Устройство для управления жидкокристаллическими модуляторами

11 544928 ОПИСАНИЕИЗОВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СЕЙДЕЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(31) ЮРН (32) 17.10 Опублико Государственныи комитетСовета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий 535.511 088.8 53). Бюллетеньписания 01.03.77 Дата опубликования 72) Авторы изобрстени Иностранцы рл-Хайнц Гдйер и Лотар Ульмацн(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИМИ МОДУ ИИЯТОРАМ и, ця уп- ые Изобретение относится к модуляции света в частности, к устройствам для управлец жидкокристаллическими модуляторами.Для управления жидкими кристаллами, используемыми в модуляторах света, применя 1 отся 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 21. 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 неподвикного 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 равлецця необходимы специальные оконечн(выходные) каскады для получения высоких управляющих напряжений.Цель изобретения - обеспечение управлснця большим числом модуляторов, соедцнен 5 ных в матрицу.Это достигается тем, что предлагаемое устройство выполнено цз набора одинаковых матричных элементов, каждый из которых содержит жидкокристаллический модулятор, 10 резистор и транзистор в качестве цереключд 1 ощего элек 1 ецта, сиду базо 11 11 коллектором которого включен модулятор, причем резистор включен между источником постоянного напряжения ц коллектором транзистора, а с 15 эмцттером транзистора с одной стороны ц базой транзистора с другой стороны соединены источники импульсного напряжения, предназначенные по одному для строк и столбцов матрицы. Постояпная времени цепи, образован ной резистором и обецмп параллельно включенным ц емкостями жидкокристаллического модулятора ц емкостью коллектор - база, много больше постоянной времени цепи, образованной сопротивлением проводящего трац зистора ц параллельцо включенной емкостью.Нд фцг, 1 изображено предлагаемое устройство для управления жидкокристаллическими модуляторами; на фиг. 2 - зависимость электрооптцческого эффекта в жидком кристалле 30 от частоты импульсов; цд фцг. 3 - схема управлеция матрицей жидкокристаллических модуляторов.Транзистор 1 заперт напряжением Е смещения, На базе напряжение равно нулю. Поэтому жидкокристаллический модулятор 2 управляется через резистор 3 напряжением Е, и выдает оптический выходной сигнал. Амплитуды Е: и Е, выбраны так, что транзистор 1 только тогда управляется в проводящей области, когда Ез и Е., одновременно посылают импульсы.Принцип работы устройства следую 1 ций.Емкости жидкокристаллического модулятора и запирающего слоя база - коллектор через резистор 3 заряжаются примерно до напряжения Е 1, поскольку транзистор 1 заперт. Если, благодаря импульсным напряжениям Е и Е транзистор 1 становится проводящим, то емкости разряжаются, и напряжение на модуляторе опять падает до нуля. Если транзистор 1 запирается, то емкости опять заряжаются примерно до Е 1,Возможны два режима работы.В первом случае ширина импульсов Е и Е, 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 режиме 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 Т 1:й С, где С - емкость жидкокристаллического модулятора+емкость коллектор - база - запирающий слой, Й - сопротивление резистора, и, во-вторых, время разряда Тж й,р С, где Я,р - сопротивление проводящего транзистора, От частоты импульсов Ез и Е зависит максимальное напряжение, до которого может быть заряжен конденсатор С. Изображенная на фиг. 2 зависимость электрооптического эффекта модулятора от частоты импульсов Ез+Е получается при условии, что напряжение Е, батареи велико по сравнению с динамическим пороговым напряжением Гв электрооптичсского эффекта модулятора.Для управления выбирается частота следования импульсов (Ез+Е), превышающая критическую частоту ,. Критическая частота соответствует тому, что напряжение, приложенное к жидкокристаллическому модулятору, примерно равно динамическому пороговому напряжению электрооптического эффекта. При этом для последовательности импульсов 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 е=101, действительно условие 1,(т 1, Прп одновременном поступлении импульсов Ез и Е.; напряжение па модуляторе спадает до нуля. Если импульсы Е:и Е, поступают с разницей во времени, то напряжение на модуляторе возрастает опять до велчины Е.Поскольку импульсы Е и Е, очень коротки 1(10 цс), а продолжтельцость периода мото мо;нкпо др за другом управлять большим числом модуляторов (например, 10 строк прп лцобом числе столбцов). Гри этом суммпрустся пе отдельное время спадания, а время спадания всей матрицы равно времени спадания отдельного жидкокристаллического модулятора. Следовательно, полная информация, содеркащаяся 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 изобрахкеции, уже после времени нарастания жидкого кристалла. Для этого схему нужно дополнить только выключателем, который должен быть включен последовательно с источником напряжения Е.Принцип действия схемы на фиг. 3 следующий.В положении покоя выключатель 4 разомкнут, поэтому пи один из модуляторов пе управляется. Первым строчным импульсом выключатель 4 замыкается, В течение вре:,1 ени нарастания кидкокристаллпческих модуляторов ( - мсек) строки друг за другом получают периодические импульсы1), а столбцы - соответствующую информацию. После времени нарастания отдельного модулятора всс элементы матрицы, которые одновременно получили строчные и столбцовые импульсы, не проявляют электрооптический эффект. Зто изображение сохраняется до тех пор, пока периодически поступают строчные и столбцовые импульсы.Прп изменении содержания ицфор маци стол оцовьх импульсов изменяется также 1 зображеиие. Выключением столбцовых и строчных импульсов выключатель 4 также размыкается, В результате этого изображецпс исчезает.Матрицы, построенные по предлагаемой схеме, свободны от явлений перекрестной модуляции и в них це наблюдается зависимость контрастности от образца. Не требуются специальные конструктивные элементы, могут быть использованы стандартные транзисторные элементы. Для управления пс нужны также специальные коммутирующие цепи. формула изобретен ия Устройство для управления жидкокристаллическими модуляторами, содержащее источники постоянного и импульсного напряжения ц переключающие элементы, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью обеспечения управления544928 11 о л. Рог Составитель Н, РешетниковКараулова Текред А. Камышникова Корректор Л. Орлова Рсдак ПодиисноСССР Изд. М 173 Тиросударствеиного комитета Совепо делам изобретений и откр035, Москва, Ж, Ра шская кк 669а Министроытийаб., д. 45 акал 1214Ц 11 ИИ гииография, пр. Сапунов большим числом модуляторов, соединенных в матрицу, оно выполнено из наоора 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 вкл 1 очен между источником постоянного напряжения и коллектором транзистора, а с эмиттером транзистора с одной стороны и базой транзистора с другой сторонысоединены источники импульсного напряжения, предназначенные по одному для строк истолбцов матрицы,5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.1, Патент СШЛ3503672, кл. 350-160,1970.2. Патент СШЛ3503673, кл. 350-160,10 1970 (прототип).