WO2008092839A1 - Phasenmodulierender lichtmodulator und verfahren zur gewährleistung einer minimalen amplitudenmodulation in phasenmodulierenden lichtmodulatoren - Google Patents

Phasenmodulierender lichtmodulator und verfahren zur gewährleistung einer minimalen amplitudenmodulation in phasenmodulierenden lichtmodulatoren Download PDF

Info

Publication number
WO2008092839A1
WO2008092839A1 PCT/EP2008/051001 EP2008051001W WO2008092839A1 WO 2008092839 A1 WO2008092839 A1 WO 2008092839A1 EP 2008051001 W EP2008051001 W EP 2008051001W WO 2008092839 A1 WO2008092839 A1 WO 2008092839A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light modulator
refractive index
compensation
optically active
amplitude modulation
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/051001
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert Leister
Original Assignee
Seereal Technologies S.A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seereal Technologies S.A. filed Critical Seereal Technologies S.A.
Priority to JP2009547660A priority Critical patent/JP5349331B2/ja
Priority to US12/525,451 priority patent/US8928825B2/en
Publication of WO2008092839A1 publication Critical patent/WO2008092839A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/1393—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the birefringence of the liquid crystal being electrically controlled, e.g. ECB-, DAP-, HAN-, PI-LC cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/1313—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells specially adapted for a particular application
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G02F1/133633—Birefringent elements, e.g. for optical compensation using mesogenic materials
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G02F1/133634—Birefringent elements, e.g. for optical compensation the refractive index Nz perpendicular to the element surface being different from in-plane refractive indices Nx and Ny, e.g. biaxial or with normal optical axis
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/12—Function characteristic spatial light modulator
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2413/00—Indexing scheme related to G02F1/13363, i.e. to birefringent elements, e.g. for optical compensation, characterised by the number, position, orientation or value of the compensation plates
    • G02F2413/10—Indexing scheme related to G02F1/13363, i.e. to birefringent elements, e.g. for optical compensation, characterised by the number, position, orientation or value of the compensation plates with refractive index ellipsoid inclined, or tilted, relative to the LC-layer surface O plate

Definitions

  • the invention relates to a phase-modulating light modulator and to a method of ensuring minimum amplitude modulation in phase-modulating light modulators
  • the phase-modulating light modulator including an optically active layer having at least one optically active volume region and boundary surfaces having means for forming a stationary alignment state of the optically active layer are associated with the optically active layer liquid crystals having preoriented refractive index ellipsoids whose orientation is controllable by the means for forming a stationary alignment state of the liquid crystals pixel by pixel, the optically active layer is associated with at least one transparent compensation volume range, the at least one birefringent material with contains fixed refractive index ellipsoids.
  • SLM Light modulators
  • optical elements which can be irradiated or irradiated, in particular by visible light, whose optical volume properties can be changed temporarily.
  • the change in optical volume properties can be made pixel by pixel.
  • the optical volume properties can be temporarily changed, for example by applying an electric field.
  • the electric field can be set separately in each case in small surface areas, which results in the possibility of a pixel-wise, but sufficiently fine tuning of the optical properties for many holographic applications.
  • This possibility is used to modify an incident wavefront, for example when passing through the light modulator, in such a way that it is at a distance from a viewer equal to a wavefront emanating from a real object.
  • a holographic reconstruction of an object becomes possible without having to have the object available at the time of viewing.
  • the mode of operation of a light modulator is based on an optically active layer whose optical volume properties depend on at least one externally adjustable physical parameter and can be influenced in a targeted manner by variation of the parameter.
  • optically active layer whose optical volume properties depend on at least one externally adjustable physical parameter and can be influenced in a targeted manner by variation of the parameter.
  • electric field strengths can be provided.
  • other physical parameters e.g. B. sound pressures, have already been used successfully for the targeted change of the optical volume properties of optically active layers.
  • Transmissive light modulators typically include an input polariser and output polarizer, while reflective light modulators may be equipped with a combined input and output polariser.
  • the most frequent mode of operation of a light modulator is based on the layer of a birefringent material in the form of alignable liquid crystals (LC) embedded between electrically controllable boundary surfaces, in particular between cover glasses, the layer being in the form of hereinafter referred to as liquid crystal cells
  • LC alignable liquid crystals
  • Designated volume units can be controlled pixel by pixel.
  • the control has effects on the respective refractive index ellipsoid of the liquid crystals in the individual liquid crystal cells.
  • a change in the shape or orientation of the refractive index ellipsoid with respect to the direction of the light passing changes, on the one hand, the optical path length of the light through the birefringent layer and, on the other hand, its influence on the polarization of the light passing through.
  • the refractive index ellipsoid is a macroscopic model size which describes the directional dependence of an effective refractive index, which has a certain volume of a birefringent substance in the interaction with light as a function of the angle of incidence of the light.
  • the location and shape of the refractive index ellipsoid depends substantially on the orientation and properties of liquid crystals embedded in the volume of interest, but is not necessarily identical to their orientation in a particular case. Nevertheless, the refractive index ellipsoid is further used to characterize unique states dependent on alignment of the liquid crystals in birefringent volumes.
  • the change of a wave front as it passes through a light modulator is effected by a pixel-wise amplitude modulation and / or phase modulation. Since light modulators, which can perform both forms of modulation completely decoupled from one another in a transmission angle range, are not available, the light modulators are designed such that they can execute at least one modulation form as effectively as possible.
  • phase modulating light modulators which manifest themselves in different degrees of intensity as a function of the transmission angle. This primarily includes an angular dependence of the transmission of the light modulator, which is so far inadequately counteracted when using conventional light modulators. This leads to an undesirable angle-dependent amplitude modulation of an otherwise phase modulating light modulator.
  • Amplitude-modulating light modulators are known in various designs and are widely used in two-dimensional (2D) display devices. Therefore, they are already designed for a wide wavelength range and for a wide viewing angle range.
  • the wavelength dependence of the transmission is compensated by calibration at different wavelengths (red R, green G and blue B).
  • red R, green G and blue B In order to obtain a given transmission at R, G or B, a different voltage must be applied to the liquid crystal cell for R, G and B.
  • the light modulator is compensated for a good black state, i. to the state with a transmission equal to zero.
  • the angular dependence of an amplitude light modulator can thus be at least partially reduced by using one or more compensation films, e.g. be applied on a coverslip or both coverslips or immediately adjacent to the LC layer.
  • the compensation foil contains a uniaxial or biaxial birefringent material. The refractive indices and the orientation are adapted for a particular state of the amplitude light modulator.
  • the refractive index ellipsoid of the liquid crystal elongated cigar long and aligned with the long axis perpendicular to the coverslips
  • the refractive index ellipsoid of the compensation foil must be aligned flattened pancake parallel to the coverslips
  • the surface normal of the light modulator usually a symmetry axis or major axis forms the refractive index ellipsoids of the compensation film.
  • an amplitude light modulator is set to good contrast over a wide angle range.
  • the compensation film is adapted to the liquid crystal orientation, which corresponds to the black state. In doing so, it is essentially ensured that the angle-dependent speed of an amplitude light modulator, the compensation foil is adapted to a specific state of the light modulator with a certain orientation of the liquid crystals.
  • phase modulating light modulators It is also known to compensate for the wavelength dependence of phase modulating light modulators by calibration at different wavelengths (R, G or B). However, this calibration does not take into account the angular dependence of the transmission of a phase modulating light modulator.
  • Phase modulating light modulators are e.g. in the document Somalingam, S .: Improvement of the switching dynamics of nematic liquid crystals for adaptive optical applications, Diss., Technische (2015) Darmstadt, 3/2006, p. 20, in the form of liquid crystal cells. Based on the pre-orientation of the liquid crystals, the liquid crystal cells used are divided into Freedericksz cells, DAP (distorted alignment phase) cells and TN (twisted nematic) cells. All have in common the possibility to modulate the phase of the incident light with electric fields.
  • the liquid crystals are provided with positive dielectric anisotropy and are thus arranged parallel to the electrodes, whereby the maximum phase delay between the two polarization directions is achieved in the field-free case.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a light modulator 10 which performs a phase modulation and is based on pixel-related Freedericksz cells with a section of the size of three pixels 1, 2, 3.
  • the light modulator 10 comprises a birefringent layer 8, which contains liquid crystals 9 and can be controlled by generating an electric field between electrodes 4, 5, 6 and 7 in their optical properties, wherein the modulation voltages UMI to the electrodes 4, 5, 6 , U M2I U M3 and to the electrode 7 ground potential are placed.
  • the respective state of the optical properties which is adjusted by the control by means of the electric field, can be characterized by refractive index ellipsoids, which are characterized by an axis ratio and an orientation of their main axes - a long axis and two short axes perpendicular thereto , to be discribed.
  • the birefringent layer 8 is bounded by parallel boundary surfaces 17, 18, on which the electrodes 4, 5, 6 and 7 can be formed. At least in the immediate vicinity of the boundary surfaces 17,18 of the birefringent layer 8, the electrodes 4, 5, 6 and 7 are arranged in order to perform the functional control of the liquid crystals 9 pixel-wise and as sharply focused.
  • Fig. 1 the pixel-by-pixel setting of the electric field via the pixel-wise structured electrodes 4, 5, 6 on the boundary surface 17 of the birefringent layer 8 by pixel-wise applying the modulation voltages UMI to U M 3 against one on the other boundary surface 18 of the birefringent Layer 8 applied common potential at the electrode 7.
  • the common potential is shown as a common mass G.
  • the modulation voltages UM I to UM 3 have different values, which leads to different electric field strengths due to the common mass G at the electrode 7.
  • the different electric field strengths lead to a different arrangement of the liquid crystals 9 in the rotational positions of the liquid crystal molecules 91, 92, 93 within the birefringent layer 8, resulting in a different adjustment of the refractive index ellipsoids in the respective different electric field strengths exposed volume areas (engl. bulk regions) 11, 12, 13 of the birefringent layer 8 and can be illustrated by a different orientation with respect to the long axes of the refractive index ellipsoids.
  • FIGS. 2a, 2b, 2c cross sections through the pixels 1, 2, 3 of the phase-modulating light modulator 10 are shown. For clarity, only the liquid crystals 9, 91, 92, 93 and the lower cover glass 19 and the upper cover glass 20 are shown.
  • the pixels 1, 2, 3 contain birefringent liquid crystals 9, 91, 92, 93 without twist, i. without helical structure.
  • the liquid crystals 91, 92, 93 in the volume regions 11, 12, 13 are substantially parallel aligned with each other.
  • parallel orientation is to be understood an arrangement which homogenizes the optical properties of the birefringent layer 8 at least in a manner which results in that the optical properties of the volume regions 11, 12, 13 are described with dimensions below the pixel size by refractive index ellipsoids can be aligned in parallel with the same axis ratio.
  • the orientation of the liquid crystals 9, 91, 92, 93 will be discussed below.
  • phase modulation an electric field changes the alignment angle! ⁇ - polar angle - between liquid crystals 91, 92, 93 and cover glass 19, 20 and thus the effective refractive index of the birefringent layer 8.
  • the optical path length through the birefringent layer 8 changes for the light passing through the birefringent layer 8 of a certain polarization direction.
  • the light emerging from differently addressed pixels 1, 2, 3 can have different phase states.
  • FIGS. 2a to 2c show the orientations of the liquid crystals 9, 91, 92, 93 and the refractive index ellipsoids at different electric fields between the electrodes (not shown) located above and below the layer 8.
  • the liquid crystals 9, 91, 92, 93 can be represented by the plotted refractive index ellipsoids.
  • the ordinary refractive index n 0 In the direction of the long axis 61 (z-axis of the ellipsoid) applies the extraordinary refractive index n e , perpendicular to the short axes (x, y-axes of the ellipsoid) 62 for a uniaxial liquid crystal, the ordinary refractive index n 0 .
  • the refractive index ellipsoid has the same orientation as in the case of a liquid crystal with two different short axes instead of an ordinary refractive index no two values n x and n y the liquid crystal 9, 91, 92, 93.
  • FIG. 2b shows the maximum electric field pixel 2, in which the liquid crystals 92 are oriented at almost 0 ° perpendicular to the cover glasses 19, 20 at an orientation angle ⁇ 2 , apart from the edge regions 14, 15 in which it by interfacial effects on the coverslips 19, 20 to a nearly field independent arrangement of the liquid crystals 9 largely aligned parallel to the cover glasses 19, 20 comes.
  • the edge regions 14, 15 with the parallel arrangement of the liquid crystals 9 along the coverslips 19, 20, however, are extremely thin and can be neglected for the time being when considering the optical properties of the light modulator 10.
  • Fig. 2c shows the pixel 3 with a mean electric field in which the liquid crystal 93 is oriented obliquely to the cover glasses 19, 20 at an orientation angle ⁇ 3 of approximately 45 °.
  • FIGS. 2 a to 2 c illustrate the effect when a viewer sees light passing through the light modulator 10 at an angle.
  • the arrow S represents vertically passing light
  • the oblique passage L, R of the light generally results in light, which is linearly polarized at the input of the light modulator 10 after passing through an input polarizer, no longer linearly polarized at the output. Becomes a Output polarizer used, makes this non-linear polarization state in an amplitude modulation noticeable that interferes with the phase modulating light modulator 10.
  • Fig. 2c the middle applied field pixel 3 and slanted liquid crystals 93 are shown.
  • the greatest changes in the state of polarization and thus the largest amplitude modulations will occur when the viewer perceives the light passing under the transmission angle range or viewing angle range L-S-R.
  • the relative orientation of the light to the liquid crystals 93 changes more than in the orientations of the liquid crystals 91, 92 shown in Figs. 2a and 2b.
  • orientations of the liquid crystals 91, 92, 93 and the refractive index ellipsoids given in FIGS. 2 a to 2 c are only one example of possible orientations in the phase modulating light modulator 10.
  • the angular dependence of the amplitude modulation of a phase-modulating light modulator must be compensated in particular if light sources used for transmission are displaced or several light sources are to be used simultaneously. Displaceable light sources are required, for example, in a holographic display if the viewer is to be tracked a viewer window in the viewing angle range LSR.
  • a viewer window in this context is a virtual window in the observer plane through which the observer sees the holographic reconstruction of an object. Under these circumstances, the light passes through the phase modulating light modulator obliquely and at different angles, and the polarization state of the light changes only by changing the transmission angle in the viewing angle range LSR.
  • a problem is that with the specified compensation films and compensation volume ranges in phase modulating light modulators in a wide viewing angle range L-S-R, the angular dependence of the transmission or reflection and thus the amplitude modulation can not be significantly reduced.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a phase modulating light modulator and a method for ensuring a minimum amplitude modulation in phase modulating light modulators, which are designed so that a reduced angular dependence of the transmission or reflection in the viewing angle range is achieved, the angular dependence of the transmission or the reflection represents a change in the polarization state of the light passing through the light modulator by changing the transmission angle in the predetermined viewing angle range.
  • the phase-modulating light modulator for holographic display devices contains an optically active layer having at least one optically active volume region and with boundary surfaces, on which means for forming a stationary optical system are provided.
  • the optically active layer are associated with liquid crystals with preoriented refractive index ellipsoids whose orientation is controllable by the means for forming a stationary alignment state of the liquid crystals pixel by pixel, the optically active layer is associated with at least one transparent compensation volume range comprising at least one birefringent material having fixed refractive index ellipsoids, and having a polarizer arranged on the input side, wherein according to the characterizing part of claim 1, the refractive index ellipsoids of the compensation volume range with respect to the refractive index ellipsoids of the optically active layer depending on the orientation orientation of each controllable refractive index ellipsoids of the optically active layer in the intended viewing angle range LSR are aligned aligned such that in the intended viewing angle range LSR an averaged ampli
  • the compensation volume range may represent a transparent birefringent compensatory foil which is attached to the optical active layer immediately adjacent to one of the boundary surfaces or adjacent to one of the cover glasses.
  • the compensation volume regions may be two transparent birefringent compensation films, each attached to one side of the optically active layer at its boundary surfaces.
  • the birefringent compensation films may contain fixed liquid crystals.
  • the two compensation films may have an alignment with a respectively rectified compensation angle ⁇ i of the fixed liquid crystals, wherein their compensation angle ⁇ i is opposite to the orientation angle ⁇ 3 of the liquid crystals in the optically active layer.
  • the two compensation foils can also have mutually intersecting orientations with a fixed negative compensation angle ⁇ i and a fixed positive compensation angle Q 2 of the liquid crystals.
  • the optically active layer may also be provided with liquid crystals fixed in alignment, in which is embedded a transparent birefringent matrix having self-contained space-locked and pixelated areas with controllable orientable liquid crystals therein within said areas by said means for forming a steady state of said liquid - Crystals are directionally controllable.
  • electrodes associated with the pixels of the optically active layer are generally provided.
  • the phase modulating light modulator may be designed with Freedericksz cells and / or DAP cells and / or TN cells.
  • the fixedly aligned liquid crystals in the transparent compensation volume range are arranged such that the averaged amplitude modulation of the light modulator is minimized if, for a given viewing angle range LSR, the averaging over all orientations of the refractive index ellipsoids of the optically active layer resulting from a controlled phase modulation of the Light modulator result, and the compensation volume range is done.
  • the fixedly aligned liquid crystals may be arranged in the transparent compensation volume range in such a way that the average amplitude modulation of the light modulator is minimized if, for a given viewing angle range LSR, the averaging over all orientations of the refractive index ellipsoids of the optically active layer exhibiting a result in controlled phase modulation of the light modulator, and the compensation volume range is carried out with a predetermined weighting.
  • the method of ensuring minimum amplitude modulation in phase modulating light modulators comprising at least one transparent optically active volume region whose refractive index ellipsoid can be selectively targeted pixel by pixel and at least one transparent optically active compensation volume region containing at least one birefringent material having the fixed refractive index ellipsoids , wherein the transparent optically active volume region and the transparent optically active compensation volume region are arranged such that the light reaching the viewer passes through both volume regions, is provided for the aforementioned light modulators, according to the characterizing part of claim 12, the birefringent material having the fixed refractive index Ellipsoid in the transparent compensation volume range is aligned so that an average amplitude modulation of the light modulator in a consideration Averaging angle range LSR is minimized if, for the given viewing angle range LSR, the averaging is performed over all the orientations of the refractive index ellipsoids of the optically active volume range including the transparent compensation volume ranges resulting from a controlled phase modul
  • the transmission or reflection of the light modulator determined by the numerical simulation can be included in the determination of the minimum of the amplitude modulation at different viewing angles L, S, R with different weightings.
  • the arrangement of the birefringent material with the fixed refractive index ellipsoids in the transparent compensation volume range can be done in the orientation where the average amplitude modulation of transmission or reflection is minimum by arranging at least one birefringent transparent compensation film in which fixed refractive index liquid crystals are deposited. Ellipsoids are embedded in the appropriate orientation.
  • the viewing angle range LSR can be included in the form of a transmission angle range in the case of the transmissive phase modulating light modulator and in the form of a reflection angle range in the case of the reflective phase modulating light modulator.
  • the light modulator for holographic display devices may include at least one birefringent layer of liquid crystals whose refractive index ellipsoid is pixel-wise controllable by applying an electric field, is present in the at least one respect to the surface normal of the birefringent layer asymmetric compensation bulk region, the at least one wavelength "and / or counteracts angle-dependent optical effect of the birefringent layer.
  • the invention opens up the possibility of specifying a phase-modulating light modulator in which at least one compensation film with fixed birefringent liquid crystals is arranged outside the birefringent layer. At least one compensation film with fixed birefringent liquid crystals can be arranged on both sides of the birefringent layer in each case. In both cases, the fixed birefringent liquid crystals are arranged in the compensation volume regions such that their refractive index ellipsoids can have a different orientation in each drive state of the light modulator than the refractive index ellipsoids of the alignable liquid crystals within the birefringent layer of the light modulator.
  • the surface normal of the birefringent layer of the light modulator does not form an axis of symmetry of the refractive index ellipsoids of the liquid crystals in the birefringent layer.
  • the angular dependence of the amplitude modulation of a phase-modulating light modulator is at least partially compensated for by arranging on the light modulator at least one birefringent compensation foil with a uniaxial or biaxial birefringent material.
  • the uniaxial or biaxial birefringent material of this compensation film is oriented and has such indices of refraction that angle-dependent amplitude modulation of the light transmitted or reflected by the light modulator is largely avoided over a wide viewing angle range L-S-R of the light.
  • Fig. 2 is a schematic representation of pixels in different drive states of FIG. 1, wherein
  • Fig. 2a is a non-applied electric field pixel and preoriented liquid crystals aligned parallel to the electrodes
  • Fig. 2b is a maximum electric field applied pixel and liquid crystals oriented nearly perpendicular to the electrodes
  • Fig. 2c is a center applied electric field pixel and with obliquely oriented electrode electrodes according to the prior art
  • FIG. 3 is a schematic representation of a phase-modulating light modulator with a section of the size of three pixels with a compensation film
  • Fig. 4 is a schematic representation of a phase modulating pixel of a light modulator with arranged on the boundary surfaces compensation films, wherein
  • Fig. 4b have the two compensation films with respect to the long axes parallel refractive index ellipsoids.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a light modulator with regions provided with alignment-controllable liquid crystals within the optically active layer provided as a compensation layer.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a phase-modulating light modulator 30 with a section of the size of three pixels 1, 2, 3 whose optically active layer 8 largely corresponds to the optical layer 8 indicated in the prior art.
  • the light modulator 30 thus comprises the double-refractive-index layer 8 containing the liquid crystals 9, 91, 92, 93 whose orientation state can be controlled by applying an electric field to the electrodes 4, 5, 6 and 7, wherein the electrodes 4, 5, 6, the modulation voltages UM-I, UM2, UM3 and to the electrode 7, the ground potential G are set, and the output side, a polarizer (not shown).
  • the respective state of the optical properties can be determined by means of refractive index ellipsoids 61, which are characterized by an axis ratio and an alignment of their main axes - a long axis 62 and two short axes 63, as shown in FIG 2c, which are characterized, will be described.
  • the birefringent layer 8 is bounded by parallel boundary surfaces 17, 18, on which the electrodes 4, 5, 6 and 7 can be formed. At least in the immediate vicinity of the boundary surfaces 17, 18 of the birefringent layer 8, the electrodes 4, 5, 6 and 7 are arranged in order to perform the functional rotation of the liquid crystals 91, 92, 93 pixel-wise and as sharply focused.
  • refractive index ellipsoids 61 which are characterized by an axis ratio and an alignment of their main axes - a long axis 62 and two short axes 63, as shown in FIG 2c, which are characterized, will be described.
  • the birefringent layer 8 is
  • the different electric field strengths lead to a different orientation of the liquid crystals 91, 92, 93 within the birefringent layer 8, which leads to a different adjustment of the optical properties in the respective different electric field strengths exposed volume regions 11, 12, 13 of the birefringent layer 8 and by a different one Alignment of the main axes, in particular the long axes 61 of the refractive index ellipsoids can be illustrated.
  • an electric field changes the orientation angle cti, ⁇ 2 , ⁇ 3 between the liquid crystals 91, 92, 93 and the coverslips 19, 20 and thus the effective refractive index of the birefringent layer 8.
  • light emerging from differently driven pixels 1, 2, 3 may have different phase states.
  • a compensation film 24 is disposed between the boundary surface 18 and the electrode 7 at the ground potential G.
  • the orientation of the fixed liquid crystals 94 of the compensation film 21 crosses the alignment of the liquid crystals 9, 91, 92, 93 at a negative compensation angle ⁇ i with respect to the surface normal 16 of the boundary surfaces 17, 18.
  • the refractive index ellipsoids 94 of the compensation volume region 24 are opposite to the refractive index ellipsoids 9, 91, 92, 93 of the optically active layer 8 as a function of the orientation orientation of the respectively controllable refractive index ellipsoids 9, 91, 92, 93 of the optically active layer 8 in the intended viewing angle range LSR, as shown in FIG. 2, of the transmitted or reflected light is aligned in such a way that an averaged amplitude modulation is minimized in the intended viewing angle range LSR.
  • the minimization of amplitude modulation is achieved by taking the orientations of the refractive index ellipsoids and their refractive indices of a birefringent compensatory sheet 24 as shown in FIG. 3 or a plurality of birefringent compensatory sheets 21, 22 as shown in FIG. 4a, or 221, 222 , as shown in Fig. 4b, are aligned in alignment with each other. This can be carried out, for example, by means of parameters to be taken into account via the alignment of the liquid crystals 9, 91, 92, 93, 94 in a control device (not shown), the control device having the electrodes 4, 5, 6, 7 signaling technology and supply technology is connected.
  • averaging it is also possible to weight the angles L 1 S 1 R of the transmitted or reflected light or the orientations of the liquid crystals 9, 91, 92, 93, 94 differently.
  • a central region in the volume regions 11, 12, 13 can be weighted more heavily in order to have the smallest possible remaining amplitude modulation there.
  • phase modulating light modulator 30 is aligned with all necessary liquid crystal orientation states. This generally results in the refractive index ellipsoids of the birefringent compensatory films 24, 21, 22, 221, 222 not being aligned parallel or perpendicular to the coverslips 19, 20 of the light modulators 30, 40, 50, 60 and the surface normal 16 of FIG Light modulators 30, 40, 50, 60 does not form a symmetry axis.
  • Such birefringent compensation foils 24, 21, 22, 221, 222 form asymmetric compensation elements which, however, achieve a good compensation effect in conjunction with the asymmetry of the actual birefringent drivable layer 8 in medium drive states, since the asymmetries in these mean angle-positive drive states of the liquid crystals 93 at least partially compensate for appropriate angle negative design of the compensation films 24, 21, 22, 221, 222 or vice versa.
  • a result of such averaged and minimized amplitude modulation is shown in FIGS. 3 and 4b for the pixel 3.
  • the refractive index ellipsoid of the compensation films 24 and 221 has a negative compensation angle G 1 to the surface normal 16
  • the compensation film 222 has a negative compensation angle O 2 to the surface normal of the cover glasses 19, 20 and is approximately perpendicular to a mean orientation angle ⁇ 3 of the liquid crystals 93 the middle electric field.
  • a compensation is provided with only one compensation foil 24, as shown in FIG. 3, on the upper cover glass 19 or lower cover glass 20 as well as with two compensation foils 221, 222, as shown in FIG. 4b, on the upper cover glass 19 and lower Cover glass 20 possible.
  • a compensation film 21 and 22 are respectively attached to the electrodes 6 and 7 of the light modulator 40, in which the fixed liquid crystals 94, 95 have different compensation angles ⁇ i (negative) and ⁇ 2 (positive), so that the associated ones Align alignment states or the associated long axes in the compensation films 21 and 22.
  • the pixel-wise controllable birefringent layer 81 comprises a transparent compensation matrix 82, preferably of polymer material with fixed liquid crystals 99, in which closed areas 231, 232, 233 are located. in which birefringent liquid crystals 96, 97, 98 are largely movably enclosed. Outside the closed areas 231, 232, 233, birefringent materials 99 are firmly embedded in the transparent layer 81 and aligned in at least one orientation direction.
  • the inclusion of the mobile birefringent liquid crystals 96, 97, 98 takes place in such a way that the liquid crystals 96, 97, 98 are deflectable upon application of an electric field in a Winkelbe rich, which is required for a modulation effect in the sense of a phase modulating light modulator 50.
  • the uncontrollable embedding of the immobile birefringent materials 99 in the transparent compensation matrix 82 is done in a manner in which the orientation direction in which the birefringent materials 99 are aligned is outside the possible directions in which the mobile birefringent liquid crystals 96, 97, 98 can be aligned.
  • a compensating effect of the transparent, embedded birefringent materials 99 transparent compensation matrix 82 can be achieved, which is similar or similar to that of the already described compensation foils 24, 21, 22, 221, 222.
  • a particularly selective activation of the light modulator can be supported, which supports the respective electrode structure outside the birefringent compensation matrix 82 Achieve 50.
  • 81 areas 231, 232, 233 volumes can be used with Vororient istszurentn of those liquid crystals, as they are contained in Freedericksz cells, in DAP cells and / or in TN cells.
  • the alignment control of the liquid crystals for largely compensating the wavelength and angle dependence is described in the exemplary embodiments with reference to the transmissive phase-modulating light modulators 30, 40, 50, 60.
  • the invention can also be applied analogously to reflective phase-modulating light modulators.
  • the method according to the invention is used for alignment control of the phase modulating light modulators 30, 40, 50, 60.
  • the light modulators 30, 40, 50 or 60 may be constructed as Freedericksz cells, i. the liquid crystals 9, 91, 92, 93 have no twist and are rotated perpendicular to the coverslips 19, 20.
  • the light experiences a pure phase modulation without changing the polarization state and without amplitude modulation when the light the light modulator 30, 40, 50 or 60 and thus the input side existing polarizer (not shown) perpendicular and with linear polarization parallel to the liquid crystals 91, 92, 93 goes through.
  • a polar angle ⁇ of 20 ° means that the light has an angle of 20 ° to the surface normal 16 of the cover glasses 19, 20.
  • the liquid crystals 91, 92, 93 have an azimuth angle of 0 ° and a polar angle ⁇ , which varies with the applied adjustable electric field of 0 ° to 90 °.
  • the thickness of the liquid crystal layer 8 is 4.3 ⁇ m.
  • the light modulator 60 is provided with the compensation film 221 on the upper cover glass 19 and with another compensation film 222 on the lower cover glass 20.
  • the method for ensuring a minimum amplitude modulation in phase-modulating light modulators, the at least one transparent optically active volume region 11, 12, 13, whose refractive index EHipsoid can be selectively influenced pixel by pixel, and at least one transparent optically active compensation volume range 24, 21, 22, 221, 222nd , 82 include, the contains at least one birefringent material with the fixed refractive index Eliipsoiden 94, 95, 99, wherein the transparent optically active volume region 11, 12, 13 and the transparent optically active compensation volume range 24, 21, 22, 221, 222, 82 are arranged so that light passing through the light modulator 30, 40 1 50, 60 both volume regions 11, 12, 13; 24, 21, 22, 221, 222, 82, is essentially provided for selecting and fixing the compensation volume ranges 24, 21, 22, 221, 222, 82 for the light modulators 30, 40, 50, 60.
  • the birefringent material with the fixed refractive index ellipsoids 94, 95, 99 aligned in the transparent compensation volume region 24, 21, 22, 221, 222, 82 is selected so that an average amplitude modulation of the light modulator 30, 40, 50, 60 is minimized when the averaging over a given viewing angle range LSR and over all orientations of the refractive index ellipsoids of the optically active volume region 11, 12, 13 including the transparent compensation volume regions 24, 21, 22, 221, 222, 82, resulting in a controlled Modulation of the light modulator 30, 40, 50, 60 result is made.
  • the transmission of the light modulator 30, 40, 50, 60 determined by the numerical simulation can be included in the determination of the minimum of the amplitude modulation at different viewing angles or directions L, S, R with different weighting
  • the arrangement of the birefringent material with the fixed refractive index ellipsoids 94, 95, 99 in the transparent compensation volume region 24, 21, 22, 221, 222, 82 takes place in the orientation in which the average amplitude modulation of the transmission has a minimum, at least by the arrangement a birefringent transparent film in which birefringent liquid crystals are embedded with the fixed refractive index ellipsoids 94, 95, 99 in the appropriate orientation.
  • the viewing angle range (LSR) in the form of a transmission angle range in the transmissive phase modulating light modulator and in the form of a reflection angle range in the reflective phase modulating light modulator can be included.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen phasenmodulierenden Lichtmodulator und ein Verfahren zur Gewährleistung einer minimalen Amplitudenmodulation in phasenmodulierenden Lichtmodulatoren, wobei der phasenmodulierende Lichtmodulator eine optisch aktive Schicht mit mindestens einem optisch aktiven Volumenbereich und mit Begrenzungsflächen enthält, wobei der optisch aktiven Schicht mindestens ein transparenter Kompensationsvolumenbereich zugeordnet ist, der mindestens ein doppelbrechendes Material mit fixierten Brechungsindex-EIlipsoiden enthält, und einen ausgangsseitig angeordneten Polarisator aufweist. Die Aufgabe besteht darin, dass eine reduzierte Winkelabhängigkeit der gemittelten Amplitudenmodulation im Betrachtungswinkelbereich (L-S-R) erreicht wird. Die Lösung besteht darin, dass die gegenseitige Ausrichtung der Brechungsindexellipsoide der optisch aktiven Schicht und der Kompensationsschichten simulativ optimiert wird.

Description

Phasenmodulierender Lichtmodulator und Verfahren zur Gewährleistung einer minimalen Amplitudenmodulation in phasenmodulierenden Lichtmodulatoren
Die Erfindung betrifft einen phasenmodulierenden Lichtmodulator und ein Verfahren zur Gewährleistung einer minimalen Amplitudenmodulation in phasenmodulierenden Lichtmodulatoren, wobei der phasenmodulierende Lichtmodulator eine optisch aktive Schicht mit mindestens einem optisch aktiven Volumenbereich und mit Begrenzungsflächen enthält, an denen Mittel zur Ausbildung eines stationären Ausrichtungszustandes der optisch aktiven Schicht angebracht sind, wobei der optisch aktiven Schicht Flüssigkristalle mit vororientierten Brechungsindex- Ellipsoiden zugeordnet sind, deren Ausrichtung durch die Mittel zur Ausbildung eines stationären Ausrichtungszustandes der Flüssigkristalle pixelweise steuerbar ist, wobei der optisch aktiven Schicht mindestens ein transparenter Kompensationsvolumenbereich zugeordnet ist, der mindestens ein doppelbrechendes Material mit fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden enthält.
Lichtmodulatoren (eng!, spatial light modulators - SLM), die z.B. in holografischen Anwendungen eingesetzt werden, sind insbesondere von sichtbarem Licht durch- oder bestrahlbare optische Elemente, deren optische Volumeneigenschaften tem- porär verändert werden können. Die Veränderung der optischen Volumeneigenschaften kann pixelweise vorgenommen werden.
Die optischen Volumeneigenschaften können z.B. durch Anlegen eines elektrischen Feldes temporär verändert werden. Das elektrische Feld kann jeweils in kleinen Flächenbereichen gesondert eingestellt werden, wodurch sich die Möglichkeit einer zwar pixelweisen, jedoch für viele holografische Anwendungen ausreichend feinen Abstimmung der optischen Eigenschaften ergibt. Diese Möglichkeit wird genutzt, um eine einfallende Wellenfront beispielsweise beim Durchgang durch den Lichtmodulator derart zu verändern, zu modulieren, dass sie im Abstand eines Betrachters einer Wellenfront gleicht, die von einem realen Objekt ausgeht. Dadurch wird bei entsprechender Ansteuerung des Lichtmodulators eine holografische Rekonstruktion eines Objektes möglich, ohne das Objekt zum Zeitpunkt der Betrachtung zur Verfügung haben zu müssen. Die Funktionsweise eines Lichtmodulators beruht auf einer optisch aktiven Schicht, deren optische Volumeneigenschaften von mindestens einem von außen einstellbaren physikalischen Parameter abhängen und durch Variation des Parameters gezielt beeinflusst werden können. Als physikalische Parameter können elektrische Feldstärken vorgesehen sein. Es sind auch andere physikalische Parameter, z. B. Schalldrücke, bereits mit Erfolg für die gezielte Änderung der optischen Volumeneigenschaften optisch aktiver Schichten eingesetzt worden.
Transmissive Lichtmodulatoren weisen in der Regel einen Eingangspolarisator und einen Ausgangspolarisator auf, während reflektive Lichtmodulatoren mit einem kombinierten Eingangs- und Ausgangspolarisator ausgestattet sein können.
Die häufigste Funktionsweise eines Lichtmodulators beruht auf der zwischen elektrisch beeinflussbaren Begrenzungsflächen, insbesondere zwischen Deck- gläsern eingebetteten Schicht aus einem doppelbrechenden Material in Form von ausrichtbaren Flüssigkristallen (eng. liquid crystal - LC), wobei die Schicht in Form von im Folgenden als Flüssigkristall-Zellen bezeichneten Volumeneinheiten pixelweise angesteuert werden kann. Die Ansteuerung hat Auswirkungen auf das jeweilige Brechungsindex-Ellipsoid der Flüssigkristalle in den einzelnen Flüssigkristall- Zellen. Eine Änderung der Form oder der Ausrichtung des Brechungsindex- Ellipsoids in Bezug auf die Richtung des hindurchtretenden Lichts verändert einerseits die optische Weglänge des Lichts durch die doppelbrechende Schicht und andererseits deren Einfluss auf die Polarisation des hindurchtretenden Lichts. Das Brechungsindex-Ellipsoid ist dabei eine makroskopische Modellgröße, welche die Richtungsabhängigkeit eines effektiven Brechungsindex beschreibt, den ein bestimmtes Volumen einer doppelbrechenden Substanz bei der Wechselwirkung mit Licht in Abhängigkeit vom Auftreffwinkel des Lichts hat. Die Lage und Form des Brechungsindex-Ellipsoids hängt wesentlich von der Ausrichtung und den Eigenschaften von in dem betrachteten Volumen eingebetteten Flüssigkristallen ab, ist jedoch nicht zwangsläufig mit deren Ausrichtung im Einzelfall identisch. Dennoch wird das Brechungsindex-Ellipsoid des Weiteren zur Charakterisierung eindeutiger, von einer Ausrichtung der Flüssigkristalle in doppelbrechenden Volumina abhängender Zustände benutzt. Die Veränderung einer Wellenfront beim Durchtritt durch einen Lichtmodulator erfolgt durch eine pixelweise Amplitudenmodulation und/oder Phasenmodulation. Da Lichtmodulatoren, die in einem Durchstrahlungswinkelbe- reich beide Modulationsformen vollständig voneinander entkoppelt ausführen können, nicht verfügbar sind, werden die Lichtmodulatoren derart ausgelegt, dass sie zumindest eine Modulationsform möglichst effektiv ausführen können.
Ein Problem besteht darin, dass insbesondere bei phasenmodulierenden Lichtmodulatoren störende Nebeneffekte auftreten, die sich in Abhängigkeit vom Durchstrahlungswinkel in unterschiedlich starker Form bemerkbar machen. Dazu zählt in erster Linie eine Winkelabhängigkeit der Transmission des Lichtmodulators, der bei Verwendung herkömmlicher Lichtmodulatoren bisher ungenügend entgegengewirkt wird. Das führt zu einer unerwünschten winkelabhängigen Amplitudenmodulation eines ansonsten phasenmodulierenden Lichtmodulators.
Amplitudenmodulierende Lichtmodulatoren sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt und weit verbreitet zur Anwendung in zweidimensionalen (2D)-Displayein- richtungen. Daher sind sie bereits für einen großen Wellenlängenbereich und für einen großen Betrachtungswinkelbereich ausgelegt. Die Wellenlängenabhängigkeit der Transmission wird durch Kalibration bei unterschiedlichen Wellenlängen (rot R, grün G und blau B) kompensiert. Um eine vorgegebene Transmission bei R, G oder B zu erhalten, muss für R, G und B eine unterschiedliche Spannung an die Flüsstg- kristall-Zelle angelegt werden.
Wenn ein Betrachter schräg auf einen Lichtmodulator innerhalb des Betrachtungswinkelbereiches schaut, entsteht eine Winkelabhängigkeit dadurch, dass der Betrachter nur Licht wahrnimmt, das die Flüssigkristall-Schicht unter einem anderen Winkel durchläuft und somit mit einem anderen Brechungsindex im Brechungsindex-Ellipsoid wechselwirkt. Daher hat das Licht einen anderen Polarisationszustand am Ausgangspolarisator und der Lichtmodulator hat eine andere, winkelabhängige Transmission.
Es ist eine Flüssigkristall-Displayeinrichtung in den Druckschriften EP0793133 und US6141075 beschrieben, in der zur Kompensation der Winkelabhängigkeit Kompensationsfolien mit doppelbrechendem uniaxialem oder biaxialem Material auf Begrenzungsflächen oder Deckgläsern von amplitudenmodulierenden Lichtmodulatoren angebracht sind. Das doppelbrechende Material ist so ausgerichtet, dass das Brechungsindex-Ellipsoid komplementär zu dem der Flüssigkristall-Schicht liegt. In einem bestimmten Winkelbe reich ergibt sich daher für das Licht ein effekti- ver Brechungsindex, der unabhängig vom Betrachterwinkel ist. Die Winkelabhängigkeiten des Brechungsindex in der Flüssigkristall-Schicht und der Kompensationsfolie gleichen sich weitgehend aus.
Ein Problem besteht darin, dass dies nur für einen bestimmten Winkel der Flüssig- kristalle und somit für eine bestimmte Transmission möglich ist. Einer anderen Transmission ist ein anderer Flüssigkristall-Winkel zugeordnet, an den die Kompensationsfolie nicht angepasst ist. Um einen hohen Kontrast des Lichtmodulators zu erhalten, wird der Lichtmodulator auf einen guten Schwarz-Zustand kompensiert, d.h. auf den Zustand mit einer Transmission gleich Null. Die Winkelabhängigkeit eines Amplituden-Lichtmodulators kann somit zumindest teilweise verringert werden, indem eine Kompensationsfolie oder mehrere Kompensationsfolien z.B. auf einem Deckglas oder beiden Deckgläsern oder unmittelbar angrenzend an die LC-Schicht aufgebracht werden. Die Kompensationsfolie enthält ein uniaxiales oder biaxiales doppelbrechendes Material. Die Brechungsindizes und die Orientierung sind für einen bestimmten Zustand des Amplituden- Lichtmodulators angepasst. Sie sind idealerweise so ausgebildet, dass das Licht unabhängig vom seinem Winkel den gleichen Brechungsindex in Summe aus Flüssigkristall und Kompensationsfolie erfährt. Ist beispielsweise das Brechungsindex-Ellipsoid des Flüssigkristalls zigarrenförmig langgestreckt und mit der Langachse senkrecht zu den Deckgläsern ausgerichtet, muss das Brechungsindex- Ellipsoid der Kompensationsfolie entsprechend abgeplattet pfannkuchenförmig parallel zu den Deckgläsern ausgerichtet sein, wobei die Flächennormale des Lichtmodulators in der Regel eine Symmetrieachse bzw. Hauptachse der Brechungsindex-Ellipsoide der Kompensationsfolie bildet.
Üblicherweise wird ein Amplituden-Lichtmodulator auf einen guten Kontrast über einen weiten Winkelbereich festgelegt. Dazu wird die Kompensationsfolie an die Flüssigkristall-Orientierung angepasst, die dem Schwarz-Zustand entspricht. Dabei wird im Wesentlichen darauf geachtet, dass zur Kompensation der Winkelabhängig- keit eines Amplituden-Lichtmodulators die Kompensationsfolie an einen bestimmten Zustand des Lichtmodulators mit einer bestimmten Orientierung der Flüssigkristalle angepasst wird.
Ein Problem besteht darin, dass das genannte Verfahren für einen breiten Bereich von schnell wechselnden Transmissionswerten nicht anwendbar ist, da es immer nur eine Kompensation eines bestimmten Transmissionswertes ermöglicht.
Es ist auch bekannt, die Wellenlängenabhängigkeit von phasenmodulierenden Lichtmodulatoren durch eine Kalibration bei unterschiedlichen Wellenlängen (R, G oder B) zu kompensieren. Diese Kalibration berücksichtigt jedoch nicht die Winkelabhängigkeit der Transmission eines phasenmodulierenden Lichtmodulators.
Eine Phasenmodulation durchführende Lichtmodulatoren sind z.B. in der Druckschrift Somalingam, S.: Verbesserung der Schaltdynamik nematischer Flüssigkristalle für adaptive optische Anwendungen, Diss., Technische Universität Darmstadt, 3/2006, S. 20, in Form von Flüssigkristall-Zellen beschrieben. Anhand der Vororientierung der Flüssigkristalle werden die eingesetzten Flüssigkristall-Zellen in Freedericksz-Zellen, DAP (engl, distorted alignment phase)-Zellen und TN (engl, twisted nematic)-Zellen eingeteilt. Allen ist gemeinsam die Möglichkeit, die Phase des einfallenden Lichtes mit elektrischen Feldern zu modulieren.
Bei der Freedericksz-Zelle sind die Flüssigkristalle mit positiver dielektrischer Anisotropie versehen und damit parallel zu den Elektroden angeordnet, wodurch im feldfreien Fall die maximale Phasenverzögerung zwischen den beiden Polarisations- richtungen erreicht wird.
Bei der DAP-ZeIIe sind die Flüssigkristalle mit negativer dielektrischer Anisotropie versehen und senkrecht zu den Elektroden vororientiert, so dass die maximale Phasenverzögerung bei einer vollständigen Auslenkung erreicht wird. Bei TN-Zellen sind die Flüssigkristalle gegeneinander gedreht angeordnet, insgesamt um 90°, so dass einfallendes, linear polarisiertes Licht eine Drehung der Polarisationsrichtung über die Dicke der Zelle erfährt. Bei angelegtem Feld wird die verdrehte Anordnung der Flüssigkristalle gebrochen, so dass die Polarisationsdrehung nicht aufrechterhalten werden kann. Dazu ist in Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines eine Phasenmodulation durchführenden und auf pixelbezogenen Freedericksz-Zellen basierenden Lichtmodulators 10 mit einem Ausschnitt von der Größe dreier Pixel 1 , 2, 3 gezeigt. Der Lichtmodulator 10 umfasst eine doppelbrechende Schicht 8, welche Flüssigkris- talle 9 enthält und durch Erzeugen eines elektrischen Feldes zwischen Elektroden 4, 5, 6 und 7 in ihren optischen Eigenschaften gesteuert werden können, wobei an die Elektroden 4, 5, 6 die Modulationsspannungen UMI , UM2I UM3 und an die Elektrode 7 Massepotential gelegt sind. Der jeweilige Zustand der optischen Eigenschaften, der sich durch die Steuerung mit Hilfe des elektrischen Feldes ein- stellt, kann mit Hilfe von Brechungsindex-Ellipsoiden, die durch ein Achsverhältnis und eine Ausrichtung ihrer Hauptachsen - einer Langachse und zwei senkrecht dazu gegebenen Kurzachsen - charakterisiert sind, beschrieben werden. Die doppelbrechende Schicht 8 wird durch parallel verlaufende Begrenzungsflächen 17, 18 begrenzt, an denen die Elektroden 4, 5, 6 und 7 ausgebildet sein können. Zumindest sind in unmittelbarer Nähe der Begrenzungsflächen 17,18 der doppelbrechenden Schicht 8 die Elektroden 4, 5, 6 und 7 angeordnet, um die funktionsbedingte Steuerung der Flüssigkristalle 9 pixelweise und möglichst trennscharf vornehmen zu können. In Fig. 1 erfolgt die pixelweise Einstellung des elektrischen Feldes über die pixelweise strukturierten Elektroden 4, 5, 6 auf der Begrenzungs- fläche 17 der doppelbrechenden Schicht 8 durch pixelweises Anlegen der Modulationsspannungen UMI bis UM3 gegen ein auf der anderen Begrenzungsfläche 18 der doppelbrechenden Schicht 8 anliegendes gemeinsames Potential an der Elektrode 7. Das gemeinsame Potential ist als gemeinsame Masse G dargestellt. Die Modulationsspannungen UMI bis UM3 weisen unterschiedliche Werte auf, was aufgrund der gemeinsamen Masse G an der Elektrode 7 zu unterschiedlichen elektrischen Feldstärken führt. Die unterschiedlichen elektrischen Feldstärken führen zu einer unterschiedlichen Anordnung der Flüssigkristalle 9 in die Drehpositionen der Flüssigkristall-Moleküle 91 , 92, 93 innerhalb der doppelbrechenden Schicht 8, was zu einer unterschiedlichen Einstellung der Brechungsindex- Ellipsoide in den jeweiligen unterschiedlichen elektrischen Feldstärken ausgesetzten Volumenbereichen (engl, bulk regions) 11 , 12, 13 der doppelbrechenden Schicht 8 führt und durch eine unterschiedliche Ausrichtung bezüglich der Langachsen der Brechungsindex-Ellipsoide verdeutlicht werden kann. In den Fig. 2a, 2b, 2c sind Querschnitte durch die Pixel 1 , 2, 3 des phasenmodulierenden Lichtmodulators 10 gezeigt. Zur Übersichtlichkeit sind nur die Flüssigkristalle 9, 91 , 92, 93 sowie das untere Deckglas 19 und das obere Deckglas 20 dargestellt.
Die Pixel 1 , 2, 3 enthalten doppelbrechende Flüssigkristalle 9, 91 , 92, 93 ohne Twist, d.h. ohne Helixstruktur. Abgesehen von den Randgebieten 14, 15 am oberen Deckglas 19 und am unteren Deckglas 20, in denen die Flüssigkristalle 9 parallel zu den Deckgläsern 19, 20 ausgerichtet sind, sind die Flüssigkristalle 91 , 92, 93 in den Volumenbereichen 11 , 12, 13 weitgehend parallel zueinander ausgerichtet. Unter paralleler Ausrichtung ist dabei eine Anordnung zu verstehen, welche die optischen Eigenschaften der doppelbrechenden Schicht 8 zumindest in einer Weise homogenisiert, die dazu führt, dass die optischen Eigenschaften der Volumenbereiche 11 , 12, 13 mit Abmessungen unterhalb der Pixelgröße durch Brechungsindex-Ellipsoide beschrieben werden können, die bei gleichem Achsverhältnis parallel ausgerichtet sind. Zur Vereinfachung wird im Folgenden nur noch von der Ausrichtung der Flüssigkristalle 9, 91 , 92, 93 gesprochen.
Zur Phasenmodulation ändert ein elektrisches Feld den Ausrichtungswinke! α - Polarwinkel - zwischen Flüssigkristallen 91 , 92, 93 und Deckglas 19, 20 und somit den effektiven Brechungsindex der doppelbrechenden Schicht 8. Dadurch ändert sich für das durch die doppelbrechende Schicht 8 hindurchtretende Licht einer bestimmten Polarisationsrichtung die optische Weglänge durch die doppelbrechende Schicht 8. Das führt dazu, dass das aus unterschiedlich angesteuerten Pixeln 1, 2, 3 austretende Licht unterschiedliche Phasenzustände aufweisen kann.
In den Fig. 2a bis 2c sind die Orientierungen der Flüssigkristalle 9, 91 , 92, 93 und der Brechungsindex-Ellipsoide bei unterschiedlichen elektrischen Feldern zwischen den Elektroden (nicht dargestellt) angegeben, die sich oberhalb und unterhalb der Schicht 8 befinden. Die Flüssigkristalle 9, 91 , 92, 93 können durch die eingezeichneten Brechungsindex-Ellipsoide wiedergegeben werden. In Richtung der Langachse 61 (z-Achse des Ellipsoids) gilt der außerordentliche Brechungsindex ne, senkrecht dazu für die Kurzachsen (x,y-Achsen des Eilipsoids) 62 für einen uniaxialen Flüssigkristall der ordentliche Brechungsindex n0. Für einen biaxialen Flüssigkristall mit zwei unterschiedlichen Kurzachsen gibt es statt eines ordentlichen Brechungsindex no zwei Werte nx und ny bezogen auf die beiden x,y-Achsen 62. Im Fall eines uniaxialen Flüssigkristalls mit ne > n0 hat das Brechungsindex- Ellipsoid die gleiche Orientierung wie der Flüssigkristall 9, 91 , 92, 93.
Die Fig. 2a zeigt das Pixel 1 ohne angelegtes elektrisches Feld bei UMi= G. Die Flüssigkristalie 9, 91 sind unter einem Ausrichtungswinkel Ct1 = 90° bezogen auf die Flächennormale 16 der Deckgläser 19, 20 parallel zum oberen Deckglas 19 und zum unteren Deckglas 20 ausgerichtet.
Die Fig. 2b zeigt das Pixel 2 mit maximalem elektrischem Feld, bei dem die Flüs- sigkristalle 92 senkrecht zu den Deckgläsern 19, 20 unter einem Ausrichtungswinkel α2 mit nahezu 0° ausgerichtet sind, abgesehen von den Randbereichen 14, 15, in denen es durch Grenzflächeneffekte an den Deckgläsern 19, 20 zu einer nahezu feldunabhängigen Anordnung der Flüssigkristalle 9 weitgehend parallel ausgerichtet zu den Deckgläsern 19, 20 kommt. Die Randgebiete 14, 15 mit der Parallelanordnung der Flüssigkristalle 9 entlang der Deckgläser 19, 20 sind jedoch außerordentlich dünn und können bei der Betrachtung der optischen Eigenschaften des Lichtmodulators 10 vorerst vernachlässigt werden.
Fig. 2c zeigt das Pixel 3 mit einem mittleren elektrischen Feld, bei dem die Flüssigkristalie 93 schräg zu den Deckgläsern 19, 20 unter einem Ausrichtungswinkel α3 mit ca. 45° ausgerichtet sind.
Die in den Fig. 2a bis 2c eingezeichneten Pfeile verdeutlichen die Auswirkung, wenn ein Betrachter Licht sieht, das den Lichtmodulator 10 schräg durchläuft. Der Pfeil S stellt senkrecht durchlaufendes Licht dar, die Pfeile L und R links bzw. rechts schräg durchlaufendes Licht. Da das Licht den Lichtmodulator 10 unter unter- schiedlichen Winkeln und somit unterschiedlichen Orientierungen zum Bre- chungsindex-Ellipsoid durchläuft, erfährt das Licht eine unterschiedliche Verzögerung und Änderung des Polarisationszustands.
Der schräge Durchlauf L, R des Lichts führt im Allgemeinen dazu, dass Licht, das am Eingang des Lichtmodulators 10 nach Durchgang durch einen Eingangspolari- sator linear polarisiert ist, am Ausgang nicht mehr linear polarisiert ist. Wird ein Ausgangspolarisator verwendet, macht sich dieser nichtlineare Polarisationszustand in einer Amplitudenmodulation bemerkbar, die bei dem phasenmodulierenden Lichtmodulator 10 stört.
In Fig. 2c ist das Pixel 3 mit mittlerem angelegtem Feld und schräg stehenden Flüssigkristallen 93 dargestellt. Hier werden die größten Änderungen des Polarisationszustandes und somit die größten Amplitudenmodulationen auftreten, wenn der Betrachter das unter dem Durchstrahlungswinkelbereich bzw. Betrachtungswinkelbereich L-S-R durchlaufende Licht wahrnimmt. Die relative Orientierung des Lichts zu den Flüssigkristallen 93 ändert sich mehr als bei den in den Fig. 2a und 2b gezeigten Orientierungen der Flüssigkristalle 91 , 92.
Die in den Fig. 2a bis 2c angegebenen Orientierungen der Flüssigkristalle 91 , 92, 93 und der Brechungsindex-Ellipsoide sind nur ein Beispiel für mögliche Orientierungen in dem phasenmodulierenden Lichtmodulator 10.
Die Winkelabhängigkeit der Amplitudenmodulation eines phasenmodulierenden Lichtmodulators muss insbesondere dann kompensiert werden, wenn zur Durchstrahlung benutzte Lichtquellen verschoben oder mehrere Lichtquellen gleichzeitig verwendet werden sollen. Verschiebbare Lichtquellen sind beispielsweise in einem holografischen Display erforderlich, wenn dem Betrachter ein Betrachterfenster im Betrachtungswinkelbereich L-S-R nachgeführt werden soll. Ein Betrachterfenster ist in diesem Zusammenhang ein virtuelles Fenster in der Betrachterebene, durch welches der Betrachter die holografische Rekonstruktion eines Objektes sieht. Unter diesen Umständen durchläuft das Licht den phasenmodulierenden Lichtmodulator schräg und in unterschiedlichen Winkeln, und der Polarisationszustand des Lichts ändert sich nur durch Änderung des Durchstrahlungswinkels im Betrachtungswinkelbereich L-S-R. Wird ein Polarisationsfilter zum Abblocken unerwünschter PoIa- risationszustände verwendet, äußert sich die Änderung des Polarisationszustands in einer zusätzlichen Amplitudenmodulation, die zu einer schlechteren und winkelabhängigen Rekonstruktionsqualität führt. Kompensationsfolien und Kompensationsvolumenbereiche für amlitudenmodulie- rende Lichtmodulatoren in Verbindung mit optisch aktiven Schichten sind in den Druckschriften
1) De Bougrenet de Ia Tocnaye et al.: Complex amplitude modulation by use of liquid-crystal spatial light modulators, Appl. Optics 36, No. 8, 1997, pp.1730,
2) Lueder, Ernst: Liquid crystal displays, Chichester (u.a.): Wiley, 2001 (Repr. 2005) (Wiley-SiD series in display technology), ISBN: 0-471 -49029-6,
3) US 2004/0155997 A1 und
4) DE 689 17 914 T2 beschrieben.
Ein Problem besteht darin, dass mit den angegebenen Kompensationsfolien und Kompensationsvolumenbereichen in phasenmodulierenden Lichtmodulatoren in einem großen Betrachtungswinkelbereich L-S-R die Winkelabhängigkeit der Transmission oder Reflexion und somit der Amplitudenmodulation nicht wesentlich verringert werden kann.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen phasenmodulierenden Lichtmodulator und ein Verfahren zur Gewährleistung einer minimalen Amplitudenmodulation in phasenmodulierenden Lichtmodulatoren anzugeben, die derart geeignet ausgebildet sind, dass eine reduzierte Winkelabhängigkeit der Transmission oder der Reflexion im Betrachtungswinkelbereich erreicht wird, wobei die Winkelabhängigkeit der Transmission oder der Reflexion eine Änderung des Polarisationszustandes des durch den Lichtmodulator hindurchtretenden Lichtes durch Änderung des Durchstrahlungswinkels in dem vorgegebenen Betrachterwinkelbe- reich darstellt. Dadurch soll beispielsweise bei der Verwendung in holografischen Displayeinrichtungen die Rekonstruktionsqualität bei der Rekonstruktion farbiger Szenen unter großen Betrachterwinkeln verbessert werden. Das soll insbesondere bei der Realisierung kleiner Betrachterfenster gewährleistet werden.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 12 gelöst.
Der phasenmodulierende Lichtmodulator für holografische Displayeinrichtungen enthält eine optisch aktive Schicht mit mindestens einem optisch aktiven Volumenbereich und mit Begrenzungsflächen, an denen Mittel zur Ausbildung eines statio- nären Ausrichtungszustandes der optisch aktiven Schicht angebracht sind, wobei der optisch aktiven Schicht Flüssigkristalle mit vororientierten Brechungsindex- Ellipsoiden zugeordnet sind, deren Ausrichtung durch die Mittel zur Ausbildung eines stationären Ausrichtungszustandes der Flüssigkristalle pixelweise steuerbar ist, wobei der optisch aktiven Schicht mindestens ein transparenter Kompensationsvolumenbereich zugeordnet ist, der mindestens ein doppelbrechendes Material mit fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden enthält, und weist einen eingangsseitig angeordneten Polarisator auf, wobei gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 die Brechungsindex-Ellipsoide des Kompensationsvolumenbereiches gegenüber den Brechungsindex-Ellipsoiden der optisch aktiven Schicht in Abhängigkeit von der Orientierungsausrichtung der jeweils steuerbaren Brechungsindex-Ellipsoide der optisch aktiven Schicht im vorgesehenen Betrachtungswinkelbereich L-S-R derart ausgerichtet abgestimmt sind, dass im vorgesehenen Betrachtungswinkel- bereich L-S-R eine gemittelte Amplitudenmodulation minimiert ausgebildet ist.
Der Kompensationsvolumenbereich kann eine transparente doppelbrechende Kompensationsfolie darstellen, die zur optischen aktiven Schicht unmittelbar benachbart an einer der Begrenzungsflächen oder benachbart zu einem der Deck- gläser angebracht ist.
Die Kompensationsvolumenbereiche können zwei transparente doppelbrechende Kompensationsfolien darstellen, die jeweils an einer Seite der optisch aktiven Schicht an deren Begrenzungsflächen angebracht sind.
Die doppelbrechenden Kompensationsfolien können fixierte Flüssigkristalle enthalten. Die beiden Kompensationsfolien können eine Ausrichtung mit einem jeweils gleichgerichteten Kompensationswinkel Θi der fixierten Flüssigkristalle aufweisen, wobei deren Kompensationswinkel Θi entgegengesetzt dem Orientierungswinkel α3 der Flüssigkristalle in der optisch aktiven Schicht ist. Die beiden Kompensationsfolien können aber auch zueinander sich kreuzende Ausrichtungen mit einem fixierten negativen Kompensationswinkel Θi und einem fixierten positiven Kompensationswinkel Q2 der Flüssigkristalle aufweisen.
Die optisch aktive Schicht kann auch mit in ihrer Ausrichtung fixierten Flüssigkristallen versehen sein, in die eine transparente doppelbrechende Matrix mit eigenständigen raumabgeschlossenen und pixelbezogenen Gebieten mit darin befindlichen steuerbaren orientierbaren Flüssigkristallen eingebettet ist, die innerhalb der Gebiete mittels der Mittel zur Ausbildung eines stationären Zustandes der Flüssig- kristalle ausrichtungssteuerbar sind.
Als Mittel zur Ausbildung eines stationären Zustandes der Flüssigkristalle sind im Allgemeinen Elektroden, die den Pixeln der optisch aktiven Schicht zugeordnet sind, vorgesehen.
Der phasenmodulierende Lichtmodulator kann mit Freedericksz-Zellen und/oder DAP-Zellen und/oder TN~Zellen ausgelegt sein.
Die fixiert ausgerichteten Flüssigkristalle im transparenten Kompensationsvolumenbereich sind derart angeordnet, dass die gemittelte Amplitudenmodulation des Lichtmodulators minimiert ausgebildet ist, wenn für einen gegebenen Betrachtungswinkelbereich L-S-R die Mittelung über alle Orientierungen der Brechungsin- dex-Ellipsoide der optisch aktiven Schicht, die sich bei einer gesteuerten Phasenmodulation des Lichtmodulators ergeben, und des Kompensationsvolumenbereiches erfolgt.
Des Weiteren können die fixiert ausgerichteten Flüssigkristalle im transparenten Kompensationsvolumenbereich derart angeordnet sein, dass die gemittelte Amplitudenmodulation des Lichtmodulators minimiert ausgebildet ist, wenn für einen gegebenen Betrachtungswinkelbereich L-S-R die Mittelung über alle Orientie- rungen der Brechungsindex-Ellipsoide der optisch aktiven Schicht, die sich bei einer gesteuerten Phasenmodulation des Lichtmodulators ergeben, und des Kompensationsvolumenbereiches mit einer vorgegebenen Wichtung erfolgt. Das Verfahren zur Gewährleistung einer minimalen Amplitudenmodulation in phasenmodulierenden Lichtmodulatoren, die mindestens einen transparenten optisch aktiven Volumenbereich, dessen Brechungsindex-Ellipsoid pixelweise gezielt beeinflusst werden kann, und mindestens einen transparenten optisch aktiven Kompensationsvolumenbereich umfassen, der mindestens ein doppelbrechendes Material mit den fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden enthält, wobei der transparente optisch aktive Volumenbereich und der transparente optisch aktive Kompensationsvolumenbereich so angeordnet sind, dass das den Betrachter erreichende Licht beide Volumenbereiche passiert, ist für die vorgenannten Lichtmodulatoren vorgesehen, wobei gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 12, das doppelbrechende Material mit den fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden im transparenten Kompensationsvolumenbereich so ausgerichtet ausgewählt wird, dass eine gemittelte Amplitudenmodulation des Lichtmodulators in einem Betrachtungswinkelbereich L-S-R minimiert ausgebildet wird, wenn für den gegebenen Betrach- tungswinkelbereich L-S-R die Mittelung über alle sich bei einer gesteuerten Phasenmodulation des Lichtmodulators ergebenden Orientierungen der Brechungsindex-Ellipsoide des optisch aktiven Volumenbereiches einschließlich der transparenten Kompensationsvolumenbereiche vorgenommen wird.
Mit dem Verfahren werden im Detail folgende Schritte durchgeführt:
- Festlegung eines Betrachtungswinkelbereiches L-S-R, für den eine minimierte gemittelte Amplitudenmodulation vorgesehen ist,
- Festlegung eines Variationsbereiches, in der ein von außen an den Lichtmodulator anlegbarer Parameter UMI, UM2, UM3, der das Brechungsindex- Ellipsoid der optisch aktiven Schicht beeinflusst, während der Modulation variiert wird,
- Festlegung einer ersten Ausrichtung des doppelbrechenden Materials mit fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden im transparenten Kompensationsvolumenbereich, - Berechnung einer gemittelten Amplitudenmodulation durch numerische Simulation der Transmission oder Reflexion des Lichtmodulators und Ermittlung der Variationsbreite der Transmission oder Reflexion bei einer ersten Ausrichtung des doppelbrechenden Materials mit fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden im transparenten Kompensationsvolumenbereich unter Variation des Betrachtungswinkels über den gesamten Betrachtungswinkelbereich L-S-R und unter Variation des von außen an den Lichtmodulator anlegbaren Parameters UMi, UM2, UM3 über den gesamten Variationsbereich, - Festlegung einer weiteren Ausrichtung des doppelbrechenden Materials mit fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden im transparenten Kompensationsvolumenbereich und Wiederholung der numerischen Simulation, bis eine Ausrichtung des doppelbrechenden Materials mit fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden im transparenten Kompensationsvolumenbereich gefunden ist, bei welcher die gemittelte Amplitudenmodulation der Transmission oder Reflexion ein Minimum aufweist und
- Auswahl und Festlegung eines Kompensationsvolumenbereiches mit einer Anordnung des doppelbrechenden Materials in einer Ausrichtung der fixierten Brechungsindex-Ellipsoide, bei der die gemittelte Amplitudenmodulation der Transmission oder Reflexion ein Minimum aufweist.
Die durch die numerische Simulation ermittelte Transmission oder Reflexion des Lichtmodulators kann bei unterschiedlichen Betrachtungswinkeln L, S, R mit unterschiedlicher Wichtung in die Bestimmung des Minimums der Amplitudenmodula- tion einfließen.
Die Anordnung des doppelbrechenden Materials mit den fixierten Brechungsindex- Ellipsoiden im transparenten Kompensationsvolumenbereich kann in der Ausrichtung, bei der die gemittelte Amplitudenmodulation der Transmission oder Reflexion ein Minimum aufweist, durch die Anordnung mindestens einer doppelbrechenden transparenten Kompensationsfolie erfolgen, in der Flüssigkristalle mit den fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden in der entsprechenden Ausrichtung eingebettet sind.
In die Ermittlung des Minimums der gemittelten Amplitudenmodulation kann der Betrachtungswinkelbereich L-S-R in Form eines Durchstrahlungswinkelbereiches beim transmissiven phasenmodulierenden Lichtmodulator und in Form eines Reflexionswinkelbereiches beim reflektiven phasenmodulierenden Lichtmodulator einbezogen werden. Der Lichtmodulator für holografische Displayeinrichtungen kann mindestens eine doppelbrechende Schicht aus Flüssigkristallen enthalten, deren Brechungsindex- Ellipsoid pixelweise durch Anlegen eines elektrischen Feldes steuerbar ist, in dem mindestens ein bezüglich der Flächennormalen der doppelbrechenden Schicht asymmetrischer Kompensationsvolumenbereich vorhanden ist, der mindestens einem Wellenlängen» und/oder winkelabhängigen optischen Effekt der doppelbrechenden Schicht entgegenwirkt.
Die Erfindung eröffnet die Möglichkeit, einen phasenmodulierenden Lichtmodulator anzugeben, bei dem außerhalb der doppelbrechenden Schicht mindestens eine Kompensationsfolie mit fixierten doppelbrechenden Flüssigkristallen angeordnet ist. Es kann außerhalb der doppelbrechenden Schicht beidseits jeweils mindestens eine Kompensationsfolie mit fixierten doppelbrechenden Flüssigkristallen angeordnet sein. In beiden Fällen sind die fixierten doppelbrechenden Flüssigkristalle in den Kompensationsvolumenbereichen so angeordnet, dass ihre Brechungsindex-Ellipsoide in jedem Ansteuerzustand des Lichtmodulators eine andere Ausrichtung aufweisen können als die Brechungsindex-Ellipsoide der ausrichtbaren Flüssigkristalle innerhalb der doppelbrechenden Schicht des Lichtmodulators. Dadurch ergibt sich zwangsläufig, dass die Flächennormale der doppelbrechenden Schicht des Lichtmodulators keine Symmetrieachse der Brechungs- index-Ellipsoide der Flüssigkristalle in der doppelbrechenden Schicht bildet. Somit wird die Winkelabhängigkeit der Amplitudenmodulation eines phasenmodulierenden Lichtmodulators zumindest teilweise kompensiert, indem am Lichtmodulator mindestens eine doppelbrechende Kompensationsfolie mit einem uniaxialen oder biaxialen doppelbrechenden Material angeordnet wird. Das uniaxiale oder biaxiale doppelbrechende Material dieser Kompensationsfolie ist so ausgerichtet und hat solche Brechungsindizes, dass eine winkelabhängige Amplitudenmodulation des vom Lichtmodulator transmittierten oder reflektierten Lichtes über einen großen Betrachtungswinkelbereich L-S-R des Lichtes weitgehend vermieden wird.
Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mittels mehrerer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig.1 eine schematische Darstellung eines phasenmodulierenden Lichtmodulators mit einem Ausschnitt von der Größe dreier Pixel gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 2 eine schematische Darstellung von Pixeln in verschiedenen Ansteuerzuständen nach Fig. 1 , wobei
Fig. 2a ein Pixel ohne angelegtes elektrisches Feld und mit parallel zu den Elektroden ausgerichteten, vororientierten Flüssigkristallen, Fig. 2b ein Pixel mit angelegtem maximalem elektrischem Feld und mit nahezu senkrecht zu den Elektroden ausgerichteten Flüssigkristallen, Fig. 2c ein Pixel mit angelegtem mittlerem elektrischem Feld und mit schräg zu den Elektroden ausgerichteten Flüssigkristallen gemäß dem Stand der Technik darstellen,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines phasenmodulierenden Lichtmodulators mit einem Ausschnitt von der Größe dreier Pixel mit einer Kompensationsfolie,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines phasenmodulierenden Pixels eines Lichtmodulators mit an den Begrenzungsflächen angeordneten Kompensationsfolien, wobei
Fig. 4a die beiden Kompensationsfolien mit bezüglich der Langachsen sich kreuzende Brechungsindex-Ellipsoide und
Fig. 4b die beiden Kompensationsfolien mit bezüglich der Langachsen parallel gerichtete Brechungsindex-Ellipsoide aufweisen.
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Lichtmodulators mit innerhalb der als Kompensationsschicht vorgesehenen optisch aktiven Schicht eingebrachten Gebieten mit ausrichtungssteuerbaren Flüssigkristallen. In Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines phasenmodulierenden Lichtmodulators 30 mit einem Ausschnitt von der Größe dreier Pixel 1 , 2, 3 gezeigt, dessen optisch aktive Schicht 8 weitgehend der im Stand der Technik angegebenen optischen Schicht 8 entspricht. Der Lichtmodulator 30 umfasst somit die dop- pelbrechende Schicht 8, die die Flüssigkristalle 9, 91 ,92, 93 enthält, deren Ausrichtungszustand durch Anlegen eines elektrischen Feldes an die Elektroden 4, 5, 6 und 7 steuerbar ist, wobei an die Elektroden 4, 5, 6 die Modulationsspannungen UM-I , UM2, UM3 und an die Elektrode 7 das Massepotential G gelegt sind, sowie ausgangsseitig einen Polarisator (nicht eingezeichnet).
Der jeweilige Zustand der optischen Eigenschaften, der sich durch Steuerung mit Hilfe des elektrischen Feldes einstellt, kann mit Hilfe von Brechungsindex-Ellipsoi- den 61 , die durch ein Achsverhältnis und eine Ausrichtung ihrer Hauptachsen - eine Langachse 62 und zwei Kurzachsen 63, wie in Fig. 2c gezeigt ist, - charakte- risiert sind, beschrieben werden. Die doppelbrechende Schicht 8 wird durch parallel verlaufende Begrenzungsflächen 17, 18 begrenzt, an denen die Elektroden 4, 5, 6 und 7 ausgebildet sein können. Zumindest sind in unmittelbarer Nähe der Begrenzungsflächen 17, 18 der doppelbrechenden Schicht 8 die Elektroden 4, 5, 6 und 7 angeordnet, um die funktionsbedingte Drehung der Flüssigkristalle 91 , 92, 93 pixelweise und möglichst trennscharf vornehmen zu können. In Fig. 3 erfolgt die pixelweise Einstellung des elektrischen Feldes über die pixelweise strukturierten Elektroden 7, 8, 9 auf der Begrenzungsfläche 17 der doppelbrechenden Schicht 8 durch pixelweises Anlegen von Modulationsspannungen UMi bis UM3 gegen ein auf der anderen Begrenzungsfläche 18 der doppelbrechenden Schicht 8 anliegendes gemeinsames Potential an der Elektrode 7. Das gemeinsame Potential ist als gemeinsame Masse G dargestellt. Die Modulationsspannungen UMI bis UM3 weisen unterschiedliche Werte auf, was aufgrund der gemeinsamen Masse G an der Elektrode 7 zu unterschiedlichen elektrischen Feldstärken führt. Die unterschiedlichen elektrischen Feldstärken führen zu einer unterschiedlichen Ausrich- tung der Flüssigkristalle 91 , 92, 93 innerhalb der doppelbrechenden Schicht 8, was zu einer unterschiedlichen Einstellung der optischen Eigenschaften in den jeweiligen unterschiedlichen elektrischen Feldstärken ausgesetzten Volumenbereichen 11 , 12, 13 der doppelbrechenden Schicht 8 führt und durch eine unterschiedliche Ausrichtung der Hauptachsen, insbesondere der Langachsen 61 der Brechungsin- dex-Ellipsoide verdeutlicht werden kann.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ändert zur Phasenmodulation ein elektrisches Feld den Orientierungswinkel cti, α2, α3 zwischen den Flüssigkristallen 91 , 92, 93 und den Deckgläsern 19, 20 und somit den effektiven Brechungsindex der doppelbrechenden Schicht 8. Dadurch ändert sich für das durch die doppelbrechende Schicht 8 hindurchtretende Licht die optische Weglänge durch die doppelbrechende Schicht 8. Das führt dazu, dass aus unterschiedlich angesteuerten Pixeln 1 , 2, 3 austretendes Licht unterschiedliche Phasenzustände aufweisen kann.
In Fig. 3 ist eine Kompensationsfolie 24 zwischen der Begrenzungsfläche 18 und der Elektrode 7 mit dem Massepotential G angeordnet. Die Ausrichtung der fixierten Flüssigkristalle 94 der Kompensationsfolie 21 kreuzt die Ausrichtung der Flüssigkristalle 9, 91, 92, 93 in einem negativen Kompensationswinkel Θi in Bezug auf die Flächennormale 16 der Begrenzungsflächen 17, 18.
Erfindungsgemäß sind die Brechungsindex-Ellipsoide 94 des Kompensationsvolumenbereiches 24 gegenüber den Brechungsindex-Ellipsoiden 9, 91 , 92, 93 der optisch aktiven Schicht 8 in Abhängigkeit von der Orientierungsausrichtung der jeweils steuerbaren Brechungsindex-Ellipsoide 9, 91 , 92, 93 der optisch aktiven Schicht 8 im vorgesehenen Betrachtungswinkelbereich L-S-R, wie in Fig. 2 dargestellt ist, des transmittierten oder reflektierten Lichtes derart ausgerichtet abgestimmt, dass im vorgesehenen Betrachtungswinkelbereich L-S-R eine gemittelte Amplitudenmodulation minimiert ausgebildet ist.
Mit dem Verfahren zur Gewährleistung einer minimalen Amplitudenmodulation in phasenmodulierenden Lichtmodulatoren wird erreicht, dass über alle Orientie- rungszustände der Flüssigkristalle 9, 91 , 92, 93, 94 eine möglichst geringe Amplitudenmodulation erzeugt wird. Es werden deshalb bei der Mittelung alle Orientie- rungszustände der Flüssigkristalle 9, 91 , 92, 93, 94 berücksichtigt. Erfindungsgemäß wird daher eine gemittelte Amplitudenmodulation des phasen- modulierenden Lichtmodulators 30 minimiert. Die Mittelung erfolgt über einen gegebenen Betrachtungswinkelbereich L-S-R und über alle Orientierungen der Flüssigkristalle 9, 91, 92, 93, 94, die für die Phasenmodulation des Lichtmodulators 30 erforderlich sind. Die Minimierung der Amplitudenmodulation wird erreicht, indem die Orientierungen der Brechungsindex-Ellipsoide und deren Brechungsindizes einer doppelbrechenden Kompensationsfolie 24, wie in Fig.3 gezeigt ist, oder mehrerer doppelbrechenden Kompensationsfolien 21 , 22, wie in Fig. 4a gezeigt ist, oder 221 , 222, wie in Fig. 4b gezeigt ist, in ihrer Ausrichtung aufeinander abgestimmt werden. Dies kann beispielsweise mit Hilfe von zu berücksichtigenden Parametern über die Ausrichtung der Flüssigkristalle 9, 91 , 92, 93, 94 enthaltenden programmtechnischen Mitteln in einer Steuereinrichtung (nicht gezeichnet) durch- geführt werden, wobei die Steuereinrichtung mit den Elektroden 4, 5, 6, 7 signaltechnisch und versorgungstechnisch in Verbindung steht.
Bei der Mittelung ist es auch möglich, die Winkel L1S1R des transmittierten oder reflektierten Lichtes bzw. die Orientierungen der Flüssigkristalle 9, 91 , 92, 93, 94 unterschiedlich zu wichten. Beispielsweise kann ein zentraler Bereich in den VoIu- menbereichen 11 , 12, 13 stärker gewichtet werden, um dort eine möglichst geringe verbleibende Amplitudenmodulation zu haben.
Der wesentliche Unterschied zur Ausrichtungssteuerung für einen amplitudenmodulierenden Lichtmodulator ist, dass bei dem phasenmodulierenden Lichtmodulator 30 eine Ausrichtungssteuerung über alle erforderlichen Flüssigkristall-Orientierungszu- stände erfolgt. Das hat im Allgemeinen zur Folge, dass die Brechungsindex- Ellipsoide der doppelbrechenden Kompensationsfolien 24, 21, 22, 221 , 222 nicht parallel oder senkrecht zu den Deckgläsern 19, 20 der Lichtmodulatoren 30, 40, 50, 60 ausgerichtet sind und die Flächennormale 16 der Lichtmodulatoren 30, 40, 50, 60 keine Symmetrieachse bildet. Derartige doppelbrechende Kompensationsfolien 24, 21 , 22, 221, 222 bilden asymmetrische Kompensationselemente, die jedoch im Zusammenspiel mit der Asymmetrie der eigentlichen doppelbrechenden ansteuerbaren Schicht 8 in mittleren Ansteuerzuständen eine gute Kompensationswirkung erzielen, da sich die Asymmetrien in diesen mittleren winkelpositiven Ansteuerzu- ständen der Flüssigkristalle 93 bei entsprechender winkelnegativer Auslegung der Kompensationsfolien 24, 21 , 22, 221, 222 oder umgekehrt zumindest teilweise ausgleichen. Ein Ergebnis einer solchen gemittelten und minimierten Amplitudenmodulation ist in den Fig. 3 und 4b für das Pixel 3 dargestellt. Das Brechungsindex-Ellipsoid der Kompensationsfolien 24 und 221 hat einen negativen Kompensationswinkel G1 zur Flächennormalen 16, die Kompensationsfolie 222 einen negativen Kompensati- onswinkel O2 zur Flächennormalen der Deckgläser 19, 20 und steht ungefähr senkrecht zu einem mittleren Orientierungswinkel α3 der Flüssigkristalle 93 bei dem mittleren elektrischen Feld. Eine Kompensation ist sowohl mit nur einer Kompensationsfolie 24, wie in Fig. 3 gezeigt ist, am oberen Deckglas 19 oder unteren Deckglas 20 als auch mit zwei Kompensationsfolien 221 , 222, wie in der Fig. 4b gezeigt ist, am oberen Deckglas 19 und unteren Deckglas 20 möglich.
In der Fig. 4a sind an den Elektroden 6 und 7 des Lichtmodulators 40 jeweils eine Kompensationsfolie 21 und 22 angebracht, in denen die fixierten Flüssigkristalle 94, 95 unterschiedliche Kompensationswinkel θi (negativ) und θ2 (positiv) haben, so dass sich die zugehörigen Ausrichtungszustände bzw. die zugehörigen Langachsen in den Kompensationsfolien 21 und 22 kreuzen.
Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt aus einem weiteren erfindungsgemäßen Lichtmodulator 50. In diesem Falle umfasst die pixelweise ansteuerbare doppelbrechende Schicht 81 eine transparente Kompensationsmatrix 82, vorzugsweise aus Polymermaterial mit fixierten Flüssigkristallen 99, in der sich abgeschlossene Ge- biete 231 , 232, 233 befinden, in denen doppelbrechende Flüssigkristalle 96, 97, 98 weitgehend beweglich eingeschlossen sind. Außerhalb der abgeschlossenen Gebiete 231 , 232, 233 sind doppelbrechende Materialien 99 fest in die transparente Schicht 81 eingebettet und in mindestens einer Orientierungsrichtung ausgerichtet. Der Einschluss der beweglichen doppelbrechenden Flüssigkristalle 96, 97, 98 erfolgt in einer Weise, dass die Flüssigkristalle 96, 97, 98 beim Anlegen eines elektrischen Feldes in einem Winkelbe reich auslenkbar sind, der für eine Modulationswirkung im Sinne eines phasenmodulierenden Lichtmodulators 50 erforderlich ist. Die nicht steuerbare Einbettung der unbeweglichen doppelbrechenden Materialien 99 in die transparente Kompensationsmatrix 82 erfolgt in einer Weise, in der die Orientierungsrichtung, in welcher die doppelbrechenden Materialien 99 ausgerichtet sind, außerhalb der möglichen Richtungen liegt, in denen die beweglichen doppelbrechenden Flüssigkristalle 96, 97, 98 ausgerichtet werden können. Auf diese Weise lässt sich eine Kompensationswirkung der mit fest eingebetteten doppelbrechenden Materialien 99 versehenen transparenten Kompensationsmatrix 82 erzielen, die der der bereits beschriebenen Kompensationsfolien 24, 21 , 22, 221 , 222 ähnelt oder gleicht. Bei einer Konfigurierung gemäß einer gemittelten Amplitudenmodulation mit minimaler Variationsbreite einschließlich der abgeschlossenen Gebiete 231 , 232, 233 zur Festlegung und Aufnahme der beweglichen doppelbrechenden Flüssigkristalle 96, 97, 98 lässt sich eine die jeweilige Elektrodenstruktur außerhalb der doppelbrechenden Kompensationsmatrix 82 unterstützende, besonders trennscharfe Ansteuerung des Lichtmodulators 50 er- zielen.
Als fest in die doppelbrechende Schicht 8, 81 eingebettete Gebiete 231 , 232, 233 können Volumina mit Vororientierungszuständen derjenigen Flüssigkristalle eingesetzt sein, wie sie in Freedericksz-Zellen, in DAP-Zellen und/oder in TN-Zellen enthalten sind.
Die Ausrichtungssteuerung der Flüssigkristalle zur weitgehenden Kompensation der Wellenlängen- und Winkelabhängigkeit wird in den Ausführungsbeispielen anhand der transmissiven phasenmodulierenden Lichtmodulatoren 30, 40, 50, 60 beschrieben. Die Erfindung lässt sich analog auch auf reflektive phasenmodulierende Lichtmodulatoren anwenden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird zur Ausrichtungssteuerung der phasenmodulierenden Lichtmodulatoren 30, 40, 50, 60 angewendet. In einer besonderen Ausführung können die Lichtmodulatoren 30, 40, 50 oder 60 als Freedericksz- Zellen aufgebaut sein, d.h. die Flüssigkristalle 9, 91 , 92, 93 haben keinen Twist und werden senkrecht zu den Deckgläsern 19, 20 gedreht. Damit erfährt das Licht eine reine Phasenmodulation ohne Änderung des Polarisationszustands und ohne Amplitudenmodulation, wenn das Licht den Lichtmodulator 30, 40, 50 oder 60 und somit den eingangsseitig vorhandenen Polarisator (nicht eingezeichnet) senkrecht und mit linearer Polarisation parallel zu den Flüssigkristallen 91 , 92, 93 durchläuft.
Für die Freedericksz-Zellen wird zur Ausrichtungssteuerung bei minimaler Ampli- tudenmodulation für den Betrachter und somit für das den Lichtmodulator 30, 40,
50 oder 60 durchlaufende Licht ein Ausrichtungswinkel α - Polarwinkel - von 20° und ein beliebiger Azimutwinkel verwendet. Ein Polarwinkel α von 20° bedeutet, dass das Licht einen Winkel von 20° zur Flächennormalen 16 der Deckgläser 19, 20 hat. Die Flüssigkristalle 91 , 92, 93 haben einen Azimutwinkel von 0° und einen Polarwinkel α, der sich mit dem angelegten einstellbaren elektrischen Feld von 0° bis 90° ändert. Die Dicke der Flüssigkristall-Schicht 8 ist 4,3 μm.
Beispielsweise ist, wie in Fig. 4b gezeigt ist, der Lichtmodulator 60 mit der Kompensationsfolie 221 auf dem oberen Deckglas 19 und mit einer weiteren Kompensationsfolie 222 auf dem unteren Deckglas 20 versehen. Jede der Kompensationsfolien 221 , 222 ist etwa 2,15 μm dick und besteht aus doppelbrechendem Material mit den Parametern des Flüssigkristalls, d.h. ne = 1 ,6727 und n0 = 1 ,501. Als vorteilhafte Ausrichtung werden ein Polarwinke] 0:3 von 20° und ein Azimutwinkel von 180° ermittelt. Im Querschnitt des Lichtmodulators 60, wie in Fig. 4b dargestellt ist, entspricht das einem negativen Kompensationswinkel G1 = 20°.
Der Effekt derartiger erfindungsgemäß ausrichtungsbezogener auswählbarer und abgestimmter Kompensationsfolien 24, 21 , 22, 221 , 222 zeigt sich im Vergleich mit einem unkompensierten Lichtmodulator und einem Lichtmodulator, der analog zu einem Amplituden-Lichtmodulator kompensiert wird.
Bei einem Azimutwinkel von beispielsweise 60° ergeben sich folgende verbleibende störende Amplitudenmodulationen, wenn die Flüssigkristalle 9, 91 , 92, 93; 96, 97, 98 durch Anlegen eines elektrischen Feldes bis zu einem maximalen Polarwinkel von 90° gedreht werden:
• Ohne Kompensation: Amplitudenmodulation um 25%,
• Kompensation wie bei Amplituden-Lichtmodulator: Amplitudenmodulation um 15%, • Erfindungsgemäße Kompensation: Amplitudenmodulation um 4%.
Das Verfahren zur Gewährleistung einer minimalen Amplitudenmodulation in phasenmodulierenden Lichtmodulatoren, die mindestens einen transparenten optisch aktiven Volumenbereich 11 , 12, 13, dessen Brechungsindex-EHipsoid pixelweise gezielt beeinflusst werden kann, und mindestens einen transparenten optisch aktiven Kompensationsvolumenbereich 24, 21 , 22, 221 , 222, 82 umfassen, der mindestens ein doppelbrechendes Material mit den fixierten Brechungsindex- Eliipsoiden 94, 95, 99 enthält, wobei der transparente optisch aktive Volumenbereich 11 , 12, 13 und der transparente optisch aktive Kompensationsvolumenbereich 24, 21 , 22, 221 , 222, 82 so angeordnet sind, dass durch den Lichtmodulator 30, 4O1 50, 60 hindurchtretendes Licht beide Volumenbereiche 11 , 12, 13; 24, 21 , 22, 221 , 222, 82 passiert, ist im Wesentlichen zur Auswahl und Festlegung der Kompensationsvolumenbereiche 24, 21 , 22, 221 , 222, 82 für die Lichtmodulatoren 30, 40, 50, 60 vorgesehen.
Erfindungsgemäß wird dabei das doppelbrechende Material mit den fixierten Bre- chungsindex-Ellipsoiden 94, 95, 99 im transparenten Kompensationsvolumenbereich 24, 21 , 22, 221 , 222, 82 so ausgerichtet ausgewählt, dass eine gemittelte Amplitudenmodulation des Lichtmodulators 30, 40, 50, 60 minimiert ausgebildet wird, wenn die Mittelung über einen gegebenen Betrachtungswinkelbereich L-S-R und über alle Orientierungen der Brechungsindex-Ellipsoide des optisch aktiven Volumenbereiches 11 , 12, 13 einschließlich der transparenten Kompensationsvolumenbereiche 24, 21 , 22, 221 , 222, 82, die sich bei einer gesteuerten Modulation des Lichtmodulators 30, 40, 50, 60 ergeben, vorgenommen wird.
In dem Verfahren werden folgende Schritte durchgeführt:
- Festlegung eines Betrachtungswinkelbereiches L-S-R, für den eine Minimierung der Amplitudenmodulation durchgeführt wird,
- Festlegung eines Variationsbereiches, in dem ein von außen an den Lichtmodulator 30, 40, 50, 60 anlegbarer Parameter, die Spannungen UMI , UM2, UM3, die das Brechungsindex-Ellipsoid der optisch aktiven Schicht 8,81 beeinflussen, während der Modulation variiert wird,
- Festlegung einer ersten Ausrichtung des doppelbrechenden Materials mit fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden 94, 95, 99 im transparenten Kompensationsvolumenbereich 24, 21 , 22, 221 , 222, 82, - Berechnung einer gemittelten Amplitudenmodulation durch numerische Simulation der Transmission des Lichtmodulators 30, 40, 50, 60 und Ermittlung der Variationsbreite der Transmission bei einer ersten Ausrichtung des doppelbrechenden Materials mit fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden 94, 95, 99 im trans- parenten Kompensationsvolumenbereich 24, 21 , 22, 221 , 222, 82 unter Variation des Durchstrahlungswinkels über den gesamten Betrachtungswinkelbereich L-S-R und unter Variation des von außen an den Lichtmodulator 30, 40, 50, 60 anlegbaren Parameters UMi, UM2, UM3 über den gesamten Variationsbe- reich,
- Festlegung einer weiteren Ausrichtung des doppelbrechenden Materials mit fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden 94, 95, 99 im transparenten Kompensationsvolumenbereich 24, 21 , 22, 221 , 222, 82 und Wiederholung der numerischen Simulation, bis eine Ausrichtung des doppelbrechenden Materials mit fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden 94, 95, 99 im transparenten Kompensationsvolumenbereich 24, 21 , 22, 221 , 222, 82 gefunden ist, bei welcher die ge- mittelte Amplitudenmodulation der Transmission ein Minimum aufweist und
- Auswahl und Festlegung des Kompensationsvolumenbereiches 24, 21 , 22, 221 , 222, 82 mit einer Anordnung des doppelbrechenden Materials mit fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden 94, 95, 99 im transparenten Kompensationsvolumenbereich 24, 21 , 22, 221 , 222, 82 in einer Ausrichtung der fixierten Bre- chungsindex-EIHpsoide 94, 95, 99, bei der die gemittelte Amplitudenmodulation der Transmission ein Minimum aufweist.
Dabei kann die durch die numerische Simulation ermittelte Transmission des Lichtmodulators 30, 40, 50, 60 bei unterschiedlichen Betrachtungswinkeln bzw. - richtungen L, S, R mit unterschiedlicher Wichtung in die Bestimmung des Minimums der Amplitudenmodulation einfließen
Die Anordnung des doppelbrechenden Materials mit den fixierten Brechungsindex- Ellipsoiden 94, 95, 99 im transparenten Kompensationsvolumenbereich 24, 21 , 22, 221 , 222, 82 erfolgt in der Ausrichtung, bei der die gemittelte Amplitudenmodulation der Transmission ein Minimum aufweiset, durch die Anordnung mindestens einer doppelbrechenden transparenten Folie, in der doppelbrechende Flüssigkris- tafle mit den fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden 94, 95, 99 in der entsprechenden Ausrichtung eingebettet sind. In die Ermittlung des Minimums der gemittelten Amplitudenmodulation kann der Betrachtungswinkelbereich (L-S-R) in Form eines Durchstrahlungswinkelbereiches beim transmissiven phasenmodulierenden Lichtmodulator und in Form eines Reflexionswinkelbereiches beim reflektiven phasenmodulierenden Lichtmodulator einbezogen werden.
Bezugszeichenliste
1 Erstes Pixel
2 Zweites Pixel
3 Drittes Pixel
4 Erste Elektrode
5 Zweite Elektrode
6 Dritte Elektrode
7 Massepotential-Elektrode
8 Schicht
81 Schicht
82 Kompensationsmatrix
9 Flüssigkristall
91 Flüssigkristall
92 Flüssigkristall
93 Flüssigkristall
94 Flüssigkristall
95 Flüssigkristall
96 Flüssigkristall
97 Flüssigkristall
98 Flüssigkristall
99 Flüssigkristall
10 Erster Lichtmodulator
11 Erster Volumenbereich
12 Zweiter Volumenbereich
13 Dritter Volumenbereich
14 Erstes Randgebiet
15 Zweites Randgebiet
16 Flächennormale
17 Erste Begrenzungsfläche
18 Zweite Begrenzungsfläche
19 Erstes Deckglas
20 Zweites Deckglas 1 Erste Kompensationsfolie 22 Zweite Kompensationsfolie
221 Kompensationsfolie
222 Kompensationsfolie 231 Erstes Gebiet 232 Zweites Gebiet 233 Drittes Gebiet 24 Dritte Kompensationsfolie 30 Dritter Lichtmodulator 40 Vierter Lichtmodulator 50 Fünfter Lichtmodulator
60 Sechster Lichtmodulator
61 Brechungs-Ellipsoid
62 Langachse
63 Kurzachsen UMI erste Modulationsspannung
UM2 zweite Modulationsspannung
UM3 dritte Modulationsspannung
G Massepotential
S senkrecht gerichtetes Licht R rechts schräg gerichtetes Licht
L links schräg gerichtetes Licht θ-i, 02 Kompensationswinkel αi,α2,c<3 Orientierungswinkel
L-S-R Betrachtungswinkelbereich

Claims

Patentansprüche
1. Phasenmodulierender Lichtmodulator, enthaltend eine optisch aktive Schicht mit mindestens einem optisch aktiven Volumenbereich und mit Begrenzungsflächen, an denen Mittel zur Ausbildung eines stationären Ausrichtungszustandes der optisch aktiven Schicht angebracht sind, wobei der optisch aktiven Schicht Flüssigkristalle mit vororientierten Brechungsindex- Ellipsoiden zugeordnet sind, deren Ausrichtung durch die Mittel zur Ausbildung eines stationären Ausrichtungszustandes der Flüssigkristalle pixelweise steuerbar ist, wobei der optisch aktiven Schicht mindestens ein transparenter Kompensationsvolumenbereich zugeordnet ist, der mindestens ein doppelbrechendes Material mit fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden enthält, und aufweisend einen ausgangsseitig angeordneten Polarisator, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechungsindex-Ellipsoide (94, 95; 99) des Kompensationsvolumenbereiches (24, 21 , 22, 221 , 222; 82) gegenüber den Brechungsindex-Ellipsoiden (9, 91 , 92, 93; 96, 97, 98) der optisch aktiven Schicht (8;81) in Abhängigkeit von der Orientierungsausrichtung der jeweils steuerbaren Brechungsindex-Ellipsoide (9, 91 , 92, 93, 96, 97, 98) der optisch aktiven Schicht (8; 81) im vorgesehenen Betrachtungswinkelbereich (L-S-R) derart ausgerichtet abgestimmt sind, dass im vorgesehenen Betrachtungswinkelbereich (L-S-R) eine gemittelte Amplitudenmodulation minimiert ausgebildet ist.
2. Lichtmodulator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationsvolumenbereich (24) eine transparente doppelbrechende Kompensationsfolie darstellt, die parallel zu einer Seite der optischen aktiven Schicht (8) angeordnet ist.
3. Lichtmodulator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsvolumenbereiche (21 , 22, 221 , 222) zwei transparente doppelbrechende Kompensationsfolien darstellen, die jeweils an entgegengesetzten Seiten parallel zur optisch aktiven Schicht (8) angeordnet sind.
4. Lichtmodulator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die doppelbrechenden Kompensationsfolien (21 , 22, 221 , 222, 24) in ihrer Ausrichtung fixierte Flüssigkristalle (94, 95) enthalten.
5. Lichtmodulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kompensationsfolien (221 , 222) eine Ausrichtung mit einem jeweils gleichgerichteten Kompensationswinkel (Θi) der fixierten Flüssigkristalle (94) aufweisen, wobei deren Kompensationswinkel (Θ-i) entgegengesetzt dem Orientierungswinkel (α3) der Flüssigkristalle (93) in der optisch aktiven Schicht (8) ist.
6. Lichtmodulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kompensationsfolien (21 , 22) zueinander sich kreuzende Ausrichtungen mit einem fixierten negativen Kompensationswinkel (Θi) und einem fixierten positiven Kompensationswinkel (Θ2) der Flüssigkristalle (94; 95) aufweisen.
7. Lichtmodulator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die optisch aktive Schicht (81) aus einem Kompensationsvolumenbereich (82) mit in ihrer Ausrichtung fixierten Flüssigkristallen (99) besteht, in dem eigenständige raumabgeschlossene und pixelbezogene Gebiete (231 , 232, 233) mit darin befindlichen steuerbaren, orientierbaren Flüssigkristallen (96, 97, 98) eingebettet sind, die innerhalb der Gebiete (231 , 232, 233) mittels der Mittel zur Ausbildung eines stationären Zustandes der Flüssigkristalie (96, 97, 98) ausrichtungssteuerbar sind.
8. Lichtmodulator nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Ausbildung eines stationären Zustandes der Flüssigkristalle (9, 91 , 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98) Elektroden (4, 5, 6, 7) sind, die den Pixeln (1 , 2, 3) der optisch aktiven Schicht (8, 81) zugeordnet sind.
9. Lichtmodulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtmodulator (30, 40, 50, 60) mit Freedericksz-Zellen und/oder DAP-Zellen und/oder TN-Zellen ausgelegt ist.
10. Lichtmodulator nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die fixiert ausgerichteten Flüssigkristalle (94, 95, 99) im transparenten Kompensationsvolumenbereich (24, 21 , 22, 221 , 222, 82) derart angeordnet sind, dass die gemittelte Amplitudenmodulation des Lichtmodulators (30, 40, 50, 60) ) minimiert ausgebildet ist, wenn für einen gegebenen Betrachtungswinkelbereich (L-S-R) die Mittelung über alle Orientierungen der Brechungsindex-Ellipsoide (9, 91 , 92, 93; 94, 95, 96, 97, 98, 99) der optisch aktiven Schicht (8, 81), die sich bei einer gesteuerten Phasenmodulation des Lichtmodulators (30, 40, 50, 60) ergeben, und des Kompensationsvolumenbereiches (24, 21 , 22, 221 , 222, 82) erfolgt.
11. Lichtmodulator nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die fixiert ausgerichteten Flüssigkristalle (94, 95, 99) im transparenten Kompensationsvolumenbereich (24, 21 , 22, 221 , 222, 82) derart angeordnet sind, dass die gemittelte Amplitudenmodulation des Lichtmodulators (30, 40, 50, 60) minimiert ausgebildet ist, wenn für einen gegebenen Betrachtungswinkelbereich (L-S-R) die Mittelung über alle Orientierungen der Brechungsindex-Ellipsoide (9, 91 , 92, 93; 94, 95, 96, 97, 98, 99) der optisch aktiven Schicht (8, 81 ), die sich bei einer gesteuerten Amplitudenmodulation des Lichtmodulators (30, 40, 50, 60) ergeben, und des Kompensationsvolumenbereiches (24, 21 , 22, 221 , 222, 82) mit einer vorgegebenen Wichtung erfolgt.
12. Verfahren zur Gewährleistung einer minimalen Amplitudenmodulation in phasenmodulierenden Lichtmodulatoren (30, 40, 50, 60), die mindestens einen transparenten optisch aktiven Volumenbereich (11 , 12, 13), dessen Brechungsindex-Ellipsoid pixelweise gezielt beeinflusst werden kann, und mindestens einen transparenten optisch aktiven Kompensationsvolumenbereich (24, 21 , 22, 221 , 222, 82) umfassen, der mindestens ein doppelbrechendes Material mit den fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden (94, 95, 99) enthält, wobei der transparente optisch aktive Volumenbereich (11 , 12, 13) und der transparente optisch aktive Kompensationsvolumenbereich (24, 21 , 22, 221 , 222, 82) so angeordnet sind, dass das den Betrachter erreichende Licht beide Volumenbereiche (11 , 12, 13; 24, 21 , 22, 221 , 222, 82) passiert, für die Lichtmodulatoren nach Anspruch 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das doppelbrechende Material mit den fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden (94, 95, 99) im transparenten Kompensationsvolumenbereich (24, 21 , 22, 221 , 222, 82) so ausgerichtet ausgewählt wird, dass eine gemittelte Amplitudenmodulation des Lichtmodulators (30, 40, 50, 60) minimiert ausgebildet wird, wenn für einen gegebenen Betrachtungswinkelbereich (L-S-R) die Mittelung über alle sich bei einer gesteuerten Phasenmodulation des Lichtmodulators (30, 40, 50, 60) ergebenden Orientierungen der Brechungsindex-Ellipsoide des optisch aktiven Volumenbereiches (11 , 12, 13) einschließlich der transparenten Kompensationsvolumenbereiche (24, 21 , 22, 221 , 222, 82) vorgenommen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Schritte durchgeführt werden:
- Festlegung eines Betrachtungswinkelbereiches (L-S-R), für den eine minimale gemittelte Amplitudenmodulation vorgesehen ist,
- Festlegung eines Variationsbereiches, in der ein von außen an den Lichtmodulator (30, 40, 50, 60) anlegbarer Parameter (UMi, UM2) UM3), der das Brechungsindex-Ellipsoid der optisch aktiven Schicht (8, 81) beeinflusst, während der Modulation variiert wird, - Festlegung einer ersten Ausrichtung des doppelbrechenden Materials mit fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden (94, 95, 99) im transparenten Kompensationsvolumenbereich (24, 21 , 22, 221 , 222, 82),
- Berechnung einer gemittelten Amplitudenmodulation durch numerische Simulation der Transmission oder Reflexion des Lichtmodulators (30, 40, 50, 60) und Ermittlung der Variationsbreite der Transmission oder Reflexion bei einer ersten Ausrichtung des doppelbrechenden Materials mit fixierten Brechungsindex- Ellipsoiden (94, 95, 99) im transparenten Kompensationsvolumenbereich (24, 21 , 22, 221 , 222, 82) unter Variation des Betrachtungswinkels über den gesamten Betrachtungswinkelbereich (L-S-R) und unter Variation des von außen an den Lichtmodulator (30, 40, 50, 60) anlegbaren Parameters (UMi, UM2, UM3) über den gesamten Variationsbereich,
- Festlegung einer weiteren Ausrichtung des doppelbrechenden Materials mit fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden (94, 95, 99) im transparenten Kompensationsvolumenbereich (24, 21 , 22, 221 , 222, 82) und Wiederholung der numerischen Simulation, bis eine Ausrichtung des doppelbrechenden Materials mit fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden (94, 95, 99) im transparenten Kompensationsvolumenbereich (24, 21 , 22, 221 , 222, 82) gefunden ist, bei welcher die gemittelte Amplitudenmodulation der Transmission oder Reflexion ein Minimum aufweist, und
- Auswahl und Festlegung eines Kompensationsvolumenbereiches (24, 21 , 22, 221 , 222, 82) mit einer Anordnung des doppelbrechenden Materials (94, 95, 99) in einer Ausrichtung der fixierten Brechungsindex-Ellipsoide, bei der die gemittelte Amplitudenmodulation der Transmission oder Reflexion und somit die gemittelte Amplitudenmodulation ein Minimum aufweist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die numerische Simulation ermittelte gemittelte Amplitudenmodulation des Lichtmodulators (30, 40, 50, 60) bei unterschiedlichen Betrachtungswinkeln (L, S1 R) mit unterschiedlicher Wichtung in die Bestimmung des Minimums der Amplitudenmodulation einfließt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung des doppelbrechenden Materials mit den fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden (94,
95, 99) im transparenten Kompensationsvolumenbereich (24, 21 , 22, 221 , 222, 82) in der Ausrichtung, bei der die gemittelte Amplitudenmodulation ein Minimum aufweist, durch die Anordnung mindestens einer doppelbrechenden transparenten Folie erfolgt, in der Flüssigkristalle mit den fixierten Brechungsindex-Ellipsoiden (94, 95, 99) in der entsprechenden Ausrichtung eingebettet sind.
16. Verfahren nach Anspruch 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in die Ermittlung des Minimums der gemittelten Amplitudenmodulation der Betrachtungswinkelbereich (L-S-R) in Form eines Durchstrahlungswinkelbereiches beim transmissiven phasenmodulierenden Lichtmodulator und in Form eines Reflexionswinkelbereiches beim reflektiven phasenmodulierenden Lichtmodulator einbezogen wird.
PCT/EP2008/051001 2007-01-31 2008-01-29 Phasenmodulierender lichtmodulator und verfahren zur gewährleistung einer minimalen amplitudenmodulation in phasenmodulierenden lichtmodulatoren WO2008092839A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009547660A JP5349331B2 (ja) 2007-01-31 2008-01-29 位相変調光変調器及び位相変調光変調器における振幅変調を最小限に抑える方法
US12/525,451 US8928825B2 (en) 2007-01-31 2008-01-29 Method for ensuring a minimal amplitude modulation in phase-modulating light modulators

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007005821A DE102007005821B4 (de) 2007-01-31 2007-01-31 Lichtmodulator und Verfahren zur Gewährleistung einer minimalen Amplitudenmodulation in phasenmodulierenden Lichtmodulatoren
DE102007005821.9 2007-01-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008092839A1 true WO2008092839A1 (de) 2008-08-07

Family

ID=39315604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/051001 WO2008092839A1 (de) 2007-01-31 2008-01-29 Phasenmodulierender lichtmodulator und verfahren zur gewährleistung einer minimalen amplitudenmodulation in phasenmodulierenden lichtmodulatoren

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8928825B2 (de)
JP (1) JP5349331B2 (de)
DE (1) DE102007005821B4 (de)
TW (1) TWI387817B (de)
WO (1) WO2008092839A1 (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102188077B1 (ko) * 2013-12-11 2020-12-07 삼성전자주식회사 빔 결합/분배 변조기. 이를 이용한 디스플레이 장치, 및 공간 광 변조 방법
US10248081B2 (en) 2017-03-10 2019-04-02 Microsoft Technology Licensing, Llc Holographic phase and amplitude spatial light modulation
US10809529B2 (en) 2017-06-15 2020-10-20 Microsoft Technology Licensing, Llc Optical device having multiplexed electrodes
US10181336B1 (en) 2017-08-08 2019-01-15 Microsoft Technology Licensing, Llc Multi-beam optical system for fast writing of data on glass
US10236027B1 (en) 2018-02-12 2019-03-19 Microsoft Technology Licensing, Llc Data storage using light of spatially modulated phase and polarization
GB201803948D0 (en) * 2018-03-12 2018-04-25 Mbda Uk Ltd An imaging device
JP7227060B2 (ja) * 2018-04-13 2023-02-21 浜松ホトニクス株式会社 半導体発光素子
CN111081604A (zh) * 2019-12-02 2020-04-28 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 微发光二极管转移装置及微发光二极管转移方法
WO2021139646A1 (zh) * 2020-01-10 2021-07-15 京东方科技集团股份有限公司 液晶显示面板及其制备方法、显示装置
CN113138505A (zh) * 2021-02-23 2021-07-20 西北工业大学 一种铁电液晶几何相位器件及其制备系统和制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5240636A (en) * 1988-04-11 1993-08-31 Kent State University Light modulating materials comprising a liquid crystal microdroplets dispersed in a birefringent polymeric matri method of making light modulating materials
US6867834B1 (en) * 1999-09-16 2005-03-15 Merck Patent Gmbh Optical compensator for LCD including stacked films of only one O-plate, one A-plate and two negative C-plate retarders

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1318045C (en) * 1988-04-11 1993-05-18 J. William Doane Low loss liquid crystal modulator for coloring and shaping a light beam
DE4339395B4 (de) * 1992-11-18 2007-11-29 Fujifilm Corp. Optisch anisotropes Element und Verfahren zur Herstellung desselben
JP3557290B2 (ja) * 1995-04-11 2004-08-25 富士写真フイルム株式会社 光学補償シート、その製造方法及び液晶表示装置並びにカラー液晶表示装置
JP3282986B2 (ja) 1996-02-28 2002-05-20 富士通株式会社 液晶表示装置
US5777706A (en) * 1996-05-17 1998-07-07 Motorola, Inc. Nematic liquid crystal phase spatial light modulator for enhanced display resolution
KR100807139B1 (ko) * 2000-05-15 2008-02-27 후지필름 가부시키가이샤 광학 보상 시트, 편광판, 및 액정 표시 장치
US7471369B2 (en) * 2001-01-11 2008-12-30 Sipix Imaging, Inc. Transmissive or reflective liquid crystal display and process for its manufacture
KR20040061343A (ko) * 2002-12-30 2004-07-07 엘지.필립스 엘시디 주식회사 오. 씨. 비 모드 액정표시장치
US7034907B2 (en) * 2003-02-11 2006-04-25 Kent State University Stressed liquid crystals as an ultra-fast light modulating material consisting of unidirectionally oriented liquid crystal micro-domains separated by polymer chains
US7484887B2 (en) * 2003-02-20 2009-02-03 Ysis Incorporated Digitally modified resistive output for a temperature sensor
JP4421271B2 (ja) * 2003-11-28 2010-02-24 東芝モバイルディスプレイ株式会社 液晶表示装置
JP4686164B2 (ja) 2004-10-18 2011-05-18 東芝モバイルディスプレイ株式会社 液晶表示装置
TWI323797B (en) * 2005-03-14 2010-04-21 Au Optronics Corp Liquid crystal display and fabrication method thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5240636A (en) * 1988-04-11 1993-08-31 Kent State University Light modulating materials comprising a liquid crystal microdroplets dispersed in a birefringent polymeric matri method of making light modulating materials
US6867834B1 (en) * 1999-09-16 2005-03-15 Merck Patent Gmbh Optical compensator for LCD including stacked films of only one O-plate, one A-plate and two negative C-plate retarders

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHIGRINOV V G ET AL: "28.1 : Invited Paper : LCD Optimization and Modeling", 2004 SID INTERNATIONAL SYMPOSIUM. SEATTLE, WA, MAY 25 - 27, 2004; [SID INTERNATIONAL SYMPOSIUM], SAN JOSE, CA : SID, US, vol. XXXV, 25 May 2004 (2004-05-25), pages 982 - 985, XP007011887 *
JONES M ET AL: "TN-LCD Wide Viewing Angle Optimization", 19000101, 1 January 1900 (1900-01-01), XP007008735 *
KAMINADE T ET AL: "HYBRID ALIGNED ROD-LIKE LIQUID CRYSTALLINE POLYMER FILM AS VIEWING ANGLE COMPENSATOR FOR NW-TN-LCDS: IMPROVEMENT OF GRAY SCALE PERFORMANCE", IEICE TRANSACTIONS ON ELECTRONICS, ELECTRONICS SOCIETY, TOKYO, JP, vol. E83-C, no. 10, 1 October 2000 (2000-10-01), pages 1588 - 1592, XP000970179, ISSN: 0916-8524 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010517105A (ja) 2010-05-20
TWI387817B (zh) 2013-03-01
TW200844603A (en) 2008-11-16
US8928825B2 (en) 2015-01-06
JP5349331B2 (ja) 2013-11-20
DE102007005821B4 (de) 2013-11-14
DE102007005821A1 (de) 2008-08-14
US20100118219A1 (en) 2010-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007005821B4 (de) Lichtmodulator und Verfahren zur Gewährleistung einer minimalen Amplitudenmodulation in phasenmodulierenden Lichtmodulatoren
DE2855841C2 (de)
EP0509025B1 (de) Elektrooptisches flüssigkristallschaltelement
DE19813490B4 (de) Verfahren zur Erzeugung von zwei Domänen innerhalb einer Flüssigkristallschicht, LCD-Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung dieser Vorrichtung
DE19829226B4 (de) Flüssigkristallanzeige und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE69333703T2 (de) Verdrillt-nematische Flüssigkristallanzeigevorrichtung
DE69831197T2 (de) Herstellungsverfahren für einen räumlichen Lichtmodulator
DE4000451B4 (de) Elektrooptisches Flüssigkristallschaltelement
DE102004031440B4 (de) Kompensationsfilm, Herstellverfahren für einen solchen sowie LCD unter Verwendung eines solchen
DE102005030604B4 (de) LCD mit großem Betrachtungswinkel sowie Herstellverfahren für dieses
EP0525473A2 (de) Bilddarstellungseinrichtung mit Flüssigkristallzelle
WO2014016403A1 (de) Polarisationsgitter für schräge einfallswinkel
WO2014131774A1 (de) Optischer flüssigkristall-phasenmodulator
WO2011067265A1 (de) Phasenmodulator zum modulieren von mit dem phasenmodulator wechselwirkenden licht
DE10337524B9 (de) Reflektive Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit cholesterischem Flüssigkristallfarbfilter und Verfahren zum Herstellen derselben
EP0611981A1 (de) Optisches Bauelement
EP0756193A1 (de) Verfahren zur Erzeugung von Kippwinkeln in PPN-Schichten
DE102007028371A1 (de) Einrichtung zur Lichtmodulation
DE60120699T2 (de) Flüssigkristallanzeige mit o- und e-typ polarisatoren
DE102013105203B4 (de) Als aktiver Verzögerer wirkendes Panel und das Panel aufweisendes 3-dimensionales stereoskopisches Bildanzeigesystem
DE112013006896T5 (de) Flüssigkristallanzeige und der Flüssigkristallbildschirm
DE10331298B4 (de) Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit cholesterischen Flüssigkristall
DE102020006442B3 (de) Optisches Element mit variabler Transmission, Verfahren zur Herstellung eines solchenoptischen Elements und Verwendung eines solchen optischen Elements in einem Bildschirm
WO2012084752A1 (de) Lichtmodulationseinrichtung
DE3327272C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08708318

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2009547660

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12525451

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08708318

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1