專利名稱：一種存儲型液晶投影設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及信息顯示的技術領域，具體是一種存儲型液晶投影設備。 技術背景
光電子技術是21世紀最有前途的新興學科之一，其發展勢頭十分迅猛。顯示技術作為 光電子技術的一部分，得到了極為廣泛的研究和應用。液晶顯示(LCD)是目前最有發展前 途的顯示技術，被廣泛應用于家庭和投影電視、電腦、儀器、廣告牌等上面，由于其重量 輕、尺寸薄、功耗低、無輻射，因此得到人們的青睞，相關的技術和專利也層出不窮。液 晶顯示的優良性能來源于液晶材料的特殊性能液晶是處于晶體和液體之間的中間相，既 具有晶體的各向異性和周期性結構，又具有液體的流動性，在電場的作用下液晶分子會發 生轉動形變，產生強烈的光學非線性效應，這是液晶顯示的基礎。
雖然目前LCD的發展已經很完善，質量也很優良，但是其顯示的模式還是動態顯示
w掃描電路不停地提供信息(電信號)給液晶屏以便顯示，在:顯示過程中即使信息相同iii 需要電路提供同樣的信號，否則便會停止顯示。因此這種顯示模式需要復雜的驅動電路、 高的電能消耗并且由于不停地掃描使得顯示的質量不高。為克服這些困難， 一種新型的靜 態顯示模式便應用而生，靜態顯示主要是指存儲型顯示，需要顯示的信息由電路提供，但 是由液晶對信息進行存儲和顯示，這樣就不需要電路重復提供相同信息，特別適合投影儀 器、電子黑板、廣告牌等上面。
目前主要的存儲型液晶顯示主要是基于純液晶在熱光效應下的相變，當信號光(聚焦
到約10微米的激光束)照射到液晶上時，被照射部分的液晶溫度上升，從液晶相經過相變 成各向同性液體， 一旦激光束移向他處，液晶溫度急劇下降，出現從各向同性相到液晶相 的相變，在相變過程中會形成具有光散射的焦錐結構，產生不透明的狀態，并且一直保持 到圖像擦除，形成存儲記憶。但是如果在溫度下降的同時，給予外加電場，則可以回到透 明狀態，這樣熱寫入的圖像可以用電的方法擦除；另一方面，記錄光沒有照射部分的液晶 仍然是透明結構。這種熱電效應的方式控制復雜、使用不方便、響應的速度很慢，并且記 錄的密度較低。
發明內容本發明的目的在于針對現有液晶存儲顯示的不足，提供一種響應速度快、記錄密度高 的存儲型液晶投影設備。
本發明的技術方案如下 一種存儲型液晶投影設備，其特征在于
包括內置存儲液晶材料的TN液晶盒，所述存儲液晶材料是在主體材料液晶5CB中摻入 銅卟啉，摻雜濃度重量百分比為0. 5~1. 0%;
包括用于在液晶的行電極和列電極上施加相應的電脈沖的信息幀電信號驅動裝置；
包括用于誘導存儲液晶材料對電信號進行存儲的第一光源系統，第一光源系統的出射
光能夠均勻地照射到TN液晶盒的前面板；
包括起偏器，起偏器的偏振方向平行于TN液晶盒的前面板的取向； 包括檢偏器，檢偏器的偏振方向平行于TN液晶盒的后面板的取向； 包括放大鏡；
包括用于液晶圖像再現的第二光源系統，第二光源系統出射的光線通過起偏器入射到
TN液晶盒的前面板，從其后面板出射后經過檢偏翠、放大鏡后、投影到屏幕上顯示圖像.. 液晶5CB是通用的向列型液晶，其分子結構為
C5Hiri^ ——、"CN
銅卟啉CuTPP (c叩rum porphyrin)的分子結構為
N
一N
由于雜質銅卟啉和液晶5CB之間能形成配位鍵的偶合，因此均勻混合的存儲液晶材料 是均勻的溶液。由于所摻的雜質銅卟啉對照射光異常敏感，存儲液晶材料能夠在弱光和低 電壓脈沖下工作，并且能夠對電信號快速地存儲和刪除。第一光源系統最好是采用單色光源，單色光源優選波長為532nm的激光。 第二光源系統最好是采用高亮度的三基色光源。進一步地，第二光源系統包括準直機 構，高亮度的三基色光源經準直機構準直后垂直入射到起偏器。 存儲型液晶投影設備的工作狀態和機理如下
1、 電信號的信息記錄階段
首先將記錄光(第一光源系統的出射光)照射到存儲液晶材料上，同時在液晶的行電 極和列電極上施加相應的電脈沖，此時在液晶上面會顯示對應的信息幀，如圖2所示。在雜 質、液晶、電信號和記錄光的作用下，外加電信號的信息將會存儲在慘雜液晶里面，這是 電信號的記錄過程。本階段的微觀機理如圖6所示，圖中所表示的是某一個像素(顯示單元， 也指行電極和列電極交叉的部分)，激發光照射到液晶層，由于液晶層中摻有雜質(圖6中 黑點即表示雜質)，使得雜質出現光生載流子，如果該顯示像素施加有電脈沖，則光生載流 子則在外加電場的作用下漂移至表面，而失去載流子的帶正電的雜質則漂移到另一表面， 這樣將會在液晶像素的表面形成表面電荷；而如果該像素沒有施加電脈沖信號，則光生載 流子不會擴散，只能在本地復合掉，也就沒有表面電荷。因此像素的表面電荷代表了對應
的電脒沖的信息，并a表風電荷的數暈對應于外加電脈沖的強度。由于靠近表面的載流下
能迅速漂移到表面而形成電荷，因此本階段的建立時間很短，能夠對短的電脈沖信息進行 記錄。實驗結果表明整幅幀的電信號的記錄時間在30毫秒到50毫秒，其具體值有賴于記錄 光的強度和電信號的電壓幅度。
2、 電信號的信息存儲階段
如圖3所示，外加電脈沖被撤消，此時，各個液晶像素處于不同的狀態，此時雖然沒 有外加電壓，但是其表面依然存在著表面電荷，形成內部電場，使得液晶分子發生形變， 出現折射率變化，如圖7所示。其折射率的變化與否、變化大小與其表面的電荷數量對應， 也就是與當初處于信息記錄階段的電脈沖信息相對應。因此在本階段盡管沒有外加電信號， 但是原先電信號的信息依然保存，因此本階段可以稱為信息的存儲階段。當然由于表面的 電荷會逐步復合，導致表面電荷減少，電場逐步消失，最終信息會消失。根據實驗結果， 其信息存儲的時間長達5分鐘。
3、 電信號的信息再現和顯示階段
如圖4所示，使用再現光，不用施加電脈沖(這是本系統的特點，而其他類型的慘雜液 晶在工作的時候必須要一直施加電場)，則進入信息再現和顯示階段。由于各顯示像素的液 晶的形變不同，并且形變與信息記錄階段的電脈沖信號相對應，這樣整個摻雜液晶的各個像素會對再現光進行調制，從而重現圖像。另外，實驗結果表明電信號存儲的質量非常好， 在信息存儲后的的一段時間內(約為5分鐘)，重現的圖像質量一直很高很穩定，然后圖像 質量迅速衰減；而現有的材料雖然有些存儲時間很長，但是在重現的過程中會出現存儲信 號的指數衰減，也就是說重新的圖像質量隨著時間的變長迅速變差，無法穩定顯示。 4、電信號的信息刪除階段
如圖5所示，將液晶顯示器的行列電極短路，則表面的電荷會被"中和"，導致液晶內 部電場消失，液晶分子退回原始的狀態。因此本階段是信息刪除階段，實驗結果表明刪除 的時間在50毫秒左右。
本發明利用存儲液晶材料的電光效應實現靜態存儲型顯示，存儲密度較現有技術大大 提高，能夠在弱光和低電壓脈沖下工作，響應速度快，能夠快速地存儲和刪除，且控制簡 單、使用方便。
圖l是存儲型液晶投影設備的結構示意圖。
圖2是液晶屏處于信息記錄階段的示意圖。
圖3是雍晶屏處于信息存儲階段的示意圖。.
圖4是液晶屏處于信息再現和顯示階段的示意圖。
圖5是液晶屏處于信息刪除階段的示意圖。
圖6是存儲顯示的內部機理示意圖之一。
圖7是存儲顯示的內部機理示意圖之二。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本發明作進一步地說明。 實施例1
存儲型液晶投影設備的結構示意圖如圖1所示，第一光源系統1采用波長為532nm的 激光，強度為100mW量級，經過擴束后均勻地照射在整個TN液晶盒5的表面，第一光源系 統的出射光也稱為記錄光。第二光源系統2采用高亮度的三基色光源，經準直機構準直后 垂直入射到起偏器3，第二光源系統的出射光也稱為再現光。TN液晶盒5的前、后面板的 取向垂直、盒厚為9um，表面尺寸為lcm*lcm，刻有點陣的電極和引線。TN液晶盒5內置 的液晶分子4的扭曲角為90度，起偏器3的偏振方向平行于TN液晶盒5的前面板的取向； 檢偏器6的偏振方向平行于TN液晶盒5的后面板的取向；經過TN液晶盒5的后面板的光 經過檢偏器6、放大鏡7后投影到屏幕9上顯示圖像。信息幀電信號驅動裝置8的作用是
6將顯示圖像的信息幀變換成電信號并在記錄光照射時加載到TN液晶盒5上，實現信號的存 儲。
將向列型純液晶5CB和雜質銅卟啉均勻地混合在一起，并且摻雜濃度重量百分比 0.5%。由于雜質和液晶之間能形成配位鍵的偶合，因此摻雜系統是均勻的溶液。將摻雜液 晶灌入TN液晶盒，得到存儲型液晶顯示器。
利用記錄光來誘導摻雜液晶對電信號的存儲，再利用再現光來實現存儲電信號的顯 示。當需要對整個幀的電信號進行存儲的時候，只需要在電極陣列上加上電信號，同時將 記錄光照射到液晶上就可以了；然后采用再現光照射到液晶上面，存儲在液晶上的電信號 的信息將會對此光進行調制，然后透射出的光經過放大鏡擴束后投影到大屏幕上即可以顯 示圖像。
本實施例中，存儲一幀圖像所需的時間為30nis;信息存儲的時間長達5min;信息刪 除的時間為50ms。 實施例2
與實施例1相比，不同的是存儲液晶材料的摻雜濃度重量百分比0. 7%，實驗結果表明， 本實施樹中，存儲一幀圖像所需的時間為30ms;信息存儲的時間長達5.5n!;ri:信息刪除的 時間為50ms。
實施例3
與實施例l相比，不同的是存儲液晶材料的摻雜濃度重量百分比1%，實'驗結果表明， 本實施例中，存儲一幀圖像所需的時間為30ms;信息存儲的時間長達5.5min;信息刪除的 時間為50ms。
由實施例1 3可見，摻雜濃度對記錄、存儲、刪除的時間并沒有太大的影響，但是 濃度對存儲的質量有很大的影響，也就是說在濃度比較高的情況下，重現的信號強度高， 圖像的質量好。然而，當存儲液晶材料的摻雜濃度重量百分比超過1%時，容易出現沉淀從 而影響圖像質量。
權利要求1、一種存儲型液晶投影設備，其特征在于包括內置存儲液晶材料的TN液晶盒；包括用于在液晶的行電極和列電極上施加相應的電脈沖的信息幀電信號驅動裝置；包括用于誘導存儲液晶材料對電信號進行存儲的第一光源系統，第一光源系統的出射光能夠均勻地照射到TN液晶盒的前面板；包括起偏器，起偏器的偏振方向平行于TN液晶盒的前面板的取向；包括檢偏器，檢偏器的偏振方向平行于TN液晶盒的后面板的取向；包括放大鏡；包括用于液晶圖像再現的第二光源系統，第二光源系統出射的光線通過起偏器入射到TN液晶盒的前面板，從其后面板出射后經過檢偏器、放大鏡后投影到屏幕上顯示圖像。
2、 根據權利要求1所述的存儲型液晶投影設備，其特征在于第一光源系統采用單色光源。
3、 根據權利要求2所述的存儲型液晶投影設備，其特征在于所述單色光源是波長為 532nm的激光。
4、 根據權利要求3所述的存儲型液晶投影設備，其特征在于第二光源系統采用高亮度 的三基色光源。
5、 根據權利要求4所述的存儲型液晶投影設備，其特征在于第二光源系統包括準直機 構，髙亮度的三基色光源經準直機構準直后垂直入射到起偏器。
專利摘要本實用新型公開了一種存儲型液晶投影設備，包括內置存儲液晶材料的TN液晶盒；所述存儲液晶材料是在主體材料液晶5CB中摻入銅卟啉，摻雜濃度重量百分比為0.5～1.0％；包括用于在液晶的行電極和列電極上施加相應的電脈沖的信息幀電信號驅動裝置；包括用于誘導存儲液晶材料對電信號進行存儲的第一光源系統；包括起偏器、檢偏器、放大鏡；包括用于液晶圖像再現的第二光源系統，第二光源系統出射的光線通過起偏器入射到TN液晶盒的前面板，從其后面板出射后經過檢偏器、放大鏡后投影到屏幕上顯示圖像。本實用新型的存儲型液晶投影設備存儲密度高、響應速度快，能夠快速地記錄和刪除，特別適合投影儀器、電子黑板、廣告牌等場合。
文檔編號G02F1/1335GK201293909SQ20082020114
公開日2009年8月19日 申請日期2008年9月26日 優先權日2008年9月26日
發明者劉憶琨, 楊順林, 林尤惠, 蔣志潔, 穎 項 申請人:廣東工業大學