CN1214772C - 液晶快门 - Google Patents

Abstract

一种液晶快门结构(18)，它适用于玻璃屏或黑玻璃滤光片，这种快门结构能够从一个高吸光的黑暗状态转换到低吸光的透明状态，反之亦然，此快门结构包括低扭转向列型液晶单元，其扭转角在0°与略小于90°之间，还包括一电路板输出端，它产生液晶单元可变的驱动电压，此驱动电压高于两个液晶单元中至少一个的阈值电压两倍左右，且电压极性切换频率小于1Hz。

Description

液晶快门

技术领域

本发明涉及液晶快门，它适用于电光护目装置，遮光罩和自动变暗的黑玻璃滤光片，然后更具体地涉及与下面权利要求1前序相应的各种结构。

背景技术

液晶快门在涉及光通过一个孔径的透光度中有各种应用，孔径内的液晶快门能在低透射密度值的低吸光状态与高透射密度值的高吸光状态之间转换。将偏振滤光片与液晶单元结合在一起，液晶能在电场作用下排列，现代技术的液晶快门透光度可以做到随电场作用的变化而改变。

这类快门很适用于作为如护目装置的滤光片，诸如自动变暗的黑玻璃屏。然而，现有技术的液晶快门存在这样的问题，即透射密度是非对称的，且与透射光的入射角有关。当外加电场为通常中等电压2V与10V范围驱动时，这种角度依赖关系是由于分子随外加电场的排列不完全，并且在有宽广视场要求的应用中特别不利。另一个问题是，这种现有技术的快门消耗功率大，导致很快耗尽移动式设备中的干电池，并且有众所周知的经济方面以及安全与环境方面的问题。

本文中，当代技术的液晶单元是由两个定界玻璃板之间伸长分子的液态混合物组成。面向玻璃板表面层的液态混合物作了处理，使排列导向器，如沟槽，有相同的方向，靠近这种表面层的液晶分子趋向于与导向器平行方向排列。扭转玻璃板，使导向器不平行，液晶分子的螺旋结构就在这两个玻璃板之间形成。例如，在两个玻璃板的分子排列方向之间为90°扭转角时，形成了标准的90°扭转向列(TN)单元。通常在本文中所用液晶分子有内在的正介电各向异性，所以在外加电场电压大于液晶单元特定阈值时，液晶分子大部分能排列整齐。液晶单元中螺旋状分子结构在电场作用下分解，取而代之的是，晶体分子沿着电场取向。当这种液晶单元组放在两个偏振片之间时，其透射密度可以通过改变高于阈值电压的外加电场加以控制，因此透射特性曲线一般是渐近线。然而，上述光学角度的非对称性是在这一电激活状态出现的。

液晶单元中的杂质易于干扰液晶结构，尤其是看来不可避免的碱土金属离子的存在，导致电激活状态下漏电流通过液晶单元。若液晶单元的开与关是由直流(DC)电压或低频电压驱动，则这种杂质离子可以向排列层迁移，并埋置在液晶单元内表面。一旦去掉驱动电压，该晶体两端的电场可能由于俘获离子而仍然存在，且可能影响液晶单元的开与关。所以，液晶单元通常由交变电压驱动，如方波电压驱动，其极性快速切换以避免杂质离子迁移及随后的液晶单元性能下降。在这些条件下，液晶单元近似于平板电容器，在极性反转下必然要不断地充电和放电。液晶单元的漏电流以及持续的充电和放电导致电激活状态下功耗大。

在给Gunz等人的美国专利5,315,099中，建议通过加上0.1赫兹范围相对低频电压，减少液晶单元的功耗，此液晶单元包含一耐腐蚀层以及腐蚀中性液体或抗腐蚀添加剂。为了减小液晶单元灵敏度不致由于温度涨落和电压源不稳定造成光密度变化，液晶单元工作时的驱动电压要远远高于阈值电压，这样做对两个电压极性下的光透射非对称性还有缓和效果。然而，美国专利5,315,099中描述的液晶单元是在远远高于达到透射密度渐近线峰值范围的电压下工作，所以，该液晶单元基本上是一两态快门。

用低频电压乃至直流电压驱动液晶单元的其他缺点是，譬如，使用寿命下降，电化学变化以及液晶单元结构内部各层充电。特别是，当驱动电压接近阈值电压时，充电效应导致光学非对称性和不稳定的透射率。这些缺点也被液晶单元制造商的技术说明书确认，其中规定仅仅能适用于很小的直流分量。

在本文中，典型的液晶单元结构由插入两个互相正交偏振滤光片之间的扭转向列(TN)型液晶单元组成，其中定界壁是由沿特定方向被划过或擦过的塑料层形成，此特定方向就是所谓的排列方向，所以，液晶定界面中的结构迫使向列分子都取特定的角度位置，并且使分子在所述定界面之间互相扭转了90°。其他的表面处理方法各有各的效果，这在此专业中也是熟知的。在电非激活状态下，当光通过滤光片后，其偏振面转过90°，液晶单元变成透明的。通过外加电场，这种向列分子的转动多多少少能被止住，于是也能获得可控制的滤光片效果。然而，这一类液晶单元在其暗的、电激活状态下，其透射率随角度而变化相对地较强，光以外直角入射时，光的吸收率随之变化，由于最靠近表面并受表面效应约束的向列分子仍然产生残余旋光性，这种非对称性会进一步扩大。因此，当入射光相对于法线(即垂线)的角度增大时，滤光片在排列方向之间两个平分角线方向上变得更加透明，在正交偏振片的两个方向上沿一个平分角线方向相对不变，而沿另一个平分角线方向则变暗。

众所周知，将两个转过90°的TN液晶单元组合起来补偿透射率变化效应，使一个TN液晶单元的“弱”平分角线与另一个“强”平分角线重合，反之亦然。然而，尽管有了这一补偿，视场仍然不均匀，给用户带来麻烦。

有关透射率依赖于角度的非对称性，在专利申请SE 9401423-0及相应的PCT/SE95/00455中描述的技术对此做了改进，此专利申请仍在审理中，还未发表。这些文件展示了一种液晶单元结构，此结构包括两个向列型液晶单元和一个电驱动分子排列装置，每个液晶单元备有确定分子排列方向的分子取向板，两个排列方向在非激活状态下互有角位移，电驱动分子排列装置用于激活状态下分子的受控排列。液晶单元中每一个都放置在两个互相消光的偏振滤光片之间，液晶单元的分子排列方向转动到这个位置，使得加上电压时，在液晶单元相应的非对称光吸收率之间获得一种补偿效果。按照这些专利申请，液晶单元中至少有一个，其表面分子排列导向器之间的角度小于上面提到的90°扭转角，通过这个方法缓解了透射率依赖于角度的问题。为了能在两个不同的液晶单元上加相同的电压，从而简化所需电路，在SE9401423-0和PCT/SE95/00455技术中使用两个完全相同的液晶单元是方便的。

上述技术对于快门结构透明状态下低吸收率还做了改进。此外，这种快门结构如用在护目的黑玻璃中，它在黑暗状态下有可变的暗度，以便同一个扩目玻璃可用于非常强的焊接光以及十分弱的焊接光下，所以各种类型的焊工工作可以使用同一个护目玻璃屏进行，达到最大阴度的使用范围。专业人员已经知道，加上不同电压可以改变旋光性，在早期已知的技术中，当液晶单元两端的电压增加时，透射密度依赖于角度的不均匀性更令人头痛。

使用小于90°扭转角的液晶单元时，这种液晶单元通常称为“低捻液晶单元”，所遇到的问题之一是，在透明状态下获得高的透光度，同时，在暗状态下得到足够低的透光度。因此，按照SE 9401423-0和PCT/SE95/00455技术的一个方面，选用一种“对称的”偏振滤光片布置。当两个偏振滤光片放置成90°的交叉角时，宜于安装一个低捻液晶单元，使它的两个表面处理方向之间的平分角线基本上与两个滤光片偏振方向之间的平分角线重合。于是，在器件的电非激活状态下，即它的透明状态下，得到最大的透光度。

按照SE 9401423-0和PCT/SE95/00455技术中一个实施例，减小液晶单元的厚度也是方便的。尤其是，减小厚度使开关时间缩短，因为开关时间反比于液晶单元厚度的平方。因此，在其他相同的条件下，将液晶单元厚度从4mm减小到3mm，开关时间能够减少50％数量级。当使用低捻(low twist)液晶单元时，也要求减小液晶单元厚度，这是由于发现了厚度乘上光学各向异性的值，扭转角与明亮状态即透明状态下透光率之间存在一种依赖关系。可以利用这种依赖关系制造一种护目黑玻璃，它具有良好的光学角度性质，透明状态下高的透光率，以及快速的状态切换性质。这一情况只有使用低捻液晶单元以及偏振滤光片放置成上述的对称方式下才是可能的。

这个厚度问题的基本原因是，没有显著厚度的液晶单元对入射的偏振光的旋转不会完全，而是发出椭圆偏振光。当这一液晶单元放置在两个互相正交的偏振滤光片之间时，透射率会随液晶厚度作周期性变化。

按照SE 9401423-0和PCT/SE95/00455技术中另一个实施例，可以反对称地放置一个低捻液晶单元，其意思是，液晶单元中两个处理过的表面分子排列方向(擦划方向)之间锐角的平分角线方向与两个互相正交偏振片中之一的偏振方向重合放置。在非激活状态下，这种结构显示出相对低的透光率，但是在加上适当的电压时，得到更加透明的状态，当电压再增加时，这一更加透明的状态回到一了般较暗的状态。这种结构的一个优点是，电压下降不会导致光吸收率下降，且保留已知的保护效果。这能使护目黑玻璃的现有标准更容易保持，即使在高暗度情况下也如此。该标准要求调整状态与失去电流源状态之间的差最大为9黑暗度。这种要求可以利用两个非对称低捻液晶单元且使偏振片反对称放置，或者，一个有对称放置偏振片的液晶单元和一个有反对称偏振片的低捻液晶单元。

SE 9401423-0和PCT/SE95/00455中所述低捻技术解决了液晶单元结构与角度有关的问题，还提供了一种与电压有关，可变的透射密度结构，但是用于当代技术的电路驱动方法，功耗仍然相对地高。

本发明要解决的问题是，因此也是本发明的目的是，获得一种可变的透射密度和改善角度性质的液晶快门，即，减小透射密度对角度依赖关系的液晶快门，且功耗小。

本发明的另一些目的是，提供一种遮光罩装置以及有可变的管射密度和改善角度性质的黑玻璃结构，且功耗小。

发明内容

本发明提供一种液晶快门结构，它适用于遮光罩或黑玻璃滤光片，这种快门结构对于电信号的响应是能够从一个高吸光的黑暗状态转换到一个低吸光的透明状态，反之亦然，这一快门结构包括放置在两个透明电极负载板之间的两个向列型液晶单元(18)，此电极负载板可以连接到电压源(22)，两个液晶单元有处理过的涂层以限定其互相相对表面处分子排列的方向，因此在负载板上两个电极涂层之间无电压时，所述两个板之间的相互角位移使液晶形成扭转螺旋结构，其中两个液晶单元中每一个安放在两个互相消光的偏振滤光片之间，且其中分子排列方向转成这样，当加上电压时，在两个液晶单元各自的非对称光吸收率之间获得补偿效应，两个单元中至少有一个所述分子排列方向之间扭转角位移不为90°，其特征在于，所述快门结构具有装置(20)，用于产生液晶单元可变驱动电压，此驱动电压可用于所述电极负载板，所述装置(20)设计成产生较高的液晶单元驱动电压，此驱动电压大于两个液晶单元中至少一个的阈值电压两倍。

按照本发明，藉助低频电压或直流电压驱动的低捻液晶单元结构，解决了上述问题，达到了本发明的目的。解决上述问题的一般原理是改变液晶单元结构的电光特性，使获取特定透射(光)密度所需驱动电压值与阈值电压值之差大于以前已知值。换句话说，依赖于外加电压的透射率特性曲线渐近线延伸到更宽的电压范围。结果，实用中控制透射率所加的电压比当前技术中所加的电压在更高的电压值下更宽的范围内变化，从而把低频驱动电压的限制减至最小。

因此，按照本发明的一个方面，为了达到改变液晶单元结构透射率特性的目的，改变了“扭转向列理论”中以前熟知的通常为90°扭转角概念，取而代之的是，最好采用小于85°的较小角度，此角度更好是在20°至85°之间，在某些实施例中甚至在从0°至20°的范围。虽然单个液晶单元光学透射视场的非对称性变得更加严重，但将两个这种液晶单元组合在一起时，仍然获得改进的视场均匀性。

本发明涉及可变透射密度和功耗。迄今为止，按照熟知的液晶技术说明，这种液晶单元的组合一直是在高频驱动电压下运行，以避免上述低频驱动电压带来的缺点。将低捻结构中的透射特性曲线延伸，上部暗区范围内的透射密度值可以藉助较高的驱动电压加以改变，且按照本发明，现已发现，上述事实允许较低频的驱动电压。在黑玻璃滤光片应用中，透射密度值或灰阶数通常定义为D＝1+7/3×¹⁰log(1/T)，其中T是透射系数，实际使用时的临界值在9至14范围。因此，本发明几个优选实施例的快门结构是用频率小于1hertz的电压，甚至用直流电压驱动，电压极性是以一预置的速率切换。

本发明现参照示范性的几个实施例以及参照附图加以详细描述，其中：

图1是包含90°扭转向列单元的已知液晶快门的分解图；

图2表示不同液晶单元组合的透射率特性曲线；

图3a，3b和3c表示现有技术快门结构的透射率非对称效应例子；

图3d表示与现有技术比较，在不同透射密度值和不同制造性的液晶单元组合中运行在低频下得出的透射率非对性程度；

图4a和4b是按照本发明运行液晶快门几个说明性实施例的电路方块图；

图5画出最佳扭转角随光学各向异性与液晶单元厚度乘积变化的曲线；

图6表示按照本发明包含延迟膜的器件的透射率特性曲线以及没有任何补偿延迟膜的器件的透射率特性曲线，

图7表示本发明一个实施例中带延迟膜的原理图。

图1的原理分解图画出护目黑玻璃的各种元件。最外边的元件是干涉滤光片1，它也起到了消除紫外(UV)光和红外(IR)光以及限制波长范围的作用。接下来的是第一偏振滤光片2，即偏振片，第一旋光液晶单元3，第二偏振滤光片4，其偏振方向与第一偏振滤光片2的偏振方向成直角，第二旋光液晶单元5，以及第三偏振滤光片(未画出)，它与第一偏振滤光片2有相同的偏振方向。这一安排还可以任选地包括一个所谓的宾主单元。这后一单元不是一个旋光单元，而是包含一向列型液晶，藉助于制备的玻璃表面，往往使其分子沿着与第三偏振滤光片的偏振方向平行的方向排列。混杂在内部具有有序各向异性吸收率的二向色性染料分子在排列状态下有高吸收性。当加上电压时，向列型晶体的分子就会与所述玻璃表面成直角，于是使二向色性染料分子取向，在这些取向上光吸收量最少。这种单元对于专业人员是熟悉的。这种单元比其他单元带来的一个优点是，在无外加电压下，这种单元也有滤光效应，而其他单元在无外加电压下是透光的。当使用有这种快门结构的焊工滤光片时，其控制电路被激励，电压加在宾主单元上，滤光片变得更加透光。传感器(未画出)能够检测焊接火光是否进入滤光片，控制电路(未画出)由此使控制电压加到单元3和单元5上，同时去掉加在宾主单元上的电压。就本发明涉及液晶性质这点而言，这一安排对于本发明以及早期已知技术是共同的。

液晶单元的内向玻璃板备有导电的电极层(例如，铟-锡氧化层)，在此电极层上涂了如聚酰亚胺层，这一层已用机械方法做了处理，通常在特定方法上刻划/摩擦，按照已知的技术，这些方向在互相相对的表面是互相垂直的。按照此已知的技术，例如，单元3与单元5是互为相反排列，所以单元3中接收光的第一表面处理成其方向与单元5中接收光的第一表面反平行。用此方法获得了引言中所述的补偿。

通过所加电压在约3V到约5V之间变化，这种现有技术黑玻璃滤光片装置能够产生从密度约为3的透明状态改变到密度值为9至14的范围。通常，加在两个单元上的电压是相同的。

密度值变化是因为，促使向列型分子沿着平行于电场取向的电压受到了玻璃内壁上塑料层相反的作用，这些塑料层使分子沿着平行于玻璃内表面排列，因此，电场力的取向作用在单元中心效果最大，随着趋向所述表面而下降。然而，实际上，由于表面层效应总是保留相当程度的旋光性。

按照焊接标准，透射密度或灰阶值表示为，

D＝1+7/3×¹⁰log(1/T)

其中T是透射率值。

尽管获得了对倾斜入射角的补偿，在实际使用此已知技术时，视场中仍然存在着不小的差别。

在以往已知的技术中，液晶护目黑玻璃结构的概念一直是基于期望的自然几何学，这是在强制条件下边界面处晶体的取向扭转角θ为90°时得到的。通过减小晶体扭转角可以获得改进。液晶单元具有一对板。互相面对面的两块板中每一块都有导电层和薄塑料涂层。这些导电层和塑料涂层都刻划过或摩擦过，互相之间成一角度q。按照早期已知技术，此角为90°，但按照本发明，此角小于90°。板的安装是使一个单元能按反时针方向自然转动，虽然沿顺时针方向转动的单元也是熟知的，两个板配备有可加电压的装置。

按照本发明的液晶快门是作为焊工头盔上护目黑玻璃的滤光片，带此头盔者看到的液晶快门是一个暗窗口。此滤光片被激活，沿滤光片前方有某一光密度，然而，此光密度随角度变化。如在SE 9401423-0和PCT/SE95/00455中所示，当角度q不为90°时，在不同视场角上所得滤光片效应比当前技术90°扭转向列型单元均匀得多。

使用两个相同的液晶单元带来的好处是，两个单元可以用一相同的电压驱动，此电压可以改变而产生不同的光密度。这样做就简化了所需的电路。然而，当采用更昂贵的电路时，这个强加的条件不再适用，这种昂贵的电路对获得所述补偿提供了更大的自由度。

如上面已提到过，不仅要减小扭转角而且还要减小液晶单元厚度到相应范围；这是有充分理由的，已发现，对于每一扭转角存在一个最佳厚度(更准确地说，光学各向异性与厚度的最佳乘积)，此关系表示在图5中。最好的可透明状态是在这个最佳厚度下获得的。

按照本发明，提供的驱动电压是低频电压，电压值远远高于该液晶单元材料的阈值电压。为了液晶单元结构在暗状态下可变，要求透射率特性曲线延伸到很宽的电压范围。图2画出透射密度或灰阶数与不同液晶单元组合所加电压之间关系曲线。曲线100描述90°扭转角双液晶单元组合的特性，曲线102描述70°扭转角双液晶单元组合的特性，而曲线104和106分别描述90°和70°扭转角单个液晶单元的特性。从图中可以清楚地看到，对于每种液晶单元，扭转角越小，从透射率最小处约1.5V到透射率渐近线最大处的电压范围越宽。

图3a，3b和3c表示在低频下运行当代技术液晶快门时，依赖于极性的透射率非对称性的典型效应，这些曲线的台阶出现在每一次极性反转时，图3a表示持久充电作用引起的透射率非对称效应；图3b表示在极性切换间歇电荷累积引起的光学非对称效应，这些电荷逐渐减小加在液晶层上的有效电压；图3c表示以上两种效应的典型组合。非对称效应的具体透射率值强烈地依赖于液晶单元中所用的材料和运行条件。

图3d表示用低频极性反转的直流电压驱动时，与现有技术90°扭转向列型单元比较，在各种透射密度值下和各种富创意的低捻单元组合下透射率非对称性程度的测试结果图。透射密度值，或灰阶数，表示在图的横轴上，非对称性值表示在纵轴上。此处，非对称性率以两种不同的外加电压极性下得出的灰阶数之差表示。

从图3d可以清楚地看出，对于某个密度值，例如，在60°或70°扭转角的非对称性率远远小于90°扭转角的非对称性率。例如，在密度值为10时，70°扭转角的非对称性率为90°扭转角的1/2至1/3。在密度值为12时的类似比较表明，70°扭转角的非对称性率为1/5至1/10。对于较小的60°扭转角，非对称性度的改进更好，扭转角减小至60°以下，可以进一步减小非对称性度，而所需驱动电压则增大。

图4a和4b是方框图，说明按照本发明运行液晶快门18电路20的几个实施例。图4a画出这种运行电路的通用元件，它包括一个可的电压极性开关，此开关经过电压输入端24连接到电压源22。电压极性开关26连接到液晶单元驱动电压控制装置28，此装置有一控制信号输入端30，且连接到液晶快门18。电路20设计成能产生足够高的液晶单元驱动电压，例如，此驱动电压在最暗状态下比快门中液晶单元材料的阈值电压高1.5倍至10倍。

图4b表示图4a运行电路20的另一个实施例。图4b中的直流电压源22连接到稳压器34，此稳压器连接到驱动电路28。驱动电路28连接到振荡器或双稳态电路形式的极性开关上，此开关控制驱动频率或控制驱动电路28加到液晶单元18上电压的极性。此实施例有两个控制信号输入端，第一个是光检测器输入端24，第二个是透射密度控制输入端，通过这个输入端可以选择快门最终的明暗。包含光敏传感器21的环境光检测器22可以方便地连接到环境光检测器输入端24。

驱动电压的极性可以是，例如，以预置的速率切换，或者按照每检测到环境光突然增强而改变，后者适合应用在黑玻璃滤光片中。

由于低捻角和减小的Δn*d参数，我们发现，Δn*d在0.27μm范围的0°双折射单元，其光学角度性质非常有用，很清楚，它既适合于一单元液晶快门结构又适合于双单元液晶快门结构，该结构要求有宽广和对称的视场。当用小于10V的电压驱动时，由于在0°单元中存在大的残余延迟，与90°扭转向列型液晶单元比较，在这种装置中可利用的单元对比度是很小的。按照本发明的一个实施例，通过增加补偿延迟膜可以提高单元对比度。在0°双折射单元的实施例中，约25nm至30nm的小延迟值是适当的。为了使补偿效应最大，延迟膜最好是这样对准其快轴方向垂直于单元的入射和出射表面分子导向器矢量。0°双折射单元的补偿延迟层可以是，例如，由单片的单轴延迟膜形式，其延迟值在10nm至50nm之间。在另一个实施例中，补偿延迟层可以用几个延迟膜排列而成，使这几个膜产生的净延迟值在所述的范围内。例如，用一个27nm补偿延迟膜放入快门结构中，单元组合的最佳Δn*d值从约0.27μm增加到0.277μm。

图5画出最佳扭转角随光学各向异性与单元厚度乘积的变化关系。

图6表示包含一4μm 0°双折射单元的液晶结构的电光性质。本例中的双折射单元包含Merck ZLI-4246液晶，其Δn*d值约为0.52μm，把这个双折射单元放在两个互相正交的偏振片之间，这两个偏振片相对于入射分子导向器矢量分别调准为45°和135°，与本发明的一个实施例相一致，这个液晶单元与一带通滤光片放在一起，此滤光片在可见光谱的中心部分，即在500nm至600nm范围部分高度透光。曲线20表示无任何补偿延迟膜的液晶单元组合的光学响应，而曲线22表示含有26nm补偿延迟膜的液晶单元组合的光学响应，此补偿延迟膜的取向是，其快轴垂直于入射分子导向器。从此图中可以清楚地看出，带有补偿延迟膜的液晶单元对比度提高了。

图7大体上画出了本发明一个实施例中带延迟膜10的情况，此延迟膜放在两个偏振滤光片3与4之间，液晶单元2的一侧。将延迟膜放在两个分子排列导向板之间的液晶单元2内也是可以的。

Claims (22)

1.一种液晶快门结构，它适用于遮光罩或黑玻璃滤光片，这种快门结构对于电信号的响应是能够从一个高吸光的黑暗状态转换到一个低吸光的透明状态，反之亦然，这一快门结构包括放置在两个透明电极负载板之间的两个向列型液晶单元(18)，此电极负载板可以连接到电压源(22)，两个液晶单元有处理过的涂层以限定其互相相对表面处分子排列的方向，因此在负载板上两个电极涂层之间无电压时，所述两个板之间的相互角位移使液晶形成扭转螺旋结构，其中两个液晶单元中每一个安放在两个互相消光的偏振滤光片之间，且其中分子排列方向转成这样，当加上电压时，在两个液晶单元各自的非对称光吸收率之间获得补偿效应，两个单元中至少有一个所述分子排列方向之间扭转角位移不为90°，其特征在于，所述快门结构具有装置(20)，用于产生液晶单元可变驱动电压，此驱动电压可用于所述电极负载板，所述装置(20)设计成产生较高的液晶单元驱动电压，此驱动电压大于两个液晶单元中至少一个的阈值电压两倍。

2.根据权利要求1的快门结构，其特征是，所述装置具有小于1Hz的极性切换频率。

3.根据权利要求1的快门结构，其特征是，液晶单元驱动电压是交流电压。

4.根据权利要求3的快门结构，其特征是，液晶单元驱动电压的极性切换频率小于1Hz。

5.根据权利要求1的快门结构，其特征是，液晶单元驱动电压是直流(DC)电压。

6.根据权利要求1的快门结构，其特征是，液晶单元驱动电压的极性以可选择的间歇切换。

7.根据权利要求5的快门结构，其特征是，液晶单元驱动电压的极性以可预选的间歇切换。

8.根据权利要求5的快门结构，其特征是，液晶单元驱动电压的极性可根据检测到的环境光的增强而切换。

9.根据权利要求5，6或7的快门结构，其特征是，液晶单元驱动电压的极性切换频率小于1Hz。

10.根据权利要求1的快门结构，其特征是，两个排列方向之间的夹角是这样的，在液晶单元驱动电压高于两个液晶单元中至少一个的阈值电压两倍时，快门的透射密度值或灰阶数在9至15范围内可变。

11.根据权利要求1的快门结构，其特征是，液晶单元中至少一个，其排列方向之间的角位移在0°与85°之间。

12.根据权利要求1或2的快门结构，其特征是，所述排列方向之间的扭转角不为90°的液晶单元，其厚度是这样修正的，使厚度与两个不同偏振方向上液晶材料的最大折射率与最小折射率差之乘积不超过0.4mm，且使每个液晶单元的所述限定分子方向的涂层之间角度差不超过70°。

13.根据权利要求12的快门结构，其特征是，所述厚度不超过0.3mm。

14.根据权利要求1的快门结构，其特征是，两个液晶单元基本上相同的，且电压源适合于在两个液晶单元上加相同的电压。

15.根据权利要求1的快门结构，其特征是，两个偏振滤光片之间安装相应的液晶单元，此两个偏振滤光片的偏振方向互成90°角。

16.根据权利要求1的快门结构，其特征是，两个液晶单元中至少有一个限定液晶单元分子排列方向的两涂层之间角位移小于90°，它安装在两个偏振滤光片之间，两个偏振滤光片的偏振方向与相应的最邻近涂层的方向重合。

17.根据权利要求1的快门结构，其特征是，夹角不为90°的两个排列方向之间锐角的平分角线大体上与周围两个偏振滤光片偏振方向的平分角线重合。

18.根据权利要求1的快门结构，其特征是，液晶单元中至少有一个，两个排列方向之间的角位移为0°至50°角，以及延迟膜与液晶单元连在一起。

19.根据权利要求中1的快门结构，其特征是，产生液晶单元可变的驱动电压装置包括电路板(20)，此电路板上有连接到电压源(22)的电压输入端(24)，控制液晶单元输出驱动电压的电压极性切换装置(26)，所述电压极性切换装置(26)连接到驱动电压控制装置(28)，此控制装置(28)有控制信号输入端(30)，且连接到液晶单元驱动电压输入端(32)。

20.根据权利要求1的快门结构，其特征是，产生液晶单元可变的驱动电压装置(20)有一检测器输入端(24)，此输入端(24)连接到环境光检测器(22)，且该驱动电压装置(20)包括连接到明暗选择装置(30)的稳压器(34)。

21.根据权利要求1的晶体快门结构，其特征是，电压极性切换装置是一振荡器或双稳态电路。

22.根据以上权利要求中任一条的快门结构，其特征是，此快门结构是应用在黑玻璃屏中的黑玻璃滤光片，或者是应用在光学仪器、光学放大器望远镜或双筒望远镜中。

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