[發明專利]一種寬視角、高對比度和快速響應的液晶光閥

有效

• 申請號: 201010164978.3
• 申請日: 2010-05-07
• 公開（公告）號: CN101840106A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 孫玉寶;單艾嫻
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G02F1/13363
• 分類號: G02F1/13363;G02F1/1335;G02F1/1333;G02F1/139
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

技術領域：

本發明屬于光學開關裝置，特別涉及一種寬視角、高對比度和快速響應的液晶光閥，利用一個光學自補償彎曲(Optical?Compensated?Bend：OCB)模式液晶盒、兩個+a波片、兩個-c波片和兩個偏光片來實現光學開關效果。

背景技術：

液晶光閥(Liquid?Crystal?Light?Valve)簡稱(LCLV)，是利用液晶對光的調制特性而制作的一種具有實時功能的空間光調制器。它可以廣泛地應用于光計算、模式識別、信息處理、顯示等現代高新技術領域，前景廣闊。由于液晶光閥寫入光和讀出光互相獨立，可以方便地把非相干光轉換為相干光，因此在相干光實時處理系統中，液晶光閥是必不可少的器件。同時液晶光閥還可以增大讀出光的能量，實現弱圖像的能量放大，因此它也被廣泛地應用于大屏幕、高亮度的投影顯示中。

傳統的液晶光閥大多采用扭曲向列相液晶盒，響應時間為幾十個毫秒，對比度可以達到200左右，視角比較窄，若應用于投影顯示中，僅演示文字和黑白圖片則可以滿足需要，但如果用來演示色彩豐富的照片和播放視頻動畫則最好選擇1000∶1以上的高對度投影機，響應時間越短越好，響應時間越短，用戶在看移動的畫面時就不會出現類似殘影或者拖沓的痕跡，并且大多少數顯示還是要求視角越寬越好。因此，應用扭曲向列相液晶盒制作的傳統的液晶光閥就不能滿足要求了。

發明內容：

本發明的目的在于解決傳統液晶光閥的視角、對比度和響應時間的問題，提供一種寬視角、高對比度和快速響應的液晶光閥。本發明采用具有快速響應特點的OCB模式液晶盒，通過對OCB盒進行膜補償并優化，實現了1.7ms的響應時間，最大對比度達到2900，視角也很寬，10°極角范圍的各個方向上對比度可以達到2000，20°極角范圍的各個方向上對比度可以達到1000，正負60°極角范圍水平方向對比度達到200。

本發明的技術解決方案如下：

一種寬視角、高對比度和快速響應的液晶光閥，其結構包括：兩個偏光片、兩個+a波片、兩個-c波片和液晶盒，其中兩個偏光片分別為起偏器和檢偏器；其位置關系依次為起偏器、第一+a波片、第一-c波片、液晶盒、第二-c波片、第二+a波片和檢偏器，光線依次通過起偏器、第一+a波片、第一-c波片、液晶盒、第二-c波片、第二+a波片和檢偏器。

所述的兩個偏光片都是采用高偏振度偏光片。

所述的兩個-c波片的雙折射率是相同的，均為-0.0092(589nm)，兩個+a波片的雙折射率是相同的，均為0.0092(589nm)。第一+a波片的厚度是在14～17μm范圍，第二+a波片的厚度為10μm，兩個-c波片的方位角都是0°，厚度都是在30～31μm范圍內。

所述的液晶盒是OCB模式的液晶盒，包括：玻璃基板、氧化銦鍚(ITO)電極、取向層、液晶材料、封邊框膠和球形樹脂粉；其位置關系為：最外層為兩片玻璃基板，玻璃基板內表面為電極，再向里是取向層，中間為液晶材料和間隔物，不加電壓時，液晶材料沿著取向層事先摩擦好的方向排列，即液晶分子反向平行排列，加低電壓時液晶分子為彎曲排列結構，加高電壓時液晶分子垂直基板表面排列，該模式的液晶盒具有快速響應的特點。

所述的兩玻璃基板依靠封邊框膠粘結在一起，在液晶內放置與所需液晶層厚度匹配的球形樹脂粉來控制液晶層的厚度。

所述的封邊框膠在兩層玻璃基板之間，與上下兩層玻璃基板組成封閉空間。

所述的液晶層的厚度是4μm，液晶材料參數：ε_//＝18.6，ε_⊥＝3.5，n_o＝1.5，Δn＝0.2，K₁₁＝12.9pN，K₃₃＝17.3pN，γ₁＝0.134Pa·s，邊界強錨定，上下兩基板處液晶的預傾角度分別為5°和175°。

上面所述的高對比度和快速響應的液晶光閥的制作方法，其步驟如下：

步驟1，刻蝕出電極圖形；

步驟2，取向層涂布及固化；

步驟3，取向層摩擦；

步驟4，下玻璃基板噴灑球形樹脂粉，上玻璃基板印刷封邊框膠；

步驟5，上下玻璃基板貼合并將封邊框膠固化；

步驟6，灌注液晶材料并封口；

步驟7，清洗玻璃表面并貼合兩個+a波片、兩個-c波片，以及起偏器和檢偏器，最后得到該寬視角、高對比度和快速響應的液晶光閥。

本發明與現有技術相比有如下有益效果：