CN100485483C - 一种快速上升时间光阀及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种快速上升时间光阀及其控制方法，有一个盒结构体，该盒结构体顶部和底部对称地设有透明基片，所述透明基片外侧设有偏光板，所述透明基片内侧设有透明导电电极，该透明导电电极上设有表面取向层，所述盒结构体内充满向列相液晶，本发明利用一种新的驱动波形，让向列相液晶分子指向矢处于一种预置状态，使液晶分子在预置电场的作用下，产生一诱导偶极矩，此诱导偶极矩与电场夹角尽量小(但液晶不能进入场致向列相)，然后再增加一较强电场，从而使液晶分子的力矩较大，较快地进入场致向列相。
Description
技术领域
本发明涉及一种快速上升时间光阀及其控制方法，该光阀及其控制方法可以使液晶盒快速动作，并且可延长液晶的使用寿命。
背景技术
中国专利93240478.3公开了一种驾驶员全天候液晶护目镜，由液晶光阀镜片，光电探头、光电控制器和眼镜框架等组成。外界光强变化时，它将自动快速(十分之一至百分之一秒间)调节液晶光阀的透光率，使正常光畅通、强光受阻，人眼始终处于最佳的、明亮的、柔和的视觉状态，达到护目、安全、舒适的目的，是驾驶员理想的白天、夜间、全天候的护目劳保用品。但是，该光阀的调节的速度仍然较慢，并且其电极长时间的加载会使液晶盒的寿命大大降低。因此，需要提出一种新的快速上升时间光阀及其控制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速上升时间光阀及其控制方法，该方法利用一种新的驱动波形，让向列相液晶分子指向矢处于一种预置状态，使液晶分子在预置电场的作用下，产生一诱导偶极矩，此诱导偶极矩与电场夹角尽量小(但液晶不能进入场致向列相)，然后再增加一较强电场，从而使液晶分子的力矩较大，较快地进入场致向列相。
本发明的目的是由下述技术方案实现的：一种快速上升时间光阀，其特征在于：有一个盒结构体，该盒结构体顶部和底部对称地设有透明基片，所述透明基片外侧设有偏光板，所述透明基片内侧设有透明导电电极，该透明导电电极上设有表面取向层，所述盒结构体内充满向列相液晶，所述表面取向层的预倾角为6°～30°，所述透明导电电极与一个控制电路电连接。
一种快速上升时间光阀的控制方法，其特征在于：有一个呈盒结构体的光阀，该光阀的盒结构体顶部和底部对称地设有透明基片，所述透明基片外侧设有偏光板，所述透明基片内侧设有透明导电电极，该透明导电电极上设有表面取向层，所述盒结构体内充满向列相液晶，所述透明导电电极与一个控制电路电连接；
当所述光阀处于预备状态时，所述控制电路向所述导电电极施加一个方型波预置电压，该预置电压生成的电场驱动所述光阀内的液晶分子指向矢旋转，与所述底部透明基片形成一个夹角；
当所述光阀进入启动状态时，所述控制电路向所述导电电极施加一个方型波瞬间启动电压，该启动电压生成的电场驱动所述光阀内的液晶分子指向矢与所述底部透明基片呈垂直状态，所述光阀完全开启；
当所述光阀处于开启状态时，所述控制电路向所述导电电极施加一个方型波开启电压，该开启电压生成的电场驱动所述光阀内的液晶分子维持其开启状态；
当所述光阀处于关闭状态时，所述控制电路向所述导电电极施加一个方型波关闭电压，该关闭电压生成的电场驱动所述光阀内的液晶分子指向矢旋转，与所述底部透明基片形成一个夹角；
当所述光阀处于待机状态时，所述控制电路向所述导电电极施加一个方型波待机电压，该待机电压生成的电场驱动所述光阀内的液晶分子指向矢旋转，与所述底部透明基片呈平行状态。
本发明与已有技术相比，具有如下的优点：，
1、由于本发明采用预置电压，使液晶分子进入预备状态，从而可使向列相液晶光阀的上升响应时间大大提高。
2、本发明采用预置电压和关闭电压，避免向列相液晶光阀长时间处于高电压状态，因此可延长液晶的使用寿命。
附图说明
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
图1、本发明的光阀结构示意图
图2、本发明的驱动电压波形图
图3、本发明预备状态时的液晶分子指向示意图
图4、本发明启动状态时的液晶分子指向示意图
图5、本发明开启状态时的液晶分子指向示意图
图6、本发明关闭状态时的液晶分子指向示意图
图7、本发明待机状态时的液晶分子指向示意图
图8、本发明的控制电路原理框图
图9、本发明的控制电路电气原理图
具体实施方式
实施例一：
参见图1(该图显示的是剖视图)，本发明的快速上升时间光阀，有一个盒结构体，该盒结构体有四个密封边框5，该盒结构体顶部和底部对称地设有透明基片2和9，该透明基片可以采用玻璃，塑胶板(或膜)等材料，所述透明基片外侧设有偏光板1和10，所述透明基片内侧设有透明导电电极3和8，该透明导电电极一般为氧化铟锡，其形状根据需要制作。可以是一般直接驱动中的单个图形，也可以是较复杂的其他图形。该透明导电电极上设有表面取向层4和7，表面取向层一般由聚酰亚胺或氧化硅蒸镀等来实现。其预倾角为β，一般其值为1°～30°之间，所述盒结构体内充满向列相液晶6，本实施例的表面取向层的预倾角为6°～30°，所述透明导电电极与一个控制电路电连接。
在本实施例中，用1.1毫米厚的ITO玻璃作透明基片，透明导电电极用标准蚀刻法将电极制成0.7″×0.7″的方块，并在边缘有电极引出端子，表面取向剂用Nisson chemical SE610，摩擦方向为反平行。摩擦液晶使用E-7，透明基片间距为4微米，偏振片型号为日本Nitto F-1950，如果V1取0.8V，V2取25V，V取3V，可得到小于1毫秒的上升时间。
参见图8及图9，在本实施例中，所述控制电路由一个脉冲生成电路、一个初始高压生成电路及恒压电路组成，所述脉冲生成电路的输出端与两个快速上升时间光阀Y1、Y2电连接。
在本实施例中，采用两套恒压电路，恒压电路1是由电池BT1、稳压晶体管，晶体二极管D1构成的稳压电源电路。恒压电路2也是一个由电池BT2、晶体二极管D2构成的稳压电源电路。初始高压生成电路由升压电路芯片U1(型号为MAX629)、阻容振荡电路和与其匹配的外围电路构成。脉冲生成电路由多稳态触发芯片U2(型号CD4047)和与其匹配的外围电路构成，本实施例中，设有两套脉冲生成电路(即U2、U3)，分别向两个快速上升时间光阀Y1、Y2提供控制信号。在本实施例中，还设有由光电晶体管OP、可变电阻P1构成的光控信号输入电路。由可变电阻P2构成的调整电路。
本发明使用的向列相液晶处于不同的电场强度，表现出不同的排列。当电场强度高于某个强度值Ec时，呈现出场致向列相，当电场强度值低于Ec时，呈现出本征向列相或变型本征向列相，利用这两种向列相对光波的不同作用，产生不同的光学效应，从而实现“开”或“关”的不同状态。
参见图2一图7，图2中的纵坐标表示电压值V，其横坐标表示时间值T。
本发明的光阀的控制方法，有一个呈盒结构体的光阀，该光阀的盒结构体顶部和底部对称地设有透明基片，所述透明基片外侧设有偏光板，所述透明基片内侧设有透明导电电极，该透明导电电极上设有表面取向层，所述盒结构体内充满向列相液晶，所述透明导电电极与一个控制电路电连接；所述表面取向层β的预倾角为10°。
当所述光阀处于预备状态时(参见图3)，所述控制电路向所述导电电极施加一个方型波预置电压V1，此电压一般低于此液晶光阀的阈值电压Vth，该预置电压生成的电场驱动所述光阀内的液晶分子指向矢旋转，与所述底部透明基片形成一个夹角；在本实施例中，所述光阀内的液晶分子指向矢与所述底部透明基片的夹角α1为50°～70°。
当所述光阀进入启动状态时(参见图4)，所述控制电路向所述导电电极施加一个方型波瞬间启动电压V2，此电压一般远大于V1和Vth，例如V2≥20Vth，该启动电压生成的电场驱动所述光阀内的液晶分子指向矢与所述底部透明基片呈垂直状态(夹角α2为90°)，所述光阀完全开启；V2的电压宽度一般设定在几毫秒范围，所述瞬间启动电压的施加时间小于1毫秒。
当所述光阀处于开启状态时(参见图5)，所述控制电路向所述导电电极施加一个方型波开启电压V3，该开启电压生成的电场驱动所述光阀内的液晶分子维持其开启状态；一般取V3≥2Vth即可。
当所述光阀处于关闭状态时(参见图6)，所述控制电路向所述导电电极施加一个方型波关闭电压V4，该关闭电压生成的电场驱动所述光阀内的液晶分子指向矢旋转，与所述底部透明基片形成一个夹角，该夹角α1为50°～70°；该关闭电压V4＝V1
当所述光阀处于待机状态时(参见图7)，所述控制电路向所述导电电极施加一个方型波待机电压V5，该待机电压生成的电场驱动所述光阀内的液晶分子指向矢旋转，与所述底部透明基片呈平行状态。V5的直流分量尽量接近于0伏。
Claims (3)
1、一种快速上升时间光阀，其特征在于：有一个盒结构体，该盒结构体顶部和底部对称地设有透明基片，所述透明基片外侧设有偏光板，所述透明基片内侧设有透明导电电极，该透明导电电极上设有表面取向层，所述盒结构体内充满向列相液晶，所述表面取向层的预倾角为6°～30°，所述透明导电电极与一个控制电路电连接；所述控制电路由一个脉冲生成电路、一个初始高压生成电路及恒压电路组成。
2、一种快速上升时间光阀的控制方法，其特征在于：有一个呈盒结构体的光阀，该光阀的盒结构体顶部和底部对称地设有透明基片，所述透明基片外侧设有偏光板，所述透明基片内侧设有透明导电电极，该透明导电电极上设有表面取向层，所述盒结构体内充满向列相液晶，所述透明导电电极与一个控制电路电连接；
当所述光阀处于预备状态时，所述控制电路向所述导电电极施加一个方型波预置电压，该预置电压生成的电场驱动所述光阀内的液晶分子指向矢旋转，与所述底部透明基片形成一个夹角；
当所述光阀进入启动状态时，所述控制电路向所述导电电极施加一个方型波瞬间启动电压，该启动电压生成的电场驱动所述光阀内的液晶分子指向矢与所述底部透明基片呈垂直状态，所述光阀完全开启；
当所述光阀处于开启状态时，所述控制电路向所述导电电极施加一个方型波开启电压，该开启电压生成的电场驱动所述光阀内的液晶分子维持其开启状态；
当所述光阀处于关闭状态时，所述控制电路向所述导电电极施加一个方型波关闭电压，该关闭电压生成的电场驱动所述光阀内的液晶分子指向矢旋转，与所述底部透明基片形成一个夹角；
当所述光阀处于待机状态时，所述控制电路向所述导电电极施加一个方型波待机电压，该待机电压生成的电场驱动所述光阀内的液晶分子指向矢旋转，与所述底部透明基片呈平行状态。
3、根据权利要求2所述的快速上升时间光阀的控制方法，其特征在于：当所述光阀处于预备状态时，所述光阀内的液晶分子指向矢与所述底部透明基片的夹角为50°～70°；当所述光阀进入启动状态时，所述瞬间启动电压的施加时间小于1毫秒。
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