ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ЭКРАН Российский патент 2006 года по МПК G02F1/13 G02F1/1335 G03B21/16 

Изобретение относится к области систем отображения оптической информации.

Известны жидкокристаллические экраны (ЖКЭ), включающие жидкокристаллическую ячейку (ЖКЯ), образованную двумя прозрачными стеклянными пластинами - стенками ЖКЯ со слоем жидкого кристалла и системой активной адресации в зазоре между пластинами, поляризаторами, установленными на внешних поверхностях пластин, и модулем подсветки /В.А.Осика, A.M.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./.

Отвод от ЖКЯ тепла, поступающего к ЖКЯ в результате поглощения поляроидами и жидкокристаллической ячейкой света от модуля подсветки и от внешних источников (например, солнца), происходит через стенки ячейки, т.е. через стеклянные пластины и поляризаторы.

Прототипом предлагаемого устройства является ЖКЭ, в котором для отвода тепла от ЖКЭ через боковые стенки вместо стеклянных пластин в ЖКЯ использованы сапфировые, что увеличивает отвод тепла в направлении к боковьм поверхностям приблизительно в 40 раз (James В. 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 способа-прототипа является ограниченность теплоотвода из-за ограниченности теплопроводности поляризаторов и сапфира. При интенсивной солнечной засветке экрана и высокой температуре окружающей среды разогрев жидкокристаллического слоя может приводить к переходу его в изотропное состояние и прекращению работы экрана. Дополнительным недостатком способа-прототипа является сложность получения и полировки сапфира, имеющего твердость 9 по шкале Мооса.

Целью предлагаемого изобретения является снижение тепловой нагрузки на ЖКЯ, обусловленной нагревом от модуля подсветки и от внешних источников облучения (солнечная радиация) в условиях эксплуатации при высокой температуре окружающей среды и высоких уровнях освещенности (например, в составе ЖКЭ авиационного применения).

Указанный технический результат в предлагаемом изобретении достигается тем, что между стенками ЖКЯ и поляризаторами имеются зазоры для хладагента. При этом поляризаторы, поглощающие около 50% падающего на них света и нагревающиеся из-за этого, не нагревают ЖКЯ непосредственно и не препятствуют ее охлаждению. При этом в качестве хладагента используется воздух, а для его прокачки установлен вытяжной вентилятор для снижения кратковременного перепада давлений, возникающего вследствие разгерметизации кабины при авиационном использовании ЖКЭ.

Для увеличения пропускания света в рабочем спектральном диапазоне ЖКЭ λ=0,40-0,65 мкм на поверхностях стенок ЖКЯ нанесены просветляющие покрытия, в которых в качестве слоев с высоким показателем преломления использованы слои с низким удельным сопротивлением (ρ<10^-3 Ом·см). Использование проводящих слоев увеличивает коэффициент отражения света в инфракрасной области до 40% и препятствует нагреву ЖКЯ излучением относительно горячих поляроидов.

На чертеже изображен вариант предлагаемого изобретения.

Цифрами обозначены: 1 - жидкокристаллическая ячейка, 2 - стеклянные пластины, 3 - поляризаторы, 4 - зазор для прокачки хладагента, 5 - просветляющее покрытие, содержащее в своем составе слой с высокой проводимостью.

Примером конкретного исполнения предлагаемого изобретения может служить ЖКЭ площадью 10×20 см², в котором зазор между стеклянными стенками ЖКЯ и поляризаторами составляет 3 мм, хладагентом служит воздух, прокачка воздуха осуществляется со скоростью 20 л/мин. На поверхность ЖКЯ нанесено двухслойное просветляющее покрытие состава ZnO:Al-SiO₂. Слой оксида цинка, легированного алюминием, играет роль материала с высоким показателем преломления (n=2) и, благодаря низкому удельному сопротивлению (ρ=4×10^-4 Ом·см), имеет высокое (около 40%) отражение в ИК-области.

Проведенные испытания показали, что при мощности источника подсветки 40 Вт и интенсивности солнечной засветки 884 Вт/м² превышение температуры ЖКЯ над температурой окружающей среды составляет 7°С в то время как без прокачки воздуха эта величина составляет 17°С.

Изобретение относится к области систем отображения оптической информации. Предложен жидкокристаллический экран (ЖКЭ), у которого между стенками жидкокристаллической ячейки (ЖКЯ) и поляризаторами имеются зазоры для хладагента. Технический результат - использование ЖКЭ в более тяжелых тепловых условиях, например при авиационном применении, за счет циркуляции хладагента и за счет исключения теплового контакта ЖКЯ с нагревающимися при работе поляризаторами. Достигается тем, что для прокачки через зазоры воздуха используется вытяжной вентилятор, т.к. при этом воздух, расширяясь в области зазора, будет дополнительно охлаждаться. Для уменьшения теплового воздействия на ЖКЯ внешнего излучения предлагается нанести на поверхности ЖКЯ просветляющее покрытие. Воздействие на ЖКЯ ИК-излучения от нагретых поляризаторов предлагается ослабить путем создания слоя с высоким коэффициентом преломления, входящего в состав просветляющего покрытия, из материала с высокой проводимостью. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Жидкокристаллический экран, включающий жидкокристаллическую ячейку (ЖКЯ), поляризаторы и модуль подсветки, отличающийся тем, что между ЖКЯ и поляризаторами имеются зазоры для хладагента, хладагентом служит воздух, прокачиваемый через зазоры вентилятором.2. Жидкокристаллический экран по п.1, отличающийся тем, что на поверхностях ЖКЯ выполнено просветляющее покрытие.3. Жидкокристаллический экран по п.2, отличающийся тем, что просветляющее покрытие содержит слой с высокой проводимостью.