[发明专利]一种宽视角、高对比度和快速响应的液晶光阀

说明书

技术领域：

本发明属于光学开关装置，特别涉及一种宽视角、高对比度和快速响应的液晶光阀，利用一个光学自补偿弯曲(Optical Compensated Bend：OCB)模式液晶盒、两个+a波片、两个-c波片和两个偏光片来实现光学开关效果。

背景技术：

液晶光阀(Liquid Crystal Light Valve)简称(LCLV)，是利用液晶对光的调制特性而制作的一种具有实时功能的空间光调制器。它可以广泛地应用于光计算、模式识别、信息处理、显示等现代高新技术领域，前景广阔。由于液晶光阀写入光和读出光互相独立，可以方便地把非相干光转换为相干光，因此在相干光实时处理系统中，液晶光阀是必不可少的器件。同时液晶光阀还可以增大读出光的能量，实现弱图像的能量放大，因此它也被广泛地应用于大屏幕、高亮度的投影显示中。

传统的液晶光阀大多采用扭曲向列相液晶盒，响应时间为几十个毫秒，对比度可以达到200左右，视角比较窄，若应用于投影显示中，仅演示文字和黑白图片则可以满足需要，但如果用来演示色彩丰富的照片和播放视频动画则最好选择1000∶1以上的高对度投影机，响应时间越短越好，响应时间越短，用户在看移动的画面时就不会出现类似残影或者拖沓的痕迹，并且大多少数显示还是要求视角越宽越好。因此，应用扭曲向列相液晶盒制作的传统的液晶光阀就不能满足要求了。

发明内容：

本发明的目的在于解决传统液晶光阀的视角、对比度和响应时间的问题，提供一种宽视角、高对比度和快速响应的液晶光阀。本发明采用具有快速响应特点的OCB模式液晶盒，通过对OCB盒进行膜补偿并优化，实现了1.7ms的响应时间，最大对比度达到2900，视角也很宽，10°极角范围的各个方向上对比度可以达到2000，20°极角范围的各个方向上对比度可以达到1000，正负60°极角范围水平方向对比度达到200。

本发明的技术解决方案如下：

一种宽视角、高对比度和快速响应的液晶光阀，其结构包括：两个偏光片、两个+a波片、两个-c波片和液晶盒，其中两个偏光片分别为起偏器和检偏器；其位置关系依次为起偏器、第一+a波片、第一-c波片、液晶盒、第二-c波片、第二+a波片和检偏器，光线依次通过起偏器、第一+a波片、第一-c波片、液晶盒、第二-c波片、第二+a波片和检偏器。

所述的两个偏光片都是采用高偏振度偏光片。

所述的两个-c波片的双折射率是相同的，均为-0.0092(589nm)，两个+a波片的双折射率是相同的，均为0.0092(589nm)。第一+a波片的厚度是在14～17μm范围，第二+a波片的厚度为10μm，两个-c波片的方位角都是0°，厚度都是在30～31μm范围内。

所述的液晶盒是OCB模式的液晶盒，包括：玻璃基板、氧化铟鍚(ITO)电极、取向层、液晶材料、封边框胶和球形树脂粉；其位置关系为：最外层为两片玻璃基板，玻璃基板内表面为电极，再向里是取向层，中间为液晶材料和间隔物，不加电压时，液晶材料沿着取向层事先摩擦好的方向排列，即液晶分子反向平行排列，加低电压时液晶分子为弯曲排列结构，加高电压时液晶分子垂直基板表面排列，该模式的液晶盒具有快速响应的特点。

所述的两玻璃基板依靠封边框胶粘结在一起，在液晶内放置与所需液晶层厚度匹配的球形树脂粉来控制液晶层的厚度。

所述的封边框胶在两层玻璃基板之间，与上下两层玻璃基板组成封闭空间。

所述的液晶层的厚度是4μm，液晶材料参数：ε_//＝18.6，ε_⊥＝3.5，n_o＝1.5，Δn＝0.2，K₁₁＝12.9pN，K₃₃＝17.3pN，γ₁＝0.134Pa·s，边界强锚定，上下两基板处液晶的预倾角度分别为5°和175°。

上面所述的高对比度和快速响应的液晶光阀的制作方法，其步骤如下：

步骤1，刻蚀出电极图形；

步骤2，取向层涂布及固化；

步骤3，取向层摩擦；

步骤4，下玻璃基板喷洒球形树脂粉，上玻璃基板印刷封边框胶；

步骤5，上下玻璃基板贴合并将封边框胶固化；

步骤6，灌注液晶材料并封口；

步骤7，清洗玻璃表面并贴合两个+a波片、两个-c波片，以及起偏器和检偏器，最后得到该宽视角、高对比度和快速响应的液晶光阀。

本发明与现有技术相比有如下有益效果：