專利名稱：液晶快門(mén)和包括這樣一個(gè)快門(mén)的光屏蔽裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶快門(mén)和具有可變化透過(guò)密度的電光眼保護(hù)裝置，尤其涉及一個(gè)液晶快門(mén)結(jié)構(gòu)，適用于玻璃護(hù)屏或自動(dòng)變黑的黑玻璃濾波器，響應(yīng)一個(gè)電控制信號(hào)，該結(jié)構(gòu)在具有光的高透過(guò)的第一個(gè)狀態(tài)和具有光的低透過(guò)的第二個(gè)狀態(tài)之間是可轉(zhuǎn)換的，并且反過(guò)來(lái)也一樣；該結(jié)構(gòu)具有在透明的板之間布置的一個(gè)向列型液晶單元，該板具有電極用于響應(yīng)控制信號(hào)提供一個(gè)電場(chǎng)。
在有關(guān)經(jīng)過(guò)一個(gè)孔徑光的透射比的各種應(yīng)用中液晶快門(mén)是有用的，其中應(yīng)該可能在一個(gè)透明的或亮的低光吸收狀態(tài)和一個(gè)黑的高光吸收狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換快門(mén)。通過(guò)組合偏振濾波器和借助于電感應(yīng)可對(duì)準(zhǔn)的液晶分子的層或單元，響應(yīng)在電感應(yīng)中的變化使得液晶快門(mén)結(jié)構(gòu)的光透射比是可變化的。
在這里的上下文中目前工藝水平的液晶單元包括夾在兩個(gè)玻璃板之間的液晶分子，這些板具有相互面對(duì)的表面，其中每一個(gè)被提供對(duì)準(zhǔn)裝置(means)用于在缺少電場(chǎng)的情況下對(duì)所述對(duì)準(zhǔn)裝置附近的分子定義一個(gè)相應(yīng)的分子對(duì)準(zhǔn)方向。對(duì)準(zhǔn)裝置可以包括一個(gè)具有一個(gè)物理表面形狀的板表面部分，該物理表面形狀在缺少電場(chǎng)的情況下與液晶分子的形狀相配合。這可以通過(guò)在相同方向上處理玻璃板表面完成，使得在這樣一個(gè)表面附近的液晶分子趨于與處理方向平行地對(duì)準(zhǔn)。例如表面可以開(kāi)槽。通過(guò)扭絞玻璃板使得處理方向是不平行的，液晶分子的螺旋結(jié)構(gòu)在玻璃板之間形成。例如，標(biāo)準(zhǔn)的90°曲折向列線(TN)單元包括兩個(gè)相互面對(duì)的表面，這兩個(gè)表面在玻璃板的分子對(duì)準(zhǔn)方向之間形成一個(gè)90°的扭絞角。在共同未決但還沒(méi)有發(fā)表的專利申請(qǐng)SE 9401423-0和相應(yīng)的PCT/SE95/00455中已經(jīng)描述了較小的扭絞角。被使用的液晶類型的分子具有一個(gè)固有的介質(zhì)各向異性并且因此當(dāng)具有比一個(gè)單元特定的門(mén)限值高的電壓的一個(gè)電場(chǎng)的作用時(shí)能夠基本上被對(duì)準(zhǔn)。在單元中的螺旋結(jié)構(gòu)隨后被分解并且根據(jù)電場(chǎng)晶體分子被定向取代。當(dāng)放置在偏振器之間時(shí)，這樣一個(gè)單元組件的透過(guò)密度能夠通過(guò)改變作用的電場(chǎng)來(lái)控制。用這樣一個(gè)液晶單元放置在交叉的偏振器之間，單元結(jié)構(gòu)在缺少任何激勵(lì)電壓的情況下具有一個(gè)高透射比并且被認(rèn)為具有一個(gè)正常的白模式。相反，在平行的偏振器之間放置該單元導(dǎo)致了在缺少激勵(lì)電壓的情況下一個(gè)具有低透射比的單元結(jié)構(gòu)并且被認(rèn)為具有一個(gè)正常的黑模式。一個(gè)具有高透射比的裝置意味著光可以通過(guò)該裝置而僅有很少光強(qiáng)度的降低。一個(gè)高透射比也可以被稱為一個(gè)低光密度或者一個(gè)低色調(diào)數(shù)。相反地，一個(gè)具有低透射比的裝置可以被描述為具有一個(gè)高光密度和一個(gè)高色調(diào)數(shù)。
光密度一般地定義為D＝1+7/3X10log(1/T)其中T是透過(guò)系數(shù)。
特別是當(dāng)上述目前工藝水平的快門(mén)的種類作為例如眼保護(hù)裝置，如一個(gè)自動(dòng)變黑的黑玻璃護(hù)屏，其中黑玻璃根據(jù)檢測(cè)的黑光被激活和變黑的一個(gè)光濾波器應(yīng)用時(shí)，由于安全的原因重要的是保證獲得從亮狀態(tài)到黑狀態(tài)可能的最快的響應(yīng)時(shí)間。
基本上，在液晶單元的工作中包括兩個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)間。第一個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)間包括當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓作用時(shí)轉(zhuǎn)換單元從非激活狀態(tài)到激活狀態(tài)并且一般地對(duì)于晶體反應(yīng)的時(shí)間小于一毫秒。第二個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)間與相反的過(guò)程一起發(fā)生，這里當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓去除時(shí)晶體松弛發(fā)生并且需要大約20倍的較長(zhǎng)時(shí)間。
因此，對(duì)于要求從亮狀態(tài)到黑狀態(tài)非?？斓霓D(zhuǎn)換時(shí)間的快門(mén)，通常在正常的白模式使用液晶單元。然而，如果驅(qū)動(dòng)電子線路出故障和由于某種原因不能提供激活電壓，目前工藝水平的正常的白模式快門(mén)具有遺留在潛在危險(xiǎn)的亮狀態(tài)的缺點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，通過(guò)在正常的黑模式中使用一個(gè)單元能夠緩和這個(gè)問(wèn)題，但這是以從亮到黑的保護(hù)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換速度為代價(jià)的。因此，這不是一個(gè)滿意的解決方案。如果黑玻璃護(hù)屏具有一個(gè)從亮狀態(tài)到黑狀態(tài)的長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換時(shí)間，使用黑玻璃護(hù)屏的人就在黑操作的開(kāi)始長(zhǎng)時(shí)間施加高亮度的光。
歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 1691992“用于黑玻璃和相關(guān)的技術(shù)的人眼保護(hù)濾波器-透射比要求和推薦的使用”規(guī)定了在非激活狀態(tài)和黑的黑狀態(tài)之間在色調(diào)數(shù)步距中最大容許差別應(yīng)該不大于9個(gè)色調(diào)數(shù)。例如，在黑狀態(tài)達(dá)到一個(gè)色調(diào)數(shù)13的黑濾波器，因此在非激活狀態(tài)不比色調(diào)數(shù)4更亮。為了在一個(gè)黑操作的開(kāi)始之前提供足夠的光強(qiáng)度給用戶，有一個(gè)公知技術(shù)的改進(jìn)用于自動(dòng)地變黑黑濾波器，在亮狀態(tài)中3的范圍提供一個(gè)色調(diào)數(shù)。因此取代了這個(gè)問(wèn)題以獲得一個(gè)滿意的色調(diào)的黑狀態(tài)。
本發(fā)明的一個(gè)目的是解決上述的問(wèn)題。
本發(fā)明也涉及到獲得一個(gè)液晶快門(mén)的問(wèn)題，該快門(mén)在缺少?gòu)?qiáng)光的情況下提供一個(gè)滿意的亮狀態(tài)，并且在存在強(qiáng)光的狀態(tài)下還提供滿意的黑狀態(tài)。
由本發(fā)明解決的另一個(gè)問(wèn)題并且為本發(fā)明的一個(gè)目的是在非激活狀態(tài)獲得一個(gè)具有一個(gè)增加的光密度值(或色調(diào)數(shù))的液晶快門(mén)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一個(gè)遮光罩裝置和一個(gè)在非激活狀態(tài)具有增加的透過(guò)密度值(或色調(diào)數(shù))的黑玻璃結(jié)構(gòu)用于獲得一個(gè)改進(jìn)的安全等級(jí)的目的。
另一個(gè)目的是提供一個(gè)液晶快門(mén)，通過(guò)它的透射比的等級(jí)指示它是否在起作用的狀態(tài)。
還有一個(gè)目的是提供一個(gè)液晶快門(mén)，它使用在相互交叉的偏振器之間放置的至少一個(gè)液晶元件以便從亮狀態(tài)到黑保護(hù)狀態(tài)保持一個(gè)快的轉(zhuǎn)換時(shí)間。
另外一個(gè)目的是獲得提到種類的快門(mén)，在它的黑狀態(tài)具有一個(gè)高對(duì)稱色調(diào)的幾何形狀和在激活的黑狀態(tài)具有一個(gè)大的對(duì)比范圍。
根據(jù)本發(fā)明，這些目的可以通過(guò)提供給電壓可控制液晶單元而獲得，該液晶單元放置在角扭絞的偏振器之間并且具有相對(duì)于入射光波長(zhǎng)變化的透過(guò)特性，有一個(gè)濾波器在可見(jiàn)的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有一種透過(guò)特性，該特性在缺少作用在所述單元上的控制電壓的情況下與液晶單元的透過(guò)特性互補(bǔ)。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在非激活狀態(tài)對(duì)于特定的波長(zhǎng)范圍具有高透射比的一個(gè)正常的白模式液晶單元與在所述特定的波長(zhǎng)范圍減少透射比的帶通濾波器組合，使得在所述非激活狀態(tài)獲得一個(gè)變黑的狀態(tài)。另外，帶通濾波器被設(shè)計(jì)為對(duì)于一些波長(zhǎng)具有高透射比，這些波長(zhǎng)由液晶單元在它的激活狀態(tài)以一個(gè)可控制的透射比被發(fā)送。因此，提供的本發(fā)明的液晶快門(mén)結(jié)構(gòu)在非激活狀態(tài)具有低透射比，在第一激活的亮狀態(tài)具有高透射比以及在第二激活的黑狀態(tài)具有低透射比，同時(shí)保持從亮到黑狀態(tài)的快響應(yīng)時(shí)間。換句話說(shuō)，液晶單元和帶通濾波器應(yīng)該被設(shè)計(jì)和匹配使得在一定的波長(zhǎng)范圍依賴帶通濾波器的透過(guò)特性的波長(zhǎng)實(shí)質(zhì)上是與在缺少電場(chǎng)的情況下依賴液晶單元的透過(guò)特性的波長(zhǎng)互補(bǔ)的。
現(xiàn)在參照它的示范實(shí)施例并且也參照附圖將更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)裝置的第一個(gè)實(shí)施例的部件分解示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)裝置的第二個(gè)實(shí)施例的部件分解示意圖。
圖3A以實(shí)線展示了在缺少控制信號(hào)的情況下依賴一個(gè)90°曲折向列線液晶單元的透過(guò)特性的波長(zhǎng)，以及圖3A以虛線也展示了依賴帶通濾波器的透過(guò)特性的波長(zhǎng)。
圖3B以實(shí)線展示了在第一驅(qū)動(dòng)電壓的作用下在第一激活狀態(tài)依賴90°曲折向列線單元的透過(guò)特性的波長(zhǎng)。
圖3C展示了在第二驅(qū)動(dòng)電壓的作用下在第二激活狀態(tài)根據(jù)圖3A和3B的單元的透過(guò)特性。
圖4A以實(shí)線展示了在缺少控制信號(hào)的情況下依賴一個(gè)0°曲折向列線單元的透過(guò)特性的波長(zhǎng)，以及圖4A以虛線也展示了依賴帶通濾波器的透過(guò)特性的波長(zhǎng)。
圖4B展示了在第一控制電壓的作用下依賴根據(jù)圖4A的單元的波長(zhǎng)。
圖4C展示了在第二控制電壓的作用下依賴單元的透過(guò)特性的波長(zhǎng)。
圖5說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作為施加到一個(gè)裝置的控制電壓的一個(gè)函數(shù)的對(duì)于該裝置的光透射比特性。
圖6說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明包括一個(gè)延遲薄膜的裝置的第三個(gè)實(shí)施例。
圖7展示了根據(jù)本發(fā)明包括一個(gè)延遲薄膜的一個(gè)裝置的透過(guò)特性和沒(méi)有任何補(bǔ)償?shù)难舆t薄膜的裝置的透過(guò)特性。
圖8A和8B說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明用于不同裝置的色調(diào)的幾何形狀。
圖9展示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用于一個(gè)裝置的色調(diào)的幾何形狀。
圖10說(shuō)明了作為施加到一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)裝置的控制電壓的函數(shù)的光透射比特性。
圖1展示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)液晶快門(mén)結(jié)構(gòu)1的實(shí)施例的部件示意圖。一個(gè)向列型液晶單元2包括具有可連接到電壓源并且被提供裝置用于定義板表面附近的分子的對(duì)準(zhǔn)方向的電極的透明板，由此在板之間缺少電場(chǎng)的情況下使得液晶分子方向?qū)?zhǔn)。根據(jù)本發(fā)明在分子對(duì)準(zhǔn)方向之間的分子對(duì)準(zhǔn)中的角度差(也稱為扭絞角)可以是例如0°。另一個(gè)角度差可以是大致上90°，或者在90°和0°之間的一個(gè)值。液晶單元2被布置在具有相互正交的偏振方向的兩個(gè)偏振器3和4之間。同時(shí)提供給結(jié)構(gòu)1一個(gè)帶通濾波器5，該濾波器位于通過(guò)結(jié)構(gòu)1的光束LB的路徑上。快門(mén)結(jié)構(gòu)可以選擇地包括一個(gè)具有除去紫外線光和紅外線光的功能并且同時(shí)限制了波長(zhǎng)范圍的干擾濾波器6。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面帶通濾波器5也截?cái)嘧贤饩€光和紅外線光。
圖2展示了快門(mén)結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例，該結(jié)構(gòu)包括一個(gè)第一偏振器3，一個(gè)第一液晶單元2，其偏振方向是與第一偏振器3的偏振方向成直角的一個(gè)第二偏振器4，一個(gè)第二液晶單元6，具有如第一偏振器3相同的偏振方向的一個(gè)第三偏振器7，以及一個(gè)帶通濾波器5。
圖3A、3B、3C以實(shí)線展示了具有各向異性Δn和單元厚度d的乘積Δn*d＝0.80微米的一個(gè)90°曲折向列線單元的頻譜響應(yīng)。圖3A、3B、3C也以虛線展示了一個(gè)帶通濾波器的頻譜響應(yīng)。在圖3A、3B、3C中的曲線圖說(shuō)明了大致在可見(jiàn)波長(zhǎng)范圍作為波長(zhǎng)的函數(shù)繪制的透過(guò)速率。在圖3A中，實(shí)線畫(huà)出的曲線展示了放置在分別以相對(duì)于進(jìn)入分子方向矢量成45°和135°對(duì)準(zhǔn)的交叉的偏振器之間的在電非激活時(shí)期具有0.78微米的Δn*d值的一個(gè)90°曲折向列線單元的頻譜響應(yīng)。在這個(gè)非激活時(shí)期該單元在400nm的范圍中具有一個(gè)透過(guò)最大值以及在550nm的范圍中有一個(gè)透過(guò)最小值。虛線曲線展示了帶通濾波器的頻譜響應(yīng)，該濾波器具有一個(gè)可見(jiàn)頻譜，即在500到600nm的波長(zhǎng)范圍中的中心部分的高光透射比。當(dāng)組合這樣一個(gè)液晶單元和具有這個(gè)特性的一個(gè)帶通濾波器時(shí)，在500到600nm范圍上的液晶單元的低透射比與在350到500nm的范圍中以及620nm和620nm以上的帶通濾波器的低透射比一起導(dǎo)致獲得了一個(gè)全面的黑狀態(tài)。
圖3B如圖3A一樣展示了在第一個(gè)激活狀態(tài)當(dāng)2.5伏范圍的一個(gè)小驅(qū)動(dòng)電壓施加到液晶單元時(shí)相同的液晶單元和相同的帶通濾波器的頻譜響應(yīng)，。從曲線圖中很清楚液晶單元和帶通濾波器的透過(guò)最大值同時(shí)發(fā)生在500到600nm的可見(jiàn)波長(zhǎng)范圍。這樣，在這個(gè)第一激活狀態(tài)組合的系統(tǒng)是在一個(gè)透明的、高透射比的模式。
圖3C再次展示了圖3A和圖3B的系統(tǒng)部件的頻譜響應(yīng)，現(xiàn)在是施加的電壓在5伏的范圍的第二電激活狀態(tài)。由于提供這個(gè)較高的電壓，液晶單元的透射比在可見(jiàn)波長(zhǎng)范圍的中心部分再次減少。事實(shí)上通過(guò)從大約2伏和2伏以上改變電壓直到液晶單元達(dá)到透射比最小值在可見(jiàn)波長(zhǎng)范圍可以控制透射比。這樣一種組合結(jié)構(gòu)的液晶單元部件以一種類似于正常白模式的方式操作并且因此根據(jù)本發(fā)明用于裝置的轉(zhuǎn)換時(shí)間是有益的短。在板之間缺少電場(chǎng)的情況下組合具有一個(gè)在單元恢復(fù)到黑的靜止?fàn)顟B(tài)的裝置的優(yōu)點(diǎn)以獲得這個(gè)好處。結(jié)合圖5將進(jìn)一步詳細(xì)地描述這一點(diǎn)。
圖4A展示了一個(gè)0°曲折向列線單元和一個(gè)帶通濾波器的頻譜響應(yīng)。實(shí)線畫(huà)出的曲線展示了放置在分別以相對(duì)于進(jìn)入分子方向矢量成45°和135°定向的交叉偏振器之間的在非激活時(shí)期具有0.55微米的Δn*d值的一個(gè)0°雙折射單元的光學(xué)響應(yīng)。虛線曲線展示了被選擇具有在可見(jiàn)頻譜，即在500到600nm的范圍的中心部分上一個(gè)高光透射比的帶通濾波器的頻譜響應(yīng)。由圖4A能夠看出在可見(jiàn)波長(zhǎng)區(qū)域的中心部分500到600nm中液晶單元的透過(guò)最小值與帶通濾波器的透過(guò)最大值同時(shí)發(fā)生。這樣，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明組合這個(gè)液晶單元和帶通濾波器時(shí)，獲得一個(gè)低透過(guò)狀態(tài)。當(dāng)在單元上的電壓是零時(shí)，也就是在液晶單元的板之間缺少電場(chǎng)的情況時(shí)。
圖4B展示了施加的電壓在2伏和3伏之間的相同的液晶單元和帶通濾波器的頻譜響應(yīng)，并且如上面已經(jīng)解釋的隨后獲得一個(gè)透明的狀態(tài)。
圖4C展示了具有提供5伏電壓的第二激活狀態(tài)。第二激活狀態(tài)是如上面已經(jīng)解釋的獲得的黑狀態(tài)。
計(jì)算表明主要有兩種單元類型來(lái)表示這種現(xiàn)象。第一種是放置在分別以相對(duì)于進(jìn)入分子對(duì)準(zhǔn)引向器成45°和135°對(duì)準(zhǔn)的交叉的偏振器之間的在0.80微米的范圍具有一個(gè)Δn*d值的一個(gè)90°曲折向列線單元。另一種單元類型是還具有分別以相對(duì)于進(jìn)入分子對(duì)準(zhǔn)方向成45°和135°定向的偏振器在0.55微米的范圍具有一個(gè)Δn*d值的一個(gè)0°(未扭絞)雙折射單元。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)遮光罩裝置包括一個(gè)傳感器用于響應(yīng)一個(gè)檢測(cè)的光的強(qiáng)度提供一個(gè)傳感器信號(hào)。傳感器信號(hào)提供到一個(gè)包括一個(gè)信號(hào)發(fā)生器的控制器。設(shè)立該信號(hào)發(fā)生器以響應(yīng)傳感器信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)液晶結(jié)構(gòu)包括一個(gè)液晶單元，該單元具有提供有電極的兩個(gè)表面用于在這些表面之間提供一個(gè)電場(chǎng)。通過(guò)施加控制信號(hào)到電極產(chǎn)生電場(chǎng)。當(dāng)控制信號(hào)施加到電極時(shí)，一定的控制信號(hào)電壓將在電極之間在液晶單元中產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的電場(chǎng)。
圖5展示了相對(duì)于施加的電壓所繪制的組合透過(guò)密度或色調(diào)數(shù)的一個(gè)液晶單元的電光特性的曲線。圖5的曲線展示了一個(gè)8微米90°曲折向列線單元的電光特性，用于這個(gè)例子的目的，給出一個(gè)大約0.78微米的Δn*d值的Merck mlc 6096液晶。一個(gè)單元放置在分別以相對(duì)于進(jìn)入分子引向器矢量成45°和135°對(duì)準(zhǔn)的交叉偏振器之間并且與在500和600nm的范圍可見(jiàn)頻譜的中心部分上具有一個(gè)高光透射比的帶通濾波器放在一起。在非激活時(shí)期，在缺少控制信號(hào)電壓的情況下，光密度值恰恰在5.5以上。當(dāng)施加一個(gè)大約2伏的電壓時(shí)在第一個(gè)激活狀態(tài)光密度值減少到大約3.3，該狀態(tài)比在非激活狀態(tài)使它變得更加的透明。由于施加的電壓在2伏以上高到10伏的范圍光密度值在第一個(gè)激活狀態(tài)獲得的最小值和高到大約11的一個(gè)值之間的范圍中是可變的。
盡管一個(gè)在7.81微米的范圍有Δn*d的90°曲折向列線單元在平行表面法線的方向上具有良好的電光特性，這種單元組合的光的角度特性在要求一個(gè)寬的視野的應(yīng)用中可能有些不夠用。將兩個(gè)這樣的單元布置在一起，使得面對(duì)面的分子對(duì)準(zhǔn)方向大致上是垂直的，根據(jù)本發(fā)明提供了另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。這種布置產(chǎn)生了一定的單元補(bǔ)償?shù)慕嵌炔⑶铱梢垣@得足夠的視野。在圖2中描述了本發(fā)明的這樣一個(gè)實(shí)施例并且例如應(yīng)用在一個(gè)自動(dòng)地變黑黑玻璃濾波器中。
由于一個(gè)低扭絞角和一個(gè)降低的Δn*d參數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)在0.5微米的范圍具有Δn*d的0°雙折射單元的有益的光角度特性是很有利的并且顯然的適用于一個(gè)單個(gè)的單元和一個(gè)雙單元液晶快門(mén)結(jié)構(gòu)。這種有益的特性提供一個(gè)寬的和對(duì)稱的視野。然而，當(dāng)驅(qū)動(dòng)甚至在10伏范圍的電壓時(shí)由于在0°單元存在大的剩余光延遲，來(lái)自這樣一個(gè)裝置的可得到的單元對(duì)比度與一個(gè)90°曲折向列線液晶單元的對(duì)比度相比是小的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，借助于一個(gè)附加的補(bǔ)償延遲薄膜改進(jìn)了單元的對(duì)比度。在0°雙折射單元實(shí)施例中一個(gè)大約20到50nm的小延遲值是合適的。為了使補(bǔ)償效果達(dá)到最大，最好對(duì)準(zhǔn)延遲薄膜使得固定軸的方向垂直于進(jìn)入和退出分子方向的矢量。用于0°雙折射單元的補(bǔ)償延遲層可以例如是一個(gè)具有25到30nm之間的一個(gè)值的單個(gè)的、單軸伸展的延遲薄膜的形式。在另一個(gè)實(shí)施例中，補(bǔ)償延遲層可以借助于被對(duì)準(zhǔn)的延遲薄膜實(shí)現(xiàn)使得由這兩個(gè)薄膜產(chǎn)生的凈的總延遲由在薄膜片的兩個(gè)值之間的差給出。由于例如在快門(mén)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的一個(gè)27nm補(bǔ)償延遲薄膜，單元組合的最優(yōu)Δn*d值從0.55微米增加到0.77微米。
圖6大體上根據(jù)本發(fā)明展示了一個(gè)延遲薄膜10的預(yù)備的位置。在圖6中延遲薄膜10定位在偏振濾波器3和4之間的液晶單元2的一側(cè)。另一種情況延遲薄膜可以被包括在分子對(duì)準(zhǔn)引向板之間的液晶單元2內(nèi)。
圖7展示了一個(gè)包括一個(gè)4微米的0°雙折射單元的液晶結(jié)構(gòu)的電光特性。在這種情況下包括給出一個(gè)大約0.52微米的Δn*d值的Merck ZLI-4246液晶的雙折射單元放置在相對(duì)于進(jìn)入分子引向器矢量成45°和135°對(duì)準(zhǔn)的交叉的偏振器之間。與上面的實(shí)施例相一致，該單元與一個(gè)帶通濾波器放置在一起，這個(gè)帶通濾波器在可見(jiàn)頻譜的中心部分上，也就是在500到600nm的范圍具有一個(gè)高光透射比。曲線20展示了沒(méi)有任何補(bǔ)償延遲薄膜的單元組合的光學(xué)響應(yīng)，而曲線22展示了一個(gè)包括一個(gè)定向的26nm的補(bǔ)償延遲薄膜的單元組合使得固定的軸垂直于進(jìn)入分子引向器。在這個(gè)圖中可以清楚地看出在具有補(bǔ)償延遲薄膜的單元對(duì)比度中的改進(jìn)。
圖8A、8B和圖9大體上展示了用于上述單元組合的在中心觀察圓錐中的色調(diào)幾何形狀。更準(zhǔn)確地說(shuō)，圖8A展示了一個(gè)90°曲折向列線的單個(gè)單元的色調(diào)幾何形狀A(yù)，并且很清楚色調(diào)幾何形狀在相當(dāng)大的程度上是不對(duì)稱的，盡管單元對(duì)比度仍然是高的。圖8B展示了安裝了不對(duì)稱的偏振器的兩個(gè)90°曲折向列線單元的組合的色調(diào)幾何形狀A(yù)和B。來(lái)自每個(gè)單元的色調(diào)幾何形狀仍然是不對(duì)稱的，但在組合中獲得具有高對(duì)比度的一個(gè)合成的對(duì)稱的色調(diào)幾何形狀。相反，借助于一個(gè)0°低扭絞單個(gè)單元獲得一個(gè)很大程度上對(duì)稱的色調(diào)幾何形狀，如圖9所示，并且與一個(gè)延遲薄膜組合獲得具有一個(gè)高對(duì)比度的一個(gè)基本上對(duì)稱的色調(diào)幾何形狀。
權(quán)利要求
1.一個(gè)液晶快門(mén)結(jié)構(gòu)，適用于玻璃護(hù)屏或自動(dòng)變黑的黑玻璃濾波器，響應(yīng)一個(gè)電控制信號(hào)，該結(jié)構(gòu)在具有光的高透過(guò)的第一個(gè)狀態(tài)和具有光的低透過(guò)的第二個(gè)狀態(tài)之間是可轉(zhuǎn)換的，并且反過(guò)來(lái)也一樣；該結(jié)構(gòu)具有在透明的板之間布置的一個(gè)向列型液晶單元，該板具有電極用于響應(yīng)控制信號(hào)提供一個(gè)電場(chǎng)；所述板具有相互面對(duì)的表面，每個(gè)表面被提供對(duì)準(zhǔn)裝置用于在缺少所述電場(chǎng)的情況下對(duì)所述對(duì)準(zhǔn)裝置附近的分子定義一個(gè)相應(yīng)的分子對(duì)準(zhǔn)方向；并且所述液晶單元安裝在偏振器之間，其特征在于所述液晶快門(mén)結(jié)構(gòu)包括一個(gè)帶通濾波器，所述液晶單元和所述帶通濾波器被設(shè)計(jì)使得在一定的波長(zhǎng)范圍帶通濾波器的透過(guò)特性的波長(zhǎng)依賴性實(shí)際上與在缺少電場(chǎng)的情況下液晶單元的透過(guò)特性的波長(zhǎng)依賴性互補(bǔ)。
2.如權(quán)利要求1所述的一個(gè)快門(mén)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述帶通濾波器在第一個(gè)波長(zhǎng)范圍具有一個(gè)透過(guò)的最大值；并且選擇液晶單元的厚度使得它在缺少一個(gè)電場(chǎng)的情況下在第二波長(zhǎng)范圍具有一個(gè)透過(guò)的最小值，所述第二波長(zhǎng)范圍大致上相應(yīng)于所述第一個(gè)波長(zhǎng)范圍。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一個(gè)快門(mén)結(jié)構(gòu)，其特征在于，兩個(gè)相互面對(duì)的表面在分子對(duì)準(zhǔn)方向之間提供一個(gè)角度差，所述角度差是90°；并且在光各向異性和單元的厚度之間的乘積大致上是0.8微米。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一個(gè)快門(mén)結(jié)構(gòu)，其特征在于兩個(gè)相互面對(duì)的表面提供平行的分子對(duì)準(zhǔn)方向，并且在光各向異性和單元的厚度之間的乘積大致上是0.55微米。
5.如權(quán)利要求4所述的一個(gè)快門(mén)結(jié)構(gòu)，其特征在于一個(gè)延遲薄膜布置在偏振器之間。
6.如權(quán)利要求5所述的一個(gè)快門(mén)結(jié)構(gòu)，其特征在于延遲薄膜布置在液晶單元的透明板之間。
7.如前面任何權(quán)利要求所述的一個(gè)快門(mén)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述偏振器具有大致上正交的偏振方向。
8.如前面任何權(quán)利要求所述的一個(gè)快門(mén)結(jié)構(gòu)，其特征在于該結(jié)構(gòu)包括另一個(gè)被布置在所述偏振器中的一個(gè)和另外一個(gè)偏振器之間的向列型液晶單元，所述一個(gè)偏振器和所述另外一個(gè)偏振器具有大致上正交的偏振方向。
9.如前面任何權(quán)利要求所述的一個(gè)快門(mén)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述一定的波長(zhǎng)范圍是可見(jiàn)波長(zhǎng)范圍，即基本上在500nm和600nm之間的中心部分。
10.一個(gè)光屏蔽裝置，包括如前面權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的一個(gè)快門(mén)結(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求10所述的一個(gè)光屏蔽裝置，其特征在于，它包括傳感器裝置，用于響應(yīng)光的強(qiáng)度提供一個(gè)傳感器信號(hào)；以及一個(gè)信號(hào)發(fā)生器用于響應(yīng)所述傳感器信號(hào)產(chǎn)生所述電控制信號(hào)。
全文摘要
一個(gè)液晶快門(mén)結(jié)構(gòu),適用于玻璃護(hù)屏或自動(dòng)變黑的黑玻璃濾波器,響應(yīng)一個(gè)電控制信號(hào),該結(jié)構(gòu)在具有光的高透過(guò)的第一個(gè)狀態(tài)和具有光的低透過(guò)的第二個(gè)狀態(tài)之間是可轉(zhuǎn)換的,并且反過(guò)來(lái)也一樣;該結(jié)構(gòu)具有在透明的板之間布置的一個(gè)向列型液晶單元,該板具有電極用于響應(yīng)控制信號(hào)提供一個(gè)電場(chǎng)。該板具有相互面對(duì)的表面,每個(gè)表面被提供對(duì)準(zhǔn)裝置用于在缺少所述電場(chǎng)的情況下對(duì)所述對(duì)準(zhǔn)裝置附近的分子定義一個(gè)相應(yīng)的分子對(duì)準(zhǔn)方向。液晶單元安裝在偏振器之間并且包括一個(gè)帶通濾波器。液晶單元和帶通濾波器是匹配的使得在一定波長(zhǎng)范圍帶通濾波器的透過(guò)特性的波長(zhǎng)依賴性大致上與在缺少電場(chǎng)的情況下液晶單元的透過(guò)特性的波長(zhǎng)依賴性互補(bǔ)。
文檔編號(hào)G02F1/1347GK1200661SQ96197859
公開(kāi)日1998年12月2日 申請(qǐng)日期1996年10月25日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月26日
發(fā)明者阿克·霍內(nèi)爾, 斯蒂芬·帕爾墨 申請(qǐng)人:霍內(nèi)爾國(guó)際公司