RU2697888C1 - Control method of ferroelectric liquid crystal gate - Google Patents

Control method of ferroelectric liquid crystal gate Download PDF

Info

Publication number
RU2697888C1
RU2697888C1 RU2018145400A RU2018145400A RU2697888C1 RU 2697888 C1 RU2697888 C1 RU 2697888C1 RU 2018145400 A RU2018145400 A RU 2018145400A RU 2018145400 A RU2018145400 A RU 2018145400A RU 2697888 C1 RU2697888 C1 RU 2697888C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flc
liquid crystal
signal
ferroelectric liquid
electric
Prior art date
Application number
RU2018145400A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Николаевич Компанец
Василий Александрович ЕЖОВ
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН)
Priority to RU2018145400A priority Critical patent/RU2697888C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2697888C1 publication Critical patent/RU2697888C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/33Acousto-optical deflection devices

Abstract

FIELD: control systems.
SUBSTANCE: invention relates to liquid crystal structures. Method consists in fact, that on the ferroelectric liquid crystal (FLC) gate is alternatively supplied with electric signal with one polarity and locking electric signal with opposite (opposite) polarity to obtain maximum and minimum values of optical passage of FLC of gate, wherein the electrical signal is supplied in the form of a series of electric pulses of short duration, the total area of which is equal to the area of the information electrical signal due to variation by parameters of information and locking electrical signals. In this case, zero average current is provided through the FLC gate for the complete control period, which leads to the absence of constant volumetric ion charge in the FLC layer and ensures correct operation of the FLC of the gate at arbitrary duration of the information electric signal.
EFFECT: broader functional capabilities of controlling the ferroelectric liquid crystal (FLC) gate by providing the method at an arbitrary duration of the information signal.
1 cl, 5 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к жидкокристаллическим структурам, а конкретнее, к сегнетоэлектрическим жидкокристаллическим структурам, и может быть использовано для создания высокоскоростных низковольтных оптических модуляторов света, в том числе экономичных по энергопотреблению оптических затворов для активных стереоочков с высокой оптической эффективностью при просмотре стереоизображений малой (миллисекундной) длительности.The invention relates to liquid crystal structures, and more specifically, to ferroelectric liquid crystal structures, and can be used to create high-speed low-voltage optical light modulators, including energy-efficient optical shutters for active stereo glasses with high optical efficiency when viewing stereo images of short (millisecond) duration.

Уровень техникиState of the art

В жидкокристаллических (ЖК) оптических затворах (бинарных амплитудных модуляторах света) работа ЖК слоя, располагаемого между входным и выходным поляризаторами, состоит в изменении состояния поляризации проходящего света под действием управляющего электрического поля, которое возникает в ЖК слое при приложении внешнего управляющего электрического напряжения к прозрачным электродам, примыкающим к ЖК слою с обеих сторон.In liquid crystal (LC) optical shutters (binary amplitude light modulators), the operation of the LC layer located between the input and output polarizers consists in changing the state of polarization of the transmitted light under the influence of a control electric field, which occurs in the LC layer when an external control voltage is applied to the transparent electrodes adjacent to the LCD layer on both sides.

Осуществление способов управления ЖК элементами (оптическими затворами) не должно приводить к деградации свойств ЖК слоев при долговременной работе. Наиболее существенный фактор деградации - образование ионов в ЖК слое [1-3]. Если в ЖК слое в течение достаточно длительного времени протекает постоянный электрический ток, то ионы в первую очередь могут возникнуть из-за электролиза посторонних примесей в ЖК веществе. Ионы также могут возникать при протекании постоянного тока и в чистом ЖК веществе; источниками ионов могут быть ориентирующие диэлектрические слои, примыкающие к ЖК слою. При достаточно большой концентрации ионов создаваемый ими объемный заряд существенно искажает конфигурацию силовых линий управляющего электрического поля в ЖК слое, что приводит к нарушению работы ЖК затвора вплоть до полного прекращения его работы при достаточно большом объеме ионного заряда.The implementation of methods for controlling LCD elements (optical shutters) should not lead to degradation of the properties of the LCD layers during long-term operation. The most significant degradation factor is the formation of ions in the LC layer [1-3]. If a constant electric current flows in the LC layer for a sufficiently long time, then ions can primarily arise due to the electrolysis of impurities in the LC material. Ions can also occur during the flow of direct current and in a pure LC substance; ion sources can be orienting dielectric layers adjacent to the LC layer. At a sufficiently high concentration of ions, the space charge created by them substantially distorts the configuration of the lines of force of the control electric field in the LC layer, which leads to disruption of the operation of the LC shutter until its complete cessation at a sufficiently large amount of ion charge.

Для недопущения деградации ЖК слоев необходимо в процессе управления ЖК затвором обеспечивать нулевое среднее значение постоянного тока в ЖК слое за достаточно короткий период времени (сравнимый со временем переключения ЖК затвора из состояния с максимальным оптическим пропусканием и обратно).To prevent degradation of the LC layers, it is necessary to control the LCD shutter by providing a zero average value of direct current in the LCD layer for a fairly short period of time (comparable to the time the LCD shutter switches from the state with maximum optical transmission and vice versa).

Известен способ [4] управления нематическим жидкокристаллическим (НЖК) затвором, заключающийся в том, что в последовательных тактах управления получают чередующиеся между собой значения максимального и минимального оптического пропускания НЖК затвора, подавая на его электрический вход управляющее электрическое напряжение с выхода электронного блока управления, при этом в (2n-1)-х и (2n+1)-х тактах для получения максимального значения оптического пропускания НЖК затвора на его электрический вход подают управляющее напряжение первого (минимального или нулевого) уровня соответственно положительной и отрицательной полярности, а в (2n)-х и (2n+2)-х тактах для получения нулевого значения оптического пропускания НЖК затвора на его электрический вход подают управляющее напряжение второго (максимального) уровня соответственно положительной и отрицательной полярности.There is a method [4] for controlling a nematic liquid crystal (NLC) shutter, which consists in the fact that in successive control cycles alternating values of the maximum and minimum optical transmittance of the NLC shutter are obtained, applying a control voltage to the electric input from the output of the electronic control unit, in (2n-1) -th and (2n + 1) -th clocks, to obtain the maximum value of the optical transmittance of the NLC shutter, the control voltage of the first (minimum of the initial or zero) level, respectively, of positive and negative polarity, and in the (2n) and (2n + 2) -th clock cycles, to obtain a zero value of the optical transmission of the NLC shutter, a second (maximum) level control voltage of respectively positive and negative polarity.

Известный способ обеспечивает нулевой средний постоянный ток сквозь НЖК слой за 4 такта работы, в течение которых на НЖК слой действуют первая и вторая пара разнополярных уровней напряжения, соответствующих первому (максимальному) и второму (минимальному) значению оптического пропускания НЖК затвора. Такой способ управления с нулевым усредненным напряжением за 4 такта работы основан на том факте, что НЖК слой является неполярным, поскольку НЖК затвор меняет величину оптического пропускания при изменении только уровня управляющего напряжения независимо от его полярности.The known method provides zero average direct current through the NLC layer for 4 cycles of operation, during which the first and second pair of unipolar voltage levels corresponding to the first (maximum) and second (minimum) value of the optical transmission of the NLC shutter act on the NLC layer. This control method with a zero average voltage for 4 cycles of operation is based on the fact that the NLC layer is non-polar, since the NLC gate changes the optical transmittance when only the control voltage level changes, regardless of its polarity.

Однако этот известный способ управления не подходит для сегнетоэлектрических жидкокристаллических (СЖК) затворов, поскольку СЖК слой является полярным, т.е. его оптическое состояние меняется только при изменении полярности приложенного напряжения с уровнем, превышающим порог срабатывания СЖК затвора.However, this known control method is not suitable for ferroelectric liquid crystal (FLC) gates, since the FLC layer is polar, i.e. its optical state changes only when the polarity of the applied voltage changes with a level that exceeds the threshold of operation of the FLC shutter.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу является способ [5] управления СЖК затвором, заключающийся в том, что в последовательных тактах управления получают чередующиеся значения максимального и минимального оптического пропускания СЖК затвора, подавая на его электрический вход управляющее электрическое напряжение с выхода электронного блока управления, при этом в (2n-1)-х тактах для получения максимального значения оптического пропускания СЖК затвора на его электрический вход подают информационный сигнал с первой (положительной) полярностью, а в (2n)-х тактах для получения минимального значения оптического пропускания СЖК затвора на его электрический вход подают запирающий сигнал со второй (отрицательной) полярностью, причем потенциал общего входа СЖК затвора устанавливают равным нулевому потенциалу общего выхода электронного блока управления.The closest in technical essence to the claimed method is a method [5] for controlling an FLC shutter, which consists in the fact that in successive control cycles alternating values of the maximum and minimum optical transmittance of the FLC shutter are obtained, applying a control voltage to the electrical input from the output of the electronic control unit in this case, in (2n-1) -th clocks, to obtain the maximum value of the optical transmission of the FLC shutter, an information signal from the first (positive) polarity, and in (2n) cycles, to obtain the minimum optical transmittance of the FLC shutter, a blocking signal with a second (negative) polarity is supplied to its electrical input, the potential of the common input of the FLC shutter being set equal to the zero potential of the total output of the electronic unit management.

Известный способ характеризуется недостаточными функциональными возможностями: нулевой средний уровень управляющего электрического напряжения достигается только при работе с одинаковыми длительностями информационного и запирающего электрических сигналов одинаковой формы. При различающихся между собой длительностях (формах) информационного и запирающего сигналов известный способ не позволяет обеспечить нулевое среднее значение постоянного тока сквозь слой СЖК за любое число последовательных тактов. Например, при использовании оптического затвора в стереоочках при наблюдении стереоизображений с помощью ЖК мониторов в распространенной компьютерной системе 3D Vision [6] время генерации световых потоков ракурсных изображений составляет около 3 мс при кадровой частоте 100 Гц. Следовательно, при формальной длительности каждого кадра в 10 мс смена информации изображений между кадрами занимает 7 мс из-за специфики работы стереоскопических ЖК мониторов с последовательным воспроизведением ракурсных изображений. Во время смены изображений оба затвора стереоочков должны быть закрытыми, чтобы не ухудшать контраст стереоизображения, воспроизводимого в течение оставшихся 3 мс каждого кадра. Поскольку время открытого состояния каждого оптического затвора стереоочков составляет 3 мс, а время закрытого состояния - 7 мс, то для СЖК-затвора в этом случае длительность управляющего электрического сигнала с одной полярностью (обеспечивающей открытое состояние затвора) будет более чем в два раза короче длительности управляющего электрического сигнала с противоположной полярностью (обеспечивающей закрытое состояние затвора). Поэтому среднее значение тока через СЖК затвор будет существенно отличаться от нуля, что приведет вследствие деградации СЖК (из-за накопления ионного заряда) сначала к ухудшению качества стереоизображения, а впоследствии - к полному прекращению работы СЖК затвора из-за блокировки поля управляющего электрического напряжения полем постоянного ионного заряда в слое СЖК.The known method is characterized by insufficient functionality: a zero average level of control electric voltage is achieved only when working with the same duration of information and blocking electrical signals of the same shape. With varying durations (forms) of information and blocking signals, the known method does not allow providing a zero average value of direct current through the FLC layer for any number of consecutive clock cycles. For example, when using an optical shutter in stereo glasses when observing stereo images using LCD monitors in the widespread 3D Vision computer system [6], the generation time of light fluxes of angle images is about 3 ms at a frame frequency of 100 Hz. Therefore, with a formal duration of each frame of 10 ms, the change of image information between frames takes 7 ms due to the specifics of the operation of stereoscopic LCD monitors with sequential playback of angle images. During the change of images, both shutters of the stereo glasses must be closed so as not to worsen the contrast of the stereo image played during the remaining 3 ms of each frame. Since the open state time of each optical shutter of stereo glasses is 3 ms, and the closed state is 7 ms, for the FLC shutter in this case the duration of the control electric signal with one polarity (providing the open state of the shutter) will be more than two times shorter than the duration of the control an electrical signal with the opposite polarity (providing a closed state of the shutter). Therefore, the average value of the current through the FLC gate will significantly differ from zero, which will result in degradation of the stereo image due to degradation of the FLC (due to the accumulation of an ion charge), and subsequently to complete cessation of the operation of the FLC shutter due to the blocking of the control voltage field by the field constant ionic charge in the FLC layer.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей способа за счет обеспечения его работы с произвольной длительностью информационного сигнала.The objective of the invention is to expand the functionality of the method by ensuring its operation with an arbitrary duration of the information signal.

Поставленная задача в способе управления СЖК затвором, заключающемся в том, что в последовательных тактах управления получают чередующиеся между собой значения максимального и минимального оптического пропускания СЖК затвора, подавая на его электрический вход управляющее электрическое напряжение с выхода электронного блока управления, при этом в (2n-1)-х тактах для получения максимального значения оптического пропускания СЖК затвора на его электрический вход подают информационный сигнал с первой (положительной) полярностью, а в (2n)-х тактах для получения минимального значения оптического пропускания СЖК затвора на его электрический вход подают запирающий сигнал со второй (отрицательной) полярностью, а потенциал общего входа СЖК затвора устанавливают равным нулевому потенциалу общего выхода электронного блока управления, решается тем, что запирающий сигнал имеет вид последовательности N электрических запирающих импульсов, параметры которых удовлетворяют трем условиям.The problem in the control method of the FLC shutter, which consists in the fact that in successive control cycles receive alternating values of the maximum and minimum optical transmittance of the FLC shutter, applying to its electrical input a control voltage from the output of the electronic control unit, while in (2n- 1) -th steps to obtain the maximum value of the optical transmittance of the FLC gate to its electrical input serves an information signal with the first (positive) polarity, and in (2n) -th In order to obtain the minimum value of the optical transmittance of the FLC shutter, a locking signal with a second (negative) polarity is supplied to its electrical input, and the potential of the common input of the FLC shutter is set equal to zero potential of the total output of the electronic control unit, it is decided that the locking signal has the form of a sequence of N electric blocking pulses whose parameters satisfy three conditions.

Первое условие - для произвольного (i-го) запирающего электрического импульса длительность

Figure 00000001
выбрана больше времени
Figure 00000002
переходного оптического отклика СЖК затвора на ступенчатое изменение амплитуды управляющего сигнала. Это обеспечивает переход СЖК затвора в требуемое закрытое состояние (с минимальным оптическим пропусканием) в течение действия каждого запирающего импульса.The first condition is for an arbitrary (ith) blocking electric pulse, the duration
Figure 00000001
more time selected
Figure 00000002
transitional optical response of the FLC shutter to a step change in the amplitude of the control signal. This ensures the transition of the FLC shutter to the required closed state (with minimal optical transmission) during the action of each blocking pulse.

Второе условие - интервал времени

Figure 00000003
между соседними (i и i+1) запирающими импульсами выбран меньше времени
Figure 00000004
переходного оптического отклика СЖК элемента на ступенчатое изменение амплитуды управляющего сигнала. Это условие соответствует отсутствию выхода слоя СЖК из состояния с минимальным оптическим пропусканием во временном промежутке между двумя соседними запирающими импульсами.The second condition is the time interval
Figure 00000003
between adjacent (i and i + 1) blocking pulses less time is chosen
Figure 00000004
transitional optical response of the FLC element to a step change in the amplitude of the control signal. This condition corresponds to the absence of the exit of the FLC layer from the state with minimal optical transmission in the time interval between two adjacent blocking pulses.

Третье условие - интеграл от суммы функций, описывающих формы (мгновенные амплитуды в зависимости от времени) всех запирающих импульсов, равен по величине интегралу от функции, описывающей форму (мгновенную амплитуду) информационного сигнала. Это условие достигается подбором уровня мгновенной амплитуды информационного сигнала и уровней (формы) запирающих импульсов с учетом того, что выше определенных мгновенных уровней информационного или запирающего сигналов достигается максимальная или минимальная величины оптического пропускания, не меняющиеся при дальнейшем увеличении этих уровней.The third condition is the integral of the sum of functions describing the shape (instantaneous amplitudes versus time) of all the locking pulses, equal in magnitude to the integral of the function describing the shape (instantaneous amplitude) of the information signal. This condition is achieved by selecting the level of the instantaneous amplitude of the information signal and the levels (form) of the blocking pulses, taking into account the fact that, above certain instantaneous levels of the information or blocking signals, the maximum or minimum optical transmittance is reached, which does not change with a further increase in these levels.

Варьирование в указанных пределах уровней информационного сигнала и запирающих импульсов позволяет найти баланс, обеспечивающий интегральное усреднение действия на слой СЖК положительного (информационного) и отрицательного (запирающего) электрических сигналов управления.Varying the levels of the information signal and the blocking pulses within the specified limits allows you to find a balance that provides integrated averaging of the positive (information) and negative (blocking) electrical control signals on the FLC layer.

В итоге поставленная задача решается путем достижения технического результата, заключающегося в обеспечении нулевого среднего значения управляющего напряжения на СЖК затворе за каждый полный период его переключения (включающий в себя получение максимального и минимального оптических состояний СЖК затвора). Поэтому при осуществлении способа постоянный электрический ток не возникает в слое СЖК, и поэтому нет нарушений в требуемом функционировании СЖК затвора при сколь угодно долгой его работе при любой длительности информационного сигнала.As a result, the problem is solved by achieving a technical result, which consists in ensuring a zero average value of the control voltage on the FLC shutter for each full period of its switching (including obtaining the maximum and minimum optical states of the FLC shutter). Therefore, when implementing the method, a constant electric current does not occur in the FLC layer, and therefore, there are no violations in the required operation of the FLC shutter during its arbitrarily long operation for any duration of the information signal.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Сущность изобретения поясняется с помощью чертежей, на фигурах которых представлены:The invention is illustrated using the drawings, in the figures of which are presented:

Фиг. 1 - электрическая схема соединения СЖК затвора с блоком управления.FIG. 1 is a wiring diagram for connecting an FLC shutter to a control unit.

Фиг. 2 - оптическая схема СЖК затвора.FIG. 2 is an optical diagram of an FLC shutter.

Фиг. 3 - диаграммы управляющих электрических сигналов и оптического отклика СЖК затвора.FIG. 3 is a diagram of the control electrical signals and the optical response of the FLC shutter.

Фиг. 4, 5 - варианты формы электрических запирающих импульсов прямоугольной и произвольной формы.FIG. 4, 5 - variants of the shape of the electric blocking pulses of rectangular and arbitrary shape.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

СЖК затвор 1 (фиг. 1, 2) содержит слой 2 СЖК, размещенный между прозрачными электродами 31 и 32, нанесенными на внутренние стороны оптических (стеклянных) подложек 41 и 42, на внешних сторонах которых размещены входной и выходной взаимно ортогональные линейные поляризаторы Pin и Pout. Сигнальный вход SСЖК и общий вход GСЖК СЖК затвора соединены соответственно с сигнальным Scontrol и общим Gcontrol выходами блока 5 управления. Величина оптического пропускания СЖК затвора 1 определяется величиной выходной Jout интенсивности света по отношению к величине входной Jin интенсивности.FLC shutter 1 (Fig. 1, 2) contains a layer 2 FLC, placed between transparent electrodes 3 1 and 3 2 deposited on the inner sides of the optical (glass) substrates 4 1 and 4 2 , on the outer sides of which are input and output mutually orthogonal linear polarizers P in and P out . The signal input S FLC and the common input G FLC FLC of the shutter are connected respectively to the signal S control and common G control outputs of the control unit 5. The optical transmittance of the FLC shutter 1 is determined by the output intensity J out of the light intensity with respect to the input intensity J in intensity.

Способ управления СЖК затвором заключается в том, что в последовательных тактах работы получают чередующиеся между собой значения максимального Omax и минимального Omin оптического пропускания СЖК затвора (фиг. 3), при этом в нечетных (2n-1)-х тактах для получения максимального значения Omax оптического пропускания на сигнальный вход SСЖК СЖК затвора 1 подают информационный электрический сигнал s(t) положительной полярности с сигнального выхода Scontrol блока 5 управления, а для получения минимального (нулевого) значения Omin оптического пропускания в течение остального времени нечетных (2n-1) тактов и в течение полного времени четных (2n)-х тактов на сигнальный вход SСЖК СЖК затвора 1 подают запирающий сигнал в виде последовательности N импульсов отрицательной полярности, из которых i-й импульс (i=1, 2, …, N) описывается функцией gi(t). При этом потенциал общего входа GСЖК СЖК затвора во всех тактах устанавливают равным нулевому потенциалу общего выхода Gconlrol блока 5 управления, а параметры информационного и запирающего электрических сигналов удовлетворяют соотношениямThe way to control the FLC shutter is to obtain alternating maximum O max and minimum O min optical transmittance of the FLC shutter in successive clock cycles (Fig. 3), while in odd (2n-1) -th cycles to obtain the maximum optical transmittance values O max to the signal input S FLC FLC of the shutter 1 supply an information electric signal s (t) of positive polarity from the signal output S control of control unit 5, and to obtain a minimum (zero) value O min of optical transmittance during the rest of the time of odd (2n-1) clocks and for the total time of even (2n) clocks, a blocking signal is supplied to the signal input S FLC of the FLC of gate 1 as a sequence of N pulses of negative polarity, of which the ith pulse (i = 1, 2, ..., N) is described by the function g i (t). The potential of the common gate G FFA FFA shutter in all cycles is set equal to zero potential overall yield G conlrol control unit 5, and the parameters of the information and the locking electrical signals satisfy

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

где lСЖК - порог срабатывания СЖК затвора под действием амплитуды электрического управляющего сигнала независимо от его полярности,

Figure 00000008
- длительность i-го электрического запирающего импульса,
Figure 00000009
- время переходного оптического отклика СЖК затвора на скачкообразное изменение амплитуды электрического управляющего сигнала,
Figure 00000010
- интервал времени между соседними (i)-м и (i+1)-м электрическими запирающими импульсами.where l FLC is the threshold of operation of the FLC shutter under the action of the amplitude of the electric control signal, regardless of its polarity,
Figure 00000008
- the duration of the i-th electric blocking pulse,
Figure 00000009
- the transition time of the optical response of the FLC shutter to an abrupt change in the amplitude of the electric control signal,
Figure 00000010
- the time interval between adjacent (i) th and (i + 1) th electrical blocking pulses.

На фиг. 4 и 5 представлены примеры запирающих электрических импульсов, в том числе импульсов

Figure 00000011
с непрямоугольной формой.In FIG. 4 and 5 are examples of blocking electrical pulses, including pulses
Figure 00000011
with a non-rectangular shape.

При осуществлении способа соотношения между длительностями процессов в слое СЖК и параметрами (длительностями и амплитудами) управляющих электронных сигналов, приведенные в соотношениях (1)-(3), обеспечивают требуемый функционал амплитудной модуляции световых потоков при чередовании неравных между собой по длительности открытого и закрытого состояний СЖК затвора с обеспечением нулевого среднего (за общий период TF электронного сигнала управления) электрического тока. Действительно, первое условие в соотношении (1) означает открытие СЖК затвора во время действия информационного электрического сигнала s(t), поскольку его мгновенная амплитуда превосходит порог срабатывания l СЖК СЖК затвора. Из второго условия соотношения (1) и из соотношения (2) следует, что СЖК затвор под действием дискретного набора электрических запирающих импульсов переходит в практически непрерывное оптическое закрытое состояние, поскольку второе условие в соотношении (1) и первое условие в соотношении (2) обеспечивает переход СЖК затвора в закрытое состояние в течение действия мгновенной амплитуды gi(t) произвольного (i-го) запирающего импульса, а второе условие в соотношении (2) означает поддержание СЖК затвора в закрытом состоянии в промежутках времени

Figure 00000012
между произвольными соседними (i и i+1) запирающими электрическими импульсами.When implementing the method, the relationships between the durations of processes in the FLC layer and the parameters (durations and amplitudes) of the control electronic signals given in relations (1) - (3) provide the required functional of the amplitude modulation of light fluxes when alternating open and closed states that are unequal in duration FLC shutter providing zero average (over the total period T F electronic control signal) electric current. Indeed, the first condition in relation (1) means the opening of the FLC shutter during the action of the information electric signal s (t), since its instantaneous amplitude exceeds the threshold l of the FLC of the FLC shutter. From the second condition of relation (1) and from relation (2) it follows that the FLC shutter under the influence of a discrete set of electric locking pulses goes into a practically continuous optical closed state, since the second condition in relation (1) and the first condition in relation (2) provide transition of the FLC shutter to the closed state during the instantaneous amplitude g i (t) of an arbitrary (i-th) locking pulse, and the second condition in relation (2) means maintaining the FLC shutter in the closed state at time intervals
Figure 00000012
between arbitrary neighboring (i and i + 1) blocking electrical pulses.

Выполнение соотношения (3) означает, что площадь под огибающей информационного управляющего сигнала s(t) c положительной полярностью равна площади под общей огибающей всей совокупности

Figure 00000013
дискретных запирающих импульсов с отрицательной полярностью. Варьирование уровнями информационного и запирающего электрических сигналов при выполнении соотношения (1) и варьирование длительностями и уровнями электрических запирающих импульсов при выполнении соотношения (2) математически обеспечивает выполнение соотношения (3). Выполнение соотношения (3) означает равенство средних (за период TF управляющего электронного сигнала) значений энергии электрического поля, возникающих в слое СЖК под действием электрического управляющего напряжения положительной и отрицательной полярностей при точном воспроизведении оптическим откликом СЖК затвора требуемой формы электрического информационного сигнала. Соответствующий средний ток через слой СЖК равен нулю за каждый период TF управляющего электрического сигнала, что обеспечивает бесперебойную работу СЖК затвора вследствие отсутствия в нем постоянного объемного электрического заряда.The fulfillment of relation (3) means that the area under the envelope of the information control signal s (t) with positive polarity is equal to the area under the general envelope of the entire population
Figure 00000013
discrete blocking pulses with negative polarity. Varying the levels of information and blocking electric signals when fulfilling relation (1) and varying the durations and levels of electric blocking pulses when fulfilling relation (2) mathematically ensures the fulfillment of relation (3). The fulfillment of relation (3) means the equality of the average (over the period T F of the control electronic signal) values of the electric field energy arising in the FLC layer under the influence of the electric control voltage of positive and negative polarities when the optical response of the FLC shutter accurately reproduces the desired shape of the electric information signal. The corresponding average current through the FLC layer is zero for each period T F of the control electric signal, which ensures uninterrupted operation of the FLC shutter due to the absence of a constant volume electric charge in it.

В итоге решена задача расширения функциональных возможностей способа за счет обеспечения его работы с произвольной длительностью информационного сигнала.As a result, the problem of expanding the functionality of the method by ensuring its operation with an arbitrary duration of the information signal was solved.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Dahl I., Lagerwall S.Т., Skarp K. Simple model for the polarization reversal current in a ferroelectric liquid crystal // Physical Review A. 1987. - V. 36. - №9. - P. 4380-4390.1. Dahl I., Lagerwall S.T., Skarp K. Simple model for the polarization reversal current in a ferroelectric liquid crystal // Physical Review A. 1987. - V. 36. - No. 9. - P. 4380-4390.

2. Perlmutter S.H., Doroski D., Moddel G. Degradation of liquid crystal device performance due to selective adsorption of ions // Appl. Phys. Lett. - 1996. - V. 69. - №9. - P. 1182-1184.2. Perlmutter S.H., Doroski D., Moddel G. Degradation of liquid crystal device performance due to selective adsorption of ions // Appl. Phys. Lett. - 1996. - V. 69. - No. 9. - P. 1182-1184.

3. Neyts K., Beunis F. Ion transport and switching currents in smectic liquid crystal devices // Ferroelectrics. - 2006. - V. 344. - №1. - P. 255-266.3. Neyts K., Beunis F. Ion transport and switching currents in smectic liquid crystal devices // Ferroelectrics. - 2006. - V. 344. - No. 1. - P. 255-266.

4. Lipton L., Ackerman M. Liquid crystal shutter system for stereoscopic and other applications // Патент США №4967268, опубл. 30.10.1990.4. Lipton L., Ackerman M. Liquid crystal shutter system for stereoscopic and other applications // US Patent No. 4967268, publ. 10/30/1990.

5. Патент РФ №2512095, опубл. 10.04.2014.5. RF patent No. 2512095, publ. 04/10/2014.

6. Патент США №7724211, опубл. 25.05.2010.6. US patent No. 7724211, publ. 05/25/2010.

Claims (10)

Способ управления сегнетоэлектрическим жидкокристаллическим затвором, заключающийся в том, что в последовательных тактах управления получают чередующиеся между собой значения максимального и минимального оптического пропускания сегнетоэлектрического жидкокристаллического затвора, подавая на его электрический вход управляющее электрическое напряжение с выхода электронного блока управления, при этом в нечетных тактах для получения максимального значения оптического пропускания подают информационный электрический сигнал с первой (положительной) полярностью, а в четных тактах для получения минимального значения оптического пропускания сегнетоэлектрического жидкокристаллического затвора на его электрический вход подают электрический запирающий сигнал со второй (отрицательной) полярностью, причем потенциал общего входа сегнетоэлектрического жидкокристаллического затвора устанавливают равным нулевому потенциалу общего выхода электронного блока управления, отличающийся тем, что электрический запирающий сигнал подают в виде последовательности N электрических запирающих импульсов, параметры которых удовлетворяют соотношениямA method of controlling a ferroelectric liquid crystal shutter, which consists in the fact that in successive control cycles, alternating values of the maximum and minimum optical transmittance of the ferroelectric liquid crystal shutter are obtained, applying a control voltage to the electric input from the output of the electronic control unit, while in odd cycles to obtain the maximum value of optical transmission serves information electric signal from the first (positive) polarity, and in even cycles to obtain the minimum optical transmittance of the ferroelectric liquid crystal shutter, an electrical locking signal with a second (negative) polarity is supplied to its electrical input, the potential of the common input of the ferroelectric liquid crystal shutter being set to zero potential of the total output of the electronic control unit characterized in that the electrical locking signal is supplied in the form of a sequence N FIR locking pulse parameters satisfy the relations
Figure 00000014
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000016
где s(t) - функция, описывающая мгновенную амплитуду электрического информационного сигнала,where s (t) is a function that describes the instantaneous amplitude of the electrical information signal, gi(t) - функция, описывающая мгновенную амплитуду i-го электрического запирающего импульса (i=1, 2, …, N),g i (t) is a function that describes the instantaneous amplitude of the i-th electric blocking pulse (i = 1, 2, ..., N),
Figure 00000017
- длительность i-го электрического запирающего импульса,
Figure 00000017
- the duration of the i-th electric blocking pulse,
Figure 00000018
- время переходного оптического отклика сегнетоэлектрического жидкокристаллического затвора на скачкообразное изменение амплитуды электрического управляющего сигнала,
Figure 00000018
- the transition time of the optical response of the ferroelectric liquid crystal shutter to a jump in the amplitude of the electric control signal,
Figure 00000019
- интервал времени между соседними (i)-м и (i+1)-м электрическими запирающими импульсами,
Figure 00000019
- the time interval between adjacent (i) th and (i + 1) th electrical blocking pulses,
l СЖК - порог срабатывания сегнетоэлектрического жидкокристаллического затвора под действием амплитуды электрического управляющего сигнала независимо от его полярности. l FLC - the threshold of the ferroelectric liquid crystal shutter under the influence of the amplitude of the electric control signal, regardless of its polarity.
RU2018145400A 2018-12-20 2018-12-20 Control method of ferroelectric liquid crystal gate RU2697888C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018145400A RU2697888C1 (en) 2018-12-20 2018-12-20 Control method of ferroelectric liquid crystal gate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018145400A RU2697888C1 (en) 2018-12-20 2018-12-20 Control method of ferroelectric liquid crystal gate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2697888C1 true RU2697888C1 (en) 2019-08-21

Family

ID=67733679

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018145400A RU2697888C1 (en) 2018-12-20 2018-12-20 Control method of ferroelectric liquid crystal gate

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2697888C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5111317A (en) * 1988-12-14 1992-05-05 Thorn Emi Plc Method of driving a ferroelectric liquid crystal shutter having the application of a plurality of controlling pulses for counteracting relaxation
US5490001A (en) * 1990-11-19 1996-02-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Ferroelectric liquid crystal device with an AC electric field producing a helical structure
US7724211B2 (en) * 2006-03-29 2010-05-25 Nvidia Corporation System, method, and computer program product for controlling stereo glasses shutters
RU2512095C1 (en) * 2012-11-13 2014-04-10 Игорь Николаевич Компанец High-speed low-voltage liquid crystal 3d glasses

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5111317A (en) * 1988-12-14 1992-05-05 Thorn Emi Plc Method of driving a ferroelectric liquid crystal shutter having the application of a plurality of controlling pulses for counteracting relaxation
US5490001A (en) * 1990-11-19 1996-02-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Ferroelectric liquid crystal device with an AC electric field producing a helical structure
US7724211B2 (en) * 2006-03-29 2010-05-25 Nvidia Corporation System, method, and computer program product for controlling stereo glasses shutters
RU2512095C1 (en) * 2012-11-13 2014-04-10 Игорь Николаевич Компанец High-speed low-voltage liquid crystal 3d glasses

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6943852B2 (en) Single cell liquid crystal shutter glasses
JPH0629919B2 (en) Liquid crystal element driving method
WO2019031606A1 (en) Drive circuit and drive method for driving electrodeposition element
EP0373786B1 (en) Display device
RU2697888C1 (en) Control method of ferroelectric liquid crystal gate
JPS61227498A (en) Stereoscopic television set
US20070070489A1 (en) Display device with suspended anisometric particles
EP1821136A1 (en) Glare protection device
Kim et al. Fast switching of vertically aligned negative liquid crystals by optically hidden relaxation
RU2456649C1 (en) Active liquid crystal stereoscopic glasses
JPS6289925A (en) Liquid crystal glasses for stereoscopic image reproducing system
RU2582208C2 (en) Method of controlling amplitude and direction of electric field in liquid crystal layer, device for controlling amplitude and direction of electric field in liquid crystal layer and liquid crystal light modulator
JPS60235121A (en) Driving method of liquid crystal element
CN110444171B (en) Driving system of TN LC-based LCOS display
RU2512095C1 (en) High-speed low-voltage liquid crystal 3d glasses
US20110018984A1 (en) Spectacles for three-dimensional viewing of digital video content from a projector
CN210072248U (en) Lens of 3D glasses, 3D glasses and 3D display system
JPS5882223A (en) Driving method for optical shutter element
JP2012141488A (en) Antiferroelectric liquid crystal element
JPH08327970A (en) Driving method for liquid crystal device
CN107209431B (en) Vertical spiral ferroelectric liquid crystal display unit
RU2449332C1 (en) Method of controlling liquid-crystal shutter for 3d glasses
JPH02154229A (en) Liquid crystal light valve and driving method for liquid crystal light valve
JPS638635A (en) Driving method for liquid crystal cell
JPS61163325A (en) Driving method of liquid crystal element