提高显示清晰度的向列型液晶相空间光调制器制造技术

由第一液晶元件与一或多个另设液晶元件构成的相空间光调制器。各液晶元件定位成使其非寻常光轴Ｎｅ与邻接的液晶元件正交，而这组元件则沿像源发出的光的光轴定位。上述调制器或扫描器能控制基本上１００％的所通过的非偏振光。该调制器拟用于另包括像源、驱动／控制电路与光学放大系统的显示系统中。工作时施加外部激励例如外电源提供的电压，以对所发射光作空间调相。扫描的作用提高了所得图像的显示清晰度而不需增加像源中的像素。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光扫描器或光束控制器领域，具体涉及到调制非偏振光以在观察者视场内产生全集成图像。人的视觉系统是一复杂系统，它有很大能力去吸收来自许多不同形式的大量信息，包括来自显示器的信息。显示器当前有各种不同的规格和形式，显示多种类型的信息，从机场中公布调度信息的大型显示屏到例如安装在便携式计算器内的小型显示屏。与减小显示器尺寸，特别是与减小用于便携式电子器件例如便携式通信设备等的显示器尺寸有关的，是显示清晰度的质量、使所需功率保持到最小以及低的制造费用。制造微型显示器的一种可供选择的方法是利用扫描技术，以构成由具有最少像素的像源所产生的集成图像。在减小到利用扫描技术的显示器的尺寸和保持清晰度质量方面，有关的是人的视觉系统的处理和集成信息的能力以及此视觉系统能进行上述工作的速度。人的视觉系统能够处理信息的速度不会快于约60Hz。因此，在1/60秒内投射和扫描到显示器上不同位置上的图像，可以由观察者的眼看作一放大集成图像。举例来说，在60Hz频率下使图像“A”在显示器中移动到六个不同位置时，观察者将看到由六个“A”组合的集成图像。要是此图像被同时地对其内容进行调制，例如六个字母“A”、“B”、“C”、“D”、“E”与“F”分别和依序地于60Hz速度下移至六个不同位置时的图像，则观察者将看到由这六个字母组合的集成图像。这一过程，周知为时分成像法(time-multiplexed imagery)，可以用于采用扫描器或光束控制器的显示工艺领域，更确切地说，可以用于开发高清晰度的微型显示器。当前所用的扫描或光束控制器件能帮助提高显示器的清晰度。这类扫描器件能以多种形式出现，最普通的装配有反射镜的机电型扫描器，例如电流计式扫描器与多角镜扫描器。这类机电型扫描器一般有较大的尺寸，因此不适合于小型、轻量、以低功耗运转、从本质上说是便携式的显示器件。此外，机械型扫描器复杂，因而生产费用高，且在多数情形下工作时要耗用很大功率。许多当前所用的扫描器件，特别是其中采用液晶材料的，只能线性地控制偏振光。对当前的扫描器件来说，必须把非偏振光经偏振器改变为线性偏振光。在这种情形下，假定偏振器是与扫描器件整体形成，则100％的光将入射到偏振器和/或扫描器件上。工作中，将有约50％的光和/或能量透射，而其余约50％则为偏振器吸收。于是需要有用来控制或扫描所通过的100％的非偏振光的小型扫描器，由此来制得高清晰度的微型显示器。为此，极其希望提供能将向列型液晶相空间光调制器用于调相的扫描器，由此来实现对100％所通过的非偏振光的扫描。本专利技术的目的之一在于提供用于高清晰度显示的新型和改进的液晶相空间光调制器，它能空间调制100％所通过的非偏振光。本专利技术的另一目的在于提供并装入用于高清晰度显示的新型和改进的显示系统中的向列型液晶相空间光调制器，据此可把扫描器装入微型显示器中。本专利技术的又一目的在于提供用来扫描由一个采用了向列型液晶相空间调制器和外加的激励源的像源所发射出的100％非偏振光的方法，它们可以装入微型显示器中同时保持所观察图像的清晰度质量。将一种用于非偏振光的向列型液晶相空间光调制器装入由像源、上述调制器或扫描器、驱动/控制电路和光学元件组成的显示系统中，实质性地解决上述的和其它的问题和实现上述的和其它目的。在最佳实施形式中，这种相空间光调制器用到至少两个向列型液晶元件，它们定向成使得两者的非寻常光轴，即光通过其出现非寻常折射率的光轴相互垂直。所述扫描器或光束控制器制造成能空间地调制像源产生的基本上是100％的光的相位，此像源一般包括由许多发光器件，最普通的是由发光二极管组成的阵列，由此产生最终的集成图像并提高了所观察的集成图像的清晰度。应知可以采用其它的光或图像产生器件，例如有机的发光二极管(LED)、垂直腔的表面发射激光器(VCSEL)、阴极射线管(CRT)、场发射显示器(FED)、电致发光显示器、等离子显示器、液晶显示器(LCD)，等等，但为简明起见，在此说明书中将采用通用名词“发光器件”。一般地说，本专利技术的向列型液晶相空间光调制器(以后称之为向列型液晶扫描器)用来空间地调制或控制基本上是100％由像源发射的光的相位，这样便调制或控制着光的定向路径。实现上述目的的原理是，构成各个液晶元件的向列型液晶材料的分子结构组织并非是刚性的，这就是说，这类分子易在外部激励的直接作用下重新定向。外部激励对液晶材料的这种作用使得液晶材料的分子结构重新定向，由此导致所通过的光经受一个取决于输入的光偏振的相变。简单地说，这种相变乃是外部激励即本专利技术中所加电压的函数，但并不要求是正比关系。应知施加到液晶元件上的不等大小的电压将形成不同的调相，由此而改变着所通过的光的定向传播。某些液晶扫描器或光束控制器工作中受关注的问题是因偏振器吸收约50％所通过的光而造成的能量损耗。本专利技术的向列型液晶扫描器制造成可使所通过的非偏振光基本上100％通过。其中并不要求首先由偏振器将光线性偏振化以供液晶材料扫描或控制。在本专利技术的向列型液晶扫描器工作期间，对此扫描器施加一电压，由此来改变各液晶元件中所含向列型液晶材料的分子定向。由于通过的光改变了方向，当观察者观看时，向列型液晶材料分子结构的这种重新定向便转换为所产生的最终的集成图像的填充系数和/或像素数目的可见改变。说得具体些，即利用叠层的液晶元件定向从空间上调制基本上是100％所生成的光波，以产生方向上的变化而形成观察者可看见的最终集成图像。这一最终的集成图像呈现出较高的清晰度和较高的填充系数，但是像源中的有效像素数目则仍然相同。在上述的最佳实施形式中，向列型液晶扫描器制作成两个向列型液晶元件，它们用某种光学上透明的折射来匹配材料作物理上的组合，使其中的一个装附于另一个的顶部上，或者制作成共用一层中间的基片层。这种向列型液晶扫描器设置于微型显示系统中，取决于此显示系统的结构和所需结果，可依透射或依反射方式工作。当依透射方式工作时，向列型液晶扫描器定位成使得由发光器件阵列产生的光直接通过扫描器，经扫描通过调相而形成最终的集成图像。当此扫描器依反射方式工作时，这种向列型液晶扫描器形成在反射元件的表面上或者具有反射性质，并且定位成使得上述阵列产生的两次通过此扫描器。上述扫描器借助于扫描像源的像素而工作，一般借助于扫描子像素、像素组和/或子阵列通过调相而生成集成图像。这样的扫描或光束控制是从空间上调制光的相位和传播方向，由此来产生最终的集成图像的另一部分。像源上的有效像素数保持不变，即不需用另加的有效区或像素等，而可通过此扫描过程使所生成的最终集成图像的清晰度和填充系数大大提高。本专利技术的新颖之处与可信特征列述在权利要求书中。本专利技术本身及它的其它特点与优点则可以结合附图参看后面的详细说明以获得清楚的理解，附图中附图说明图1是本专利技术的透射式向列型液晶元件结构的简化横剖图；图2是本专利技术的反射式向列型液晶元件结构的简化横剖图；图3是在硅片上制作的本专利技术的反射式液晶元件结构的简化横剖图；图4是一种向列型液晶元件在未对其加电压时的简化立体图；图5是一种向列型液晶元件对其加有单一电压时的简化立体图；图6是一种向列型液晶元件对其加有不等电压时的简化立体图；图7是本专利技术的向列型液晶扫描器或光束控制器的简化部件分解立体图，说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相空间光调制器，特征在于具有：第一元件，包括调相材料和与其连接的驱动／控制电路；至少一个包括调相材料的另设元件，它与第一元件定位或能使光通过其中，同时有与之连接的驱动／控制电路；以及用来给此第一元件和至少一个另设元件施加电压 的装置，由所加电压来改变此第一元件和至少一个另设元件中所含调相材料的结构。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迪亚纳陈，弗雷德V理查德，非尔莱特，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]