅約30秒，再鍍約1小時的硫化鎘、再摻銅約30秒，最後再鍍約1小時的硫化鎘，使膜層厚達到10-12μm。碲化鎘光隔離層製作的具體工藝為以鉬舟為蒸發舟，盛入碲化鎘，在真空度小於3×10-5乇、基底溫度180-220℃、蒸發電流為110-130A的條件下，亦採用電阻式熱蒸發、需通氮氣、加離子源輔助蒸發，在光導層上鍍碲化鎘膜層1-2μm厚，其採用加熱燈控制蒸發時間，當完全看不到有光通過基片，即認為達到了要求的厚度。
而液晶光閥(帶有介質反射鏡)與陰極射線管的耦合有三種方式(1)在陰極射線管的光纖面板輸出端直接製做液晶光閥，當然陰極射線管的螢光屏已被光纖面板替代，且光纖面板為一整塊，這種方式結構緊湊、功耗低，但製作較複雜;(2)採用二塊光纖面板的結構，通過機械緊貼的方法，把螢光屏用光纖面板與基底用光纖面板光膠，在光膠之前，螢光屏用光纖面板已裝置在陰極射線管上，而基底用光纖面板也已製作在液晶光閥上，這種方式便於二個器件的獨立完成，且維修和更換方便;(3)與第二種方式基本相同，只是採用光敏膠把二塊光纖面板粘接在一起，所以使對接更容易。按上述要求，發明人試製出電尋址液晶光閥的性能指標如下有效使用面積φ50mm或45×45(mm)2螢光屏最低光能量30μw/cm2空間解析度37Lp/mm對比度50∶1響應時間上升35ms，下降40ms。
權利要求
1.一種液晶光閥，其特徵在於，液晶光閥的結構順序依次為光纖面板、透明導電極、硫化鎘光導層、碲化鎘光隔離層、定向層、液晶層、定向層、透明導電極、玻璃基底，在液晶層周邊有墊圈，此結構可做為光尋址液晶光閥使用，也可做為電尋址液晶光閥的主要部件，所以在光鎘離層與定向層之間可以有介質反射鏡。
2.根據權利要求1所述的液晶光閥，其特徵在於，在光纖面板的端面耦合有陰極射線管，而且以光纖面板替代陰極射線管的螢光屏，並有介質反射鏡時，則成為電尋址液晶光閥。
3.根據權利要求2所述的液晶光閥，其特徵在於，所述的光纖面板帶有校正象面場曲的內球面;光纖面板可以是一整塊，要求選用膨脹係數為88×10-7-93×10-7的材料;也可以是二塊對接在一起的，但要求其單絲口徑和數值孔徑相一致。
4.製作權利要求1所述液晶光閥的方法，其特徵在於，硫化鎘光導層和碲化鎘光隔離層都是在電阻式熱蒸發、並需通氮氣及用離子源輔助蒸發的條件下，利用真空蒸發鍍膜技術製作，其中在硫化鎘光導層的製作中還採用了摻銅敏化技術。
5.根據權利要求4所述的製作方法，其特徵在於，硫化鎘光導層的鍍膜方法為以兩個鉬舟為蒸發舟，一個裝硫化鎘，另一個裝銅料，在真空度3×10-5乇、基底溫度100-150℃、工件轉速6-10轉/分、硫化鎘蒸發電流為150-170A、銅料蒸發電流為70-90A的條件下，在光纖面板的透明導電極上鍍硫化鎘膜層，同時採用摻銅敏化技術，使膜層厚度達到10-12μm;硫化鎘光隔離層的鍍膜方法為以鉬舟為蒸發舟，在真空度小於3×10-5乇、基底溫度180-220℃、蒸發電流為110-130A條件下，在光導層上鍍碲化鎘膜層，鍍層厚度達到1-2μm即可。
6.根據權利要求3和4、或3和5所述的製作方法，其特徵在於，若光纖面板為一整塊，液晶光閥與陰極射線管的耦合則採用直接將液晶光閥製作在光纖面板上的方法。
7.根據權利要求3和4、或3和5所述的製作方法，其特徵在於，若光纖面板為二塊對接，可採用光膠手段，即通過機械方法緊貼。
8.根據權利要求3和4、或3和5所述的製作方法，其特徵在於，若光纖面板為二塊對接，可採用光敏膠粘接技術。
全文摘要
一種液晶光閥的結構次序為光纖面板、導電極、光導層、光隔離層、定向層、液晶層、定向層、導電極、玻璃基底，在液晶層周邊有墊圈，其能做為光尋址液晶光閥使用，在做為電尋址的主要部件時須有介質反射鏡，其中光導層和光隔離層的製作，是在通氮氣且輔以離子源蒸發技術進行真空鍍膜而成，並採用了摻銅敏化技術。其結構簡單，製作容易，成本低，且解析度和對比度都較高，能滿足實時光學信息處理，光計算和光學神經網絡系統的使用要求。
文檔編號G02F1/13GK1082207SQ93106608
公開日1994年2月16日 申請日期1993年6月10日 優先權日1993年6月10日
發明者李育林, 王昭 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所