TWI628413B - 矽電極兆赫波全波段之液晶相位調變器 - Google Patents

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Abstract

一種矽電極兆赫波全波段之液晶相位調變器，包含一第一矽導電基板、一第二矽導電基板、多個墊片及一液晶。利用該第一及第二矽導電基板取代石英玻璃及透明導電電極(如銦錫氧化物ITO薄膜)作為液晶相位調變器的基板及提供電極，藉此提升液晶相位調變器在兆赫波段之液晶相位調變的效果。

Description

矽電極兆赫波全波段之液晶相位調變器
本發明係關於一種液晶相位調變器，特別關於一種矽電極兆赫波全波段之液晶相位調變器。
隨著兆赫波領域的發展，近年來各種兆赫波段調變元件陸續地被研究和發明。在過去的研究中，即有利用向列型液晶製作相位調變器，由於向列型液晶具有較大的雙折射率(Birefringence)，藉由電場改變向列型液晶分子的方向性造成折射率變化以作為相位調變。
在現有技術中，以向列型液晶製作的相位調變器，是利用磁場或電場改變向列型液晶分子的方向性造成折射率變化，該相位調變器的基板大部分是採用石英玻璃，其中石英玻璃在可見光波段與兆赫波段皆具有高度透明的效果，為了要達到液晶的雙折射特性，使液晶改變折射率，必須要施加一外加電場，而且需要有電極的配置，由於石英玻璃不導電，最常見的方法就是鍍上一層透明導電電極(如銦錫氧化物ITO薄膜)當作導電電極。
然而，ITO薄膜在可見光波段為透明，但是在兆赫波段卻產生高吸收的現象，且無法達到高度透明，也就是說，ITO薄膜在兆赫波段是低度透明高吸收的材料，對於液晶相位調變的效果較差。
故，有必要提供改良的一種矽電極兆赫波全波段之液晶相位調變器，以解決習用技術所存在的問題。
本發明之主要目的在於提供一種矽電極兆赫波全波段之液晶相位調變器，是利用矽導電基板取代石英玻璃及透明導電電極(如銦錫氧化物ITO薄膜)作為液晶相位調變器的基板及提供電極，藉此提升液晶相位調變器在兆赫波段之液晶相位調變的效果。
為達上述之目的，本發明提供一種矽電極兆赫波全波段之液晶相位調變器，包含一第一矽導電基板、一第二矽導電基板、多個墊片及一液晶；該第一矽導電基板具有一第一內表面及一第一外表面，該第一外表面相反於該第一內表面，且該第一內表面具有一第一盒體部及一第一導電部，該第一導電部位於該第一盒體部的一側；該第二矽導電基板具有一第二內表面及一第二外表面，該第二內表面與該第一內表面相面對，該第二外表面相反於該第二內表面，該第二內表面具有一第二盒體部及一第二導電部，該第二導電部位於該第二盒體部的一側；該等墊片疊置在該第一盒體部及該第二盒體部且共同形成一容置空間；該液晶設置在該容置空間中。
在本發明之一實施例中，該第一矽導電基板及第二矽導電基板的材料皆為一P型半導體。
在本發明之一實施例中，該第一矽導電基板及第二矽導電基板的材料皆為一N型半導體。
在本發明之一實施例中，該矽電極兆赫波全波段之液晶相 位調變器另包含一第一水平配向膜，該第一水平配向膜塗附在該第一內表面的第一盒體部上。
在本發明之一實施例中，該矽電極兆赫波全波段之液晶相位調變器另包含一第二水平配向膜，該第二水平配向膜塗附在該第二內表面的第二盒體部上。
在本發明之一實施例中，該容置空間的一厚度為2毫米至2.2毫米。
在本發明之一實施例中，該矽電極兆赫波全波段之液晶相位調變器另包含一第一接觸膜，該第一接觸膜鍍附在該第一內表面的第一導電部上。
在本發明之一實施例中，該第一接觸膜的材料為鉻、鋁、矽化鈦、氮化鈦、鎢、矽化鉬、矽化鉑、矽化鈷，或矽化鎢。
在本發明之一實施例中，該矽電極兆赫波全波段之液晶相位調變器另包含一第二接觸膜，該第二接觸膜鍍附在該第二內表面的第二導電部上。
在本發明之一實施例中，該第二接觸膜的材料為鉻、鋁、矽化鈦、氮化鈦、鎢、矽化鉬、矽化鉑、矽化鈷，或矽化鎢。
如上所述，如上所述，當使用向列型液晶作為兆赫波段的向位調控時，利用本發明的液晶相位調變器設置的第一矽導電基板及第二矽導電基板，可在兆赫波段具有高度透明及低吸收的特性，而且藉由該第一矽導電基板及第二矽導電基板施加偏壓，使該液晶達到在1THz有超過2 π的相位移動量的調變。另外，經歐姆接觸處理該第一矽導電基板及第二 矽導電基板，在施加低電壓的偏壓時，該液晶的相位移動量可呈現接近線性的趨勢。
100‧‧‧液晶相位調變器
101‧‧‧路徑
102‧‧‧電極
103‧‧‧電極
104‧‧‧絕緣膠體
2‧‧‧第一矽導電基板
21‧‧‧第一內表面
211‧‧‧第一盒體部
212‧‧‧第一導電部
22‧‧‧第一外表面
3‧‧‧第二矽導電基板
31‧‧‧第二內表面
311‧‧‧第二盒體部
312‧‧‧第二導電部
32‧‧‧第二外表面
4‧‧‧墊片
5‧‧‧液晶
6第一水平配向膜
7‧‧‧第二水平配向膜
8‧‧‧第一接觸膜
9‧‧‧第二接觸膜
第1圖是根據：本發明矽電極兆赫波全波段之液晶相位調變器的一較佳實施例的一示意圖；及第2圖是根據：本發明矽電極兆赫波全波段之液晶相位調變器的一較佳實施例在各兆赫波頻率下施加偏壓的電壓對液晶相位移動量的一關係圖。
為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。
請參照第1圖所示，為本發明矽電極兆赫波全波段之液晶相位調變器的一較佳實施例，該液晶相位調變器100包含一第一矽導電基板2、一第二矽導電基板3、多個墊片4、一液晶5、一第一水平配向膜6、一第二水平配向膜7、一第一接觸膜8及一第二接觸膜9，其中兆赫波係依一路徑101穿透該液晶相位調變器100。本發明將於下文詳細說明各元件的細部構造、組裝關係及其運作原理。
請參照第1圖所示，該第一矽導電基板2具有一第一內表面21及一第一外表面22，該第一外表面22相反於該第一內表面21，且該第一內表面21具有一第一盒體部211及一第一導電部212，該第一導電部212位於該第一盒體部211的一側。
請參照第1圖所示，該第二矽導電基板3具有一第二內表面31及一第二外表面32，該第二內表面31與該第一內表面21相面對，且該第二外表面32相反於該第二內表面31，其中該第二內表面31具有一第二盒體部311及一第二導電部312，該第二導電部312位於該第二盒體部311的一側。
要說明的是，在本實施例中，該第一矽導電基板2及第二矽導電基板3的材料為一P型半導體，其中的半導體阻值為1至10(Ohm-cm)。在其他實施例中，該第一矽導電基板2及第二矽導電基板3的材料也可以設置為一N型半導體，並不以本實施例所侷限。另外，該第一矽導電基板2及第二矽導電基板3的一厚度為0.53毫米，其吸收係數可較小於現有技術之銦錫氧化物(ITO)薄膜之一厚度為20奈米的吸收係數。
請參照第1圖所示，該等墊片4疊置在該第一盒體部211及該第二盒體部311之間，而且共同形成一容置空間，而且該等墊片4的外側包覆有一絕緣膠體104，其中該容置空間的一厚度為2毫米至2.2毫米之間，在本實施例中，較佳地，該容置空間的厚度為2.1毫米，且其截面積為5毫米×5毫米，藉此使該液晶5具有2 π的相位移動量的延遲。
請參照第1圖所示，該液晶5設置在該容置空間中，在本實施例中，該液晶5為一向列型液晶，藉由對該第一矽導電基板2及第二矽導電基板3施加偏壓將使該向列型液晶的排列方式改變。
請參照第1圖所示，該第一水平配向膜6塗附在該第一內表面21的第一盒體部211上，且該第二水平配向膜7塗附在該第二內表面31的第二盒體部311上，使該液晶5會水平躺在該第一矽導電基板2及第二矽導電基板3之間，並且朝同一方向排列。在本實施例中，該第一水平配向膜6及第二水平配向膜7為PI(polyimide)配向膜。
請參照第1圖所示，該第一接觸膜8鍍附在該第一內表面21的第一導電部212上，而該第二接觸9膜鍍附在該第二內表面31的第二導電部312上。在本實施例中，該第一接觸膜8及第二接觸膜9的一厚度為100奈米，而且該第一接觸膜8及第二接觸膜9的材料為鉻。但在其他實施例中，該第一接觸膜8及第二接觸膜9的厚度可以為100奈米以下，而且該第一接觸膜8及第二接觸膜9的材料也可以設置為鋁、矽化鈦、氮化鈦、鎢、矽化鉬、矽化鉑、矽化鈷，或矽化鎢，並不以本實施例所侷限。
如第2圖所示，對該第一矽導電基板2的一電極102及該第二矽導電基板3的一電極103施加偏壓，其中施加偏壓的電壓例如從0伏特至15伏特，該液晶5的相位移動量會隨著施加偏壓的改變而有相對應的角度變化。要說明的是，由於該第一接觸膜8及第二接觸膜9的材料為鉻，使得該第一接觸膜8鍍附在該第一導電部212以及該第二接觸膜9鍍附在該第二導電部312分別形成歐姆接觸(Ohmic Contact)，藉此使對該第一矽導電基板2及第二矽導電基板3施加偏壓，在低電壓時，如第2圖所示，經歐姆接觸處理之後，該液晶5的相位移動量呈現接近線性的趨勢。
依據上述的結構，透過該電極102及電極103分別對該第一導電部212及第二導電部312施加電壓，使該第一矽導電基板2及第二矽導電 基板3之間形成偏壓，另外，透過該第一水平配向膜6及第二水平配向膜7的設置，使該液晶5朝同一方向排列，再利用兆赫波依該路徑101穿透該第一矽導電基板2及第二矽導電基板3，使該液晶5達到在1THz有超過2 π的相位移動量的調變。同時，在施加低電壓的偏壓時，該液晶5的相位移動量可呈現接近線性的趨勢。
如上所述，當使用向列型液晶作為兆赫波段的向位調控時，利用本發明的液晶相位調變器設置的第一矽導電基板2及第二矽導電基板3，可在兆赫波段具有高度透明及低吸收的特性，而且藉由該第一矽導電基板2及第二矽導電基板3施加偏壓，使該液晶5達到在1THz有超過2 π的相位移動量的調變。另外，經歐姆接觸處理該第一矽導電基板2及第二矽導電基板3，在施加低電壓的偏壓時，該液晶5的相位移動量可呈現接近線性的趨勢。
雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (8)

  1. 一種矽電極兆赫波全波段之液晶相位調變器，包含：一第一矽導電基板，具有：一第一內表面；及一第一外表面，相反於該第一內表面，其中該第一內表面具有一第一盒體部及一第一導電部，該第一導電部位於該第一盒體部的一側；一第二矽導電基板，具有：一第二內表面，與該第一內表面相面對；及一第二外表面，相反於該第二內表面，其中該第二內表面具有一第二盒體部及一第二導電部，該第二導電部位於該第二盒體部的一側；多個墊片，疊置在該第一盒體部及該第二盒體部且共同形成一容置空間；一液晶，設置在該容置空間中；一第一接觸膜，鍍附在該第一內表面的第一導電部上，並形成歐姆接觸；及一第二接觸膜，鍍附在該第二內表面的第二導電部上，並形成歐姆接觸；其中該第一矽導電基板及第二矽導電基板被配置用以施加一偏壓，同時利用一兆赫波依一路徑穿透該第一矽導電基板及第二矽導電基板，使該液晶達到在1THz有超過2 π的相位移動量的調變。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之矽電極兆赫波全波段之液晶相位調變器，其中該第一矽導電基板及第二矽導電基板的材料皆為一P型半導體。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之矽電極兆赫波全波段之液晶相位調變器，其中該第一矽導電基板及第二矽導電基板的材料皆為一N型半導體。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之矽電極兆赫波全波段之液晶相位調變器，另包含一第一水平配向膜，塗附在該第一內表面的第一盒體部上。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之矽電極兆赫波全波段之液晶相位調變器，另包含一第二水平配向膜，塗附在該第二內表面的第二盒體部上。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之矽電極兆赫波全波段之液晶相位調變器，其中該容置空間的一厚度為2毫米至2.2毫米。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之矽電極兆赫波全波段之液晶相位調變器，其中該第一接觸膜的材料為鉻、鋁、矽化鈦、氮化鈦、鎢、矽化鉬、矽化鉑、矽化鈷，或矽化鎢。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之矽電極兆赫波全波段之液晶相位調變器，其中該第二接觸膜的材料為鉻、鋁、矽化鈦、氮化鈦、鎢、矽化鉬、矽化鉑、矽化鈷，或矽化鎢。
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