ДИСПЛЕЙНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК G02F1/01 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к периферийному оборудованию ЭВМ и может быть использовано как алфавитно-цифровой дисплей для персональных и промышленных ЭВМ, экран телевизора, рекламный щит.

Известен дисплей [1] с электронно-лучевой трубкой, представляющий собой кинескоп с экраном и электронно-лучевой пушкой, которая направляет поток электронов на люминофорное покрытие экрана, вызывая его свечение. Основной принцип развертки изображения растровый (1).

Недостатками дисплея являются: наличие экрана большого физического размера (глубины); невозможность локального стирания изображения на экране; наличие мерцающего изображения; наличие рентгеновского излучения; наличие большой массы; большое потребление электроэнергии.

Известен дисплей [2] на жидких кристаллах, являющийся высокочастотным модулятором, работающим в режиме пропускания, отражения света, в следствии изменения оптической проницаемости элемента, при подаче на него напряжения (2).

Недостатками данного дисплея являются: отсутствие цветности; низкая скорость обновления информации.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является дисплей (2) с плазменной поснелью, содержащий два стекла, отстоящих друг от друга, с внутренней стороны которых расположены на первом стекле горизонтально, на втором стекле вертикально ориентированные проводники. Пространство между стеклами заполнено инертным газом и по краям стекло загерметизированно. Точечный элемент изображения образуется в месте пересечения двух проводников, на которые подаются импульсы переменного тока, превышающего пороговое значение ионизации газа. Плотность расположения проводников 2-4 на 1 мм при разрешающей способности 512х512 точек и 1024х1024 точки. Скорость процессов зажигания и гашения 20 мкс.

Недостатками данного технического решения является низкая скорость обновления информации, выводимой на экран, малое количество цветовых оттенков, высокое напряжение в сети отображения, необходимое для ионизации газа.

Целью изобретения является увеличение скорости обновления информации, использование полной цветовой гаммы для получения цветного изображения, снижение потребляемого напряжения.

Это достигается тем, что дисплейное устройство, содержащее рабочую среду, переднее стекло экрана, заднее стекло с вертикально расположенными на нем проводниками и герметизирующую рамку, отличающееся тем, что с целью увеличения скорости обновления информации, и использования полной цветовой гаммы для получения цветного изображения, снижения потребляемого напряжения, в качестве рабочей среды используется тонкий слой жидкости, способной интерферировать световые волны, при изменении толщины слоя, заполняющей пространство между передним стеклом экрана и ограничивающей ее эластичной пленкой, на внешнюю сторону которой нанесены под углом друг к другу проводники.

Поскольку эластичная пленка ограничивающая слой рабочей жидкости практически не создает сопротивление при деформации, то достаточно минимального напряжения в проводниках для деформации эластичной пленки и слоя рабочей жидкости. При отключении напряжения эластичная пленка под действием внутренних сил мгновенно вернется в исходное состояние и рабочая жидкость будет пропускать в этой точке световую волну фона.

Эффект изображения подобен различной масляной жидкости на поверхности воды переливание цветами радуги при изменении толщины масляной пленки.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается наличием слоя масляной жидкости, эластичной пленки с набором проводников, принципом изображения изменение длины отражаемой световой волны, с изменением толщины слоя рабочей жидкости, при деформации ограничивающей пленки под воздействием электрического поля, возникающего в месте пересечения проводников, находящихся под напряжением.

На фиг.1 представлен экран, поперечное сечение; на фиг.2 и 3 рабочие моменты создания изображения; на фиг.4 один из примеров конкретного выполнения устройства.

Дисплейное устройство состоит (фиг.1) из плоского стекла экрана 1 эластичной (резиновой) пленки 2 на которой с внешней стороны расположены линейно ориентированные проводники 3 с заданным шагом. С внутренней стороны, между эластичной пленкой и стеклом экрана находится маслянистая жидкость 4, способная к созданию явления интерференции направленных на экран световых волн. На заднем стекле экрана 5 аналогично располагаются проводники 6 с тем же шагом, но с ориентацией, неперпендикулярной проводникам, расположенным на эластичной пленке α≠ 90^o, стекла 1 и 5 по торцам соединены герметизирующей рамкой 7. Расстояние между передним и задним стеклом выбирается конструктивно. При необходимости создания запоминающей способности экрана возможно заполнение этого пустующего пространства между наружной поверхностью эластичной пленки и внутренней поверхностью заднего стекла более вязким материалом. При вязкости выше податливости слоя рабочей жидкости и ограничивающей ее эластичной пленки информацию на экране без обновления можно хранить сколько угодно. Для стирания информации, в данном случае необходимо подать импульс на соответствующие проводники с противоположной полярностью.

При прохождении электрического заряда по проводникам вокруг проводников образуются электрические поля, которые при воздействии друг на друга в зависимости от полярности будут либо притягивать, либо отталкивать проводники. На фиг. 2 и 3 показаны рабочие моменты и (размеры утрированы) воспроизведения цвета на экране. Определенная частота отражаемой световой волны будет соответствовать определенному цвету на экране, величине зазора (толщине слоя) рабочей жидкости между эластичной пленкой и стеклом экрана, и строго соответствовать величине протекающего по данным проводникам заряда.

Плавно изменяя напряжение на проводниках или подавая фиксированный набор напряжений, соответствующий определенным цветом, можно оперировать на экране цветами и всевозможными оттенками.

Принципы вывода и отображения информации на предлагаемом устройстве.

1. Управление с поточечной выборкой (2).

Для изменения цвета в соответствующей точке изображения необходимо выбрать соответствующие горизонтальный и вертикальный проводники и подать на них импульс равный определенному цвету. Функцию выборки проводника должен выполнять специальный узел дешифратора с большим числом выходов (512-1024), который управляет коммутатором сигнала цветности (фиг.4). Это уже действующий принцип в газоразрядных дисплеях.

Схема управления в данном случае получается очень простой. Однако скорость обновления отображаемой информации будет невысокой. Так как на каждую отображающую точку будет затрачиваться определенное время.

2. Управление с построченной выборкой (2).

В этом принципе получения изображения имеется существенный выигрыш в скорости вывода информации, в этом случае за тот же отрезок времени записываются сразу все данные одной строки, выбираемой дешифратором строк. Для экрана с разрешающей способностью 1024х1024 строки возможна работа в динамическом режиме с частотой 50 Гц, как в векторном графическом дисплее. Этот принцип также уже широко используется.

Если первый из предложенных принципов требует решения задачи запоминающей способности, то второй реален и удовлетворителен для персональных ЭВМ.

Для достижения наивысшей разрешающей способности данного изобретения и совместимости с блоками телевизионной аппаратуры и блоками существующих ЭВМ с электро-лучевыми трубками возможен и более сложный принцип отображения - растровый с регенерацией изображения (2).

Подсистема изображения строится при этом на хорошо отработанных на практике принципах растровой телевизионной техники, которые широко используются в создании алфавитно-цифровых дисплеев. Графический образ при этом получается с помощью матрицы элементов большой размерности. Каждый элемент изображения является графическим примитивом и представляет собой точку определенного цвета на экране, яркость и цвет которой определяется сигналом (X,Y) управления.

Растр электронный луч "пробегающий" по неизменной траектории экрана 80 раз в секунду, в данном случае заменяют две синхронизированные электрические волны, частоты которых отличаются на определенную величину. Пробегая по проводникам они либо замыкают, либо размыкают необходимые контакты.

Использование изобретения по сравнению с прототипом позволит значительно увеличить скорость обновления информации, выдаваемой на дисплей, использовать всю цветовую гамму при построении изображения.

Использование изобретения дает возможность создания плоского бытового телевизора, рекламных цветных щитов, при полном отсутствии рентгеновского облучения пользователя.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к периферийному оборудованию ЭВМ и может быть использовано как алфавитно-цифровой дисплей для персональных и промышленных машин ЭВМ, экран телевизора, рекламный щит. Сущность изобретения: дисплейное устройство состоит из плоского стекла - экрана, эластичной пленки, на которой с внешней стороны расположены линейно ориентированные проводники с заданным шагом. С внутренней стороны между эластичной пленкой и стеклом экрана находится маслянистая жидкость, способная к созданию явления интерференции направленных на экран световых волн. На заднем стекле экрана аналогично располагаются проводники с тем же шагом, но с ориентацией, неперпендикулярной проводникам, расположенным на эластичной пленке α ≠ 90^oC. 4 ил.

Дисплейное устройство, содержащее рабочую среду, переднее стекло экрана, заднее стекло с вертикально расположенными на нем проводниками и герметизирующую рамку, отличающееся тем, что в качестве рабочей среды используется тонкий слой жидкости, способной интерферировать световые волны при изменении толщины слоя, заполняющей пространство между передним стеклом экрана и ограничивающей эластичной пленкой, на внешнюю сторону которой нанесены под углом друг к другу проводники.