专利名称：用于红外热成像探测器件的液晶盒的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶成像探测器件，特别涉及一种用于红外热成像探测器件的液晶盒。
背景技术：
大部分红外成像探测器件的原理都是基于电学读出，即将入射的红外辐射信号通过红外敏感材料转变成电信号输出的器件。按照能量转换方式红外探测器可分为热探测器和光子探测器两大类光子探测器是基于入射光子流与探测材料相互作用产生的光电效应，具体表现为探测器响应自由载流子数目的变化，再将电信号转变为图像输出，它是目前使用最普遍的探测器，但这种探测器需要低温工作，必须配备昂贵且笨重的制冷设备；热探测器是基于入射辐射的热效应引起探测器某一物理性能的变化，然后将这物理量的变化转变为电信号输出。这两种红外探测都需要对探测单元制作高增益和高精度的读出电路，特别是对于红外成像的大规模阵列器件，其制作成本和难度会大幅度提高。而基于光学读出的热探测器不需要制冷条件，而且光学读出方式不会在探测器上产生附加热量，无需金属导线连接，更易实现探测单元与基底间的热隔离。基于液晶旋光效应而设计的红外热成像探测器，是一种新型的红外热成像探测器。液晶材料既有流动性，又具有结晶态物质的光学性质。液晶分子的排列容易受外部热、 电场、磁场、压力等的影响，因此，一旦受到外部刺激，液晶的光学等特性就随之变化，液晶的旋光效应就是其中一种。当红外辐射使液晶的温度发生改变时，入射液晶的可见偏振光经过液晶出射经过检偏器后，可见光光强将发生变化，而且，温度不同，光强也不同。从而可以通过采用可见CCD检测透过检偏器的可见光光强，达到红外热成像探测的目的。但是液晶本身的红外吸收是很低的，很难将其直接作为红外敏感材料应用于红外成像探测器件， 因此，需要一种能有效改善液晶材料红外吸收效率的液晶盒，液晶盒的常规结构都包括基片、密封环、基片上的取向层和液晶层，液晶层通过密封环设置于取向层之间。但目前没有一种液晶盒可以提高红外辐射的吸收，同时使吸收的红外辐射更好地传给液晶转化为液晶的温升。因此现有技术存在的问题是无法有效提高液晶的红外吸收效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于红外热成像探测器件的液晶盒，可有效提高液晶的红外吸收效率。为实现上述目的，本发明提供了一种用于红外热成像探测器件的液晶盒，包括上基板、下基板、基板内侧的取向层、取向层之间夹设的液晶层以及密封环，其特殊之处在于 所述上基板透红外且透可见，另一块透可见；所述取向层采用透红外和可见的聚合物材料制作而成，固化后的厚度为5(Tl00nm，两个取向层上朝向液晶层的一侧分别设置有相互垂直的均布的平行沟槽，沟槽的宽度和间隔均小于取向层的厚度，所述取向层6采用薄膜沉积的方式镀制有红外吸收层，红外吸收层采用对中远红外具有较好吸收特性的材料制作而成。上述红外吸收层的薄膜方块电阻范围为300-450 Ω / □，红外吸收效率超过90%。 可达到较佳的效果。与现有技术相比，本发明的优点是
(1)采用薄膜沉积的方式在制作好的取向层上沉积红外吸收层，沉积的薄膜的覆形性很好，沉积薄膜后不会改变取向层的作用，即沉积红外吸收层后结构的取向功能不受影响。 控制薄膜的厚度，从而控制薄膜的电阻特性，提高薄膜的红外吸收率，而且在液晶的两侧均有红外吸收层，使红外吸收效率更高。(2)红外吸收层与液晶紧密结合，使红外吸收层吸收红外辐射转化成的热容易传给液晶，提高红外吸收的转化效率，提高红外探测的灵敏度。(3)本发明提出了一种用于红外热成像探测器件的液晶盒，制作过程主要包括液晶盒上下两基板、取向层以及红外吸收层材料的选择，取向层结构的控制，取向层和红外吸收层厚度的控制。其中红外吸收层材料的选择及制作工艺是关键。由于红外吸收层是覆盖在取向层上面直接与液晶接触，为了不影响取向层对液晶的取向作用，红外吸收层选择用薄膜沉积的方式直接镀制在取向层上。此外，不同的红外吸收材料，需要通过控制薄膜的厚度才能达到一定大小的方块电阻，才能具有较高的红外吸收效率，所对应的镀制工艺也不尽相同，因此要根据所选红外材料，研究相应的镀制工艺，将其方块电阻和红外吸收效率都控制在适当的范围内，即薄膜方块电阻范围为300-450Ω/ □，红外吸收效率超过90%。总之，这种红外吸收与取向相结合的液晶盒结构，可以有效地提高液晶盒对红外辐射的吸收率，提高红外辐射转化成液晶温升的效率，进一步提高基于液晶旋光效应的红外热成像探测器件的质量。
图1为本发明的液晶盒的结构示意图； 图2为本发明中一个取向层的剖面图。其中，1-上基板；2-密封环；3-下基板；4-红外吸收层；5-液晶层；6-取向层； 7-沟槽。
具体实施例方式下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。参见图1 图2，本发明提供了一种用于红外热成像探测器件的液晶盒，包括上基板1、下基板3、基板内侧的取向层6、取向层之间夹设的液晶层5以及密封环2。所说上基板透红外且透可见，另一块透可见；所说取向层采用透红外和可见的聚合物材料制作而成， 固化后的厚度为5(Tl00nm。两个取向层6上朝向液晶层的一侧分别设置有相互垂直的均布的平行沟槽，沟槽的宽度和间隔均小于取向层的厚度，所说的取向层6上采用薄膜沉积的方式镀制有红外吸收层4，红外吸收层4采用对中远红外具有较好吸收特性的材料制作而成。其中上基板1由红外和可见透过材料加工而成，使红外辐射和可见偏振光能够入射液晶盒，即被测信号和检测信号入射液晶盒，紧靠上基板1的取向层6取向材料制成，固化后的厚度低于lOOnm，对可见光红外辐射透明，它的主要作用是固定液晶的取向，接下来是红外吸收层4，厚度低于lOOnm，对红外辐射吸收强，对可见光透明，采用薄膜制备的方法制备红外吸收层，主要用于对红外辐射的吸收并转化成热，通过控制薄膜的厚度和电阻可以有效增强红外吸收(薄膜方块电阻范围为300-450 Ω / □，红外吸收效率超过90%。)，由于红外吸收层4与液晶5是紧密结合的，所以红外吸收层4吸收的红外辐射转化而成的热会很有效地传给液晶5，从而引起液晶的温升，提高红外探测的灵敏度。由于红外吸收层4是采用薄膜沉积的方式直接镀制在取向层6上的，因而不会影响取向层6的取向作用。液晶盒的下基板3由透可见、不透红外的材料加工而成，目的是使经过液晶前面各层而未被吸收的红外辐射不能透过下基板3，避免干扰，而且相比之下，该材料比可透红外的材料从价格上讲便宜很多，在下基板3上的取向层、红外吸收层与上基板1上的取向层和红外吸收层是相同的，只是在制作液晶盒时两个取向层的线条相互垂直，而下基板3上也沉积红外吸收层，有利于提高红外辐射的吸收效率，提高液晶盒对红外吸收的灵敏度。
其中，所述一基板为红外和可见均具有较好透过性，具体波段要与辐射波段和可见光波段吻合，比如需要对辐射8-12 μ m波段的物体成像，那么所选的该基板就至少应该在8-12 μ m范围内的透过率要高，比如硒化锌。另一基板在可见光范围内的透过性要好，但对红外辐射波段范围内的红外透过性要低，具体波段要与辐射波段和可见光波段吻合，比如辐射波长为8-12 μ m，那么该基板选择石英玻璃就可以。
权利要求
1.用于红外热成像探测器件的液晶盒，包括上基板(1)、下基板(3)、基板内侧的取向层(6)、取向层(6)之间夹设的液晶层(5)以及密封环(2)，其特征在于所述上基板(1)透红外且透可见，另一块透可见；所述取向层(6)采用透红外和可见的聚合物材料制作而成，固化后的厚度为 5(Tl00nm，两个取向层(6)上朝向液晶层(5)的一侧分别设置有相互垂直的均布的平行沟槽(7)，沟槽(7)的宽度和间隔均小于取向层(6)的厚度，所述取向层(6)上采用薄膜沉积的方式镀制有红外吸收层(4)，红外吸收层(4)采用对中远红外具有较好吸收特性的材料制作而成。
2.根据权利要求1所述的用于红外热成像探测器件的液晶盒，其特征在于上述红外吸收层(4)的薄膜方块电阻范围为300-450 Ω / □，红外吸收效率超过90%。
全文摘要
本发明涉及一种用于红外热成像探测器件的液晶盒。基于液晶旋光效应的红外热成像探测器，其液晶本身的红外吸收低，很难将其作为红外敏感材料。本发明涉及的用于红外热成像探测器件液晶盒设置上基板、下基板、基板内侧的取向层、取向层之间夹设的液晶层以及密封环，上基板透红外且透可见，另一块透可见；取向层采用透红外和可见的聚合物材料制作而成，两个取向层上朝向液晶层的一侧分别设置有相互垂直的均布的平行沟槽，取向层上采用薄膜沉积的方式镀制有红外吸收层，红外吸收层采用对中远红外具有较好吸收特性的材料制作而成。本发明提高了薄膜的红外吸收率；提高了红外吸收的转化效率，提高了红外探测的灵敏度。
文档编号G02F1/1335GK102445277SQ20111030419
公开日2012年5月9日 申请日期2011年10月10日 优先权日2011年10月10日
发明者刘卫国, 张雅, 牛小玲, 蔡长龙, 韩雄 申请人:西安工业大学