CN109613764A - 单片集成电控液晶双模微镜、其制备方法和光学显微镜 - Google Patents

单片集成电控液晶双模微镜、其制备方法和光学显微镜 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单片集成电控液晶双模微镜，包括从上至下依次平行设置的第一增透膜、至少一个组合电极、第一液晶定向层、液晶层、第二液晶定向层、公共电极、第二基片、以及第二增透膜，每个组合电极包括从上到下彼此平行且同心设置的第一电极、绝缘层、以及第二电极，第一电极采用中空结构，第二电极和公共电极采用实心结构，第二电极的形状与第一电极的外轮廓形状完全相同，其尺寸远小于第一电极的中空部分的尺寸，公共电极的形状与第一电极的外轮廓形状完全相同。本发明的光学显微镜具有对微纳目标和显微成像光场的适应性好、并易与其它光学光电机械结构耦合的优点。

Description

单片集成电控液晶双模微镜、其制备方法和光学显微镜
技术领域
本发明属于光学显微成像观察与精密测量技术领域，更具体地，涉及一种单片集成电控液晶双模(即聚光模式和散光模式)微镜、其制备方法和光学显微镜。
背景技术
目前，对于常规光学显微镜而言，如果需要调节其成像放大倍率、成像清晰度或视场等，主要采取以下方法：其一是更换不同倍率的物镜或目镜，其二是以机械移动方式调节物镜或目镜焦距，其三是以电子机械调焦方式调节物镜或目镜焦距；其四是基于点扩散函数锐化来处理光电数据来改变成像清晰度，其五是通过图像裁剪或拼接、以及图像数据插值或匀化取值来改变成像视场或放大率。
然而，现有的常规光学显微镜存在一些不可忽略的缺陷：1、更换不同倍率的物镜或目镜意味着无法实现无级变倍，针对复杂微纳目标及生物组织有时难以配置最佳成像倍率，并将人为中断显微成像观察过程；2、机械调焦由于存在惯性作用，所执行的是一种相对缓慢的显微成像效能变更，难以及时准确切入或跳变到所需的显微放大态，不适用于快速或活性生物组织的动态显微成像观测，同时存在机械调节范围和精度受限等问题；3、电子机械调焦则存在驱动结构的外形尺寸大，行走振动影响成像操作，以及同样存在可调节范围和精度受限等问题；4、包含物镜和目镜的显微成像光学系统基于点扩散函数的本征性，难以执行决定成像效能的点扩散函数其实时、连续或跳变式调节；5、通过图像裁剪或拼接、以及图像数据插值或匀化取值来改变成像视场或放大率，其无法获得动态过程的大视场实时图像；6、现有的常规光学显微镜都存在着基于图像信息处理的显微成像效能调节过程中，针对不同的微纳目标，存在适用性差、以及处理耗时差异性等问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种单片集成电控液晶双模微镜、其制备方法和光学显微镜，其目的在于，解决现有常规光学显微镜存在的上述技术问题，且本发明的光学显微镜具有对微纳目标和显微成像光场的适应性好、并易与其它光学光电机械结构耦合的优点。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种单片集成电控液晶双模微镜，包括从上至下依次平行设置的第一增透膜、至少一个组合电极、第一液晶定向层、液晶层、第二液晶定向层、公共电极、第二基片、以及第二增透膜，每个组合电极包括从上到下彼此平行且同心设置的第一电极、绝缘层、以及第二电极，第一电极采用中空结构，第二电极和公共电极采用实心结构，第二电极的形状与第一电极的外轮廓形状完全相同，其尺寸远小于第一电极的中空部分的尺寸，公共电极的形状与第一电极的外轮廓形状完全相同，其尺寸与第一电极的外轮廓尺寸完全相同，公共电极的公共端与第一电极的一端通过导电引线连接到第一外部控制信号U1，公共电极的公共端与第二电极的一端通过导电引线连接到第二外部控制信号U2。
优选地，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。
优选地，第一电极可以为中空圆形或者中空矩形，其中空部分可以是圆形或者矩形。
优选地，当第二电极是实心圆形时，其直径为5微米到10微米之间，当第二电极是实心矩形时，其横向的长度为5微米到10微米之间。
优选地，当公共电极是实心圆形时，其直径为10微米到500微米之间，当公共电极是实心矩形时，其横向的长度为10微米到500微米之间。
优选地，液晶层设置于第一液晶定向层和第二液晶定向层之间，其厚度为5微米到500微米，第一液晶定向层和第二液晶定向层均由聚酰亚胺材料制成，且厚度在100纳米到700纳米之间。
按照本发明的另一方面，提供了一种上述单片集成电控液晶双模微镜的制备方法，包括以下步骤：
(1)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)在第一基片和第二基片的正面上，通过常规方法制备厚度在100纳米至1微米的金属氧化物膜层，并对其进行清洁处理；
(3)在第一基片和第二基片的正面上，通过常规方法制备厚度在5纳米至100纳米的石墨烯膜，并对其进行清洁处理；
(4)在第一基片和第二基片上制备有金属氧化物膜层的端面一侧，用匀胶机涂敷光刻胶，并烘干5至20分钟；
(5)涂胶过程-2：在第一基片和第二基片上制备有石墨烯膜的端面一侧，用匀胶机涂敷光刻胶，并烘干5至20分钟；
(6)将光刻版紧密覆盖在制备有金属氧化物膜层(例如ITO膜层)的第一基片和第二基片的光刻胶顶部，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；
(7)将光刻版紧密覆盖在制备有石墨烯膜的第一基片和第二基片的光刻胶顶部，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；
(8)用显影液溶掉第一基片和第二基片上感光或未感光部分的光刻胶，留下未感光或感光部分，并用去离子水冲洗并烘干2至5分钟；
(9)用显影液溶掉制备有石墨烯膜的第一基片和第二基片上感光或未感光部分的光刻胶，留下未感光或感光部分，并用去离子水冲洗并烘干2至5分钟；
(10)用浓度在50％～30％的HCL溶液把第一基片和第二基片上未受光刻胶保护的金属氧化物腐蚀掉，将有光刻胶保护的金属氧化物保存下来，从而分别在第一基片上形成由金属氧化物微孔构成的图案电极，并在第二基片形成由金属氧化物构成的公共电极；
(11)用常规干法蚀刻工艺把第一基片和第二基片上未受光刻胶保护的石墨烯膜去除，而将有光刻胶保护的石墨烯模保存下来，分别在第一基片上形成由石墨烯微孔构成的图案电极，并在第二基片上形成由石墨烯膜构成的公共电极；
(12)在第一基片的微孔形第一电极边缘制作与电极材料相连的独立电引线，并对其进行清洁处理；
(13)在第一基片上有微孔图案电极的端面一侧，采用常规方法制作厚约5微米的透光电绝缘层，并对其进行清洁处理；
(14)在第一基片的透光电绝缘层表面，通过常规方法制备厚度在100纳米至1微米的金属氧化物膜层，并对其进行清洁处理；
(15)在第一基片的透光电绝缘层表面，通过常规方法制备厚度在5纳米至100纳米的石墨烯膜，并对其进行清洁处理；
(16)在第一基片其透光电绝缘层上的金属氧化物膜层(例如ITO膜层)表面，用匀胶机涂敷光刻胶，并烘干5至20分钟；
(17)在第一基片其透光电绝缘层上的石墨烯膜表面，用匀胶机涂敷光刻胶，并烘干5至20分钟；
(18)将光刻版紧密覆盖在制备有金属氧化物膜层的第一基片上的光刻胶顶部，用光刻机的紫外光进行光刻10至30秒，并进行清洗和烘干处理；
(19)将光刻版紧密覆盖在制备有石墨烯膜的第一基片上的光刻胶顶部，用光刻机的紫外光进行光刻10至30秒，并进行清洗和烘干处理；
(20)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氧化物腐蚀掉，将有光刻胶保护的金属氧化物保存下来，在第一基片上形成由金属氧化物构成的圆形或矩形图案电极，并进行清洗和烘干处理；
(21)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膜去除，而将有光刻胶保护的石墨烯膜保存下来，在第一基片上形成由石墨烯构成的圆形或矩形图案电极，并对其进行清洁处理；
(22)在第一基片上的圆形或矩形第二电极的边缘制作与电极材料相连的独立电引线，并对其进行清洁处理；
(23)在第一基片和第二基片的背面，采用常规方法分别制作厚约1微米的第一增透膜和第二增透膜，并对其进行清洁处理；
(24)用匀胶机在第一基片上的圆形或矩形金属氧化物第二电极上、以及第二基片上的金属氧化物公共电极上涂敷PI层；
(25)用匀胶机在第一基片的圆形或矩形石墨烯第二电极和第二基片上的石墨烯公共电极上上涂敷PI层；
(26)把涂敷了PI层的第一基片和第二基片放入退火炉中进行退火固化处理；
(27)用绒布沿平行于第一基片和第二基片的同向边缘的方向摩擦PI层，形成第一液晶定向层和第二液晶定向层，分别构成上电极板和下电极板；
(28)将玻璃间隔子掺入上电极板的第一液晶定向层与下电极板的第二液晶定向层间，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；
(29)用UV胶封住上电极板和下电极板的上下两侧并烘干。
按照本发明的再一方面，提供了一种光学显微镜，包括沿着光路从左到右设置的第一物镜、第二物镜、上述单片集成电控液晶双模微镜、以及光敏阵列。
按照本发明的又一方面，提供了一种光学显微镜，包括沿着光路从左到右设置的上述单片集成电控液晶双模微镜、第一物镜、第二物镜、以及光敏阵列。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、本发明通过将单片集成电控液晶双模微镜与常规光学显微成像系统耦合，以执行无机械移动操作的电控精细调焦显微成像，具有微纳目标和显微成像光场的适应性好、成像效能高的优点。
2、本发明通过单片集成电控液晶双模微镜对成像光学系统的点扩散函数执行进一步的无级锐化调节，因而具有显著增大成像景深的特点。
3、本发明通过单片集成电控液晶双模微镜的电控选焦和调焦操作，具有可对像场或微纳目标执行层化显微成像解析的优点。
4、本发明通过单片集成电控液晶双模微镜的电控调焦操作，可在先验知识或显微成像效果的约束、干预或引导下进行，具有智能化特征。
5、由于本发明采用可精密电控调焦的单片集成电控液晶双模微镜，具有极高的结构、电学以及电光参数的稳定性，具有控制精度高的优点。
6、本发明的单片集成电控液晶双模微镜，在显微成像光路中接插方便，易与其他光学光电机械结构耦合。
附图说明
图1是根据本发明一种实施方式的包括单片集成电控液晶双模微镜的光学显微镜处于散光状态的示意图。
图2是图1中光学显微镜的聚光操作示意图。
图3是根据本发明另一种实施方式的包括单片集成电控液晶双模微镜的光学显微镜处于散光状态的示意图。
图4是根据本发明一种实施方式的包括单片集成电控液晶双模微镜的光学显微镜处于聚光状态的示意图。
图5是根据本发明另一种实施方式的包括单片集成电控液晶双模微镜的光学显微镜处于聚光状态的示意图。
图6是本发明单片集成电控液晶双模微镜的结构示意图。
图7(a)和(b)是组成本发明单片集成电控液晶双模微镜的第一电极的结构示意图。
图8(a)和(b)是组成本发明单片集成电控液晶双模微镜的第二电极的结构示意图。
图9(a)和(b)是组成本发明单片集成电控液晶双模微镜的公共电极的结构示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1-第一增透膜；2-第一基片；3-第一电极；4-绝缘层；5-第二电极；6-第一液晶定向层；7-液晶层；8-第二液晶定向层；9-公共电极；10-第二基片；11-第二增透膜。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图6所示，本发明的单片集成电控液晶双模微镜包括从上至下依次平行设置的第一增透膜1、至少一个组合电极、第一液晶定向层6、液晶层7、第二液晶定向层8、公共电极9、第二基片10、以及第二增透膜11。
第一增透膜1和第二增透膜11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2和第二基片10均是由透光材料(诸如石英、玻璃等)制成，其厚度均为1毫米到5毫米。
每个组合电极包括从上到下平行设置的第一电极3、绝缘层4、以及第二电极5，需要说明的是，在图6中，出于示例的目的，仅仅示出一个组合电极，应该理解的是，其并不构成对本发明的限定。
第一电极3、第二电极5、以及公共电极9彼此同心设置。
如图7(a)和(b)所示，本发明的第一电极3采用中空结构，其可以为中空圆形(如图7(a)所示)或者中空矩形(如图7(b)中所示)，其中空部分可以是圆形(如图7(a)所示)或者矩形(如图7(b)中所示)。
在本实施方式中，第一电极3的中空部分的尺寸是10微米到500微米之间，也就是说，当中空部分是圆形时，其直径为10微米到500微米之间，当中空部分是矩形时，其横向的长度为10微米到500微米之间。
如图8(a)和(b)所示，本发明的第二电极5采用实心结构，其形状与第一电极3的外轮廓形状完全相同，但其尺寸远小于第一电极3的中空部分的尺寸。
在本实施方式中，当第二电极5是实心圆形时，其直径为5微米到10微米之间，当第二电极5是实心矩形时，其横向的长度为5微米到10微米之间。
如图9(a)和(b)所示，本发明的公共电极9采用实心结构，其形状与第一电极3的外轮廓形状完全相同，其尺寸与第一电极3的外轮廓尺寸完全相同。
在本实施方式中，公共电极9是实心圆形时，其直径为10微米到500微米之间，当公共电极9是实心矩形时，其横向的长度为10微米到500微米之间。
如图6所示，可以看到公共电极9的公共端与第一电极3的一端通过导电引线连接到外部控制信号U1，公共电极9的公共端与第二电极5的一端通过导电引线连接到外部控制信号U2。
需要注意的是，当本发明的单片集成电控液晶双模微镜包括多个组合电极(其总数量为m)时，与上面类似，公共电极9的公共端与第一组合电极中第一电极3的一端通过导电引线连接到外部控制信号U1，公共电极9的公共端与第一组合电极中第二电极5的一端通过导电引线连接到外部控制信号U2，公共电极9的公共端与第二组合电极中第一电极3的一端通过导电引线连接到外部控制信号U3，公共电极9的公共端与第二组合电极中第二电极5的一端通过导电引线连接到外部控制信号U4，…，公共电极9的公共端与第m组合电极中第一电极3的一端通过导电引线连接到外部控制信号U2m-1，公共电极9的公共端与第m组合电极中第二电极5的一端通过导电引线连接到外部控制信号U2m。
外部控制信号U1、U2、…、U2m的大小可以相同，也可以不相同，只要其大小满足光场相差匹配条件即可。
液晶层7设置于第一液晶定向层6和第二液晶定向层8之间，其厚度为5微米到500微米。
第一液晶定向层6和第二液晶定向层8均由诸如聚酰亚胺等材料制成，且厚度在100纳米到700纳米之间。
根据本发明的又一个方面，提供了一种用于制备上述单片集成电控液晶双模微镜的方法，包括以下步骤：
(1)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)在第一基片和第二基片的正面上，通过常规方法制备厚度在100纳米至1微米的金属氧化物膜层(例如ITO膜层)，并对其进行清洁处理。
(3)在第一基片和第二基片的正面上，通过常规方法制备厚度在5纳米至100纳米的石墨烯膜，并对其进行清洁处理。
(4)在第一基片和第二基片上制备有金属氧化物膜层(例如ITO膜层)的端面一侧，用匀胶机涂敷光刻胶，并烘干5至20分钟。
(5)涂胶过程-2：在第一基片和第二基片上制备有石墨烯膜的端面一侧，用匀胶机涂敷光刻胶，并烘干5至20分钟。
(6)将光刻版紧密覆盖在制备有金属氧化物膜层(例如ITO膜层)的第一基片和第二基片的光刻胶顶部，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。
(7)将光刻版紧密覆盖在制备有石墨烯膜的第一基片和第二基片的光刻胶顶部，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。
(8)用显影液溶掉第一基片和第二基片上感光或未感光部分的光刻胶，留下未感光或感光部分，并用去离子水冲洗并烘干2至5分钟。
(9)用显影液溶掉制备有石墨烯膜的第一基片和第二基片上感光或未感光部分的光刻胶，留下未感光或感光部分，并用去离子水冲洗并烘干2至5分钟。
(10)用浓度在50％～30％的HCL溶液把第一基片和第二基片上未受光刻胶保护的金属氧化物(例如ITO膜)腐蚀掉，将有光刻胶保护的金属氧化物(例如ITO膜)保存下来，从而分别在第一基片上形成由金属氧化物(例如ITO膜)微孔构成的图案电极，并在第二基片形成由金属氧化物(例如ITO膜)构成的公共电极。
(11)用常规干法蚀刻工艺(例如ICP蚀刻法)把第一基片和第二基片上未受光刻胶保护的石墨烯膜去除，而将有光刻胶保护的石墨烯模保存下来，分别在第一基片上形成由石墨烯微孔构成的图案电极，并在第二基片上形成由石墨烯膜构成的公共电极。
(12)在第一基片的微孔形第一电极边缘制作与电极材料相连的独立电引线，并对其进行清洁处理；
(13)在第一基片上有微孔图案电极的端面一侧，采用常规方法制作厚约5微米的透光电绝缘层，并对其进行清洁处理。
(14)在第一基片的透光电绝缘层表面，通过常规方法制备厚度在100纳米至1微米的金属氧化物膜层(例如ITO膜层)，并对其进行清洁处理。
(15)在第一基片的透光电绝缘层表面，通过常规方法制备厚度在5纳米至100纳米的石墨烯膜，并对其进行清洁处理。
(16)在第一基片其透光电绝缘层上的金属氧化物膜层(例如ITO膜层)表面，用匀胶机涂敷光刻胶，并烘干5至20分钟。
(17)在第一基片其透光电绝缘层上的石墨烯膜表面，用匀胶机涂敷光刻胶，并烘干5至20分钟。
(18)将光刻版紧密覆盖在制备有金属氧化物膜层(例如ITO膜层)的第一基片上的光刻胶顶部，用光刻机的紫外光进行光刻10至30秒，并进行清洗和烘干处理。
(19)将光刻版紧密覆盖在制备有石墨烯膜的第一基片上的光刻胶顶部，用光刻机的紫外光进行光刻10至30秒，并进行清洗和烘干处理。
(20)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氧化物(例如ITO膜)腐蚀掉，将有光刻胶保护的金属氧化物(例如ITO膜)保存下来，在第一基片上形成由金属氧化物构成的圆形(也可为矩形)图案电极，并进行清洗和烘干处理。
(21)用常规干法蚀刻工艺(例如ICP蚀刻法)把第一基片上未受光刻胶保护的石墨烯膜去除，而将有光刻胶保护的石墨烯膜保存下来，在第一基片上形成由石墨烯构成的圆形(也可为矩形)图案电极，并对其进行清洁处理。
(22)在第一基片上的圆形(也可为矩形)第二电极的边缘制作与电极材料相连的独立电引线，并对其进行清洁处理；
(23)在第一基片和第二基片的背面，采用常规方法分别制作厚约1微米的第一增透膜和第二增透膜，并对其进行清洁处理。
(24)用匀胶机在第一基片上的圆形(也可为矩形)金属氧化物第二电极上、以及第二基片上的金属氧化物公共电极上涂敷PI层。
(25)用匀胶机在第一基片的圆形(也可为矩形)石墨烯第二电极和第二基片上的石墨烯公共电极上上涂敷PI层。
(26)把涂敷了PI层的第一基片和第二基片放入退火炉中进行退火固化处理。
(27)用绒布沿平行于第一基片和第二基片的同向边缘的方向摩擦PI层，形成第一液晶定向层和第二液晶定向层，分别构成上电极板和下电极板。
(28)将玻璃间隔子掺入上电极板的第一液晶定向层与下电极板的第二液晶定向层间，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；
(29)用UV胶封住上电极板和下电极板的上下两侧并烘干。
如图1和图2所示，其示出根据本发明一种实施方式的光学显微镜，其包括沿着光路从左到右设置的第一物镜、第二物镜、如上所述的单片集成电控液晶双模微镜(其工作在发散状态)、以及光敏阵列，其中待测物放置在第一物镜一端远离第二物镜的位置。
从图1和图2可以看出，在没有使用本发明的单片集成电控液晶双模微镜之前，可以看到虚线部分指示聚焦光斑在显微镜的光敏阵列前端(如图中的虚焦点-A所示)，将产生图像模糊现象，通过在第二物镜和光敏阵列之间放置本发明的单片集成电控液晶双模微镜，能够通过对该单片集成电控液晶双模微镜施加外部控制信号，使其工作在散光态，从而能够将聚焦光斑投射在光敏阵列上，从而实现清晰的成像。
如图3所示，其示出根据本发明另一种实施方式的光学显微镜，其包括沿着光路从左到右设置的、如上所述的单片集成电控液晶双模微镜(其工作在发散状态)、第一物镜、第二物镜、以及光敏阵列，其中待测物放置在单片集成电控液晶双模微镜一端远离第一物镜的位置。
从图3可以看出，在没有使用本发明的单片集成电控液晶双模微镜之前，可以看到虚线部分指示聚焦光斑在显微镜的光敏阵列前端(如虚焦点-C所示)，将产生图像模糊现象，通过在第一物镜和观测物体之间放置本发明的单片集成电控液晶双模微镜，能够通过对该单片集成电控液晶双模微镜施加外部控制信号，使其工作在散光态，从而能够将聚焦光斑投射在光敏阵列上，从而实现清晰的成像。
如图4所示，其示出根据本发明一种实施方式的光学显微镜，其包括沿着光路从左到右设置的第一物镜、第二物镜、如上所述的单片集成电控液晶双模微镜(其工作在聚光状态)、以及光敏阵列，其中待测物放置在第一物镜一端远离第二物镜的位置。
从图4可以看出，在没有使用本发明的单片集成电控液晶双模微镜之前，可以看到虚线部分指示亚聚焦状态的光斑位于显微镜的光敏阵列上(如虚焦点-D所示)，将产生图像模糊现象，通过在第二物镜和光敏阵列之间放置本发明的单片集成电控液晶双模微镜，能够通过对该单片集成电控液晶双模微镜施加外部控制信号，使其工作在聚光态，从而能够将聚焦光斑投射在光敏阵列上，从而实现清晰的成像。
如图5所示，其示出根据本发明另一种实施方式的光学显微镜，其包括沿着光路从左到右设置的、如上所述的单片集成电控液晶双模微镜(其工作在聚光状态)、第一物镜、第二物镜、以及光敏阵列，其中待测物放置在单片集成电控液晶双模微镜一端远离第一物镜的位置。
从图5可以看出，在没有使用本发明的单片集成电控液晶双模微镜之前，可以看到虚线部分指示亚聚焦状态的光斑位于显微镜的光敏阵列上(如虚焦点-E所示)，将产生图像模糊现象，通过在第一物镜和观测物体之间放置本发明的单片集成电控液晶双模微镜，能够通过对该单片集成电控液晶双模微镜施加外部控制信号，使其工作在聚光态，从而能够将聚焦光斑投射在光敏阵列上，从而实现清晰的成像。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种单片集成电控液晶双模微镜，包括从上至下依次平行设置的第一增透膜、至少一个组合电极、第一液晶定向层、液晶层、第二液晶定向层、公共电极、第二基片、以及第二增透膜，其特征在于，
每个组合电极包括从上到下彼此平行且同心设置的第一电极、绝缘层、以及第二电极；
第一电极采用中空结构，第二电极和公共电极采用实心结构；
第二电极的形状与第一电极的外轮廓形状完全相同，其尺寸远小于第一电极的中空部分的尺寸；
公共电极的形状与第一电极的外轮廓形状完全相同，其尺寸与第一电极的外轮廓尺寸完全相同；
公共电极的公共端与第一电极的一端通过导电引线连接到第一外部控制信号U1，公共电极的公共端与第二电极的一端通过导电引线连接到第二外部控制信号U2。
2.根据权利要求1所述的单片集成电控液晶双模微镜，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。
3.根据权利要求1所述的单片集成电控液晶双模微镜，其特征在于，第一电极可以为中空圆形或者中空矩形，其中空部分可以是圆形或者矩形。
4.根据权利要求3所述的单片集成电控液晶双模微镜，其特征在于，
当第二电极是实心圆形时，其直径为5微米到10微米之间；
当第二电极是实心矩形时，其横向的长度为5微米到10微米之间。
5.根据权利要求3所述的单片集成电控液晶双模微镜，其特征在于，
当公共电极是实心圆形时，其直径为10微米到500微米之间；
当公共电极是实心矩形时，其横向的长度为10微米到500微米之间。
6.根据权利要求1所述的单片集成电控液晶双模微镜，其特征在于，
液晶层设置于第一液晶定向层和第二液晶定向层之间，其厚度为5微米到500微米；
第一液晶定向层和第二液晶定向层均由聚酰亚胺材料制成，且厚度在100纳米到700纳米之间。
7.一种根据权利要求1至6中任意一项所述单片集成电控液晶双模微镜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)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)在第一基片和第二基片的正面上，通过常规方法制备厚度在100纳米至1微米的金属氧化物膜层，并对其进行清洁处理；
(3)在第一基片和第二基片的正面上，通过常规方法制备厚度在5纳米至100纳米的石墨烯膜，并对其进行清洁处理；
(4)在第一基片和第二基片上制备有金属氧化物膜层的端面一侧，用匀胶机涂敷光刻胶，并烘干5至20分钟；
(5)涂胶过程-2：在第一基片和第二基片上制备有石墨烯膜的端面一侧，用匀胶机涂敷光刻胶，并烘干5至20分钟；
(6)将光刻版紧密覆盖在制备有金属氧化物膜层(例如ITO膜层)的第一基片和第二基片的光刻胶顶部，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；
(7)将光刻版紧密覆盖在制备有石墨烯膜的第一基片和第二基片的光刻胶顶部，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；
(8)用显影液溶掉第一基片和第二基片上感光或未感光部分的光刻胶，留下未感光或感光部分，并用去离子水冲洗并烘干2至5分钟；
(9)用显影液溶掉制备有石墨烯膜的第一基片和第二基片上感光或未感光部分的光刻胶，留下未感光或感光部分，并用去离子水冲洗并烘干2至5分钟；
(10)用浓度在50％～30％的HCL溶液把第一基片和第二基片上未受光刻胶保护的金属氧化物腐蚀掉，将有光刻胶保护的金属氧化物保存下来，从而分别在第一基片上形成由金属氧化物微孔构成的图案电极，并在第二基片形成由金属氧化物构成的公共电极；
(11)用常规干法蚀刻工艺把第一基片和第二基片上未受光刻胶保护的石墨烯膜去除，而将有光刻胶保护的石墨烯模保存下来，分别在第一基片上形成由石墨烯微孔构成的图案电极，并在第二基片上形成由石墨烯膜构成的公共电极；
(12)在第一基片的微孔形第一电极边缘制作与电极材料相连的独立电引线，并对其进行清洁处理；
(13)在第一基片上有微孔图案电极的端面一侧，采用常规方法制作厚约5微米的透光电绝缘层，并对其进行清洁处理；
(14)在第一基片的透光电绝缘层表面，通过常规方法制备厚度在100纳米至1微米的金属氧化物膜层，并对其进行清洁处理；
(15)在第一基片的透光电绝缘层表面，通过常规方法制备厚度在5纳米至100纳米的石墨烯膜，并对其进行清洁处理；
(16)在第一基片其透光电绝缘层上的金属氧化物膜层(例如ITO膜层)表面，用匀胶机涂敷光刻胶，并烘干5至20分钟；
(17)在第一基片其透光电绝缘层上的石墨烯膜表面，用匀胶机涂敷光刻胶，并烘干5至20分钟；
(18)将光刻版紧密覆盖在制备有金属氧化物膜层的第一基片上的光刻胶顶部，用光刻机的紫外光进行光刻10至30秒，并进行清洗和烘干处理；
(19)将光刻版紧密覆盖在制备有石墨烯膜的第一基片上的光刻胶顶部，用光刻机的紫外光进行光刻10至30秒，并进行清洗和烘干处理；
(20)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氧化物腐蚀掉，将有光刻胶保护的金属氧化物保存下来，在第一基片上形成由金属氧化物构成的圆形或矩形图案电极，并进行清洗和烘干处理；
(21)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膜去除，而将有光刻胶保护的石墨烯膜保存下来，在第一基片上形成由石墨烯构成的圆形或矩形图案电极，并对其进行清洁处理；
(22)在第一基片上的圆形或矩形第二电极的边缘制作与电极材料相连的独立电引线，并对其进行清洁处理；
(23)在第一基片和第二基片的背面，采用常规方法分别制作厚约1微米的第一增透膜和第二增透膜，并对其进行清洁处理；
(24)用匀胶机在第一基片上的圆形或矩形金属氧化物第二电极上、以及第二基片上的金属氧化物公共电极上涂敷PI层；
(25)用匀胶机在第一基片的圆形或矩形石墨烯第二电极和第二基片上的石墨烯公共电极上上涂敷PI层；
(26)把涂敷了PI层的第一基片和第二基片放入退火炉中进行退火固化处理；
(27)用绒布沿平行于第一基片和第二基片的同向边缘的方向摩擦PI层，形成第一液晶定向层和第二液晶定向层，分别构成上电极板和下电极板；
(28)将玻璃间隔子掺入上电极板的第一液晶定向层与下电极板的第二液晶定向层间，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；
(29)用UV胶封住上电极板和下电极板的上下两侧并烘干。
8.一种光学显微镜，其特征在于，包括沿着光路从左到右设置的第一物镜、第二物镜、根据权利要求1至6中任意一项所述的单片集成电控液晶双模微镜、以及光敏阵列。
9.一种光学显微镜，其特征在于，包括沿着光路从左到右设置的、根据权利要求1至6中任意一项所述的单片集成电控液晶双模微镜、第一物镜、第二物镜、以及光敏阵列。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110032010A (zh) * 2019-04-23 2019-07-19 南京奥谱依电子科技有限公司 电控液晶仿生成像微镜、制备方法及光学显微镜
CN110058440A (zh) * 2019-04-23 2019-07-26 南京奥谱依电子科技有限公司 用于精密调焦与摆焦的液晶微镜、制备方法和光学显微镜

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110234934A1 (en) * 2010-03-26 2011-09-29 Silicon Touch Technology Inc. Double-layer liquid crystal lens apparatus
CN103543571A (zh) * 2013-09-23 2014-01-29 华中科技大学 电扫描双通光孔径焦点可摆动液晶微透镜及其制备方法
CN103744237A (zh) * 2014-01-21 2014-04-23 东南大学 一种中心点电极引出型向列相自适应液晶透镜
CN205176448U (zh) * 2015-12-07 2016-04-20 华中科技大学 一种混合集成电控液晶光开关阵列
CN108803163A (zh) * 2018-08-09 2018-11-13 南京奥谱依电子科技有限公司 电控液晶物镜及使用其的万级放大倍率光学显微镜

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110234934A1 (en) * 2010-03-26 2011-09-29 Silicon Touch Technology Inc. Double-layer liquid crystal lens apparatus
CN103543571A (zh) * 2013-09-23 2014-01-29 华中科技大学 电扫描双通光孔径焦点可摆动液晶微透镜及其制备方法
CN103744237A (zh) * 2014-01-21 2014-04-23 东南大学 一种中心点电极引出型向列相自适应液晶透镜
CN205176448U (zh) * 2015-12-07 2016-04-20 华中科技大学 一种混合集成电控液晶光开关阵列
CN108803163A (zh) * 2018-08-09 2018-11-13 南京奥谱依电子科技有限公司 电控液晶物镜及使用其的万级放大倍率光学显微镜

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王成: "基于双模电控液晶微透镜阵列的光开关矩阵", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110032010A (zh) * 2019-04-23 2019-07-19 南京奥谱依电子科技有限公司 电控液晶仿生成像微镜、制备方法及光学显微镜
CN110058440A (zh) * 2019-04-23 2019-07-26 南京奥谱依电子科技有限公司 用于精密调焦与摆焦的液晶微镜、制备方法和光学显微镜
CN110058440B (zh) * 2019-04-23 2022-03-01 南京奥谱依电子科技有限公司 用于精密调焦与摆焦的液晶微镜、制备方法和光学显微镜

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