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视点可控液晶光栅的研究

光子学报 2016年第7期45卷 197-204页

作者：褚子航张永爱何林昌靳涛周雄图郭太良杨兰福州大学物理与信息工程学院福州350002 集美大学理学院福建厦门361021

提出一种双层交错结构的驱动电极控制液晶分子偏转的可控液晶光栅.利用光刻和镀膜工艺在玻璃基板上制作掺铝氧化锌-二氧化硅-掺铝氧化锌双层交错结构的驱动电极,采用液晶成盒工艺将制备好的驱动电极基板和公共电极基板组装成液晶盒.与... 详细信息

提出一种双层交错结构的驱动电极控制液晶分子偏转的可控液晶光栅.利用光刻和镀膜工艺在玻璃基板上制作掺铝氧化锌-二氧化硅-掺铝氧化锌双层交错结构的驱动电极,采用液晶成盒工艺将制备好的驱动电极基板和公共电极基板组装成液晶盒.与传统单层控制电极相比,双层交错电极实现了基板的无缝覆盖,避免了各电极存在的空白区,使得器件的控制区域变得完整与灵活.光学显微镜测试表明,掺铝氧化锌第一电极和第二电极的宽度为275.8,两者之间通过SiO2介质层隔离并相互交错覆盖在玻璃基板上.结合液晶光栅驱动电路,可控液晶光栅能有效地控制遮光区与透光区的比值,实现不同3D视差图片在同一套系统中的实时切换播放,在多视点3D实时切换显示领域有一定的应用前景.

关键词：自由立体显示视点可控驱动电极液晶光栅狭缝光栅光学仿真

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时分全分辨率可控液晶光栅设计

光子学报 2015年第11期44卷 113-118页

作者：林婷张永爱褚子航周雄图郭太良福州大学物理与信息工程学院福州350002

设计了一种可实现分光效果的可控液晶光栅.该液晶光栅由双层交错结构的驱动电极来控制液晶偏转,避免了单层控制电极之间的空白区,增加了控制面积,同时还实现了快速切换,补给了因空间分割损失的图像信息,从而使空分与时分结合实现时分全... 详细信息

设计了一种可实现分光效果的可控液晶光栅.该液晶光栅由双层交错结构的驱动电极来控制液晶偏转,避免了单层控制电极之间的空白区,增加了控制面积,同时还实现了快速切换,补给了因空间分割损失的图像信息,从而使空分与时分结合实现时分全分辨率的自由立体显示.利用光刻和镀膜工艺在玻璃基板上制作氧化铟锡-二氧化硅-掺铝氧化锌双层交错结构的驱动电极,采用液晶成盒工艺将制备好的驱动电极基板和公共电极基板组装成液晶盒.光学显微镜测试表明,氧化铟锡第一电极和掺铝氧化锌第二电极的宽度为275.8μm,两者之间通过SiO2介质层隔离并相互交错覆盖在玻璃基板上.结合液晶光栅驱动电路,能有效地控制遮光区与透光区的切换,从而实现时分全分辨率可控液晶光栅.

关键词：自由立体显示全分辨率驱动电极液晶光栅狭缝光栅光学仿真双视点

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液晶光栅相控阵偏转波前测量方法研究

激光技术 2012年第5期36卷 645-648页

作者：郑春艳杨若夫刘艺吴健电子科技大学光电信息学院成都610054 电子科技大学物理电子学院成都610054

为了测试相控阵激光雷达的关键器件液晶光栅相控阵的偏转光束波前,以监控和评价雷达扫描光束的质量,采用带有光束变向功能的径向剪切干涉测量方法,进行了理论分析和实验验证,取得了口径为10mm×10mm的偏转波前测试系统与商用WYKO干涉仪... 详细信息

为了测试相控阵激光雷达的关键器件液晶光栅相控阵的偏转光束波前,以监控和评价雷达扫描光束的质量,采用带有光束变向功能的径向剪切干涉测量方法,进行了理论分析和实验验证,取得了口径为10mm×10mm的偏转波前测试系统与商用WYKO干涉仪的比对测试数据。两种仪器对同一块平面样板测出的波前之差的峰谷值小于λ/20,均方根值小于λ/200,还取得了实测液晶光栅相控阵不同偏转光束的波前数据。结果表明,该方法可以对液晶光栅相控阵的偏转波前进行高精度测试。

关键词：测量与计量偏转波前测量径向剪切干涉液晶光栅光学相控阵

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液晶光栅三基色的电光特性研究

光电子技术 2009年第3期29卷 161-163页

作者：黄翀郑泽浩欧阳艳东吴永俊沈奕汕头大学物理系广东汕头515063 汕头超声显示器有限公司广东汕头515041

用MLC-7700-100向列相液晶制备光栅常量为100μm、占空比为0.5的液晶光栅。并且温度为25℃时,在频率为100 Hz的交流电压驱动下,用UV-Vis 8500型双光束紫外/可见分光光度计测试液晶光栅三基色R(700.0 nm)、G(546.1 nm)、B(435.8 nm)的电... 详细信息

用MLC-7700-100向列相液晶制备光栅常量为100μm、占空比为0.5的液晶光栅。并且温度为25℃时,在频率为100 Hz的交流电压驱动下,用UV-Vis 8500型双光束紫外/可见分光光度计测试液晶光栅三基色R(700.0 nm)、G(546.1 nm)、B(435.8 nm)的电光特性,得到三基色的T-V电光特性曲线,分析液晶光栅在对三基色的光谱特性变化。结果表明,液晶光栅在电压驱动下三基色的电光特性变化比较大,透射率差值最大为6.11%,最小为1.13%,以此作为基础,可对颜色进行一定的校正和补偿,以获得精确的色调和色饱和,便于进一步研究液晶光栅作为光学器件的显示性能。

关键词：液晶光栅三基色透射率电光特性

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液晶光栅相位检测的研究

液晶光栅相位检测的研究

作者：石明亮电子科技大学

学位级别：硕士

液晶作为一种应用广泛的特殊功能性材料,它既具有液体的流动性、粘滞性,又具有晶体的各项异性。在液晶的众多特性中,液晶电控双折射效应是非常重要的一个特征。液晶类器件的快速发展使自适应光学、空间光通讯等系统的小型化、低成本化... 详细信息

液晶作为一种应用广泛的特殊功能性材料,它既具有液体的流动性、粘滞性,又具有晶体的各项异性。在液晶的众多特性中,液晶电控双折射效应是非常重要的一个特征。液晶类器件的快速发展使自适应光学、空间光通讯等系统的小型化、低成本化成为可能。而相位调制准确性是其有效应用的关键,但受限于测量方法的限制,液晶器件的相位调制性能很难准确测量与标定。液晶光栅相位检测技术是目前国内外研究的一个难点,本论文针对现有液晶光栅相位检测抗干扰能力差、检测通用性不强及相位恢复算法复杂等不足,提出了一种新的液晶光栅相位测量方法。鉴于液晶光栅不易获得等因素,实验过程中选用剪切板作为测试光路检测器件,以验证方法的有效性。本论文针对液晶光栅首次提出正交移相共轭干涉的检测方法,主要研究其中基本理论和关键技术。研究工作包括以下几个方面:1.针对液晶光栅对偏振入射的要求,研究正交移相实现方法,基于本测量方法的光路中只有很短的部分非共轴,其余均为完全共轴系统,由此实现准共光路的系统结构,提高检测系统抗外界干扰能力;2.研究衍射型液晶器件调制相位检测实现手段,利用琼斯矩阵推导出液晶光栅相位反演的求解方法,本论文的原理为将移相干涉以及相位共轭技术相结合进行,并在移相干涉技术中将入射光正交偏振分解为一路移相参考臂和一路信号臂,从而该部分光路可实现共光路入射进入液晶光栅进行液晶调制相位的检测,且结合移相干涉技术复原液晶光栅的调制相位,这与普通液晶光栅相位检测中的非共光路测量以及调制相位恢复算法繁杂有较大的区别;3.构建通用型液晶光栅相位检测系统,验证并评价该方法的系统性能,并通过测量剪切板的波前相位分布验证了该方法的有效性,光路设计中提及的共轭光学系统可实现强衍射型液晶光学器件的相位检测。

关键词：液晶光栅剪切板相位检测正交移相相位恢复算法

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液晶光栅的设计优化及耦合效率研究

液晶光栅的设计优化及耦合效率研究

作者：陈艳东南大学

学位级别：硕士

头戴式显示器作为一种穿戴式显示设备,需要满足小型化、轻量化、色彩饱和等特点,而简单轻巧的光波导是实现AR显示最有潜力的元件之一。光入和光出的耦合元件,以及微型化的显示器件作为关键元件,决定了整个系统的体积,因此,研究和制备大... 详细信息

头戴式显示器作为一种穿戴式显示设备,需要满足小型化、轻量化、色彩饱和等特点,而简单轻巧的光波导是实现AR显示最有潜力的元件之一。光入和光出的耦合元件,以及微型化的显示器件作为关键元件,决定了整个系统的体积,因此,研究和制备大耦合效率的耦合元件具有重要意义。为制备性能优良的小尺寸头戴式显示器,本文从波导耦合元件和整个显示系统设计的角度出发,对目前的波导结构提出了优化方法。本文研究了一种新型结构的液晶光栅:偏振体全息光栅(Polarization Volume Grating,PVG)。该光栅由液晶材料制备并保留了体全息光栅的相关性质,如布拉格衍射等,且具有更大的响应带宽,同时也保留了普通液晶偏振光栅(Liquid Crystal Polarization Grating,LCPG)的偏振敏感性。本文将PVG置于波导应用环境中进行联合建模仿真,使用有限元法分析并对比研究了不同条件下PVG的耦合效率和响应带宽。研究了液晶光栅的制备流程和相关参数,通过改善偏振全息法的曝光光路和制备液晶光栅的关键技术,获得了高衍射效率的PVG波导结构。本文还提出一种结构紧凑的波导显示系统方案,将共同构成图像源部分的光源与反射型空间光调制器(Spatial Light Modulator,SLM)分开置于波导外侧的不同位置。该系统中采用具有大角度、高布拉格衍射效率的透射式PVG作为入耦合光学元件,PVG一侧与波导表面贴合,另一侧与反射型SLM紧密贴合,光源位于入耦合光学元件所在波导表面的对侧,从而实现了超薄结构的波导显示系统。通过仿真方式验证了系统设计理念的可行性,仿真结果表明透射式PVG可以作为入耦合光学元件,实现波导光学成像。该系统通过重新排布元件位置可以从多个维度减小波导的尺寸,大大减小波导系统的体积和重量,有利于头戴式显示器小型化的发展。

关键词：液晶光栅偏振体全息光栅耦合效率制备工艺波导系统

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具有可变电控光栅常数的液晶光栅

中国光学 2012年第3期5卷 296-301页

作者：黄翀欧阳艳东汕头大学理学院广东汕头515063

针对现有液晶光栅器件存在的光栅常数不能变化、电极尖端放电、边缘效应等缺点,设计了一种可转换光栅常数的液晶光栅。通过控制不同导电区的通断电,使液晶光栅不同区域产生透光与不透光,实现光栅常数的转换;液晶光栅梳状电极端部的圆弧... 详细信息

针对现有液晶光栅器件存在的光栅常数不能变化、电极尖端放电、边缘效应等缺点,设计了一种可转换光栅常数的液晶光栅。通过控制不同导电区的通断电,使液晶光栅不同区域产生透光与不透光,实现光栅常数的转换;液晶光栅梳状电极端部的圆弧状设计,避免了尖端放电现象,减小了边缘效应的影响。以He-Ne激光为光源,用WGD-8A型组合式多功能光栅光谱仪对所设计的液晶光栅器件进行了测量,结果表明:通过控制导电区的变化实现了光栅常数的转变,在2～3.4 V电压驱动下,具有3种不同光栅常数的液晶光栅的1级衍射光强逐渐增强,且其衍射光强的差值不断增大,达到了预期设计目的。设计的液晶光栅在视差栅栏、光栅尺等方面有好的应用前景。

关键词：液晶光栅光栅常数电控常数圆端梳状电极

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电场边缘效应对液晶光栅特性的影响

液晶与显示 2007年第1期22卷 61-64页

作者：王俐卢亚雄黄子强邹杰宇蔡宁电子科技大学光电信息学院四川成都610054

建立了液晶光栅与等效矩形光栅之间的理论模型,且计算了零级衍射效率和槽深h的理论数据。将实验数据与理论模型进行比较,得到了考虑电场边缘效应时的修正系数α和槽深h的修正计算公式,通过修正公式得出了槽深h和占空比修正值Δρ的图形... 详细信息

建立了液晶光栅与等效矩形光栅之间的理论模型,且计算了零级衍射效率和槽深h的理论数据。将实验数据与理论模型进行比较,得到了考虑电场边缘效应时的修正系数α和槽深h的修正计算公式,通过修正公式得出了槽深h和占空比修正值Δρ的图形,最后分析了电场边缘效应对液晶光栅衍射特性的影响。当电控液晶光栅ρ=0.5:光线正入射时进行实验测试,发现由于电场边缘效应,液晶光栅偶级衍射出现,并分析了随着电压的变化,边缘效应对液晶光栅衍射效率、相位差、占空比修正值Δρ及槽深h变化的影响。

关键词：液晶光栅电场边缘效应衍射效率槽深相位差

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OCB模式液晶光栅的光学特性研究

OCB模式液晶光栅的光学特性研究

作者：张嘉赫大连海事大学

学位级别：硕士

向列相液晶具有双折射特性与介电常数各向异性,可以通过较低的电场来控制其光学性能。由向列相液晶制作的液晶光栅具有重量轻、尺寸小、功耗低、寿命长、成本低、驱动电压低等特点,在平板显示,空间光通信装置,传感器等领域有很大的应用... 详细信息

向列相液晶具有双折射特性与介电常数各向异性,可以通过较低的电场来控制其光学性能。由向列相液晶制作的液晶光栅具有重量轻、尺寸小、功耗低、寿命长、成本低、驱动电压低等特点,在平板显示,空间光通信装置,传感器等领域有很大的应用潜力。目前,液晶光栅应用的一个缺点就是响应速度慢,除此之外,在光束扫描、偏转、控制等功能上都符合实用化的要求。本文设计了一种OCB液晶光栅结构,光栅由两片ITO玻璃基板组成,一块基板上用光刻技术制做出叉指电极,另一块基板为连续电极,通过在两块基板之间施加电压,使液晶分子发生周期性的排列,入射光透过液晶层后产生相位差发生衍射现象,形成液晶光栅。OCB(光学补偿弯曲)模式是利用液晶分子在初始偏压下维持在弯曲状态,当加上驱动电压时可以快速的由弯曲变为垂直状态,且能抑制液晶分子偏转时产生的回流效应,与从平行状态变为垂直状态相比,响应时间显著降低。文中用混合平行取向PI和垂直取向PI方式得到使液晶与基板成5～6度预倾角的条件,制作出低预倾角OCB液晶光栅样品和平行液晶光栅样品,研究了对响应时间影响较大的因素液晶粘滞系数,盒厚和低预倾角下的偏压。对不同条件下的OCB液晶光栅和平行液晶光栅进行研究,发现液晶的粘滞系数越小,响应时间越短,盒厚越薄,响应时间越短,初始偏压越高,响应速度越快。在相同条件下,OCB液晶光栅响应速度明显高于平行液晶光栅,响应时间仅为平行光栅的三分之一。测量了不同盒厚条件下OCB液晶光栅和平行液晶光栅0级,1级以及2级的衍射效率,随着电压的升高0级衍射效率下降,1级和2级衍射效率都是先上升后略有下降。OCB模式液晶光栅1级和2级的最高衍射效率都高于平行模式液晶光栅,其12μ m样品1级最高衍射效率可以达到33%,随着盒厚的降低,响应速度提高,衍射效率下降,尚需进一步优化以得到高衍射效率的快速响应样本。

关键词：液晶光栅 OCB 响应时间衍射效率