SE516183C2 - Vätskekristallslutare - Google Patents
VätskekristallslutareInfo
- Publication number
- SE516183C2 SE516183C2 SE9503785A SE9503785A SE516183C2 SE 516183 C2 SE516183 C2 SE 516183C2 SE 9503785 A SE9503785 A SE 9503785A SE 9503785 A SE9503785 A SE 9503785A SE 516183 C2 SE516183 C2 SE 516183C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- liquid crystal
- cell
- crystal cell
- transmission
- state
- Prior art date
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
- A61F9/04—Eye-masks ; Devices to be worn on the face, not intended for looking through; Eye-pads for sunbathing
- A61F9/06—Masks, shields or hoods for welders
- A61F9/065—Masks, shields or hoods for welders use of particular optical filters
- A61F9/067—Masks, shields or hoods for welders use of particular optical filters with variable transmission
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/01—Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/01—Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/01—Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1347—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
- G02F1/13471—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells in which all the liquid crystal cells or layers remain transparent, e.g. FLC, ECB, DAP, HAN, TN, STN, SBE-LC cells
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/01—Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/137—Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
- G02F1/139—Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
Description
U: 10 15 25 5.16 183 if;'§ï*.g"§°_f=."I=zïï. i ingivna men ej ännu publicerade patentansökningarna SE 9401423-0 och motsva- rande PCT/SE95/00455. Molekylema i de använda vätskekristalltypema har en in- byggd egen dielektrisk anisotropi och kan därför till övervägande del uppriktas ge- nom påläggning av ett elektriskt fält med en spänning, som överstiger ett för cellen specifikt tröskelvärde. Slcruvstmkttiren i cellen blir då upplöst, och kristalhnoleky- lema orienteras istället utefter det elektriska fältet. När den är placerad mellan pola- risatorer kan transmissionsdensiteten för en dylik celluppsättning styras genom att variera det pålagda elektriska fältet. När en sådan vätskekristallcell är placerad mel- lan korsade polarisatorer har cellkonstruktionen hög transmittans, vid fiånvaro av varje stimulerande spänning och säges då ha nonnalt vit mode. I kontrast häremot medför en placering av cellen mellan parallella polarisatorer en cellkonstruktion som har låg transmittans vid frånvaro av stimulerande spänning och säges ha nor- malt svart mode. En anordning med hög transmittans betyder att ljus kan passera genom anordningen med bara liten minskning av ljusintensiteten. Hög transmittans kan även beskrivas som låg optisk densitet eller lågt mörktal. En anordning med låg transmittans kan å andra sidan beskrivas som med hög optisk densitet och högt mörktal.
Den optiska densiteten definieras konventionellt såsom D=1+ 7/3 x *°10g(1/'r), där T är transmissionskoefficienten.
När, närmare bestämt, den ovan beskrivna kända slutaren används som ljusfilter i exempelvis en ögonskyddsanordning, såsom en automatiskt mörlcnande svets- glasskärm, där svetsglaset aktiveras och mörknar i motsvarighet till detekterat svets- ljus, är det av säkerhetsskäl viktigt att tillförsälcra att snabbast möjliga svarstid upp- nås från ljust tillstånd till mörkt tillstånd. Väsentligen föreligger det två omkopp- lingstider av betydelse vid drift av en vätskekristallcell.
Den första omkopplingstiden rör omkoppling av cellen från oaktiverat tillstånd till aktiverat tillstånd genom påläggning av en drivspänning, och det tar typiskt mindre 10 15 20 25 30 516 '183 än en millisekimd för lcristallen att reagera. Den andra omkopplingstiden uppträder vid den motsatta processen, där lcristallrelaxation sker vid borttagning av drivspän- ningen, och tar omkring 20 gånger längre tid.
För slutare som erfordrar mycket snabb omkopplingstid från ljust tillstånd till mörkt tillstånd är det därför vanligt att använda vätskelcristallceller i normalt vit mode. Om emellertid drivelektroniken inte fimgerar och av något skäl inte levererar aktive- ringsspänning, har en slutare av typ normalt vit mode av känt slag den nackdelen, att den står kvar i potentiellt farligt ljust tillstånd. Vid känd teknik kan detta problem lättas genom att använda en cell i norrnalt svart mode, men detta sker då till priset av omkopplingshastigheten från ljust till mörkt, skyddande tillstånd. Följaktligen är detta icke en tillfredsställande lösning. Om svetsglasskyddet har lång omkopplings- tid från ljust tillstånd till mörkt tillstånd, så utsättes användaren bokstavligen för ljus med hög intensitet under lång tid vid början av en svetsoperation.
Den europeiska standarden EN 169: 1992 ”Personal Eye Protectionfilters for Wel- ding and Related Techniques - Transrnittance Requirements and Recommended Utilisation” föreskriver att den maximalt tillåtna skillnaden i mörkertalssteg mellan oaktiverat tillstånd och mörkt svetstillstånd ej får överstiga 9 mörktal. Ett svetsfilter, exempelvis, som uppnår ett mörktal 13 i mörktillståndet kan därför ej vara ljusare än mörktal 4 i oaktiverat tillstånd. För att ge tillräcklig ljusintensitet för användaren fö- re start av en svetsoperation har skett en utveckling i känd teknik för automatiskt mörknade svetsfilter, som ger ett mörktal i närheten av 3 i det ljusa tillståndet. Följ- aktligen föreligger istället ett problem för att uppnå ett tillfredsställande mörktill- stånd.
Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att lösa de ovan beskrivna problemen. 1 *Föreliggande uppfinning avser också problemet att uppnå en vätskekristallslutare, som har ett tillfredsställande ljust tillstånd vid 'frånvaro av intensivt ljus, och som ändå ger ett tillfredsställande mörkt tillstånd vid närvaro av intensivt ljus. 10 15 20 25 30 516 tas Ett ytterligare problem, som bör lösas med föreliggande uppfinning, och sålunda ett syfte för uppfinningen, är att uppnå en vätskekristallslutare med ökat optiskt densi- tetsvärde (eller mörktal) i oaktiverat tillstånd.
Ett annat syfte med uppfinningen är att åstadkomma en blândningsskyddsanordning och en svetsglaskonstruktion med förbättrat transmissionsdensitetsvärde (eller mörktal) vid oaktiverat tillstånd för att åstadkomma förbättrad säkerhetsnivå. Ännu ett syfte är att åstadkomma en vätskekristallslutare, som genom sin transmit- tansnivå anger huruvida den är i ett funktionellt tillstånd eller ej. Ärmu ett syfte är att åstadkomma en vätskeldistallslutare, som utnyttjar minst ett vätskelcristallelement, placerat mellan inbördes korsade polarisatorer för att uppnå snabb ornkopplingstid från ljust tillstånd till mörkt skyddande tillstånd.
Ett ytterligare syfte är att åstadkomma en slutare av nämnt slag med mycket sym- metrisk mörkhetsgeometri i sitt mörka tillstånd och brett kontrastintervall vid aktive- rat mörktillstånd. l enlighet med uppfinningen uppnås dessa syften genom att anordna en spännings- styrbar vätskekristallcell, placerad mellan vinkelförskjuma polarisatorer och med en transmissionskaraktåristika, som varierar i motsvarighet till våglängden för infallan- de ljus, med ett filter, som i det synliga våglängdsområdet har en transmissionska- ralaäristika, som är komplementär till transmissionskaraktäristikan för vätskekris- tallcellen vid frånvaro av på cellen pålagd styrspânning.
I enlighet med en aspekt av uppfinningen kombineras sålunda en vätskeld-istallcell med normalt vit mode, som i oaktiverat tillstånd har hög transmittans för specifika våglängdsintervall, med ett bandpassfilter, som minskar transmittansen i de nämnda specifika våglängdsintervallen, så att ett fönnörkat tillstånd uppnås i det nämnda in- aktiverade tillståndet. Vidare år bandpassfiltret anordnat att ha hög transmittans för 10 15 20 25 30 våglängder, som transmitteras med styrbar transmittans genom vätskelqistallcellen i dess aktiverade tillstånd. Följaktligen har vätskekristallslutarkonsüukfionen låg transmittans i det inaktiverade tillståndet, hög transmittans i ett första aktiverat, ljust tillstånd och låg transmittaris i ett andra aktiverat, mörkt tillstånd, medan den snabba reaktionstiden från ljust till mörkt tillstånd bibehålles.
Kort figu_rbeskrivning Uppfinningen kommer nu att beskrivas mera i detalj med hänvisning till utförings- exempel samt med hänvisning till ritningarna, där: Fig 1 visar en schematisk sprängskiss av ett första utförande av en anordning enligt uppfinningen.
Fig 2 visar en schematisk sprängskiss av ett andra utförande av en anordning enligt uppfmningen.
Fig 3A visar i heldragna linjer våglängdsberoendet för transmissionskaraktäristikan för en 90° twisted nematic vätskekristallcell vid frånvaro av styrsignal, och, med streckade linjer, visar fig 3A även våglångdsberoendet för ett bandpassfilters trans- missionsegenskaper.
Fig 3B visar heldraget våglängdsberoendet för transmissionskaraktäristikan för 90° TN-cellen vid ett första aktiverat tillstånd under påverkan av en första drivspänning.
Fig 3C visar transmissionsegenskaperna enligt cellen för fig 3A och B vid ett andra aktiverat tillstånd under påverkan av en andra drivspänning.
Fig 4A visar, i heldragna linjer, våglängdsberoendet för transmissionskaralctärisfikan i en 0° slcruvvirilclad nematisk cell vid frånvaro av styrsignal, och, i fig 4A visas även 10 15 20 25 30 516 18 3 šï? šïïí *ïïê T* - 'IF- I? 6 . . . . .. . i streckade linjer våglängdsberoendet for ett bandpassfilters transmissionsegenska- per.
Fig 4B visar vâglängdsberoendet hos cellen enligt fig 4A under påverkan av en första styrspänning.
Fig 4C visar våglängdsberoendet för transmissionskaralctäristikan hos cellen under påverkan av den andra styrspânningen.
Fig 5 visar ljustransmittansegenskaperna för en anordning i enlighet med ett utfö- ringsexempel av uppfinníngen som fimkfion av på anordningen pålagd styrspäruiing.
Fig 6 visar ett tredje utförande av en anordning enligt uppfinningen, som innefattar en retardationsfilm.
Fig 7 visar transmissionskaraktäristikan for en anordning enligt uppfinningen, som innefattar en retardationsfilm jämte transmissionskaralctärisfikan av samma anord- ning utan kompenserande retardationsfilm.
Fig 8A och B visar mörkhetsgeometrin för olika anordningar enligt uppfinningen.
Fig 9 visar mörkhetsgeometrin för en anordning enligt ett utfóringsexempel av upp- finningen.
Fig 10 visar ljustransrriittansegenskaperna som funktion av styrspänningen, pålagd på en anordning av tidigare känt slag.
Detaljerad beskrivning av utfóringsexempel Fig 1 visar en schematisk vy av komponenterna i ett utföringsexempel av en väts- kekristallslutarkonstruktion l enligt uppfinningen. En vätskelciistallcell 2 av nema- 10 15 20 25 30 516 718 3 . _ f; år: tisk typ, som har transparenta plattor med elektroder, vilka kan kopplas till en spän- ningskälla och är försedd med medel för att definiera riktningen för molekylrikt- ningen nära plattytoma, så att vätskelnistallens molekylarriktningar blir uppriktade vid frånvaro av ett elektriskt fält mellan plattorna. Vinkelskillnaden i molekylupp- riktning (även kallad skruvvinkel) mellan molekyluppriktningsrikmingarna kan i en- lighet med uppfinningen vara exempelvis 0°. Alternativt kan vinkelskillnaden vara väsentligen 90° eller något värde mellan 90° och 0°. Vätskelcristallcellen 2 är anord- nad mellan två polarisatorer 3 och 4, som har inbördes ortogonala polarisationsrikt- ningar. Konstruktionen 1 har även ett bandpassfilter 5, som är placerat i vägen för en ljussuåle LB, som passerar genom konstruktionen 1. Eventuellt kan slutarkon- struktionen omfatta ett interferensfilter 6 med funktionen att eliminiera UV-ljus och IR-ljus och som även begränsar våglängdsintervallet. I enlighet med en annan aspekt av uppfinningen blockerar även bandpassfiltret 5 bort stora UV-ljus och IR-ljus.
Fig 2 visar ett ytterligare utföringsexempel av slutarkonstruktionen, omfattande en forsta polarisator 3, en första vätskekristallcell 2, en andra polarisator 4, vars polari- sationsriktrring bildar rät vinkel mot polarisationsriktningen för den första polarisa- tom 3, en andra vätskelcristallcell 6, en tredje polarisator 7, som har samma polari- sationsriktning som den första polarisatom 3, och ett bandpassfilter 5.
Fig 3 A, B och C visar i heldragna linjer spektralegenskaperna hos en 90° TN-cell med produkten mellan anisotropien An och tjockleken d för cellen Anld = 0,80 mik- rometer. F ig 3A, B och C visar även med streckade linjer spektralegenskapen hos ett bandpassfilter. Diagrammen i fig 3A, B och C visar transmissionen uppritad som funktion av våglängden, väsentligen i det synliga våglängdsområdet. I fig 3A visar den heldragna kurvan spektraltransmissionen för en 90° TN-cell i elektriskt inaktive- rad fas med ett värde på An'd om 0,78 mikrometer, placerad mellan korsade polari- satorer, som bildar vinklarna 45° respektive 135° mot den molekylära direktionsvek- tom på ingången. Vid denna inaktiverade fas har cellen ett transmissionsmaximum nära 400 nm och ett transmissisonsminirnum vid ungefär 550 nm. Den streckade kurvan visar spektralförhållandet hos bandpassfiltret, vilket har hög optisk transmit- 10 15 20 25 30 5 168 183 tans vid mittpartiet av det synliga spektrum, d v s i våglångdsintervallet 500-600 nm.
Den låga tranmittansen hos vätskekristallcellen över intervallet 500-600 mn, till- sammans med den låga transmittansen hos bandpassfiltret inom intervallet 350-500 mn och från 620 nm och uppåt medför att ett väsentligen mörkt tillstånd uppnås när en dylik vâtskekristallcell kombineras med ett bandpassfilter med denna karaktäris- tika.
Fig 3B visar spektralsvaret för samma vätskekristallcell och samma bandpassfilter som i fig 3A, i ett första aktiverat tillstånd när en låg drivspånning om ungefär 2,5 volt pålägges på vätskelcristallcellen. Det år tydligt av diagrammet att transmis- sionsmaximum för vätskekristallcellen och för bandpassfiltret sammanfaller i det synliga våglångdsområdet 500-600 nm. Det kombinerade systemet är alltså i detta första aktiverade tillstånd i en transparent, högtransrnitterande mode.
Fig 3C visar ånyo spektralförhållandena för systemkomponenterna i fig 3A och fig 3B, nu i ett andra elektriskt aktiverat tillstånd med pålagd spänning av ungefär 5 volt. Med denna högre spänning pålagd reduceras ånyo transmittansen för vätske- kristallcellen i rnittpartiet av det synliga våglängdsintervallet. I praktiken kan transmittansen styras i det synliga våglängdsintervallet genom att variera spänningen från omkring 2 volt och uppåt, till dess vätskekristallcellen når ett transmittansmi- nimum. Vätskelaistallcellkomponenten i en dylik kombinerad konstruktion fimgerar på ett sätt som är liknande än normalt vit mode, och följaktligen är omkopplingsti- den för anordningen enligt uppfmningen förmånligt kort. Denna fördel uppnås i kombination med fördelen att erhålla en anordning, som vid frånvaro av ett elek- uiskt fält mellan plattoma i cellen faller tillbaka till ett mörkt vilotillstånd. Detta be- skrives mera i detalj i samband med fig 5.
Fig 4a visar spektralförhållandet vid en 0° skruvvriden nematisk cell och ett band- passfilter. Den heldragna kurvan visar sålunda den optiska karaktäristikan för en 0° dubbelbrytande cell i oaktiverad fas med ett värde på Anid om 0,55 rnjkrometer, placerad mellan korsade polarisatorer, orienterade med 45° respektive 135° relativt 10 15 20 25 30 516 1983 šï* ';“-@I?:LI;-:,I栗:= den ingångsvis föreliggande molekyldirektorvektom. Den streckade kurvan visar spektralförhållandet för ett bandpassfilter, som är valt för att ha hög optisk transmit- tans över rnittpartiet av det synliga spektrum, d v s i intervallet 500-600 nm under blockering av armat ljus. Av fig 4A framgår att transmissionsminirnum för väts- kekristallcellen, vid mittpaitiet 500-600 mn av det synliga våglängdsonirådet sam- manfaller med transmissionsmaxirnum fór bandpassfiltret. När man sålunda kombi- nerar denna vätskekristallcell och bandpassfiltret i enlighet med uppfinningen, upp- nås ett lågtransrnissionstillstånd, när spänningen över cellen är noll, d v s i frånvaro av elektriskt fält mellan plattorna i våtskekristallcellen.
F ig 4B visar spektralförhållandet för samma vätskelcristallcell och bandpassfilter med pålagd spänning om mellan 2 och 3 volt, och, som förklarats ovan, uppnås då ett transparent tillstånd.
F ig 4C visar det andra aktiverade tillståndet med en spänning om 5 volt pålagda. Det andra aktiverade tillståndet är ett mörkt tillstånd, vilket uppnås såsom beskrivits OVaIl.
Beräkningar anger att det firms huvudsakligen två celltyper, som uppvisar detta fe- nomen. Den första är en 90° TN-cell med ett An'd = värde i intervallet 0,80 mikro- meter, placerat mellan korsade polarisatorer, riktade med 45° respektive l35° vinkel mot den infallande molekyläruppriktningsdirektom. Den andra celltypen är en O° (oskruvad) dubbelbrytande cell med ett värde An'd om omkring 0,55 mikrometer, åter med polarisatorer orienterade med 45° respektive l35° relativt den ingående molekylarupprikmingsrilmingen.
En bländskyddsanordning enligt uppfinningen innefattar en sensor för att avge en sensorsignal i motsvarighet till intensiteten för ett detekterat ljus. Sensorsignalen är kopplad till en styrenhet innefattande en signalgenerator. Signalgeneratorn är anord- nad att alstra en styrsignal i motsvarighet till sensorsignalen. 10 15 20 25 30 516 183 =::;':1=.;";-':= 10 En vätskekristallkonstruktion enligt uppfinningen innefattar en vätskekristallcell med två ytor anordnade med elektroder för att åstadkomma ett elektriskt fält mellan dessa ytor. Det elektriska fältet alstras genom att pålägga styrsignalen till elektro- dema. När styrsignalen pålägges till elektroden kommer en viss styrsignalspänning att alstra ett motsvarande elektriskt fält i vätskekristallcellen mellan elektrodema.
Fig 5 visar ett diagram för de elektrooptiska egenskapema for en vätskelcristallcell- kombination med transmissionsdensiteten eller mörktalet uppritat mot pålagd spärr- ning. Kurvan i fig 5 visar de elektrooptiska egenskapema hos en 8 rnikrometer 90° TN-cell med, i detta exempel, vätskelcristallen Merck mlc 6096, vilket ger ett värde Antd om omkring 0,78 rnikrometer. En cell är placerad mellan korsade polarisatorer, riktade med 45° respektive l35° relativt den ingående molekylära direktorvektorn och tillsammans med bandpassfiltret, som har hög optisk transmittans över mittpar- tiet av det synliga spektrum inom intervallet 500-600 nm. I inaktiverad fas och vid frånvaro av styrsignalspänning ligger det optiska densitetsvärdet alldeles över 5,5.
Vid anbringande av en spänning av omkring 2 volt sjunker det optiska densitetsvär- det till omkring 3,3 i ett första aktiverat tillstånd, som gör den mera transparent än i det inaktiverade tillståndet. Med en pålagd spänning över 2 volt upp till omkring 10 volt är det optiska densitetsvärdet varierbart inom ett intervall mellan det mini- rnivärde som uppnås i det första aktiverade tillståndet och upp till ett värde av om- kring 11.
Trots det faktum att en 90° TN-cell med An'd vid ungefär 7,81 milcrometer har goda elektrooptiska egenskaper i en riktning parallellt med ytnorrnalen, kan de optiska vinkelegenskapema hos denna cellkombination vara något otillräckliga för tillämp- ningar där stort syrifält erfordras. Genom att placera två sådana celler tillsammans, så att molekylupprikmingsrikmingama sida mot sida är väsentligen vinkelrâta erhål- les ytterligare fördelar enligt uppfmningen. Genom en dylik positionering åstad- kommes en viss grad av cellkompensation, och ett tillräckligt bra synfält kan erhål- 10 15 20 25 30 516 1183 :Iffä las. En dylik utföringsfonn av uppfinningen visas i fig 2 och har exempelvis sin till- lämpning vid ett automatiskt mörknande svetsglasfilter.
Tack vare både låg skruvvinkel och minskad pararneter Anid befinnes att förmånliga optiska vinkelegenskaper erhålles med 0° dubbelbrytande celler med Anïld i interval- let kring 0,5 mikrometer och är särdeles förmånliga och klart lämpliga för väts- kekristall-slutarkonstruktioner både med enkel cell och med dubbel cell. Dylika förmånliga egenskaper möjliggör stort och symmetriskt synfált. På grund av den sto- ra kvarstående optiska retardation som emellertid föreligger i 0°-cellen, även vid spänningar uppåt 10 volt är den tillgängliga cellkontrasten från en dylik anordning låg i förhållande till för en 90° TN-vätskekristallcell. I enlighet med ett utförande enligt uppfmningen förbättras cellkontrasten medelst tillägg av en kompenserande retardationsfilm. I det 0°-dubbelbrytande cellutförandet är ett litet retardationsvärde om omkring 20-50 nm lämpligt. För att maximera kompensationseffekten bör retar- dationsfilmen företrädesvis vara så riktad, att dess snabba axelriktning är vinkelrät mot den in- och utgående molekylardirektorvektorn. Det kompenserande retarda- tionsskiktet för 0°-dubbelbrytande cellen kan exempelvis ha formen av en enda, enaxligt sträckt retardationsfilm med ett värde om mellan 25 och 30 nm. Vid ett an- nat utförande kan det kompenserande retardationsskiktet implementeras medelst re- tardationsfilrner som är så uppriktade, att totalsumman för retardationen som alsüas av dessa båda filmer bestämmes av skillnaden mellan de två värdena för filmskikten.
Med exempelvis en 27 nm kompenserande retardationsfilm, inlagd i slutarkonstruk- tionen ökas det optimala värdet An'd för cellkombinationen från 0,55 mikrometer till 0,77 mikrometer.
Fig 6 visar i princip en lämplig position för en retardationsfilm 10 i enlighet med uppfmningen. I fig 6 är retardationsfilmen 10 placerad på ena sidan av vätskekris- tallcellen 2, mellan polaiisationsfiltren 3 och 4. Altemativt kan retardationsfilmen anordnas inom vätskekristallcellen 2, mellan de molekylinriktande plattorna. 10 15 20 25 516 183 =If2fï*.ë"§"f= šï. 12 . : : Fig 7 visar de elektrooptiska egenskapema för en vätskelcristallcellkonstruktion in- nefattande en 4 mikrometer 0° dubbelbrytande cell. Den dubbelbrytande cellen, i detta fall omfattande vätskekristallen Merck ZLI-4246, som ger ett värde Anld om omkring 0,52 rnikrometer, placerad mellan korsade polarisatorer, anordnade med 450 respektive l35° i förhållande till den ingående molekylarriktrringsvektom. Cel- len i likhet med de ovan beskrivna utförandena, placerad tillsammans med ett bandpassfilter som har hög optisk transmittans över mittpartiet av det synliga spekt- rum, d v s i intervallet 500-600 nm. Kurvan 20 visar de optiska egenskapema hos cellkombinationen utan kompenserande retardationsfilm under det att kurvan 22 vi- sar en cellkombination, innefattande en 26 nm kompenserande retardationsfilm, orienterad så att den snabba axeln är vinkelrät mot inkommande molelculardirektor.
Förbättringen i cellkontrast med den kompenserande retardationsfilmen framgår tydligt i denna figur.
Fig 8a, b och fig 9 visar i princip svärtningsgeometrin i en central synfaltskon for de ovan beskrivna cellkombinationema. Närmare bestämt visar fig 8 svärtningsgeome- trin A a vid en 90° TN-enkelcell, och det är tydligt att svärtningsgeometrin a är asymmetrisk i ganska stor utsträckning, ehuru cellkontrasten fortfarande är hög.
F ig 8 b visar svärtningsgeometrin A och B for en kombination av två 90° TN-celler anordnade med antisymmetriska polarisatorer. Svärtningsgeometrin för varje cell är fortfarande asymmetrisk, men i kombination erhålles en resulterande symmetrisk svärtningsgeometri med hög kontrast. I konstrast häremot erhålles en i stor ut- sträckning symmetrisk svärtningsgeomeni, visadi fig 9, genom en 0° lågskruvs en- kelcell, och i kombination med en retardationsfilm en väsentligen symmetrisk svärtningsgeometxi tillsammans med hög kontrast.
Claims (9)
1. l. Vätskeluistall-slutarkonstruktion, lärnplig för glasskydd och automatiskt mörk- nande svetsglasfilter, vilken konstruktion är omkopplingsbar mellan ett första till- stånd med hög ljustransmission och ett andra tillstånd med låg ljustransmission och vice versa, i motsvarighet till en elektrisk styrsignal, vilken konstruktion har en vätskelaistallcell av nematisk typ anordnad mellan trans- parenta plattor försedda med elektroder for anordnande av ett elektriskt fält i mot- svarighet till styrsignalen, vilka plattor har mot varandra vända ytor, försedda med uppriktningsmedel för att defmiera var sin molekyluppriktningsriktning for molekyler i närheten av nämnda upplinjeringsmedel vid frånvaro av närrmda elektriska fält, och vilken vätskekristallcell är monterad mellan polarisatorer, varvid vätskelcristallkonstxuktionen innefattar ett bandpassfilter och vätskekristallcellen och bandpassfiltret är så anpassade till varandra att bandpassfiltrets transmissionsegen- skapers våglängdsberoende i ett visst våglängdsintervall är väsentligen komple- mentärt mot vätskeluistallcellens trans-rnissionsegenskapers våglängdsberoende vid frånvaro av nämnda elektriska fält, kännetecknad av att de två mot varandra vända ytorna uppvisar parallella molekyl- uppriktningsriktningar, att en retardationsfilm är anordnad mellan polarisatorerna. och av att produkten mellan den optiska anisotropien och cellens tjocklek är väsent- ligen 0,55 mikrometer.
2. Slutarkonstruktíon enligt krav 1, kännetecknad av att retardationsfihnen är an- ordnad mellan vätskelcristallcellens transparenta plattor.
3. Vätskelcristall-slutarkonstnlktion, lämplig för glasskydd och automatiskt mörk- nande svetsglasfilter, vilken konstruktion är omkopplingsbar mellan ett första till- stånd med hög ljustransrnission och ett andra tillstånd med låg ljustransmission och vice versa, i motsvarighet till en elektrisk styrsignal, n .no .o 10 15 20 25 516 183 14 vilken konstruktion har en vätskelcristallcell av nematisk typ anordnad mellan trans- parenta plattor försedda med eleklroder för anordnande av ett elektriskt fält i mot- svårighet till styrsignalen, vilka plattor har mot varandra vända ytor, försedda med uppriktningsmedel för att definiera var sin molekyluppriktningsriktning för molekyler i närheten av nänmda upplinjeringsmedel vid frånvaro av nänmda elektriska fält, och vilken vätskekristallcell är monterad mellan polarisatorer, varvid vätskeloistalllconstrnktzionen innefattar ett bandpassfilter och vätskelcristallcellen och bandpassfiltret är så anpassade till varandra att bandpassfiltrets transmissionsegen- skapers våglängdsberoende i ett visst våglängdsintervall är väsentligen komple- mentärt mot vätskelcristallcellens trans-missionsegenskapers våglängdsberoende vid frånvaro av nämnda elektriska fält, _ kännetecknad av att detvå mot varandra vända ytoma uppvisar en vinkelskillnad mellan molekyluppriktningsiiktningarna, vilken vinkelskillnad är 90°; och av att produkten mellan den optiska anisotropien och cellens tjocklek är väsentligen 0,8 i mikrometer.
4. Slutarkonstruktion enligt något av föregående krav, kännetecknad av att band- passfiltret har ett transmissionsmaximum i ett första våglängdsintervall; och av att vätskekristallcellens tjocklek är så vald, att den har ett transmissionsminimum i ett andra våglängdsintervall vid frånvaro av det nämnda elektriska fältet, vilket andra våglängdsintervall väsentligen motsvarar nämnda första våglängdsintervall.
5. Slutarkonstruktion enligt något av föregående krav, kännetecknad av att polari- satorema har väsentligen ortogonala polarisationsrikmingar.
6. Slutarkonstruktion enligt något av föregående krav, kännetecknad av att kon- struktionen innefattar en ytterligare vätskeloistallcell av nematisk typ, vilken är an- ordnad mellan den ena av nämnda polarisatorer och en ytterligare polarisator, där n nu go 10 15 '516 183 15 nämnda en polarisator och nämnda ytterligare polarisator har väsentligen ortogonala polarisationsriktníngar.
7. Slutarkonstruktion enligt något av föregående krav, kännetecknad av att nämnda vissa våglängdsiritervall är míttpartíet av det synliga våglängdsiritervallet, d v s vä- sentligen mellan 500 nm och 600 nm.
8. Ljusskyddsanordning innefattande en slutarkonstruktion enligt något av föregåen- de krav.
9. Ljusskyddsanordning enligt krav 8, kännetecknad av att den innefattar ett sen- sormedel för avgivande av en sensorsignal i motsvarighet till ljusintensiteten; och en signalgenerator för alstring av nämnda elektriska styrsignal i motsvarighet till sen- sorsigrialen.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9503785A SE516183C2 (sv) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Vätskekristallslutare |
CN 96197859 CN1200661A (zh) | 1995-10-26 | 1996-10-25 | 液晶快门和包括这样一个快门的光屏蔽装置 |
AU73567/96A AU7356796A (en) | 1995-10-26 | 1996-10-25 | A liquid crystal shutter and a light shielding device including such a shutter |
JP9516547A JPH11514457A (ja) | 1995-10-26 | 1996-10-25 | 液晶シャッター及びそのようなシャッターを有する光遮蔽装置 |
PCT/SE1996/001374 WO1997015256A1 (en) | 1995-10-26 | 1996-10-25 | A liquid crystal shutter and a light shielding device including such a shutter |
EP96935760A EP0957852A1 (en) | 1995-10-26 | 1996-10-25 | A liquid crystal shutter and a light shielding device including such a shutter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9503785A SE516183C2 (sv) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Vätskekristallslutare |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE9503785D0 SE9503785D0 (sv) | 1995-10-26 |
SE9503785L SE9503785L (sv) | 1997-04-27 |
SE516183C2 true SE516183C2 (sv) | 2001-11-26 |
Family
ID=20399985
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE9503785A SE516183C2 (sv) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Vätskekristallslutare |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0957852A1 (sv) |
JP (1) | JPH11514457A (sv) |
CN (1) | CN1200661A (sv) |
AU (1) | AU7356796A (sv) |
SE (1) | SE516183C2 (sv) |
WO (1) | WO1997015256A1 (sv) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002049554A1 (de) * | 2000-12-21 | 2002-06-27 | Optrel Ag | Blendschutzvorrichtung für schweisser-schutzmasken |
JP4382317B2 (ja) * | 2001-12-06 | 2009-12-09 | シチズンホールディングス株式会社 | 液晶可変波長フィルタ装置 |
WO2004053586A1 (en) * | 2002-12-11 | 2004-06-24 | Optiva, Inc. | Liquid crystal shutter |
EP1821136A1 (en) * | 2006-02-17 | 2007-08-22 | Optrel Ag | Glare protection device |
GB2498726A (en) | 2012-01-25 | 2013-07-31 | 3M Innovative Properties Co | Automatic welding filter with tunable spectral transmission |
US20140168546A1 (en) * | 2012-12-13 | 2014-06-19 | 3M Innovative Properties Company | Curved Automatic-Darkening Filter |
EP3436871B1 (en) * | 2016-03-28 | 2020-04-22 | LC-TEC Displays AB | Electro-optic guest-host liquid crystal variable transmission filter with wide viewing angle |
US10758420B2 (en) | 2016-05-12 | 2020-09-01 | 3M Innovative Properties Company | Protective headgear comprising a curved switchable shutter and comprising multiple antireflective layers |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE425048B (sv) * | 1978-04-24 | 1982-08-30 | Ake Hornell | Flerskiktsglas, serskilt skyddsglas i en svetsskerm |
SE464264B (sv) * | 1984-02-24 | 1991-03-25 | Esab Ab | Optiskt filter foer svetsskyddsglas |
US5208688A (en) * | 1991-02-08 | 1993-05-04 | Osd Envizion Company | Eye protection device for welding helmets |
SE502868C2 (sv) * | 1994-04-26 | 1996-02-05 | Hoernell Elektrooptik Ab | Svetssnabbfilter med förbättrade vinkelegenskaper |
-
1995
- 1995-10-26 SE SE9503785A patent/SE516183C2/sv not_active IP Right Cessation
-
1996
- 1996-10-25 AU AU73567/96A patent/AU7356796A/en not_active Abandoned
- 1996-10-25 WO PCT/SE1996/001374 patent/WO1997015256A1/en not_active Application Discontinuation
- 1996-10-25 CN CN 96197859 patent/CN1200661A/zh active Pending
- 1996-10-25 EP EP96935760A patent/EP0957852A1/en not_active Ceased
- 1996-10-25 JP JP9516547A patent/JPH11514457A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11514457A (ja) | 1999-12-07 |
AU7356796A (en) | 1997-05-15 |
CN1200661A (zh) | 1998-12-02 |
SE9503785D0 (sv) | 1995-10-26 |
SE9503785L (sv) | 1997-04-27 |
WO1997015256A1 (en) | 1997-05-01 |
EP0957852A1 (en) | 1999-11-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0005417B1 (en) | Multiple layer protective glass | |
US10012884B2 (en) | High contrast electro-optic liquid crystal camera iris providing angle independent transmission for uniform gray shades | |
US6097451A (en) | Liquid crystal shutter with low twisted nematic liquid crystal cells driven with a low frequency or DC voltage | |
JP6549335B2 (ja) | 広視角を有する電気光学ゲストホスト液晶可変透過フィルタ | |
US6028656A (en) | Optical polarization switch and method of using same | |
FI81688B (fi) | Optiskt filter foer svetsskyddsglas. | |
US5933207A (en) | Reflective-type liquid crystal displays using mixed-mode twist nematic cells | |
US10928698B2 (en) | High contrast liquid crystal light control device providing angle independent variable transmission of incident light for uniform gray shades | |
JPH05506950A (ja) | 溶接用ヘルメット等のための目を保護する装置 | |
EP0351200A3 (en) | Liquid crystal display apparatus | |
EP0699938A2 (en) | Liquid crystal display | |
SE508272C2 (sv) | Vätskekristall-slutarkonstruktion, och en ljusskä rmningsanordning innefattande en sådan konstruktion | |
US3737211A (en) | Ferroelectric-type optical filter | |
EP3049864B1 (en) | High contrast electro-optic liquid crystal camera iris | |
SE516183C2 (sv) | Vätskekristallslutare | |
JP2940031B2 (ja) | 液晶表示素子 | |
JPH06130424A (ja) | 液晶表示装置 | |
US5414546A (en) | Dynamic optical notch filter | |
JP3102012B2 (ja) | 波長可変型オプティカル・バンドパスフィルタ | |
US8026998B2 (en) | Variable contrast, wide viewing angle liquid crystal light attenuation filter | |
EP1385044A1 (en) | High contrast black-and-white cholesteric liquid crystal display | |
JP3090020B2 (ja) | 液晶表示素子 | |
GB2219099A (en) | Tunable Fabry-Perot filter | |
JPH0721591B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
TW576939B (en) | Color liquid crystal display device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |