[发明专利]一种可连续调节光通量的光开关装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光开关装置，尤其是一种可连续调节光通量的光开关装置。 

背景技术

电润湿技术是近年来得到广泛应用研究的新型微流体技术，其具有功耗低、响应速度快、器件结构简单、体积小等特点。基于电润湿技术的新型光电元器件由于没有复杂的微机械部件，从而排除了因微机械部件损耗还产生故障的缺点，具备优异的应用价值。目前主流的光开关是用不透光的隔板中断光线传输，在MEMS（微机电系统）中，应用平面镜的微位移或角度旋转改变反射光线的光路，从而中断光的传输，这类光开关依赖于精密的MEMS工艺，且在使用中，存在微机械部件的反复位移，长久使用存在部件磨损及器件损坏的风险。如何避免使用复杂的微机械部件而达到同样的目的，成为了技术研究的方向。 

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明提供一种可连续调节光通量的光开关装置，可以通过电信号对液体表面张力的动态可恢复调整实现光通量的连续调整，解决了现有技术中微机械部件磨损的问题。 

技术方案：一种可连续调节光通量的光开关装置，包括上基板、下基板、侧壁和填充液体；所述上基板和下基板由侧壁支撑，构成了一个腔体，该腔体内充满填充液体； 

填充液体包括极性不透光的水性液体和非极性透光的油性液体； 

侧壁具有导电性，侧壁靠近腔体的一侧均匀覆盖有疏水介质层； 

下基板靠近腔体的一侧覆盖有透明导电层，透明导电层靠近腔体的一侧中央设置有一个透明的块状凸起结构；所述凸起结构表面平整，上表面覆盖有普通疏水层；所述普通疏水层中央嵌有超疏水层； 

普通疏水层与水性液接触角为110°；所述超疏水层与水性液体接触角大于150°。 

上基板和下基板为可见光透射率高的材料制成；透明导电层为透明氧化铟锡；超疏水层具有高透明性；凸起结构为聚二甲基硅氧烷或光玻璃。选择透光性能好的材料可以有效降低光源通过本装置的折损，提高了可见光的透射率。 

有益效果： 

（1）整个装置利用材料本身的性能完成调节开关功能，完全不依赖微机械部件，具备良好的稳定性与实用性，解决了现有技术使用微机械部件的易损坏的问题； 

（2）通光面均采用高透光性能的材料，有效提高可见光的透射率。 

附图说明

图1为本装置处于关状态时的剖示图 

图2为本装置处于开状态时的剖示图 

图3为本装置连续调节通光量由弱到强过程俯视图 

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。 

如图1所示，一种可连续调节光通量的光开关装置，本装置主要利用电湿润效应完成工作，装置包括上基板11、下基板12、侧壁13和填充液体；上基板11和下基板12由侧壁13支撑，构成了一个腔体，腔体内充满填充液体； 

填充液体包括极性不透光的水性液体20和非极性透光的油性液体19，这两种液体不混溶。水性液体20为水、盐溶液等通过染色获得的不透光的极性液体；油性液体19填充满了腔体内除了水性液体20之外的其他空间。 

侧壁13具有导电性，起到支撑上下基板的作用。侧壁13靠近腔体的一侧均匀覆盖有疏水介质层14； 

下基板12靠近腔体的一侧覆盖有透明导电层15，透明导电层15靠近腔体的一侧中央设置有一个透明的块状凸起结构16；凸起结构16表面平整，上表面覆盖有普通疏水层17；普通疏水层17中央嵌有超疏水层18； 

普通疏水层17与水性液体20接触角为110°；超疏水层18与水性液体20接触角大于150°。 

上基板11和下基板12为可见光透射率高的材料制成，且材料要求具有耐油性、耐水性，本实施例中选用了光玻璃。 

疏水介质层14作为电润湿效应的核心元素，均匀覆盖在电润湿驱动电极13表面，其材质可以是含氟聚合物，例如聚四氟乙烯或其他具有相同作用的材料。 

透明导电层15由透明导电材质制成，本实施例中选择了氧化铟锡。 

凸起结构16是一个透明块状结构，材料可以选择聚二甲基硅氧烷（PDMS）或光玻璃等。 

超疏水层18具有高透明性，可以是含氟聚合物做成的微纳米结构，或者是利用含氟聚合物进行表面修饰的普通微纳米结构。该超疏水层18有效地将不透光的水性液体20排除在超疏水层18覆盖的区域以外，光源可以通过超疏水层18透出，即可获得初始光通量。通过改变超疏水层18的面积大小可灵活改变初始通光量。