專利名稱：一種暗態(tài)下改進(jìn)的液晶結(jié)構(gòu)和使用這種液晶結(jié)構(gòu)的投影儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反射型液晶(LC)光閥，光閥包括一個(gè)扭曲向列相LC層，LC層的分子在反射鏡后面板與象素邊緣對(duì)齊的，此種結(jié)構(gòu)導(dǎo)致對(duì)比度提高和暗態(tài)下柱狀隔離物的可視性減小。
反射型光閥在投影顯示中變得廣泛盛行起來。這種光閥的尺寸減小，象素孔徑中的損失較小，允許在尺寸上和投影系統(tǒng)的成本上有相應(yīng)的縮小。基于扭曲向列相液晶(TNLC)層的反射型光閥，如45°扭曲或54°扭曲的模式，使得得以利用發(fā)展較好的LC技術(shù)，并且當(dāng)再現(xiàn)黑、白或中間灰度的圖象區(qū)域時(shí)，相對(duì)適中的驅(qū)動(dòng)電壓可以提供合理滿意的光學(xué)響應(yīng)；但是暗態(tài)中的圖象外觀存在特定的缺陷，下面將要描述。傳統(tǒng)上上述系統(tǒng)采用偏振的光線照明，偏振光線的偏振方向與光閥象素的X，Y軸成一直線，即入射的e場(chǎng)平行或垂直于象素邊緣。然后，在反射鏡后面板的e場(chǎng)被相對(duì)于此入射方向旋轉(zhuǎn)一扭曲角，如后面板上的偏振光相對(duì)于象素邊緣旋轉(zhuǎn)45°或54°。
后面板上的分布主要包括垂直和水平鏡電極邊緣，鏡象素被擺成行、列形式以提供投影圖象的象素。當(dāng)導(dǎo)體，如這些象素被電磁場(chǎng)(E§M)照射時(shí)，電流沿其邊界建立，產(chǎn)生散射的輻射。當(dāng)邊緣筆直時(shí)，散射輻射的偏振本征態(tài)與這些邊緣近似成直線。如果入射的偏振光不是這些偏振態(tài)中的一種，即如果處于旋轉(zhuǎn)取向，則散射光將易于被該邊緣消偏振。為了通過象素電極分布避免散射的消偏振，非常希望后面板上的偏振光處于水平或垂直而非如45°或54°。此消偏作用把無用光加到暗態(tài)圖象并從白色狀態(tài)的圖象上移去有用光。產(chǎn)生此散射光的象素具有與承載圖象信息的衍射級(jí)相同的周期性，使得不可能通過空間濾波器除去消偏光，而如果使用激光照明光源則是可能的。
在后面板上建立LC分子取向的最通常的制造方法是通過準(zhǔn)直層的摩擦。當(dāng)通過放置在鏡象素之間邊界中的柱狀隔離物維持光閥盒間隙時(shí)此摩擦過程產(chǎn)生人工制品。柱狀隔離物技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)在于它提供了對(duì)盒間隙非常精確的控制；然而，不利之處在于柱狀隔離物干擾附近LC的準(zhǔn)直。由受干擾的緊挨著柱狀隔離物的LC部分改變偏振的入射光將被隔離象素反射鏡的低反射層大量吸收；而在非常接近柱狀隔離物的區(qū)域內(nèi)，受干擾的LC對(duì)被顯示圖象的沒有多少影響。遺憾的是受干擾的LC區(qū)域在準(zhǔn)直層摩擦方向延伸長(zhǎng)達(dá)(～10μm)在已知的反射型TN光閥中，此摩擦方向處于與暗態(tài)內(nèi)象素邊緣成45°角，在反射鏡的區(qū)域中產(chǎn)生可視的LC擾動(dòng)。
本發(fā)明意在提出一種液晶結(jié)構(gòu)，其中后面板在與象素邊緣成直線的方向摩擦。給予LC層以與傳統(tǒng)的TN光閥同樣的扭曲旋轉(zhuǎn)和雙折射。偏振控制通過用偏振方向相對(duì)于x，y，象素軸旋轉(zhuǎn)扭曲角的光照射光閥以及通過反射光的正交偏振成份的匯集而維持。光閥的頂端玻璃由此被在從后面板摩擦的水平或垂直方向旋轉(zhuǎn)扭曲角的方向摩擦。
另外，在本發(fā)明中公開了幾種在理想的偏振方向提供照明和會(huì)聚的方法首先，光束穿過偏振分束器(PBS)或1-PBS，如PBS+氧化鉛棱鏡，這是一種光學(xué)裝置，通過旋轉(zhuǎn)而把PBS斜邊涂層的P平面放置在其與光閥平面的相交和理想的照明偏振成直線的方向。
其次，可以采用傾斜的DBEF分束器，軸在基板平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)理想的匯集偏振角，或旋轉(zhuǎn)直角。DBEF是3M公司的產(chǎn)品。
第三，可以采用一個(gè)存在的光學(xué)系統(tǒng)，其中的光經(jīng)一個(gè)偏振器傾斜入射導(dǎo)電光閥上，并且經(jīng)一個(gè)偏移的正交偏振器會(huì)聚，而且還有一個(gè)旋轉(zhuǎn)器如半波旋轉(zhuǎn)器放置在彩色分色鏡和線性偏振器直角。
第四，可以采用一套具有傳統(tǒng)取向的PBS或1-PBS光學(xué)裝置，其中在光學(xué)裝置和光閥之間放置一個(gè)精確消色差的半波延遲器。
第五，可以在傳統(tǒng)的定向中采用一套PBS或1-PBS光學(xué)裝置，并結(jié)合一個(gè)扭曲層旋轉(zhuǎn)入射光。
第六，可以在傳統(tǒng)的定向中采用一套PBS或1-PBS光學(xué)裝置，并結(jié)合一個(gè)光學(xué)有源層旋轉(zhuǎn)入射偏振光。
本發(fā)明的上述實(shí)施例涉及把入射偏振光和LC結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)成與未旋轉(zhuǎn)象素電極的水平/垂直邊緣對(duì)準(zhǔn)的取向。實(shí)施例的另一種是象素電極的邊緣旋轉(zhuǎn)到與LC結(jié)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)，保持傳統(tǒng)的取向。
下面將參考附圖對(duì)本發(fā)明的各個(gè)優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，以及本發(fā)明實(shí)施例的各種結(jié)構(gòu)和操作進(jìn)行描述。在附圖中，對(duì)相同的或功能類似的元件用相同的標(biāo)號(hào)。
下面通過一個(gè)例子，參考附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述


圖1表示電極1000的x，y格柵，這些格柵是由45°或135°取向的片段組成的1002的鋸齒形邊緣形成；圖2a表示由45°或135°取向的邊緣形成的象素電極陣列；圖2b，c，d進(jìn)一步表示圖2a象素電極的行和列布置；圖4表示一個(gè)實(shí)施例，其中每個(gè)電極的一個(gè)邊緣輕微地傾斜，從而把反射象素從包圍柱狀隔離物的受擾LC處收回；圖5a和5b是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的光閥結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是利用已知光閥的現(xiàn)有投影系統(tǒng)，其中已知光閥可以與本發(fā)明的光閥一起使用；圖7表示優(yōu)選實(shí)施例中本發(fā)明的光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖；圖8表示本發(fā)明中只有PBS立方旋轉(zhuǎn)的光學(xué)結(jié)構(gòu)；圖9表示投影系統(tǒng)中半波片的定位，本發(fā)明的光閥可以適用于該系統(tǒng)；圖10表示與本發(fā)明的光閥一起使用的優(yōu)選光學(xué)系統(tǒng)；圖11表示結(jié)合了圖9和圖10中所示本發(fā)明實(shí)施例的特點(diǎn)的布置；和圖12表示本發(fā)明選用的幾種把照明旋轉(zhuǎn)到理想方向的方法的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖；圖5a和5b是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中光閥結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5a表示夾持在透明上基板1和下基板6之間的液晶層4。液晶分子的取向由準(zhǔn)直層5和7決定。圖5b表示圖5a中所示光閥結(jié)構(gòu)，即沒有上基板的光閥結(jié)構(gòu)內(nèi)部(圖5a中的1處)。反射象素電極10位于LC層4的底部。上、下基板(圖5a中的1和6)之間的間隔由柱狀隔離物11保持。LC分子的取向由圖中的一系列箭頭表示，起始于LC層4上表面的箭頭2，結(jié)束于底部的箭頭3。箭頭從上到下的扭曲方向代表LC的扭曲。在下基板6上LC分子軸和摩擦方向與象素電極10的邊緣對(duì)準(zhǔn)，只是后面板之上的分子微傾。箭頭精確地代表LC定向器伸到水平面上。入射偏振光在上基板1上平行或垂直于伸出的LC定向器。在此可以把LC中一定深度的LC定向器認(rèn)為在場(chǎng)方向，稍稍地斜出后面板，非常光的折射率在此為最大。
在交叉的偏振器之間看，本發(fā)明的光閥中改進(jìn)的暗態(tài)可以在傳統(tǒng)光閥及本發(fā)明光閥中的象素電極的照相中顯現(xiàn)。
為了達(dá)到理想的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明包括兩類實(shí)施例。在第一類實(shí)施例中，光學(xué)裝置，即偏振器相對(duì)于傳統(tǒng)的系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)。在這類實(shí)施例中，液晶層相對(duì)于偏振器旋轉(zhuǎn)但象素保持不變。在第二類實(shí)施例中，象素邊緣結(jié)構(gòu)由例如包括鋸齒邊緣或旋轉(zhuǎn)邊緣的取向而修改。
在第一優(yōu)選實(shí)施例中，偏振器相對(duì)于傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)。能夠在理想的偏振方向照明和會(huì)聚的光學(xué)結(jié)構(gòu)有數(shù)個(gè)，下面將更詳細(xì)地描述。
大部分的現(xiàn)有光學(xué)系統(tǒng)采用偏振分束器(FBS)分割成象光束和入射照明光束。這類最簡(jiǎn)單的系統(tǒng)使用一個(gè)光閥和PBS；光閥鄰近PBS的一個(gè)面，PBS以其外緣與象素格柵的x，y軸成直線的方式取向。
根據(jù)本發(fā)明的單光閥投影系統(tǒng)通過將PBS定向在旋轉(zhuǎn)的非水平取向而獲得，如同參考圖7所做的詳細(xì)描述。以這種方式獲得理想的照明偏振光；鄰近光閥的立方面的兩邊緣與LC的取向在光閥的整個(gè)表面對(duì)準(zhǔn)。例如，45°扭曲的光閥可以如以往一樣以水平和垂直象素軸取向，而同時(shí)鄰近的PBS立方從水平方向旋轉(zhuǎn)到45°的取向。為了PBS的寬度跨越光閥的對(duì)角線，PBS必須大于以往數(shù)值。應(yīng)理解扭曲角可以不大于45°，光閥可以是矩形而不必是正方形，用PBS作為相應(yīng)矩形棱鏡。對(duì)于所有的這些結(jié)構(gòu)，PBS的大小通常必定增大。
也可以在投影儀中采用類似的兩個(gè)光閥和單個(gè)PBS的布置。在這種布局中，希望PBS是一種為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的較新類型并能夠在PBS的兩臂提供較高的對(duì)比度，例如是那種基于無效內(nèi)全反射的PBS。這種系統(tǒng)在L.Li et al.的國(guó)際專利WO9807279(1998)“具有薄膜偏振分束器的高效投影顯示器”，L.Li和J.Dobrowolski的國(guó)際專利WO9707418(1997)“薄膜偏振裝置”，和A.E.Rosenblith發(fā)表在IBM Technical Disclosure Bulletin 12-89(1989)，p57-59中的“在寬帶寬干擾涂層中作為單位指標(biāo)膜的空氣隔離物的利用(Useof Air Spaces as Unit-Index Films in Large BandwidthInterference Coating)”等中被公開。
利用這三種光閥的投影器需要棱鏡組件用于光束的分離/合并，比簡(jiǎn)單的PBS更復(fù)雜?，F(xiàn)有光閥的這種多元件棱鏡組件通過下列程序可以轉(zhuǎn)換成適于本發(fā)明光閥的布局。通常以其表面法線通過一個(gè)PBS中心的方式定位一個(gè)或多個(gè)光閥?？梢酝ㄟ^繞此軸旋轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)即繞光閥表面法向旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)一個(gè)等于扭曲角的角度，如45°而保持光閥取向不變，把照明偏振光做成旋轉(zhuǎn)到適于本發(fā)明光閥的取向。然后，再把第二和第三光閥重新定位在旋轉(zhuǎn)的光學(xué)系統(tǒng)適當(dāng)表面的前部，并且以當(dāng)經(jīng)旋轉(zhuǎn)的光學(xué)系統(tǒng)的表面透射或反射時(shí)它們的圖象與第一光閥的圖象疊加的方式取向。這種結(jié)構(gòu)等于繞表面法向旋轉(zhuǎn)每個(gè)光閥，如45°，并且再在相反的方向旋轉(zhuǎn)全系統(tǒng)45°。具體地說，光閥的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)圖象，然后整個(gè)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)又把圖象轉(zhuǎn)回到正常方向。一般地，需要增加棱鏡系統(tǒng)的大小，使得元件寬到足以跨越光閥的對(duì)角線會(huì)聚光線。
圖6表示Burstyn在1994年SID Symposium Digest ofTechnical Papers on第677頁中公開的一種可以應(yīng)用在本發(fā)明中的系統(tǒng)。該系統(tǒng)以45°取向，從而適應(yīng)德克薩斯儀器數(shù)字微鏡裝置(DMD)的傾斜方向。系統(tǒng)采用氧化鉛棱鏡會(huì)合顏色。用于本發(fā)明的內(nèi)全反射(TIR)棱鏡62必須被PBS’S所取代。
圖7表示第一實(shí)施例中本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖。示于圖7中的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)繞軸120旋轉(zhuǎn)45°的系統(tǒng)，該軸是光閥110的表面法線。雖然光學(xué)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)，但光閥110的邊緣仍保持未傾斜的取向，這在投影的圖象中是理想的。從照明器中發(fā)出的一種顏色的光被分離并投入到PBS 122中對(duì)光閥124提供照明。兩種剩余的照明顏色由二向色鏡126分解并投入到PBS 128和130中，在那兒照射光閥110和132。從三個(gè)光閥反射的圖象被x棱鏡118再合并。該圖象被疊加到一個(gè)公共的未傾斜方向。
光學(xué)結(jié)構(gòu)可以被設(shè)計(jì)成只有PBS立方旋轉(zhuǎn)，從而以圖8所示的減小了投影透鏡中所需的后焦距。白色照明光束3000被偏振通過例如是由EBEF膜制造的偏振鏡3002。X立方3004的前表面3006被涂敷一側(cè)四分之一波長(zhǎng)延遲層(QWP)和綠色二向色涂層。這些涂層把綠色照明光以旋轉(zhuǎn)的偏振狀態(tài)反射到DBEF反射鏡3002以便從反射鏡反射到返回通道。然后綠色照明光被導(dǎo)向PBS3008，在那兒照射光閥3010。同時(shí)，紅色和藍(lán)色圖象成份通過綠色二向色涂層3006，并且通過X立方3004的對(duì)角線的二向色鏡分成一個(gè)第二QWP。然后被反射鏡3012和3014導(dǎo)向PBS 3028和3030，在那兒照射光閥3024和3032。延遲透鏡(未示出)使三條照明通道中的光路長(zhǎng)度相同。虛線3022表示照明斑紋沿光束3000所必須采用的取向。綠色通道中必須采用雙標(biāo)記以便在由X立方合并之后被照明的區(qū)域共享適當(dāng)?shù)墓踩∠颉?br> 本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例采用DBEF反射偏振器而非PBS分離入射光和出射光。DBEF膜有其自身的本征偏振軸。因此，如果用DBEF代替?zhèn)鹘y(tǒng)系統(tǒng)中PBS立方中的多層斜邊涂層，則可以在斜平面的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)DBEF膜以將它們的通過軸放到理想的方向，如45°方向。這種DBEF膜也可以在空氣中用作板偏振器。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，用傾斜照明而非分束器把入射和出射光束分開。圖9是一個(gè)實(shí)例，該實(shí)例在A.E.Rosenbluth和K.C.Ho共同擁有的美國(guó)待定專利申請(qǐng)No.09/085,065(IBM文檔號(hào)YO998054)，題為“從兩個(gè)光閥出射紅、綠和藍(lán)色圖象子象素并利用全反射棱鏡合并的光閥投影系統(tǒng)”中公開，其中圖示的是分束元件不是分束器。在圖9中，半波片618、620被放在偏振器612、616的后面以便使該系統(tǒng)適用于本發(fā)明的光閥608、610，即提供45°取向的理想偏振的照明。必須對(duì)TIR棱鏡614上的AR涂層進(jìn)行相位控制以避免偏振交擾。
圖10是與本發(fā)明的光閥一起使用的提供傾斜照明的另一優(yōu)選光學(xué)系統(tǒng)。示于圖10中的光學(xué)系統(tǒng)公開于1998年M.Bone et al.的Strategic Display Symposium第42頁。白光被X棱鏡1106分解，以傾斜的角度照射三個(gè)光閥1108a，1108b和1108c。光束最好經(jīng)X棱鏡1106s起偏，而且被放置在入射偏振器1104之后的半波片1102旋轉(zhuǎn)到適于本發(fā)明光閥的方向，如45°取向。Bone等人的光學(xué)系統(tǒng)通過半波片1102以及會(huì)聚解析偏振器之后的半波片1110而改型，其中會(huì)聚解析偏振器把反射的象光束投入到S偏振器中以在X棱鏡1106的上半部分合并。X立方最好用分級(jí)的二向色鏡把經(jīng)二向色涂層而發(fā)散傳播引起的顏色陰影除去。
圖11表示結(jié)合了圖9和圖10所示利用傾斜照明的實(shí)施例的特點(diǎn)的布局圖。X立方4018是“兩層”的類型，如圖10所示。TIR反射器4040和4042用于把光束傾斜地入射到光閥上。表面4040和4042上的AR涂層中的相移必定與延遲器4044或4046聯(lián)合校正偏振交擾。
圖12表示另一個(gè)與本發(fā)明一起使用的把照明光束旋轉(zhuǎn)的理想的角度，如45°方向的光學(xué)結(jié)構(gòu)。如圖所示，半波旋轉(zhuǎn)器1230、1232、1234放置在傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)1222和本發(fā)明的光閥1224、1226、1228之間。每個(gè)典型的半波片有較高的精度并在每個(gè)顏色的頻帶內(nèi)消色差，使得在照明偏振中不引入扁率。
另一種光學(xué)結(jié)構(gòu)是扭曲盒，如在Maugin限內(nèi)工作的扭曲LC層，可以用來代替上述的半波旋轉(zhuǎn)器1230、1232、1234。
另一種結(jié)構(gòu)采用電光旋轉(zhuǎn)器作為旋轉(zhuǎn)器1230、1232、1234。
這樣有一個(gè)可以電調(diào)節(jié)雙直射的優(yōu)點(diǎn)。在用于寬帶工作的光閥中，如在顏色連線的系統(tǒng)中，后面板的e場(chǎng)只沿摩擦方向?qū)︻l譜中心的波長(zhǎng)精確偏振；對(duì)于其它的波長(zhǎng)，偏振方向以不同的方式旋轉(zhuǎn)或變橢圓。這種譜變化可以通過調(diào)節(jié)施加到旋轉(zhuǎn)器上的驅(qū)動(dòng)電壓根據(jù)被透射的顏色波段而局部地得到校正。
另外，光學(xué)有源介質(zhì)可以用作旋轉(zhuǎn)器1230、1232、1234。如果有源介質(zhì)沒有雙折射(如氯酸鈉晶體)，則厚度的微小變化只在方向上引起很小的改變。光閥對(duì)比度對(duì)引入的旋轉(zhuǎn)的敏感度比對(duì)引入的相同幅度的扁率的敏感度小。
本發(fā)明的第二類實(shí)施例包括修改象素邊緣的結(jié)構(gòu)。在大多數(shù)應(yīng)用中，投射圖象的象素被分成行、列形式，即圖象象素被均勻地沿x-y格柵鋪開。通常在x和y方向的步進(jìn)大小相同。傳統(tǒng)地鏡電極具有與圖象象素電極匹配的正方形形狀。為了將反射面積最大化，把電極放在非常接近另一個(gè)的地方。
當(dāng)電極邊緣取向?yàn)橹T如45°和135°的角度時(shí)，盡管電極必須被在圖象的x，y格柵中鋪開(即在0°和90°時(shí)沿軸)，但可保持最大的反射面積。這促使在象素電極中一定程度的畸變，但這種畸變可以為象素密度很高的高分辨率的應(yīng)用中所接受；在這種情況下不能看出單個(gè)象素的形狀。圖1表示電極1000的x，y格柵，它們是由諸如45°和135°取向的片段組成的1002的鋸齒邊形成的。柱狀隔離物1003位于四對(duì)這些片段的相交處。
在象素非常高的情況下或在顯示的圖象不包含高對(duì)比度的清晰邊緣，如顯示的圖象是自然景觀的應(yīng)用中可以允許電極的形狀有更大的畸變。圖2a表示邊緣取向?yàn)?5°和135°的象素電極陣列。電極2101、2201、2301為列1。柱狀隔離物003放置在四對(duì)邊緣的相交處。圖2b，c，d進(jìn)一步表示圖2a象素電極的行列布局。
圖3表示這種類型的另一布局。當(dāng)扭曲角為45°，入射光的偏振方向?yàn)?°或90°時(shí)，圖1、2、3的結(jié)構(gòu)提供與照射光閥后面板的偏振光成直線的電極邊緣。在扭曲角不是45°的情況下，這些結(jié)構(gòu)可以調(diào)節(jié)成包括取向?yàn)?4°和144°的片段。但是對(duì)于大多數(shù)目的，54°取向的后面板電場(chǎng)和45°電極邊緣之間產(chǎn)生的9°失配并不重要。
因?yàn)檫@種不敏感性，可以在上述公開的實(shí)施例中特征邊緣的取向上做小的調(diào)整。例如考慮一個(gè)基本的實(shí)施例，電極是正方形的，入射面LC和入射光的偏振方向旋轉(zhuǎn)成與圖象的水平和垂直軸成直線的方向夾45°，以便在后面板的偏振方向與水平和垂直軸對(duì)準(zhǔn)。在這些實(shí)施例中，因?yàn)椴恍枰獙㈦姌O邊緣精確取向于0°或90°，所以不需要電極是完美的正方形；只需要與后面板偏振方向近似成直線即可。圖4表示的一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)電極4002的一個(gè)邊緣輕微地傾斜，以便從包圍柱狀隔離物4004的受擾LC收回反射象素。為了保持均勻性，給予所有的象素同樣的面積。箭頭402表示后面板的摩擦方向。包圍每個(gè)柱狀隔離物4004的受擾LC的區(qū)域沿摩擦方向取向，使得該區(qū)域覆蓋電極4002、4008、4010和4012之間的無反射切口形區(qū)域4006。
通過關(guān)于優(yōu)選實(shí)施例的描述展示了本發(fā)明，同時(shí)本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的前提下可以做形式和內(nèi)容上的改變。
權(quán)利要求
1.一種用于提供改進(jìn)的暗態(tài)的反射光閥，反射光閥包括一個(gè)透明基底；一個(gè)具有帶方向軸的液晶分子的扭曲向列相液晶層；和一個(gè)通過扭曲向列相液晶層與透明基底分離的后面板，后面板包括具有邊緣的反射電極，當(dāng)方向軸伸向后面板的表面上時(shí)邊緣平行或垂直于液晶層中分子的方向軸。
2.如權(quán)利要求1所述的反射光閥，其特征在于扭曲向列相液晶層中的分子通過在第一方向摩擦透明基底而取向?yàn)榕c反射電極的水平或垂直邊緣對(duì)齊，第一方向從后面板被摩擦的水平或垂直方向旋轉(zhuǎn)一扭曲角。
3.如權(quán)利要求1所述的反射光閥，其特征在于扭曲向列相液晶層中的分子和后面板電極邊緣通過旋轉(zhuǎn)后面板的電極邊緣而取向?yàn)楸舜藢?duì)齊。
4.如權(quán)利要求3所述的反射光閥，其特征在于后面板電極邊緣旋轉(zhuǎn)成在45°和135°定向。
5.如權(quán)利要求1所述的反射光閥，其特征在于每個(gè)后面板電極的一個(gè)選定的邊緣是傾斜的。
6.如權(quán)利要求1所述的反射光閥，其特征在于反射電極有鋸齒形邊緣。
7.一種投影系統(tǒng)，包括一種把偏振光輸送到反射光閥的照明系統(tǒng)；一個(gè)接收照明系統(tǒng)偏振光的反射光閥，反射光閥還具有一個(gè)扭曲向列相液晶層，當(dāng)偏振光出射液晶層時(shí)液晶層旋轉(zhuǎn)偏振光，反射光閥還包括一個(gè)位于液晶層一側(cè)的后面板，后面板包括反射電極，當(dāng)偏振光出射液晶層時(shí)反射電極的邊緣實(shí)質(zhì)上平行或垂直于旋轉(zhuǎn)的偏振光。
8.如權(quán)利要求7所述的反射光閥，其特征在于照明系統(tǒng)包括一個(gè)具有旋轉(zhuǎn)的立方邊緣的偏振束分束器，直線定位液晶層的方向。
9.如權(quán)利要求7所述的反射光閥，其特征在于照明系統(tǒng)包括一個(gè)具有邊緣在與反射光閥成預(yù)選角度方向取向的偏振分束器。
10.如權(quán)利要求9所述的反射光閥，其特征在于預(yù)選的角度大于0°。
11.如權(quán)利要求7所述的反射光閥，其特征在于投影系統(tǒng)包括多個(gè)反射光閥。
12.如權(quán)利要求11所述的反射光閥，其特征在于反射光閥中的一個(gè)或多個(gè)定位成反射光閥的表面法線通過偏振分束器的中心，照明系統(tǒng)在預(yù)選角度方向繞表面法線旋轉(zhuǎn)。
13.如權(quán)利要求7所述的反射光閥，其特征在于照明系統(tǒng)包括一個(gè)分離入射和出射光束的DBEF反射偏振器，DBEF反射偏振器旋轉(zhuǎn)到預(yù)定角度的方向。
14.如權(quán)利要求7所述的反射光閥，其特征在于照明系統(tǒng)包括多個(gè)分離輸入和輸出光束的分束元件；和多個(gè)定位于多個(gè)分束元件和光閥之間的半波片，多個(gè)半波片用于在預(yù)定的偏振方向產(chǎn)生偏振照明。
15.如權(quán)利要求7所述的反射光閥，其特征在于投影系統(tǒng)還包括一個(gè)放置在照明系統(tǒng)和光閥之間的半波旋轉(zhuǎn)器，半波旋轉(zhuǎn)器用于把偏振光旋轉(zhuǎn)到預(yù)定的方向。
16.如權(quán)利要求7所述的反射光閥，其特征在于投影系統(tǒng)還包括一個(gè)扭曲盒，放置在照明系統(tǒng)和光閥之間，扭曲盒用于把偏振光旋轉(zhuǎn)到預(yù)定方向。
17.如權(quán)利要求7所述的反射光閥，其特征在于投影系統(tǒng)還包括一種光學(xué)有源介質(zhì)，放置在照明系統(tǒng)和光閥之間，用于把偏振光旋轉(zhuǎn)到預(yù)定的方向。
18.如權(quán)利要求7所述的反射光閥，其特征在于投影系統(tǒng)還包括一種具有可調(diào)雙折射率的電光介質(zhì)，它放置在照明系統(tǒng)和光閥之間，該電光介質(zhì)用于把偏振光旋轉(zhuǎn)到對(duì)于從照明系統(tǒng)接收到的每種顏色的偏振光的預(yù)定方向。
全文摘要
液晶(LC)光閥包括一個(gè)扭曲向列相LC層,液晶分子與反射鏡后面板對(duì)準(zhǔn),由此提供改進(jìn)的對(duì)比度和效率,以及減弱的暗態(tài)下柱狀隔離物的可視性。本發(fā)明旨在提供一種LC結(jié)構(gòu),其特征在于在與象素邊緣成直線的方向上摩擦。LC層與傳統(tǒng)的TN光閥中的LC有相同的扭曲旋轉(zhuǎn)和雙折射。通過用偏振方向關(guān)于x,y,象素軸旋轉(zhuǎn)扭曲角的光照射光閥,并通過會(huì)聚反射光的正交偏振成份來維持偏振控制。
文檔編號(hào)G03B21/28GK1265474SQ0010198
公開日2000年9月6日 申請(qǐng)日期2000年2月1日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月2日
發(fā)明者K·C·霍, 陸珉華, A·E·羅森布魯斯, 楊界雄 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司