Патент на изобретение №2304296

(54) ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ЭКРАН

(57) Реферат:

Изобретение относится к области систем отображения оптической информации. Предложен жидкокристаллический экран, у которого для снижения тепловой нагрузки на жидкокристаллическую ячейку (ЖКЯ) при высоких уровнях освещенности один или оба поляризатора ЖКЯ продублированы такими же по направлению плоскости поляризации дополнительными поляризаторами, расположенными с зазором по отношению к первым. В зазоре находится прозрачный теплоизолятор или хладагент. Технический результат – снижение тепловой нагрузки на ЖКЯ при высоких уровнях освещенности. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области систем отображения оптической информации.

Известны жидкокристаллические экраны (ЖКЭ), включающие жидкокристаллическую ячейку (ЖКЯ), образованную двумя прозрачными пластинами со слоем жидкого кристалла и системой активной адресации в зазоре между пластинами, поляризаторами, установленными на внешних поверхностях пластин, и модулем подсветки /В.А.Осика, А.М.Васильев, В.И.Кислый и др. Цветной ЖК-экран с активной матрицей МДМ-элементов. Информатика: Науч.-техн. сб. Сер. Средства отображения информации. Под ред. В.Н.Уласюка. ВИМИ, 1991, вып.2-3, 99 с./.

Недостатком этих устройств является то, что поляризаторы, поглощающие часть (50% при неполяризованном свете) падающего на них внешнего света, нагреваются от этого и дополнительно нагревают ЖКЯ.

Известен также лишенный этих недостатков жидкокристаллический экран, поляризаторы которого установлены с зазорами по отношению к ЖКЯ и в зазорах циркулирует хладагент /Заявка RU 2001107087 А, опубликованная 10.03.2003 г./.

Недостатком этого аналога является то, что при наличии в хладагенте микрочастиц или неоднородностей на экране возникают помехи из-за поворота плоскости поляризации света при рассеянии на них. Кроме того, возможна конденсация влаги из хладагента с теми же последствиями. Использование соответствующих фильтров или использование системы замкнутого цикла хладагента увеличивает габариты и вес прибора. Отдаленность поляризаторов от ЖКЯ может приводить также к снижению четкости изображения на экране.

Прототипом предлагаемого устройства является ЖКЭ, в котором стенки ЖКЯ выполнены из сапфира, что увеличивает отвод тепла (через торцы стенок ЖКЯ) приблизительно в 40 раз /James B. Armstrong, James M. Henz, Sonia R. Dodd. Accomodation of COTS LKDs in military displays. Part of the SPIE Conference on Cockpit Displays V: Displays for Defence Applications, Orlando, Florida, April 1988, SPIE Vol.3363, pp.83-92/.

Недостатком устройства-прототипа является транспортирование тепла в направлении наибольшего теплового сопротивления (минимальное сечение и максимальное расстояние), что приводит к неравномерному нагреву ЖКЯ, а при интенсивной солнечной засветке экрана разогрев жидкокристаллического слоя может приводить к переходу его в изотропное состояние и прекращению работы экрана. Дополнительным недостатком устройства является сложность получения и полировки сапфира, имеющего твердость 9 по шкале Мооса.

Целью предлагаемого изобретения является снижение тепловой нагрузки на ЖКЯ при высоких уровнях освещенности (с лицевой стороны и/или со стороны подсветки).

Указанный технический результат в предлагаемом изобретении достигается тем, что один или оба поляризатора продублированы такими же по ориентации плоскости поляризации поляризаторами, установленными по отношению к первым с зазором. В зазоре находится хладагент или теплоизолятор.

Дублирующий поляризатор устанавливается с одной стороны ЖКЯ, если интенсивность освещения с другой стороны мала, или с обеих сторон, если, например, велика интенсивность подсветки и велика интенсивность солнечного освещения.

При таком исполнении порядка 50% падающего на дополнительный поляризатор света нагревает только этот дополнительный поляризатор и практически не нагревает ЖКЯ, т.к. тепловое сопротивление между ними велико. Охлаждение дополнительного поляризатора происходит за счет теплового контакта с окружающей средой или с хладагентом.

Наличие двух поляризаторов с одной стороны ЖКЯ обеспечивает высокую четкость изображения при разных углах наблюдения и снижает требования к однородности теплоизолятора или к чистоте хладагента.

На фигурах изображены варианты предлагаемого изобретения с одним (внешним) дополнительным поляризатором. На фиг.1 – вариант с хладагентом в зазоре, а на фиг.2 – с теплозащитным стеклом в качестве теплоизолятора.

Цифрами обозначены: 1 – корпус, 2 – герметик, 3 – антиотражающее (просветляющее) покрытие, 4 – стеклянная подложка просветляющего покрытия, 5 – дополнительный поляризатор, 6 – клеевой шов поляризатора, 7 – теплозащитное стекло, 8 – оптический клей, 9 – поток хладагента, 10 – прозрачное резистивное покрытие тонкопленочного нагревателя, 11 – стеклянная подложка тонкопленочного нагревателя, 12 – задний поляризатор ЖК-экрана, 13 – заднее (активноматричное) стекло ЖК-экрана, 14 – переднее стекло (светофильтров) ЖК-экрана, 15 – передний поляризатор ЖК-экрана.

Примером конкретного исполнения предлагаемого изобретения может служить ЖКЭ с размером изображения 211,8×157,7 мм (10,4 дюйма по диагонали) разрешающая способность 640×480 полноцветных элементов изображения. В качестве дополнительного переднего поляризатора использована оптическая сборка, состоящая из стекла с односторонним просветлением с размерами 220×170×1,1 мм, к свободной от просветляющего покрытия стороне которого приклеен изотропным оптическим клеем толщиной приблизительно 0,02 мм поляризатор с размерами 217×167×0,18 мм. Направление плоскости поляризации этого поляризатора с точностью ±5° совпадает с направлением плоскости поляризации переднего поляризатора ЖКЭ. Поверх поляризатора изотропным оптическим клеем толщиной приблизительно 0,04 мм приклеено стекло с односторонним просветлением с размерами 220×170×1,1 мм.

Воздушный зазор между ЖКЭ и оптической сборкой дополнительного поляризатора составляет 3 мм, скорость воздушного потока в зазоре составляет 0,012 м/с. Яркость такого ЖКЭ составляет 83% от яркости ЖКЭ без дополнительного поляризатора (1270 кд/м² и 1530 кд/м² соответственно). При облучении такого ЖКЭ световым потоком от имитатора прямой солнечной засветки типа «солнечная пушка» с интегральной плотностью потока излучения 1120 Вт/м² при температуре окружающего воздуха 23°С и максимальной яркости изображения температура ЖКЭ в центре светового пятна составляет 56±2°С вместо 77±2°С, наблюдавшейся в том же ЖКЭ при тех же условиях, но без дополнительного поляризатора. Четкость изображения в обоих случаях одинаковая.

Формула изобретения

1. Жидкокристаллический экран, включающий жидкокристаллическую ячейку и прилегающие к ней с двух сторон поляризаторы, отличающийся тем, что один или оба поляризатора продублированы такими же по ориентации плоскости поляризации поляризаторами, установленными с зазором по отношению к первым.

2. Экран по п.1, отличающийся тем, что в зазоре циркулирует хладагент.

3. Экран по п.1, отличающийся тем, что в зазоре находится прозрачный теплоизолятор.

РИСУНКИ