KR20070117577A - 오프셋된 편광자들을 갖는 자동 암흑화 필터 - Google Patents

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KR20070117577A
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Abstract

본 발명의 보호용 자동 암흑화 필터 구조체(10)는 일련의 오프셋된 편광자(24, 28, 32)들 사이에 산재된 2개의 로우 트위스트 액정 셀(26, 30)을 포함한다. 형성된 구조체는 사용자가 보았을 때 큰 시야 각도에 걸쳐 암흑 상태에서 개선된 균질성을 제공한다. 음영의 편차를 감소시킴으로써, 필터를 통한 가시성이 개선될 수 있다.
용접용 안면 마스크, 자동 암흑화 액정, 편광자, 편광 배향, 용접용 헬멧

Description

오프셋된 편광자들을 갖는 자동 암흑화 필터 {AUTOMATIC DARKENING FILTER WITH OFFSET POLARIZERS}
본 발명은 용접자의 토치로부터 입사하는 빛을 여과하기 위해 용접 헬멧에 사용될 수 있는 자동 암흑화 액정 보호 실드 또는 필터에 관한 것이다.
자동 암흑화 액정 보호 실드는 자동 암흑화 필터(automatic darkening filter)로 또는 ADF로도 알려져 있으며, 편광 필터들과 액정층들의 조합으로 구성되기도 한다. 그러한 필터의 예는 호넬(Hornel)과 팔머(Palmer)에게 허여된 미국 특허 제6,097,451호 및 제5,825,441호에 설명되어 있다.
ADF는 제어 신호에 응답하여 밝은(투명한) 상태로부터 어두운(거의 불투명한) 상태로 변화한다. 강한 입사광으로부터의 보호가 요구되는 용접과 같은 응용예에서는, 보통 안면마스크에 필터가 장착되고, 용접 아크로부터의 입사광에 의해 제어 신호가 시작된다. 입사광은 용접 헬멧상의 검출기에 충돌하고, 검출기는 ADF에 신호를 보낸다. 이러한 방식으로, 필터는 용접 아크의 섬광에 노출되지 않을 때에는 깨끗하거나 투명하고, 섬광에 노출될 때에는 즉시 어두워진다. 이것은 용접자가 용접 작업을 수행하는 것뿐만 아니라, 보호 실드를 제거하지 않고 용접 영역 외부에서의 임무를 수행하는 것을 가능하게 한다.
통상적인 필터는 하나의 두드러진 단점을 갖는다. 즉, 액정층의 필터 효과는 각도에 따라 다르다. 환언하면, 사용자에게 보여지는 시야 영역이 불균일하게 어두워 보일 수 있다. 셀 갭의 변동 및 접착제층 또는 편광자에 있어서의 원치 않는 복굴절(briefringence)은 균질성을 또한 감소시켜, 용접 필터의 시야 영역에 걸쳐 음영에 편차를 초래할 수 있다.
본 발명은 시야 영역에 있어서 비균질성의 문제를 해소하는 보호용 자동 암흑화 필터 구조체를 제공한다. 이 구조체는 큰 시야 각도에 걸쳐 어두운 상태에서 더욱 균일한 음영을 사용자에게 제공한다. 본 발명의 필터는 3개의 편광자들 사이에 산재된 2개의 로우 트위스트(low twist) 광학 회전 액정 셀을 포함한다. 액정 셀의 비틀림 각도는 90도보다 작다. 2개의 외부 편광자(제1 및 제3 편광자)는 제2(중앙) 편광자의 편광 방향에 대한 법선축으로부터 오프셋된 편광 배향을 갖는다.
일 실시예에서, 본 발명은 제1, 제2 및 제3 편광자와, 제1 및 제2 로우 트위스트 액정 셀을 포함하고, 각각의 액정이 90도보다 작은 비틀림 각도를 갖는 장치에 관한 것이다. 제1 로우 트위스트 액정 셀은 제1 편광자와 제2 편광자 사이에 배치되고, 제2 로우 트위스트 액정 셀은 제2 편광자와 제3 편광자 사이에 배치된다. 제1 또는 제3 편광자 중 적어도 하나의 편광자의 편광 배향은 제2 편광자의 편광 배향에 대한 법선축으로부터 오프셋된다.
다른 실시예에서, 본 발명은 가변 필터가 장착된 용접용 안면 마스크를 포함하는 자동 암흑화 필터에 관한 것이다. 자동 암흑화 필터는 또한 입사광을 검출하는 센서와, 입사광의 존재 또는 부재에 대응하는 센서로부터의 신호를 수신하는 제어 회로를 포함한다. 제어 회로는 입사광의 존재를 나타내는 신호에 응답하여 가변 필터에 전압을 인가시킨다. 가변 필터는 제1, 제2 및 제3 편광자와, 90도보다 작은 비틀림 각도를 각각 갖는 제1 및 제2 로우 트위스트 액정 셀을 포함한다. 제1 로우 트위스트 액정 셀은 제1 편광자와 제2 편광자 사이에 배치된다. 제2 로우 트위스트 액정 셀은 제2 편광자와 제3 편광자 사이에 배치된다. 제1 또는 제3 편광자 중 적어도 하나의 편광자의 편광 배향은 제2 편광자의 편광 배향에 대한 법선축으로부터 오프셋된다.
본 발명은 제1 및 제3 편광자 중 적어도 하나의 편광자가 제2 편광자의 편광 배향에 대한 법선축으로부터 오프셋된다는 점에서 공지된 자동 암흑화 필터와 상이하다. 제1 또는 제3 편광자 중 적어도 하나의 편광자의 편광 배향을 오프셋함으로써, 어두운 상태에서의 보다 균질한 음영이 얻어질 수 있다. 제1 또는 제3 편광자 중 하나 또는 모든 편광자의 편광 배향을 오프셋하면, 필터를 통해 적은 양의 빛을 누출시켜, 필터를 통해 보았을 때 음영의 편차를 감소시키는 전체적인 소프트닝 효과를 가져올 수 있다. 음영의 편차를 감소시킴으로써, 필터를 통한 가시성이 개선될 수 있다. 용접자는 작업하는 대상을 세밀하게 볼 필요가 있기 때문에 가시성의 개선은 용접자에게 특히 유리할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 상세 사항은 첨부된 도면 및 이하의 설명에 개시된다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점들은 상세한 설명, 도면 및 청구항으로부터 명확해질 것이다.
도1은 본 발명에 따른 보호용 가변 필터 구조체(10)의 예시적인 실시예의 분해도이다.
도2는 도1의 가변 필터(10)를 위한 편광자와 액정 셀의 예시적인 정렬을 나타내는 다이어그램이다.
도3은 자동 암흑화 필터(60)에 장착된 도1의 가변 필터(10)의 블록 다이어그램이다.
도4는 도1의 가변 필터 구조체에 대해 상이한 시야 각도에서의 필터 효과를 도시하는 폴라 다이어그램이다.
도1은 자동 암흑화 필터 응용예에 유용한 가변 필터 구조체(10)의 예시적인 실시예의 분해도이다. 가장 바깥쪽 구성요소는 간섭 필터(22)이며, 이 필터는 부분적으로 UV광 및 IR광을 제거하는 기능을 하여, 파장 범위를 제한한다. 필터(10)는 또한 제1 편광 필터(24), 제1 광학 회전 액정 셀(26), 제2 편광 필터(28), 제2 광학 회전 액정 셀(30) 및 제3 편광 필터(32)를 포함한다. 이 장치는 선택적으로 소위 게스트-호스트-셀(guest-host-cell)(34)을 또한 포함할 수 있다.
제1 및 제2 액정 셀(26, 30)은 로우 트위스트 액정 셀이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "로우 트위스트(low twist)"라는 용어는 90도 이하의 비틀림 각도를 갖는 것을 의미한다. 예를 들어, 제1 및 제2 액정 셀(26, 30) 중 적어도 하나의 액정 셀은 90도보다 작은, 통상적으로는 0 또는 1 내지 89도의 비틀림 각도를 갖는다. 보다 구체적으로, 제1 및 제2 액정 셀 중 적어도 하나의 액정 셀의 비틀림 각도는 약 20도 내지 약 85도일 수 있다. 액정 셀(26, 30)에는 커넥터(52, 54)가 각각 제공되며, 이것에 의해 제어 전압이 인가될 수 있다.
제1, 제2 및 제3 편광자(24, 28, 32)는 도1에서 화살표로 표시된 관련 편광 배향을 각각 갖는다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "편광자(polarizer)"라는 용어는 하나의 축을 따른 광파장을 투과하고 다른 축을 따른 광파장을 흡수하는 편광 필터를 의미한다. 통상적으로, 편광의 투과축 및 흡수축은 서로에 대해 90도로 배향된다. 제1 편광자(24) 및 제3 편광자(32)의 편광 축 또는 편광 배향은 제2 편광자(28)의 배향과 관련하여 설명될 수 있다. 제2 편광자(28)는 편광 배향(47)을 갖는다. 법선축(56)은 편광자(28)의 편광 배향(47)에 대해 수직이다. 환언하면, 법선축(56)과 편광 배향(47) 사이의 각도는 도1에 도시된 실시예에서 90도이다. 제1 편광자(24) 및 제3 편광자(32)의 편광 배향은 모두 법선축(56)으로부터 "오프셋(offset)"되어 있다. 환언하면, 제1 편광자(24)의 편광 배향(41)은 오프셋 각도(40)[이하 제1 오프셋 각도(40)] 만큼 법선축(56)으로부터 오프셋되어 있다. 마찬가지로, 제3 편광자(32)의 편광 배향(53)은 오프셋 각도(46)[이하 제2 오프셋 각도(46)] 만큼 법선축(56)으로부터 오프셋되어 있다. 제1 및 제2 오프셋 각도(40, 46)에 의해 제공되는 가능한 오프셋은 1도 내지 20도일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 오프셋 각도(40, 46)는 2도 내지 8도일 수 있다.
도1은 제1 편광자(24) 및 제3 편광자(32) 모두가 법선축(56)으로부터 오프셋되어 있는 것을 또한 도시한다. 그러나, 일부 실시예에서는, 제1 편광자(24) 또는 제3 편광자(32) 중 하나만이 법선축(56)으로부터 오프셋된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 제1 편광자(24)의 편광 배향(41)은 법선축(56)으로부터 오프셋되는 반면, 제3 편광자(32)의 편광 배향(53)은 법선축(56)과 실질적으로 평행하다. 또다른 실시예에서, 제1 편광자(24)의 편광 배향(41)은 법선축(56)과 실질적으로 평행할 수 있는 반면, 제3 편광자(32)의 편광 배향(53)은 법선축(56)으로부터 오프셋된다. 따라서, 제1 편광자(24) 또는 제3 편광자(32) 중 적어도 하나의 편광자의 편광 배향은 법선축(56)으로부터 오프셋된다.
제1 오프셋 각도(40)는 시계방향 또는 양(+)의 방향으로 법선축(56)으로부터 오프셋될 수 있는 반면, 제2 오프셋 각도(46)는 반시계방향 또는 음(-)의 방향으로 법선축(56)으로부터 오프셋될 수 있다. 제1 및 제2 오프셋 각도(40, 46)의 방향은 역방향이거나, 또는 일부 실시예에서는 동일한 방향으로(예를 들어, 둘다 양의 방향 또는 둘다 음의 방향으로) 오프셋될 수 있다. 제1 및 제2 오프셋 각도(40, 46)의 크기는 일부 실시예에서 동일할 수 있거나, 또는 다른 실시예들에서는 상이할 수 있다.
액정 셀(26, 30)은 "로우 트위스트" 셀이다. 즉, 이들은 90도보다 작은 비틀림 각도를 갖는다. 이러한 타입의 로우 트위스트 셀을 위한 통상적인 구성은 유리판들 사이에 위치된 트위스티드 네마틱(twisted nematic: TN) 타입의 액정 재료로 구성된다. 액정 셀의 내측 대면 유리판들에는 투명한 전기 전도성 전극층(예를 들어, 인듐 주석 산화물층)이 제공되고, 그 위에 예를 들어 브러싱 또는 러빙 등에 의해 기계적으로 처리된 폴리이미드층이 특정 정렬 방향으로 인가된다. 표면을 규 정하는 액정에 형성된 구조는 네마틱 분자들이 규정 표면들 사이의 각각의 비틀림 각도를 통해 비틀림되도록 네마틱 분자들로하여금 특정한 각도 위치를 취하게 한다. 전기적으로 활성화되지 않은 상태에서(전압이 인가되지 않음), 편광 평면은 빛이 셀을 통과할 때 회전되고, 필터는 투명해진다. 네마틱 액정 분자의 배향은 규정 표면들 사이에 전기장을 인가함으로써 제어될 수 있다. 전압의 인가는 규정 표면들 사이에 전기장을 형성한다. 네마틱 액정 분자들은 규정 표면들에 평행하지 않고 수직인 전기장과 정렬되고, 셀은 어두워진 상태를 달성한다. 따라서, 제어 전압이 로우 트위스트 셀에 인가될 때, 필터 효과가 얻어진다. 네마틱 분자들의 회전 정도는 제어 전압을 변화시킴으로써 제어될 수 있고, 따라서 대응 필터 효과가 또한 제어될 수 있다. 그 결과, 액정 셀(26, 30)은 인가 전압이 없을 때에는 밝은 상태에 있고, 인가 전압이 존재할 때에는 어두운 상태에 있게 된다.
게스트-호스트-셀(34)은 네마틱 액정을 포함할 수 있으며, 이것의 분자 및 원자들은 편광자(28)의 법선축(56)에 대해 평행하게 정렬될 수 있다. 준비된 유리 표면은 이러한 정렬을 돕는다. 정돈된 이방성 흡수를 갖는 미혼합 안료는 정렬된 상태에서 높은 흡수성을 갖는다. 전압이 인가될 때, 네마틱 액정의 분자들은 준비된 표면에 대해 직각으로 자체 위치 설정되어, 최소량의 빛이 흡수되는 위치로 안료의 분자들을 이동시킨다. 따라서, 게스트-호스트-셀(34)은 인가 전압의 부재시에 필터 효과를 제공하는 반면, 액정 셀(26, 30)은 인가 전압의 부재시에 빛을 투과시킨다. 이러한 방식으로, 필터(10)는 의도하지 않은 전압 손실이 발생하는 경우에도 사용자에게 최소한의 레벨의 보호 및 안전을 제공한다.
도1에 도시된 실시예에서, 액정 셀(26, 30)의 대응 정렬 방향은 서로에 대해 실질적으로 평행하게 배열되고, 비대칭적으로 배향된다. 예를 들어, 액정 셀(26)의 정렬 방향(45)은 액정 셀(30)의 정렬 방향(49)에 대해 실질적으로 평행하게 배열되고, 비대칭적으로(즉, 반대 방향으로) 배향된다. 마찬가지로, 액정 셀(26)의 정렬 방향(43)은 액정 셀(30)의 정렬 방향(51)에 대해 실질적으로 평행하게 배열되고, 비대칭적으로 배향된다. 이러한 비대칭 배향은 도1에서 정렬 방향(43, 45 및 49, 51)을 나타내는, 반대방향 지시 화살표들에 의해 도시되어 있다.
도2는 제1 액정 셀(26), 제2 편광자(28) 및 제2 액정 셀(30)이 서로에 대해 어떻게 배열되는지를 나타내는 일례의 다이어그램이다. 도2는 제2 편광자(28)의 편광 배향(47)과 법선축(56)이 어떻게 상술한 바와 같이 서로 수직인지를 나타낸다. 이등분선(58)은 편광 배향(47)과 법선축(56) 사이의 각도를 이등분한다. 따라서, 이등분선(58)은 본 예에서 편광 배향(47) 및 법선축(56)과 45도 각도를 형성한다. 밝은 상태에서의 성능을 최적화하기 위해, 액정 셀(26, 30)의 정렬 방향(45, 43 및 49, 51)은 각각 이등분선(58)에 대해 대칭적으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 액정 셀(26, 30)의 비틀림 각도가 70도라면, 정렬 방향(45, 43)은 이등분선(58)을 중심으로 대칭적으로 35도로 위치될 것이다. 마찬가지로, 정렬 방향(49, 51)도 또한 이등분선(58)을 중심으로 대칭적으로 35도로 위치될 것이다. 따라서, 본 예에서, 정렬 방향(43, 51)과 이등분선(58) 사이의 각도(57)는 35도이며, 정렬 방향(45, 49)과 이등분선(58) 사이의 각도(59)도 마찬가지이다. 환언하면, 본 예에서 법선축(56)과 정렬 방향(43, 51) 사이의 각도는 10도이며, 법선 축(56)과 정렬 방향(45, 49) 사이의 각도는 80도이다.
대칭 배향은 밝은 상태를 최적화할 수 있지만, 다른 배향이 사용될 수도 있으며, 본 발명은 도1 및 도2와 관련하여 본원에 도시 및 설명된 구성에 한정되지 않는다. 많은 다른 구성들이 또한 본 발명의 범위 내에서 가능하다.
도3은 자동 암흑화 필터(ADF)(60)의 블록 다이어그램이다. 자동 암흑화 필터(60)는 도1 및 도2와 관련하여 설명된 것과 같은 타입의 오프셋된 편광자들을 갖는 가변 필터(10)를 포함한다. 가변 필터(10)는 용접 과정 동안 또는 가변 필터(10)에 의해 제공되는 타입의 보호가 요구되는 다른 상황 동안 사용자에 의해 착용되는 용접용 안면 마스크(66)에 장착된다. ADF(60)는 필터(10)의 전방 표면에 입사하는, 용접 아크와 같은 빛을 검출하는 센서(64)를 또한 포함한다. 제어 회로(62)는 입사광의 존재 또는 부재에 대응하는 센서(64)로부터의 신호를 수신하여, 대응하는 제어 전압을 필터(10)에 인가시킴으로써, 필터(10)에 의해 제공되는 음영의 정도를 제어한다. 용접 아크 또는 다른 입사광의 공급원의 존재가 센서(64)에 의해 검출되면, 예를 들어, 제어 회로(62)는 제어 전압을 액정 셀(26, 30)에 인가시키는 한편, 게스트-호스트 셀(34)로의 전압을 제거할 수 있다. 이것은 필터를 어둡게 하여, 용접 아크로부터의 섬광으로부터 사용자를 보호한다. 용접 아크 또는 다른 입사광의 공급원의 부재시에, 제어 회로(62)는 액정 셀(26, 30)로의 인가 전압을 감소 또는 제거할 수 있고, 따라서 필터가 빛에 대해 더욱 개방되게 한다. 이것은 용접자가 용접 작업을 수행하는 것을 가능하게 할 뿐만 아니라, 보호용 안면 마스크를 제거하지 않고도 용접 영역 밖에서의 임무를 수행하는 것도 가능하게 한다. 또한, 본원에 설명된 필터 구조는 사용자가 보았을 때 큰 각도 범위에 걸쳐 어두운 상태에서의 균질성을 증가시킨다.
가변 필터(10), 센서(64) 및 제어 회로(62)는 통상적으로 용접용 안면 마스크(66)의 헬멧 쉘 상에, 통상적으로는 교체 가능한 유닛인 하나의 유닛으로서 지지된다. 이 유닛은 헬멧이 사용자에 의해 착용되었을 때 착용자의 눈의 전방에 있도록 쉘에 직접 장착된다. 이 유닛은 필터, 센서 및 회로를 지지하는 직사각형(또는 다른 모양) 프레임 또는 하우징의 형태를 취할 수 있다. 헬멧 쉘의 예는 예를 들어 미국 특허 제6,185,739호, 제5,533,206호, 제5,191,468호, 제5,140,707호, 제4,875,235호 및 제4,853,973호에서 찾아볼 수 있다. 용접 헬멧은 또한 그 내부에 깨끗한 공기를 공급할 수 있고, 따라서 주변 공기로부터 호흡 구역을 분리하기 위해 안면 밀봉부를 포함할 수 있다. 그러한 안면 밀봉부의 예는 미국 특허 출원 제10/987,512호, 제10/987,641호, 제10/988,789호, 제29/217,155호, 제29/217,153호, 제29/217,154호, 제29/217,107호 및 제29/217,156호에 개시되어 있다.
필터 효과의 하나의 측정값은 소위 음영 넘버(Shade Number)이다. 음영 넘버, S는 다음의 방정식에 의해 시감 투과율(luminous transmittance), TL(분수로 표현됨)과 관련된다.
S=1+7/3×10log(1/TL)
본원에 설명된 타입의 필터 장치는 밝은 상태인 약 음영 3.3의 필터 효과로부터 어두운 상태인 약 음영 9 내지 약 음영 13의 범위의 값으로 변할 수 있다. 필터 효과는 약 2.0 V 내지 약 4.5 V로 인가 전압을 변경함으로써 변할 수 있다.
도4는 다양한 시야 각도에서 음영 값을 나타내는 폴라 다이어그램이다. 도4는 도1에 도시된 것과 같은 가변 필터 구조를 사용하여 측정되었으며, 제1 편광자(24)는 시계방향으로 측정되었을 때 6도의 오프셋 각도를 갖고, 제3 편광자(32)는 반시계방향으로 측정되었을 때 6도의 오프셋 각도를 가지며, 액정 셀(26, 30)은 80도의 비틀림 각도를 갖는다. 폴라 다이어그램(80) 상의 가장 바깥쪽 원은 수직의 입사 각도(다이어그램의 중앙에 표시됨)로부터 30도의 편차를 나타낸다. 다이어그램은 2.5도의 스텝에서 취해진 경사와 10도의 방위각 스텝을 갖도록 스텝핑 머신에서 생성되었다. 모든 회색 레벨이 동일한 필터 효과를 나타내는 영역은 0.5의 음영 스텝에서 형성되었다. DIN 음영 스케일은 도면부호 "82"에 의해 표시된다. 액정 셀(26, 30)의 비틀림 각도는 90도와 상이하기 때문에, 그리고 제1 및 제3 편광자(24, 32)의 배향은 오프셋되어 있기 때문에, 어두운 상태에서의 필터 효과는 다양한 시야 각도에 걸쳐 통상적인 필터 구조보다 더 균일하다.
측정은 2개의 동일한 액정 셀의 사용을 수반한다. 그러한 타입의 실시예에서, 2개의 액정 셀(26, 30)은 모두 동일한 제어 전압으로 구동될 수 있고, 이 제어 전압은 어두운 상태에서 상이한 밀도 및 그에 따라 상이한 음영의 정도를 형성하도록 변경될 수 있다. 이러한 제공은 필요한 전자 장치를 간소화할 수 있다.
그러나, 액정 셀(26, 30)들이 동일할 필요는 없다. 일 실시예에서, 예를 들어 90도 비틀림의 액정 셀과 20도 내지 85도의 비틀림을 갖는 로우 트위스트 셀이 오프셋된 편광자들 사이에 배열될 수 있다. 다른 실시예에서, 상이한 비틀림 각도를 각각 갖는 2개의 로우 트위스트 셀이 오프셋된 편광자들 사이에 배열될 수 있 다. 상이한 셀들은 원하는 최종 결과에 따라, 최적화된 종합 해결책을 달성하기 위해 조합될 수 있다. 예를 들어, 상이한 비틀림 각도 및 두께 등을 가진 대칭 또는 비대칭적으로 장착된 액정 셀들을 조합하는 것이 가능하다.
위에서 인용되고 또한 배경기술 부분에서 인용된 모든 특허 및 특허 출원들은 전체적으로 본원에 참고로 인용된다.
본 발명의 다양한 실시예들이 설명되었다. 이들 및 다른 실시예들은 이하의 청구항들의 범위 내에 있다.

Claims (17)

  1. 제1, 제2 및 제3 편광자와,
    90도보다 작은 비틀림 각도를 각각 갖는 제1 및 제2 로우 트위스트 액정 셀을 포함하고,
    제1 로우 트위스트 액정은 제1 편광자와 제2 편광자 사이에 배치되고, 제2 로우 트위스트 액정은 제2 편광자와 제3 편광자 사이에 배치되고,
    제1 또는 제3 편광자 중 적어도 하나의 편광자의 편광 배향은 제2 편광자의 편광 배향에 대한 법선축으로부터 오프셋되는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 액정 셀의 비틀림 각도는 20도 내지 85도인 장치.
  3. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 액정 셀이 실질적으로 동일하고, 제1 및 제2 액정에 각각 인가되는 제어 전압이 실질적으로 동일한 장치.
  4. 제1항에 있어서, 제1 편광자의 편광 배향은 제1 오프셋 각도만큼 법선축으로부터 오프셋되는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 제1 오프셋 각도는 1도 내지 20도인 장치.
  6. 제1항에 있어서, 제3 편광자의 편광 배향은 제2 오프셋 각도만큼 법선축으로부터 오프셋되는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 제2 오프셋 각도는 1도 내지 20도인 장치.
  8. 제1항에 있어서, 제1 편광자의 편광 배향이 법선축으로부터 오프셋되고, 제3 편광자의 편광 배향이 법선축으로부터 오프셋되는 장치.
  9. 제1항에 있어서, 제1 및 제3 편광자 중 하나의 편광자의 편광 배향은 시계방향으로 측정된 제1 오프셋 각도만큼 제2 편광자의 편광 배향에 대한 법선축으로부터 오프셋되고, 제1 및 제3 편광자 중 다른 하나의 편광자의 편광 배향은 반시계방향으로 측정된 제2 오프셋 각도만큼 제2 편광자의 다른 것의 편광 배향에 대한 법선축으로부터 오프셋되는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 제1 및 제2 오프셋 각도는 실질적으로 동일한 크기를 갖는 장치.
  11. 제9항에 있어서, 제1 및 제2 오프셋 각도의 크기는 1도 내지 20도인 장치.
  12. 제1항에 있어서, 제1 로우 트위스트 액정 셀은 대응하는 제1 및 제2 정렬 방향을 포함하고, 제1 및 제2 정렬 방향은 제2 편광자의 편광 배향과 제2 편광자의 편광 배향의 법선축의 이등분선에 대하여 실질적으로 대칭으로 배열되는 장치.
  13. 제1항에 있어서, 제2 로우 트위스트 액정 셀은 대응하는 제1 및 제2 정렬 방향을 포함하고, 제1 및 제2 정렬 방향은 제2 편광자의 편광 배향과 제2 편광자의 편광 배향의 법선축의 이등분선에 대하여 실질적으로 대칭으로 배열되는 장치.
  14. 제1항에 따른 장치를 포함하고,
    용접자의 토치로부터의 입사광을 감지하는 센서와, 입사광에 응답하여 장치를 어둡게 만들도록 신호를 발생시켜 장치에 전달하는 제어 회로를 더 포함하는 자동 암흑화 필터 유닛.
  15. 쉘과, 제14항에 따른 자동 암흑화 필터 유닛을 포함하는 용접자용 헬멧으로서, 용접 헬멧이 착용되었을 때 착용자의 눈의 전방에 자동 암흑화 필터 유닛이 위치되도록 쉘에 의해 자동 암흑화 필터 유닛이 지지되는 용접자용 헬멧.
  16. 제15항에 있어서, 자동 암흑화 필터 유닛은 교체 가능한 용접자용 헬멧.
  17. 용접용 안면 마스크와,
    용접용 안면 마스크에 장착되는 가변 필터와,
    입사광을 검출하는 센서와,
    입사광의 존재 또는 부재에 대응하는 센서로부터의 신호를 수신하고, 입사광의 존재를 나타내는 신호에 응답하여 가변 필터에 전압을 인가시키는 제어 회로를 포함하고,
    가변 필터는
    제1, 제2 및 제3 편광자와,
    90도보다 작은 비틀림 각도를 각각 갖는 제1 및 제2 로우 트위스트 액정 셀을 포함하고,
    제1 로우 트위스트 액정 셀은 제1 편광자와 제2 편광자 사이에 배치되고, 제2 로우 트위스트 액정 셀은 제2 편광자와 제3 편광자 사이에 배치되고,
    제1 또는 제3 편광자 중 적어도 하나의 편광자의 편광 배향은 제2 편광자의 편광 배향에 대한 법선축으로부터 오프셋되는 장치.
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