ЯЧЕЙКА ДИСПЛЕЯ Российский патент 2008 года по МПК G09F9/35 

Изобретение относится к видеотехнике, цветным дисплеям, использующим для управления цветом эффект электросмачивания. МПК G09F 9/35. Известна трехцветная ячейка дисплея фирмы «Philips», см. журнал «Наука и жизнь» №2, за 2005 г., статью А.Зайцевой «Все дело в смачивании». Недостаток: один цвет занимает только 2/3 площади экрана.

Прототип «Ячейка дисплея» патент №2306612. Ячейка дисплея содержит замкнутый кольцевой контур с токопроводящей (ТП) жидкостью - водой и токонепроводящей (ТН) жидкостью - маслом; контур включает экран ячейки, гидрофобное (ГФ) покрытие на поверхности контура, омываемой ТН жидкостью в условии отсутствия напряжения между электродами под ГФ покрытием и электродами в ТП жидкости; цветоносители в виде прозрачных цветных элементов в ТН жидкости с плотностью материала, равной плотности этой жидкости и объединенные в секции по цвету, длина каждой из которых в канале контура равна длине электродов под ГФ покрытием, которые в свою очередь располагаются по длине секций вне экрана; раздельные электроды по паре в каждой боковой ветви кольцевого контура - один под ГФ покрытием, другой в ТП жидкости.

Недостатком прототипа является недостаточная яркость изображения. Это прежде всего связано с ограниченным набором материалов, пригодных для изготовления цветоносителей, плотность которых должна быть равна плотности ТН жидкости. Более всего для этого пригодны легкие пластмассы, имеющие плохую прозрачность, тусклую окраску, способность изменять эти свойства в худшую сторону со временем в среде масла. Кроме того, для лучшей подсветки снизу цветоносители секции под экраном приходится располагать на уплощенной поверхности, что приводит к излому движения потока жидкости от боковой ветви контура к экрану и возможности заклинивания элементов цветоносителей, форма которых в виде шариков не решает в полной мере вопрос увеличения отражающей поверхности экрана. Яркость изображения зависит от доли отражающей один цвет поверхности в общей поверхности экрана ячейки, силы света источника подсветки.

Целью изобретения является увеличение яркости изображения экрана дисплея за счет улучшения вышеперечисленных показателей и, в частности, увеличение площади отражающей поверхности одного цвета до площади экрана.

Сущность изобретения. Если цветоносители из прозрачного цветного материала с плотностью большей плотности ТН жидкости имеют герметическую полость, то всегда можно добиться нулевой плавучести такого тела, когда Архимедова сила выталкивания будет равна силе тяжести цветоносителя; и тогда, в быстро меняющем направление движения потоке ТН жидкости стеклянная, например, трубка с полостью внутри, не будет выделяться своей инерцией в потоке, она будет себя вести как тело одинаковой плотности с ТН жидкостью. Стекло можно изготовлять любого цвета, яркого, насыщенного. Можно использовать и органическое стекло, цветной хрусталь и т.д. Из трубок одного цвета формируются секции, при этом длина трубки равна длине стороны экрана ячейки, перпендикулярной контуру с жидкостью, а продольные оси трубок секции под экраном являются образующими цилиндрической поверхности, которая сопрягается с плоскостями, проходящими через продольные оси трубок остальных параллельных между собой секций. Это обеспечивает плавный переход потока жидкости с трубками из прямолинейной части контура в цилиндрическую его часть под экраном без возможного заклинивания этих трубок. При такой конструкции ячейки проекция секций под экраном на плоскость самого экрана равна его площади, т.е. отражающая поверхность одного цвета занимает весь экран, все 100%. Подсветка секции под экраном осуществляется посредством световодов, оптических волокон, которые проложены в полости центрального тела ячейки и герметическом отверстии в жидкостном контуре донца ячейки, причем подсвечивающие торцы световодов равномерно распределены под всей поверхностью секции под экраном.

Для пояснения конструкции ячейки дисплея и ее работы прилагаются чертежи, Фиг.1-6. На Фиг.1 дан продольный разрез ячейки; на Фиг.2 - вид по стрелке А на секцию под экраном, на ее параллельно расположенные трубки, занимающие весь экран; на Фиг.3 - сечение Б-Б по трубкам секций и показано отверстие прямоугольное в донце, проходящее сквозь жидкостный контур под световоды, которые не показаны; на Фиг.4 - сечение Д-Д по герметическим стенкам отверстия в донце ячейки и сечения световодов. Изогнутыми стрелками показан путь обтекания отверстия водой, то же самое показано стрелкой Е на Фиг.1; на Фиг.5 показан прямоугольной формы электрод под ГФ покрытием; на Фиг.6 - пространственное изображение трубок секции в положение ее под экраном.

Конструкция ячейки дисплея включает: корпус 1; контур 2 с водой; электрод 3 в воде левый; электрод 4 в масле под ГФ покрытием левый; трубка 5 синей секции; контур 6 с маслом; трубка 7 желтой секции под экраном; экран 8; электрод 9 в масле под ГФ покрытием правый; трубка 10 красной секции; электрод 11 в воде правый; световоды 12; герметическое отверстие 13 в донце ячейки, ее жидкостном контуре; полость 14 в центральном теле ячейки; источник света 15. ГФ покрытие занимает всю поверхность контура с маслом, включая экран, выше плоскости Г-Г.

Работа ячейки дисплея. ГФ покрытие отталкивает воду вниз с образованием четкой, устойчивой границы между маслом и водой по плоскости Г-Г, Фиг.1, вне зависимости от ориентации ячейки в пространстве и воздействия силы гравитации. Канал контура с маслом заполнен цветоностителями в виде трубок трех цветов, объединенных в три секции: желтую 7 под экраном 8, синюю 5 и красную 10. Если необходимо желтый цвет сменить на синий, то создают напряжение между электродами 3 и 4, на последнем возникают положительные заряды, под действием которых ГФ покрытие на площади электрода 4 становится гидрофильным. Вода устремляется к этому покрытию, поднимаясь на высоту электрода. Одновременно вся жидкость в замкнутом контуре перемещается по часовой стрелке вместе с цветоносителями и синяя секция вытесняет желтую, занимая ее место под экраном. Если теперь синий цвет нужно сменить на красный, то убирают напряжение, вся система возвращается в исходное положение, показанное на чертеже Фиг.1, и создают напряжение между электродами 9 и 11. Теперь покрытие на электроде 9 становится гидрофильным и вода, смачивая его, поднимается, заставляя жидкость перетекать против часовой стрелки, красная секция встанет под экран вместо желтой. Скорость переключения несколько десятков микросекунд, при этом инерция трубки не больше, чем инерция масла такого же объема, из-за нулевой плавучести трубки. Если напряжение повышать плавно, то можно вывести на экран, например, границу между синей и желтой секцией и получить смешанный цвет дисплея - зеленый. Таким же образом желтый и красный цвет секций позволяет получить оранжевый цвет. Перемещая по экрану границу между секциями, можно получить множество оттенков зеленого и оранжевого цветов. Естественно, что цветных секций, по желанию, в ячейке может быть и больше, например - пять, увеличится лишь длина электродов 4 и 9 и высота ячейки. Подсветка секции под экраном осуществляется, например, при помощи лампы накаливания, лампы холодного света или лазера. Предлагаемая конструкция ячейки позволяет использовать всю площадь экрана для показа только одного цвета; т.е. 100% его площади, в то время как у ячейки фирмы «Philips» этот показатель составляет 66%, у прототипа 79%. Цветоносители можно выполнять из материала, плотность которого больше плотности ТН жидкости. Обеспечивается четкая смена цвета, в то время как в ячейке фирмы «Philips» цветное масло после схода с экрана частично прилипает к экрану, оставаясь на нем пятнами. С твердыми цветоносителями это исключено.

При высвечивании секции нижние ее трубки затеняют верхние, поэтому без приведенной подсветки вся конструкция ячейки теряет смысл. Это единый замысел.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники. Техническим результатом является увеличение яркости, четкости изображения и равномерности подсветки. Ячейка дисплея содержит замкнутый кольцевой контур с токопроводящей (ТП) и токонепроводящей (ТН) жидкостями. Контур включает в себя экран ячейки и имеет гидрофобное (ГФ) покрытие на поверхности, омываемой ТН жидкостью, при условии отсутствия напряжения между электродами под ГФ покрытием и электродами в ТП жидкости. ТН жидкость содержит цветоносители в виде прозрачных цветных трубок с герметическими полостями, которые объединены в секции по цвету. Каждая такая секция имеет длину, равную длине электродов под ГФ покрытием, которые расположены по длине секций вне экрана. Ячейка имеет раздельные электроды по паре в каждой боковой ветви кольцевого контура: один под ГФ покрытием, а другой в ТП жидкости. Ячейка снабжена источником света и оптическими световодами. В качестве цветоносителей использованы трубки с герметическими полостями, выполненные из материала с плотностью, большей плотности ТН жидкости. Длина каждой трубки равна стороне экрана, перпендикулярной замкнутому кольцевому контуру. Трубки секции под экраном расположены так, что их продольные оси размещены по образующей цилиндрической поверхности, сопрягающейся с плоскостями, проходящими через продольные оси трубок остальных параллельных между собой секций. 6 ил.

Ячейка дисплея, содержащая замкнутый кольцевой контур с токопроводящей и токонепроводящей жидкостями, экран, гидрофобное покрытие на поверхности замкнутого кольцевого контура с экраном, омываемой токонепроводящей жидкостью при условии отсутствия напряжения между электродами под гидрофобным покрытием и электродами в токопроводящей жидкости, цветоноситель в виде прозрачных цветных элементов в токонепроводящей жидкости, объединенных в секции по цвету, длина каждой из которых в канале замкнутого кольцевого контура равна длине электродов под гидрофобным покрытием, которые, в свою очередь, расположены по длине секций вне экрана, раздельные электроды по паре в каждой боковой ветви кольцевого контура расположены так, что один размещен под гидрофобным покрытием, а другой - в токопроводящей жидкости, отличающаяся тем, что она снабжена источником света и оптическими световодами, в донце замкнутого кольцевого контура образовано герметичное отверстие, посредством которого в полости замкнутого кольцевого контура размещены указанные оптические световоды, таким образом, что их подсвечивающие торцы равномерно распределены по всей поверхности секции под экраном, в качестве цветоносителей использованы трубки с герметичными полостями, выполненные из материала с плотностью, большей плотности токонепроводящей жидкости, при этом длина каждой трубки равна стороне экрана, перпендикулярной замкнутому кольцевому контуру, а трубки секции под экраном расположены так, что их продольные оси размещены по образующей цилиндрической поверхности, которая сопрягается с плоскостями, проходящими через продольные оси трубок остальных параллельных между собой секций.