Термокомпенсируемый жидкокристаллический экран

Изобретение относится к области систем отображения оптической информации, а именно: к конструкции жидкокристаллических экранов (ЖКЭ) в авиационном их применении. Технический результат - расширение возможностей ЖКЭ путем исключения вызываемых неравномерным нагревом механических напряжений в слоях ЖКЯ и, как следствие, коробления, расслоения и разгерметизации ЖКЯ. Достигается тем, что в предложенной конструкции ЖКЭ дополнительная или основная система подогрева выполнена в виде рамки, вдоль каждой стороны которой имеются находящиеся в тепловом контакте с краями ЖКЯ нагревательные элементы, которые раздельно питаются от блока управления в зависимости от распределения температуры по поверхности ЖКЯ. Распределение температуры контролируется любым известным способом. Описанная система поддерживает температуру краев ЖКЯ на уровне не ниже температуры самой горячей точки экрана. При этом рамка и периферийная часть стенок ЖКЯ создают растягивающие усилия, действующие на остальную часть стенок, что увеличивает резонансные частоты колебаний ЖКЯ, препятствует короблению, расслоению и разгерметизации. 1 ил.

 

Изобретение относится к области систем отображения оптической информации, а именно: к конструкции жидкокристаллических экранов (ЖКЭ) в авиационном их применении.

Известны жидкокристаллические экраны, снабженные системой подогрева, который необходим для обеспечения выведения экрана на рабочий режим при низкой температуре окружающей среды и поддержания рабочего режима. Например: ЖКЭ с обдувом теплым воздухом и пленочным датчиком температуры на поверхности жидкокристаллической ячейки (патент США №4,775,221); ЖКЭ с нанесенной на внешнюю поверхность прозрачной резистивной пленкой, которая при пропускании тока через нее подогревает ЖКЯ экрана (патент США №4,723,835); ЖКЭ с резистивными пленками, нанесенными на внешнюю (для постоянного подогрева) и на внутреннюю (для быстрого стартового нагрева) поверхности стенок ЖКЯ (патент №4,773,735).

Недостатком этих устройств является неравномерность нагрева ЖКЯ, приводящая к изменению оптико-электрических свойств жидкокристаллического материала и к возникновению механических напряжений в стенках и других слоях ЖКЯ, что искажает изображение и снижает надежность экранов. Например, нагрев центральной части ЖКЯ при холодной окружающей части приведет, из-за теплового расширения, к короблению и, как следствие, к расслоению, растрескиванию, разгерметизации.

Прототипом предлагаемого изобретения является термокомпенсируемый ЖКЭ, система подогрева которого включает в себя резистивный слой с однородным сопротивлением и с множеством электрических контактов по периметру, а также систему контроля распределения температуры по поверхности экрана и блок управления, позволяющий получать нужный узор подогрева подключением напряжения к контактам в нужном сочетании (патент США №4,987,289).

Недостатком устройства по прототипу является то, что резистивный слой создается в процессе изготовления самой ЖКЯ. Это не позволяет применить подобную конструкцию при широко распространенной технически и экономически оправданной практике приспособления существующих серийных и массовых (т.е. дешевых и хорошо проработанных) ЖКЭ к нуждам авиации или к другим применениям в суровых условиях, т.е. при рагедизации.

Целью предлагаемого изобретения является расширение возможностей ЖКЭ путем исключения вызываемых неравномерным нагревом механических напряжений в слоях ЖКЯ и, как следствие, коробления, расслоения и разгерметизации ЖКЯ.

Указанная цель достигается тем, что основная или дополнительная система подогрева выполнена в виде рамки, вдоль каждой стороны которой имеются находящиеся в тепловом контакте с краями ЖКЯ нагревательные элементы, которые раздельно питаются от блока управления в зависимости от распределения температуры по поверхности ЖКЯ и температуры окружающих элементов и среды. Распределение температуры контролируется любым известным способом. Описанная система поддерживает температуру краев ЖКЯ на уровне не ниже температуры самой горячей точки экрана.

При этом тепловое расширение и соответствующие механические напряжения в рамке и по периметру стенок ЖКЯ создают условия, при которых на внутреннюю по площади часть стенок действуют растягивающие силы, уменьшающие или исключающие коробление. Периферийная часть стенок при этом служит растягивающей рамкой для остальной части стенок, как, например, пяльцы поддерживают растянутой ткань, закрепленную в них. Кроме того, при поддержании температуры по периметру экрана выше температуры остальной его части описанные растягивающие экран усилия со стороны рамки и периферической части стенок ЖКЯ препятствуют поперечным прогибам и смещениям в плоскости, возникающим при вибрации, увеличивают резонансные частоты экрана и уменьшают амплитуду колебаний частей экрана, повышая его надежность.

На чертеже схематично изображена ЖКЯ в рамке с нагревательными элементами. Подробности конструкции ЖКЭ опущены и не показаны система контроля температуры и блок управления нагревателями.

На чертеже обозначены:

1 - жидкокристаллическая ячейка экрана;

2 - нагревательные элементы (на остальных трех сторонах - аналогично);

3 - рамка.

Примером конкретного исполнения может служить термокомпенсируемый ЖКЭ, включающий ЖКЯ, состоящую из переднего и заднего стекол с жидкокристаллическим материалом и формирующими изображение электродами между ними, с приклеенными оптическим клеем к переднему стеклу защитным светофильтром с антибликовым покрытием толщиной 1,1 мм и поляризатором, с приклеенными к заднему стеклу поляризатором и нагревателем в виде стеклянной подложки толщиной 1,1 мм с резистивным покрытием толщиной 0,15 мкм из сплава окиси индия и двуокиси олова и контактными площадками толщиной 14 мкм и шириной 2,5 мм из серебряной пасты. Описанная ЖКЯ вклеена с помощью компаунда в полиамидную рамку. Серпантинные нагреватели из нихромовой фольги толщиной 0,1 мм, вклеенные в сэндвич из нескольких слоев стеклоткани толщиной 0,05 мм, приклеены термопроводящим клеем ко второй, полиимидной, рамке, находящейся в тепловом контакте с первой. Полиамидная и полиимидная рамки с помощью стягивающих их винтов закрепляются на дюралюминиевом корпусе, в который встроены световыравнивающие оптические элементы и цилиндрические электролюминесцентные лампы диаметром 2,6 мм для задней подсветки.

Температура жидкокристаллической ячейки и подогреваемой рамки задается блоком управления и контролируется с помощью темодатчиков, приклеенных к нижнему стеклу ЖКЯ и к полиамидной рамке.

Термокомпенсируемый жидкокристаллический экран, содержащий систему подогрева, систему контроля температуры и блок управления, отличающийся тем, что система подогрева содержит обрамляющую жидкокристаллическую ячейку рамку, вдоль каждой стороны которой имеются находящиеся в тепловом контакте с жидкокристаллической ячейкой нагревательные элементы, которые раздельно питаются от блока управления.