[发明专利]高速光开关引擎

说明书

当以叉指式电极驱动聚合物稳定的蓝相液晶时，在液晶中产生大的电场分布，并且在电极附近产生大的电场，因电伸缩效应引起的聚合物稳定的蓝相液晶的切换速度恶化。使用形成现有薄膜电极的平行平板，在其之间插入聚合物稳定的蓝相液晶，并在其之间插入聚合物稳定的蓝相液晶之后粘粘偏振光栅，由硅制成的横截面与成三角形的两片硅楔以彼此旋转对称的方式被设置或粘贴在其两侧。

技术领域

本发明涉及一种高速光开关引擎。

背景技术

图1示出了现有液晶相位面板的一实施例(非专利文献1)，是在两片平行平板电极面板23之间插入向列液晶24。

在Zero-twisted ECB(electrically controlled birefringence)的情况下，当未施加电压到两片平行板电极时，液晶的导向器(n)相对于板电极平行地配置，射入的光会感受到导向器(n)折射率的椭圆形XZ横截面(椭圆形状的折射率)并接收延迟。此时，通过设定所需的液晶厚度，例如可以作为半波长板进行操作。

另一方面，当将施加电压到两片平行平板电极面板23时，电场变得垂直于平板电极，并且液晶的导向器也跟随电场变得垂直。射入光感受到折射率椭圆形的XZ横截面(圆形状的折射率)，未接收延迟，且作为等向性的介质进行操作。

现有的向列液晶广泛用于显示器中，但因它们的切换速度慢至毫秒，因此不能用于需要高切换速度的应用中。从而，可高速地切换的聚合物稳定的蓝相液晶被探讨。

该液晶利用克尔效应(Kerr effect)，虽然可以快速切换，但必须产生相对于平板电极平行的电场。在所述的平行平板电极面板23中，一般的电场是相对于平板电极垂直，此状态下，不能直接适用在聚合物稳定化的蓝相液晶，因此，如图2所示被称为IPS(In PlaneSwitching)的叉指式电极被探讨。

该电极是向相邻的叉指式电极21施加正负或正或零的电压，并在横向(X方向)上产生电场。

但是，在聚合物稳定的蓝相液晶22中，电场分布不均匀，并且产生大的电场分布，特别是在叉指式电极21附近产生大的电场，因电伸缩效应引起的聚合物稳定的蓝相液晶22的切换速度恶化。

而且，在长波长下，所需的液晶厚度增加，且在液晶中需要更大的电场分布以获得所需的性能。因此，叉指式电极21附近的电场分布进一步增加，导致射出光束中的相位分布，并且发生诸如损耗和串音的各种性能劣化。

与叉指式电极21相比，平行板电极面板23可以获得均匀的电场分布。为了利用该状态，可倾斜地射入光束即可。为具体实现这一点，已有报告指出一实施例，即，将平行平板电极附着到聚合物稳定的蓝相液晶上，且在现有垂直电场驱动，以获得消除滞后(hysteresis)的阶度特性(专利文献1，图3)。然而，该结构在垂直射入的情况下是有效的，但是如果以大角度倾斜射入，则因棱镜片的光折射功效在光束中不均匀，导致在射出光束中产生较大相位。

另一方面，在一报告中已使用液晶和偏振光栅的光开关引擎(专利文献2，图4)。这是以将相位板(LC Half-Waveplate)和偏振光栅(Passive PG)粘贴在一起，且使光近乎垂直地射入为前提。

且使光近乎垂直地射入的原因是，如图8所示(通过模拟计算)，当射入面为(A)的情况下，±1级绕射效率急剧劣化。

因此，该现有结构是在使用普通向列液晶的相位板(LC Half-Waveplate)的情况下是有效的，但是在使用聚合物稳定的蓝相液晶的情况下，需要采用IPS(In PlaneSwitching)型相位板或棱镜片的结构，如上所述，在任意情况下，将导致切换速度、光束相位分布等较大劣化。

现有技术文件

专利文献1：JP2014-186045A。

专利文件2：US2012/0188467A1。