[发明专利]一种大口径液晶光学相控阵器件

说明书

本发明公开了一种大口径液晶光学相控阵器件，包括从上到下依次层叠设置的第一基板、液晶分子层和第二基板；第一基板从上到下依次包括第一基板玻璃和第一ITO电极层，第二基板从上到下依次包括第二ITO电极层和第二基板玻璃；液晶分子层位于第一ITO电极层和第二ITO电极层之间；第二ITO电极层与第二金属导电层之间有多个TFT阵列。本发明在液晶工作区域选择ITO膜层，在非液晶工作区域的布线层，采用了一层ITO导电层，2层金属导电层，导电层之间镀有一层绝缘层做电气隔离，2层金属导电层的部分电极之间采用了过孔连同工艺设计，这种设计使得液晶周围的布线面积大大减小，增加了集成度和面积利用率，提高了偏转精度，解决了液晶光学相控阵口径小的问题。

技术领域

本发明涉及一种大口径液晶光学相控阵器件属液晶光电子器件技术，该液晶光电子器件可以用与基于液晶光学相控阵的激光通信、激光武器和激光雷达等领域。

背景技术

随着科技的进步，液晶光学相控阵已经被证实是一种能够实现非机械式光束偏转和空间光调制的新方法。相对于传统的光束偏转方式，液晶光学相控阵具有体积小、功耗低、精度高、捷变等优势。随着激光雷达、大功率激光合束、空间信息中继转发、构建空间激光通信网络方向快速发展，液晶光学相控阵的口径要求也越来越高。液晶光学相控阵制备主要以透射式为主，由两块平行放置的玻璃基板，下层玻璃基板附有取向层、透明导电的ITO阵列。下层玻璃基板的ITO阵列作为电极层被加载不同电压形成光栅电极。上层玻璃基板附有取向层和透明导电的ITO膜层，上层基板的导电层作为公共电极，与下层玻璃基板之间形成电压。两层玻璃基板之间填充向液晶材料。液晶分子在上下基板之间的电场作用下发生偏转，从而实现对光束的相位控制。然而，目前传统的液晶光学相控阵的光学口径并不能满足日益增加的实际需求。在卫星激光组网通信的情况下，当前的液晶相控阵器件的口径小导致其通信机的接收视场小，无法满足多波束通信和中继需求；而在激光雷达和激光合束运用中，为了减少光束发散角，提高衍射效率，就要求更大口径的就、液晶光学相控阵器件。因此，我们必须通过改变器件的结构设计，以获得一种大口径的液晶光学相控阵器件，满足日益增加的实际需求。

制备大口径液晶光学相控阵的方法主要可以分为三类：几个小口径液晶相控阵空间拼接；不改变器件设计模式，增加电极个数；改变器件设计模式，采用多层镀膜和过孔设计。几个小口径液晶相控阵空间拼接，结构和驱动复杂，且受空间相干长度影响明显。不改变器件设计模式情况下，单纯的增加电极个数，需要额外的大面积布线空间，造成器件体积过于庞大和累赘，面积利用率低。采用多层镀膜和过孔设计，是一种新的设计思路，其收益与目前较为成熟的镀膜和光刻加工工艺。这种设计可以以小的布线面积，实现大规模电极阵列集成的大口径液晶相控阵器件。目前采用多层镀膜和光刻工艺设计的大口径透射式液晶光学相控阵器件还没有相关报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在液晶工作区域选择ITO膜层，在非液晶工作区域的布线层，采用了一层ITO电极层，2层金属导电层，导电层之间镀有一层绝缘层做电气隔离，2层金属导电层的部分电极之间采用了过孔连同工艺设计，使得液晶周围的布线面积大大减小，增加了集成度和面积利用率，提高了偏转精度的大口径液晶光学相控阵器件。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种大口径液晶光学相控阵器件，包括从上到下依次层叠设置的第一基板、液晶分子层和第二基板；所述第一基板从上到下依次包括第一基板玻璃和第一ITO电极层，第二基板从上到下依次包括第二ITO电极层和第二基板玻璃；液晶分子层位于第一ITO电极层和第二ITO电极层之间；液晶分子层的宽度与第一ITO电极层相同，长度小于ITO电极层；

第一ITO电极层的长度与第一基板玻璃相同，第一ITO电极层的宽度小于第一基板玻璃；第一ITO电极层下方的非液晶分子投影区域设有第一金属导电层，第一金属导电层下平面的一侧设有参考电极信号焊接焊盘；第一ITO电极层被分割成独立不相连的ITO电极阵列，每个ITO电极分别通过第一金属导电层上设置的ITO信号导线连接到参考电极信号焊接焊盘；