相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)涉及2008年6月4日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)no.12/156,683“displaydevice”(顯示裝置)(代理人檔案號(hào)no.95194936.093001)、2010年8月9日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)no.12/853.286“stereoscopicflatpaneldisplaywithsynchronizedbacklight,polarizationcontrolpanel,andliquidcrystaldisplay”(具有同步背光、偏振控制面板和液晶顯示器的立體平板顯示器)(代理人檔案號(hào)no.95194936.093101)，2010年8月9日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)no.12/853,274“stereoscopicflatpaneldisplaywithupdatedblankingintervals”(具有更新的消隱間隔的立體平板顯示器)(代理人檔案號(hào)no.95194936.266001)、2010年8月9日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)no.12/853,279“stereoscopicflatpaneldisplaywithscrollingbacklightandsynchronizedliquidcrystaldisplayupdate”(具有滾動(dòng)背光和同步液晶顯示更新的立體平板顯示器)(代理人檔案號(hào)no.95194936.266101)、2010年8月9日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)no.12/853,265“stereoscopicflatpaneldisplaywithacontinuouslylitbacklight”(具有連續(xù)發(fā)光背光的立體平板顯示器)(代理人檔案號(hào)no.95194936.266201)以及2010年8月9日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)no.12/853,273“segmentedpolarizationcontrolpanel”(分段偏振控制面板)(代理人檔案號(hào)no.95194936.266301)，所有這些申請(qǐng)全文以引用方式并入本文。此外，本申請(qǐng)涉及并要求2014年10月21日提交的名稱為“highpowerhandlingpolarizationswitches”(高功率工作的偏振開關(guān))(代理人檔案號(hào)no.375000)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)no.62/066,624的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)全文以引用方式全部并入本文。

本公開整體涉及顯示器，更具體地講，涉及具有液晶器(lc)調(diào)制面板和偏振控制面板(pcp)的立體平板顯示器。

背景技術(shù)：

偏振開關(guān)常常用于為單投影儀3d投影顯示器暫時(shí)編碼立體圖像。一個(gè)示例是zscreen，其可以包括中性線性輸入偏振器，接著是交替接合的液晶π單元(pi-cell)。由于來自很多投影儀模型的輸出基本不是偏振的，諸如基于texasinstrumentsdlp微型顯示器的那些，因此超過一半的能量被偏振開關(guān)的輸入偏振器吸收。這種能量消散在光學(xué)組件中，導(dǎo)致局部發(fā)熱。通常利用光學(xué)粘合劑組裝偏振開關(guān)，以消除產(chǎn)生光損失和性能劣化(例如對(duì)比度和透射波前失真)的空氣-玻璃界面。這種組件中的局部發(fā)熱導(dǎo)致應(yīng)變分布，通常引起使性能劣化的顯著雙折射。在3d顯示器中，這表現(xiàn)為立體對(duì)比度(scr)的損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開的一方面，一種偏振開關(guān)可以包括能進(jìn)行操作以接收光的第一組件。第一組件可以包括第一端蓋、與第一端蓋相鄰并定位成從第一端蓋接收光的第一偏振器、與第一偏振器相鄰并定位成從第一偏振器接收光的第二端蓋。第二組件可以被定位成從第一組件接收光，并可以包括第三端蓋，與第三端蓋相鄰并定位成從第三端蓋接收光的第二偏振器，與第二偏振器相鄰并定位成從第二偏振器接收光的第一單元，定位為與第一單元相鄰并定位成從第一單元接收光的第一補(bǔ)償器，定位為與第一補(bǔ)償器相鄰并定位成從第一補(bǔ)償器接收光的第二補(bǔ)償器，與第二基板相鄰并定位成從第二補(bǔ)償器接收光的第二單元，與第二單元相鄰并定位成從第二單元接收光的第三補(bǔ)償器，與第三補(bǔ)償器相鄰并定位成從第三補(bǔ)償器接收光的第四端蓋，其中空氣隙將第一組件與第二組件分開?？諝庀犊梢栽诖蠹s0.5-10mm的范圍內(nèi)。

此外，第一端蓋可以是borofloat玻璃，并可以涂布有抗反射涂層。第一、第二、第三和第四端蓋的厚度可以在大約3-12mm的范圍內(nèi)。第二端蓋可以是人造熔融石英。第一偏振器可以是碘或染料偏振器，第二偏振器可以是染料或碘偏振器。第一單元和第二單元可以是液晶單元，例如π單元。第一、第二和第三補(bǔ)償器可以是-c補(bǔ)償器。

根據(jù)本公開的另一方面，一種高功率工作的偏振系統(tǒng)可以包括能進(jìn)行操作以接收光的第一光學(xué)組件。第一光學(xué)組件可以包括能進(jìn)行操作以接收光的第一基板、與第一基板相鄰并能進(jìn)行操作以從第一基板接收光的第一偏振器以及與第一偏振器相鄰的平面化層。高功率工作的偏振系統(tǒng)還可以包括能進(jìn)行操作以從第一光學(xué)組件接收光的第二光學(xué)組件。第二光學(xué)組件可以包括定位成從第一光學(xué)組件的平面化層接收光的第二基板、在光路中在第二基板之后定位的第一液晶單元，定位成從第一液晶單元接收光的第二液晶單元、在光路中在第二液晶單元之后定位的第三基板以及位于第一光學(xué)組件和第二光學(xué)組件之間的空氣隙?？諝庀兜暮穸瓤梢栽诖蠹s0.5-10mm的范圍內(nèi)。第二光學(xué)組件還可以包括定位成從第二基板接收光的第二偏振器，其中第二偏振器可以是染料或碘偏振器，第一光學(xué)組件中的第一偏振器可以是染料或碘偏振器。此外，第一和第二偏振器可以是染料偏振器、碘偏振器或它們的任意組合。

此外，第一、第二和第三端蓋可以是borofloat玻璃，第一和第二液晶單元可以是π單元。平面化層可以涂布有抗反射涂層，并可以與第一偏振器基板近似折射率匹配。而且，第二光學(xué)組件可以包括位于第一和第二液晶單元之間的第一和第二補(bǔ)償器以及位于第二液晶單元之后第三端蓋之前的第三補(bǔ)償器，其中第一、第二和第三補(bǔ)償器可以是-c補(bǔ)償器，例如zeon250。

根據(jù)本公開的另一方面，描述了一種液晶裝置，其在高輻照度條件下保持偏振/幅度調(diào)制的性能。論述了在高熱負(fù)載下隔離偏振元件的配置，其允許對(duì)應(yīng)力雙折射敏感的其他元件(例如玻璃)保持接近最佳的熱條件。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀本公開的全文后，本公開的這些和其他優(yōu)點(diǎn)以及特征將變得顯而易見。

附圖說明

實(shí)施例通過示例的方式在附圖中示出，其中類似的附圖標(biāo)號(hào)表示類似的部件，并且其中：

圖1是示出了根據(jù)本公開的影院偏振開關(guān)上入射光通量時(shí)立體對(duì)比度的損失的示意圖；

圖2a和圖2b是示出了根據(jù)本公開針對(duì)高功率工作的偏振開關(guān)的兩種配置的示意圖；

圖3是示出了根據(jù)本公開在圖1的光通量加載下空氣間隔的偏振開關(guān)的穩(wěn)定性的示意圖；以及

圖4a、圖4b和圖4c是示出了采用高功率工作的偏振開關(guān)的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

偏振開關(guān)常常用于為單投影儀3d投影顯示器暫時(shí)編碼立體圖像。一個(gè)示例是zscreen，其可以包括中性線性輸入偏振器，接著是交替接合的液晶π單元。由于來自很多投影儀模型的輸出基本不是偏振的，諸如基于texasinstrumentsdlp微型顯示器的那些，因此超過一半的能量被偏振開關(guān)的輸入偏振器吸收。這種能量消散在光學(xué)組件中，導(dǎo)致局部發(fā)熱。通常利用光學(xué)粘合劑組裝偏振開關(guān)，以消除產(chǎn)生光損失和性能劣化(例如對(duì)比度和透射波前失真)的空氣-玻璃界面。這種組件中的局部發(fā)熱導(dǎo)致應(yīng)變分布，通常引起使性能劣化的顯著雙折射。在3d顯示器中，這表現(xiàn)為立體對(duì)比度(scr)的損失。scr是透射通過3d眼鏡鏡片的期望圖像的亮度與其他眼睛期望的亮度之比。可以利用本公開的實(shí)施例產(chǎn)生優(yōu)化scr和其他光學(xué)性能特性的光學(xué)組件。

根據(jù)本公開的一方面，偏振開關(guān)可以包括可操作以接收光的第一組件。第一組件可以包括第一端蓋、與第一端蓋相鄰并定位成從第一端蓋接收光的第一偏振器、與第一偏振器相鄰并定位成從第一偏振器接收光的第二端蓋。第二組件可以被定位成從第一組件接收光，并可以包括第三端蓋、與第三端蓋相鄰并定位成從第三端蓋接收光的第二偏振器、與第二偏振器相鄰并定位成從第二偏振器接收光的第一單元、定位為與第一單元相鄰并定位成從第一單元接收光的第一補(bǔ)償器、定位為與第一補(bǔ)償器相鄰并定位成從第一補(bǔ)償器接收光的第二補(bǔ)償器、與第二基板相鄰并定位成從第二補(bǔ)償器接收光的第二單元、與第二單元相鄰并定位成從第二單元接收光的第三補(bǔ)償器、與第三補(bǔ)償器相鄰并定位成從第三補(bǔ)償器接收光的第四端蓋，其中空氣隙將第一組件與第二組件分開?？諝庀犊梢栽诖蠹s0.5-10mm的范圍內(nèi)。

此外，第一端蓋可以是borofloat玻璃，并可以涂布有抗反射涂層。第一、第二、第三和第四端蓋的厚度可以在大約3-12mm的范圍內(nèi)。第二端蓋可以是人造熔融石英。第一偏振器可以是碘或染料偏振器，第二偏振器可以是染料或碘偏振器。第一單元和第二單元可以是液晶單元，例如π單元。第一、第二和第三補(bǔ)償器可以是-c補(bǔ)償器。

根據(jù)本公開的另一方面，高功率工作的偏振系統(tǒng)可以包括可操作以接收光的第一光學(xué)組件。第一光學(xué)組件可以包括可操作以接收光的第一基板、與第一基板相鄰并可操作以從第一基板接收光的第一偏振器以及與第一偏振器相鄰的平面化層。高功率工作的偏振系統(tǒng)還可以包括可操作以從第一光學(xué)組件接收光的第二光學(xué)組件。第二光學(xué)組件可以包括定位成從第一光學(xué)組件的平面化層接收光的第二基板、在光路中在第二基板之后定位的第一液晶單元、定位成從第一液晶單元接收光的第二液晶單元、在光路中在第二液晶單元之后定位的第三基板以及位于第一光學(xué)組件和第二光學(xué)組件之間的空氣隙?？諝庀兜暮穸瓤梢栽诖蠹s0.5-10mm的范圍內(nèi)。第二光學(xué)組件還可以包括定位成從第二基板接收光的第二偏振器，其中第二偏振器可以是染料或碘偏振器，第一光學(xué)組件中的第一偏振器可以是染料或碘偏振器。此外，第一和第二偏振器可以是染料偏振器、碘偏振器或它們的任意組合。

此外，第一、第二和第三端蓋可以是borofloat玻璃，第一和第二液晶單元可以是π單元。平面化層可以涂布有抗反射涂層，并可以與第一偏振器基板近似折射率匹配。而且，第二光學(xué)組件可以包括位于第一和第二液晶單元之間的第一和第二補(bǔ)償器以及位于第二液晶單元之后且第三端蓋之前的第三補(bǔ)償器，其中第一、第二和第三補(bǔ)償器可以是-c補(bǔ)償器，例如zeon250。

根據(jù)本公開的另一方面，描述了液晶裝置，其在高輻照度條件下保持偏振/幅度調(diào)制的性能。論述了在高熱負(fù)載下隔離偏振元件的配置，其允許對(duì)應(yīng)力雙折射敏感的其他元件(例如玻璃)保持接近最佳熱條件。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀本公開的全文后，本公開的這些和其他優(yōu)點(diǎn)以及特征將變得顯而易見。

圖1是示出了影院偏振開關(guān)上入射光通量時(shí)立體對(duì)比度的損失的示意圖。在圖1中，影院偏振開關(guān)可以是劇場(chǎng)zscreen。至少在共有的美國(guó)專利no.4,792,850和美國(guó)專利no.7,477,206中大體論述了zscreen，將這兩個(gè)專利全文以引用方式并入本文。圖1示出了在用于基于dlp的數(shù)字影院投影儀時(shí)3d偏振開關(guān)的局部發(fā)熱的影響。隨著光通量輸出增大，光學(xué)組件上的熱負(fù)載也增大。關(guān)聯(lián)的應(yīng)變?cè)诓Ａе挟a(chǎn)生應(yīng)力雙折射，其劣化了保持scr所需的精確偏振控制。輸入偏振器后方的任何玻璃中的應(yīng)力雙折射促進(jìn)了這種劣化。這包括液晶單元以及光學(xué)性能所需的任何出射端蓋。該圖示出，對(duì)于在平均尺寸的影院屏幕上實(shí)現(xiàn)亮度標(biāo)準(zhǔn)所需的典型光通量輸出，scr出現(xiàn)顯著損失。在與和系統(tǒng)的其他元件相關(guān)聯(lián)的scr損失組合時(shí)，結(jié)果是有超過可接受水平的重影。研究表明，減小的scr導(dǎo)致所感知的圖像深度損失，甚至導(dǎo)致視覺不適。

片狀偏振器通常由通過tac保護(hù)膜界定的功能性pva層組成。偏振器通常利用壓敏粘合劑被粘合到一個(gè)玻璃層，例如輸入玻璃端蓋，利用熱固或uv固化粘合劑使偏振器的另一表面掩埋在光學(xué)組件中。tac、玻璃和粘合劑的折射率接近匹配，因此組件的透射波前失真可能相當(dāng)好。

常規(guī)的片狀偏振器是利用基于幅材的工藝制造的，這使得難以實(shí)現(xiàn)低的透射波前失真(twd)。整個(gè)結(jié)構(gòu)的局部光學(xué)路徑長(zhǎng)度中的起伏導(dǎo)致twd，在獨(dú)立膜測(cè)量中容易觀察到這種情況。此外，由于表面輪廓，在反射(單面粘合)中可以觀察到不規(guī)則性，層壓工藝常常會(huì)帶來更大尺度的平坦性問題。然而，在光學(xué)平坦玻璃之間兩個(gè)表面都折射率匹配時(shí)，這些問題被減輕到可接受的水平。

在大多數(shù)情況下，熱需求狀況中使用的二向色性片狀偏振器需要更耐久的染料物料化學(xué)性質(zhì)而不是更常見的碘化學(xué)性質(zhì)。染料型偏振器可以承受更高的溫度，但其效率(諸如內(nèi)部透射效率和偏振效率)往往會(huì)低于碘偏振器。減小偏振效率還減小了立體對(duì)比度，而內(nèi)部透射損失劣化了3d圖像亮度。染料偏振器常常在光譜的藍(lán)色部分中的透射率更低，因此系統(tǒng)損耗可能由于額外的色彩平衡損失而超過適光偏振器測(cè)量預(yù)期的損耗。出于可靠性原因使用染料型偏振器可能導(dǎo)致scr和圖像亮度之間不希望有的折衷狀況。

用于從現(xiàn)有技術(shù)的偏振開關(guān)提取熱的方法的成功希望渺茫?？梢允褂蔑L(fēng)扇移動(dòng)外表面上方的空氣，這樣能夠稍微減輕性能損失問題，并增大在災(zāi)害性故障之前產(chǎn)品能夠工作的功率密度。然而，因?yàn)槲諏?通常可以是大約25微米的pva)可以掩埋在熱導(dǎo)率非常差的厚度相當(dāng)大的玻璃中，所以此類措施不會(huì)解決熱負(fù)載問題。

可以通過產(chǎn)生兩個(gè)空氣間隔的結(jié)構(gòu)來使偏振器與后續(xù)的元件熱隔離。偏振器和偏振開關(guān)的后續(xù)功能性元件(例如液晶單元和任何補(bǔ)償膜)可以在涂布ar的平坦玻璃端蓋之間獨(dú)立層壓，在它們之間引入空氣間隔。這可以在原則上顯著減小應(yīng)力雙折射，同時(shí)保持高度的光學(xué)性能。在很多情況下，玻璃端蓋相當(dāng)厚，例如大約3-12mm，這是保持透射波前失真所需的，并且玻璃端蓋由borofloat玻璃組成。這樣一來，偏振器層壓體的出射端蓋和后續(xù)組件的入射端蓋有可能引入其自己的應(yīng)力雙折射。特別關(guān)注的是前者，其與吸收偏振器直接相鄰地安置。

實(shí)現(xiàn)了優(yōu)選實(shí)施例，因?yàn)樗鼈儯?1)基本消除了由偏振器熱負(fù)載產(chǎn)生的應(yīng)力雙折射問題；(2)實(shí)現(xiàn)高度的光學(xué)性能(例如低透射波前失真)；以及(3)基本消除了圖像亮度和立體對(duì)比度(scr)之間的折衷。

端蓋的功能是為外部抗反射涂層提供承載基板，其可以基本消除輸入/輸出空氣-玻璃界面處的反射，并在通過組件的局部集成光學(xué)路徑長(zhǎng)度上提供期望的一致性。與偏振器表面折射率匹配的更薄的拋光玻璃也可以在減小不規(guī)則性方面相當(dāng)有效。然而，薄的玻璃在層壓工藝中容易畸變，這樣一來，不規(guī)則性的減小可能伴隨著(甚至更嚴(yán)重的)光焦度的引入。這與通過基板順應(yīng)性實(shí)現(xiàn)的光學(xué)粘合劑厚度的不均勻性相關(guān)聯(lián)。在需要偏振開關(guān)孔徑尺寸大時(shí)，常常使用大約3-12mm范圍內(nèi)的基板確保在層壓工藝中不發(fā)生彎折，彎折本來可能會(huì)產(chǎn)生光焦度。

用于3d投影的液晶偏振開關(guān)具有規(guī)定的延遲值，該延遲值表示其和眼鏡之間的鎖鑰關(guān)系。經(jīng)由熱負(fù)載引入的任何延遲破壞了這種關(guān)系，導(dǎo)致圖像重影?；逯姓T發(fā)的延遲量與四個(gè)重要參數(shù)成比例：溫度分布(熱梯度)、熱膨脹系數(shù)、應(yīng)力-光學(xué)系數(shù)和厚度。通過偏振開關(guān)的光椎在中心產(chǎn)生更高的功率密度，從而在中心產(chǎn)生更高的熱集中。這一熱量產(chǎn)生應(yīng)變分布，對(duì)于大部分玻璃，應(yīng)變分布導(dǎo)致顯著的延遲。保持平坦度通常所需的玻璃不良的熱導(dǎo)率、投影儀超過一半的光通量輸出的不均勻吸收以及很大的厚度對(duì)于在針對(duì)常規(guī)玻璃的控制下保持光學(xué)延遲都是有問題的。用于光學(xué)基板的典型玻璃具有大約5-10(x10^-6/℃)范圍內(nèi)的cte，其中熔融二氧化硅具有大約小一個(gè)數(shù)量級(jí)的cte。其他材料可以具有更典型的玻璃cte值，但具有異常低的應(yīng)力光學(xué)系數(shù)(2-10(x10^-8mm²/n)。這些常常是具有高鉛含量的玻璃，其可能引起環(huán)境合規(guī)性問題。熔融二氧化硅具有相當(dāng)?shù)湫偷膽?yīng)力光學(xué)系數(shù)(3-4x10^-6/℃)，但具有低的光學(xué)吸收性和低的cte，并且容易以大件獲得，因此是適當(dāng)?shù)幕濉?/p>

圖2a和圖2b是示出了針對(duì)高功率工作的偏振開關(guān)的兩種配置的示意圖，包括但不限于zscreens。圖2a和圖2b可以是光學(xué)系統(tǒng)的部分，該光學(xué)系統(tǒng)可以包括偏振分束器、轉(zhuǎn)子和反射器。這種光學(xué)系統(tǒng)可大體在共有的美國(guó)專利no.7,905,602中論述，該專利全文以引用方式并入本文。圖2a和圖2b包括兩個(gè)組件：輸入組件，其可以負(fù)責(zé)形成部分/完全偏振的輸入光；第二組件，其可以被動(dòng)或主動(dòng)操控或調(diào)制偏振的線性狀態(tài)。在圖2a和圖2b二者中，兩個(gè)組件可以彼此由空氣隙間隔開。該空氣隙可以在大約0.5-10mm厚的范圍內(nèi)。

如圖2a和圖2b所示，第一組件或輸入組件可以包括線性偏振器，其可以至少具有輸入端蓋，在一些情況下，在空氣隙之前具有輸出端蓋。第二組件可以包括兩個(gè)液晶單元或π單元以操控或調(diào)制光。在一些情況下，凈化(clean-up)偏振器可以位于這兩個(gè)液晶單元之前。此外，第二組件可以包括定位為與空氣隙相鄰并在第一液晶單元之前或者在偏振器之前(如果第二組件中包括偏振器的話)的端蓋。此外，另一個(gè)端蓋可以位于第二液晶單元之后。此外，第一組件可以從偏振分束器接收光，其中光可以透射穿過偏振分束器和/或被偏振分束器反射。在一些實(shí)施例中，偏振分束器可以是macneille偏振分束器或線柵偏振分束器。

圖2a和圖2b可以在線性偏振器之前的輸入端蓋處接收光。在光傳播通過輸入端蓋和線性偏振器之后，光可能遇到空氣隙。下一個(gè)端蓋可以從空氣隙接收光并將光引導(dǎo)到偏振器或第一液晶單元之一。然后可以將光從第一液晶單元引導(dǎo)到第二液晶單元，然后離開最后的端蓋。如圖2a和圖2b所示，在第一液晶單元和第二液晶單元之間以及第二液晶單元之后可以設(shè)置有-c補(bǔ)償器。

圖2a示出了第一端蓋201、第一偏振器205、第二端蓋210、空氣間隔隙215、第三端蓋220、第二偏振器225、第一單元230、第一補(bǔ)償器240、第二補(bǔ)償器250、第二單元260、第三補(bǔ)償器270和第四端蓋280。

在圖2a中，第一組件包括第一端蓋201，其可以是輸入平坦玻璃基板，可以有抗反射涂層(ar涂層)。因?yàn)檫@個(gè)基板在源自偏振器的光路的上游，所以不需要在熱負(fù)載下保持低水平雙折射。第一端蓋201可以是較為廉價(jià)的玻璃，具有在負(fù)載下保持平坦所需的足夠大厚度。端蓋的厚度可以在大約3-12mm厚的范圍內(nèi)。然而，第一端蓋201可以有充分大的機(jī)械穩(wěn)定性，使其保持平坦并不會(huì)在偏振器后方的元件中引入應(yīng)力雙折射。玻璃或端蓋中可接受的雙折射可以在大約5nm/cm的范圍內(nèi)。該第一端蓋201或玻璃基板之后為第一偏振器205，第一偏振器205可以是高度耐用的形成顯著偏振光的線性偏振器。該偏振器可以是高透射染料型偏振器，其偏振效率不足以作為獨(dú)立的偏振器。即，預(yù)期“凈化”偏振器包含在第二組件中，使得該組合比單個(gè)高偏振效率染料型偏振器具有更好的偏振效率。偏振效率可以為大于99.99％或大于1000:1的scr。盡管圖2a和圖2b的第二偏振器或凈化偏振器可以包括在第二組件中，但在另一個(gè)實(shí)施例中，圖2a和圖2b中的第二偏振器或凈化偏振器可以不是第二組件的一部分，例如在光學(xué)系統(tǒng)中采用偏振分束器時(shí)。此外，無論是否在光學(xué)系統(tǒng)中采用偏振分束器，凈化偏振器的第二偏振器都可以不是第二組件的部分。

圖2a的第一組件可以包括第一端蓋201、第一偏振器205和第二端蓋210。在圖2a的第一組件中，第一偏振器205可以后隨第二端蓋210或第二體基板，其形狀因子可以類似于第一端蓋201或輸入基板，但使用不同的材料。第二端蓋210可以由具有相對(duì)低的熱膨脹系數(shù)(cte)、相對(duì)低的應(yīng)力光學(xué)系數(shù)或每者組合的材料組成。示例性材料是人造熔融石英(sfs)，其具有大約5-10(x10^-7/℃)的cte，以及大約(3-4x10^-6/℃)的應(yīng)力光學(xué)系數(shù)。在第一偏振器205中發(fā)生吸收時(shí)，局部溫度升高，結(jié)果即使在使用厚基板時(shí)，也有相對(duì)低的基板延遲。低的基板延遲可以大約為5nm。

通常利用光學(xué)粘合劑將圖2a的第一組件的第一端蓋201、第一偏振器205和第二端蓋210近似折射率匹配在一起。例如端蓋、第一偏振器和第二端蓋的折射率可以彼此在大約0.05之內(nèi)。除了滿足機(jī)械/耐用性要求之外，粘合劑的期望屬性包括水白色透射、低霧度、低硬度(例如可能是隔離三個(gè)基板的不同熱機(jī)械屬性所需)和近似匹配第一組件的三個(gè)元件的折射率。

繼續(xù)對(duì)圖2a的實(shí)施例的論述，第一和第二組件可以由空氣隙215隔開。圖2a的第二組件可以分別包括第三端蓋220、第二偏振器225、第一單元230、第一補(bǔ)償器240和第二補(bǔ)償器250、第二單元260、第三補(bǔ)償器270和第四端蓋280。在第二組件中，第一單元230和第二單元260可以是液晶單元，例如π單元。第一補(bǔ)償器240、第二補(bǔ)償器250和第三補(bǔ)償器270可以是-c補(bǔ)償器，并且均可以是zeon250-c補(bǔ)償器。補(bǔ)償器可以在大約200-300的范圍內(nèi)。補(bǔ)償器可以為寬視場(chǎng)環(huán)境改善對(duì)比度，還有其他。

在圖2a的第二組件中，第二偏振器225可以是凈化偏振器，其可以根據(jù)需要吸收來自第一組件的少量殘余光，以獲得期望偏振程度。這產(chǎn)生了偏振的非常純粹的線性狀態(tài)，但在第二組件上具有非常小的熱負(fù)載。由于吸收率低，第二偏振器225或凈化偏振器可以是較不耐用的碘偏振器，其可以具有平坦光譜響應(yīng)的期望屬性，以及由碘的化學(xué)性質(zhì)實(shí)現(xiàn)的大約96-99％范圍內(nèi)的高內(nèi)部透射率，以及使用一對(duì)偏振器時(shí)能忍受的低偏振效率。此外，第二組件上的低熱負(fù)載可以允許第三端蓋220或入射基板是更低成本的borofloat玻璃。在實(shí)踐中，例如大約2％的水平的吸收率在入射基板、液晶玻璃基板和出射基板上產(chǎn)生非常少的熱量，因此產(chǎn)生非常少的應(yīng)力雙折射。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，由于光吸收造成的溫度升高充分低，從而可以利用廉價(jià)玻璃例如borofloat玻璃制造整個(gè)第二組件。例如，溫度升高可以在大約小于10攝氏度的范圍內(nèi)。

圖2b可以包括第一組件和第二組件。此外，圖2b的第一組件可以包括第一端蓋203、第一偏振器207和平面化層209?？梢杂煽諝庀?11將第一和第二組件隔開。圖2b的第二組件可以包括第二端蓋222、第二偏振器227、第一單元232、第一補(bǔ)償器242、第二補(bǔ)償器252、第二單元262、第三補(bǔ)償器272和第三端蓋282。在不同的實(shí)施例中，第一和第二偏振器可以是染料偏振器或碘偏振器，或者任何其他適當(dāng)?shù)钠衿鳎蛩鼈兊娜我饨M合。在僅有第一偏振器的實(shí)施例中，第一偏振器可以是染料或碘偏振器，或任何其他適當(dāng)?shù)钠衿鳌?/p>

圖2b的第一組件可以包括第一端蓋203和第一偏振器207。在圖2b的第一組件中，可以在圖2b的第一組件中不再用圖2a中所示的第二端蓋210或出射基板，并可以利用薄(可能涂布ar)的平面化層209替代它。平面化層與偏振器基板基本折射率匹配，并可以包含被鑄造到偏振器表面上的uv固化樹脂。這一層通常厚度在大約20-100微米的范圍內(nèi)，但其不再用空氣-偏振器界面，從而在功能上去除了不規(guī)則性而無需體基板(和關(guān)聯(lián)的成本和厚度)。此平面化層209另外可以被拋光以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)钠教苟取４瞬牧峡梢允蔷哂邢喈?dāng)高硬度的丙烯酸，這可能是在處理或凈化它時(shí)避免刮擦所需的。它可以進(jìn)一步具有高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和特定的表面化學(xué)性質(zhì)，這可能是沉積高質(zhì)量ar涂層所需的。例如，硬度可以大約為90肖氏硬度a，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可以大約為100攝氏度。

圖2b中的平面化層209的益處可以是其將基板厚度減小了1000x-5000x的比例，同時(shí)仍然執(zhí)行期望的光學(xué)功能。這將延遲減小了相近倍數(shù)，還有助于克服對(duì)在偏振器處俘獲熱有責(zé)任的熱傳導(dǎo)問題。此熱不僅造成延遲，而且用于確定光學(xué)損傷閾值。在光通量密度足以驅(qū)動(dòng)高于90c的偏振器溫度時(shí)，更高耐用性染料偏振器可能失效。因不再用厚的出射基板，外部排熱方法(例如風(fēng)扇)可以更有效，由此在光通量高時(shí)降低了偏振器溫度?？梢酝ㄟ^出射偏振器基板和第二組件的輸入基板之間的通道推送過濾后的空氣，這有效地釋放了偏振器處累積的熱。

有幾種用于生產(chǎn)平面化層的制造方法。在一種示例性方法中，可以首先利用壓敏粘合劑(psa)將偏振膜層壓到第一端蓋或入射基板。偏振器可以具有表面處理、硬涂層或可以具有例如利用等離子體處理的表面激活，以促進(jìn)與平面化層的強(qiáng)粘附?？梢栽谄衿魃戏峙湟后w樹脂，并向樹脂中壓入平坦鑄造模具，使它遍布于偏振器表面上?？梢岳妹撃２牧咸幚龛T造模具以在固化時(shí)阻止粘合。鑄造模具可以由拋光的玻璃材料組成，該材料對(duì)uv輻射是透明的。在獲得期望的樹脂厚度之后，在鑄造模具大致平行于輸入基板對(duì)準(zhǔn)時(shí)，將該樹脂暴露于uv輻射，使其固化。利用機(jī)械或熱工藝從樹脂中釋放鑄造模具，暴露與鑄造模具的平坦度共形的樹脂表面。然后這個(gè)表面可以施加額外的涂層，諸如ar涂層。

圖2b中所示的第二組件可以包括主動(dòng)或被動(dòng)操控從第一組件出射的光偏振狀態(tài)的元件。在圖2a和圖2b的示例中，第二組件可以至少包括入射基板，接著是凈化偏振器、兩個(gè)液晶π單元和出射基板。如圖2b所示，還可以包括分別在第一單元232和第二單元262之間的第一補(bǔ)償器242和第二補(bǔ)償器252。此外，可以有沿光路位于第二單元262之后的第三補(bǔ)償器272。補(bǔ)償器可以是-c補(bǔ)償器，例如zeon250補(bǔ)償器。

圖2a和圖2b之間的一個(gè)差異在于，圖2a的第一組件可以具有體sfs基板，圖2b的第一組件可以具有平面化層。這些元件都可以利用折射率匹配的粘合劑粘結(jié)性地粘合。

此外，如圖2a、圖2b、圖4a、圖4b和圖4c所示，在光學(xué)系統(tǒng)中采用或不采用偏振分束器時(shí)，第一偏振器可以是染料偏振器、碘偏振器或任何其他適當(dāng)?shù)钠衿?。此外，在光學(xué)系統(tǒng)中采用或不采用偏振分束器時(shí)，在光學(xué)系統(tǒng)中采用偏振分束器時(shí)，可以去除圖2a和圖2b的第二偏振器。

圖3是示出了在光通量負(fù)載下用于圖2a的空氣間隔的偏振開關(guān)的立體對(duì)比度(scr)的穩(wěn)定性的曲線圖。圖3示出了與圖1針對(duì)常規(guī)偏振開關(guān)的情況相比，隨著光通量負(fù)載增大，scr基本保持不變。除了前述元件之外，組件可以包括操縱偏振狀態(tài)的額外的膜。例如，可以使用延遲膜以增強(qiáng)視場(chǎng)，如共有的美國(guó)專利no.8,638,400中所述，該專利全文以引用方式并入本文。像玻璃基板那樣，延遲膜可以類似地容易發(fā)生由熱-機(jī)械負(fù)載造成的應(yīng)力。此負(fù)載可能是因?yàn)閷訅汗に?、微分cte(即使在熱均衡中也可能存在)以及由于光通量分布而造成的不均勻熱。優(yōu)選的基板基于cop或coc基板，與基于(例如)聚碳酸酯(pc)的延遲膜相比，其往往會(huì)相對(duì)地不受此類應(yīng)力影響。

圖4a、圖4b和圖4c是示出了采用高功率工作的偏振開關(guān)的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。圖4a示出了可以由偏振分束器410接收的輸入圖像光400。偏振分束器(pbs)另選地可以是macneillepbs或線柵pbs。pbs410可以沿第一光路460透射光并且沿第二光路470向反射器420反射光。在圖4a中，第一光路460上的光可以遇到第一偏振開關(guān)450，第一偏振開關(guān)450可以是圖2a和圖2b中前述實(shí)施例的任一種。此外，第二光路470上的光可以被傳遞到轉(zhuǎn)子430，轉(zhuǎn)子430可以是半波片，然后光可以被引導(dǎo)至第二偏振開關(guān)440。第二偏振開關(guān)440也可以是圖2a和圖2b中所述實(shí)施例的任一種。通常，第一和第二偏振開關(guān)可以是類似實(shí)施例，例如圖4a的第一和第二偏振開關(guān)都可以是圖2b的實(shí)施例。

圖4b示出了可以由偏振分束器410接收的輸入圖像光400。偏振分束器(pbs)另選地可以是macneillepbs或線柵pbs。pbs410可以沿第一光路460透射光并且沿第二光路470向反射器420反射光。此外，第二光路470上的光可以被傳遞到轉(zhuǎn)子430，轉(zhuǎn)子430可以是半波片，然后光可以被引導(dǎo)至偏振開關(guān)440。偏振開關(guān)440可以是圖2a和圖2b中所述實(shí)施例的任一種。

圖4c示出了可以由偏振分束器410接收的輸入圖像光400。偏振分束器(pbs)另選地可以是macneillepbs或線柵pbs。pbs410可以沿第一光路460透射光。在圖4c中，第一光路460上的光可以遇到第一偏振開關(guān)450，第一偏振開關(guān)450可以是圖2a和圖2b中前述實(shí)施例的任一種。從pbs410反射的光可以被傳遞到轉(zhuǎn)子430，轉(zhuǎn)子430可以是半波片，然后光可以被引導(dǎo)至第二偏振開關(guān)440。第二偏振開關(guān)440也可以是圖2a和圖2b中所述實(shí)施例的任一種。在光遇到第二偏振開關(guān)之后，光可以被傳遞到反射器420。通常，第一和第二偏振開關(guān)可以是類似實(shí)施例，例如圖4a的第一和第二偏振開關(guān)都可以是圖2b的實(shí)施例。

如在本文中可使用的，術(shù)語(yǔ)“基本上”和“大約”為其相應(yīng)術(shù)語(yǔ)和/或術(shù)語(yǔ)之間的相對(duì)性提供業(yè)內(nèi)可接受的公差。此類業(yè)內(nèi)可接受的公差在0％至10％的范圍內(nèi)，并對(duì)應(yīng)于但不限于分量值、角度等。在各項(xiàng)之間的此相對(duì)性在大約0％至10％的范圍內(nèi)。

本公開的實(shí)施例可用于多種光學(xué)系統(tǒng)中。實(shí)施例可包括或利用各種投影儀、投影系統(tǒng)、光學(xué)組件、顯示器、微型顯示器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、處理器、獨(dú)立成套的投影儀系統(tǒng)、視覺和/或視聽系統(tǒng)以及電和/或光學(xué)裝置。實(shí)際上，本公開的方面可以幾乎跟與光學(xué)和電氣裝置、光學(xué)系統(tǒng)、演示系統(tǒng)有關(guān)的任何設(shè)備，或者可包括任何類型的光學(xué)系統(tǒng)的任何設(shè)備一起使用。因此，本公開的實(shí)施例可用于光學(xué)系統(tǒng)、視覺和/或光學(xué)演示中使用的裝置、視覺外圍設(shè)備等，并且可用于多種計(jì)算環(huán)境。

應(yīng)當(dāng)理解，本公開在應(yīng)用或創(chuàng)造方面不限于所示的具體布置的細(xì)節(jié)，因?yàn)楸竟_能夠有其他實(shí)施例。此外，可以不同的組合和布置來闡述本公開的各個(gè)方面，以限定實(shí)施例在其本身權(quán)利內(nèi)的獨(dú)特性。另外，本文使用的術(shù)語(yǔ)是為了說明的目的，而非限制。

雖然上文描述了根據(jù)本文所公開的原理的各種實(shí)施例，但應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅以舉例的方式示出，而并非是限制。因此，本公開的廣度和范圍不應(yīng)受到上述任何示例性實(shí)施例的限制，而應(yīng)該僅根據(jù)本公開發(fā)布的任何權(quán)利要求及其等同物來限定。另外，所描述的實(shí)施例中提供了上述優(yōu)點(diǎn)和特征，但不應(yīng)將發(fā)布的這些權(quán)利要求的應(yīng)用限于實(shí)現(xiàn)任何或全部上述優(yōu)點(diǎn)的過程和結(jié)構(gòu)。

除此之外，本文章節(jié)標(biāo)題是為符合37cfr1.77的建議而提供，或者用于提供組織線索。這些標(biāo)題不應(yīng)限制或表征可產(chǎn)生于本公開的任何權(quán)利要求中所列出的實(shí)施例。具體來說并且以舉例的方式，雖然標(biāo)題是指“技術(shù)領(lǐng)域”，但權(quán)利要求書不應(yīng)受到在該標(biāo)題下選擇用于描述所謂的領(lǐng)域的語(yǔ)言的限制。另外，“背景技術(shù)”中對(duì)技術(shù)的描述不應(yīng)被理解為承認(rèn)某些技術(shù)對(duì)本公開中的任何實(shí)施例而言是現(xiàn)有技術(shù)。“發(fā)明內(nèi)容”也并非要被視為是對(duì)發(fā)布的權(quán)利要求書中所述的實(shí)施例的表征。此外，本公開中對(duì)單數(shù)形式的“發(fā)明”的任何引用不應(yīng)用于辯稱在本公開中僅有單一新穎點(diǎn)?？梢愿鶕?jù)產(chǎn)生于本公開的多項(xiàng)權(quán)利要求的限制來闡述多個(gè)實(shí)施例，并且此類權(quán)利要求因此限定由其保護(hù)的實(shí)施例和它們的等同物。在所有情況下，應(yīng)根據(jù)本公開基于權(quán)利要求書本身來考慮其范圍，而不應(yīng)受本文給出的標(biāo)題的約束。