[发明专利]一种透反射一体式液晶光阀

说明书

本发明适用于液晶空间光调制领域，公开了一种透反射一体式液晶光阀，包括沿光路依次设置的第一液晶盒、第二液晶盒和偏振分光器件，第二液晶盒包括90度扭曲的扭曲向列型液晶层，本发明的透反射一体式液晶光阀光路决定于第二液晶盒的工作状态，第二液晶盒在完全上电状态下，液晶旋光效应消失，光线偏振分量不发生改变，液晶光阀工作在反射模式下，第二液晶盒在完全下电状态下，在液晶的旋光效应作用下，入射光的偏振方向改变90°，液晶光阀工作在透射模式，还可以通过第二液晶盒加电量的大小对透射光和反射光强进行调控，例如可以实现半透半反模式，因此通过控制第二液晶盒加电量的大小实现在反射式、透射式、半透半反式的工作模式之间切换。

技术领域

本发明涉及液晶空间光调制领域，尤其涉及一种透反射一体式液晶光阀。

背景技术

液晶空间光调制器是一种基于液晶的光电特性，对光场进行相位和振幅的二维调制的器件，已广泛应用于教学、科研、光通讯、显示以及工业等领域。液晶空间光调制器由于具有光振幅调制、光相位调制、图案加载灵活等优点，受到微显示、全息投影、光通讯等领域的广泛关注。液晶光阀是液晶空间光调制器的核心器件，液晶分子在电场作用下发生偏转，改变液晶光阀的光学特性，从而实现对光场调制。液晶光阀根据光路分为透射式和反射式，根据基板类型分为薄膜晶体管(TFT)和硅基液晶(LCoS)两类，TFT基板一般用于透射式液晶光阀，光路搭建简单；LCoS基板一般用于反射式液晶光阀，其光利用率高，衍射效率高。由于液晶空间光调制器的液晶光阀基板类型的差异，导致空间光调制器只能实现单一的反射或者透射，无法对应透反射一体式需求。对于需要切换光路的光学系统，必须对光路进行调整甚至重搭光路，而调整光路需要耗费大量精力和时间，限制了液晶光阀在实际场景中的应用。目前市场上并无透反射一体式液晶光阀产品，因此对于透反射一体式液晶光阀的需求迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种透反射一体式液晶光阀，其能够实现在反射式、透射式、半透半反式的工作模式之间切换。

为达到上述目的，本发明提供的方案是：

一种透反射一体式液晶光阀，包括沿光路依次设置的第一液晶盒、第二液晶盒和偏振分光器件，定义偏振方向平行于所述偏振分光器件的偏振分光面的入射面为第一偏振方向，偏振方向垂直于所述偏振分光器件的偏振分光面的入射面为第二偏振方向，入射光经所述第一液晶盒调整后输出具有第二偏振方向的入射光，所述第二液晶盒包括90度扭曲的扭曲向列型液晶层，当扭曲向列型液晶层处于完全下电状态时，经所述第一液晶盒调整后的入射光通过所述第二液晶盒后偏振方向发生90度旋转，输出具有第一偏振方向的入射光，具有第一偏振方向的入射光入射至所述偏振分光器，所述偏振分光器件输出透射光；当扭曲向列型液晶层处于完全上电状态时，经过所述第一液晶盒调整后的入射光通过所述第二液晶盒后偏振方向不发生改变，输出具有第二偏振方向的入射光，具有第二偏振方向的入射光入射至所述偏振分光器，所述偏振分光器件输出反射光；当扭曲向列型液晶层处于不完全加电状态时，经过所述第一液晶盒调整后的入射光通过所述第二液晶盒后偏振方向发生旋转，旋转角度大于0度，小于90度，入射光入射至所述偏振分光器件，所述偏振分光器件输出透射光和反射光。

优选地，所述第一液晶盒包括沿光路依次设置的第一偏光片、第一基板、第一液晶层、第一像素基板和第二偏光片，所述第二偏振片和所述第一偏光片平行设置，入射光经所述第一偏光片和所述第二偏光片调整后输出具有第二偏振方向的入射光。

优选地，所述第二液晶盒还包括第二基板和第二像素板，所述第二基板、所述扭曲向列型液晶层和所述第二像素板沿光路依次设置。

优选地，所述偏振分光器件包括偏振分光棱镜和设于所述偏振分光棱镜侧边的反射镜，所述反射镜与所述偏振分光棱镜之间形成夹角，所述反射镜镀有增反膜。

优选地，所述反射镜与所述偏振分光棱镜侧面之间形成的夹角范围为0°-10°。