Жидкокристаллический дисплей с защитой от электромагнитного излучения и подогревом Российский патент 2022 года по МПК G02F1/133 

Изобретение предназначено для использования в электронной технике, в системах отображения и защиты информации, в частности, в аппаратуре с жидкокристаллическими (ЖК) дисплеями, которая может работать в арктических областях и требует, как защиты от утечки информации, так и экранирования внутренней электроники от жесткого электромагнитного (ЭМ) излучения.

Известны устройства, где экранирование ЭМ излучения осуществляется электропроводящей сеткой, как проволочной, так и из проводящей краски [2, 3]. Основным недостатком такого способа защиты является значительное ухудшение изображения на экране дисплея. Кроме того, размер ячейки сетки является ограничивающим фактором при экранировании ЭМ излучения.

Подогрев ЖК дисплеев до рабочей температуры осуществляется с помощью нагревательных элементов различной конструкции или в сочетании со светодиодами [4, 5]. Основным недостатком этих конструкций является неравномерный прогрев ЖК ячейки, вызывающий ее деформацию или сложность конструкции и связанное с этим высокое энергопотребление.

Наиболее перспективным представляется использование прозрачных в видимом диапазоне электропроводящих покрытий [6, 7, 8].

Основным достоинством таких покрытий является то, что они могут быть использованы и в качестве защитных для уменьшения ЭМ помех, для предотвращения излучения из аппаратуры, мешающего другим устройствам или служащего источником утечки информации. Это является особенно важным для аппаратуры военного назначения.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому является жидкокристаллический дисплей [1], принятый за прототип.

Структурная схема устройства-прототипа представлена на фиг.1, где обозначено:

1 - защитное стекло с резистивным слоем нагревателя;

2 - жидкокристаллическая (ЖК) панель;

3 - датчик температуры;

4 - модуль питания и управления;

5 - герметичный корпус.

Устройство-прототип представляет собой жидкокристаллическую панель 2, к которой прикреплено защитное стекло с нанесенным на него резистивным слоем нагревателя 1. Между панелью 2 и защитным стеклом с резистивным слоем нагревателя 1 в нижней части установлен датчик температуры 3, который соединен с модулем питания и управления 4. ЖК панель 2 с защитным стеклом с нанесенным на него резистивным слоем нагревателя 1, датчиком температуры 3 и модулем питания и управления 4 находятся в герметичном корпусе 5.

ЖК дисплей работает следующим образом.

При включении ЖК дисплея происходит инициализация датчика температуры 3, и в случае, если температура ниже определенного уровня напряжение подается на резистивный слой нагревателя 1. После включения резистивного слоя нагревателя 1 модулем питания и управления 4 производится периодический опрос датчика температуры 3, плавно повышается уровень тока через резистивный слой нагревателя 1, и, при достижении заданного уровня температуры, подача напряжения на резистивный слой нагревателя 1 прекращается, и подается напряжение непосредственно на вход питания ЖК панели 2.

При использовании данной конструкции ЖК дисплей за счет несложного конструктивного и технологического решения обеспечивается постепенный равномерный прогрев ЖК панели в случае применения ее в условиях отрицательных температур.

Однако устройство-прототип имеет недостаточную эффективность экранирования, как выходящего из корпуса ЭМ излучения, несущего элементы информации, так и внешнего, которое может влиять на работу радиоаппаратуры.

Задача - повышение защиты устройства как от утечки информации, так и экранирования внутренней радиоэлектронной аппаратуры от жесткого электромагнитного излучения при сохранении возможности работы в диапазоне низких температур.

Для решения поставленной задачи в жидкокристаллическом дисплее с защитой от электромагнитного излучения с подогревом, содержащем жидкокристаллическую панель, на которую наложено защитное стекло, на одну сторону которого нанесено оптически прозрачное электропроводящее покрытие, а также датчик температуры, расположенный между защитным стеклом и жидкокристаллической панелью, выход которого соединен с входом блока питания и управления, причем все части жидкокристаллического дисплея помещены в герметичный корпус, согласно изобретению, на другую сторону защитного стекла нанесено такое же оптически прозрачное электропроводящее покрытие, при этом стороны защитного стекла электрически изолированы друг от друга, кроме того, на одной стороне защитного стекла на его противоположные стороны нанесены проводящие шины, являющиеся электродами и подключенные к блоку управления и контроля температуры и к источнику питания, на другой стороне защитного стекла электроды расположены по его периметру и подсоединены к корпусу радиоэлектронной аппаратуры.

На фиг.2 приведена схема предлагаемого устройства, где обозначено:

1 - защитное стекло с элементами обогрева и защиты от ЭМИ;

2 - жидкокристаллическая панель;

3 - датчик температуры;

4 - блок питания и управления;

5 - герметичный корпус дисплея.

На фиг.3 представлена конструкция защитного стекла с элементами обогрева и защиты от ЭМИ, где обозначено:

6 - оптически прозрачное электропроводящее покрытие;

7 - проводящие шины (полосы из материала с высокой электропроводностью).

Предлагаемое устройство содержит жидкокристаллическую панель 2, на которую наложено защитное стекло 1, на обеих сторонах которого нанесено оптически прозрачное электропроводящее покрытие 6 (фиг.3).

На одной стороне защитного стекла 1 на его противоположные стороны нанесены проводящие шины (полосы из материала с высокой электропроводностью) 7, являющиеся электродами и подключенные к блоку управления и контроля температуры 4 и к источнику питания (на фиг.2, 3 не представлен). На другой стороне защитного стекла электроды 7 расположены по периметру и подключены к корпусу аппаратуры (заземлены).

Таким образом, нанесенные на обе стороны защитного стекла оптически прозрачное электропроводящее покрытие 6 и проводящие шины 7 являются элементами обогрева и защиты от ЭМИ. Нанесенные на одну сторону защитного стекла оптически прозрачное электропроводящее покрытие 6 и проводящие шины 7 образуют нагревательный элемент.

Между ЖК панелью 2 и защитным стеклом 1 установлен датчик температуры 3, который соединен с блоком питания и управления 4. ЖК панель 2 с защитным стеклом с элементами обогрева и защиты 1, датчиком температуры 3 и блоком питания и управления 4 находятся в герметичном корпусе 5.

Конструкция защитного стекла с элементами обогрева и защиты от ЭМИ 1 наложена на ЖК панель 2 для ее подогрева, что дает возможность работы при низких температурах <-10°C. Кроме того, т.к. оптически прозрачное покрытие 6 - электропроводящее, то оно ослабляет электромагнитное излучение, выходящее из аппаратуры через экран ЖК панели 2 (защита информации) и ослабляет ЭМИ, входящее в аппаратуру (защита радиоэлементов от выгорания).

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При подключении дисплея к источнику питания происходит инициализация датчика температуры 3, и в случае, если температура ниже определенного уровня включается нагревательный элемент.

После включения нагревательного элемента блоком питания и управления 4 производится периодический опрос датчика температуры 3, плавно повышается уровень тока через нагревательный элемент, и при достижении заданного уровня температуры, нагревательный элемент выключается.

Таким образом, при использовании данной конструкции ЖК дисплея за счет несложного конструктивного и технологического решения обеспечивается постепенный равномерный прогрев ЖК панели в случае применения ее в условиях отрицательных температур.

Новизна заявляемого технического решения состоит в том, что на другую сторону защитного стекла 1 нанесено такое же оптически прозрачное электропроводящее покрытие 6. Стороны стекла электрически изолированы друг от друга. Электроды 7 на одной стороне защитного стекла 1 расположены на его противоположных сторонах и подключены к блоку управления и контроля температуры 4 и к источнику питания. На другой стороне защитного стекла 1 электроды 7 расположены по его периметру и подключены к корпусу аппаратуры (заземлены).

Технический результат предлагаемого устройства состоит в повышении защиты от ЭМ излучения, т.к. позволяет осуществить бóльшее ослабление сигнала как входящего, так и исходящего из радиоэлектронной аппаратуры за счет нанесения оптически прозрачного электропроводящего покрытия на другую сторону защитного стекла, а также размещения электродов на обе стороны стекла.

Список использованных источников информации.

[1] патент РФ 91443 - прототип;

[2] заявка РФ 94042 246;

[3] патент РФ 2383962;

[4] US4773735 - 1988-09-27;

[5] патент РФ 2571189;

[6] патент РФ 2274675;

[7] Снежко Н.Ю. Дисс.канд. тех. наук. Красноярск:

Изд-во СФУ, 2014;

[8] Чопра К., Дас С.Тонкопленочные солнечные элементы.

Пер. с англ. М., Мир, 1986.

Изобретение предназначено для использования в электронной технике, в системах отображения и защиты информации. Технический результат - повышение защиты устройства как от утечки информации, так и экранирования внутренней радиоэлектронной аппаратуры от жесткого электромагнитного излучения при сохранении возможности работы в диапазоне низких температур. Для этого на жидкокристаллическую панель наложено защитное стекло, на обеих сторонах которого нанесено оптически прозрачное электропроводящее покрытие. На одной из сторон защитного стекла нанесены проводящие шины - полосы из материала с высокой электропроводностью, являющиеся электродами, которые подключены к источнику питания и блоку управления и контроля температуры. На другой стороне защитного стекла электроды расположены по периметру стекла и подсоединены к корпусу радиоэлектронной аппаратуры. 3 ил.

Жидкокристаллический дисплей с защитой от электромагнитного излучения с подогревом, содержащий жидкокристаллическую панель, на которую наложено защитное стекло, на одну сторону которого нанесено оптически прозрачное электропроводящее покрытие, а также датчик температуры, расположенный между защитным стеклом и жидкокристаллической панелью, выход которого соединен с входом блока питания и управления, причем все части жидкокристаллического дисплея находятся в герметичном корпусе, отличающийся тем, что на другую сторону защитного стекла нанесено такое же оптически прозрачное электропроводящее покрытие, при этом стороны защитного стекла электрически изолированы друг от друга, кроме того, на одной стороне защитного стекла на его противоположные стороны нанесены проводящие шины, являющиеся электродами и подключенные к блоку управления и контроля температуры и к источнику питания, на другой стороне защитного стекла электроды расположены по его периметру и подсоединены к корпусу радиоэлектронной аппаратуры.