RU2309441C1

RU2309441C1 - Liquid crystal screen

Info

Publication number: RU2309441C1
Application number: RU2006107321/09A
Authority: RU
Inventors: Андрей Александрович Сёмаш (RU); Андрей Александрович Сёмаш; Марат Хаджи-Муратович Абдуев (RU); Марат Хаджи-Муратович Абдуев; тлов Владимир Михайлович Д (RU); Владимир Михайлович Дятлов; тлов Михаил Владимирович Д (RU); Михаил Владимирович Дятлов; Валентин Ильич Селиверстов (RU); Валентин Ильич Селиверстов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Конструкторское бюро Технотроник"
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2007-10-27

Abstract

FIELD: aircraft engineering.

SUBSTANCE: liquid crystal screen comprises light sources of day illuminating positioned directly behind the liquid crystal cell with polarizers and generator of light flux, reflector positioned behind the generator of light flux, and unit for night illuminating. The reflector has openings for passing light from the unit for night illuminating. The openings are arranged uniformly over the area of the reflector.

EFFECT: enhanced reliability.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области систем отображения оптической информации, в частности к конструкции жидкокристаллических экранов (ЖКЭ), применяемых в качестве авиационных индикаторов.The invention relates to the field of optical information display systems, in particular to the design of liquid crystal screens (LCD) used as aviation indicators.

Известны ЖКЭ, система подсветки которых состоит из блока дневной подсветки и блока ночной подсветки, обеспечивающих высокую яркость и контрастность при солнечном освещении и хороший диапазон для снижения яркости при ночной работе. Для использования совместно с приборами ночного видения блок ночной подсветки имеет светофильтр для исключения инфракрасной и ближайшей к ней красной части спектра. (Патенты США №№5,211,463; 5,442,522; 5,886,681; 6,039,451)LCDs are known, the backlight system of which consists of a daylight unit and a night illumination unit, providing high brightness and contrast in sunlight and a good range for reducing brightness during night operation. For use in conjunction with night vision devices, the night illumination unit has a light filter to exclude the infrared and the nearest red part of the spectrum. (US Patent Nos. 5,211,463; 5,442,522; 5,886,681; 6,039,451)

Недостатком аналогов является снижение максимальной яркости изображения ЖКЭ при дневном освещении, вызванное частичным поглощением и рассеянием излучения ламп дневной подсветки светопроводом и рассевающими элементами на нем.The disadvantage of analogues is the decrease in the maximum brightness of the LCD image in daylight due to partial absorption and scattering of radiation from fluorescent lamps with a light guide and scattering elements on it.

Ближайший аналог описан в патенте США №5,143,433.The closest analogue is described in US patent No. 5,143,433.

В нем трубчатые источники света дневной подсветки расположены непосредственно за жидкокристаллической ячейкой (ЖКЯ) с поляризаторами и формирователем светового потока, а блок ночной подсветки расположен за ними. Для увеличения максимальной яркости при дневной подсветке между источниками света дневной и ночной подсветок установлен отражатель с узкими щелями под трубчатыми источниками света. Под этими щелями установлены светильники ночной подсветки, свет от которых попадает на ЖКЯ через светопровод, образованный баллоном трубчатого светильника.In it, the tubular light sources of daylight are located directly behind the liquid crystal cell (LC) with polarizers and a shaper of the light flux, and the night illumination unit is located behind them. To increase the maximum brightness during daylight, a reflector with narrow slots under the tubular light sources is installed between the light sources of the daytime and nighttime lights. Under these slits, night illumination lamps are installed, the light from which enters the LCD through the light guide formed by the cylinder of the tubular lamp.

Недостатком прототипа является недостаточная при ночной подсветке однородность яркости ЖКЭ, к которой глаз при низкой яркости особенно чувствителен, а также необходимость изготовления отражателя сложной формы с критичностью к месту расположения щелей, которые к тому же уменьшают жесткость конструкции.The disadvantage of the prototype is the lack of uniformity of LCD brightness at night illumination, to which the eye is particularly sensitive at low brightness, as well as the need to manufacture a reflector of complex shape with criticality to the location of the slots, which also reduce the rigidity of the structure.

Целью предлагаемого изобретения является повышение однородности ночной подсветки и надежности ЖКЭ.The aim of the invention is to increase the uniformity of night illumination and LCD reliability.

Указанный технический результат в предлагаемом изобретении достигается тем, что источники света дневной подсветки расположены сразу за ЖКЯ с поляризаторами и формирователем светового потока, за ними расположен отражатель, за отражателем - блок ночной подсветки, причем отражатель имеет отверстия для прохождения света от блока ночной подсветки. Отверстия в отражателе распределены равномерно по его поверхности и имеют площадь, определяемую допустимыми потерями при отражении света ламп дневной подсветки (верхний предел) и достаточную для обеспечения ночной подсветки (нижний предел).The indicated technical result in the present invention is achieved in that the daylight sources of light are located immediately behind the LCD with polarizers and the luminous flux shaper, the reflector is located behind them, the night illumination unit is behind, and the reflector has openings for the passage of light from the night illumination unit. The holes in the reflector are evenly distributed over its surface and have an area determined by the permissible losses during the reflection of light from daylight lamps (upper limit) and sufficient to provide night illumination (lower limit).

Люминесцентные или светодиодные источники дневной подсветки занимают площадь, малую по сравнению с площадью освещаемой поверхности ЖКЯ, и не препятствуют прохождению света от расположенного за ними блока ночной подсветки. Области полутени, отбрасываемые ими, нивелируются тем, что прозрачные корпуса светильников, как и в прототипе, выполняют функцию светопровода для света ночной подсветки, а расположенный за светильниками дневной подсветки отражатель имеет отверстия, характерный размер которых обеспечивает дифракционное рассеяние света ночной подсветки. Указанное дифракционное рассеяние в предлагаемом изобретении обеспечивается тем, что отверстия в отражателе имеют характерный размер в пределах от

где λ - максимальная длина волны видимого света, a L - расстояние от отражателя до ЖКЯ.Luminescent or LED daylight sources occupy an area small in comparison with the area of the illuminated surface of the LCD, and do not impede the passage of light from the night illumination unit located behind them. The penumbra areas discarded by them are leveled out by the fact that the transparent housing of the luminaires, as in the prototype, perform the function of a light guide for night illumination light, and the reflector located behind the daylight luminaires has openings whose characteristic size provides diffraction scattering of night illumination light. The specified diffraction scattering in the present invention is ensured by the fact that the holes in the reflector have a characteristic size ranging from

where λ is the maximum wavelength of visible light, and L is the distance from the reflector to the LC.

Если, например, отверстие круглое и не соблюдается первое условие, то против отверстия световое пятно становится ярче и колец не будет, а если не соблюсти второе условие, то дифракция не будет заметно влиять на картину.If, for example, the hole is round and the first condition is not met, then the light spot against the hole becomes brighter and there will be no rings, and if you do not observe the second condition, the diffraction will not noticeably affect the picture.

Для исключения оптических аномалий, в т.ч. коллективных интерференционных явлений от множества отверстий, приводящих к неравномерной освещенности ЖКЯ, в предлагаемом устройстве отверстия распределены по отражателю нерегулярно.To exclude optical anomalies, including collective interference phenomena from many holes, leading to uneven illumination of the LCD, in the proposed device, the holes are distributed along the reflector irregularly.

Для применения совместно с приборами ночного видения в предлагаемом ЖКЭ, как и в аналогах, использован источник света, снабженный светофильтром для удаления инфракрасной и близкой к инфракрасной составляющих спектра длин волн или выбранный из класса источников, не излучающих на этих длинах волн.For use with night vision devices in the proposed LCD, as well as in analogues, a light source is used, equipped with a light filter to remove the infrared and near-infrared components of the wavelength spectrum or selected from the class of sources that do not emit at these wavelengths.

Схемы управления блоками дневной и ночной подсветок - независимые, что позволяет использовать блоки как совместно (в т.ч. с автоматическим переключением при регулировке яркости), так и порознь.The control schemes for the day and night backlight blocks are independent, which allows you to use the blocks both together (including with automatic switching when adjusting the brightness), and separately.

На чертеже изображен вариант предлагаемого изобретения.The drawing shows a variant of the invention.

Цифрами обозначены: 1 - блок ночной подсветки, 2 - блок дневной подсветки, 3 - ЖКЯ с поляризаторами, 4 - пакет оптических пленок для формирования светового потока, 5 - отражатель с отверстиями, 6 - лампы дневной подсветки, 7 - световой поток в дневном режиме подсветки, 8 - отражатель ламп ночной подсветки, 9 - лампы ночной подсветки, 10 - ИК-светофильтр, 11 - светопроводный блок, 12 - распределенный отражатель, 13 - сплошной отражатель, 14 - световой поток в ночном режиме работы, 15 - корпус модуля подсветки.The numbers indicate: 1 - night illumination unit, 2 - daylight unit, 3 - LCD with polarizers, 4 - a packet of optical films for forming the light flux, 5 - reflector with holes, 6 - daylight bulbs, 7 - daylight flux illumination, 8 - reflector of night illumination lamps, 9 - night illumination lamp, 10 - IR light filter, 11 - light guide block, 12 - distributed reflector, 13 - continuous reflector, 14 - light output in night operation mode, 15 - backlight module case .

Примером конкретного исполнения предлагаемого изобретения может служить ЖКЭ с размером изображения 132,5×99,4 мм (6,5 дюймов по диагонали), разрешающая способность 640×480 полноцветных элементов изображения. В качестве отражателя задней подсветки дневного режима работы ЖКЭ использована световая коробка, стенки и дно которой покрыты белой светотехнической эмалью с коэффициентом отражения 90÷94%.An example of a specific implementation of the present invention can serve as LCD with an image size of 132.5 × 99.4 mm (6.5 inches diagonally), a resolution of 640 × 480 full-color image elements. A light box was used as a reflector of the backlight of the day mode of LCD operation, the walls and bottom of which are covered with white lighting enamel with a reflection coefficient of 90–94%.

Отражающие стенки компенсируют уменьшение яркости по периметру ЖКЭ.The reflecting walls compensate for the decrease in brightness along the perimeter of the LCD.

На расстоянии 2 мм от отражателя и 18 мм от освещаемой поверхности ЖКЯ расположены 6 электролюминесцентных ламп с холодными катодами диаметром 3 мм и длиной 145 мм, суммарная потребляемая мощность которых 9 Вт. Отражатель имеет по 11 случайным образом расположенных отверстий на каждом квадратном сантиметре (не в среднем!). Диаметр отверстий составляет 0,3±0,1 мм, то есть находится в пределах от

т.к. в данном примере λ=0,6 мкм, a L=18 мм.At a distance of 2 mm from the reflector and 18 mm from the illuminated surface of the LC, there are 6 electroluminescent lamps with cold cathodes with a diameter of 3 mm and a length of 145 mm, the total power consumption of which is 9 watts. The reflector has 11 randomly located holes on each square centimeter (not on average!). The diameter of the holes is 0.3 ± 0.1 mm, i.e. is in the range from

because in this example, λ = 0.6 μm, and L = 18 mm.

В качестве блока задней подсветки ночного режима работы ЖКЭ использован плоский светопровод, изготовленный из органического стекла, например, СО-133К толщиной 3 мм. Вдоль двух длинных сторон светопровода на расстоянии 2,0 мм расположены 2 электролюминесцентные лампы диаметром 2,2 мм и длиной 145 мм, суммарная потребляемая мощность которых 2,4 Вт.As a backlight unit for the night operation of the LCD, a flat optical fiber made of organic glass, for example, СО-133К, 3 mm thick, was used. Along the two long sides of the light guide at a distance of 2.0 mm, there are 2 electroluminescent lamps with a diameter of 2.2 mm and a length of 145 mm, the total power consumption of which is 2.4 watts.

Максимальная яркость белого изображения на ЖКЭ в дневном режиме составляет 1280 кд/м². Минимальная яркость белого изображения на ЖКЭ в дневном режиме составляет 5 кд/м².The maximum brightness of the white image on LCD in daytime mode is 1280 cd / m ^2. The minimum brightness of the white image on LCD in daytime mode is 5 cd / m ^2.

Максимальная яркость белого изображения на ЖКЭ в ночном режиме без ИК-светофильтров составляет 18 кд/м². Минимальная яркость белого изображения на ЖКЭ в ночном режиме без ИК-светофильтров составляет 0,1 кд/м².The maximum brightness of the white image on LCD in night mode without IR filters is 18 cd / m ^2. The minimum brightness of the white image on LCD in night mode without IR filters of 0.1 cd / m ^2.

Максимальная яркость белого изображения на ЖКЭ в ночном режиме с ИК-светофильтрами составляет 6 кд/м². Минимальная яркость белого изображения на ЖКЭ в дневном режиме составляет 0,06 кд/м².The maximum brightness of the white image on LCD in the night mode with IR filters is 6 cd / m ^2. The minimum brightness of the white image on LCD in daytime mode is 0.06 cd / m ^2.

Claims

1. Жидкокристаллический экран, включающий жидкокристаллическую ячейку (ЖКЯ) с поляризаторами и формирователем светового потока, блоки дневной и ночной подсветки, электронные схемы управления блоками подсветки, ЖКЯ и изображением, формируемым с ее помощью, отличающийся тем, что блок ночной подсветки расположен за блоком дневной подсветки, а между ними установлен отражатель с равномерно распределенными по его площади круглыми отверстиями, имеющими характерный размер в пределах от

до

где λ - максимальная длина волны видимого света, L - расстояние от отражателя до ЖКЯ.1. A liquid crystal screen including a liquid crystal cell (LC) with polarizers and a light shaper, daylight and night illumination units, electronic control circuits for the illumination units, LCD and the image formed using it, characterized in that the night illumination unit is located behind the daylight unit illumination, and between them a reflector is installed with round holes evenly distributed over its area, having a characteristic size ranging from

before

where λ is the maximum wavelength of visible light, L is the distance from the reflector to the LC.

2. Экран по п.1, отличающийся тем, что количество отверстий в отражателе обеспечивает требуемую равномерность освещения ЖКЯ, а общая площадь отверстий определена допустимыми потерями при отражении света ламп дневной подсветки и необходимым уровнем яркости изображения в ночном режиме.2. The screen according to claim 1, characterized in that the number of holes in the reflector provides the required uniformity of illumination of the LCD, and the total area of the holes is determined by the allowable losses in the reflection of light from daylight lamps and the required level of image brightness in night mode.

3. Экран по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что использован блок ночной подсветки, спектр излучения которого не содержит инфракрасной и близкой к ней красной областей.3. The screen according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the night illumination unit is used, the emission spectrum of which does not contain infrared and close to it red regions.