[發(fā)明專利]一種可調(diào)光學(xué)開關(guān)

無效

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• 申請日: 2010-06-01
• 公開（公告）號(hào): CN101852916A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高婧
• 申請（專利權(quán)）人: 高婧
• 主分類號(hào): G02B26/02
• 分類號(hào): G02B26/02
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可調(diào)光學(xué)開關(guān)，尤其是涉及一種利用電場力進(jìn)行調(diào)制的光學(xué)開關(guān)。

背景技術(shù)

光學(xué)開關(guān)陣列被廣泛的應(yīng)用于顯示技術(shù)，例如液晶顯示器通過調(diào)制液晶分子的轉(zhuǎn)向來分別控制每個(gè)顯示像素的輸出光強(qiáng)。但是，傳統(tǒng)的液晶顯示器在強(qiáng)光照射下存在對(duì)比度下降的問題。特別是在戶外陽光下，以液晶顯示屏作為屏幕的手機(jī)、筆記本電腦、電子書等產(chǎn)品，由于顯示對(duì)比度下降，從而導(dǎo)致屏幕的可讀性下降。

基于電潤濕技術(shù)的光學(xué)開關(guān)陣列克服了液晶顯示器的對(duì)比度下降問題。當(dāng)前主流的電潤濕顯示屏主要有兩種工作方式。第一種顯示方式如圖1a所示^[1]，在第一基板1和第二基板8上分別有第一電極2和第二電極7，其間是兩種不混溶第一液體3和第二液體4，第一液體3通常是極性導(dǎo)電液體，而第二液體4則是非極性的不導(dǎo)電液體，在第二液體4下是絕緣層6，在絕緣層6上通常還有一層疏水層(圖中省略未畫出)，隔斷5將第二液體4分割成獨(dú)立的像素單元。在不加載電壓的條件下，由于液體表明張力的作用，第二液體4覆蓋在絕緣層6上，第一液體3與絕緣層6不接觸，第一液體3和第二液體4的交界面如圖中實(shí)線所示。當(dāng)在第一電極2和第二電極7之間加載電壓時(shí)，根據(jù)楊氏-李普曼方程，絕緣層6表面的疏水特性發(fā)生改變，第一液體3逐漸的潤濕絕緣層6，并將第二液體4驅(qū)離絕緣層6，此時(shí)第一液體3和第二液體4的交界面如圖中虛線所示。第二種顯示方式如圖1b所示^[2]，第一基板1和第二基板8之間，依次有第一電極2和第二電極7，第二電極7上有絕緣層6，隔斷5包含一個(gè)腔體，腔體內(nèi)包含第一液體3，第二液體4位于絕緣層6上，絕緣層6上通常還有一層疏水層(圖中省略未畫出)。在未加載電壓時(shí)，由于絕緣層6表面的疏水特性，第一液體3被壓縮在隔斷5的腔體內(nèi)，此時(shí)第一液體3和第二液體4的接觸面如圖中實(shí)線所示。當(dāng)在第一電極2和第二電極7之間加載電壓時(shí)，絕緣層6表面的疏水特性發(fā)生變化，第一液體3逐漸驅(qū)離絕緣層6表面的第二液體4，此時(shí)兩種液體的接觸面如圖中虛線所示。

在上述電潤濕技術(shù)中，第一液體3通常采用導(dǎo)電性水溶液，例如包括氯化鉀KCl，氯化納NaCl的去離子水。由于在加載電壓時(shí)，去離子水容易和接觸電極之間發(fā)生電化學(xué)反映，因此必須采用絕緣層6將第二電極7與第一液體3進(jìn)行隔離。根據(jù)楊氏-李普曼公式，絕緣層6越薄，所需的工作電壓越低。然而低于1微米的絕緣層6所需的制備工藝較為復(fù)雜，非常困難在復(fù)雜的三維電極結(jié)構(gòu)表面制備均勻的薄膜，并且較薄的絕緣層6容易導(dǎo)致加載電壓時(shí)發(fā)生絕緣膜擊穿。

為了克服電潤濕技術(shù)中，絕緣膜制備工藝復(fù)雜，且易擊穿的問題，本發(fā)明提出一種新型的基于介電泳技術(shù)的光學(xué)開關(guān)。與電潤濕改變材料表面的潤濕特性不同，介電泳力作用于兩種不混溶的不導(dǎo)電液體，由于兩種液體的介電常數(shù)不同，導(dǎo)致作用于其上的介電泳力大小不同，從而驅(qū)動(dòng)液體在非均勻場強(qiáng)空間發(fā)生移動(dòng)。另外，由于沒有絕緣層，本發(fā)明提供的介電泳光學(xué)開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓要低于傳統(tǒng)電潤濕技術(shù)的光學(xué)開關(guān)。

參考文獻(xiàn)：

1.R.A.Hayes?and?B.J.Feenstra，″Video-speed?electronic?paper?based?on?electrowetting，″Nature，vol.425，no.25，pp.383-385，Sept.2003.

2.J.Heikenfeld，K.Zhou，E.Kreit，B.Raj，S.Yang，B.Sun，A.Milarcik，L.Clapp?and?R.Schwartz，″Electrofluidic?displays?using?Young-Laplace?transposition?of?brilliant?pigment?dispersions，”NaturePhoton.，vol.3，pp.292-296，May，2009.

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有電潤濕光學(xué)開關(guān)中絕緣層制備工藝復(fù)雜，且容易擊穿等問題，本發(fā)明提供一種基于介電泳技術(shù)的可調(diào)光學(xué)開關(guān)，無需絕緣層包覆導(dǎo)電電極，結(jié)構(gòu)簡單，工作電壓低。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種可調(diào)光學(xué)開關(guān)，其結(jié)構(gòu)包括第一透明基板、第二透明基板、第一液體和第二液體，第二透明基板上設(shè)有第二電極，在第一透明基板和第二透明基板之間包含有兩種不導(dǎo)電的第一液體和第二液體，第二基板上有隔斷。

本發(fā)明所述的一種可調(diào)光學(xué)開關(guān)，第二電極包含兩個(gè)，或兩個(gè)以上獨(dú)立電極。

本發(fā)明所述的一種可調(diào)光學(xué)開關(guān)，還可以在第一透明基板上設(shè)有第一電極。