混合扭曲向列相模式的液晶盒参数对硅基液晶显示器的影响

90°混合扭曲向列相液晶(MTN)模式因其良好的关态色散特性、低驱动电压而被应用于小型或者微型硅基液晶显示器(LCOS)。针对MTN模式,模拟研究了液晶弹性常数、介电各向异性、预倾角以及盒厚变化对显示效果的影响,研究结果为硅基液晶显示器的开发提供了一定的理论依据。     

GSP 插入LCOS 的可行性探讨

硅基液晶(LCOS)是最适合用于全息视频显示的空间光调制器之一,但是受限于小衍射角和低分辨率的特性,当前市场上的LCOS并不完全适用。近年来出现的超常表面(例如,间隙表面等离子体激元)具有独特的特性,提供了一种新的对光传播进行控制的方法。文中采用数值方法研究了在LCOS中插入超常表面结构,旨在解决小衍射角和低分辨率的问题。为了实用化,使用铝作为金属层、三氧化二铝层作为电介质层,生成GSP结构。首先,研究了铝在可见光频率的光学特性以及相应的法布里珀罗共振子模型。然后将初始GSP结构插入到LCOS中,得到液晶中的电场分布,进一步观察液晶中指向矢分布的变化。数值模拟的结果表明,所提出的结构对远场衍射光具有一定的影响,并且全息显示的视场角也发生一些改变。因此,这里提出的在LCOS装置中插入GSP的方案在技术上是可行的。     

Packaging of a 128 by 128 liquid-crystal-on-silicon spatial lightmodulator using self-pulling soldering

A self-pulling soldering technology has been demonstrated for assembling liquid crystal on silicon (LCOS) spatial light modulators (SLMs). Solder joints with different profiles and sizes are designed to provide vertical surface tension forces to control the gap accommodating the ferroelectric liquid crystal (FLC) layer in the range of a micron with sub-micron uniformity. This technology provides an automatic, batch assembly process for a LCOS SLM through one reflow process. The component designs and process optimization are described, and the first operational results are presented     

基于光源偏振补偿的硅基液晶激光三维显示光学引擎

基于光源偏振补偿硅基液晶(LCOS)光学引擎的激光三维(3D)显示系统对传统的LCOS光学引擎引起的偏振光损失进行了补偿,使经由照明系统进入光学引擎的不同偏振方向的激光全部参与成像,既可以实现激光3D立体显示,还提高了二维(2D)显示时的光能利用率。进行2D显示时,入射激光的s偏振光和p偏振光分别对应于不同LCOS同时成像,成像后的图像在屏幕上相互叠加,投影后图像的亮度约为未进行偏振补偿时的2倍。当输入3D视频信号时,正交偏振的p偏振光和s偏振光分别对应于左右眼图像同时成像,观看者配戴由正交偏振片制成的眼镜,可实现双像分离,实现激光3D显示。     

用全漏光导波技术测量反射式混合型扭曲向列相液晶盒的指向矢分布

架设了全漏光导波测量系统并对反射式混合型扭曲向列相液晶盒进行了光学测量,氦氖激光经过处理后变为s偏振光或p偏振光,然后通过棱镜耦合使某一偏振状态的光进入液晶盒并采集不同电压下与入射角相关的不同偏振光组合的反射信号。进而结合多层光学4×4矩阵和弹性连续体理论对液晶盒的不同状态组合的反射信号模拟预测并与实验数据进行拟合,就得到了指向矢在液晶盒内的倾角和扭曲角以及在不同电压下的分布情况。     

Photogeneration of High Pretilt Angles of Nematic Liquid Crystals by Non‐Polarized Light Irradiation of Azobenzene‐Containing Polymer Films

A vertical‐alignment (VA) cell of nematic liquid crystals (LCs) was prepared using photoirradiated thin films of a poly(methacrylate) with mesogenic moieties of 4‐trifluoromethoxyazobenzene as the side chains. Optical anisotropy was generated by oblique irradiation of the azobenzene‐containing polymer films with non‐polarized UV light, followed by annealing treatment to enhance the photodichroism, which displayed thermal stability. The combination of oblique exposure to non‐polarized UV light and subsequent annealing treatment brought about high pretilt angles of nematic LCs so that a photoaligned VA LC cell was fabricated. The photopatterned LC cell exhibited electro‐optical properties with excellent optical quality when a voltage was applied even after heating at 100 °C for several hours.     

负性液晶垂面排列(VA)盒中壁的研究

文章从理论上概述了外场作用下向列相液晶盒中出现的Bloch壁,使用负性液晶对两种垂面排列(VA)盒进行实验研究。两种液晶盒均使用垂面聚酰亚胺(PI)作为取向层,一种盒涂敷PI后使用了后工艺过程,另一种盒涂敷PI而没有后工艺过程。第一种VA盒在强场作用下出现壁,它事实上验证了涂敷PI后工艺过程的有效性。在外场作用下,第二种VA盒出现不同的不稳定现象。     

LED-Based Projection Systems

A novel design methodology for LED-array-based projection displays has been developed. By combining etendue limitation, system intensity, and efficiency requirements, a novel parameter space is proposed. Using this parameter space, LED lens-array and compound parabolic concentrator (CPC)-array illumination systems have been designed. A 1000-lm LED light source is built. Based on these lens-array and CPC-array illuminators, several LED-based liquid crystal on silicon (LCOS) projection systems are suggested. Among them, a one-panel LCOS projection system is proposed and tested. The method discussed here should be useful in the design of LED-array illumination systems for projectors in general.     

液晶双折射效应的再研究

通过改变加在液晶盒上的电压和入射光的波长．利用分光光度计测量偏振光通过液晶盒的透射率，对液晶的双折射效应进行了深入研究，得出了液晶双折射率随电压变化的规律。所得结论为偏光器件的设计与制作提供了依据。     

楔型液晶盒对入射激光偏振态的影响

为了研究手性液晶传输距离的变化对入射激光偏振态的影响,通过连续改变入射激光在手型液晶中的传输距离,楔型手性液晶盒可以有效地改变入射激光束的偏振状态,使之从初始的线偏振状态变成了近似的圆偏振光,且同初始的入射偏振方向无关。理论计算和实验结果表明,该方法可用于液晶退偏器的理论分析和设计。     

温度对液晶波前校正器响应速度及LUT的影响研究

温度起伏会对液晶器件的相位调制特性、响应速度有影响,从而影响自适应光学系统中的液晶波前校正器的相位调制精度。针对该问题,本文研究了温度对512×512像素的硅基液晶波前校正器(LCOS)的LUT(look-up table)的影响,正是由于LUT的变化导致其相位调制特性不同;实验测量了不同温度下LCOS的时间和相位响应特性,由此计算了对应的LUT,利用最小二乘拟合方法对得到的数据进行拟合,给出了16～26℃范围内的关系式,利用此关系式可以获得该温度范围内不同温度下合理的LUT。我们在LCOS上施加闪耀光栅灰度图后,对不同LUT下入射光束的衍射效率分别进行测量,结果表明我们利用关系式内对应温度下的LUT取代LCOS中固定值的LUT方法可以克服温度的起伏带来的影响,提高LCOS的相位调制能力。本方法对于液晶器件在自适应光学、显示等领域的应用也有帮助。     

负性液晶垂面排列（VA）盒中壁的研究

文章从理论上概述了外场作用下向列相液晶盒中出现的Bloch壁,使用负性液晶对两种垂面排列（VA）盒进行实验研究。两种液晶盒均使用垂面聚酰亚胺（PI）作为取向层,一种盒涂敷PI后使用了后工艺过程,另一种盒涂敷PI而没有后工艺过程。第一种VA盒在强场作用下出现壁,它事实上验证了涂敷PI后工艺过程的有效性。在外场作用下,第二种VA盒出现不同的不稳定现象。     

LCOS技术的发展

介绍了LCOS器件结构,应用中的关键问题。描述了投影显示关键参数（分辩率、对比度、投影光学、系统的光通量、彩色化、灯及屏幕）及优化方法。讨论了有街于研究开发的问题。主要有液晶显示的各种电光效应。     

Cover Picture: Thermotropic Liquid Crystals as Substrates for Imaging the Reorganization of Matrigel by Human Embryonic Stem Cells (Adv. Funct. Mater. 5/2006)

New approaches to the culture of cells and measurements of cell–extracellular‐matrix interactions are suggested in the Full Paper by Abbott and co‐workers on p. 618. The culture of human embryonic stem cells (hESCs) on interfaces of a thermotropic liquid crystal that are decorated with thin films of the extracellular matrix, Matrigel, are investigated. The cover image shows the polarized light microscopy image of hESCs cultured for three days on a Matrigel‐coated film of liquid crystal hosted within a TEM grid. The hESCs reorganized the Matrigel, leading to patterned orientations of the liquid crystal. We have investigated the culture of human embryonic stem cells (hESCs) on interfaces of the thermotropic liquid crystal, TL205, that are decorated with thin films of the extracellular matrix, Matrigel. hESCs seeded at the liquid‐crystal/Matrigel interface survive for weeks, and cell colonies grow over this time. The cells show levels of differentiation comparable to that observed for cells on Matrigel‐coated glass controls. Polarized and fluorescence microscopy reveal that the orientational order of the liquid crystal is coupled to the presence and organization of Matrigel. This enables straightforward imaging of the reorganization of Matrigel by the hESCs through changes in the appearance of the liquid crystal when observed using polarized light microscopy. The coupling between Matrigel and TL205 thus provides a simple tool for monitoring the reorganization of the Matrigel film over time. Our results suggest new approaches to the culture of cells and measurements of cell–extracellular‐matrix interactions.     

一种用于液晶分子取向排列的紫外光聚合物PV4研究

研究了紫外光聚合物材料ＰＶ４的化学性质;采用偏光显微照相技术,研究厂这种材料膜对液晶ＬＣ－６７１０Ａ的取向能力;用原子力显微镜（ＡＦＭ）,研究了光聚合前后聚合物取向膜微观形貌的变化;测最了这种材料引起的液晶预倾角、单面光控取向层扭曲向列液晶显示器件（ＴＮ－ＬＣＤ）的电光特性和时间响应特性;分析了液晶分子取向排列的机理。     

基于CPLD的Si基液晶芯片显示驱动

以复杂可编程逻辑器件(CPLD))作为QVGA微显示视频核心控制单元,搭建LCOS微显示芯片驱动系统.通过对CPLD编程产生与微显示芯片相匹配的控制信号与显示数据信号,实现对显示芯片的驱动控制,向微显示芯片输入16帧顺序16级灰度电压测试信号以测试像素的灰度响应.测试结果表明电压灰度响应正确,通过控制行列坐标的方式产生测试图像,驱动微显示芯片显示出测试图像,验证了LCOS微显示芯片显示功能的正确性,显示效果良好,视频刷新频率可达到60 Hz.     

硅基液晶（LCOS）与反射显示模式的关态特性

文章概述了硅基液晶（LCOS）所使用的反射式显示模式的关态特性,研究基础是均匀扭曲液晶盒的Jones矩阵,同时介绍了郭海成提出的参数空间方法和基于光学等价定理的“理想”模式,并强调了显示模式本身引起的光学色散,而光的利用率要求备选模式落在参数空间曲线的极值点附近。     

液晶光阀(LCLV)实时假彩色编码

本文利用液晶光阀实现了光学密度图像的实时假彩色编码。文章采用一种简化混合场效应模式,数学地分析了液晶光阀对读出线偏振光的偏振态的调制作用,给出了投影光束的光强与液晶层上的电压、读出光的偏振方向和波长的关系,讨论了液晶光阀假彩色编码的原理和实质,并得到了实际假彩色编码的结果。     

激光诱导液晶定向研究

报道了一种新的激光诱导液晶定向技术。用偏振激光辐照两块涂有聚乙烯醇（ＰＶＡ）和甲基橙（ＭＯ）混合物薄膜的玻璃基片,再按激发光偏振态相互垂直的方向组装为液晶（ＬＣ）盒,用光诱导法获得盒内液晶分子的扭曲向列排列,该盒可使入射线偏振光旋转９０°。用１ＧＷ／ｃｍ２强激光辐照后,盒内ＬＣ分子取向不变,因而可望用于制备强激光系统中偏光控制器以改善光束质量。     

纯相位硅基液晶器件的芯片级封装技术

本文讨论了纯相位硅基液晶器件(liquid crystal on silicon device,LCOS)的芯片级封装技术.包括具体基础工艺介绍、关键工艺分析及封装检测、质量控制方法等.其中详细介绍了工艺步骤中的玻璃基板和硅基板的光学预先检测、基板清洗、取向层处理、胶水涂覆、组装封装及灌注液晶工艺.同时在密封胶水涂覆、灌注液晶及如何控制器件厚度的原则问题上做出了重点阐述,最后定义了优质封装质量的纯相位硅基液晶器件应该具备的基本要素.