[发明专利]一种宽视角液晶空间光调制器

说明书

本发明提供了一种宽视角液晶空间光调制器，属于液晶器件技术领域。本发明采用由设置于光敏层表面金属反射材料形成呈阵列式分布的像素单元和连接各像素单元的感光区、以及填充光吸收材料于每个像素单元中形成阻光区构成反射层，并在每个阻光区的部分上表面设置金属反射单元形成金属隔离网栅，本发明仅在靠近感光区侧玻璃基板表面设置电导层，并将感光区和电导层共同作为一个电极，而金属隔离网栅作为另一电极，实现在通电状态下任意两个相邻金属感光区与金属反射单元之间形成共面水平电场驱动液晶分子。基于本发明器件结构能够提高器件的视角性能，使得可视视角拓宽，同时藉由结构的改良提高了器件的感光灵敏度以及成像效果。

技术领域

本发明属于液晶器件技术领域，具体涉及一种宽视角液晶空间光调制器。

背景技术

空间光调制器(Spatial Light Modulator，SLM)是指在主动控制下，它可以通过液晶分子调制光场的某个参量，如通过折射率调制相位、通过偏振面的旋转调制偏振态、或是实现非相干到相干光的转换，从而将一定的信息写入光波中，达到光波调制的目的。

空间光调制器一般按照读出光的读出方式不同，可以分为反射式和透射式；而按照输入控制信号的方式不同又可分为光寻址(OA-SLM)和电寻址(EA-SLM)。光寻址时，所有像素的寻址同时完成，是一种并行寻址模式，特点是速度快。空间光调制器是实时光学信息处理，自适应光学和光计算等现代光学领域的关键器件。在很大程度上，空间光调制器的性能决定了及应用领域的实用价值和发展前景。

目前，利用光寻址的空间光调制器的液晶光阀大多为多膜系统，参考中国专利CN98114542公开了一种液晶光阀，其结构自上而下依次包括：上玻璃层、上电导层、液晶层、介质反射镜、光阻挡层、光敏层、下电导层、下玻璃层。其中：光阻挡层一般采用碲化镉(CdTe)和钒氧酞菁(VOPc)形成的复合多层吸收膜，CdTe多晶材料电阻率为10⁸Ω.cm，只能对蓝、绿光有较强的吸收，氟化镁和硫化锌形成的复合多层结构作为介质反射镜，采用半导体硅(Si)作为光敏层。这种液晶光阀可以用作实时变化的光学互连、并行的光学逻辑运算、光学数字运算、光学矩阵运算以及图像处理方面边缘增强、图像加减等。但是这种液晶光阀的空间分辨率还不够高，视角也受限，仅适用于一般的图像处理，并且制造工艺较为复杂，易遭受环境污染，质量不稳定，重复性差。

现有技术由于载流子主要产生在表面区域，因此这部分载流子会在光电导层表面形成一个导电电荷层，当部分读出光透过介质反射镜和吸收层人射到光电导层上后，在光电导层表面形成的电荷层将平滑写入光产生的电荷潜像，导致输出图像的分辨率和对比度降低。目前，液晶光阀液晶盒大都采用传统的TN垂直电场模式，液晶是旋转直立型，光学特性随视角的变化非常小，通常上视角约10°，下视角约40°，左右视角约为30°，可视角度窄。利用电压让液晶分子从水平面板排列转成垂直面板排列，液晶因旋转角度的关系，造成透光的光线较具方向性，导致在不同角度下，肉眼看到的光线会偏移，即所谓的灰阶反转；同时，在旋转过程中，靠近玻璃侧的液晶受到配向膜(PI)影响站不直，导致不均匀现象。特别是对于遮光要求较高的液晶光阀都是采用扭曲向列模式实现的，这种光阀采用双面平面电极，90°扭曲角排列结构，使用添加手性剂的向列相材料，沿摩擦方向正交贴附偏光片，然而上述液晶光阀具有如下缺点：

(1).视角窄；以不同角度入射相同强度的线偏振光时，由于有效折射率的变化，成为椭圆偏振光，经过第二个偏振片后，入射角不同的出射光强不再相等，形成视角问题，其视角小于40°。

(2).响应速度较慢；扭曲向列模式液晶光阀采用自然回落方式工作，由于没有其他外力的作用，其响应速度超过40ms。

(3).对比度低；扭曲向列型液晶光阀利用的是液晶的旋光特性，对比度较低，尤其是暗态不够暗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种宽视角、高分辨率、高灵敏度的液晶空间光调制器。