CN104459998A - 一种基于液体棱镜的rgb三色光转换器 - Google Patents

一种基于液体棱镜的rgb三色光转换器 Download PDF

Info

Publication number
CN104459998A
CN104459998A CN201510004142.XA CN201510004142A CN104459998A CN 104459998 A CN104459998 A CN 104459998A CN 201510004142 A CN201510004142 A CN 201510004142A CN 104459998 A CN104459998 A CN 104459998A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ito electrode
light
liquid
chamber
adjustable support
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510004142.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN104459998B (zh
Inventor
王琼华
姚黎晓
刘超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan University
Original Assignee
Sichuan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan University filed Critical Sichuan University
Priority to CN201510004142.XA priority Critical patent/CN104459998B/zh
Publication of CN104459998A publication Critical patent/CN104459998A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104459998B publication Critical patent/CN104459998B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

本发明提出一种基于液体棱镜的RGB三色光转换器。如说明书附图1与附图2所示，该RGB三色光转换器包括介电层、疏水层、ITO电极A、ITO电极B、ITO电极C、ITO电极D、ITO电极E、导电液体、非导电液体、通光孔、挡光腔、可调支架、红色滤光片、绿色滤光片、蓝色滤光片；ITO电极A、B、C、D表面分别镀有介电层与疏水层薄膜，之后这四块电极组成一个长方体腔体，ITO电极E作为长方体腔体的下基板，腔体底部中央位置注入导电液体，其周围被非导电液体填充，两种液体均为无色透明状。三种滤光片被可调支架固定于挡光腔内，可调支架用于调整滤光片的角度；通光孔位于挡光腔的底面中央位置，通光孔直径略大于入射光束直径。

Description

一种基于液体棱镜的RGB三色光转换器
技术领域
本发明涉及非机械式光波长转换技术，更具体地说，本发明涉及一种基于液体棱镜的RGB（红绿蓝）三色光转换技术。
背景技术
随着信息技术的飞速发展，光子器件被广泛应用于通信、显示、信息处理等领域，其重要性在逐年攀升。光子器件又分为传统固体光子器件以及新型的液体光子器件。在技术高速发展的今天，传统的固体光子器件的性能已经不能满足发展的需求。而具有结构简单、功效高、功耗低和低成本优势的液体光子器件成了解决问题的最理想方式之一。作为基础光子器件的液体棱镜，在光束追踪和偏转方面具有广泛的潜在应用。由于其规模化生产和在实验室中被广泛应用，使之可以在某些领域取代传统的固体光子器件以满足更高的应用要求。基于液体棱镜的光波长转换器便应运而生。光波长转换器是利用光电转换技术实现RGB波长转换作用的光电器件，它是未来全光网络的关键器件之一。光波长转换器可以用来增加网络的传输带宽和传输距离，并且能大大降低网络扩容的成本。现有的RGB三色光转换器是由机械驱动，其制作复杂，成本过高，存在机械磨损。基于电湿润效应的液体棱镜响应时间快、成本低、电压可控，因此，实现基于液体棱镜的RGB三色光转换器，在实际应用中有重要意义。
发明内容
本发明提出一种基于液体棱镜的RGB三色光转换器。如附图1与附图2所示，该RGB三色光转换器包括介电层、疏水层、ITO电极A、 ITO电极B、 ITO电极C、ITO电极D、ITO电极E、导电液体、非导电液体、通光孔、挡光腔、可调支架、红色滤光片、绿色滤光片、蓝色滤光片；ITO电极A、B、C、D表面分别镀有介电层与疏水层薄膜，之后这四块电极组成一个长方体腔体，ITO电极E作为长方体腔体的下基板，腔体底部中央位置注入导电液体，其周围被非导电液体填充，两种液体均为无色透明状。三种滤光片被可调支架固定于挡光腔内，可调支架用于调整滤光片的角度；通光孔位于挡光腔的底面中央位置，通光孔直径略大于入射光束直径。
如附图2所示，本发明器件为初始状态，绿色滤光片位于通光孔正上方中心位置，此时液体器件的出射光为绿光。如附图3所示，分别在ITO电极B上加电压U 1和ITO电极D上加电压U 2，其中U 1>U 2。由于电湿润效应，液-液界面会向施加电压高的一侧倾斜，形成棱镜，此时入射光束将被液体棱镜偏折到该侧，出射光束从该光路上的红色滤光片通过，并从通光孔射出。同理，U 1<U 2时，如附图4所示，液-液界面向另一侧倾斜，形成棱镜，此时出射光束从另一光路上的蓝色滤光片通过，最后从通光孔射出。因此可以通过控制液-液界面的倾斜来实现RGB三色光转换器的三色光转换功能。附图3和附图4为分别在ITO电极B上加电压U 1和ITO电极D上加电压U 2且U 11U 2时，液-液界面倾斜形成液体棱镜的示意图。
优选地，ITO电极A、B、C、D尺寸相同，长度d 1≥14mm且d 1≤16mm，宽度d 2≥5mm且d 2≤7mm，故组成的长方体腔体长d 3=d 2，宽d 4= d 2，高d 5= d 1。ITO电极E的长d 6≥17mm且d 6≤19mm，宽d 7=d 6。
优选地，导电液体直径d 8=d 2，挡光腔长d 9=d 2，宽d 10=d 2，高d 11≥5mm且d 11≤7mm，位于挡光腔的底面中央位置的通光孔直径d 12≥1mm且d 12≤3mm。
优选地，红色滤光片与蓝色滤光片尺寸相同，长度d 13≥3mm且d 1,3≤5mm，宽度d 14= d 13，绿色滤光片的长d 16≥2mm且d 16≤4mm，宽d 17= d 16。
优选地，长方体透明腔中导电液体和非导电液体的密度相同，并且导电液体的折射率大于非导电液体的折射率。
优选地，三种滤光片分别用可调支架固定在挡光腔侧壁上，滤光片的角度可以通过可调支架调整。
附图说明
附图1为一种基于液体棱镜的RGB三色光转换器的俯视图。
附图2为一种基于液体棱镜的RGB三色光转换器的初始状态示意图。
附图3为在ITO电极B上施加电压时，导电液体向有电压一侧移动，形成向左倾斜的液体棱镜的示意图。
附图4为在ITO电极D上施加电压时，导电液体向有电压一侧移动，形成向右倾斜的液体棱镜的示意图。
附图5为实施例中的倾斜角大小随外加电压变化的示意图。
上述各附图中的图示标号为：
1 ITO电极D、2 介电层、3疏水层、4非导电液体、5 ITO电极B、6导电液体、7可调支架、8红色滤光片、9蓝色滤光片、10绿色滤光片、11挡光腔、12 通光孔、13 ITO电极E、14 ITO电极C、15 ITO电极A。
应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。
具体实施方式
下面详细说明本发明提出的一种基于液体棱镜的RGB三色光转换器的实施例，对本发明进行进一步的描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
本发明的一个实施例为，ITO电极A、B、C、D尺寸均为15mm×6mm，ITO电极E尺寸为18mm×18mm。挡光腔尺寸为6mm×6mm×6mm，通光孔位于挡光腔的底面中央位置，通光孔直径略大于入射光束直径。红色滤光片利用可调支架固定在挡光腔的左侧壁上，同理，绿色滤光片和蓝色滤光片分别利用可调支架固定在挡光腔的前侧壁和右侧壁上，滤光片的角度可以通过可调支架调整。导电液体为水加氯化钠溶液按照一定比例混合而成，密度为1.27 g/cm3，折射率为1.45，非导电液体为硅油，密度为0.98 g/cm3，折射率为1.40。如附图2所示，初始状态时，导电液体（直径为6mm）位于长方体透明腔正下方中心位置，此时入射光束通过绿色滤光片，从通光孔得到绿光。如附图3所示，ITO电极D接地，给ITO电极B外加电压，由于电湿润效应，导电液体会向ITO电极B方向倾斜，入射光束经过液-液界面偏折以及红色滤光片的反射，从通光孔得到红光；同理，如附图4所示，给ITO电极D外加电压，导电液体向ITO电极D方向倾斜，入射光束经过液-液界面偏折以及蓝色滤光片的反射，从通光孔得到蓝光。
附图5是实施例中的倾斜角大小随外加电压变化的示意图。按照本实施例中所设置的参数，该RGB三色光转换器的左侧最大倾斜角变化范围是0°～24.75°,右侧最大倾斜角变化范围是0°～15.8°，该转换器的开启和关闭的响应时间分别为75ms和140ms。

Claims (6)

1.一种基于液体棱镜的RGB三色光转换器，包括：疏水层、介电层、ITO电极A、 ITO电极B、 ITO电极C、ITO电极D、ITO电极E、导电液体、非导电液体、通光孔、挡光腔、可调支架、红色滤光片、绿色滤光片、蓝色滤光片；ITO电极A、B、C、D表面分别镀上介电层与疏水层，之后将这四块电极组成一个长方体腔体，ITO电极E作为长方体腔体的下基板，腔体底部中央位置注入导电液体，其周围被非导电液体填充，两种液体均为无色透明状；三种滤光片被可调支架固定于挡光腔内，可调支架用于调整滤光片的角度；通光孔位于挡光腔的底面中央位置，通光孔直径略大于入射光束直径。
2.根据权利要求1所述的一种基于液体棱镜的RGB三色光转换器，其特征在于，四块ITO电极A、B、C、D尺寸均相同，长度d 1≥14mm且d 1≤16mm，宽度d 2≥5mm且d 2≤7mm，故形成的透明长方体腔体长d 3=d 2，宽d 4= d 2，高d 5= d 1，ITO电极E的长d 6≥17mm且d 6≤19mm，宽d 7=d 6。
3.根据权利要求1所述的一种基于液体棱镜的RGB三色光转换器，其特征在于，导电液体直径d 8=d 2，挡光腔长d 9=d 2，宽d 10=d 2，高d 11≥5mm且d 11≤7mm，位于挡光腔的底面中央位置的通光孔直径d 12≥1mm且d 12≤3mm。
4.根据权利要求1所述的一种基于液体棱镜的RGB三色光转换器，其特征在于，红色滤光片与蓝色滤光片尺寸相同，长度d 13≥3mm且d 1,3≤5mm，宽度d 14= d 13，厚度d 15≥0.1mm且d 15≤0.3mm，绿色滤光片的长d 16≥2mm且d 16≤4mm，宽d 17= d 16，厚度d 18= d 15。
5.根据权利要求1所述的一种基于液体棱镜的RGB三色光转换器，其特征在于，长方体透明腔中导电液体和非导电液体的密度相同，并且导电液体的折射率大于非导电液体的折射率。
6.根据权利要求1所述的一种基于液体棱镜的RGB三色光转换器，其特征在于，三种滤光片分别用可调支架固定在挡光腔侧壁上，滤光片的角度可以通过可调支架调整。
CN201510004142.XA 2015-01-06 2015-01-06 一种基于液体棱镜的rgb三色光转换器 Active CN104459998B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510004142.XA CN104459998B (zh) 2015-01-06 2015-01-06 一种基于液体棱镜的rgb三色光转换器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510004142.XA CN104459998B (zh) 2015-01-06 2015-01-06 一种基于液体棱镜的rgb三色光转换器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104459998A true CN104459998A (zh) 2015-03-25
CN104459998B CN104459998B (zh) 2016-09-28

Family

ID=52906311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510004142.XA Active CN104459998B (zh) 2015-01-06 2015-01-06 一种基于液体棱镜的rgb三色光转换器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104459998B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11508701A (ja) * 1995-06-26 1999-07-27 ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング・カンパニー 複層の光学フィルム偏光子を用いる液晶ディスプレイ投射システム
WO2001063653A1 (fr) * 2000-02-25 2001-08-30 Hitachi, Ltd. Dispositif de circuit integre a semi-conducteurs et procede de production, et procede de production de masques
CN1346999A (zh) * 2000-10-10 2002-05-01 赵毅 一种彩色成像方法
CN101140224A (zh) * 2006-09-08 2008-03-12 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 酶标仪分光光度检测光学系统及其光阑和滤光片轮
CN101171847A (zh) * 2005-05-10 2008-04-30 Oc欧瑞康巴尔斯公司 用于组合不同波长的光的装置
CN101495902A (zh) * 2006-06-06 2009-07-29 利奎阿维斯塔股份有限公司 颜色显示设备
CN101893204A (zh) * 2009-05-20 2010-11-24 绎立锐光科技开发(深圳)有限公司 光源及其光转换方法、光转换装置及该光源的应用系统
CN103376635A (zh) * 2012-04-12 2013-10-30 江国庆 多光源多滤片投射装置和控制投射模块光源的方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11508701A (ja) * 1995-06-26 1999-07-27 ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング・カンパニー 複層の光学フィルム偏光子を用いる液晶ディスプレイ投射システム
WO2001063653A1 (fr) * 2000-02-25 2001-08-30 Hitachi, Ltd. Dispositif de circuit integre a semi-conducteurs et procede de production, et procede de production de masques
CN1346999A (zh) * 2000-10-10 2002-05-01 赵毅 一种彩色成像方法
CN101171847A (zh) * 2005-05-10 2008-04-30 Oc欧瑞康巴尔斯公司 用于组合不同波长的光的装置
CN101495902A (zh) * 2006-06-06 2009-07-29 利奎阿维斯塔股份有限公司 颜色显示设备
CN101140224A (zh) * 2006-09-08 2008-03-12 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 酶标仪分光光度检测光学系统及其光阑和滤光片轮
CN101893204A (zh) * 2009-05-20 2010-11-24 绎立锐光科技开发(深圳)有限公司 光源及其光转换方法、光转换装置及该光源的应用系统
CN103376635A (zh) * 2012-04-12 2013-10-30 江国庆 多光源多滤片投射装置和控制投射模块光源的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHAO LIU ET AL: "Liquid prism for beam tracking and steering", 《OPTICAL ENGINEERING》 *
LEI LI ET AL: "Zoom lens design using liquid lenses for achromatic and spherical aberration corrected target", 《OPTICAL ENGINEERING》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104459998B (zh) 2016-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100451724C (zh) 双稳态电浸润光学元件及其驱动方法
US10126544B2 (en) Display panel
KR101658147B1 (ko) 액정 전계 렌즈 및 이를 이용한 입체 표시 장치
US10678089B2 (en) Liquid crystal lens, manufacturing method thereof, and display device
CN103913886A (zh) 一种彩膜基板、显示装置及彩膜基板的制造方法
CN103353671B (zh) 穿反两用型电润湿显示面板
WO2009071676A1 (en) Transflective electrowetting display device
US20160301921A1 (en) Grating structure, display device and display mode switching method
US20190129247A1 (en) Reflective display and preparation method thereof
CN101672990A (zh) 一种变焦液晶透镜
CN105301679A (zh) 一种基于电润湿技术的可变光轴液体变焦透镜
US20180284500A1 (en) Optical waveguide display assembly, electronic device, and fabricating method thereof
JP2024514032A (ja) エレクトロクロミックデバイスおよび電子端末
CN102681164A (zh) 调光装置及显示器
CN104536133A (zh) 一种激光扫描式投影装置
WO2021057670A1 (zh) 显示屏、屏下摄像装置及移动终端
CN103576377A (zh) 一种彩膜基板及具有该彩膜基板的显示装置
KR20150009719A (ko) 복합 분산매를 이용한 고분자 콜로이드 광결정 표시 장치의 반사색 조절 방법
US9140893B1 (en) Electrowetting array substrate and display device
KR20130091608A (ko) 전기 습윤 장치
JP2014035385A (ja) 調光素子、調光装置、および、それらの駆動方法
CN103760664A (zh) 一种可连续调节光通量的光开关装置
CN103901607A (zh) 一种基于电湿润效应的可变光孔液体光开关
CN103149680B (zh) 一种基于电湿润效应的双路液体光开关
CN104570330A (zh) 一种基于电湿润效应的全反射液体光开关

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant