CN112946963A

CN112946963A - 用于减少激光散斑的掺杂纳米颗粒的液晶装置

Info

Publication number: CN112946963A
Application number: CN202011441653.5A
Authority: CN
Inventors: K-H·常; J·哈尔登; L-C·钱
Original assignee: Kent State University; GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: Kent State University; GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2020-12-11
Publication date: 2021-06-11
Anticipated expiration: 2040-12-11
Also published as: DE102020131139A1; US11016308B1; US20210181522A1; CN112946963B; DE102020131139B4

Abstract

光学显示装置包括相干光源，所述相干光源生成在可见光、紫外线或红外线范围内的相干光束。相干光束被引导在液晶部件处。多个液晶和具有≤大约450 nm的平均直径的多个纳米颗粒被设置在内部隔室中。电源与第一和第二电极电连通。当不施加电压或电流时，从液晶部件传送或反射的过滤光束呈现≥大约0.28的第一散斑对比度。当施加电压或电流时，导致微粒运动，并且过滤光束具有≤大约0.2并且在某些方面可≤大约0.03的第二散斑对比度。还提供了减少具有相干光源的光学装置中的散斑的方法。

Description

用于减少激光散斑的掺杂纳米颗粒的液晶装置

技术领域

本段提供了涉及本公开的背景信息，而不一定是现有技术。

本公开涉及光学装置，诸如，显示装置，其包括在可见光范围、紫外线范围或红外范围内产生相干光束的相干光源以及包括多个液晶和多个纳米颗粒的液晶部件。在某些方面，光学装置将相干光束的散斑对比度减小到小于或等于大约0.2。还提供了减少具有相干光源的光学装置中的散斑的方法。

背景技术

显示装置用于各种应用中。在本公开中描述的技术总体上适用于各种显示装置，包括任何传送式或反射式平板显示器，尤其是三维投影显示器。例如，交通工具可包括一个或更多个显示器，诸如，资讯系统或者在交通工具的挡风玻璃上显示信息的平视显示器（HUD）。例如，HUD可显示交通工具速度和其它交通工具信息（例如，警告，如车道偏离警告和防撞警告）。许多显示系统包括液晶显示器（LCD）部件。

各种显示系统通常使用相干光源（诸如，激光）以及其它显示部件（如LCD部件）。然而，通过使用激光作为照明源可潜在地产生由激光相干性导致的大量散斑。当相干光从扩散表面被反射时，在表面上的各个点每个发射光波。通常，所有反射光波具有相同频率，但是从表面上的不同点反射的光的相位和幅值可变化。因此，光可相长地和相消地干涉，以产生光和暗斑或条纹的式样，其看起来是随机的，被认为是散斑。当由反射光形成图像时，散斑作用可向图像增加噪声。

发明内容

本段提供了本公开的总体总结，并且不是其完整范围或其所有特征的全面公开。

本公开涉及光学装置。相干光源产生具有在可见光范围、紫外线范围或红外线范围内的波长的相干光束。光学装置也包括液晶部件，其中，相干光束被引导在液晶部件处。液晶部件包括：第一电极，被配置成传送相干光束；第二电极，被配置成传送或反射相干光束；以及至少一个间隔件，被设置第一电极和第二电极之间，以在其之间限定内部隔室。液晶部件也包括被设置在内部隔室中的多个液晶和多个纳米颗粒。多个液晶具有第一折射率，并且选自由以下构成的组：铁电液晶和向列相液晶。多个纳米颗粒具有第二折射率和小于或等于大约450 nm的平均直径。第一折射率和第二折射率之间的差大于0至小于或等于大约0.5。光学装置也包括与第一电极和第二电极电连通的电源。在不施加电压或电流的第一状态下，从液晶部件传送或反射的过滤光束呈现大于或等于大约0.28的第一散斑对比度。在当从电源向第一和第二电极施加电压或电流时的第二状态下，多个纳米颗粒产生时域平均作用，并且过滤光束具有小于或等于大约0.2的第二散斑对比度。

在一个方面，多个纳米颗粒的平均直径大于或等于大约1 nm至小于或等于大约100 nm。进一步，多个纳米颗粒具有选自由以下构成的组中的形状：球体、椭球体、矩形、多边形、盘状体、椭球体、圆环体、圆锥体、金字塔、杆、圆柱体、十字架以及其组合。

在一个方面，多个液晶包括铁电液晶，并且多个纳米颗粒的平均直径大于或等于大约1 nm至小于或等于大约10 nm。

在一个方面，多个液晶包括负向列相液晶，并且多个纳米颗粒的平均直径大于或等于大约1 nm至小于或等于大约100 nm。

在一个方面，多个纳米颗粒包括选自由以下构成的组中的材料：氧化硅（SiO₂）、二氧化锆（ZrO₂）、二氧化钛（TiO₂）以及其组合。

在一个方面，多个纳米颗粒包括具有大于或等于大约0.48至小于或等于大约2的折射率的材料。

在一个方面，在施加大于或等于大约30V的电压时，第二散斑对比度小于或等于大约0.1。

在一个方面，内部隔室包括大于0重量%至小于或等于大约10重量%的多个纳米颗粒。

在进一步方面，内部隔室可选地还包括小于或等于大约30重量%的聚合物、小于或等于大约1重量%的表面活性剂和平衡量的多个液晶。

在一个方面，电源被配置成施加大于0 Hz至小于或等于大约1 kHz的频率以及具有大于或等于大约1V至小于或等于大约1 kV的电压的电能。

在一个方面，第一电极和第二电极被分别设置在透明基底上，并且第一电极和第二电极单独地包括选自由以下构成的组中的导电材料：氧化铟锡、金属纳米线、金属颗粒、镓锌氧化物、铝镓氧化锌、聚（3,4-乙基二氧噻吩）（PEDOT）以及其组合。

本公开进一步涉及包括相干光源的显示装置，所述相关光源产生具有在可见光范围内的波长的相干光束。显示装置包括从相干光束生成显示图像的成像系统。成像系统包括液晶部件，所述液晶部件包括：第一电极，被配置成传送相干光束；第二电极，被配置成传送或反射相干光束；以及至少一个间隔件，被设置在第一电极和第二电极之间，以在其之间限定内部隔室。多个液晶被设置在内部隔室中，并且具有第一折射率，并且选自由以下构成的组：铁电液晶和向列相液晶。具有第二折射率和小于或等于大约450 nm的平均直径的多个纳米颗粒被设置在内部隔室中。第一折射率和第二折射率之间的差大于0至小于或等于大约0.5。显示装置还包括与第一电极和第二电极电连通的电源，其中，在不施加电压或电流的第一状态下，从液晶部件传送或反射的过滤光束呈现大于或等于大约0.28的第一散斑对比度。在当从电源向第一和第二电极施加电压或电流时的第二状态下，多个纳米颗粒产生时域平均作用，并且过滤光束具有小于或等于大约0.2的第二散斑对比度。

在一个方面，成像系统包括成像装置，并且液晶部件被设置在成像系统中：

在由成像装置生成显示图像之前；

在由成像装置生成显示图像之后，其中，液晶部件是用于显示图像的投影屏；或者

在由成像装置生成显示图像之后，其中，成像系统还包括投影屏，并且液晶部件被设置在成像装置和投影屏之间。

在一个方面，内部隔室包括大于0重量%至小于或等于大约10重量%的多个纳米颗粒，多个纳米颗粒包括选自由以下构成的组中的材料：氧化硅（SiO₂）、二氧化锆（ZrO₂）、二氧化钛（TiO₂）以及其组合以及其组合，以及或者：

（i）多个液晶包括铁电液晶，并且多个纳米颗粒的平均直径大于或等于大约1 nm至小于或等于大约10 nm；或者

（ii）多个液晶包括负向列相液晶，并且多个纳米颗粒的平均直径大于或等于大约1 nm至小于或等于大约100 nm。

本公开也进一步涉及减少具有相干光源的光学装置中的散斑的方法。方法包括引导由相干光源生成的具有在可见光范围、紫外线范围或红外线范围内的波长的相干光束朝向液晶部件，所述液晶部件包括：第一电极，被配置成传送相干光束；第二电极，被配置成传送或反射相干光束；以及至少一个间隔件，被设置在第一电极和第二电极之间，以在其之间限定内部隔室。液晶部件也包括多个液晶，所述多个液晶被设置在内部隔室中，并且具有第一折射率，并且选自由以下构成的组：铁电液晶和负向列相液晶。具有第二折射率和小于或等于大约450 nm的平均直径的多个纳米颗粒也被设置在内部隔室中。第一折射率和第二折射率之间的差大于0至小于或等于大约0.5。与第一电极和第二电极电连通的电源。方法包括经由电源向液晶部件的第一电极和第二电极施加电能，以导致在多个液晶中的随机区域，并且将从液晶部件传送或反射的相干光束的散斑对比度减小到小于或等于大约0.2。

在一个方面，电能具有大于0 Hz至小于或等于大约1 kHz的频率和大于或等于大约1V至小于或等于大约1 kV的电压。

在一个方面，当施加电压大于或等于大约30V的电能时，散斑对比度小于或等于大约0.1。

在一个方面，多个液晶包括负向列相液晶，并且施加电能产生自上而下的电场，以导致不稳定性，并且在多个液晶中产生随机区域，以产生时域平均作用。

在一个方面，多个液晶包括铁电液晶，并且施加电能包括施加交流（AC），使得铁电液晶以微秒级震荡，以通过相长-相消干涉产生时域平均作用。

在一个方面，内部隔室包括大于0重量%至小于或等于大约10重量%的多个纳米颗粒，多个纳米颗粒包括选自由以下构成的组中的材料：氧化硅（SiO₂）、二氧化锆（ZrO₂）、二氧化钛（TiO₂）以及其组合，以及或者：

本公开还提出了以下技术方案。

1. 光学装置，包括：

相干光源，产生具有在可见光范围、紫外线范围或红外线范围内的波长的相干光束；以及

液晶部件，其中，所述相干光束被引导在所述液晶部件处，并且所述液晶部件包括：

第一电极，被配置成传送所述相干光束；

第二电极，被配置成传送或反射所述相干光束；

至少一个间隔件，被设置在所述第一电极和所述第二电极之间，以在其之间限定内部隔室；

多个液晶，被设置在所述内部隔室中，具有第一折射率，并且选自由以下构成的组：铁电液晶和向列相液晶；

多个纳米颗粒，具有第二折射率和小于或等于大约450 nm的平均直径，被设置在所述内部隔室中，其中，所述第一折射率和所述第二折射率之间的差大于0至小于或等于大约0.5；以及

电源，与所述第一电极和所述第二电极电连通，其中，在不施加电压或电流的第一状态下，从所述液晶部件传送或反射的过滤光束呈现大于或等于大约0.28的第一散斑对比度，并且在当从所述电源向所述第一和第二电极施加电压或电流时的第二状态下，所述多个纳米颗粒产生时域平均作用，并且所述过滤光束具有小于或等于大约0.2的第二散斑对比度。

2. 根据技术方案1所述的光学装置，其中，所述多个纳米颗粒的平均直径大于或等于大约1 nm至小于或等于大约100 nm，并且所述多个纳米颗粒具有选自由以下构成的组中的形状：球体、椭球体、矩形、多边形、盘状体、椭球体、圆环体、圆锥体、金字塔、杆、圆柱体、十字架以及其组合。

3. 根据技术方案1所述的光学装置，其中，所述多个液晶包括铁电液晶，并且所述多个纳米颗粒的平均直径大于或等于大约1 nm至小于或等于大约10 nm。

4. 根据技术方案1所述的光学装置，其中，所述多个液晶包括负向列相液晶，并且所述多个纳米颗粒的平均直径大于或等于大约1 nm至小于或等于大约100 nm。

5. 根据技术方案1所述的光学装置，其中，所述多个纳米颗粒包括选自由以下构成的组中的材料：氧化硅（SiO₂）、二氧化锆（ZrO₂）、二氧化钛（TiO₂）以及其组合。

6. 根据技术方案1所述的光学装置，其中，所述多个纳米颗粒包括具有大于或等于大约0.48至小于或等于大约2的折射率的材料。

7. 根据技术方案1所述的光学装置，其中，在施加大于或等于大约30V的电压时，所述第二散斑对比度小于或等于大约0.1。

8. 根据技术方案1所述的光学装置，其中，所述内部隔室包括大于0重量%至小于或等于大约10重量%的所述多个纳米颗粒。

9. 根据技术方案8所述的光学装置，还包括小于或等于大约30重量%的聚合物、小于或等于大约1重量%的表面活性剂和平衡量的所述多个液晶。

10. 根据技术方案1所述的光学装置，其中，所述电源被配置成施加大于0 Hz至小于或等于大约1 kHz的频率以及具有大于或等于大约1V至小于或等于大约1 kV的电压的电能。

11. 根据技术方案1所述的光学装置，其中，所述第一电极和所述第二电极被分别设置在透明基底上，并且所述第一电极和所述第二电极单独地包括选自由以下构成的组中的导电材料：氧化铟锡、金属纳米线、金属颗粒、镓锌氧化物、铝镓氧化锌、聚（3,4-乙基二氧噻吩）（PEDOT）以及其组合。

12. 显示装置，包括：

相干光源，产生具有在可见光范围内的波长的相干光束；以及

成像系统，从所述相干光束生成显示图像，其中，所述成像系统包括液晶部件，所述液晶部件包括：

第一电极，被配置成传送所述相干光束；

第二电极，被配置成传送或反射所述相干光束；

13. 根据技术方案12所述的显示装置，其中，所述成像系统包括成像装置，并且所述液晶部件被设置在所述成像系统中：

（i）在由所述成像装置生成所述显示图像之前；

（ii）在由所述成像装置生成所述显示图像之后，其中，所述液晶部件是用于所述显示图像的投影屏；或者

（iii）在由所述成像装置生成所述显示图像之后，其中，所述成像系统还包括投影屏，并且所述液晶部件被设置在所述成像装置和所述投影屏之间。

14. 根据技术方案12所述的显示装置，其中，所述电源被配置成施加大于0 Hz至小于或等于大约1 kHz的频率和具有大于或等于大约1V至小于或等于大约1 kV的电压的电能，

所述内部隔室包括大于0重量%至小于或等于大约10重量%的所述多个纳米颗粒，所述多个纳米颗粒包括选自由以下构成的组中的材料：氧化硅（SiO₂）、二氧化锆（ZrO₂）、二氧化钛（TiO₂）以及其组合以及其组合，以及或者：

（i）所述多个液晶包括铁电液晶，并且所述多个纳米颗粒的平均直径大于或等于大约1 nm至小于或等于大约10 nm；或者

（ii）所述多个液晶包括负向列相液晶，并且所述多个纳米颗粒的平均直径大于或等于大约1 nm至小于或等于大约100 nm。

15. 减少具有相干光源的光学装置中的散斑的方法，所述方法包括：

引导由所述相干光源生成的具有在可见光范围、紫外线范围或红外线范围内的波长的相干光束朝向液晶部件，所述液晶部件包括：

第一电极，被配置成传送所述相干光束；

第二电极，被配置成传送或反射所述相干光束；

电源，与所述第一电极和所述第二电极电连通；以及

经由所述电源向所述液晶部件的所述第一电极和所述第二电极施加电能，以导致在所述多个液晶中的随机区域，并且将从所述液晶部件传送或反射的所述相干光束的散斑对比度减小到小于或等于大约0.2。

16. 根据技术方案15所述的方法，其中，所述电能具有大于0 Hz至小于或等于大约1 kHz的频率和大于或等于大约1V至小于或等于大约1 kV的电压。

17. 根据技术方案15所述的方法，其中，当施加电压大于或等于大约30V的电能时，所述散斑对比度小于或等于大约0.1。

18. 根据技术方案15所述的方法，其中，所述多个液晶包括负向列相液晶，并且施加电能产生自上而下的电场，以导致不稳定性，并且在所述多个液晶中产生随机区域，以产生时域平均作用。

19. 根据技术方案15所述的方法，其中，所述多个液晶包括铁电液晶，并且施加电能包括施加交流（AC），使得所述铁电液晶以微秒级震荡，以通过相长-相消干涉产生时域平均作用。

20. 根据技术方案15所述的方法，其中，所述内部隔室包括大于0重量%至小于或等于大约10重量%的所述多个纳米颗粒，所述多个纳米颗粒包括选自由以下构成的组中的材料：氧化硅（SiO₂）、二氧化锆（ZrO₂）、二氧化钛（TiO₂）以及其组合，以及或者：

根据本文提供的描述将显而易见其它应用领域。在此发明内容中的描述和具体示例旨在仅用于说明的目的，并且不旨在限制本公开的范围。

附图说明

本文描述的附图仅用于示出选定实施例而不是所有可能实施方式的目的，并且不试图限制本公开的范围。

图1示出了用于交通工具的平视显示器（HUD）系统的一种示例，其可结合根据本公开的某些方面的光学显示系统。

图2A-2B示出了根据本公开的某些方面制备的液晶部件，其包括多个纳米颗粒，用于减小相干光束的散斑对比度。图2A示出了没有施加电能的第一操作状态，而图2B示出了第二操作状态，其中，施加电能，以产生电场。

图3是示出对于相干激光光束的散斑对比度与电压的图表，所述相干激光光束被引导在根据本公开的某些方面制备的液晶显示部件的变型处。

图4是示出对于相干激光光束的散斑对比度与电压的图表，所述相干激光光束被引导在根据本公开的某些方面制备的液晶显示部件的另一变型处。

图5A-5B示出了可见光范围中的激光，其穿过处于其中没有施加电能（0V）的第一操作状态和其中施加电能（60V）的第二操作状态中的根据本公开的某种变型制备的液晶部件。

图6示出了根据本公开的某些方面制备的具有被设置在成像装置之前的液晶显示部件的一种显示装置配置。

图7示出了根据本公开的某些方面制备的具有被设置在成像装置之后的液晶显示部件的另一显示装置配置，其中，液晶部件用作投影屏。

图8示出了根据本公开的某些方面制备的又一显示装置配置，其具有被设置在成像装置和投影屏之后的液晶显示部件，其中，液晶部件减小投影屏上的所显示图像的散斑。

图9示出了当施加交流（AC）电压时对于铁电液晶分子发生的限定移动锥。

贯穿附图的若干视图，对应的附图标记指代对应的部件。

具体实施方式

提供了示例性实施例，使得本公开将更加全面，并且将本发明范围全面地传达到本领域技术人员。提出了许多具体细节，例如，具体成分、部件、装置和方法的示例，以提供本公开实施例的全面理解。本领域技术人员将显而易见的是，不需要使用具体细节，示例性实施例可以许多不同形式实施，并且其不应被理解为限制本公开范围。在一些示例性实施例中，没有详细描述熟知过程、熟知装置结构和熟知技术。

本文使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的，并且不旨在是限制的。如本文使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括多个形式，除非上下文另有明确指示。术语“包括”、“包含”和“具有”是包含性的，并且因此表明存在所述特征、元件、成分、步骤、整数、操作和/或部件，但是不排除存在或添加一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其集合。虽然开放式术语“包括”应该被理解为非限制术语，以描述和要求本文提出的各种实施例，但是在某些方面，术语可选地可被理解为相反地更受限和受约束的术语，诸如，“由…构成”或者“基本由…构成”。因此，对于提到成分、材料、部件、元件、特征、整数、操作和/或过程步骤的任何给定的实施例，本公开也具体地包括由或基本由此类所述成分、材料、部件、元件、特征、整数、操作和/或过程步骤构成的实施例。在“由…构成”的情况下，可选实施例不包括任何附加的成分、材料、部件、元件、特征、整数、操作和/或过程步骤，而在“基本由…构成”的情况下，此类实施例不包括实质上影响基本新颖性特性的任何附加成分、材料、部件、元件、特征、整数、操作和/或过程步骤，但是实施例中可包括实质上不影响基本新颖性特性的任何成分、材料、部件、元件、特征、整数、操作和/或过程步骤。

本文描述的任何方法步骤、过程和操作不被理解是必然要求以讨论或示出的特定次序执行，除非具体表明了执行次序。也应该理解的是，可使用附加或可选步骤，除非另有指示。

当部件、元件或层被称为在另一元件或层“上”、“接合到”、“连接到”或“联接到”另一元件或层时，其可直接在另一部件、元件或层上、直接接合、连接或联接到另一部件、元件或层，或者可存在中间元件或层。相比之下，当元件被称为“直接”在另一元件或层“上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一元件或层时，不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应该以类似方式被解释（例如，“在…之间”与“直接在…之间”、“相邻”与“直接相邻”等等）。如本文使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关联所列举项目的任何和所有组合。

虽然本文可使用术语第一、第二、第三等，以描述各种步骤、元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些步骤、元件、部件、区域、层和/或区段不应该由这些术语限制，除非另有指示。这些术语可仅用于将一个步骤、元件、部件、区域、层或者区段区分于另一步骤、元件、部件、区域、层或者区段。当本文使用时，术语例如“第一”、“第二”和其它的数字术语不暗示一种序列或次序，除非上下文明确指示。因此，下文讨论的第一步骤、元件、部件、区域、层或者区段可被称为第二步骤、元件、部件、区域、层或者区段，而不脱离示例性实施例的教导。

空间或时域相对术语（诸如，“之前”、“之后”、“内”、“外”、“之下”、“下方”、“下”、“上方”、“上”和类似）在本文可用于简化描述，以描述如附图中示出的一个元件或特征相对于另一（些）元件或特征的关系。空间或时域相对术语可旨在涵盖在使用中或操作中的装置或系统的不同定向（除了附图中绘示的定向之外）。

贯穿于本公开，数量值代表近似测量或范围限制，以涵盖从给定值的最小偏离和具有大约所述值的实施例以及准确地具有所述值的实施例。除了在详细描述的结尾处提供的工作示例之外，本说明书（包括所附权利要求）中的参数（例如，量或条件）的所有数值被理解为在所有情况下可由术语“大约”修饰，而不论在数值之前是否实际出现了“大约”。“大约”表明所述数值允许稍稍不精确（稍接近正确值；近似或者相当接近所述值；几乎是所述值）。如果本领域中没有以此普通意义理解由“大约”提供的不精确性，则如本文使用的“大约”至少表明可通过普通测量方法并且使用此类参数获得的变型。例如，“大约”可包括以下变型：小于或等于5%、可选地小于或等于4%、可选地小于或等于3%、可选地小于或等于2%、可选地小于或等于1%、可选地小于或等于0.5%以及在某些方面可选地小于或等于0.1%。

此外，公开范围包括公开在整个范围内的所有值和进一步细分范围，包括对于范围给定的端点和子范围。

现在将参考附图更加全面地描述示例性实施例。

在各个方面，本公开涉及改进的显示系统，其最小化了散斑对比度，其中，系统包括相干光源（诸如，激光）和包括多个液晶和多个液晶面板的液晶部件。作为背景，激光散斑的等级可由散斑对比度表示。从表面反射的相干光源（诸如，激光）的散斑对比度被看作是在该表面上的测量光强度的标准偏差除以平均光强度（例如，通过强度分布的标准偏差除以强度分布的平均值得到的值）。因此，如果屏幕在各处具有相同亮度，则从平均值的标准偏差是零，因此存在零散斑。然而，由于激光光束的相干性和窄光谱，因此产生干涉式样。因此，利用激光照射的表面将出现暗区域和亮区域或激光散斑。这些激光散斑式样被形成在观看者的视网膜中，并且可随着轻微移动而变化，这对于观看者（如交通工具中的驾驶员和乘客）可为相当麻烦的。进一步，具有高度相干激光光源（例如，激光）的显示器由于散斑对比度高而出现颗粒状图像。

然而，根据本公开的各个方面，散斑对比度可通过结合包括多个液晶和多个纳米颗粒二者的液晶显示部件而被减小。本文使用的“纳米颗粒”可具有小于或等于大约450 nm的至少一个维度。在某些变型中，纳米颗粒具有可选地小于或等于大约400 nm、可选地小于或等于大约350 nm、可选地小于或等于大约300 nm、可选地小于或等于大约250 nm、可选地小于或等于大约200 nm、可选地小于或等于大约150 nm并且在某些方面可选地小于或等于大约100 nm的至少一个维度。

在某些方面，在液晶部件中包括的多个纳米颗粒可具有大于或等于大约1 nm至小于或等于大约200nm、可选地大于或等于大约1 nm至小于或等于大约100 nm的平均颗粒尺寸直径。如下文将描述的，对于某些类型的液晶，纳米颗粒可具有大于或等于大约1 nm至小于或等于大约20 nm并且可选地大于或等于大约1 nm至小于或等于大约10 nm的平均直径。

纳米颗粒可具有各种形状，通过非限制示例的方式包括基本圆角形状，如球体和椭球体/椭圆体、矩形、多边形、盘状体/盘、椭球体、圆环体、圆锥体、金字塔、杆/圆柱体、十字架和类似。具有不同形状的纳米颗粒也可与彼此组合。在其它方面，纳米颗粒可具有基本圆角形状，诸如，球体、椭球体、半球体和类似。

由于纳米颗粒的尺寸，其通常小于通过光的波长。因此，虽然纳米颗粒不一定是透明的，但是在某些方面中，纳米颗粒是透明的，并且不吸收由光源或激光产生的相干光束的波长或波段。如本文使用的，“透明”旨在意味着材料或成分可传送电磁能量的目标波长范围（例如，在可见光、红外线和/或紫外线波长范围内）。因此，在某些方面，在预定波长范围下，透明材料或成分传送大于或等于大约70%的电磁能量、可选地大于或等于大约75%、可选地大于或等于大约80%、可选地大于或等于大约85%、可选地大于或等于大约90%、可选地大于或等于大约95%，并且在某些优选方面，可选地大于或等于在预定波长或者波长范围（例如，光谱的可见光和/或红外线范围内）下的大约98%的电磁能量被传送通过材料或成分。

相干光的预定波长或波长范围可在可见光、紫外线（UV）和红外线（IR）范围内。特别合适的电磁辐射包括具有从大约390至大约750 nm的波长的可见光、红外线辐射（IR）（包括范围从大约0.75至大约1.4μm的近红外线（NIR））、具有大约100 nm至大约390 nm的波长的紫外线光（UV）。例如，可见光可具有对于红色在大约625 nm至740 nm、对于橙色在大约590 nm至大约625 nm、对于黄色在大约565 nm至大约590 nm、对于绿色在大约520 nm至大约565 nm、对于蓝色或蓝绿色在大约500 nm至大约520、对于蓝色或靛青在大约435 nm至大约500 nm以及对于紫色在大约380 nm至大约435 nm的范围内的波长。

根据其中使用显示器的应用，纳米颗粒可对于预定范围内的所有波长是透明的。例如，对于显示器期望在可见光范围内对于波长（或可见光范围的至少部分）的透明度，对于LIDAR期望IR波长（或IR范围的部分）的透明度，并且对于光刻期望紫外线波长（或紫外线范围的部分）的透明度。

因此，纳米颗粒可由对于预定波长或波长范围透明的材料形成。此外，纳米颗粒可被选择成相对于液晶部件中的多个液晶具有折射率（n，或折射率的实部）。更具体地，在液晶的折射率和纳米颗粒的折射率之间的差大于0至小于或等于大约0.5，可选地大于或等于大约0.01至小于或等于大约0.5，可选地大于或等于大约0.02至小于或等于大约0.5。总体上，期望液晶和纳米颗粒之间的折射率的差更大，以增强散斑对比度的减小。在某些变型中，纳米颗粒材料的折射率大于或等于大约0.48至小于或等于大约2。

纳米颗粒可由选自由以下构成的组的材料形成：氧化硅（SiO₂）、二氧化锆（ZrO₂）、二氧化钛（TiO₂）、其它金属氧化物以及其组合。在某些方面，在施加交流电流的情况下，最小化了静电电荷（也被称为摩擦电荷）的生成，从而在纳米颗粒中不存在电动电势或接近零。

多个液晶可包括向列相液晶，其具有正介电各向异性（例如，用于扭曲向列相或平面切换模式显示器的那些向列相液晶）或负介电各向异性（例如，用于散射场切换或垂直对准模式显示器的那些向列相液晶）或铁电液晶。在某些变型中，多个液晶可包括具有负介电各向异性的负向列相液晶或者铁电液晶。适当的负向列相液晶包括HNG715600-100 MerckMLC 2079液晶。适当的铁电液晶包括Felix-M4851。液晶（诸如，铁电液晶）可掺杂有掺杂物。掺杂物可为表面活性剂、手性掺杂物和/或聚合物。对于液晶材料的常见折射率（n_o）可小于或等于大约1.5。

根据本公开的各种方面，纳米颗粒（诸如，纳米球体）与液晶混合，并且被设置在液晶部件或装置的隔室中。当施加电流或电压时，其在包括纳米颗粒和液晶的液晶部件内产生电场。当施加电压或电流时，通过改变液晶介质中的随机区域而导致时域平均，减小了散斑对比度。更具体地，鉴于本文描述的纳米颗粒和液晶的特定组合具有显著的折射率差异，所施加的电场进一步在液晶和纳米颗粒的混合物中产生时域平均作用。换言之，向液晶部件施加电能导致时域平均作用。这意味着的是，电场导致液晶分子和纳米颗粒的移动，以在液晶隔室内产生局部随机区域，从而呈现折射率变化，当随着时域平均时，其通过散射光并且改变通过液晶和纳米颗粒的混合物的光的相位而减小激光散斑。这可由于不同液晶材料的不同机制而产生；然而，净作用是液晶的移动，从而产生时域平均，以减少观察到的激光散斑。总体上，某些种类的液晶可提供经由电流体动力学不稳定性在低频电场下产生散射的能力，其可促进激光散斑的减少。进一步，在折射率上具有显著差异的纳米颗粒和液晶提供了更强的正向散射强度。

在液晶是负向列相液晶的情况下，施加电能产生了自上而下的电场，以导致多个液晶中的不稳定性和移动（例如，布朗运动）。这在多个液晶中产生了随机局部区域。时域变量随机区域提供了激光散斑的时域平均作用，并且减小了散斑对比度。从在具有负向列相液晶的混合物内分布的纳米颗粒的正向散射增强了传送（或反射）光的强度。在铁电液晶分子的情况下，当交流（AC）电压被施加时，在限定圆锥体内发生此震荡。此类构思在图9中以简化版本被示出，其中，铁电液晶分子20处于被示为具有电场24的圆锥体22内的第一位置中，所述电场24具有第一方向（-E场）。当电场26具有第二方向（+E场）时，铁电液晶分子20震荡到圆锥体22内的第二位置。此类行为进一步在Pandey等人的Advanced EnergyMaterials第10章第389-432页（2014）的Anti-Ferroelectric Liquid Crystals: SmartMaterials for Antiferroelectric Future Displays中被描述，其相关部分通过参考并入本文。震荡速度是微秒级。来自相长-相消干涉的散斑式样的时域平均减小散斑对比度。以此方式，当多个液晶包括铁电液晶并且施加交流（AC）时，铁电液晶通过微秒级的震荡而移动，以通过相长-相消干涉产生时域平均作用。在具有铁电液晶的混合物中存在纳米颗粒减小了电源所必须的驱动电压，并且进一步增强光的正向散射强度。

减少液晶部件中的激光散斑的技术在之前关注于经由旋转或振动而物理地或机械地移动液晶颗粒。例如，用于减小散斑的方法可包括结合扩散器，其移动或振动到激光束的路径中。有利地，本公开提供了光学装置，其没有任何机动或机械部件，用于旋转或振动，如下文将讨论的。进一步，与可减少散斑对比度（例如，不存在施加电场）的其它技术相比，由本公开提供的变型提供了通过施加电场导致的减小的散斑对比度。此外，虽然纳米颗粒在过去已经被包括在液晶部件中，但是没有设想从外部电场产生主动时域平均。相反地，这些液晶单元是扭曲的向列相液晶模块，其仅依靠纳米颗粒的多重散射作用。此外，即使当通过施加电场而激活液晶单元时，所实现的激光散斑减少量被认为是将高于0.4至0.6。

在各个方面中，本公开提供了光学装置。光学装置可为显示装置，或者如上所述，通过非限制示例的方式，可为LIDAR系统或者光刻系统的部分。图1示出了显示系统的示例，其可用于交通工具中。更具体地，为了说明的目的，图1包括用于交通工具的前投影平视显示器（HUD）系统50的非限制示例实施方式。HUD 50将图像52（虚拟图像）从仪表盘60中的开口56投影到挡风玻璃54的部分上。图像52包括各种交通工具信息，诸如，交通工具的当前速度、警告、交通工具的变速器的当前挡位、发动机转速、交通工具的航向、当前资讯系统设定和/或其它交通工具信息。图像52将此信息显示到交通工具的驾驶员，而不需要驾驶员改变头部位置或者将视线从交通工具前方移开（例如，不必将视线从物体移开）。

图像来源70基于来自HUD控制模块74的信号72而产生（例如，投影）图像52。仅通过示例的方式，图像来源70可包括相干光源，其生成具有可见光范围内的波长的相干光束。因此，图像来源70可包括一个或更多个激光器76。通过示例的方式，激光器76可产生红色、绿色和蓝色光。如果存在，则液晶装置（LCD）部件78也被包括在图像来源70中。HUD控制模块74基于从交通工具接收的交通工具数据80而生成被发送到图像来源70的信号72。

HUD控制模块74可例如从交通工具的通信总线获得交通工具数据80。交通工具数据80可例如包括交通工具的当前速度、警告、交通工具的变速器的当前挡位、发动机转速、交通工具的航向、当前资讯系统设定和/或其它交通工具信息。

可选反射镜82将由图像来源70生成的图像52通过开口56反射到挡风玻璃54上。观看者可看到区域中的图像52，其中，图像52被投影到挡风玻璃54上。在各种实施方式中，反射镜82可被省略，并且图像来源70可相反地被配置成将图像52直接投影到挡风玻璃54上。

通过非限制示例的方式，图2A和图2B示出了用于显示系统中的液晶部件100，所述显示系统类似图1中显示的HUD。液晶部件100被配置成接收并且在某些操作状态中传送由相干光源或者激光器（如图1中的激光器76）生成的相干光束110。

液晶部件100可包括第一对准层130和第二对准层140。液晶部件100还包括第一电极132和第二电极142。第一电极132对于相干光束110可为透明的。如下文将进一步描述的，在某些变型中，第二电极142对于相干光束110可为透明的或反射性的。导电元件（第一和第二电极132、142）被设置为邻近相应第一或第二对准层130、140（每个具有表面形貌，当对于其施加电流时，所述表面形貌导致液晶的预定定向）。第一和第二对准层130、140可具有互补表面形貌，在某些变型中，当施加电压或电流以允许光传送并且旋转通过液晶时，所述互补表面形貌可导致对于液晶的优选定向——平面、垂直配向或二者组合（下文描述的）。如本领域技术人员理解的，第一对准层130和第二对准层140是可选部件，并且进一步在某些变型中，虽然未示出，但是当每个相应电极的面向液晶的表面被式样化时，所述第一对准层130和第二对准层140可与第一电极132和第二电极142结合。第一电极132和第二电极142可单独地由导电层形成。通过示例的方式，在第一电极132和第二电极142是透明的情况下，导电材料可单独地选自由以下构成的组：氧化铟锡（ITO）、金属纳米线、金属颗粒、镓锌氧化物、铝镓氧化锌、聚（3,4-乙基二氧噻吩）（PEDOT）以及其组合。在第二电极142是反射性的情况下，其可由反射性导电金属形成，通过非限制示例的方式，诸如，铝或铝合金。因此，第一电极132和第二电极142可由不同材料形成。

虽然图2A-2B中未显示，但是在可选变型中，透明传导层可被式样化。应该注意的是，对于某些液晶的操作，不要求对准层或式样化。进一步，可包括多个层，通过示例的方式，包括多个式样化电极。

第一电极132被设置第一透明基底134上。第一电极132和第一基底134被配置成传送相干光束110的至少部分。第二电极142被设置在第二透明基底144上。在其中显示系统是后投影系统的变型中，第二电极142和第二基底144被配置成传送相干光束110的至少部分。在其它变型中，在显示系统是前投影系统的情况下，第二电极142和/或第二基底144被配置成反射相干光束110的至少部分。因此，液晶部件100可执行作为投影屏。对于后投影显示系统，在投影仪和观看者处于屏幕（例如，液晶部件100）的不同侧上的情况下，第二电极142和第二基底144需要能够传送光。对于前投影显示系统，在投影仪和观看者处于屏幕（例如，液晶部件100）的相同侧上的情况下，第二电极142和/或第二基底144可为反射性的。因此，显示系统（诸如，平视显示器）可通过硅基液晶（LCoS）技术而制造，其中，液晶显示器（液晶部件100）被直接制造在硅基底背板上，并且反射镜被设置在硅基底下方。

在某些变型中，第一基底134和/或第二基底144可由对于相干光束110透明的材料形成，例如，可由玻璃（例如，二氧化硅或者硼硅酸盐）或者聚合物形成。第一电极132被设置在第一透明基底134上。在某些变型中，第一电极132可被涂覆在第一基底134上，并且第一对准层130可被涂覆到第一电极132上。类似地，第二电极142可被涂覆在第二基底144上，并且第二对准层140可被涂覆到第二电极142上。

液晶部件100也包括被设置在第一对准层130和第一电极132以及第二对准层140和第二电极142之间的间隔件150。因此，间隔件150限定液晶部件100的内部隔室160的周界152。因此，内部隔室160可为密封隔室。在某些方面，内部部件（被标注为120）的厚度可大于或等于大约1微米（μm）至小于或等于大约100μm，可选地大于或等于大约3微米（μm）至小于或等于大约50μm，可选地大于或等于大约10微米（μm）至小于或等于大约50μm，并且在某些变型中，可选地大于或等于大约10微米（μm）至小于或等于大约20μm。

多个液晶162被设置在内部隔室160中。液晶162可为各种不同液晶，如本领域已知的，包括正介电各向异性（其中，要求对准层或式样化电极）或者负各向异性（其中，不要求式样化电极）。

进一步，根据本公开的各个方面，多个纳米颗粒170也被设置在内部隔室160中，诸如，上文描述的那些。如上所述，纳米颗粒170期望具有小于或等于大约450 nm的最大尺寸。纳米颗粒170对于相干光110是透明的。

介质或混合物可包括大于0重量%至小于或等于大约20重量%的多个纳米颗粒170以及大于或等于大约80重量%至小于100重量%的多个液晶162，可选地大于0重量%至小于或等于大约10重量%的多个纳米颗粒170以及大于或等于大约90重量%至小于100重量%的多个液晶162，以及可选地大于5重量%至小于或等于大约10重量%的多个纳米颗粒170和大于或等于大约90重量%至小于95重量%的多个液晶162。在一种变型中，介质包括大约6重量%的多个纳米颗粒170和大约94重量%的多个液晶162（例如，铁电液晶）。在某些其它变型中，内部隔室160包括的介质不仅包括液晶162和纳米颗粒170，还可包括至少一个附加成分，诸如，聚合物（高达大约30重量%）、表面活性剂（高达大约1重量%），用于改善液晶部件100的内部隔室160中的材料的电光响应。当存在此类附加成分时，可相应地调节上文阐述的纳米颗粒和液晶的量。在某些变型中，用于结合到内部隔室中的聚合物的示例可包括诸如Norland^TM光学粘结剂的光学粘结剂、反应性单体和类似。通过非限制示例的方式，适当表面活性剂包括十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙氧基辛基苯酚、十四烷基膦酸二甲醚、四丁基溴化铵、多元醇、环氧乙烷/丙二醇共聚物和类似。

虽然未显示，但是附加的已知成分可与液晶部件100（诸如，一个或更多个扩散器、偏振片、滤光片和类似）相关联。

液晶部件100与电源180电通信。第一电极132可经由第一导管182电连接到电源180。第二电极142可经由第二导管184电连接到电源180。在电路中提供了至少一个开关186，通过示例的方式，其被显示为连接到第二导管184。如本领域技术人员将理解的，虽然未显示，但是在液晶部件100中可提供附加的电触点和接触桥。

如图2A中显示的，在第一操作状态中，开关186处于打开或非激活位置中，使得不存在电路，并且没有电压或电流流动通过第二导管184。如图2A中显示的，电场断开，并且相干光110作为第一输出190离开液晶部件100。第一输出190是传送通过液晶部件100的内部隔室160的相干光束，并且呈现散斑对比度，例如，其高于大约0.25±0.02，并且在某些方面，其可选地高于0.3±0.02，其可被考虑成高于0.28，如下文进一步描述的。

在图2B中显示的第二操作状态中，开关186处于关闭或激活位置中，使得形成电路，并且电能（例如，AC电压）流动通过第一导管182和第二导管184。在图2B中，电场开启。通过向内部隔室160中的液晶162施加电场，液晶失稳，以导致随机区域，并且在内部隔室160内产生有利地减小激光散斑的时域平均作用。例如，当AC电压被施加在第一和第二基底上的透明传导层上时，所施加的电压导致负向列相液晶（N-NLC）的不稳定性或铁电液晶（FLC）的震荡。N-NLC的随机区域的时域变化或者FLC的微秒震荡提供了时域平均。

在第二操作状态期间生成的第二输出192是非相干的，并且有利地减小散斑对比度。例如，对于没有根据本公开的某些方面制备的任何液晶部件的理论激光器，未极化激光斑点可具有大约1/sqrt²=大约0.7的散斑对比度。当来自激光器的相干光穿过处于第二操作状态中的根据本公开的某些方面制备的液晶部件时，散斑对比度小于或等于大约0.2，可选地小于或等于大约0.15，可选地小于或等于大约0.1，可选地小于或等于大约0.05，可选地小于或等于大约0.04，并且在某些变型中，可选地小于或等于大约0.03。相比于未处理的激光器，大约0.04的散斑对比度具有大于90%的散斑减小。

在某些方面，由电源180施加的电能的频率可具有大于0 Hz至小于或等于大约1kHz的频率，可选地大于或等于大约1 Hz至小于或等于大约500 Hz的频率，并且在某些变型中，大于或等于大约1 Hz至小于或等于大约250 Hz的频率。在液晶内部隔室160中存在上述纳米颗粒170提供了某些益处，诸如，减小驱动电压和增强正向散射强度。在某些方面，相比于对于其中不存在纳米颗粒的液晶部件中的相干光束的相对正向散射强度，对于包括纳米颗粒的液晶部件，正向散射强度的增加大于或等于大约20%的相干光束。

在某些方面，由电源180施加的电压可大于或等于大约1V至小于或等于大约1 kV，可选地大于或等于大约10 V至小于或等于大约100 V，并且在某些变型中，大于或等于大约10 V至小于或等于大约60V。具有这些特征的所施加电场导致了液晶162的不稳定性，并且因此随机移动纳米颗粒170（例如，纳米球体）。如此，由于来自移动纳米球体的平均作用，因此减小了散斑对比度。散斑对比度减小量可通过驱动电压条件而控制，其中，更高电压倾向于提供纳米颗粒170（例如，纳米球体）的更大移动和散斑对比度的更大减小。

图3是示出根据本公开的某些方面制备的液晶部件中的散斑对比度的图表。液晶是铁电液晶（不同类型的分子的混合物），诸如，可从德国Clariant获得的Felix M4851，并且纳米颗粒包括二氧化硅，并且是可从Evonik Industries AG获得的Aerosil® 812或Aerosil® R972。更具体地，示出了具有488 nm波长的相干光（例如，激光）源的散斑对比度（由y轴线200表示）与电压（由x轴线210以伏特表示）。第一液晶部件具有铁电液晶和重量上6%的Aerosil® 812纳米颗粒（被标注为220）或Aerosil® R972纳米颗粒（被标注为220）。表1中示出了当从大于0至高达60伏特施加60Hz的电能时的结果。

表1

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为了测量散斑，激光束被扩大，使得3毫米斑点撞击液晶装置。以一定角度（使用22.5度角，但可测量任何角度）拍摄装置处的斑点的照片。光源和摄像头处于液晶装置的相反侧上。也可拍摄屏幕上的激光斑点的照片，所述屏幕可被放置在光束路径下的任何位置。

照片被存储为位图图像。图像是3,000 x 4,000像素，并且每个像素具有可在0-255的范围内的三个数字（通道）。对于红色、蓝色和绿色中的每个存在一个通道。此图像被转换成黑色和白色，导致了揭示每个像素的亮度的一个通道。亮度是强度的比例因子，因此其是适合使用的值。

在此方面，对于黑白照片平均了亮度值。鉴于大数量的数据点，从激光光斑的直径提取信息，其提供大于1000个数据点。因为靠近边缘的亮度降低，所以斑点的外边缘被忽略。许多已知的软件产品可给出一组数据点的平均和标准偏差。Easy Plot^TM和Matlab^TM软件程序用于执行本文描述的分析。一旦确定，则完成了对比度测量。

因为波长处于可见光范围内，所以摄像头被设定成模拟眼睛的条件。摄像头被设定成手动。使用1/30秒曝光，因为这接近人类条件。光圈被设定成6，以代表人类瞳孔。ISO被设定成80。倍率被设定成实现1500像素的斑点直径。房间尽可能是暗的。之后测量并且计算散斑对比度值。

图4是示出根据本公开的某些其它方面制备的液晶部件中的散斑对比度的图表。液晶是负向列相HNG715600 10μm平面正方形液晶，并且纳米颗粒包括具有100 nm平均颗粒尺寸并且在重量上是大约7.3%的ZrO₂，其可从Sigma Aldrich获得。更具体地，示出了在___nm波长下的具有488 nm波长的激光的相干光（例如，激光）源的散斑对比度（由y轴线230表示）与电压（由x轴线232以伏特表示）。示出了当从大于20至高达60伏特施加90Hz（被标注为240）、60Hz（被标注为242）、30Hz（被标注为30Hz）的电能时的结果。利用此方法实现的最小散斑对比度是近似0.04。

图5A-5B示出了穿过根据本公开的某些变型制备的铁电液晶部件的可见光范围内的激光。所使用的液晶是Felix M4851（掺杂铁电的液晶）。纳米颗粒是二氧化硅Aerosil®812，具有大约7 nm平均颗粒直径，对于液晶具有大约5.8 wt.%。图5A-5B示出了具有对应于蓝色光的大约488 nm波长的激光。图5A示出了穿过处于第一操作状态中的液晶部件的激光，其中，没有施加电场。如可看到的，存在散斑或者粒状暗斑。图5B示出了穿过处于第二操作状态中的液晶部件的激光，其中，施加14V 120Hz方波脉冲的电场。如可看到的，散斑对比度被减小，并且存在散斑的显著减少。使用脉冲波形和掺杂铁电实现了大约39%的散斑减少。

表2示出了来自此测试的附加结果。

表2

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根据本公开的某些方面制备的液晶部件可被结合到不同的显示系统配置中。因此，提供了减少采用相干光源的投影显示器的散斑的液晶部件。液晶部件或装置可用于各种不同显示配置中，包括在成像发生之前，以提供来自相干光源的散斑减少；在成像发生之后，其中，液晶部件用作投影屏，或者在成像发生之后，但是其中液晶部件用作在其上产生图像的投影屏之前的滤光片。

在图6中显示的一种示例中，显示系统250包括类似在图2A-2B的背景中描述的液晶部件260。简而言之，除非具体讨论，否则不再描述各个部件，而是可被认为是其以如图2A-2B的上下文中描述的相同方式存在和起作用。简而言之，内部隔室262包括多个液晶270和多个纳米颗粒272。液晶部件260被显示为处于第二操作状态，其中，电场被施加到内部隔室262。

虽然液晶部件260可被认为是从相干光束生成显示图像的成像系统的部分，但是在图6中，液晶部件260被设置在成像部件之前，使得实现来自光源的散斑减少。如所显示的，相干激光274从光源（未显示）被引导朝向液晶部件260。在穿过液晶部件260之后，生成非相干光276。非相干光276行进到附加（多个）显示部件280中，其可包括准直和成像镜片装置。在穿过附加（多个）显示部件280之后，生成图像290。

图7示出了显示系统300，其中，如图2A-2B的上下文中描述的液晶部件310被设置在成像系统中，在产生图像之后（例如，液晶部件310用作投影屏）。简而言之，除非具体讨论，否则不再描述各个部件，而是可被认为是其以如图2A-2B的上下文中描述的相同方式存在和起作用。简而言之，内部隔室320包括多个液晶330和多个纳米颗粒332。液晶部件310被示为处于第二操作状态，其中，电场被施加到内部隔室320。

在图7中，液晶部件310被设置在成像部件之后，使得产生由相干光生成的图像的散斑减少。如所显示的，相干激光340被引导朝向成像装置342。成像装置342生成被投影到液晶部件310上的显示图像344。成像装置342可包括常见部件，包括上文所述的那些。随着被投影到液晶部件310上，图像344中的散斑被减少。

图8中示出了显示系统350的又一变型，其中，如图2A-2B的上下文中描述的液晶部件360被设置在生成图像之后，但在投影屏之前。同样，简而言之，除非具体讨论，否则不再描述各个部件，而是可被认为是其以如图2A-2B的上下文中描述的相同方式存在和起作用。简而言之，内部隔室370包括多个液晶380和多个纳米颗粒382。液晶部件360被示为处于第二操作状态，其中，电场被施加到内部隔室370。

在图8中，液晶部件360被设置在包括各种成像部件的成像装置390之后，使得产生由相干光生成的所显示图像的散斑减少。如所显示的，相干激光392被引导朝向成像装置390。成像装置390生成传送通过液晶部件360的图像394。投影屏398被设置在液晶部件360之后。随着穿过液晶部件310，并且被投影到投影屏398上，图像394中的散斑被减少。应注意的是，图5-7中显示的变型仅代表可用于显示应用中的配置，并且是非限制的。此外，此类系统可包括显示器和光学领域已知但未显示的各种部件。

为了说明和描述的目的，提供了实施例的上述描述。其不旨在是排他的或限制本公开。特定实施例的单独元件或特征总体上不限于该特定实施例，而是在可应用的情况下是可互换的，并且可用于选定实施例，即使没有被具体示出或描述。其也可以许多方式改变。此类变型不应该被认为是背离本公开，并且所有此类修改旨在被包括在本公开的范围内。

Claims

1. 光学装置，包括：

第一电极，被配置成传送所述相干光束；

第二电极，被配置成传送或反射所述相干光束；

2.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述多个纳米颗粒的平均直径大于或等于大约1 nm至小于或等于大约100 nm，并且所述多个纳米颗粒具有选自由以下构成的组中的形状：球体、椭球体、矩形、多边形、盘状体、椭球体、圆环体、圆锥体、金字塔、杆、圆柱体、十字架以及其组合。

3.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述多个液晶包括铁电液晶，并且所述多个纳米颗粒的平均直径大于或等于大约1 nm至小于或等于大约10 nm。

4.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述多个液晶包括负向列相液晶，并且所述多个纳米颗粒的平均直径大于或等于大约1 nm至小于或等于大约100 nm。

5.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述多个纳米颗粒包括选自由以下构成的组中的材料：氧化硅（SiO₂）、二氧化锆（ZrO₂）、二氧化钛（TiO₂）以及其组合。

6.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述多个纳米颗粒包括具有大于或等于大约0.48至小于或等于大约2的折射率的材料。

7.根据权利要求1所述的光学装置，其中，在施加大于或等于大约30V的电压时，所述第二散斑对比度小于或等于大约0.1。

8.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述内部隔室包括大于0重量%至小于或等于大约10重量%的所述多个纳米颗粒。

9.根据权利要求8所述的光学装置，还包括小于或等于大约30重量%的聚合物、小于或等于大约1重量%的表面活性剂和平衡量的所述多个液晶。

10.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述电源被配置成施加大于0 Hz至小于或等于大约1 kHz的频率以及具有大于或等于大约1V至小于或等于大约1 kV的电压的电能。