KR20170070232A - 고 출력 취급 편광 스위치 - Google Patents

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게리 디. 샤프
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리얼디 인크.
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Abstract

고 방사조도 조건하에서 편광/진폭 변조의 성능을 유지하는 액정 장치가 기술된다. 응력 복굴절에 민감할 수 있는, 유리와 같은, 다른 요소가 거의 최적의 열 조건을 유지하도록 허용하는, 높은 열 부하하에서 편광 요소를 격리시키는 구성이 논의된다.

Description

고 출력 취급 편광 스위치{HIGH POWER HANDLING POLARIZATION SWITCHES}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2008년 6월 4일자로 출원된, 발명의 명칭이 "디스플레이 장치(Display device)"인 미국 특허 출원 제12/156,683호(대리인 참조 번호 95194936.093001), 2010년 8월 9일자로 출원된, 발명의 명칭이 "동기화된 백라이트, 편광 제어 패널, 및 액정 디스플레이를 갖춘 입체 평판 디스플레이(Stereoscopic flat panel display with synchronized backlight, polarization control panel, and liquid crystal display)"인 미국 특허 출원 제12/853,286호(대리인 참조 번호 95194936.093101), 2010년 8월 9일자로 출원된, 발명의 명칭이 "업데이트된 블랭킹 구간을 갖는 입체 평판 디스플레이(Stereoscopic flat panel display with updated blanking intervals)"인 미국 특허 출원 제12/853,274호(대리인 참조 번호 95194936.266001), 2010년 8월 9일자로 출원된, 발명의 명칭이 "스크롤링 백라이트 및 동기화된 액정 디스플레이 업데이트를 갖는 입체 평판 디스플레이(Stereoscopic flat panel display with scrolling backlight and synchronized liquid crystal display update)"인 미국 특허 출원 제12/853,279호(대리인 참조 번호 95194936.266101), 2010년 8월 9일자로 출원된, 발명의 명칭이 "연속형 백라이트를 갖춘 입체 평판 디스플레이(Stereoscopic flat panel display with a continuously lit backlight)"인 미국 특허 출원 제12/853,265호(대리인 참조 번호 95194936.266201), 및 2010년 8월 9일자로 출원된, 발명의 명칭이 "세그먼트화된 편광 제어 패널(Segmented polarization control panel)"인 미국 특허 출원 제12/853,273호(대리인 참조 번호 95194936.266301)와 관련되며, 이들 모두는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 또한, 본 출원은 2014년 10월 21일자로 출원된, 발명의 명칭이 "고 출력 취급 편광 스위치(High power handling polarization switches)"인 미국 가출원 제62/066,624호(대리인 참조 번호 375000)와 관련되고 그것에 대한 우선권을 주장하며, 이들 모두는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
본 개시는 일반적으로 디스플레이에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 액정(liquid crystal, LC) 변조 패널 및 편광 제어 패널(polarization control panel, PCP)을 갖춘 입체 평판 디스플레이(stereoscopic flat panel display)에 관한 것이다.
편광 스위치(polarization switch)가 단일-프로젝터 3D 프로젝션 디스플레이를 위해 입체 이미지를 시간적으로 인코딩하는 데 흔히 사용된다. 일례는 교대로 맞물리는 액정 파이-셀(liquid crystal pi-cell)이 뒤따르는, 중성 선형 입력 편광기(neutral linear input polarizer)를 포함할 수 있는 지스크린(ZScreen)이다. 많은 프로젝터 모델로부터의 출력이 텍사스 인스트루먼츠(Texas Instruments) DLP 마이크로디스플레이에 기초한 것과 같이 실질적으로 편광되지 않기 때문에, 에너지의 과반이 편광 스위치의 입력 편광기에 의해 흡수된다. 이러한 에너지는 광학 조립체에서 소산되어, 국소화된 가열을 초래한다. 편광 스위치는 보통 광 손실과 성능의 열화(예컨대, 콘트라스트 및 투과 파면 왜곡(transmitted wavefront distortion))를 초래하는 공기-유리 계면을 제거하기 위해 광학 접착제를 사용하여 조립된다. 그러한 조립체에서의 국소화된 가열은, 보통 성능을 열화시키는 상당한 복굴절을 초래하는 변형(strain)의 분포를 초래한다. 3D 디스플레이에서, 이는 입체 콘트라스트 비(stereo contrast ratio, SCR)의 손실로서 나타난다.
본 개시의 일 태양에 따르면, 편광 스위치는 광을 수광하도록 작동가능한 제1 조립체를 포함할 수 있다. 제1 조립체는 제1 단부 캡(end cap), 제1 단부 캡에 인접하고 제1 단부 캡으로부터 광을 수광하도록 위치된 제1 편광기, 제1 편광기에 인접하고 제1 편광기로부터 광을 수광하도록 위치된 제2 단부 캡을 포함할 수 있다. 제2 조립체는 제1 조립체로부터 광을 수광하도록 위치될 수 있고, 제3 단부 캡, 제3 단부 캡에 인접하고 제3 단부 캡으로부터 광을 수광하도록 위치된 제2 편광기, 제2 편광기에 인접하고 제2 편광기로부터 광을 수광하도록 위치된 제1 셀(cell), 제1 셀에 인접하게 위치되고 제1 셀로부터 광을 수광하도록 위치된 제1 보상기(compensator), 제1 보상기에 인접하게 위치되고 제1 보상기로부터 광을 수광하도록 위치된 제2 보상기, 제2 기판에 인접하고 제2 보상기로부터 광을 수광하도록 위치된 제2 셀, 제2 셀에 인접하고 제2 셀로부터 광을 수광하도록 위치된 제3 보상기, 제3 보상기에 인접하고 제3 보상기로부터 광을 수광하도록 위치된 제4 단부 캡을 포함할 수 있으며, 여기서 공기 갭(air gap)이 제1 조립체를 제2 조립체로부터 분리시킨다. 공기 갭은 0.5 내지 10 mm의 대략적 범위일 수 있다.
또한, 제1 단부 캡은 보로플로트 유리(borofloat glass)일 수 있고, 반사-방지 코팅으로 코팅될 수 있다. 제1, 제2, 제3 및 제4 단부 캡의 두께는 3 내지 12 mm의 대략적 범위일 수 있다. 제2 단부 캡은 합성 용융 실리카(synthetic fused silica)일 수 있다. 제1 편광기는 요오드 편광기(iodine polarizer) 또는 염료 편광기(dye polarizer)일 수 있고, 제2 편광기는 염료 편광기 또는 요오드 편광기일 수 있다. 제1 셀과 제2 셀은 액정 셀(liquid crystal cell), 예를 들어 파이-셀일 수 있다. 제1, 제2 및 제3 보상기는 -C 보상기일 수 있다.
본 개시의 다른 태양에 따르면, 고 출력 취급 편광 시스템(high power handling polarization system)은 광을 수광하도록 작동가능한 제1 광학 조립체를 포함할 수 있다. 제1 광학 조립체는 광을 수광하도록 작동가능한 제1 기판, 제1 기판에 인접하고 제1 기판으로부터 광을 수광하도록 작동가능한 제1 편광기, 및 제1 편광기에 인접한 평탄화 층(planarization layer)을 포함할 수 있다. 고 출력 취급 편광 시스템은 또한 제1 광학 조립체로부터 광을 수광하도록 작동가능한 제2 광학 조립체를 포함할 수 있다. 제2 광학 조립체는 제1 광학 조립체의 평탄화 층으로부터 광을 수광하도록 위치된 제2 기판, 광 경로 내에서 제2 기판에 후속하여 위치된 제1 액정 셀, 제1 액정 셀로부터 광을 수광하도록 위치된 제2 액정 셀, 광 경로 내에서 제2 액정 셀에 후속하여 위치된 제3 기판, 및 제1 광학 조립체와 제2 광학 조립체 사이에 위치된 공기 갭을 포함할 수 있다. 공기 갭의 두께는 0.5 내지 10 mm의 대략적 범위일 수 있다. 제2 광학 조립체는 또한 제2 기판으로부터 광을 수광하도록 위치된 제2 편광기를 포함할 수 있으며, 여기서 제2 편광기는 염료 또는 요오드 편광기일 수 있고, 제1 광학 조립체 내의 제1 편광기는 염료 또는 요오드 편광기일 수 있다. 또한, 제1 및 제2 편광기는 염료 편광기, 요오드 편광기, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
또한, 제1, 제2 및 제3 단부 캡은 보로플로트 유리일 수 있고, 제1 및 제2 액정 셀은 파이-셀일 수 있다. 평탄화 층은 반사-방지 코팅으로 코팅될 수 있고, 제1 편광기 기판에 거의 굴절률-정합(index-matched)될 수 있다. 또한, 제2 광학 조립체는 제1 및 제2 액정 셀들 사이에 위치된 제1 및 제2 보상기와, 제2 액정 셀 뒤에 그리고 제3 단부 캡 앞에 위치된 제3 보상기를 포함할 수 있으며, 여기서 제1, 제2 및 제3 보상기는 -C 보상기, 예를 들어 제온(Zeon) 250일 수 있다.
본 개시의 다른 태양에 따르면, 고 방사조도(irradiance) 조건하에서 편광/진폭 변조의 성능을 유지하는 액정 장치가 기술된다. 응력 복굴절에 민감한 다른 요소, 예를 들어 유리가 거의 최적의 열 조건을 유지하도록 허용하는, 높은 열 부하하에서 편광 요소를 격리시키는 구성이 논의된다.
본 개시의 이들 및 다른 이점과 특징이 본 개시를 전체적으로 읽을 때 당업자에게 명백해질 것이다.
실시예가 첨부 도면에 예로서 예시되며, 첨부 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 부분을 지시한다.
도 1은 본 개시에 따른, 시네마 편광 스위치에 입사하는 루멘(lumen)에 따른 입체 콘트라스트 비의 손실을 예시한 개략도.
도 2a와 도 2b는 본 개시에 따른, 고 출력 취급 편광 스위치에 대한 2가지 구성을 예시한 개략도.
도 3은 본 개시에 따른, 도 1의 루멘 부하하의 공기-간극형(air-spaced) 편광 스위치의 안정성을 예시한 개략도.
도 4a, 도 4b, 및 도 4c는 고 출력 취급 편광 스위치를 채용한 광학 시스템을 예시한 개략도.
편광 스위치가 단일-프로젝터 3D 프로젝션 디스플레이를 위해 입체 이미지를 시간적으로 인코딩하는 데 흔히 사용된다. 일례는 교대로 맞물리는 액정 파이-셀이 뒤따르는, 중성 선형 입력 편광기를 포함할 수 있는 지스크린이다. 많은 프로젝터 모델로부터의 출력이 텍사스 인스트루먼츠 DLP 마이크로디스플레이에 기초한 것과 같이 실질적으로 편광되지 않기 때문에, 에너지의 과반이 편광 스위치의 입력 편광기에 의해 흡수된다. 이러한 에너지는 광학 조립체에서 소산되어, 국소화된 가열을 초래한다. 편광 스위치는 보통 광 손실과 성능의 열화, 예컨대 콘트라스트 및 투과 파면 왜곡을 초래하는 공기-유리 계면을 제거하기 위해 광학 접착제를 사용하여 조립된다. 그러한 조립체에서의 국소화된 가열은, 보통 성능을 열화시키는 상당한 복굴절을 초래하는 변형의 분포를 초래한다. 3D 디스플레이에서, 이는 입체 콘트라스트 비(SCR)의 손실로서 나타난다. SCR은 3D 아이웨어 렌즈를 통해 투과되는 의도된 이미지의 휘도 대 다른 눈에 대해 의도된 휘도의 비이다. SCR 및 다른 광학 성능 특성을 최적화시키는 광학 조립체가 본 개시의 실시예를 사용하여 생성될 수 있다.
본 개시의 일 태양에 따르면, 편광 스위치는 광을 수광하도록 작동가능한 제1 조립체를 포함할 수 있다. 제1 조립체는 제1 단부 캡, 제1 단부 캡에 인접하고 제1 단부 캡으로부터 광을 수광하도록 위치된 제1 편광기, 제1 편광기에 인접하고 제1 편광기로부터 광을 수광하도록 위치된 제2 단부 캡을 포함할 수 있다. 제2 조립체는 제1 조립체로부터 광을 수광하도록 위치될 수 있고, 제3 단부 캡, 제3 단부 캡에 인접하고 제3 단부 캡으로부터 광을 수광하도록 위치된 제2 편광기, 제2 편광기에 인접하고 제2 편광기로부터 광을 수광하도록 위치된 제1 셀, 제1 셀에 인접하게 위치되고 제1 셀로부터 광을 수광하도록 위치된 제1 보상기, 제1 보상기에 인접하게 위치되고 제1 보상기로부터 광을 수광하도록 위치된 제2 보상기, 제2 기판에 인접하고 제2 보상기로부터 광을 수광하도록 위치된 제2 셀, 제2 셀에 인접하고 제2 셀로부터 광을 수광하도록 위치된 제3 보상기, 제3 보상기에 인접하고 제3 보상기로부터 광을 수광하도록 위치된 제4 단부 캡을 포함할 수 있으며, 여기서 공기 갭이 제1 조립체를 제2 조립체로부터 분리시킨다. 공기 갭은 0.5 내지 10 mm의 대략적 범위일 수 있다.
또한, 제1 단부 캡은 보로플로트 유리일 수 있고, 반사-방지 코팅으로 코팅될 수 있다. 제1, 제2, 제3 및 제4 단부 캡의 두께는 3 내지 12 mm의 대략적 범위일 수 있다. 제2 단부 캡은 합성 용융 실리카일 수 있다. 제1 편광기는 요오드 편광기 또는 염료 편광기일 수 있고, 제2 편광기는 염료 편광기 또는 요오드 편광기일 수 있다. 제1 셀과 제2 셀은 액정 셀, 예를 들어 파이-셀일 수 있다. 제1, 제2 및 제3 보상기는 -C 보상기일 수 있다.
본 개시의 다른 태양에 따르면, 고 출력 취급 편광 시스템은 광을 수광하도록 작동가능한 제1 광학 조립체를 포함할 수 있다. 제1 광학 조립체는 광을 수광하도록 작동가능한 제1 기판, 제1 기판에 인접하고 제1 기판으로부터 광을 수광하도록 작동가능한 제1 편광기, 및 제1 편광기에 인접한 평탄화 층을 포함할 수 있다. 고 출력 취급 편광 시스템은 또한 제1 광학 조립체로부터 광을 수광하도록 작동가능한 제2 광학 조립체를 포함할 수 있다. 제2 광학 조립체는 제1 광학 조립체의 평탄화 층으로부터 광을 수광하도록 위치된 제2 기판, 광 경로 내에서 제2 기판에 후속하여 위치된 제1 액정 셀, 제1 액정 셀로부터 광을 수광하도록 위치된 제2 액정 셀, 광 경로 내에서 제2 액정 셀에 후속하여 위치된 제3 기판, 및 제1 광학 조립체와 제2 광학 조립체 사이에 위치된 공기 갭을 포함할 수 있다. 공기 갭의 두께는 0.5 내지 10 mm의 대략적 범위일 수 있다. 제2 광학 조립체는 또한 제2 기판으로부터 광을 수광하도록 위치된 제2 편광기를 포함할 수 있으며, 여기서 제2 편광기는 염료 또는 요오드 편광기일 수 있고, 제1 광학 조립체 내의 제1 편광기는 염료 또는 요오드 편광기일 수 있다. 또한, 제1 및 제2 편광기는 염료 편광기, 요오드 편광기, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
또한, 제1, 제2 및 제3 단부 캡은 보로플로트 유리일 수 있고, 제1 및 제2 액정 셀은 파이-셀일 수 있다. 평탄화 층은 반사-방지 코팅으로 코팅될 수 있고, 제1 편광기 기판에 거의 굴절률-정합될 수 있다. 또한, 제2 광학 조립체는 제1 및 제2 액정 셀들 사이에 위치된 제1 및 제2 보상기와, 제2 액정 셀 뒤에 그리고 제3 단부 캡 앞에 위치된 제3 보상기를 포함할 수 있으며, 여기서 제1, 제2 및 제3 보상기는 -C 보상기, 예를 들어 제온 250일 수 있다.
본 개시의 다른 태양에 따르면, 고 방사조도 조건하에서 편광/진폭 변조의 성능을 유지하는 액정 장치가 기술된다. 응력 복굴절에 민감한 다른 요소, 예를 들어 유리가 거의 최적의 열 조건을 유지하도록 허용하는, 높은 열 부하하에서 편광 요소를 격리시키는 구성이 논의된다.
본 개시의 이들 및 다른 이점과 특징이 본 개시를 전체적으로 읽을 때 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1은 시네마 편광 스위치에 입사하는 루멘에 따른 입체 콘트라스트 비의 손실을 예시한 개략도이다. 도 1에서, 시네마 편광 스위치는 극장용 지스크린일 수 있다. 지스크린은 적어도 공히 소유된 미국 특허 제4,792,850호와 미국 특허 제7,477,206호에서 전반적으로 논의되며, 이들 둘 모두는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 도 1은 DLP-기반 디지털 시네마 프로젝터와 함께 사용될 때 3D 편광 스위치의 국소화된 가열의 영향을 도시한다. 루멘 출력이 증가됨에 따라, 광학 조립체에 대한 열 부하도 또한 증가된다. 관련 변형은 SCR을 유지하는 데 필요한 정밀한 편광 제어를 열화시키는 응력-복굴절을 유리 내에 생성한다. 입력 편광기에 후속하는 임의의 유리 내의 응력 복굴절이 이러한 열화의 한 원인이 된다. 이는 액정 셀과, 광학 성능에 필요한 임의의 출구 단부-캡을 포함한다. 이 도면은 평균 크기의 시네마 스크린 상에 휘도 표준을 달성하는 데 필요한 전형적인 루멘 출력에 대해 SCR의 상당한 손실이 발생하는 것을 보여준다. 시스템의 다른 요소와 관련된 SCR 손실과 조합될 때, 그 결과는 허용가능한 수준을 넘는 고스팅(ghosting)이다. 연구에 의하면, 감소된 SCR이 인지 이미지 깊이(perceived image depth)의 손실과 심지어 시각적 불편함을 초래하는 것으로 밝혀졌다.
시트 편광기(sheet polarizer)는 전형적으로 TAC 보호 필름에 의해 경계지어진 기능적 PVA 층으로 구성된다. 편광기는 흔히 하나의 유리 층, 예를 들어 입력 유리 단부 캡에 감압 접착제를 사용하여 접합되며, 이때 편광기의 다른 표면은 열경화성 또는 UV 경화 접착제를 사용하여 광학 조립체 내에 매립된다. TAC, 유리, 및 접착제의 굴절률은 거의 정합되며, 따라서 조립체의 투과 파면 왜곡이 매우 우수할 수 있다.
종래의 시트 편광기는 낮은 투과 파면 왜곡(TWD)을 달성하는 것을 어렵게 만드는 웨브(web)-기반 공정을 사용하여 제조된다. 구조체를 통한 국소 광학 경로-길이 내의 파상부(undulation)가 TWD를 초래하며, 이는 자립형(free-standing) 필름 측정에서 용이하게 관찰된다. 또한, 표면 프로파일로 인해 반사(단면(single-side) 접합됨)에서 불규칙이 관찰될 수 있으며, 이때 보다 큰 스케일의 평평도 문제가 흔히 라미네이션 공정으로부터 도입된다. 그러나, 둘 모두의 표면이 광학적으로-평평한 유리 사이에서 굴절률 정합될 때, 이들 문제는 허용가능한 수준으로 감소된다.
대부분의 경우에, 열적인 부담이 큰 상황에서 사용되는 이색성 시트 편광기는 더욱 흔한 요오드 화학적 성질에 비해 더욱 내구성 있는 염료 화학적 성질을 필요로 한다. 염료-유형 편광기는 보다 높은 온도를 견딜 수 있지만, 내부 투과 효율 및 편광 효율과 같은 그것의 효율은 요오드 편광기보다 낮은 경향이 있다. 편광 효율의 감소는 또한 입체 콘트라스트 비를 감소시키는 반면, 내부 투과의 손실은 3D 이미지 휘도를 열화시킨다. 흔히, 염료 편광기는 스펙트럼의 청색 부분에서 보다 낮은 투과를 겪으며, 따라서 시스템 손실이 추가의 색-균형 손실로 인해 명소시(photopic) 편광기 측정에 의해 예측되는 손실을 초과할 수 있다. 신뢰성 이유로 염료-유형 편광기를 사용하는 것은 SCR과 이미지 휘도 사이의 바람직하지 않은 트레이드오프(tradeoff) 상황을 초래할 수 있다.
종래 기술의 편광 스위치로부터 열을 추출하기 위한 방법은 미미하게 성공적이다. 팬(fan)이 공기를 외부 표면 위로 이동시키기 위해 사용될 수 있으며, 이는 성능 손실 우려를 어느 정도 완화시킬 수 있고, 제품이 파국적 고장(catastrophic failure) 전에 취급할 수 있는 출력 밀도(power density)를 증가시킬 수 있다. 그러나, 전형적으로 약 25-마이크로미터의 PVA일 수 있는 흡수 층이 매우 불량한 열 전도율을 갖는 상당한 두께의 유리 내에 매립될 수 있기 때문에, 그러한 조치는 열 부하 문제를 해소하지 않는다.
편광기는 2개의 공기-간극형 구조체를 생성함으로써 후속 요소로부터 열적으로 격리될 수 있다. 편광 스위치의 편광기와 후속 기능적 요소, 예를 들어 액정 셀과 임의의 보상 필름은 AR-코팅된 판-유리(flat-glass) 단부 캡들 사이에 개별적으로 라미네이팅될 수 있으며, 이때 그것들 사이에 공기-간극(air-space)이 도입된다. 이는 원칙적으로 응력 복굴절을 실질적으로 감소시킴과 동시에 고도의 광학 성능을 유지할 수 있다. 많은 경우에, 유리 단부 캡은 투과 파면 왜곡을 유지하는 데 필요한 바와 같이 매우 두꺼운데, 예를 들어 대략 3 내지 12 mm이며, 보로플로트 유리로 구성된다. 그렇기 때문에, 편광기 라미네이트의 출구 단부 캡과 후속 조립체의 입구 단부 캡이 그것들 자체의 응력-복굴절을 도입할 가능성을 갖는다. 흡수 편광기에 바로 인접하게 존재하는 전자가 특별한 관심 대상이다.
바람직한 실시예는 그것이 (1) 편광기 열 부하에 의해 초래되는 응력 복굴절 문제를 실질적으로 없애고; (2) 고도의 광학 성능(예컨대, 낮은 투과 파면 왜곡)을 달성하고; (3) 이미지 휘도와 입체 콘트라스트 비(SCR) 사이의 트레이드오프를 실질적으로 없앤다는 점에서 가능해진다.
단부 캡의 기능은 입력/출력 공기-유리 계면에서의 반사를 실질적으로 없앨 수 있는 외부 반사방지 코팅을 위한 캐리어 기판(carrier substrate)을 제공하는 것과, 조립체를 통한 국소 통합 광학 경로-길이에 있어서의 원하는 일관성을 제공하는 것이다. 편광기 표면에 굴절률-정합된 얇은 폴리싱된 유리도 불규칙을 감소시키는 데 매우 효과적일 수 있다. 그러나, 얇은 유리는 라미네이션 공정에서 쉽게 왜곡되며, 그렇기 때문에, 불규칙의 감소는 (훨씬 더 심각한) 광학 출력의 도입을 동반할 수 있다. 이는 기판의 컴플라이언스(compliance)에 의해 가능하게 되는 광학 접착제의 두께에 있어서의 불균일과 관련된다. 편광-스위치 개구 크기가 크도록 요구될 때, 그렇지 않으면 광학 출력을 생성할 수 있는 굽힘이 라미네이션 공정에서 발생하지 않는 것을 보장하기 위해 대략 3 내지 12 mm 범위의 기판이 흔히 사용된다.
3D 프로젝션에 사용되는 액정 편광 스위치는 그것과 아이웨어 사이의 자물쇠-열쇠 관계(lock-and-key relationship)를 나타내는 규정된 지연 값을 갖는다. 열 부하를 통해 도입되는 임의의 지연이 그 관계를 붕괴시켜, 고스트 이미지(ghost image)를 초래한다. 기판에 유발되는 지연의 양은 4가지 중요한 파라미터, 즉 온도 분포(열 구배), 열 팽창 계수, 응력-광학 계수, 및 두께에 비례한다. 편광 스위치를 통과하는 광의 원추는 중심에서의 보다 높은 출력 밀도, 및 따라서 중심에서의 보다 높은 열 집중을 생성한다. 이러한 열은 대부분의 유리에 대해 상당한 지연을 초래하는 변형 분포를 생성한다. 유리의 불량한 열 전도율, 프로젝터의 발광 출력(luminous output)의 과반의 불균일한 흡수, 및 평평도를 유지하는 데 전형적으로 요구되는 상당한 두께가 모두 종래의 유리에 대해 광학 지연을 억제하는 데 문제가 된다. 광학 기판에 사용되는 전형적인 유리는 5 내지 10
Figure pct00001
의 대략적 범위의 CTE를 가지며, 여기서 용융-실리카는 대략 한 자릿수만큼 더 작은 CTE를 갖는다. 다른 재료는 더 전형적인 유리 CTE 값을 가질 수 있지만, 대단히 낮은 응력-광학 계수(2 내지 10
Figure pct00002
를 갖는다. 흔히, 이것들은 환경 준수 문제를 제기할 수 있는 높은 납 함량을 갖는 유리이다. 용융 실리카는 상당히 전형적인 응력-광학 계수(3 내지 4 를
Figure pct00003
)갖지만, 낮은 광학 흡수 및 낮은 CTE를 갖고, 큰 조각으로 쉽게 입수가능하며, 따라서 그것은 적절한 기판이다.
도 2a와 도 2b는 지스크린을 포함하지만 이로 제한되지 않는, 고 출력 취급 편광 스위치에 대한 2가지 구성을 예시한 개략도이다. 도 2a와 도 2b는 편광 빔 분할기(polarizing beam splitter), 회전기, 및 반사기를 포함할 수 있는 광학 시스템의 일부일 수 있다. 이러한 광학 시스템은, 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 공히 소유된 미국 특허 제7,905,602호에서 전반적으로 논의될 수 있다. 도 2a와 도 2b는 2개의 조립체, 즉 부분적으로/완전히 편광된 입력 광의 생성을 담당할 수 있는 입력 조립체와, 수동적으로 또는 능동적으로, 선형 편광 상태를 조작하거나 변조시킬 수 있는 제2 조립체를 포함한다. 도 2a 및 도 2b 둘 모두에서, 2개의 조립체는 공기 갭에 의해 서로 이격될 수 있다. 공기 갭은 0.5 내지 10 mm 두께의 대략적 범위일 수 있다.
도 2a와 도 2b에 예시된 바와 같이, 제1 조립체 또는 입력 조립체는 공기 갭 앞에 적어도 압력 단부 캡 및 몇몇 경우에 출력 단부 캡을 구비할 수 있는 선형 편광기를 포함할 수 있다. 제2 조립체는 광을 조작하거나 변조시키기 위한 2개의 액정 셀 또는 파이-셀을 포함할 수 있다. 몇몇 경우에, 양쪽 액정 셀 앞에 클린-업(clean-up) 편광기가 위치될 수 있다. 또한, 제2 조립체는 공기 갭에 인접하게 그리고 제1 액정 셀 앞에, 또는 편광기가 제2 조립체 내에 포함되는 경우 편광기 앞에 위치된 단부 캡을 포함할 수 있다. 또한, 다른 단부 캡이 제2 액정 셀 뒤에 위치될 수 있다. 또한, 제1 조립체는 편광 빔 분할기로부터 광을 수광할 수 있으며, 여기서 광은 편광 빔 분할기를 통해 투과되고/되거나 편광 빔 분할기로부터 반사될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 편광 빔 분할기는 맥닐(MacNeille) 편광 빔 분할기 또는 와이어 그리드(wire grid) 편광 빔 분할기일 수 있다.
도 2a와 도 2b는 선형 편광기 앞의 입력 단부 캡에서 광을 수광할 수 있다. 광이 입력 단부 캡과 선형 편광기를 통해 전파된 후에, 광은 공기 갭과 마주칠 수 있다. 다음 단부 캡은 공기 갭으로부터 광을 수광하고 광을 편광기 또는 제1 액정 셀 중 하나로 지향시킬 수 있다. 광은 이어서 제1 액정 셀로부터 제2 액정 셀로 지향된 다음에 마지막 단부 캡으로부터 출사할 수 있다. 도 2a와 도 2b에 예시된 바와 같이, 제1 액정 셀과 제2 액정 셀 뒤 사이에 -C 보상기가 위치될 수 있다.
도 2a는 제1 단부 캡(201), 제1 편광기(205), 제2 단부 캡(210), 공기 간극형 갭(215), 제3 단부 캡(220), 제2 편광기(225), 제1 셀(230), 제1 보상기(240), 제2 보상기(250), 제2 셀(260), 제3 보상기(270), 및 제4 단부 캡(280)을 예시한다.
도 2a에서, 제1 조립체는 반사-방지 코팅(AR 코팅)될 수 있는, 입력 판 유리 기판일 수 있는 제1 단부 캡(201)을 포함한다. 이 기판은 광 경로에서 편광기로부터 상류측에 있기 때문에, 그것은 열 부하하에서 낮은 수준의 복굴절을 유지할 필요가 없다. 제1 단부 캡(201)은 부하하에서 평평도를 유지하는 데 필요한 충분한 두께의 비교적 저렴한 유리일 수 있다. 단부 캡의 두께는 3 내지 12 mm 두께의 대략적 범위일 수 있다. 그러나, 제1 단부 캡(201)은 그것이 평평하게 유지되고 편광기에 후속하는 요소에 응력 복굴절을 도입하지 않기에 충분히 기계적으로 안정적일 수 있다. 유리 또는 단부 캡에서의 허용가능한 복굴절은 5 nm/cm의 대략적 범위일 수 있다. 이 제1 단부 캡(201) 또는 유리 기판 뒤에, 실질적으로 편광된 광을 생성하는 고-내구성 선형 편광기일 수 있는 제1 편광기(205)가 이어진다. 이 편광기는 독립형(stand-alone) 편광기로서는 불충분한 편광 효율을 갖는 고 투과 염료-유형 편광기일 수 있다. 즉, "클린-업" 편광기가 제2 조립체 내에 포함되어, 그 조합이 단일 고 편광 효율 염료-유형 편광기로 가능한 것보다 더 우수한 편광 효율을 갖는 것으로 예상된다. 편광 효율은 99.99% 초과, 또는 1000:1 초과의 SCR일 수 있다. 도 2a와 도 2b의 제2 편광기 또는 클린-업 편광기가 제2 조립체 내에 포함될 수 있지만, 다른 실시예에서, 도 2a와 도 2b의 제2 편광기 또는 클린-업 편광기는, 예를 들어 편광 빔 분할기가 광학 시스템에 채용될 때, 제2 조립체의 일부가 아닐 수 있다. 또한, 클린-업 편광기의 제2 편광기는, 편광 빔 분할기가 광학 시스템에 채용되든지 또는 채용되지 않든지 간에, 제2 조립체의 일부가 아닐 수 있다.
도 2a의 제1 조립체는 제1 단부 캡(201), 제1 편광기(205), 및 제2 단부 캡(210)을 포함할 수 있다. 도 2a의 제1 조립체에서, 제1 편광기(205) 뒤에, 가능하게는 폼 팩터(form-factor)가 제1 단부 캡(201) 또는 입력 기판과 유사하지만 상이한 재료를 사용하는 제2 단부 캡(210) 또는 제2 벌크 기판(bulk substrate)이 이어질 수 있다. 제2 단부 캡(210)은 비교적 낮은 열 팽창 계수(CTE), 비교적 낮은 응력-광학 계수, 또는 각각의 조합을 갖는 재료로 구성될 수 있다. 예시적인 재료는 대략 5 내지 10 (
Figure pct00004
)의 CTE와 대략 (3 내지 4
Figure pct00005
)의 응력-광학 계수를 갖는 합성 용융-실리카(SFS)이다. 제1 편광기(205)에서 흡수가 발생하여, 국소 온도를 상승시킬 때, 그 결과는, 두꺼운 기판을 사용할 때에도, 비교적 낮은 기판 지연이다. 낮은 기판 지연은 대략 5 nm일 수 있다.
도 2a의 제1 조립체의 제1 단부 캡(201), 제1 편광기(205), 및 제2 단부 캡(210)은, 전형적으로 광학 접착제를 이용하여, 함께 거의 굴절률 정합된다. 예를 들어, 단부 캡, 제1 편광기 및 제2 단부 캡의 굴절률은 대략 서로로부터 0.05 이내에 있을 수 있다. 기계적/내구성 요건을 충족시키는 것 외에, 접착제의 바람직한 특성은 무색-투명 투과(water-white transmission), 저-탁도(low-haze), 저 듀로미터(low durometer)(예를 들어, 3개의 기판의 상이한 열-기계적 특성들을 격리시키는 데 필요할 수 있음), 및 제1 조립체의 3개의 요소와 거의 정합하는 굴절률을 포함한다.
도 2a의 실시예의 논의를 계속하면, 제1 및 제2 조립체는 공기 갭(215)에 의해 이격될 수 있다. 도 2a의 제2 조립체는 제3 단부 캡(220), 제2 편광기(225), 제1 셀(230), 각각 제1 및 제2 보상기(240, 250), 제2 셀(260), 제3 보상기(270), 및 제4 단부 캡(280)을 포함할 수 있다. 제2 조립체에서, 제1 및 제2 셀(230, 260)은, 각각, 액정 셀, 예를 들어 파이 셀일 수 있다. 제1, 제2 및 제3 보상기(240, 250, 270)는, 각각, -C 보상기일 수 있고, 각각 제온 250 -C 보상기일 수 있다. 보상기는 200 내지 300의 대략적 범위일 수 있다. 보상기는, 특히 광시야각 상황에 대해, 콘트라스트를 개선할 수 있다.
도 2a의 제2 조립체에서, 제2 편광기(225)는 원하는 정도의 편광을 얻는 데 필요한 바에 따라 제1 조립체로부터 소량의 잔류 광을 흡수할 수 있는 클린-업 편광기일 수 있다. 이는 매우 순수한 선형 편광 상태를 생성하되, 제2 조립체에 대한 매우 적은 열 부하를 갖고서 생성한다. 낮은 흡수로 인해, 제2 편광기(225) 또는 클린-업 편광기는 내구성이 덜한 요오드 편광기일 수 있으며, 이는 평평한 스펙트럼 응답과, 요오드 화학적 성질에 의해 가능하게 되는, 96 내지 99%의 대략적 범위의, 높은 내부 투과율 및 한 쌍의 편광기를 사용할 때 허용가능한 낮은 편광 효율의 바람직한 특성을 가질 수 있다. 또한, 제2 조립체에 대한 낮은 열 부하는 제3 단부 캡(220) 또는 입구 기판이 더 낮은 비용의 보로플로트 유리이도록 허용할 수 있다. 실제로, 예를 들어 대략 2%의 수준의 흡수율은 매우 적은 열, 및 따라서 입구 기판, 액정 유리 기판, 및 출구 기판 상의 매우 적은 응력 복굴절을 생성한다. 바람직한 실시예에서, 광 흡수로 인한 온도 상승은 제2 조립체 전체가 저렴한 유리, 예를 들어 보로플로트를 사용하여 만들어질 수 있기에 충분히 낮다. 예를 들어, 온도 상승은 10℃ 미만의 대략적 범위일 수 있다.
도 2b는 제1 조립체와 제2 조립체를 포함할 수 있다. 또한, 도 2b의 제1 조립체는 제1 단부 캡(203), 제1 편광기(207), 및 평탄화 층(209)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 조립체는 공기 갭(211)에 의해 분리될 수 있다. 도 2b의 제2 조립체는 제2 단부 캡(222), 제2 편광기(227), 제1 셀(232), 제1 보상기(242), 제2 보상기(252), 제2 셀(262), 제3 보상기(272), 및 제3 단부 캡(282)을 포함할 수 있다. 상이한 실시예에서, 제1 및 제2 편광기는 염료 편광기 또는 요오드 편광기, 또는 임의의 다른 적절한 편광기, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 단지 제1 편광기만의 실시예에서, 제1 편광기는 염료 또는 요오드 편광기, 또는 임의의 다른 적절한 편광기일 수 있다.
도 2b의 제1 조립체는 제1 단부 캡(203)과 제1 편광기(207)를 포함할 수 있다. 도 2b의 제1 조립체에서, 도 2a에 예시된 바와 같은 제2 단부 캡(210) 또는 출구 기판이 도 2b의 제1 조립체에서 제거될 수 있으며, 얇은 (아마도 AR 코팅된) 평탄화 층(209)이 그것을 대체할 수 있다. 평탄화 층은 편광기 기판에 실질적으로 굴절률-정합되고, 편광기 표면 상에 캐스팅된 UV 경화 수지를 포함할 수 있다. 이러한 층은 전형적으로 두께가 20 내지 100 마이크로미터의 대략적 범위이지만, 그것은 공기-편광기 계면을 제거하여, 벌크 기판(및 관련 비용과 두께)을 필요로 함이 없이 불규칙을 기능적으로 제거한다. 이러한 평탄화 층(209)은 또한 적절한 평평도를 달성하기 위해 폴리싱될 수 있다. 이러한 재료는, 그것이 취급되거나 세정될 때 스크래칭을 회피하는 데 필요할 수 있는 바와 같이, 상당히 높은 듀로미터를 갖는 아크릴일 수 있다. 그것은 또한 고 품질 AR 코팅을 침착시키는 데 요구될 수 있는 바와 같이 높은 유리 전이 온도와 특정한 표면 화학적 성질을 가질 수 있다. 예를 들어, 듀로미터는 대략 90 쇼어(shore) A일 수 있고, 유리 전이 온도는 대략 100℃일 수 있다.
도 2b에서의 평탄화 층(209)의 이득은 그것이 기판 두께를 1,000X 내지 5,000X의 비율만큼 감소시킴과 동시에 여전히 원하는 광학 기능을 수행하는 것일 수 있다. 이는 지연을 유사한 비율만큼 감소시키고, 또한 편광기에서의 열 포획의 원인이 되는 열 전도율 문제를 극복하는 데 도움을 준다. 그러한 열은 지연뿐만 아니라 광학 손상 임계치(optical damage threshold)의 결정의 원인이 된다. 루멘 밀도가 편광기 온도를 90C 초과로 만들기에 충분할 때, 고-내구성 염료 편광기도 실패할 수 있다. 두꺼운 출구 기판을 제거함으로써, 외부 열 추출 방법, 예를 들어 팬이 더욱 효과적이어서, 광속(light flux)이 높을 때 편광기 온도를 감소시킬 수 있다. 여과된 공기가 제2 조립체의 출구 편광기 기판과 입력 기판 사이의 채널을 통해 가압될 수 있으며, 이는 편광기에서 축적된 열을 효과적으로 방출시킨다.
평탄화 층을 생성하기 위한 여러 가지 제조 방법이 있다. 예시적인 방법에서, 우선 편광기 필름이 감압 접착제(PSA)를 사용하여 제1 단부 캡 또는 입구 기판에 라미네이팅될 수 있다. 편광기는, 평탄화 층에 대한 강한 접착을 증진시키기 위해, 표면 처리, 하드 코트(hard coat)를 가질 수 있거나, 예를 들어 플라즈마 처리를 사용한 표면 활성화를 가질 수 있다. 액체 수지가 편광기 상에 분배될 수 있고, 평평한 캐스팅 몰드(casting mold)가 수지 내로 가압되어, 그것을 편광기 표면에 걸쳐 분포시킨다. 캐스팅 몰드는 경화될 때 접합을 방해하기 위해 몰드-이형 재료(mold-release material)로 처리될 수 있다. 캐스팅 몰드는 UV 방사선에 대해 투과성인, 폴리싱된 유리 재료로 구성될 수 있다. 원하는 수지 두께가 얻어진 후에, 캐스팅 몰드가 입력 기판에 대략 평행하게 정렬된 상태에서, 수지가 UV 방사선에 노출되어, 그것을 경화시킨다. 캐스팅 몰드가 기계 또는 열 공정을 사용하여 수지로부터 이형되어, 캐스팅 몰드의 평평도에 대해 컨포멀(conformal)한 수지 표면을 노출시킨다. 이어서 이러한 표면은 적용되는 추가의 코팅, 예를 들어 AR 코팅을 구비할 수 있다.
도 2b에 예시된 제2 조립체는 제1 조립체로부터 출사하는 광의 편광 상태를 수동적으로 또는 능동적으로 조작하는 요소를 포함할 수 있다. 도 2a와 도 2b의 예에서, 제2 조립체는 적어도 입구 기판에 이어서, 클린-업 편광기, 2개의 액정 파이-셀, 및 출구 기판을 포함할 수 있다. 도 2b에 예시된 바와 같이, 또한 제1 셀(232)과 제2 셀(262) 사이의, 각각, 제1 및 제2 보상기(242, 252)를 포함할 수 있다. 또한, 광 경로를 따라 제2 셀(262)에 후속하여 위치된 제3 보상기(272)가 있을 수 있다. 보상기는 -C 보상기, 예를 들어 제온 250 보상기일 수 있다.
도 2a와 도 2b 사이의 하나의 차이는, 도 2a의 제1 조립체는 벌크 SFS 기판을 구비할 수 있고, 도 2b의 제1 조립체는 평탄화 층을 구비할 수 있다는 것이다. 이들 요소는 모두 굴절률-정합 접착제를 사용하여 접착 접합될 수 있다.
또한, 도 2a, 도 2b, 도 4a, 도 4b, 및 도 4c에 예시된 바와 같이, 편광 빔 분할기가 광학 시스템에 채용되거나 채용되지 않을 때, 제1 편광기는 염료 편광기, 요오드 편광기, 또는 임의의 다른 적절한 편광기일 수 있다. 또한, 편광 빔 분할기가 광학 시스템에 채용되거나 채용되지 않을 때, 도 2a와 도 2b의 제2 편광기는 편광 빔 분할기가 광학 시스템에 채용될 때 제거될 수 있다.
도 3은 루멘 부하하의 도 2a의 공기-간극형 편광 스위치에 대한 입체-콘트라스트-비(SCR)의 안정성을 예시한 그래프이다. 도 3은 종래의 편광 스위치에 대한 도 1의 경우에 비해, 루멘 부하가 증가됨에 따라 SCR의 실질적인 보존을 보여준다. 앞서 논의된 요소에 더하여, 조립체는 편광 상태를 조작하는 추가의 필름을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 공히 소유된 미국 특허 제8,638,400호에 기재된 바와 같이, 지연 필름이 시야를 향상시키는 데 사용될 수 있다. 유리 기판과 마찬가지로, 지연 필름은 유사하게 열-기계 부하에 의해 유발되는 응력에 취약할 수 있다. 이러한 부하는 라미네이션 공정, 열 평형 상태에서도 존재할 수 있는 차별적인 CTE, 및 광속 분포로 인한 불균일한 가열에 기인할 수 있다. 바람직한 기판은 (예컨대) 폴리카르보네이트(PC)에 기반한 지연 필름에 비해, 비교적 그러한 응력의 영향을 받지 않는 경향이 있는 COP 또는 COC 기판에 기반한다.
도 4a, 도 4b, 및 도 4c는 고 출력 취급 편광 스위치를 채용한 광학 시스템을 예시한 개략도이다. 도 4a는 편광 빔 분할기(410)에 의해 수광될 수 있는 입력 이미지 광(400)을 예시한다. 편광 빔 분할기(PBS)는 대안적으로 맥닐 PBS 또는 와이어 그리드 PBS일 수 있다. PBS(410)는 광을 투과시켜 제1 광 경로(460)를 따르게 하고 광을 반사기(420)로 반사하여 제2 광 경로(470)를 따르게 할 수 있다. 도 4a에서, 제1 광 경로(460) 상의 광은 도 2a와 도 2b에서 앞서 논의된 실시예 중 어느 하나일 수 있는 제1 편광 스위치(450)와 마주칠 수 있다. 또한, 제2 광 경로(470) 상의 광은 반 파장 판(half wave plate)일 수 있는 회전기(430)로 나아갈 수 있고, 이어서 광은 제2 편광 스위치(440)로 지향될 수 있다. 제2 편광 스위치(440)가 또한 도 2a와 도 2b에서 논의된 실시예 중 어느 하나일 수 있다. 일반적으로, 제1 및 제2 편광 스위치는 유사한 실시예일 수 있는데, 예를 들어 도 4a의 제1 및 제2 편광 스위치는 둘 모두 도 2b의 실시예일 수 있다.
도 4b는 편광 빔 분할기(410)에 의해 수광될 수 있는 입력 이미지 광(400)을 예시한다. 편광 빔 분할기(PBS)는 대안적으로 맥닐 PBS 또는 와이어 그리드 PBS일 수 있다. PBS(410)는 광을 투과시켜 제1 광 경로(460)를 따르게 하고 광을 반사기(420)로 반사하여 제2 광 경로(470)를 따르게 할 수 있다. 또한, 제2 광 경로(470) 상의 광은 반 파장 판일 수 있는 회전기(430)로 나아갈 수 있고, 이어서 광은 편광 스위치(440)로 지향될 수 있다. 편광 스위치(440)는 도 2a와 도 2b에서 논의된 실시예 중 어느 하나일 수 있다.
도 4c는 편광 빔 분할기(410)에 의해 수광될 수 있는 입력 이미지 광(400)을 예시한다. 편광 빔 분할기(PBS)는 대안적으로 맥닐 PBS 또는 와이어 그리드 PBS일 수 있다. PBS(410)는 광을 투과시켜 제1 광 경로(460)를 따르게 할 수 있다. 도 4c에서, 제1 광 경로(460) 상의 광은 도 2a와 도 2b에서 앞서 논의된 실시예 중 어느 하나일 수 있는 제1 편광 스위치(450)와 마주칠 수 있다. PBS(410)로부터 반사되는 광은 반 파장 판일 수 있는 회전기(430)로 나아갈 수 있고, 이어서 광은 제2 편광 스위치(440)로 지향될 수 있다. 제2 편광 스위치(440)가 또한 도 2a와 도 2b에서 논의된 실시예 중 어느 하나일 수 있다. 광이 제2 편광 스위치와 마주친 후에, 광은 반사기(420)로 나아갈 수 있다. 일반적으로, 제1 및 제2 편광 스위치는 유사한 실시예일 수 있는데, 예를 들어 도 4a의 제1 및 제2 편광 스위치는 둘 모두 도 2b의 실시예일 수 있다.
본 명세서에 사용될 수 있는 바와 같이, 용어 "실질적으로"와 "대략"은 그의 대응하는 용어 및/또는 항목들 사이의 상대성에 대한 업계-용인 허용오차(tolerance)를 제공한다. 그러한 업계-용인 허용오차는 0 퍼센트 내지 10 퍼센트의 범위이고, 구성요소 값, 각도 등에 대응하지만 이로 제한되지 않는다. 항목들 사이의 그러한 상대성은 대략 0 퍼센트 내지 10 퍼센트의 범위이다.
본 개시의 실시예들은 다양한 광학 시스템에 사용될 수 있다. 실시예는 다양한 프로젝터, 프로젝션 시스템, 광학 구성요소, 디스플레이, 마이크로디스플레이, 컴퓨터 시스템, 프로세서, 자급식(self-contained) 프로젝터 시스템, 시각 및/또는 시청각 시스템, 및 전기 및/또는 광학 디바이스를 포함하거나 그것과 함께 동작할 수 있다. 본 개시의 태양은 광학 및 전기 디바이스, 광학 시스템, 프리젠테이션 시스템, 또는 임의의 유형의 광학 시스템을 포함할 수 있는 임의의 장치에 관련된 사실상 임의의 장치와 함께 사용될 수 있다. 따라서, 본 개시의 실시예들은 광학 시스템, 시각 및/또는 광학 프리젠테이션에 사용되는 디바이스, 시각 주변 장치 등에 그리고 다수의 컴퓨팅 환경에 채용될 수 있다.
본 개시는 다른 실시예가 가능하기 때문에, 본 개시는 그것의 응용 또는 생성에 있어서 도시된 특정 배열의 상세 사항으로 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 또한, 본 개시의 태양들은 그 자체로 특유한 실시예를 한정하기 위해 상이한 조합 및 배열로 기재될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용되는 용어는 제한이 아닌 설명의 목적을 위한 것이다.
본 명세서에 개시된 원리에 따른 다양한 실시예가 상기에 기술되었지만, 그것은 제한이 아닌 단지 예로서 제시되었음을 이해하여야 한다. 따라서, 본 개시의 범위 및 범주는 상기에 기술된 예시적인 실시예들 중 임의의 것에 의해 제한되지 않아야 하고, 단지 본 개시로부터 유래되는 임의의 청구항 및 그것의 등가물에 따라서만 한정되어야 한다. 또한, 위의 이점 및 특징이 기술된 실시예에 제공되지만, 그러한 유래된 청구항의 응용을 위의 이점들 중 임의의 것 또는 모두를 성취하는 공정 및 구조로 제한하지 않아야 한다.
또한, 본 명세서의 섹션 표제는 37 CFR 1.77하의 제안과의 일관성을 위해 또는 달리 조직적 단서를 제공하기 위해 제공된다. 이들 표제는 본 개시로부터 유래될 수 있는 임의의 청구항에 기재된 실시예(들)를 제한하거나 특성화하지 않아야 한다. 구체적으로 그리고 예로서, 표제가 "기술분야"를 지칭하더라도, 청구범위는 그렇게 불리는 분야를 설명하기 위해 이러한 표제하에 선택된 언어에 의해 제한되지 않아야 한다. 또한, "배경기술"에서의 기술의 설명은 소정 기술이 본 개시에서의 임의의 실시예(들)에 대한 종래 기술임을 인정하는 것으로 해석되지 않아야 한다. "발명의 내용"도 또한 유래된 청구항에 기재된 실시예(들)의 특성화로 간주되지 않아야 한다. 또한, 단수형으로의 "발명"에 대한 본 개시에서의 임의의 언급은 본 개시에 단지 하나의 신규성의 사항만이 존재하는 것으로 주장하는 데 사용되지 않아야 한다. 다수의 실시예가 본 개시로부터 유래되는 다수의 청구항의 제한에 따라 기재될 수 있으며, 따라서 그러한 청구항은 그에 의해 보호되는 실시예(들) 및 그것의 등가물을 한정한다. 모든 경우에, 그러한 청구항의 범주는 본 개시를 고려하여 그 자체의 장점에 따라 고려되어야 하지만, 본 명세서에 기재된 표제에 의해 구속되지 않아야 한다.

Claims (22)

  1. 편광 스위치(polarization switch)로서,
    광을 수광하도록 작동가능하며,
    제1 단부 캡(end cap),
    상기 제1 단부 캡에 인접하고, 상기 제1 단부 캡으로부터 광을 수광하도록 위치된 제1 편광기(polarizer),
    상기 제1 편광기에 인접하고, 상기 제1 편광기로부터 광을 수광하도록 위치된 제2 단부 캡
    을 포함하는 제1 조립체;
    상기 제1 조립체로부터 광을 수광하도록 위치되며,
    제3 단부 캡,
    상기 제3 단부 캡에 인접하고, 상기 제3 단부 캡으로부터 광을 수광하도록 위치된 제2 편광기,
    상기 제2 편광기에 인접하고, 상기 제2 편광기로부터 광을 수광하도록 위치된 제1 셀(cell),
    상기 제1 셀에 인접하게 위치되고, 상기 제1 셀로부터 광을 수광하도록 위치된 제1 보상기(compensator),
    상기 제1 보상기에 인접하게 위치되고, 상기 제1 보상기로부터 광을 수광하도록 위치된 제2 보상기,
    상기 제2 기판에 인접하고, 상기 제2 보상기로부터 광을 수광하도록 위치된 제2 셀,
    상기 제2 셀에 인접하고, 상기 제2 셀로부터 광을 수광하도록 위치된 제3 보상기,
    상기 제3 보상기에 인접하고, 상기 제3 보상기로부터 광을 수광하도록 위치된 제4 단부 캡
    을 포함하는 제2 조립체
    를 포함하며,
    공기 갭(air gap)이 상기 제1 조립체를 상기 제2 조립체로부터 분리시키는, 편광 스위치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 단부 캡은 보로플로트 유리(borofloat glass)인, 편광 스위치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 단부 캡은 반사-방지 코팅을 포함하는, 편광 스위치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 편광기는 염료 편광기(dye polarizer)인, 편광 스위치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 편광기는 요오드 편광기(iodine polarizer)인, 편광 스위치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 셀 및 상기 제2 셀은 액정 셀(liquid crystal cell)들인, 편광 스위치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 단부 캡들의 두께는 3 내지 12 mm의 대략적 범위인, 편광 스위치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 단부 캡은 합성 용융 실리카(synthetic fused silica)인, 편광 스위치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 보상기들은 -C 보상기들인, 편광 스위치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 공기 갭은 0.5 내지 10 mm의 대략적 범위인, 편광 스위치.
  11. 고 출력 취급 편광 시스템(high power handling polarization system)으로서,
    광을 수광하도록 작동가능하며,
    광을 수광하도록 작동가능한 제1 기판,
    상기 제1 기판에 인접하고, 상기 제1 기판으로부터 광을 수광하도록 작동가능한 제1 편광기,
    상기 제1 편광기에 인접한 평탄화 층(planarization layer)
    을 포함하는 제1 광학 조립체;
    상기 제1 광학 조립체로부터 광을 수광하도록 작동가능하며,
    상기 제1 광학 조립체의 상기 평탄화 층으로부터 광을 수광하도록 위치된 제2 기판,
    광 경로 내에서 상기 제2 기판에 후속하여 위치된 제1 액정 셀,
    상기 제1 액정 셀로부터 광을 수광하도록 위치된 제2 액정 셀,
    상기 광 경로 내에서 상기 제2 액정 셀에 후속하여 위치된 제3 기판
    을 포함하는 제2 광학 조립체; 및
    상기 제1 광학 조립체와 상기 제2 광학 조립체 사이에 위치된 공기 갭
    을 포함하는, 고 출력 취급 편광 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2 기판으로부터 광을 수광하도록 위치된 제2 편광기를 추가로 포함하는, 고 출력 취급 편광 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2 편광기는 요오드 편광기인, 고 출력 취급 편광 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제1 편광기는 요오드 편광기인, 고 출력 취급 편광 시스템.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 단부 캡들은 보로플로트 유리를 추가로 포함하는, 고 출력 취급 편광 시스템.
  16. 제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 액정 셀들은 파이-셀(pi-cell)들을 추가로 포함하는, 고 출력 취급 편광 시스템.
  17. 제11항에 있어서, 상기 공기 갭의 두께는 0.5 내지 10 mm의 대략적 범위인, 고 출력 취급 편광 시스템.
  18. 제11항에 있어서, 상기 평탄화 층은 반사-방지 코팅으로 코팅되는, 고 출력 취급 편광 시스템.
  19. 제11항에 있어서, 상기 평탄화 층은 상기 제1 편광기 기판에 거의 굴절률-정합되는(index-matched), 고 출력 취급 편광 시스템.
  20. 제11항에 있어서, 상기 고 출력 취급 편광 시스템은 제2 편광기를 추가로 포함하며, 상기 제1 편광기는 염료 편광기이고, 상기 제2 편광기는 요오드 편광기인, 고 출력 취급 편광 시스템.
  21. 제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 액정 셀들 사이에 위치된 제1 및 제2 보상기와, 상기 제2 액정 셀 뒤에 그리고 상기 제3 단부 캡 앞에 위치된 제3 보상기를 추가로 포함하는, 고 출력 취급 편광 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 보상기들은 -C 보상기들인, 고 출력 취급 편광 시스템.
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