[发明专利]一种具有高光能利用率的电控液晶聚光微镜及其制备方法

权利要求书

1.一种具有高光能利用率的电控液晶聚光微镜，包括从上至下依次平行设置的第一增透膜、第一基片、图案电极引线层、绝缘层、图案电极、液晶层、液晶定向层、公共电极、第二基片、以及第二增透膜，其特征在于，

图案电极包括电驱控环线电极，该电驱控环线电极为非封闭环形；

电驱控环线电极具有两个端子，图案电极引线层上设置有一对通孔，每个通孔分别与图案电极的电驱控环线电极中的一个端子垂直对应；

每个通孔中都填充有导电材料，并穿过绝缘层贯穿至其对应的图案电极中电驱控环线电极的端子，从而形成图案电极引线层和图案电极之间的电连接；

图案电极引线层上靠近圆周的边缘处设置有一个管脚，图案电极上与电驱控环线电极内侧的端子垂直对应的通孔与该管脚电连接，再与外部控制信号U的一个输入端口电连接，图案电极上的另一个通孔与外部控制信号U的另一个输入端口电连接。

2.根据权利要求1所述的电控液晶聚光微镜，其特征在于，

第一增透膜和第二增透膜均是由常规光学增透膜制成，二者厚度相同，均为100纳米到700纳米。

第一基片和第二基片均是由透光材料制成，其厚度均为1毫米到5毫米。

液晶层是由电光液晶材料制成，其厚度在1微米至100微米之间。

液晶定向层是由聚酰亚胺(Polymide，简称PI)材料制成，且厚度在100纳米到700纳米之间。

3.根据权利要求1所述的电控液晶聚光微镜，其特征在于，

图案电极引线层是由导电金属或金属氧化物材料制成；

图案电极与公共电极均是由石墨烯材料制成。

4.根据权利要求1所述的电控液晶聚光微镜，其特征在于，图案电极引线层和图案电极的外轮廓均为圆形，且大小相同。

5.根据权利要求1所述的电控液晶聚光微镜，其特征在于，电驱控环线电极在靠近其缺口的部分具有多个回转部，用于避免电流磁效应的产生。

6.根据权利要求5所述的电控液晶聚光微镜，其特征在于，回转部是电驱控环线电极在顺时针或逆时针绕制成非封闭环线形的过程中，但凡靠近缺口，则反向绕制，再靠近缺口时，则继续反向，重复执行，从而在该电驱控环线电极上形成了多个回转部。

7.根据权利要求1所述的电控液晶聚光微镜，其特征在于，对于电驱控环线电极而言，其不同环线之间的线间距、以及不同环线的线宽是相同的，电驱控环线电极中环线的线宽在1微米到20微米之间，环线之间的间距是1微米到20微米之间。

8.根据权利要求1所述的电控液晶聚光微镜，其特征在于，

公共电极设置于液晶定向层和第二基片之间，且采用环形设计；

公共电极的厚度为5纳米到200纳米。

9.一种用于制备根据权利要求1至8中任意一项所述具有高光能利用率的电控液晶聚光微镜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)采用常规工艺制备圆形轮廓的第一基片和第二基片，并依次采用丙酮、酒精和去离子水溶剂对第一基片和第二基片进行超声清洗并烘干；

(2)在第一基片的正面通过常规方法制备厚度在100纳米至500纳米的金属或金属氧化物导电膜层，并对其进行清洁处理；

(3)在第二基片的正面上通过常规方法制备厚度在5纳米至200纳米的石墨烯模，并对其进行清洁处理；

(4)在第一基片的正面制备有金属或金属氧化物导电膜层的端面上涂覆光刻胶，并烘干5至20分钟；

(5)在第二基片的正面制备有石墨烯模的端面上涂覆光刻胶，并烘干5至20分钟；

(6)分别将光刻板紧密覆盖在第一基片和第二基片的光刻胶顶部，并用光刻机的紫外光对其光刻10至30秒，并经过清洗和烘干处理；

(7)用显影液溶掉第一基片和第二基片上感光/未感光部分的光刻胶，留下未感光/感光部分，并用去离子水冲洗并烘干2至5分钟；

(8)用浓度在50％～30％的HCL溶液把第一基片上未受光刻胶保护的金属或金属氧化物模腐蚀掉，将有光刻胶保护的金属或金属氧化物导电模保存下来，从而在第一基片上形成由金属细线和金属管脚构成的线形图案电极引线层，并对其进行清洁和干燥处理；

(9)在第一基片边缘处的两个金属管脚上分别引出两根独立的电连接线，并对其进行清洁处理；

(10)用常规干法蚀刻工艺把第二基片上未受光刻胶保护的石墨烯模去除，而将有光刻胶保护的石墨烯模保存下来，从而在第二基片上形成由石墨烯环形孔所构成的公共电极，并对其进行清洁处理；

(11)在第一基片的正面制备有线形图案电极和电连接线的端面上，用常规方法制备厚度为1至5微米的绝缘层，并对其进行清洁处理；

(12)在第一基片的绝缘层表面上制备厚度在5纳米至200纳米的石墨烯模，并对其进行清洁处理；

(13)在第一基片的石墨烯模表面涂覆光刻胶，并烘干5至20分钟；

(14)将光刻板紧密覆盖在第一基片上的光刻胶顶部，在此过程中严格保持管脚A-11与管脚A-21、管脚B-12与管脚B-22严格对准，用光刻机的紫外光进行光刻10至30秒，并经过清洗和烘干处理。

(15)用常规干法蚀刻工艺把第一基片上未受光刻胶保护的石墨烯模去除，而将有光刻胶保护的石墨烯模保存下来，从而在第一基片上形成由石墨烯材料的电驱控环线所构成的图案电极，并对其进行清洁和干燥处理；

(16)在管脚A-11和管脚A-21处、管脚B-12和管脚B-22处制作穿透绝缘层的通孔，通孔孔径在1微米至5微米范围内，并在通孔中充分注入导电胶体，从而在管脚A-11和管脚A-21之间、以及管脚B-12和管脚B-22之间形成良好电接触，并对其进行清洁处理；

(17)在第一基片和第二基片的背面上，按照常规方法分别制作厚度为100纳米到700纳米的第一增透膜和第二增透膜，并对其进行清洁处理，从而分别形成上电极板；

(18)在第二基片的公共电极上，按照常规旋涂工艺制作厚度在100纳米到700纳米的PI膜，在经烘干和清洁处理后，进一步采用常规摩擦或光刻工艺制成液晶定向层，并形成下电极板；

(19)将玻璃间隔子掺入上电极板的石墨烯图案电极与下电极板的液晶定向层间，且位于二者的边缘处，用UV胶封住上电极板和下电极板的左右两侧，通过渗透法灌注向列型液晶在二者之间；

(20)用UV胶封住上电极板和下电极板的上下两侧并烘干。