專利名稱：一種液晶光閥及其制備方法
技術領域：
本發明涉及用于高分辨大屏幕投影顯示和光學數據處理的液晶光閥器件液晶光閥是以光敏材料作為光導層、并在反射模式下工作的液晶型光閥器件，依次由光學玻璃基板、透明導電膜、光導層、阻光層、介質反射鏡、用定向膜和襯墊封裝的液晶層、透明導電膜、光學玻璃基板迭合而成。1977年4月16日美國專利(401980)公開的液晶光閥是以硫化鎘為光導層，碲化鎘為阻光層以及氟化鎂/硫化鋅交替多層膜為介質反射鏡，但硫化鎘較寬的帶隙(2.4eV)導致低時間響應，而其窄的波長響應區導致低的白光靈敏度。1989年1月4日公布的美國專利(4799773)采用氫化非晶硅光導層、碲化鎘阻光層和二氧化硅/二氧化鈦多層介質高反鏡。氫化非晶硅較佳的光敏特性使這種液晶光閥具有高速響應和高白光靈敏度，但由于碲化鎘與氫化非晶硅薄膜間的附著力不佳，需要附加一層中間結構，這就給光閥的制備帶來麻煩。為解決阻光層與氫化非晶硅光導層的結合問題，1992年1月22日Slobdin申請的美國專利(5084777)提出以非晶氫化硅鍺作為阻光層，可以滿足光閥的分辨率、對比度等，與氫化非晶硅光導層的結合也較好，但仍然存在晶格匹配及各膜層間阻抗匹配問題。以上專利，作為光導層的氫化非晶硅薄膜采用輝光放電等離子體化學氣相沉積法制備，再用熱蒸法在氫化非晶硅薄膜上沉積阻光層和介質反射鏡。這種方法不僅工藝條件復雜，且制備過程中可變因素眾多，極易使非晶氫化硅薄膜遭受環境污染，導致其質量不穩定、性能重復性較差，難以實現大批量生產。
本發明的目的是提供一種具有高速響應、高白光靈敏度、工藝簡單、質量穩定可靠且有利于工業生產的液晶光閥及其制備方法。
本發明的技術解決方案是以有機光電導薄膜作為光導層，碲化鎘為阻光層，氟化鎂/硫化鋅交替多層膜為介質反射鏡。該液晶光閥依次由光學玻璃基板、透明導電膜、有機光電導薄膜光導層、碲化鎘阻光層、氟化鎂/硫化鋅交替多層膜介質反射鏡、用定向膜和襯墊封裝的液晶層、透明導電膜、光學玻璃基板迭合而成。
作為光導層的有機光電導薄膜可以采用三硝基芴酮摻雜后的聚甲基苯基硅烷，也可以采用酞菁及偶氮類染料或聚乙烯咔唑—2,4,7—三硝基芴酮等。
本發明液晶光閥的制備方法為將上述各組成部分依次迭合，其中光導層、阻光層、介質反射鏡在同一真空反應室中用熱蒸法在鍍有透明導電膜的光學玻璃上依次原位沉積而成。真空熱蒸法的真空度為1×10-3Pa～5×10-3Pa，基板溫度控制在50～200℃。
由于本發明采用有機光電導薄膜作為光導層，而有機光電導薄膜具有類似氫化非晶硅的優越光敏性能，其易于沉積且能與碲化鎘阻光層較好結合，不需要考慮過渡層結構，所以本發明的液晶光閥具有高速響應、高白光靈敏度以及較好的機械性能。又由于光導層、阻光層和介質反射鏡是在同一真空反應室中通過熱蒸發方法原位沉積成膜，可變因素少，所以能有效地避免制備過程中遭受到環境沾污，有利于保證質量穩定可靠。其較簡單的置備工藝也有利于實現工業化大批量生產。


圖1是本發明液晶光閥的結構示意圖。
參照圖1，在光學玻璃基板1上蒸鍍ITO透明導電膜2，其后依次迭合起攝像和控制液晶層電壓作用的光導層3、阻止剩余讀出光進入光導層的阻光層4、可以反射所有可見光、并能將可見寫入光束和讀出光束分開互不干擾的介質反射鏡5。向列型液晶層8封裝在由定向膜6a、6b和襯墊7a、7b所限定的空間內，整個置于介質反射鏡5和鍍在光學玻璃基板10上的ITO透明導電膜9之間。使用時，低壓交變電源13通過開關接到透明導電膜2和9上，光導層3響應由寫入光射入的光圖象，在液晶層8上形成相應的電壓潛像，然后經該液晶層調制可以重現輸入圖像的強度和灰度等。
本發明的光導層以酞菁類染料中的酞菁銅為例，阻光層為碲化鎘，介質反射鏡為交替九層的氟化鎂/硫化鋅薄膜，將酞菁銅、碲化鎘、氟化鎂、硫化鋅置于同一真空反應室中以熱蒸法依次原位沉積成膜。在真空度2.7×10-3Pa、基板溫度200℃條件下可制得致密酞菁銅晶型結構，其光學能隙為2.0eV，與氫化非晶硅相近，在整個可見光區的吸收系數為0.5～1.5×105Cm-1，有較高的響應速度和白光靈敏度。
權利要求
1.一種液晶光閥，依次由光學玻璃基板[1]、透明導電膜[2]、光導層[3]、阻光層[4]、介質反射鏡[5]、用定向膜[6a,6b]和襯墊[7a,7b]封裝的液晶層[8]、透明導電膜[9]、光學玻璃基板[10]迭合而成，其中阻光層為碲化鎘，介質反射鏡是氟化鎂/硫化鋅交替多層膜，其特征是光導層是有機光電導薄膜。
2.按權利要求1所述的液晶光閥，其特征在于所說的有機光電導薄膜是酞菁銅。
3.用于權利要求1或2所述液晶光閥的制備方法，其特征是所述光導層、阻光層、介質反射鏡在同一真空反應室中用熱蒸發方法在鍍有透明導電膜的光學玻璃基板上依次原位沉積成膜，真空熱蒸法的真空度控制在1×10-3Pa～5×10-3Pa，基板溫度控制在50～200℃。
全文摘要
本發明公開的液晶光閥依次由光學玻璃基板、透明導電膜、有機光電導薄膜光導層、碲化鎘阻光層、氟化鎂/硫化鋅介質反射鏡、用定向膜和襯墊封裝的液晶層、透明導電膜、光學玻璃基板疊合而成，其中光導層、阻光層、介質反射鏡在同一真空反應室中用熱蒸法在鍍有透明導電膜的光學玻璃上原位沉積成膜。因有機光電導薄膜有優越的光敏性能，易于沉積且能與碲化鎘較好結合，制備工藝又免遭沾污，故該液晶光閥質量穩定，有較高的響應速度和白光靈敏度。
文檔編號G02F1/13GK1239230SQ9811454
公開日1999年12月22日 申請日期1998年6月11日 優先權日1998年6月11日
發明者韓高榮, 張溪文 申請人:浙江大學