CN103946739A - 包含具有减少的杂散光的液晶装置的空间光调制器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液晶装置(100)，其具有至少一个设置在第一平面(1)的第一电极(2)和多个设置在实质上与第一平面(1)平行的第二平面(5)的第二电极(4)，液晶层(6)设置在第一平面(1)和第二平面(5)之间，形成液晶层以便于根据施加在至少一个第一电极(2)和至少一个第二电极(4)之间的电压的水平来修改穿过液晶层(6)的光的特性，特别是相位和/或偏振。液晶装置(100)的特征在于以在相邻的第二电极(4)之间的中间区域(8)能够产生横向电场的方式来形成和设置电极(2，4)，该横向电场以尤其是与液晶装置(100)的其它部件——例如一个或多个偏振滤光器——合作从而直接或间接引起穿过液晶装置(100)的中间区域(8)的光的振幅降低这样的方式来定向包含于中间区域(8)的液晶，该振幅降低大于穿过中间区域(8)外面的液晶层(6)的光的振幅降低。
Description
本发明涉及液晶装置，其具有至少一个设置在第一平面的第一电极和多个设置在实质上与第一平面平行的第二平面的第二电极，液晶层设置在第一平面和第二平面之间，形成液晶层是为了根据施加在至少一个第一电极和至少一个第二电极之间的电压的水平来修改穿过液晶层的光的性质，特别是相位和/或偏振的性质。
这种类型的液晶装置尤其用于例如作为光学光调制器的一部分的全息显示器中。这种配置是已知的，例如从WO2010/149587A2中。该文献描述了用于表示二和/或三维图像内容或图像序列的显示器的光调制装置。光调制装置包含光调制器和用于控制光调制器的控制装置。光调制器根据光调制器的位置可以修改实质是准直光波场的相位和/或振幅。在光波场的传播方向上，在光调制器之后设置有至少一个具有可变衍射结构的衍射装置。利用衍射结构，由光调制器修改的光波场可以以预定的方式进行可变衍射。
在这种装置中，由于穿过相邻的第二电极之间的区域的光具有与穿过第二电极中心区域的光不同的性质，尤其是不同的相位，因而可能会产生扰动。此外，可能不利地发生偏离预期的调制或电极边缘的光的散射。穿过相邻的第二电极之间的区域的光还可能具有扰动和不期望的相移。这些现象产生扰动的图像表示。
因此，WO2009/156191A1建议使用变迹掩膜(apodization mask)，它是以降低选择的较高的衍射级和/或从光调制器中形成的杂散光的强度这样的方式进行修改的。特别地，建议在直视全息显示器中使用包含具有调节入射相干光的相位和/或振幅的调制器单元的可控的光调制器的变迹掩膜阵列。对于预定的调制器单元组，变迹掩膜具有相同的变迹函数，据此可以针对调制器单元调整复振幅的透明度(complex amplitudetransparency)，这与光调制器的远场的单独预先确定的强度分布相一致，预定的强度分布包括降低较高的衍射级中的光强度和/或从光调制器中形成的杂散光。为了确定变迹函数，提供了如计算单元中的计算程序一样进行的迭代法。应用领域是用于在直视全息显示器中产生各种调制类型的光调制装置。然而，由于需要大量附加的部件，该技术方案复杂并昂贵。
因此，本发明的目的是提供更简单和更经济的可生产的液晶装置，该液晶装置基本上可以避免所描述的扰动效应。
本发明的目的通过液晶装置实现，该液晶装置的特征是形成第二电极，并以在相邻的第二电极之间的中间区域能够产生横向电场的方式设置第二电极，该横向电场以尤其是与液晶装置的其它部件——例如一个或多个偏振滤光器——合作从而直接或间接引起穿过液晶装置的中间区域的光的振幅降低这样的方式来定向包含于中间区域的液晶，该振幅降低大于穿过中间区域外面的液晶层的光的振幅降低。根据第一和/或第二电极的构成，穿过中间区域外面的液晶层的光自然地可以几乎不经历振幅降低，也就是振幅降低值几乎为零。这种情况下，当振幅降低相对于进入液晶装置的光为非零值时，将出现穿过液晶装置的中间区域的光的振幅降低。
根据本发明，已经发现通过电极本身的特定的构造和设置可以避免扰动效应，扰动效应归因于穿过第二电极之间的中间区域的光和/或，如果有多个第一电极的话，穿过第一电极之间的中间区域的光。这是由于这样的事实：一些液晶本身——也就是那些包含于电极之间的中间区域的液晶——可选择地与其它部件合作，实现了衰减器的作用。在此意义上，可以以有利的方式大体上避免阻碍或减弱穿过中间区域的光的附加的掩膜。
优选该至少一个第一电极和第二电极由针对光与液晶装置的交互作用透明的并尽可能少地反射和/或吸收光的材料制成。在本发明的上下文中，“包含于电极之间的中间区域”的液晶尤其指的是位于相邻的第二电极之间(如果适用的话，多个相邻的第一电极之间)的中间区域的附近区域的液晶层的液晶。因此，中间区域应当理解为从作为基础表面的中间区域与电极表面垂直地延伸到液晶层的空间区域或体积，或设置有电极的基体的表面延伸到液晶层的空间区域或体积。
在液晶装置的一特别有利的实施例中，实现了这种效果，这是由于相邻的第二电极之间的距离足够小，以至于在中间区域可能产生以直接或间接引起穿过液晶装置的中间区域的光的振幅降低的方式来定向包含于中间区域的液晶的横向电场，该振幅降低大于穿过中间区域外面的液晶层的光的振幅降低。
在一特定的实施例中，实现了穿过液晶装置的中间区域的光的振幅降低50％，特别是75％，更特别是90％。
在液晶装置的一特定实施例中，在第一平面有单一的第一电极。在另一实施例中，第一平面设置有多个第一电极。
在包含多个位于第一平面的第一电极的液晶装置中，第一电极——与第二电极类似——可以有利地以如下方式形成和设置，即，在相邻的第一电极之间的中间区域，可能产生横向电场，该横向电场以尤其是与液晶装置的其它部件——例如一个或多个偏振滤光器——合作从而直接或间接引起穿过液晶装置的中间区域的光的振幅降低这样的方式来定向包含于中间区域的液晶，该振幅降低大于穿过中间区域外面的液晶层的光的振幅降低。
在一非常有利的优选实施例中，可以根据至少一个第一电极和第二电极之间施加的电压的水平将液晶层的液晶定向为第一取向(相对于液晶的分子轴)或尤其是垂直于第一取向的第二取向(相对于液晶的分子轴)，或第一取向和第二取向之间的中间状态。特别地，穿过液晶层的光可以具有取决于电压的相位。
特别地，在一实施例中可以获得穿过液晶装置的中间区域的光的振幅降低，其中在多个相邻的第一电极之间的中间区域和/或相邻的第二电极之间的中间区域内，可能产生导致包含于中间区域的液晶的不同于第一取向和第二取向以及第一取向和第二取向之间的中间状态的第三取向的横向电场。
例如第三取向的方向——取决于液晶装置的使用的限制和取决于液晶的类型——可以垂直地朝向与第一和/或第二平面。然而，在一些应用中，第三取向的方向大约朝向与第一和/或第二平面平行是有利的，也可以称作面内取向(in-plane orientation)。
参照ECB LC模式(ECB=电控双折射)解释取向。在此，第一取向通过液晶(LC)分子的表面取向来实现，这是因为液晶分子的纵轴大约平行于第一和第二平面地取向。本文中的表述“大约平行于第一和第二平面”指的是液晶分子的纵轴和第一和/或第二平面之间的角度的大小不超过5度的值。
在该实例中，第一取向相对于两个第一电极之间和/或两个第二电极之间的连接线还具有大于30度的角度，优选45和90度之间。
由施加于第一电极和相对的第二电极之间的电场产生的第二取向设置为垂直于第一和第二平面。由相邻的第一电极和/或相邻的第二电极之间的横向场产生的第三取向大约平行于第一和第二平面但是相对于第一取向旋转。在一优选实施例中，第一和第三取向之间的旋转角为45度。作为附加的元件，该装置优选在输入侧和输出侧分别包含线偏光片。两个线偏光片的传输方向设置为互相平行并平行于第一取向。这种情况下，因此第一和第二取向以及这两个取向之间的中间状态具有大约相同的透射但不同的相位延迟。然而，第三取向比第一和第二取向具有较低的透射。
在一有利的实施例中，第一取向的方向和第二取向的方向与中间状态的方向设置在相同的平面内。具体地，在这种实施例中，第三取向的方向可以有利地定向为垂直于第一取向和/或垂直于第二取向和/或垂直于至少一个中间状态的方向。
有利地，液晶装置可以以这样的方式形成，即第一取向的方向和/或第二取向的方向分别设置为大约平行于第一和第二平面(面内)，而第三取向的方向设置为相对第一和/或第二平面的非零角度，优选垂直于第一和/或第二平面。
参照PSS LC模式(PSS=偏振屏蔽近晶)说明前述的两个方法的实例。对于在输入侧和输出侧具有圆形偏光器作为附加元件的装置，通过液晶分子的面内旋转进行PSS LC模式的相位调制，以便第一取向和第二取向都设置为大约平行于第一和第二平面。PSS LC模式使用定向为垂直于电场的特定液晶分子。因此，从第一取向到第二取向的面内旋转通过第一电极和第二电极之间的电场来进行。
通过将液晶分子旋转至不再平行于第一和第二平面的取向来实现透射的减少。通过相邻的第一电极和/或相邻的第二电极之间的横向场实现该旋转。对于垂直于第一和第二平面——也就是说垂直于第一和第二取向——的第三取向将获得最小的透射。
然而，第三取向的方向可能设置为平行于第一和第二平面(即，面内)。例如，前面已经在ECB LC模式中说明了这种情况。
在一有利的实施例中，为了诱发横向场，在电极之间施加——不考虑避免由于穿过中间区域的光造成的扰动效应——不高于常规的用于操作液晶装置的必要的电压。这具有例如倾向于由液晶装置引起的依赖像素的光的相位调制这样的物理效应不受损的优势。
在此意义上，有利地可以限定最大电压，在该最大电压下设置在中间区域外面的液晶定向为第一或第二取向。作为可替代或附加的，有利地可以限定最大电压，在该最大电压下，相对于穿过中间区域外面的液晶层的光，可以在第一和第二取向之间诱发2pi的相对相位延迟。
作为可替代或附加的，有利地限定电压范围，在该电压范围内，电压范围下限分配给穿过中间区域外面的液晶层的光的最小相位延迟，和在该电压范围内，电压范围上限分配给穿过中间区域外面的液晶层的光的最大相位延迟，或者，相反，在该电压范围内，电压范围下限分配给穿过中间区域外面的液晶层的光的最大相位延迟，和在该电压范围内，电压范围上限分配给穿过中间区域外面的液晶层的光的最小相位延迟。
在前述的实施例中，尤其有利的是根据第三取向定向包含于中间区域的液晶和/或当在至少一个第一电极和其中一个第二电极之间施加最大电压或电压范围下限或电压范围上限时，包含于中间区域的液晶直接或间接引起振幅降低。
在一有利的实施例中，根据第三取向定向包含于中间区域的液晶。
特别地，有利的是，当相邻的第一电极和/或相邻的第二电极极性相反(oppositely poled)，尤其是在电位差为已确立的和/或可确立的电压范围下限和已确立的和/或可确立的电压范围上限之间的电位差的至少50％，特别是70％的情况下极性相反，包含于中间区域的液晶直接或间接引起振幅降低。该实施例考虑了当在相邻的电极之间没有电位差或仅仅有小的电位差时，没有发生上述的扰动效应或仅仅发生较低程度的扰动效应的问题这样的事实。特别地，这是因为那时没有横向电场或最多横向电场在较小的范围内，在常规的液晶装置扰动的情况下，这就可能不利地不同于电极的中心区域地定向中间区域内的液晶。
一个尤其可以通用地用于全息显示器的实施例以如下方式形成，穿过中间区域外面的液晶层的光的振幅恒定地与施加的电压无关，至少在限定的电压范围内，该电压范围优选与0-2pi之间的相移相对应。
可以获得穿过液晶装置的中间区域的光的振幅降低，尤其在一实施例中，第一和/或第二电极具有尤其是非均匀电阻分布的场感应电极结构(field-influencing electrode structure)。例如这种电阻分布可以通过承载电极的基体的多层涂覆来产生。
已经发现尤其有利的实施例是这样一个：在该实施例中，相邻的第一电极之间的距离小于其中一个相邻的第一电极的宽度的15％，尤其优选小于10％，更优选小于7％和/或相邻的第二电极之间的距离小于其中一个相邻的第二电极的宽度的15％，尤其优选小于10％，更优选小于7％。
有利地该液晶装置可以用作全息显示器或投影显示器的一部分。包含根据本发明的液晶装置的用于表示二和/或三维图像内容或图像序列的显示器的光调制装置是尤其有利的。特别地，有利的是可以在根据WO2010/149587A2的教导的光调制装置中使用根据本发明的液晶装置，或可以以根据WO2010/149587A2的权利要求1-36中任一项所述的光调制装置的形式来配置根据本发明的液晶装置。
本发明的主题示意性的在图中表示并在附图的帮助下进行说明，相同的或具有相同效果的元件使用相同的附图标记。
图1显示了根据本发明的液晶装置的示例性实施例的结构的原理图的剖视图，
图2显示了在相邻的电极极性相反的情况下图1中的示例性实施例中的占优势的场分布，
图3显示了随着水平位置——也就是平行于中间区域附近的第一或第二平面——变化的电场强度图，
图4显示了随着远离中间区域的水平位置变化的电场强度图，以及
图5显示了根据本发明的使用了ECB LC模式的液晶装置的示例性实施例的第一、第二和第三取向的原理图的俯视图。
图1显示了根据本发明的液晶装置100的示例性实施例的结构的原理图的剖视图。
液晶装置100包含多个针对光与液晶装置100的相互作用透明的并设置在第一平面1的第一电极2。第一电极2设置在透明的第一基体3上。液晶装置100进一步包含多个与第一电极2相对的、针对光与液晶装置100的相互作用透明的并设置在第二平面5上的第二电极4，第二平面5基本平行于第一平面1，液晶层6设置在第一平面1和第二平面5之间。第二电极4设置在透明的第二基体9上。
形成液晶层6以便于根据施加在相对的第一电极2和第二电极4之间的电压的水平来修改穿过液晶层6的光的特性，特别是相位和/或偏振。
以在相邻的第一电极2之间的第一中间区域7能够对应产生横向电场的方式形成和设置第一电极2，该横向电场以尤其是与液晶装置100的其它部件(未显示)——例如一个或多个偏振滤光器(未显示)——合作从而直接或间接引起穿过液晶装置100的中间区域7的光的振幅降低这样的方式来定向对应包含于第一中间区域7的液晶，该振幅降低大于穿过中间区域7外面的液晶层6的光的振幅降低。
也以在相邻的第二电极4之间的第二中间区域8能够在不同情况下产生横向电场的方式形成和设置第二电极4，该横向电场以尤其是与液晶装置100的其它部件(未显示)——例如一个或多个偏振滤光器(未显示)——合作从而直接或间接引起穿过液晶装置100的中间区域8的光的振幅降低这样的方式来定向对应包含于第二中间区域8的液晶，该振幅降低大于穿过中间区域8外面的液晶层6的光的振幅降低。
具体地，相邻的第一电极2之间的距离d1和相邻的第二电极4之间的距离d2足够小，从而在中间区域7，8可能以直接或间接引起穿过液晶装置100的中间区域7，8的光的振幅降低的方式来产生定向包含于中间区域7，8的液晶的对应横向电场，该振幅降低大于穿过中间区域7，8外面的液晶层6的光的振幅降低。
在所示的实施例中，相邻的第一电极2之间的距离d1和相邻的第二电极4之间的距离d2大约为0.6微米，而电极2，4的宽度大约为4.4微米。因此该实例中，相邻的第一电极2之间的距离d1和相邻的第二电极4之间的距离d2不到电极2，4的宽度的15％(精确值为13.6％)。
电压范围限定为0伏-5伏，其中，0伏的电压范围下限分配给穿过中间区域7，8外面的液晶层6的光的最小相位延迟，5伏的电压范围上限分配给穿过中间区域7，8外面的液晶层6的光的最大相位延迟。在显示的液晶装置100中，当相邻的第一电极2或相邻的第二电极4极性相反时，包含于中间区域7，8的液晶直接或间接引起振幅降低。
图2以等位线的形式显示了相邻的第一电极2和相邻的第二电极4分别极性相反并具有5伏的电位差的情况下的场分布。
从图2可以看出，中间区域7，8内的场线密度非常高，事实上如此之高以至于包含于中间区域7，8内的液晶的取向不同于其他区域的液晶的取向。
图3显示了随沿着平行于第二平面5的直线的位置变化的电场强度。该直线由图2中的附图标记10表示并紧邻平面5。可以清楚地看出特别由于电极4之间的短距离d2，在中间区域8获得了尤其高的场强度，其引起中间区域8内的液晶的特定取向。
图4显示了随沿着平行于第二平面5的不同的直线的位置变化的电场强度。该不同的直线由图2中的附图标记11表示并位于与平面5分离的位置。可以清楚地看出在中间区域7，8外面盛行显著更低的电场强度，也就是说引起液晶的取向的必要场强度，该液晶取向是必要的，目的是获得穿过液晶层6的光的0-2pi的相位延迟，并不同于中间区域7，8内的液晶的第三取向。
图5显示了根据本发明的使用了ECB LC模式的液晶装置100的示例性实施例的第一、第二和第三取向12、13和14的原理图的俯视图。
在该视图中，包含电极2，4的第一和第二平面以及中间区域7，8彼此平放，并分别平行于图中的平面。
显示了液晶分子的第一取向12，其平行于这些平面并相对于两个第一电极2之间或两个第二电极4之间由点表示的连接线16旋转45度。为了表示液晶分子，仅仅示意性的显示了一个作为伸长的椭球的液晶分子17。通过在基体上(例如通过表面取向层)或电极2，4上的表面定向可以产生这种取向。还示例性的显示了由第一电极2和相对的第二电极4之间的电场产生的第二取向30。这种情况下，液晶分子17的纵轴说明了图中的平面。通过两个第一电极2之间或两个第二电极4之间的横向场在中间区域7，8内产生了根据本发明的第三取向14。这种情况下，液晶分子17定向为平行于图中的平面并平行于两个电极2之间或两个电极4之间的连接线16。
在图5中，进一步用箭头15示意性表示了线偏光片(图5中未显示)的透射方向。在该示例性实施例中，在基体(图5中未显示)的输入侧和输出侧分别具有透射方向互相平行且平行于液晶分子17的第一取向12的线偏光片。
参照具体实施例已经说明了本发明。然而，应当清楚的是不脱离所附权利要求的保护范围的情况下可以做出修改和变形。
Claims (18)
1.一种液晶装置，其具有至少一个设置在第一平面(1)的第一电极(2)和多个设置在实质上与第一平面平行的第二平面(5)的第二电极(4)，液晶层(6)设置在第一平面(1)和第二平面(5)之间，形成液晶层以便于根据施加在至少一个第一电极(2)和至少一个第二电极(4)之间的电压的水平来修改穿过液晶层(6)的光的特性，特别是相位和/或偏振，其特征在于，以在相邻的第二电极(4)之间的中间区域(8)能够产生横向电场的方式形成和设置第二电极(4)，该横向电场以尤其是与液晶装置的其它部件合作从而直接或间接引起穿过液晶装置的中间区域(8)的光的振幅降低这样的方式来定向包含于中间区域(8)的液晶，该振幅降低大于穿过中间区域(8)外面的液晶层(6)的光的振幅降低，该液晶装置的其它部件例如为一个或多个偏振滤光器。
2.根据权利要求1所述的液晶装置，其特征在于，相邻的第二电极(4)之间的距离足够小，从而在中间区域(8)可能产生以直接或间接引起穿过液晶装置的中间区域(8)的光的振幅降低的方式来定向包含于中间区域(8)的液晶的横向电场，该振幅降低大于穿过中间区域(8)外面的液晶层(6)的光的振幅降低。
3.根据权利要求1或2所述的液晶装置，其特征在于，第一平面(1)设置有多个第一电极(2)。
4.根据权利要求3所述的液晶装置，其特征在于，以在相邻的第一电极(2)之间的中间区域(7)能够产生横向电场的方式形成和设置第一电极(2)，该横向电场以尤其是与液晶装置的其它部件合作从而直接或间接引起穿过液晶装置的中间区域(7)的光的振幅降低这样的方式来定向包含于中间区域(7)的液晶，该振幅降低大于穿过中间区域(7)外面的液晶层的光的振幅降低，该液晶装置的其它部件例如为一个或多个偏振滤光器。
5.根据权利要求1-4任一项所述的液晶装置，其特征在于，能够根据施加于至少一个第一电极(2)和第二电极(4)之间的电压的水平来将液晶层(6)的液晶定向为第一取向、或者尤其是垂直于第一取向的第二取向，或者第一取向和第二取向之间的中间状态。
6.根据权利要求5所述的液晶装置，其特征在于，在多个相邻的第一电极(2)之间的中间区域(7)和/或相邻的第二电极(4)之间的中间区域(8)内，可能产生导致包含于中间区域(7，8)的液晶的第三取向的横向电场，该第三取向不同于第一取向和第二取向以及第一取向和第二取向之间的中间状态。
7.根据权利要求5或6所述的液晶装置，其特征在于，第一取向的方向和第二取向的方向与中间状态的方向设置在相同的平面内。
8.根据权利要求6或7所述的液晶装置，其特征在于，第三取向的方向定向为垂直于第一取向和/或垂直于第二取向和/或垂直于至少一个中间状态的方向。
9.根据权利要求5-8任一项所述的液晶装置，其特征在于，第一取向的方向和/或第二取向的方向分别设置为平行于第一和第二平面(1，5)，而第三取向的方向设置为相对于第一和/或第二平面(1，5)为非零角度，尤其垂直于第一和/或第二平面(1，5)。
10.根据权利要求5-9任一项所述的液晶装置，其特征在于，第三取向的方向设置为平行于第一和第二平面(1，5)。
11.根据权利要求1-10任一项所述的液晶装置，其特征在于，
a.限定最大电压，在该最大电压下，设置在中间区域(7，8)外面的液晶被定向为第一取向或第二取向，和/或，在该最大电压下，相对于穿过中间区域(7，8)外面的液晶层(6)的光，在第一和第二取向之间可以引起2pi的相对相位延迟，和/或
b.限定电压范围，在该电压范围内，电压范围下限分配给穿过中间区域(7，8)的外面的液晶层(6)的光的最小相位延迟，和在该电压范围内，电压范围上限分配给穿过中间区域(7，8)外面的液晶层(6)的光的最大相位延迟，或者相反，在该电压范围内，电压范围下限分配给穿过中间区域(7，8)外面的液晶层(6)的光的最大相位延迟，和在该电压范围内，电压范围上限分配给穿过中间区域(7，8)外面的液晶层(6)的光的最小相位延迟。
12.根据权利要求11所述的液晶装置，其特征在于，根据第三取向来定向包含于中间区域(7，8)的液晶，和/或当在至少一个第一电极(2)和其中一个第二电极(4)之间施加最大电压或电压范围下限或电压范围上限时，包含于中间区域(7，8)的液晶直接或间接引起振幅降低。
13.根据权利要求1-12任一项所述的液晶装置，其特征在于，根据第三取向来定向包含于中间区域(7，8)的液晶，和/或当相邻的第一电极(2)和/或相邻的第二电极(4)极性相反时，包含于中间区域(7，8)的液晶直接或间接引起振幅降低。
14.根据权利要求1-13任一项所述的液晶装置，其特征在于，至少在限定的电压范围内，穿过中间区域(7，8)外面的液晶层(6)的光的振幅恒定地独立于所施加的电压，该电压范围优选为对应于0至2pi之间的相移。
15.根据权利要求1-14任一项所述的液晶装置，其特征在于，第一和/或第二电极(2，4)具有尤其是非均匀电阻分布的场感应电极结构，和/或第一和/或第二电极(2，4)具有非均匀电阻分布的形式的场感应电极结构，非均匀电阻分布由多层涂覆产生。
16.根据权利要求1-15任一项所述的液晶装置，其特征在于，相邻的第一电极(2)之间的距离小于其中一个相邻的第一电极(2)的宽度的15％，尤其是小于10％，更尤其是小于7％，和/或相邻的第二电极(4)之间的距离小于其中一个相邻的第二电极(4)的宽度的15％，尤其是小于10％，更尤其是小于7％。
17.根据权利要求1-16任一项所述的液晶装置，其特征在于，液晶装置可以以WO2010/149587A2公开的权利要求1-36任一项所述的光调制装置的形式来配置。
18.一种全息显示器和/或投影显示器和/或用于表示二和/或三维图像内容或图像序列的显示器的光调制装置，其包含至少一个根据权利要求1-17任一项所述的液晶装置。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112859462A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-05-28 | 西安中科微星光电科技有限公司 | 一种透反射一体式液晶光阀 |
| TWI756820B (zh) * | 2020-09-09 | 2022-03-01 | 友達光電股份有限公司 | 顯示裝置及其驅動方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102527503B1 (ko) * | 2013-02-27 | 2023-04-28 | 시리얼 테크놀로지즈 에스.에이. | 광학 액정 위상 변조기 |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3981559A (en) * | 1974-11-25 | 1976-09-21 | Rca Corporation | Liquid crystal display |
| US20030202130A1 (en) * | 2002-04-25 | 2003-10-30 | Lee Seok Lyul | Floating electrode switching liquid crystal display |
| CN101266374A (zh) * | 2007-03-07 | 2008-09-17 | 奇美电子股份有限公司 | 液晶显示器及其操作方法和制造方法 |
| CN102077145A (zh) * | 2008-06-26 | 2011-05-25 | 视瑞尔技术公司 | 具有切趾装置的全息直视显示器 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0485017A3 (en) * | 1990-11-07 | 1992-10-21 | N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken | Active matrix liquid crystal display device with dark matrix interpixel areas |
| GB9811477D0 (en) * | 1998-05-29 | 1998-07-29 | Sharp Kk | Liquid crystal device |
| US6652981B2 (en) * | 2000-05-12 | 2003-11-25 | 3M Innovative Properties Company | Etching process for making electrodes |
| US6734924B2 (en) * | 2000-09-08 | 2004-05-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Liquid crystal display device |
| KR20060032034A (ko) * | 2004-10-11 | 2006-04-14 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 횡전계방식 액정표시장치 |
| DE102007024236A1 (de) * | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Seereal Technologies S.A. | Holographisches Rekonstruktionssystem mit einer Anordnung von steuerbaren Mikroprismen |
| EP2446326A2 (de) | 2009-06-23 | 2012-05-02 | SeeReal Technologies S.A. | Lichtmodulationsvorrichtung für ein display zur darstellung zwei- und/oder dreidimensionaler bildinhalte mit variablen beugungselementen basierend auf linearen, parallelen elektroden |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3981559A (en) * | 1974-11-25 | 1976-09-21 | Rca Corporation | Liquid crystal display |
| US20030202130A1 (en) * | 2002-04-25 | 2003-10-30 | Lee Seok Lyul | Floating electrode switching liquid crystal display |
| CN101266374A (zh) * | 2007-03-07 | 2008-09-17 | 奇美电子股份有限公司 | 液晶显示器及其操作方法和制造方法 |
| CN102077145A (zh) * | 2008-06-26 | 2011-05-25 | 视瑞尔技术公司 | 具有切趾装置的全息直视显示器 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI756820B (zh) * | 2020-09-09 | 2022-03-01 | 友達光電股份有限公司 | 顯示裝置及其驅動方法 |
| CN112859462A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-05-28 | 西安中科微星光电科技有限公司 | 一种透反射一体式液晶光阀 |
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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