ЦВЕТНОЙ ЭКРАН ДИСПЛЕЯ Российский патент 2009 года по МПК G09F9/35 

Изобретение относится к видеотехнике и может быть использовано для создания цветных информационных и рекламных табло и экранов телевизионных приемников.

Известны экраны, где изображения складываются в зависимости от условий возбуждения люминофорных зерен электронными лучами в процессе их развертки, что создает необходимую окраску передаваемого объекта. Фактически здесь пиксель содержит три ячейки, каждая из которых дает один определенный цвет. Недостатки: большие энергозатраты, низкая разрешающая способность, недостаточная яркость.

Известны экраны на жидких кристаллах (ЖК), где для получения цветности используются цветные фильтры. И здесь каждый пиксель состоит из трех ячеек, - каждая дает только один цвет. В Интернете можно найти характеристику недостатков ЖК экранов: абсолютно низкое качество цветопередачи, малые углы обзора, низкая контрастность и разрешающая способность.

Целью изобретения является повышение яркости и контрастности изображения, разрешающей способности, насыщенности цвета. Наиболее близким прототипом предлагаемому устройству является конструкция ячейки экрана дисплея, патент №2306612. Ячейка представляет собой полость с токопроводящей (ТП) и токонепроводящей (ТН) жидкостями и твердым телом в последней, определяющим свечение экрана и имеющим плотность, равную плотности ТН жидкости, слой гидрофобного (ГФ) покрытия на поверхности полости, омываемой этой жидкостью в исходном положении ее, при отсутствии напряжения между электродом в ТП жидкости и электродом под всем слоем ГФ покрытия, способного менять свои свойства смачивания при возникновении напряжения и, как следствие этого, изменять положение жидкостей в полости и положение твердого тела.

Сущность изобретения. Для подсветки экрана применены полупроводниковые лазеры постоянного действия красного, зеленого и синего излучения. Перед каждым лазером дополнительно размещена ячейка с твердым телом в виде непрозрачной пластинки, способной, перемещаясь вместе с ТН жидкостью перекрывать прозрачное окно для луча лазера с частотой, синхронной частоте импульсов напряжения, возникающих на электродах, и которые подаются последовательно от ячейки к ячейке с непрерывным повторением этого цикла. За каждой ячейкой, соосно с лучем лазера, размещена рассеивающая свет на экран линза. Количество троек лазеров определяется размером его диагонали. При этом сам экран состоит из ячеек, повторяющих конструкцию ячеек перед лазерами, меньшего размера. Для пояснения конструкции цветного экрана дисплея и его работы прилагаются чертежи. На Фиг.1 дана общая схема устройства; на Фиг.2 - разрез ячейки по А-А в исходном положении жидкости; на Фиг.3 - разрез по В-В (луч лазера проходит в окно); на Фиг.4 - разрез по Б-Б; на Фиг.5 и 6 дан разрез по А-А при наличии напряжения на электродах (пластинка закрыла окно для прохода луча лазера).

Конструкция цветного экрана дисплея: лазер 1 (три штуки); ячейка 2 перед лазером; рассеивающая линза 3; стеклянная подложка 4 экрана как силовой элемент и выравниватель подсветки; ячейка 5 экрана; стеклянный корпус 6 ячейки; электрод 7 под ГФ покрытием Фиг.4; ГФ покрытие 8; пластинка 9 непрозрачная; непрозрачное покрытие 10 донца ячейки; электрод 11 в ТП жидкости; прозрачное окно 12 в донце ячейки.

Работа цветного экрана дисплея. Если совсем коротко: лазеры последовательно подсвечивают экран красным, зеленым и синим цветом, а логика программы, управляя каждой ячейкой экрана отдельно, выбирает какой цвет пропустить или не пропустить, через какие ячейки, в какой их совокупности и в какие мгновения, создает, таким образом, на экране подвижные цветные картинки. Теперь подробно. Лазеры красного, зеленого и синего излучения работают непрерывно, а ячейки перед ними с заданной частотой, последовательно от лазера к лазеру затеняют, прерывают излучения, так что экран подсвечивается последовательно световыми импульсами красным, зеленым и синим. Этим импульсам соответствуют импульсы напряжения, которые подаются последовательно на ячейки, их электроды 7 и 11, Фиг.3. На Фиг.2 и 3 ячейка изображена в исходном положении, когда напряжения еще нет. ГФ покрытие отталкивает ТП жидкость - воду влево, при этом между ТП и ТН жидкостями, в качестве последней используется масло, проходит устойчивая граница, положение которой не зависит от ориентации ячейки в пространстве, т.к. ГФ и гидрофильные силы больше гравитационных. В этом состоянии Фиг.3 пластинка 9 открывает окно 12 для луча лазера, луч проходит через линзу 3 и, расширяясь, подсвечивает экран. Если теперь на электроды 7 и 11 подать напряжение, то ГФ покрытие становится гидрофильным, вода бросается его смачивать, вытесняя масло вместе с пластинкой 9 влево, Фиг.6; прозрачное окно 12 ячейки закрывается. При отсутствии напряжения снова уже гидрофильные свойства покрытия переходят в ГФ; вода уходит влево, а масло вправо и пластинка 9, открывает окно. Скорость переключения пластинки менее 10 миллисекунд (журнал «Наука и жизнь» №2, 2005 г., статья к.ф.м. наук Зайцевой А.). Ячейка экрана имеет точно такую же конструкцию, как и ячейка у лазера, но гораздо меньшего размера. Пластинка при перетекании жидкостей вследствие одинаковой с маслом плотности не выделяется в нем своей инерцией. При включении экрана, когда все ячейки его открыты, пропуская красные, зеленые и синие цвета, экран кажется белым вследствие инерции восприятия глазом быстро меняющихся световых импульсов. Отсутствие света - это черный цвет. Управляя временем показа на экране одного цвета относительно других или двух цветов относительно третьего, а также управляя величиной напряжения на электродах, что позволяет не полностью открывать окно, можно получить практически бесчисленное количество оттенков цветности и также регулировать яркость изображения.

Значение контрастности определяется по соотношению черного и белого цвета, но т.к. ярче лазера трудно что-либо придумать, то контрастность в данной конструкции явно выше мирового уровня, предусматривающего использование люминофоров или галогенных ламп. Только в превосходной степени можно оценить насыщенность цвета, т.к. лучше монохромного излучения нечего быть не может. В экранах, в которых пиксели составляют триаду из люминофоров и экранах на ЖК, где пиксели состоят из трех ячеек, разрешающая способность явно низкая. В данной конструкции единицу цветности можно представить как пиксель с двумя ячейками: одна всегда черная, а вторая всегда показывает цвет. Но две ячейки в пикселе лучше трех, и хотя разрешающая способность в данной конструкции лучше не в полтора раза (3:2=1,5), но, во всяком случае, в 1,3-1,4 раза.

Следует заметить, что возможность последовательного включения ячеек перед лазерами с заданной частотой и согласование их работы с ячейками на экране, т.е. управление каждой ячейкой отдельно по любому закону, разработана для ЖК экранов. Аббревиатура этой технологии TFT (Thin Film Transistor) общеизвестна.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к созданию цветных информационных экранов, подсветка которых осуществляется полупроводниковыми лазерами постоянного действия красного, зеленого и синего излучения. Перед каждым лазером, на выходе луча, установлена ячейка, работа которой основана на эффекте электросмачивания. Ячейка представляет собой полость с токопроводящей и токонепроводящей жидкостями - водой и маслом, где в масле плавает непрозрачная пластинка, с плотностью, равной плотности масла. Полость ячейки имеет слой гидрофобного покрытия на поверхности омываемой маслом, которое способно менять свои свойства смачивания при изменении напряжения, что приводит в движение жидкость, воду и масло с пластинкой, которая перекрывает прозрачное окно для луча лазера с частотой синхронной частоте импульсов напряжения, возникающих на электродах, которые подаются последовательно от ячейки к ячейке с непрерывным повторением этого цикла. Время переключения пластинки меньше 10 миллисекунд. Техническим результатом изобретения является повышение яркости и контрастности изображения. 6 ил.

Цветной экран дисплея, содержащий ячейки, каждая из которых представляет собой полость в экране с токопроводящей и токонепроводящей жидкостями и твердым телом в последней, определяющим свечение экрана и имеющим плотность, равную плотности токонепроводящей жидкости, слой гидрофобного покрытия на поверхности полости, омываемой этой жидкостью в исходном положении ее, при отсутствии напряжения между электродом в токопроводящей жидкости и электродом под всем слоем гидрофобного покрытия, способного менять свои свойства смачивания при изменении напряжения, и как следствие этого изменять расположение жидкостей в полости вместе с твердым телом, отличающийся тем, что для подсветки экрана установлены полупроводниковые лазеры постоянного действия красного, зеленого и синего излучения, перед каждым из которых дополнительно размещена ячейка с твердым телом в виде непрозрачной пластинки, имеющей возможность, перемещаясь вместе с токонепроводящей жидкостью, перекрывать прозрачное окно для луча лазера с частотой, синхронной частоте импульсов напряжения, возникающих на электродах, и которые подаются последовательно от ячейки к ячейке с непрерывным повторением этого цикла, кроме этого, за каждой ячейкой соосно с лучем лазера установлена рассеивающая свет на экран линза, а сам экран содержит ячейки, повторяющие конструкцию ячеек перед лазерами, но меньшего размера, при этом число троек лазеров определяется размером диагонали экрана.