Устройство для управления жидкокристаллическими модуляторами

 

(I I! 544928

ОПИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВЙДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.09.75 (21) 2175492/25 с присоединением заявки № (31) WPH 0$Ь/181749 (32) 17.10.74 (33) ГДР

Опубликовано 30.01.77. Бюллетень № 4

Дата опубликования описания 01.03.77 (51) М. Кл."- С 02Е 1/13

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 535.511(088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Карл-Хайнц Гайер и Лотар Ульманн (ГД1 ) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

)КИДКОКРИСТАЛЛИЧEСКИMИ МОДУЛЯТОРАМИ

Изобретение относится к модуляции света и, в частности, к устройствам для управления жидкокристаллическими модуляторами.

Для управления жидкими кристаллами, используемыми в модуляторах света, применя1отся схемы с транзисторами, тиристорами или диодами, которые последовательно соединены с жидкокристаллическими ячейками (1). Однако ими могут управляться только отдельные ячейки (7 — сегментная индикация).

Известны также устройства, содержащие источники постоянного и импульсного напряжения и переключающие элементы (2). Последние могут обеспечить управление матрицеобразно соединенными модуляторами (алфавитно-цифровая индикация) .

Такие устройства могут применяться только с матрицами, содержащими небольшое число оптических элементов. Причиной этого является неблагоприятное время нарастания и время спада электрооптического эффекта в жидких кристаллах. Это приводит к тому, что в больших матрицах (больше 10 ячеек) не получается неподвихкного изображения. Кроме того, контрастность матричной точки зависит от информации, поданной на другие матричные точки. Известные схемы управления часто содержат специальные конструктивные элементы (двойные диоды). Кроме того, для управления необходимы специальные оконечные (выходные) каскады для получения высоких управляющих напряжений.

Цель изобретения — обеспечение управлсния большим числом модуляторов, соединенi-II ix в матриц

Это достигается тем, что предлагаемое устройство выполнено из набора одинаковых матричных элементов, каждый из которых содержит жидкокристаллический модулятор, резистор и транзистор в качестве переключаIoUIeco 3:IexleHT3, между базой! 11 Олле!.тором которого включен модулятор, причем резистор включен между источником постоянного напряжения н коллектором транзистора, а с

15 эмиттером транзистора с одной стороны и базой транзистора с другой стороны соединены источники импульсного напряжения, предназначенные по одному для строк и столбцов матрицы. Постояпная времени цепи, образован20 ной резистором и обенмп параллсл>но включенными емкостями жидкокристаллического модулятора и емкостью коллектор — база, много больше постоянной времени цепи, образованной сопротивлением проводящего тран25 зистора и параллельно включенной емкостью.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройстВО для % праВления ж11дкокрпсталлпчес! 1Iмп модуляторами; на фиг. 2 — зависимость электрооптического эффекта В жидком кристалле

30 от частоты импульсов; на ф1!г. 3 — схема уп544928 равления матрицей жидкокристаллических модуляторов.

Транзистор 1 заперт напря>кением Е2 смещения, На базе напряжение равно нулю. Поэтому жидкокристаллический модулятор 2 управляется через резистор 3 напря>кением Е1 и выдает оптический выходной сигнал. Амплитуды Е: и Е, выбраны так, что транзистор

1 только тогда управляется в проводящей области, когда Ез и L., одновременно посылают импульсы.

Принцип работы устройства следующий.

Емкости жидкокристаллического модулятора и запирающего слоя база — коллектор через резистор 3 заря>каются примерно до напряжения Е1, поскольку транзистор 1 заперт.

Если, благодаря импульсным напряжениям Е> и Е,, транзистор 1 становится проводящим, то емкости разряжаются, и напря>кение на модуляторе опять падает до нуля. Если транзистор

1 запирается, то емкости опять заря>каются примерно до Е1.

Возмо>кны два режима работы.

В первом случае ширина импульсов Е, и Ei, по меньшей мере такова, что оптический выходной сигнал жидкокристаллического модулятора в это время может упасть до нуля.

Если при этом режиме работы хотят управлять большими матрицами, то необходимо использовать жидкокристаллические модуляторы с очень малым временем спадания и очень большим временем нарастания, поскольку время спадания всей матрицы равно сумме времен спадания элементов.

Во втором ре>«»ие ширина импульсов Е и

Е, очень мала, и импульсы периодически повторяются. Это периодическое повторение должно происходить по меньшей мере до тех пор, пока не спадет оптический выходной сигнал электрооптического жидкокристаллического модулятора. При этом режиме эксплуатации используются две различные постоянные времени: во-первых, заряд Т1-R. С, где

С вЂ” емкость жидкокристаллического модулятора+емкость коллектор — база — запирающий слой, R — сопротивление резистора, и, во-вторых, время разряда T =йтр С, где

R,ð — сопротивление проводящего транзистора. От частоты импульсов Ез и Е;, зависит максимальное напря>кение, до которого может быть заряжен конденсатор С. Изобра>кенная на фиг. 2 зависимость электрооптического эффекта модулятора от частоты импульсов

Ез+Е получается при условии, что напряжение Е1 батареи велико по сравнению с динамическим пороговым напряжением 1 в электрооптичсского эффекта модулятора.

Для управления выбирается частота следования импульсов (Е +Е ), превышающая критическую частоту f„. Критическая частота соответствует тому, что напря>кение, прило>кенное к жидкокристаллическому модулятору, примерно равно динамическому пороговому запря>кению электрооптического эффекта.

IpII этом для последовательности импульсов

50 ;=1/fl(действительно условие 4(т1. Прп одновременном поступлении импульсов Е и E.; папря>кение а модуляторе спадает до нуля.

Если импульсы Е:„и Е, поступают с разн1щей во времени, то напряжение на модуляторе возрастает опять до вел11чпны Е1.

Поскольку импульсы Е> и Е, очень коротки ((1O нс), а продолжительность периода мож ст О ы т ь Очень О О л ь ш О и, то I o >I(I I o I p x г 3 а другом управлять большим числом модуляторов (например, 10 строк прп Онобом числе столбцов). При этом суммпрустся не отдельное время спадания, а время спадания всей матрицы равно времени спадания отдельного жидкокристаллического модулятора. Следовательно, полная информация, содержащаяся в изображении, имеется только после времени спадания жидкого кристалла.

Однако часто время нарастания жидкого кристалла меньше времени спадания. Поэтому было бы желательно получать информацию, содержащуюся в изобра>кении, уже после времени нарастания жидкого кристалла.

Для этого схему нужно дополнить только выключателем, который должен быть включен последовательно с источником напряжения Е1.

Принцип действия схемы на фиг. 3 следующий.

В поло>кеш1и покоя выключатель 4 разомкнут, поэтому пи один из модуляторов пе управляется. Первым строчным импульсом выключатель 4 замыкается. В течение врс:,IOHII нарастания жидкокристаллических модуляторов (— мсек) строки друг за другом получают периодические импульсы (f) fi,,), а столбцы— соответствующую информацию. После времени нарастания отдельного модулятора все элементы матрицы, которые одновременно получили строчные и столбцовые импульсы, нс проявляют электрооптический эффект. Зто изображение сохраняется до тех пор, пока периодически поступают строчные и столбцовые импульсы.

Прп изменении содержания информации стол оцовых IIXIII> льсов из»1снястся такжс изобра>кение. Выключением столбцовых и строчных импульсов выключатель 4 также размыкается. В результате этого изображенпс исчезает.

Матрицы, построенные по предлагаемой схеме, свободны от явлений перекрестной модуляции и в них е наблюдается зависимость контрастности от образца. Не требуются специальные конструктивные элементы, могут быть использованы стандартные транзисторные элементы. Для управления нс нужны так>кс специальные коммутирующие цепи.

Формула изобретения

Устройство для управления жидкокристаллическими модуляторами, содер>кащее источники постоянного и импульсного напряжения

11 переключающие элементы, о т л и ч а ю щ е ес я тем, ITo, с целью обеспечения управления

544928

1

1 !

1 д 1

+ ег

Фиг.1

Щг. Я %-1 г ——

Ц вЂ” 1.Г (11

1 / ол л л

Pga. 5

Составитель Н. Решетников

Техред А. Камышникова

Корректор Л. Орлова

Редактор E. Караулова

Заказ 12(И4 Изд. ¹ 173 Тираж 669 Подписное

Ц11ИИПИ осударствепного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, 2К-35, Раушская наб., д. 4,5 типография, пр. Сапунова, 2 большим числом модуляторов, соединенных в матрицу, оно выполнено из иаоора одинаковых матричных элементов, каждый из которых содержит жидкокристаллический модулятор, резистор и транзистор в качестве переключающего элемента, между базой и коллектором которого включен модулятор, причем резистор включен между источником постоянного напряжения и коллектором транзистора, а с эмиттером транзистора с одной стороны и базой транзистора с другой стороны соединены источники импульсного напряжения, предназначенные по одному для строк и столбцов матрицы.

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Патент CILIA № 3503672, кл. 350-160, 1970.

2. Патент СШЛ № 3503673, кл. 350-160, 10 1970 (прототип).