定义
基于液晶的光调制器。
液晶调制器是一种基于液晶的光学调制器。 它们主要用于显示器，但也用于各种其他目的，如下面的应用部分所述。
工作原理
液晶是液体但不是光学各向同性的物质——这对于液体来说是不寻常的。 它们含有长分子，这些长分子倾向于彼此对齐，并且优先取向导致各向异性光学特性。 特别是，存在双折射：折射率取决于光电场是朝分子的方向还是垂直于分子。 在大多数情况下，双折射是单轴型的，即存在一个光轴，使得沿该轴传播的光的折射率变得与偏振方向无关。
这些分子的方向可以用外加电场操纵：它们倾向于在平行于场线的方向上对齐。 另一个相关方面是，人们可以制作适当准备的表面（例如，具有聚酰亚胺涂层的玻璃表面，该表面沿某个方向刷涂），将分子拉向某个首选方向。
TN 调制器
液晶调制器的典型实现 - TN =扭曲向列型 - 基于扭曲向列液晶材料。 该材料包含在两个玻璃板之间的小腔室中，该玻璃板为液晶分子的优先取向而准备；板的方向使得它们的优先方向彼此垂直。 在零电压状态下，这会导致分子的扭曲取向模式：当那些靠近一个表面的分子根据其首选方向定向时，在朝向另一个玻璃表面的途中，方向越来越向该表面的首选分子取向旋转。
这种扭曲构型的光学效果是，当入射光以对应于输入侧分子取向的偏振开始时，在通过液晶材料的过程中，偏振旋转到垂直方向；光偏振被分子的可变取向“拖曳”。 然而，可以通过在相对的玻璃表面上通过两个透明电极施加电场来防止这种情况。 对于足够强的电场，分子取向几乎垂直于玻璃表面，偏振旋转的影响消失。 对于中等电场值，极化旋转只是或多或少地减少。
然后，液晶单元可以被两个具有交叉方向的偏振器包围。 如果不对液晶单元施加电压，由输入偏振器传输的光也可以在很大程度上由输出偏振器传输。 通过施加电压，可以减少传输。 通常，几伏就足够了，几乎不需要提供任何电流。
当长时间施加直流电压时，这种电池的性能通常会因一种电解过程而降低。 这可以通过施加交流电压（AC）来防止，通常具有矩形和中等频率。 这种交流电压可以很容易地产生，例如使用CMOS电子设备。
所描述的TN调制器配置通常用于液晶显示器。 在没有施加电压的情况下，它们显示为灰色，并且可以通过电压使它们变暗（接近黑色）。
IPS 调制器：面内切换
一种改进的调制器基于平面内开关。 在这里，电极不是简单地应用于相对的玻璃板上；相反，人们只在一个玻璃板上使用结构化电极，这样就可以产生或多或少沿着玻璃表面而不是垂直于玻璃表面的电场。 通常，液晶单元仍然是扭曲向列型；只有外加电场破坏扭曲构型的方式不同。 此外，可以使用朝向相同方向的偏振片，而不是交叉偏振片。 然后，透射率最初非常低，并随着电场的应用而降低。
其他配置
特别是对于显示器以外的其他应用，可以使用进一步修改的配置。 例如，当使用偏振激光作为输入时，可以省略输入偏振器。 甚至可以在没有任何偏振器的情况下工作以实现相位调制器。 可以选择调制器设计，使得偏振状态不被修改，而只是光相位的变化。 暂时，调制器设计对于非显示应用更简单，因为通常只需要在窄波长范围和/或受限的角度范围内工作。
还有硅上液晶技术（LCoS）。 在这里，在硅背板上制造了一个典型的非常小的液晶调制器二维阵列，除了调制器之外，还包含用于控制像素的CMOS电子器件。 在电子元件和液晶调制器之间，有一个反射层；这种设备需要在反射中使用。 它们适用于投影显示器，其中投影图像区域通常远大于活动芯片区域。 三种不同的LCoS芯片可用于红色，绿色和蓝色组件。 但是，也有单面板LCoS彩色显示器，例如用于微型投影仪（微型投影仪）。 还有其他应用领域，例如可编程波束控制和脉冲整形。
液晶调制器性能数据
根据应用（见下文），调制器的不同性能数据可能是相关的。 其中最重要的是：
- 最大透射率：这对于显示应用非常重要，例如，在有限的照明功率下实现高图像亮度。
- 调制对比度：调制器在对比度方面差异很大，例如，这对于显示器来说可能很重要。
- 切换速度：这受到分子改变其方向所需的时间的限制。 这样的过程相对较慢，通常需要几毫秒。 （通常，恢复到零电压状态比调整到非零电压状态需要更多时间。 液晶调制器属于速度最低的光调制器。 对于某些应用，需要优化速度，例如通过实现相当薄的液晶单元，使用低粘度材料或施加过载信号。
- 波长范围：性能细节可能在某种程度上取决于波长，从而限制了可用的波长范围。
- 功耗：液晶调制器（例如用于无源显示器）的一个特定优势是它们的功耗非常低。 然而，在有源显示器中，功耗由背光主导，这取决于调制器的最大传输。
根据应用的不同，可以相互关联其他各个方面。 例如，某些LC显示器在触摸时表现出严重的图像失真，这可能会令人不安；对于触摸屏显示器，应避免这种情况。 另一个方面可能是调制器可以正常工作的温度范围。
液晶调制器的应用
显示
大多数液晶调制器用于显示器。 它们通常大量生产，并在技术上进行了很高的优化。
有关更多详细信息，请参阅有关液晶显示器的文章。
激光和光学应用
强度调制器或相位调制器形式的液晶调制器在激光和光学技术中发现了一些应用，可以容忍其相当有限的开关速度。
单元件调制器可用于调制整个激光束；对于具有高光功率的光束，可以实现相对较大的区域。 例如，这种可变光衰减器也可以用作电控光束百叶窗。 此外，它们可用于噪音吞噬者，尽管它们的带宽暂时低于此类应用的理想带宽。 此外，还有电控波片，也称为主动缓速器。
可以制造空间光调制器（SLM），它在一维或二维阵列中包含许多液晶单元。 （显示面板实际上也可以被视为2D空间光调制器。 例如，一维SLM用于某些类型的傅里叶变换脉冲整形器，或用于可调谐滤光片，例如基于衍射光栅光谱分量的空间分离或Lyot滤光片设计。
例如，二维设备在信号处理和全息术中得到应用。 人们也可以将它们用于波前校正，即在自适应光学中。 相位调制器阵列也可用于可编程波束控制。
其他应用
有些汽车包含一个包含液晶装置的内部后视镜。 在驾驶员会被来自后车前灯的两束强光刺激的情况下，可以自动降低后视镜的反射率。
