Светоклапанный индикатор

 

Изобретение относится к области записи и отображения информации и может найти самое широкое применение в быту в качестве различных индикаторных панелей, плоских экранов в видеотелефонии, вещательном и прикладном телевидении, компьютерной техники, устройствах многократного увеличения изображения, контрольно-измерительной аппаратуре. Целью изобретения является повышение контрастности изображения. Цель достигается тем, что в светоклапанном индикаторе, содержащем последовательно расположенные подложку 1, прозрачные вертикальные электроды 2, слой 3 активного вещества в виде жидкого кристалла, в котором расположены световоды 4, прозрачные горизонтальные электроды 5 и прозрачный изолирующий слой 6, световоды 4 выполнены различной длины, их торцы распределены равномерно в слое 3 активного вещества, в жидкий кристалл которого введена порошкообразная сегнетокерамика. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (gg 5 G 09 F 9 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4326012/24-24 (22) 28.09.87 (46) 07.01.90. Бюл. № 1 (75) Б. М. Джавадов (53) 681.327.11 (088.8) (56) Патент США № 4251136, кл. G 02 F 1/33, опублик. 1979.

Авторское свидетельство СССР № 1457658, кл. G 09 F 9/00, 1987. (54) СВЕТОКЛАПАННЫЙ ИНДИКАТОР (57) Изобретение относится к области записи и отображения информации и может найти самое широкое применение в быту в качестве различных индикаторных панелей, плоских экранов в видеотелефонии, вещательном

„„Я0„„1534497

2 и прикладном телевидении, компьютерной технике, устройствах многократного увеличения изображения, контрольно-измерительной аппаратуре. Целью изобретения является повышение контрастности изображения. Цель достигается тем, что в светоклапанном индикаторе, содержащем последовательно расположенные подложку 1, прозрачные вертикальные электроды 2. слой 3 активного вещества в виде жидкого кристалла, в котором расположены световоды 4, прозрачные горизонтальные электроды 5 и прозрачный изолирующий слой 6, световоды 4 выполнены различной длины, их торцы распределены равномерно в слое 3 активного вещества, в жидкий кристалл которого введена порошкообразная сегнетокерамика. 4 ил.

1534497

Изобретение относится к области записи и отображения информации и может найти широкое применение в быту в качестве различных индикаторных панелей, плоских экранов в видеотелефонии, вещательном и прикладном телевидении, компьютерной технике, устройствах многократного увеличения изображения, контрольно-измерительной аппаратуре и т. д.

Цель изобретения — повышение контрастности изображения.

На фиг. 1 представлено расположение составных частей индикатора в пространстве; на фиг. 2 — пример использования индикатора для построения большого экрана; на фиг. 3 — схема расположения световодов подсветки активной площади индикатора; на фиг. 4 — элементарная ячейка индикатора в невключенном (а) и включенном (б) состояниях.

Индикатор содержит подложку 1, прозрачные вертикальные электроды 2, слои*

3 активного вещества, световоды 4, прозрачные горизонтальные электроды 5, прозрачный изолирующий слой 6.

Подложка 1 закрыта отражающим слоем

7, концы электродов 2 и 5 подключены к регистрам 8 и 9 сдвига. Электроды 2 и 5 могут быть выполнены в виде полимерного световода диаметром порядка 10 — -100 мкм с прозрачным токопроводящим внешним слоем 10.

В противоположные торцы световодов 4, собранных в пучок, вводятся модулированные излучения трех (или более) источников

1 l света системы подсветки. Источникам и

11 света могут служить в зависимости от назначения индикатора полупроводниковые или газовые лазеры, генерирующие монохроматические лучи с длинами волн Я. =450 нм, !. =540 нм и Л =610 нм, обеспечивающими при смешивании белый свет с нулевой чистотой цвета.

Слой 3 активного вещества представляет собой однородную смесь кристаллических зерен порошкообразной сегнетокерамики на основах твердых растворов цирконата-титаната свинца-лантана (ЦТСЛ) и проводягцего связующего, например жидкого кристалла или полимера. Показатель преломления связующего максимально приближен (путем подбора вещества и состава связующего) к показателю преломления сегнетокерамики и несколько больше показателя преломления прозрачных полимерных пленок слоя 10, образующих своего рода слоевой световод.

Сегнетокерамика обладает высокой прозрачностью и при толщине 100 мкм составляет более 98Я. Оптимальная концентрация зерен сегнетокерамики активного слоя 3 подбирается экспериментально из расчета не менее одного зерна на каждую элементарную ячейку (перекрестие Х- и у-координатных электродов 2 и 5 индикатора). Наилучшим электрооптическим эффектом динамическог,) рассеяния обладает мелкозернистая сегнетокерамика с размерами зерен — 2 мкм. Лк4 тивный слой 3 по всему объему равномерно просвечивается излучением, выходящим из световодов 4, диаметром порядка 10 мкм, имеющим разные длины. Концы световодов

4 размещены непосредственно в активном слое 3 между полимерными пленками слоев

10 с электродами 2 и 5. На фиг. 3 показан . пример «ступенькообразного» расположения световодов 4 для подсветки активного слоя

3 индикатора. Количество световодов 4 и их ð длина определяются характеристиками светораспределения на выходе отдельного световода, коэффициентом поглощения активным слоем 3 и конкретными размерами активной площади индикатора. При этом необходимо, чтобы диаграммы распределения интенсивности в световых пучках на выходных торцах соседних световодов 4 (на фиг.

3 они изображены в виде пунктирных квадратов) частично перекрывали бы друг друга.

Рассеивание света сегнетокерамикой

ЦТСЛ слоя 3 проявляется в угловом расхождении света, проходящего через него, а само

l о управление рассеиванием основано на обратимом изменении состояния остаточной поляризации сегнетокерамики под действием вектора напряженности E внешнего возбуждаю25 щего электрического поля. Домены кристалликов сегнетокерамики активного слоя

3 предварительно поляризуются во внешнем постоянном электрическом поле с напряженностью порядка 20 кВ/см, т. е. векторы поляризации доменов переводятся в исходное

L-состояние, при котором они лежат в плоскости индикатора и направлены преимуш,ественно от нижней грани индикатора к верхней или наоборот. В этом случае и при отсутствии внешнего возбуждения (Е=О) светопропускание активного слоя 3 максимально и тем больше, чем меньше разница показателей преломления жидкокристаллического вещества и самой сегнетокерамики и чем лучше осуществлена предварительная поляризация доменов кристалликов сегнетокерамики

40 во всем объеме индикатора.

Излучение, введенное посредством световодов 4 в активный слой 3 через нижнюю грань индикатора, не может выйти из нее в поперечном направлении и наблюдаться

45 с лицевой стороны экрана, так как на границах активный слой 3 — полимерные пленки слоя 10, имеющих более низкий коэффициент преломления, выполняется закон полного внутреннего отражения. Указанное состояние индикатора на примере одной элементар>р ной ячейки изображено на фиг. 4а. При подаче на электроды 2 и 5 (электроды на фиг. 4 не изображены) электрического сигнала, т. е. при ЕфО, векторы поляризации доменов кристалликов сегнетокерамики в активном слое 3 в объеме элементарной ячейки

55 поворачиваются на 90 и располагаются преимущественно по направлению вектора напряженности Е внешнего электрического поля, т. е, перпендикулярно плоскости экрана (фиг. 46). В результате кристаллики сегнето1534497 керамики оказываются переведенными в конечное Т-состояние, при котором они рассеивают свет, проходящий через них, в пределах больших углов. Вследствие нарушения условия волноводного распространения излучение в данном участке индикатора и в объеме элементарной ячейки, высвечиваясь через слой 10 и лицевой слой 6, выходит наружу и на индикаторе отображается элемент изображения. Контраст на переключаемом элез 10 менте при этом составляет более 10, а световая информация (интенсивность сигнала, ее цветность и др.) о соответствующем элементе изображения независимо от его относительного положения на экране определяется световой информацией, вводимой в данный 15 момент времени в торец пучка световодов

4 источниками 11 системы подсветки. Если брать внешнее электрическое поле, т. е. при

=О, локальный участок активного слоя

3 возвратится в исходное 1-состояние и кристаллики сегнетокерамики станут вновь

20 практически прозрачными, рассеивание света прекратится, а элемент изображения на экране исчезнет. Таким образом, каждый локальный участок активного слоя 3 (каждая элементарная ячейка индикатора) игра- 25 ет роль «светового клапана». Изображение на индикаторе в целом формируется в результате последовательного считывания регистрами сдвига всех вертикальных 2 и горизонтальных 5 электродов и параллельной (синфазной) амплитудной модуляции излу- З0 чений всех трех источников 11 света системы подсветки.

Злектрооптический эффект динамического рассеивания проявляется в сильных (порядка 10 В/м) электрических полях. Но для работы плоского экрана при толщине актив- З5 ной массы порядка 10 мкм потребуется напряжение всего 10 В. Индикатор может работать как на низких, так и на высоких частотах, достаточных для воспроизведения телевизионного изображения с числом элементов разложения, равным числу (833X

X 625X 25) элементов разложени я современных электронно-лучевых трубок. При выполнении координатных электродов, например, с шагом в 0,5 мм активная площадь плоского экрана составит приблизительно

0,4)(0,3 м при разрешении 2 эл / мм, а при шаге электродов, равном 1 мм, площадь плоского экрана составит 0,833Х 0,625 м при разрешении 1 эл/мм. Для обеспечения зрительного запоминания, обусловленного инерционностью глаза, отображаемой плоским экраном информации в течение 40 мс при частоте 25 кадр/с и в зависимости от конкретного его назначения на лицевую поверхность экрана можно дополнительно нанести тонкий слой люминофора либо воспользоваться эффектом памяти, присущим самой сегнетокерамике, либо временем зату хания жидкокристаллического связующего.

Формула изобретения

Светоклапанный индикатор, содержащий последовательно расположенные подложку, прозрачные вертикальные электроды, слой активного вещества в виде жидкого кристалла, в котором расположены световоды, прозрачные горизонтальные электроды и прозрачный изолирующий слой, отличающийся тем, что, с целью повышения контрастности изображения, световоды выполнены разной длины, торцы которых распределены равномерно в слое активного вещества, в жидкий кристалл которого введена порошкообразная сегнетокерамика.

1534497

Составитель Л. Абросимов

Редактор 1(. Тупица Техред И. Верес Корректор Л. Бескид

Заказ 44 Тираж 380 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Уисгород, ул. Гагарина, 101