[发明专利]用于检测电场中的局部变化的光电装置

说明书

本发明涉及一种用于检测由样本(100)局部发出的电场的光电装置，所述装置包括：上侧偏振光片(20)和下侧偏振光片(21)；有源可变偏振液晶(30)层，其包括在上侧取向层(50)与下侧取向层(51)之间，所述上侧取向层和所述下侧取向层具有两个垂直的取向方向；上侧电极(60)和下侧电极(61)，其易于连接至AC电压源(70)，从而当施加电压差(Vext)时，使得液晶层浸入在两个电极之间产生的电场中。所述装置的主要特征在于，其包括各向异性电导体层(40)，所述各向异性电导体层与上侧取向层接触，或者通过上侧偏振光片与上侧取向层隔开，所述导体构造为使得所述电场沿着与取向层相交的单一方向而传输。

技术领域

本发明涉及通过使用光电装置进行光学检测的领域，所述光电装置包括具有有源可变偏振的液晶层。

背景技术

“具有有源可变偏振”指的是具有以下能力的任何类型的液晶，对于输入液晶层的线性偏振的入射光束，所述入射光束的偏振方向根据是否存在施加至所述液晶层的电场而在所述液晶层的输出处改变。

具有有源可变偏振的液晶例如为扭曲向列结构(下文缩写为TN结构)液晶；具有垂直排列的液晶，又或者平面转换的液晶。

在TN结构中：

-在没有受到任何电场作用的时候，所述液晶层的输出处的所述入射光束的偏振垂直于所述液晶层的输入处的所述入射光束的偏振；

-在受到电场作用的时候，所述液晶层的输出处的所述入射光束的偏振平行于所述液晶层的输入处的所述入射光束的偏振；而

对于具有垂直排列的液晶，或者平面转换的液晶：

-在没有受到任何电场作用的时候，所述液晶层的输出处的所述入射光束的偏振平行于所述液晶层的输入处的所述入射光束的偏振；

-在受到电场作用的时候，所述液晶层的输出处的所述入射光束的偏振垂直于所述液晶层的输入处的所述入射光束的偏振。

线性偏振和直线偏振应理解为可相互交换使用的。优选地，直线偏振的偏振轴平行于下文描述的取向层的平面。

例如，已知可以将TN结构的液晶用于某些显示屏幕。

在TN结构中，液晶被限制在两个取向层之间的薄层中。每个取向层在该层的平面中包括取向方向。靠近该层的液晶具有平行于取向方向的指向矢，所述指向矢为液晶的平均取向方向。两个取向层设置为使得其取向方向垂直。通过这种方式，在两个取向层之间的液晶具有扭曲的指向矢，所述指向矢从一层向另一层逐渐转动。

当在两个取向层之间施加电势差时，液晶不再扭曲，而是相互平行，并平行于产生的电场。

该效应例如用于某些液晶显示器(LCD)，其中每个取向层联接至直线偏振光片，从而使得两个偏振光片交叉；与镜片结合，这能够反射或不反射入射光(https://fr.wikipedia.org/wiki/Twisted_nematic)。

本文提出TN结构的液晶的非常精巧的改进，其特别地用于观察神经元的活动。

目前存在不同的观察神经元的技术，包括记录通过细胞膜的离子电流的电生理学技术(作为膜片钳而更为人所知)。这些技术能够获得非常良好的分辨率，但其规模最多为一个或若干个神经元。然而，同时观察的神经元的数量受到限制，并且这些技术还具有侵入性的特点。

还有微电极网络或MEA，其能够通过电极直接测量靠近细胞的电势。但是MEA在单个神经元的区域中不具有分辨率，并且噪声-信号比率较高。而且，目前每个MEA的电极最大数量为1至3000，这同样限制了能够观察的神经元的总数。