專利名稱：偏振旋轉(zhuǎn)器、視差屏障、顯示器和光學(xué)調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將線性偏振光的偏振平面旋轉(zhuǎn)到任意角度的旋轉(zhuǎn)器。例如，這樣的旋轉(zhuǎn)器可以被用作顯示器里的視差屏障的一部分，或用作長途通訊的光學(xué)調(diào)制器。本發(fā)明也涉及包括這樣的偏振旋轉(zhuǎn)器的視差屏障、顯示器和光學(xué)調(diào)制器。
2.相關(guān)技術(shù)的描述一種液晶裝置(LCD)的已知類型是經(jīng)扭轉(zhuǎn)的向列型(TN)。在這樣的裝置里，一層向列型液晶材料被設(shè)置在相對(duì)的諸如聚酰亞胺的對(duì)齊表面之間，這使液晶引向器在沒有外加場的情況下從一個(gè)對(duì)齊表面向另一個(gè)對(duì)齊表面扭轉(zhuǎn)90°。在沒有外加場的情況下，通過該裝置的線性偏振光的平面被轉(zhuǎn)動(dòng)90°。
0到3V之間較低的電壓已經(jīng)足夠切換這樣的向列型液晶裝置。在被切換到非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，液晶引向器的中間平面傾斜角升高到一個(gè)預(yù)先確定的角度以上，這樣鄰近對(duì)齊表面的液晶材料的表面區(qū)域可以被認(rèn)為是基本去耦的壓敏(voltage-dependent)光學(xué)阻滯器。每一個(gè)這樣的阻滯器都可以由沿對(duì)齊表面的對(duì)齊方向的一個(gè)光軸表示。相對(duì)表面的對(duì)齊方向互相垂直，這樣，如果在對(duì)齊表面處的液晶分子的預(yù)先傾斜基本相等，液晶層的表面區(qū)域的阻滯就有效地互相消除，如此，裝置就提供基本為零的阻滯。但是，這種自補(bǔ)償僅發(fā)生于90°的扭轉(zhuǎn)角。
也已知有90°以外扭轉(zhuǎn)的向列型液晶裝置。當(dāng)線性偏振光通過這樣的裝置時(shí)，偏振被轉(zhuǎn)換成橢圓偏振。為了切換這樣的裝置而使通過該裝置的光的偏振基本沒有影響，就需要一個(gè)理論上無限大的電壓才能將阻滯減到零。
Beynon等人在Journal of the SID，1999，7，71上揭示了一種計(jì)算在TN LCD中的從線性偏振到圓偏振轉(zhuǎn)換的技術(shù)以及將結(jié)果應(yīng)用到包括設(shè)置在反射器和偏振器之間的液晶空間光調(diào)制器的反射顯示器中。
發(fā)明的概述根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于將線性偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)到不同于90°的角度γ的偏振旋轉(zhuǎn)器，該旋轉(zhuǎn)器包括設(shè)置在第一輸入對(duì)齊平面和第二輸出對(duì)齊平面之間的一層液晶材料，該旋轉(zhuǎn)器有一種模式，在該模式中，液晶引向器的90°的扭轉(zhuǎn)被誘導(dǎo)通過該層，該液晶層有基本由下式給出的阻滯tan[±π2-γ]=tan[±π2·1+α2]1+α2]]>α=±2·Δn·dλ]]> 其中λ是光的波長，Δn是液晶材料的雙折射，d是液晶層的厚度，θ是輸入光的偏振方向和第一對(duì)齊表面的對(duì)齊方向之間的夾角。
λ可以是可見光的波長。
旋轉(zhuǎn)器可以有另外的模式，在該模式中，基本沒有液晶引向器的旋轉(zhuǎn)通過該液晶層。
第一和第二對(duì)齊表面可以誘導(dǎo)引向器的90°的扭轉(zhuǎn)通過該液晶層。
液晶材料可以包含手性的摻雜。手性的摻雜可以誘導(dǎo)引向器90°的扭轉(zhuǎn)通過液晶層。
液晶材料可以是一種向列型的正電介質(zhì)各向異性的液晶材料。
液晶材料可以是一種層列型的液晶材料。
液晶材料可以是一種向列型的負(fù)電介質(zhì)各向異性的液晶材料。
第一和第二對(duì)齊表面處的預(yù)先傾斜可以互相基本相等。
旋轉(zhuǎn)器可以包括一個(gè)用于選擇性地施加跨越至少是液晶層的一個(gè)區(qū)域的電場的電極排列。該電極排列可以包括一個(gè)有源的或無源的矩陣。
旋轉(zhuǎn)器可以包括一個(gè)有從-θ到第一對(duì)齊表面的對(duì)齊方向的取向的傳輸軸的輸入偏振器。
旋轉(zhuǎn)器可以包括一個(gè)有基本和輸入光的偏振方向垂直的傳輸軸的輸出偏振器。
旋轉(zhuǎn)器可以包括一個(gè)有基本在從(γ±n.90)°到輸入光的偏振方向的取向的傳輸軸的輸入偏振器，其中n是整數(shù)。
γ的絕對(duì)值可以大于或等于40°以及小于或等于70°。γ可以等于±45°以及Δn.d/λ可以等于0.487。θ可以等于±22.5°。作為替代，θ可以等于±12.5°。
γ可以等于±55°以及Δn.d/λ可以等于0.55。θ可以等于±17.5°。
γ的絕對(duì)值可以大于或等于175°以及小于或等于180°。γ可以等于180°，θ可以等于±45°以及Δn.d/λ可以等于1.414。作為替代，γ可以等于±178°，θ可以等于±44°，Δn.d/λ可以等于0.105。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的旋轉(zhuǎn)器的視差屏障。
該屏障可以包括一個(gè)光柵阻滯器，如一種半波阻滯器。該阻滯器可以包括第一和第二區(qū)域，并且γ可以等于在第一和第二區(qū)域的慢軸之間包括的角度。該包括的角度可以在40和70°之間。第一和第二區(qū)域中的一個(gè)區(qū)域的慢軸可以平行或垂直于輸入光的偏振方向。第一和第二區(qū)域中的另一個(gè)區(qū)域的慢軸可以與輸入光的偏振方向成45°取向。作為替代，第一和第二區(qū)域中的另一個(gè)區(qū)域的慢軸可以與55°到輸入光的偏振方向成55°取向。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的旋轉(zhuǎn)器或根據(jù)本發(fā)明的第二方面的屏障的顯示器。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的旋轉(zhuǎn)器的光學(xué)調(diào)制器。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，帶有90°扭轉(zhuǎn)的TN LCD可以被用于將線性偏振光的偏振面旋轉(zhuǎn)任意角度。該效應(yīng)可以(在提供偏振旋轉(zhuǎn)和提供非偏振旋轉(zhuǎn)之間)通過相對(duì)低的有限電壓而調(diào)制。這樣的裝置有很多應(yīng)用，例如在可切換的2D/自動(dòng)立體3D顯示器中作為視差屏障以及在光學(xué)遠(yuǎn)距離通訊系統(tǒng)中作為光學(xué)調(diào)制器。
在本說明書中，角度的正值可以以順時(shí)針或逆時(shí)針計(jì)算，相應(yīng)的負(fù)值就在相反的方向。還有，偏振方向的所有角度和阻滯器慢軸被表達(dá)為“模量180°”。這樣，每個(gè)角度β相當(dāng)于每個(gè)角度(β+n.180)，其中n是任何整數(shù)。但是，在一些實(shí)施例中，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)的特性，β的值可以因性能的改善而最好超過(β+180°)的值。
附圖的概述本發(fā)明將通過實(shí)例的方式參考附圖做進(jìn)一步的描述。


圖1是偏振旋轉(zhuǎn)相對(duì)于阻滯的曲線圖；圖2是說明構(gòu)成本發(fā)明的第一實(shí)施例的偏振旋轉(zhuǎn)器的示意圖；圖3是圖2的旋轉(zhuǎn)器的剖面圖；圖4是說明圖2的旋轉(zhuǎn)器作為顯示器的用途的剖面示意圖；圖5是說明圖2的旋轉(zhuǎn)器作為在顯示器中的視差屏障的一部分的用途的剖面示意圖，該顯示器可在兩維(2D)模式和自動(dòng)立體三維(3D)模式之間切換。
圖6是說明圖5中顯示的顯示器的一部分的示意圖；圖7是說明構(gòu)成本發(fā)明的第二實(shí)施例的偏振旋轉(zhuǎn)器的示意圖；圖8是說明經(jīng)修改的圖5的顯示器的一部分的示意圖；圖9是說明構(gòu)成本發(fā)明的第三實(shí)施例的偏振旋轉(zhuǎn)器的示意圖；和圖10是說明構(gòu)成本發(fā)明的第四實(shí)施例的偏旋轉(zhuǎn)器的示意圖。
所有附圖中同一個(gè)標(biāo)號(hào)代表相同的零件。
較佳實(shí)施例的描述有可能得到這樣的情況，基于Beynon等人在Journal of the SID，1999，7，71上揭示的技術(shù)，LCD將一個(gè)諸如是可見光的第一線性偏振轉(zhuǎn)換到任意的不同的線性偏振。通過將扭轉(zhuǎn)角φ設(shè)定到+或-90°(+或-π/2)，下面的情況將線性偏振方位旋轉(zhuǎn)的角度γ(相對(duì)與入射偏振方位)和向列型的液晶層的阻滯聯(lián)系起來tan[±π2-γ]=tan[±π2·1+α2]1+α2]]>α=±2·Δn·dλ]]> 其中d是液晶層的厚度，λ是光的波長，Δn是液晶材料的雙折射，θ是入射線性偏振的方位和液晶的輸入方向之間的夾角。這在圖1中由圖示描繪，圖中標(biāo)出了第一個(gè)三“分支”的作為阻滯Δn.d/λ的函數(shù)的旋轉(zhuǎn)角γ或γ的正值的解法。γ的負(fù)值可以通過繞x軸反射圖1的曲線而得到，但是因?yàn)?45°的偏振旋轉(zhuǎn)和-135°的偏振旋轉(zhuǎn)基本相同，圖中未顯示這些曲線。這些曲線在正角或負(fù)角γ上周期性變化，或根據(jù)阻滯，分支數(shù)在范圍上是無限的。γ＝90°的交叉點(diǎn)是已知的Gooch-Tarry 90°TN最小值。
圖2顯示的偏振光旋轉(zhuǎn)器被設(shè)置來提供線性偏振的45°旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)器包括一個(gè)輸入偏振器1，該偏振器接收非偏振的輸入光2并有一個(gè)垂直取向、定義一個(gè)參考方向的傳送軸3。如圖3所示，偏振器1形成在或附接于第一液晶(LC)襯底4，該襯底和第二襯底5一起限定一個(gè)包含液晶層6的單元。襯底4和5的內(nèi)表面在其上形成例如用氧化銦錫(ITO)制作的導(dǎo)電的透明電極7和8，以及例如包括磨光的聚酰亞胺層的對(duì)齊層9和10。對(duì)齊層9和10的摩擦方向互相垂直。
對(duì)齊層9的對(duì)齊方向在圖中的11處說明，并相對(duì)于傳送軸3成-22.5°的取向。對(duì)齊層10的對(duì)齊方向12因此相對(duì)于傳送軸3成+67.5°取向。
層6的液晶材料是向列型的，并且對(duì)齊層9和10在跨越電極7和8之間的層6中未施加電場的情況下對(duì)液晶引向器誘導(dǎo)從對(duì)齊層9到對(duì)齊層10的-90°的扭轉(zhuǎn)。對(duì)齊層的情況當(dāng)使層6的表面區(qū)域上的預(yù)先傾斜有基本相同的大小。少量的手性摻雜可以用來在液晶中誘導(dǎo)(正的或負(fù)的)所希望的扭轉(zhuǎn)。
液晶層6有阻滯Δn.d/λ＝0.487，并且在電極7和8之間不施加電場的情況下，旋轉(zhuǎn)器將來自偏振器1的光的偏振平面旋轉(zhuǎn)45°，如圖2的13處所示。如果一個(gè)足夠大的電壓，例如在3V數(shù)量級(jí)，施加到跨越層6的電極7和8之間，在層6的中間區(qū)域的液晶引向器的中間平面傾斜角上升到一個(gè)值，從而層6的表面區(qū)域被用作基本去耦的壓敏的光學(xué)阻滯器。然后這些區(qū)域的光(慢)軸由對(duì)齊層9和10的摩擦方向有效地確定并因此而互相垂直。因此，這些去耦的阻滯器的阻滯互相消除并且裝置基本沒有影響通過其的光的偏振。在該狀態(tài)下，裝置使來自偏振器1的垂直偏振的光通過，基本沒有旋轉(zhuǎn)或改變光的偏振狀態(tài)。
如圖4所示，這種類型的旋轉(zhuǎn)器可以被用作像素化的液晶顯示器。電極7被分解成個(gè)別的像素電極，每一個(gè)電極和一個(gè)薄膜晶體管(TFT)14相聯(lián)系，這些晶體管形成了顯示器的有源矩陣尋址排列的一部分。為了提供彩色顯示，彩色濾波器15，諸如紅，綠和藍(lán)濾波器，形成在襯底5上，并且一個(gè)分析偏振器16形成或設(shè)置在襯底5的外表面上。分析偏振器16的傳送軸垂直于偏振器1的傳送軸，因此，當(dāng)一個(gè)充分的電場被施加到像素之間時(shí)，分析偏振器16基本上消除了通過該像素的光，該像素因此而顯示其暗或黑狀態(tài)。當(dāng)施加的電壓被移走，像素旋轉(zhuǎn)偏振平面45°，這樣偏振平面相對(duì)于分析偏振器16的傳送軸取向?yàn)?5°角。像素因此而顯示其明亮或最大的傳送狀態(tài)。
圖5說明了該旋轉(zhuǎn)器在英國專利申請(qǐng)?zhí)?215059.7所揭示的顯示器類型中的應(yīng)用。該顯示器包括一個(gè)設(shè)置在輸入偏振器1背后的背光20和一個(gè)有圖2顯示的旋轉(zhuǎn)器形式的切換LCD。來自旋轉(zhuǎn)器的光通到形成在玻璃襯底22上的光柵阻滯器21。該光柵阻滯器21具有第一區(qū)域23，用作視差屏障狹縫，和第二區(qū)域24，在顯示器的自動(dòng)立體3D模式中用作“不透明”的屏障區(qū)域的。
圖6中顯示了各個(gè)軸的取向。偏振器1的傳送軸3取向?yàn)?5°。對(duì)齊層9的對(duì)齊方向11取向?yàn)?2.5°。對(duì)齊層10的對(duì)齊方向12取向?yàn)?12.5°。區(qū)域23有取向?yàn)?0°的慢軸25，而區(qū)域24有取向?yàn)?5°的慢軸26。用于切換LCD的分析偏振器27有取向135°，即垂直于輸入偏振器1的傳送軸3，的傳送軸28。
該顯示器進(jìn)一步包括一個(gè)像素化、“顯示器LCD”形式的空間光調(diào)制器(SLM)。顯示器LCD包括一個(gè)設(shè)置在襯底31和32之間的像素化的液晶層30。為清楚起見，對(duì)齊層，電極，彩色濾波器和尋址排列在圖5中未示出。分析偏振器27被用作LCD的輸入偏振器，輸出偏振器33設(shè)置在襯底32的外表面上。顯示器LCD可以是用于顯示圖象的任何適當(dāng)?shù)念愋汀?br> 在3D模式中，偏振旋轉(zhuǎn)器通過施加一個(gè)通過液晶層6的電壓而被關(guān)閉，因此沒有偏振旋轉(zhuǎn)發(fā)生。來自其偏振方向平行于傳送軸3的偏振器的光通過旋轉(zhuǎn)器，其偏振不發(fā)生變化，并同樣通過區(qū)域24，其偏振也不發(fā)生變化。分析偏振器27的傳送軸28垂直于偏振，因此通過區(qū)域24的光基本消除。
在區(qū)域23入射的光相對(duì)于光軸25被偏振-45°。偏振方向通過區(qū)域23被旋轉(zhuǎn)90°，以便于和分析偏振器27的傳送軸28對(duì)齊。這樣狹縫區(qū)域23顯示基本透明，因此阻滯器21和相關(guān)元件被用作后視差屏障。在2D模式中，跨越液晶層6不施加電場。因此該層提供45°的偏振旋轉(zhuǎn)，這樣在光柵阻滯器21入射的光的偏振方向?yàn)?0°。區(qū)域23不影響偏振方向，而區(qū)域24使偏振旋轉(zhuǎn)-90°。因此來自區(qū)域23和24的光具有相對(duì)于分析偏振器27的傳送軸28有45°取向的偏振方向，顯示器LCD接收來自區(qū)域23和24的有基本相同強(qiáng)度的光。所以屏障結(jié)構(gòu)基本上不可見，并且顯示器工作在2D模式。
圖7所示是為了提供在英國專利申請(qǐng)?zhí)?215058.9揭示的顯示器中應(yīng)用的排列而對(duì)圖5和6中顯示的排列的修改。在這樣的顯示器中，2D模式的亮度有實(shí)質(zhì)性提高，其代價(jià)是3D模式的明亮狀態(tài)的亮度有少許降低。對(duì)于這樣的顯示器需要55°的偏振旋轉(zhuǎn)，圖7中說明了相應(yīng)的取向。這樣，對(duì)齊方向11的取向?yàn)?7.5°，對(duì)齊方向12的取向?yàn)?17.5°，光軸25的取向?yàn)?00°。其他取向如6中所示。為了提供55°旋轉(zhuǎn)，液晶層的阻滯Δn.d/λ為0.55。
雖然圖7說明了帶有55°偏振旋轉(zhuǎn)的實(shí)例，根據(jù)特殊顯示器實(shí)例的需要可以提供必要的其他旋轉(zhuǎn)。
通常，所需要的偏振旋轉(zhuǎn)角和阻滯區(qū)域23和24的慢軸25和26之間所包括的角相同。
圖8說明了和圖5和6中顯示的排列不同的一種排列，在該排列中，取向和阻滯都發(fā)生改變以優(yōu)化光柵阻滯器21的輸出，以便得到2D模式中來自區(qū)域23和24的基本一致的頻譜響應(yīng)。液晶層6有Δn.d/λ＝0.415的阻滯，對(duì)齊方向11的取向?yàn)?7.5°，對(duì)齊方向12的取向?yàn)?47.5°。
圖9說明了不同于圖2的排列的通用排列，在該排列中，提供了有傳送軸28的輸出偏振分析器27。對(duì)齊層9的對(duì)齊方向11的取向?yàn)樵谙鄬?duì)于輸入偏振器1的傳送軸3的任何方向上的一個(gè)角度e。對(duì)齊層10的對(duì)齊方向12垂直于對(duì)齊方向11。和來自偏振器1的光的輸入偏振3’相比較，輸出偏振13旋轉(zhuǎn)γ°，傳送軸28相對(duì)于傳送軸3的取向?yàn)?γ±n.90)，其中n為任何整數(shù)(正整數(shù)或負(fù)整數(shù)或零)。這樣，在通過液晶層6不施加電場的情況下傳送軸28可以平行于或垂直于輸出偏振13。
圖10說明了不同于圖9的排列的一種排列，在該排列中，分析偏振器27的傳送軸28相對(duì)于傳送軸3的取向?yàn)?±n.90)。同樣，n可以為任何整數(shù)(正整數(shù)或負(fù)整數(shù)或零)。因此傳送軸28可以平行或垂直于傳送軸3。
上文所述的實(shí)施例使用了有正電介質(zhì)各向異性的向列型液晶材料層。在這樣的實(shí)施例中，液晶材料的對(duì)齊表面提供了相對(duì)小的預(yù)先傾斜角(pre-tlits)，其方位互相垂直。在不施加電場的情況下，在液晶引向器中有從一個(gè)對(duì)齊表面到另一個(gè)對(duì)齊表面的90°的扭轉(zhuǎn)。
可以應(yīng)用其他的各種液晶模式，例如在附圖顯示的排列中，適應(yīng)所運(yùn)行的實(shí)際模式進(jìn)行適當(dāng)改變。例如，液晶材料可以包括負(fù)電介質(zhì)各向異性的向列性材料，在不施加電場的情況下對(duì)齊表面可以排列成能誘導(dǎo)液晶引向器成垂直(hometropic)的取向。相鄰于對(duì)齊表面的液晶有例如接近90°的高預(yù)先傾斜。在施加電場的情況下，垂直對(duì)齊導(dǎo)致通過該層的光的偏振狀態(tài)基本不發(fā)生變化。
當(dāng)通過這樣的材料的液晶層施加電場時(shí)，由對(duì)齊表面和/或結(jié)構(gòu)，如在對(duì)齊表面下的電極結(jié)構(gòu)，引起的預(yù)先傾斜使靠近對(duì)齊表面的分子的液晶引向器被重新取向到一個(gè)預(yù)定的方向。液晶材料也可以包括手性的摻雜，摻雜的濃度可以在液晶層中誘導(dǎo)一個(gè)扭轉(zhuǎn)的斜度，使該斜度和液晶層的厚度之比基本上等于0.25。當(dāng)一個(gè)大于預(yù)先確定的電壓的電場施加到通過液晶層時(shí)，該液晶層采取一個(gè)基本上為90°的扭轉(zhuǎn)。由此，在這樣的實(shí)施例中，在施加電場的情況下，偏振旋轉(zhuǎn)器是工作的，而在不施加電場的情況下，偏振旋轉(zhuǎn)器是不工作的。
還可能提供其液晶材料是層列型的實(shí)施例。
圖2中顯示類型的偏振旋轉(zhuǎn)器可以被用到其他的應(yīng)用中去，其中的一個(gè)實(shí)例是作為例如在遠(yuǎn)程通訊應(yīng)用中的光學(xué)調(diào)制器。例如，旋轉(zhuǎn)器可以被用以通過選擇性地提供180°的偏振旋轉(zhuǎn)而提供一種π相位的調(diào)制器，相當(dāng)于在線性偏振光中誘導(dǎo)一個(gè)π的相位滯后。為了產(chǎn)生180°的偏振旋轉(zhuǎn)，液晶層的阻滯Δn.d/λ可以為1.414，以及入射線性偏振和液晶的輸入引向器的方位之間的夾角可以為45°。由調(diào)制器提供的相位變化可以由相對(duì)低的例如為3伏的調(diào)制電壓控制，和CMOS技術(shù)相容。
作為一個(gè)替代，接近180°的偏振旋轉(zhuǎn)可以被用于實(shí)現(xiàn)幾乎是同樣的效應(yīng)。例如，178°的旋轉(zhuǎn)可以用Δn.d/λ＝0.105和θ＝44°實(shí)現(xiàn)°這樣的低阻滯允許使用很薄的液晶層，反過來也提供了很快速的響應(yīng)時(shí)間。這將有利于遠(yuǎn)程通訊的應(yīng)用，在該應(yīng)用中快速的切換是極其重要。
對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，不脫離本發(fā)明范圍和精神的各種變化是顯而易見的。因此，不希望所附的權(quán)利要求的范圍僅被限制于本文的敘述，而是應(yīng)該被更廣泛地理解。
權(quán)利要求
1.一種用于將一個(gè)線性偏振的輸入光的偏振方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)不同于90°的角度γ的偏振旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，該旋轉(zhuǎn)器包括第一輸入對(duì)齊表面，第二輸出對(duì)齊表面，和液晶材料層，該液晶材料層具有液晶引向器并被設(shè)置在所述第一對(duì)齊表面和所述第二對(duì)齊表面之間，所述旋轉(zhuǎn)器有一種模式，在該模式中，通過所述液晶層誘導(dǎo)所述液晶引向器的一個(gè)90扭轉(zhuǎn)，該液晶層具有一個(gè)基本由下式給出的阻滯tan[±π2-γ]=tan[±π2·1+α2]1+α2]]>α=±2·Δn·dλ]]> 其中λ是光的波長，Δn是所述液晶材料的雙折射，d是所述液晶層的厚度，θ是所述輸入光的偏振方向和所述第一對(duì)齊表面的對(duì)齊方向之間的夾角。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，其中λ是可見光的一個(gè)波長。
3.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，該旋轉(zhuǎn)器有另一種模式，在該模式中，通過所述液晶層所述液晶引向器基本沒有扭轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，其中所述第一和第二對(duì)齊表面誘導(dǎo)所述引向器的所述90°扭轉(zhuǎn)通過所述液晶層。
5.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，其中所述液晶材料包含手性的摻雜。
6.如權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，其中所述手性摻雜誘導(dǎo)所述引向器的所述90扭轉(zhuǎn)通過所述液晶層。
7.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，其中所述液晶材料是一種正電介質(zhì)各向異性的向列型液晶材料。
8.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，其中所述液晶材料是一種層列型液晶材料。
9.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，其中所述液晶材料是一種負(fù)電介質(zhì)各向異性的向列型液晶材料。
10.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，其中所述第一和第二對(duì)齊表面誘導(dǎo)互相基本相等的第一和第二預(yù)先傾斜。
11.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，該旋轉(zhuǎn)器包括電極排列，用于通過所述液晶層的至少一個(gè)區(qū)域選擇性地施加一個(gè)電場。
12.如權(quán)利要求11所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，其中所述電極排列包括有源矩陣和無源矩陣中的一個(gè)。
13.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，該旋轉(zhuǎn)器包括輸入偏振器，該輸入偏振器有一個(gè)從-θ到所述第一對(duì)齊表面的所述對(duì)齊方向取向的傳送軸。
14.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，該旋轉(zhuǎn)器包括輸出偏振器，該輸出偏振器有一個(gè)其取向和所述輸入光的所述偏振方向基本垂直的傳送軸。
15.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，該旋轉(zhuǎn)器包括輸出偏振器，該輸出偏振器有一個(gè)基本從(γ+n.90)°到所述輸入光的所述偏振方向取向的傳送軸，其中n是一個(gè)整數(shù)。
16.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，其中γ的絕對(duì)值大于等于40°，小于等于70°。
17.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，其中γ＝±45°，Δn.d/λ＝0.487。
18.如權(quán)利要求17所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，其中θ＝±22.5°。
19.如權(quán)利要求17所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，其中θ＝±12.5°。
20.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，其中γ＝±55°，Δn.d/λ＝0.55。
21，如權(quán)利要求11所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，其中θ＝±17.5°。
22.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，其中γ的絕對(duì)值大于等于175°，小于等于180°。
23.如權(quán)利要求22所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，其中γ＝180°，θ＝±45°，Δn.d/λ＝1.414。
24.如權(quán)利要求22所述的旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，其中γ＝±178°，θ＝±44°，Δn.d/λ＝0.105。
25.一種視差屏障，其特征在于，該視差屏障包括偏振旋轉(zhuǎn)器，用于將線性偏振的輸入光的偏振方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)不同于90°的角度γ的，包括第一輸入對(duì)齊表面，第二輸出對(duì)齊表面和液晶材料層，該液晶材料層具有一液晶引向器并被設(shè)置在所述第一對(duì)齊表面和所述第二對(duì)齊表面之間，所述旋轉(zhuǎn)器有一種模式，在該模式中，跨越所述液晶層誘導(dǎo)所述液晶引向器的一個(gè)90°扭轉(zhuǎn)，該液晶層具有一個(gè)基本由下式給出的阻滯tan[±π2-γ]=tan[±π2·1+α2]1+α2]]>α=±2·Δn·dλ]]> 其中λ是光的波長，Δn是所述液晶材料的雙折射，d是所述液晶層的厚度，θ是所述輸入光的偏振方向和所述第一對(duì)齊表面的對(duì)齊方向之間的夾角。
26.如權(quán)利要求25所述的屏障，其特征在于，該屏障包括光柵阻滯器。
27.如權(quán)利要求26所述的屏障，其特征在于，其中所述阻滯器是一種半波阻滯器。
28.如權(quán)利要求27所述的屏障，其特征在于，其中所述阻滯器包括有慢軸的第一和第二區(qū)域，并且γ等于在所述第一和第二區(qū)域的所述慢軸之間包括的一個(gè)角度。
29.如權(quán)利要求28所述的屏障，其特征在于，其中所述包括的角度在40°到70°之間。
30.如權(quán)利要求29所述的屏障，其特征在于，其中所述第一和第二區(qū)域中的一個(gè)區(qū)域的所述慢軸為平行于和垂直于所述輸入光的所述偏振方向兩種情況中的一種。
31.如權(quán)利要求30所述的屏障，其特征在于，其中所述第一和第二區(qū)域中的另一個(gè)區(qū)域的所述慢軸取向?yàn)榕c所述輸入光的所述偏振方向成45°角。
32.如權(quán)利要求30所述的屏障，其特征在于，其中所述第一和第二區(qū)域中的另一個(gè)區(qū)域的所述慢軸取向?yàn)榕c所述輸入光的所述偏振方向成55°角。
33.一種顯示器，其特征在于，該顯示器包括偏振旋轉(zhuǎn)器，用于將線性偏振的輸入光的偏振方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)不同于90°的角度γ，包括第一輸入對(duì)齊表面，第二輸出對(duì)齊表面和液晶材料層，該液晶材料層具有液晶引向器并被設(shè)置在所述第一對(duì)齊表面和所述第二對(duì)齊表面之間，所述旋轉(zhuǎn)器有一種模式，在該模式中，跨越所述液晶層誘導(dǎo)所述液晶引向器的一個(gè)90°扭轉(zhuǎn)，該液晶層具有一個(gè)基本由下式給出的阻滯tan[±π2-γ]=tan[±π2·1+α2]1+α2]]>α=±2·Δn·dλ]]> 其中λ是光的波長，Δn是所述液晶材料的雙折射，d是所述液晶層的厚度，θ是所述輸入光的偏振方向和所述第一對(duì)齊表面的對(duì)齊方向之間的夾角。
34.一種光學(xué)調(diào)制器，其特征在于，該光學(xué)調(diào)制器包括偏振旋轉(zhuǎn)器，用于將一個(gè)線性偏振的輸入光的偏振方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)不同于90°的角度γ，包括第一輸入對(duì)齊表面，第二輸出對(duì)齊表面和一個(gè)液晶材料層，該液晶材料層有一個(gè)液晶引向器并被設(shè)置在所述第一對(duì)齊表面和所述第二對(duì)齊表面之間，所述旋轉(zhuǎn)器有一種模式，在該模式中，跨越所述液晶層誘導(dǎo)所述液晶引向器的一個(gè)90°扭轉(zhuǎn)，該液晶層具有一個(gè)基本由下式給出的阻滯tan[±π2-γ]=tan[±π2·1+α2]1+α2]]>α=±2·Δn·dλ]]> 其中λ是光的波長，Δn是所述液晶材料的雙折射，d是所述液晶層的厚度，θ是所述輸入光的偏振方向和所述第一對(duì)齊表面的對(duì)齊方向之間的夾角。
全文摘要
提供一種用于將一個(gè)線性偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)90°以外的任意角度的偏振旋轉(zhuǎn)器。該裝置包括一個(gè)設(shè)置在對(duì)齊表面之間的液晶材料層。在一種模式中，在液晶引向器中誘導(dǎo)一個(gè)90°的扭轉(zhuǎn)。提供一個(gè)表達(dá)式將液晶層的阻滯和偏振旋轉(zhuǎn)的數(shù)量以及入射光的偏振方向和液晶層的輸入側(cè)處的對(duì)齊方向之間的夾角聯(lián)系起來。
文檔編號(hào)G02F1/13363GK1470915SQ0314572
公開日2004年1月28日 申請(qǐng)日期2003年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月28日
發(fā)明者M·D·蒂林, A·M·S·雅各布斯, M D 蒂林, S 雅各布斯 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社