CN114253014A - 一种液晶扩束光电器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液晶扩束光电器件，包括上基板层、上导电层、液晶层、下导电层、下基板层、绝缘层、破损检知层和DOE光衍射层；所述液晶层在外部发送的脉冲信号控制下切换成清空态或者不同雾度等级的扩散态，将经DOE光衍射层输出的衍射光转换成相应的投射点阵光斑或者扩束后的泛光，照射在待检测物体表面。本发明可以实现电控在泛光散射和光斑投射之间切换，两路红外发射光源变为单路光源，节省了尺寸，降低了成本；同时，能够实现针对聚合物网络液晶或者多稳态液晶的精确定量滴注和超小超薄尺寸工量产。

Description

一种液晶扩束光电器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及3D传感技术领域，具体而言涉及一种液晶扩束光电器件及其制备方法。
背景技术
现有结构光模式的3D识别技术结构复杂，现有的主流近距离高精度3D识别技术主要以结构光成像为主，由两个发射基(TX)散斑光源和泛光光源，以及一个接收基(RX)红外摄像头组成。识别时先通过泛光源投射和红外摄像头接收获取目标物体或者人脸的轮廓信息，再使用一组结构化的散斑点光源投射到被测物体表面，该红外摄像头接收后通过算法获得其深度信息。两种图形信息在一定时间内通过时序控制快速交替获取，结合特定图形算法，实现了目标物体或者人脸3D信息的采集和构建，用以识别。由此可知，传统的3D结构光需要使用散斑光源和泛光光源两组独立的红外光源。
目前市场上的红外/3D摄像头，例如FaceID人脸识别摄像头模组采用的红外3D摄像头多为双光源或多光源结构采样模式，分别摄取轮廓、深度等信息再通过数据整合来实现3D拍摄工作，结构复杂，成本高。因此，现有结构光方案的红外光光源结构模组共需要两组VCSEL激光器，成本相对较高，空间体积大，在手机等体积受限的产品内，会增加屏幕上方的非显示区域的空间(通常说的“刘海区域”)，限制全面屏手机的发展，不管是从趋势还是美观角度考虑上，模组小型化、低成本、低功耗的需求势在必行。
另外，目前市场上还不具备新的工艺和设备能满足这类精密液晶器件的整装制造，要求具有超小尺寸制造：现有的液晶光电器件产品，大部分都是使用灌晶技术生产的，即先使用TN/STN工艺的空盒制造工艺制造空盒，使用加热灌晶方法实现灌液晶，这种方法工艺难度小，但是效率低，液晶浪费多，产品尺寸限制大，通常用于生产1时以上10时以下的产品。现有的定量滴注和真空贴合工艺，大部分都是用于TFT液晶产品的生产，效率高，节省液晶，但目前的设备，只能适用于低粘度的向列相液晶产品的生产，无法生产高粘度的近晶相液晶产品。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种液晶扩束光电器件及其制备方法，应用于红外/3D摄像光源组件的结构光源输出调光部件，可以实现电控在泛光散射和光斑投射之间切换，两路红外发射光源变为单路光源，节省了尺寸，降低了成本；同时，能够实现针对聚合物网络液晶或者多稳态液晶的精确定量滴注和超小超薄尺寸工量产。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种液晶扩束光电器件，所述液晶扩束光电器件包括上基板层、上导电层、液晶层、下导电层、下基板层、绝缘层、破损检知层和DOE光衍射层；
所述上基板层和下基板层采用透明玻璃；所述液晶层采用聚合物网络液晶或者多稳态液晶为介质材料，通过框胶密封填充在上基板层和下基板层之间；所述上导电层设置在上基板层临近液晶层的一侧，下导电层设置在下基板层临近液晶层的一侧；所述上导电层和下导电层采用单像素电极结构；所述破损检知层设置在上基板层临近上导电层的一侧，与上导电层之间间隔着绝缘层；所述破损检知层包括环绕上导电层设置并且两端均引出至屏幕显示区外侧的导电电极条；所述DOE光衍射层设置在下基板层远离液晶层的一侧；
其中，所述液晶层在外部发送的脉冲信号控制下切换成清空态或者不同雾度等级的扩散态，将经DOE光衍射层输出的衍射光转换成相应的投射点阵光斑或者扩束后的泛光，照射在待检测物体表面。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
进一步地，所述上基板层和下基板层的最大尺寸小于等于10mm*10mm。
本发明还提及一种液晶扩束光电器件的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S1，对光学玻璃进行切割和清洗，分别作为上基板和下基板；
S2，分别在上基板和下基板上完成导电层镀膜；
S3，按照设计的液晶驱动图形，在下基板上带有导电层的一面完成下导电层的蚀刻；在上基板带导电层的一面做一次图形蚀刻，形成破损检知层；
S4，在下基板没有导电层的一面，用蚀刻或压印的方式，制作DOE光衍射层；
S5，在上基板上再重复两次镀膜和蚀刻工艺，完成绝缘层和上导电层的制作；
S6，再次对上基板和下基板清洗；
S7，在上基板或者下基板带有导电层的一侧上，采用丝印或点胶方式以阵列形式印制框胶并且喷洒衬垫粒子，衬垫粒子的直径小于等于2um；
S8，采用ODF工艺，在印制有胶框的基板上定量滴注液晶，液晶滴注在胶框内；
S9，在真空环境下将上基板和下基板进行贴合；
S10，固化框胶，完成液晶盒阵列的制备；
S11，将液晶盒阵列切割成单元粒；
S12，为每个单元粒连接导电线路，构成液晶扩束光电器件。
进一步地，步骤S2和步骤S5中，根据垂直腔面发射激光器的发射波段计算得到膜厚以进行增透设置。
进一步地，所述制备方法还包括以下步骤：
在上基板和下基板外侧制备红外增透层镀膜。
进一步地，所述制备方法还包括以下步骤：
S13，对液晶扩束光电器件的上基板进行减薄处理。
本发明的有益效果是：
第一，本发明的一种液晶扩束光电器件，应用于红外/3D摄像光源组件的结构光源输出调光部件，用于3D摄像光源组件时，可将现有3D光源结构的液晶切换和DOE，以及ITO电路保护功能整合到一起，可以实现电控在泛光散射和光斑投射之间切换，两路红外发射光源变为单路光源，节省了尺寸，降低了成本。
第二，本发明的一种液晶扩束光电器件的，可以通过切换光阀调节衍射光组件以获取不同的光源输出结构，从而减少多光源结构组件，使得3D摄像系统简化了光源模块结构，实现了结构集成化，成本降低，可以应用到各类使用3D摄像组件的设备中，如手机、PAD、智能机器人等等。
第三，本发明的一种液晶扩束光电器件的制备方法，针对聚合物网络液晶或者多稳态液晶粘稠性高的问题，在确保散射效果的前提下尽可能地减小液晶层厚度，提出在真空度小于10Pa的真空环境下执行ODF滴注，实现聚合物网络液晶或者多稳态液晶的精确定量滴注和超小超薄尺寸工量产。
第四，本发明的一种液晶扩束光电器件的制备方法，创新ODF定量滴注(无封口)技术，突破了从传统的单片制盒，真空灌晶升级到整体贴合的工艺创新，突破了超小尺寸(＜4mm)，超薄(＜200um)，超小盒厚(小于2um)的生产工艺。大大降低了小型化器件生产液晶材料的浪费量，产品的综合成本更低。
第五，本发明的一种液晶扩束光电器件的制备方法，可提供透明状态达到超过90％的超高透明度，媲美普通玻璃，是目前在可调光领域透明度最高的解决方案；
第六，本发明的一种液晶扩束光电器件的制备方法，采用新型封框方式配合边框切割技术实现超窄边框，用片式贴合技术完成成盒工艺，可制作尺寸更小，成本更低廉。
附图说明
图1是本发明的液晶扩束光电器件的结构示意图。
图2是本发明的破损检知走线原理图。
图3是本发明的基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统的识别原理示意图。
图4是本发明的液晶扩束光电器件的制备方法流程图。
图5是本发明的液晶扩束光电器件的自适应传感方法原理图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明的液晶扩束光电器件包括上基板层、上导电层、液晶层、下导电层、下基板层、绝缘层、破损检知层和DOE光衍射层。
所述上基板层和下基板层采用透明玻璃；所述液晶层采用聚合物网络液晶或者多稳态液晶为介质材料，通过框胶密封填充在上基板层和下基板层之间；所述上导电层设置在上基板层临近液晶层的一侧，下导电层设置在下基板层临近液晶层的一侧；所述上导电层和下导电层采用单像素电极结构；所述破损检知层设置在上基板层临近上导电层的一侧，与上导电层之间间隔着绝缘层；所述破损检知层包括环绕上导电层设置并且两端均引出至屏幕显示区外侧的导电电极条；所述DOE光衍射层设置在下基板层远离液晶层的一侧。
其中，所述液晶层在外部发送的脉冲信号控制下切换成清空态或者不同雾度等级的扩散态，将经DOE光衍射层输出的衍射光转换成相应的投射点阵光斑或者扩束后的泛光，照射在待检测物体表面。
下面结合附图对本实施例的优选技术方案进行详细阐述。
一、液晶扩束光电器件
图1是本发明的液晶扩束光电器件的结构示意图。参见图1，该液晶扩束光电器件包含一个上基板层，一个上导电层，一个液晶层、一个下导电层、一个下基板层。通过封闭胶将上导电层与下导电层之间的液晶层封闭，在该上基板层的上表面或该下基板层的下表面还可以压印或者蚀刻DOE衍射结构或者贴合一个DOE衍射玻璃。其中任一基板的导电层还可以设计一个破损检测专用的电极结构。上、下基板层的材质选自光学玻璃，导电层的材质可以为ITO、纳米银或石墨烯等。目前实用的主流材料为ITO。
液晶扩束光电器件中的液晶介质采用聚合物网络液晶(PNLC)或者多稳态液晶(MSLC)实现。其中PNLC体系主要是以聚合物做为辅助定向，调整液晶乱序旋转排列形成晶畴的双折射来实现光线散射，再通过外部电场驱动液晶的排列方向的变化，实现散光态光源和透光态光源的切换能力。
而MSLC有很好的扩散能力，相比于PNLC只能保持常黑(断电散射态)或者常白模式(断电透明态)，MSLC技术可以在两态之间保持稳定，完全不需要电来维持。因为MSLC在零场条件下存在多个分子畴稳定态，通过向向列相液晶材料中添加近晶相液晶材料和导电性离子，配合合适的驱动波形而获得。当施加低频电场驱动时，离子运动扰乱液晶的均匀排列层状结构，形成一个个尺寸大小不同的畴，畴内液晶分子指向矢方向不同，在畴的界面处形成散射(暗态)，通过选择合适的离子及不同离子浓度，即可方便地调节暗态时散射效果。当对扩散片上下表面电极施加高频电场驱动时，液晶分子会顺着电场方向排列，指向矢一致，从而光线透过形成透明态(亮态)。由于近晶相液晶特殊的分子结构和相对较大的粘度，散射态和透明态在撤去电压后都可以稳定存在。
对于液晶扩束光电器件，无论在透过态还是扩散态，透过率指标都非常重要，因此无论是导电层还是绝缘层的膜厚，都需要针对红外波段做优化。在没有功能层的玻璃表面，需要增加红外增透层镀膜。
破损检知层也可以设计在上玻璃基板的上层，设计上可以减少一层绝缘层，减少一次镀膜和蚀刻的工艺，但是在后续加工过程中，存在因与其它加工平台接触而导致磨损划伤的风险，另外也会增加后续导电线路连接的难度。该液晶扩散片为单像素电极结构，屏上驱动线路不多，上基板上只需要一根驱动信号线即可，因此破损检知线路也有可能和驱动信号线路设计在同一层，如图2所示(通常玻璃破损都是从边缘开始，因此只要玻璃开始在边缘有裂纹，即会导致破损检知线断路，即破损被检知)。如采用这一设计，则可减少两次镀膜及蚀刻工艺，降低工艺成本。具体的走线设计方式将根据实际器件尺寸要求做进一步优化。
二、制备工艺
在框胶制作工艺上，因为产品尺寸非常小(＜10mm*10mm)，以及超小尺寸产品带来的框胶位置精度的要求，因此采用点胶工艺做为优选方案。
由于液晶扩束光电器件的超小尺寸超薄超窄边框及定制光阀的不规则外形等特性，液晶扩束光电器件制备生产工艺需要考虑：液晶定量滴注、超小尺寸限制、高粘度材料滴注、超薄玻璃的贴合、封口与减薄工艺、超薄超窄边框的切割工艺和异形玻璃切割工艺等工艺步骤的控制。
液晶扩束光电器件的核心工艺路线选择ODF批量模式，对比STN液晶工艺，具有如下优势：全自动生产线，高效率，高良率，人力需求量少，需求量大时，生产线很容易复制，生产根据客户订单的多少可以灵活增减，不影响成本，液晶浪费量大大降低，产品的综合成本低。
该液晶扩束光电器件的制备方法，主要包括如下步骤：
(1)对光学玻璃进行切割清洗等加工前准备；(2)在下基板上完成导电层镀膜，在上基板上完成破损检知层的镀膜；(3)图形蚀刻：按照设计的液晶驱动图形，在下基板上带有导电层的一面完成下导电层的蚀刻；在上基板带导电层的一面做一次图形蚀刻，用于实现破损检知功能；(4)在下基板没有导电层的一面，用蚀刻或压印的方式，制作DOE光衍射层；(5)在上基板上重复两次镀膜+蚀刻工艺，完成绝缘层和上导电层的制作；(6)然后再对上、下基板层清洗；(7)在上、下基板的其中一面基板上，采用丝印或点胶方式印制框胶；(8)在印制有胶框的基板上定量滴注液晶；(9)在真空度＜10Pa的真空环境下将上下基板贴合；(10)固化框胶；(11)将大基板切割成粒；(12)连接导电线路。
超小尺寸超薄超小盒厚超窄边框设计和制备工艺技术，定量滴注(无封口)技术，减薄切割技术等开发。采用新型封框方式配合边框切割技术实现超窄边框，用片式贴合技术完成成盒工艺，可制作尺寸更小，成本更低廉。
三、传感检测原理
参见图5，基于前述自适应传感系统，本实施例还提及一种液晶扩束光电器件的自适应传感方法，自适应传感方法包括以下步骤：
A1，驱使垂直腔面发射激光器发射激光束，激光束经准直透镜转换成准直光后平行照射至DOE光衍射层上。
A2，将液晶盒切换成扩散态，维持上一个采集周期的雾度等级ωT-1，使经DOE光衍射层输出的衍射光转换成相应的扩束后的泛光，照射在待检测物体表面，根据红外光接收器接收的经待检测物体表面反射回的第一反馈光，获取待检测物体的初始轮廓灰度图。
A3，对液晶盒的雾度等级和垂直腔面发射激光器的输出功率进行自适应调整，包括以下子步骤：
A31，连续采集若干帧雾度等级ωT-1下的图像亮度数据序列
Figure BDA0003447459520000051
结合雾度等级ωT-1和上一个采集周期垂直腔面发射激光器的输出功率FT-1对图像亮度数据序列
Figure BDA0003447459520000052
进行处理，得到环境亮度数据序列
Figure BDA0003447459520000053
ΔG(·)是液晶盒不同雾态导致的激光束形成的红外图像的亮度损耗计算函数。
A32，调用内置的功率调整函数，计算得到当前采集周期的垂直腔面发射激光器的输出功率FT＝f[Ψ(t)]；f[·]是垂直腔面发射激光器的输出功率和环境亮度关系函数。
A33，对红外图像数据进行处理，计算得到图像清晰度数据序列
Figure BDA0003447459520000061
A34，结合调节后的输出功率FT和雾度等级ωT-1，调用内置的清晰度预测模块分析图像清晰度是否会下降，如果会下降，对液晶介质的雾度等级进行微调，计算得到当前采集周期的雾度等级
Figure BDA0003447459520000062
否则，维持上一个采集周期的雾度等级，令ωT＝ωT-1；ωmin是预设的清晰度阈值。
A4，根据红外光接收器接收的经待检测物体表面反射回的第二反馈光，重新获取待检测物体的轮廓灰度图。
A5，将液晶盒切换清空态，将经DOE光衍射层输出的衍射光转换成相应的投射点阵光斑，照射在待检测物体表面，根据红外光接收器接收的经待检测物体表面反射回的第三反馈光，获取待检测物体的深度点云图。
A6，结合步骤A4中的待检测物体的轮廓灰度图和步骤A5中的深度点云图，完成对待检测物体的识别。
本实施例通过液晶电控扩束光电器件替代一路VCSEL泛光光源模组，通过研究一种新型液晶扩束光电器件，并优化其液晶配方、器件设计和驱动方案的光电性能，来取代现有深度相机中的垂直腔面发射激光器中的泛光源发射器，从智能手机终端小型化应用上提供了可靠且必要的关键硬件模组，且是一种低成本、小型化和低功耗的模组创新解决方案。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种液晶扩束光电器件，其特征在于，所述液晶扩束光电器件包括上基板层、上导电层、液晶层、下导电层、下基板层、绝缘层、破损检知层和DOE光衍射层；
所述上基板层和下基板层采用透明玻璃；所述液晶层采用聚合物网络液晶或者多稳态液晶为介质材料，通过框胶密封填充在上基板层和下基板层之间；所述上导电层设置在上基板层临近液晶层的一侧，下导电层设置在下基板层临近液晶层的一侧；所述上导电层和下导电层采用单像素电极结构；所述破损检知层设置在上基板层临近上导电层的一侧，与上导电层之间间隔着绝缘层；所述破损检知层包括环绕上导电层设置并且两端均引出至屏幕显示区外侧的导电电极条；所述DOE光衍射层设置在下基板层远离液晶层的一侧；
其中，所述液晶层在外部发送的脉冲信号控制下切换成清空态或者不同雾度等级的扩散态，将经DOE光衍射层输出的衍射光转换成相应的投射点阵光斑或者扩束后的泛光，照射在待检测物体表面。
2.根据权利要求1所述的液晶扩束光电器件，其特征在于，所述上基板层和下基板层的最大尺寸小于等于10mm*10mm。
3.一种液晶扩束光电器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1，对光学玻璃进行切割和清洗，分别作为上基板和下基板；
S2，分别在上基板和下基板上完成导电层镀膜；
S3，按照设计的液晶驱动图形，在下基板上带有导电层的一面完成下导电层的蚀刻；在上基板带导电层的一面做一次图形蚀刻，形成破损检知层；
S4，在下基板没有导电层的一面，用蚀刻或压印的方式，制作DOE光衍射层；
S5，在上基板上再重复两次镀膜和蚀刻工艺，完成绝缘层和上导电层的制作；
S6，再次对上基板和下基板清洗；
S7，在上基板或者下基板带有导电层的一侧上，采用丝印或点胶方式以阵列形式印制框胶并且喷洒衬垫粒子，衬垫粒子的直径小于等于2um；
S8，采用ODF工艺，在印制有胶框的基板上定量滴注液晶，液晶滴注在胶框内；
S9，在真空环境下将上基板和下基板进行贴合；
S10，固化框胶，完成液晶盒阵列的制备；
S11，将液晶盒阵列切割成单元粒；
S12，为每个单元粒连接导电线路，构成液晶扩束光电器件。
4.根据权利要求3所述的液晶扩束光电器件的制备方法，其特征在于，步骤S2和步骤S5中，根据垂直腔面发射激光器的发射波段计算得到膜厚以进行增透设置。
5.根据权利要求4所述的液晶扩束光电器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括以下步骤：
在上基板和下基板外侧制备红外增透层镀膜。
6.根据权利要求3所述的液晶扩束光电器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括以下步骤：
S13，对液晶扩束光电器件的上基板进行减薄处理。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH081100U (ja) * 1995-11-02 1996-07-02 日本板硝子株式会社 板ガラスのクラック検出機構
JP2005202708A (ja) * 2004-01-16 2005-07-28 Willwin Kk ガラス破損を知らせる全方向検知型スイッチ、および防犯警告システム。
JP2005310077A (ja) * 2004-04-17 2005-11-04 Keizo Ochiai 防犯硝子システム
WO2017084076A1 (zh) * 2015-11-19 2017-05-26 华为技术有限公司 屏幕破裂检测方法、装置
CN110616075A (zh) * 2019-10-15 2019-12-27 浙江晶鲸科技有限公司 基于多稳态液晶组合物的电控光学衍射元件及其制造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH081100U (ja) * 1995-11-02 1996-07-02 日本板硝子株式会社 板ガラスのクラック検出機構
JP2005202708A (ja) * 2004-01-16 2005-07-28 Willwin Kk ガラス破損を知らせる全方向検知型スイッチ、および防犯警告システム。
JP2005310077A (ja) * 2004-04-17 2005-11-04 Keizo Ochiai 防犯硝子システム
WO2017084076A1 (zh) * 2015-11-19 2017-05-26 华为技术有限公司 屏幕破裂检测方法、装置
CN110616075A (zh) * 2019-10-15 2019-12-27 浙江晶鲸科技有限公司 基于多稳态液晶组合物的电控光学衍射元件及其制造方法

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