[发明专利]具有宽视角的电子光学宾主液晶可变透射滤波器

说明书

可变透射滤波器(10)在光学系列中组合第一宾主液晶器件和第二宾主液晶器件(12、14)，第一宾主液晶器件和第二宾主液晶器件被布置成使得它们中的一个相对于另一个绕其垂直轴旋转180°。第一宾主液晶器件和第二宾主液晶器件的液晶指向矢的反向排列改善了可变透射滤波器的视角范围，但是没有补偿，引入了对比度的降低。位于第一宾主液晶器件和第二宾主液晶器件之间的偏振状态改变器件(44)改变离开第一宾主液晶器件的光的偏振状态，使得入射在第一正交偏振状态和第二正交偏振状态的光的透射率响应于施加到第一液晶器件和第二液晶器件的电场，从而抵消对比度的降低，同时保持改善的视角范围。

版权声明

2017 LC-TEC Displays AB。本专利文件的公开的一部分包含受版权保护的材料。版权所有者不反对任何人对本专利文件或本专利公开进行传真复制，因为本专利文件或本专利公开出现在专利局和商标局的专利文件或记录中，但在其他方面保留所有版权。

技术领域

本公开涉及一种具有宽视角的宾主液晶可变透射滤波器，其用于图像记录器件(诸如照相机)或者与图像观察器件进行组合(诸如用于近眼显示器的背景滤波器)。

背景技术

对于一些应用，液晶可变透射滤波器可透射入射在其上的至少50％的非偏振光是令人期望的。具有高耐久性输入偏振器和输出偏振器的传统液晶可变透射滤波器不可能实现这种高透射率，因为这些偏振器的大量光吸收允许可变透射滤波器仅透射18％-20％的非偏振光。不需要偏振器的液晶可变透射滤波器设计方案可以实现至少50％的透射率，或者f/1。这样的设计方案还应该在其工作范围内具有最小的色移，以及在入射极角范围内的透射亮度的最小变化，尤其是关于垂直入射方向。

美国专利申请公开US 2012/0242924在图6A和图6B中示出的宾主液晶相机光圈具有以光学系列放置并且以其表面排列方向90°取向的两个均匀排列的宾主液晶单元。(这两个宾主单元配置有90°表面排列方向，也被称为两个交叉的宾主单元。)虽然理论上这个相机光圈在垂直入射时可以透射50％的非偏振光，但是存在不可接受的透射率的大视角依赖性。取决于到达观察者的眼睛的透射光的视角或相机中的记录介质的光敏区域，这种角度依赖的透射率将导致光强度的不均匀和不对称的感知。

发明内容

所公开的可变透射滤波器的优选实施例在光学系列中组合第一宾主液晶器件和第二宾主液晶器件，第一宾主液晶器件和第二宾主液晶器件被布置成使得其中一个相对于它们中的另一个以反向排列绕其垂直轴旋转180°。第一宾主器件包括第一电极构件，第一电极构件具有内表面，在内表面之间包含具有液晶指向矢的液晶材料。液晶指向矢具有位于内表面上的凸起。偏振状态改变器件(诸如半波光学延迟器)位于第一宾主液晶器件和第二宾主液晶器件之间。第一宾主液晶器件和第二宾主液晶器件的液晶指向矢的反向排列改进了可变透射滤波器的视角范围，但是，结果在没有偏振状态改变器件的情况下，引入了对比度的降低。对比度降低的原因如下：入射在可变透射滤波器上的非偏振光可以被认为是第一正交相关的线性偏振状态和第二正交相关的线性偏振状态，第一偏振状态和第二偏振状态分别平行于和垂直于第一宾主液晶器件的液晶指向矢的凸起。在没有补偿的情况下，响应于施加到第一宾主液晶器件和第二宾主液晶器件的电场和可变透射滤波器的对比度总是小于2，传播通过可变透射滤波器传播的第二偏振状态的光的透射率没有明显改变。通过在第一宾主液晶器件和第二宾主液晶器件之间定位偏振状态改变器件以引入离开第一宾主液晶器件的光的偏振状态的改变来补偿由反向排列引起的对比度的降低，使得入射在第一宾主液晶器件上的第一偏振状态和第二偏振状态的光的透射率分别响应施加到第一宾主液晶器件的电场和施加到第二宾主液晶器件的电场。偏振状态改变器件抵消了由第一和宾主液晶器件第二宾主液晶器件的反向排列引起的对比度的降低，同时保持了由反向排列提供的改进的视角范围。