RU2628917C1 - Method of regulating brightness of displaying information on optoelectronic tablet with liquid crystalline display - Google Patents
Method of regulating brightness of displaying information on optoelectronic tablet with liquid crystalline display Download PDFInfo
- Publication number
- RU2628917C1 RU2628917C1 RU2016107191A RU2016107191A RU2628917C1 RU 2628917 C1 RU2628917 C1 RU 2628917C1 RU 2016107191 A RU2016107191 A RU 2016107191A RU 2016107191 A RU2016107191 A RU 2016107191A RU 2628917 C1 RU2628917 C1 RU 2628917C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- display
- liquid crystal
- crystal display
- polarization
- optoelectronic
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 title 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 56
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims abstract description 43
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 9
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000009429 electrical wiring Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
- G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области отображения информации средствами, основанными на жидкокристаллических элементах, и может быть использовано при визуальном считывании показаний с оптоэлектронных табло.The invention relates to the field of information display by means based on liquid crystal elements, and can be used for visual reading of readings from optoelectronic displays.
Известен способ отображения информации на оптоэлектронном табло с жидкокристаллическим дисплеем (см. RU 2249254 C1, 27.03.2005). Известен и способ ослабления внешних засветок оптоэлектронного табло, реализуемый посредством применения нейтрального светофильтра (см. RU 2376652 C1, 20.12.2009). Также известен способ усиления и выравнивания интенсивности светового потока (свечения индикатора), реализуемый за счет применения светоотражающих поверхностей и светопропускающего оптического элемента (SU 1828556 A3, 15.07.1993).A known method of displaying information on an optoelectronic display with a liquid crystal display (see RU 2249254 C1, 03/27/2005). There is also known a method of attenuating external illumination of an optoelectronic display, implemented by using a neutral light filter (see RU 2376652 C1, 12.20.2009). Also known is a method of enhancing and equalizing the intensity of the light flux (indicator glow), implemented through the use of reflective surfaces and a light transmitting optical element (SU 1828556 A3, July 15, 1993).
Как следует из анализа описаний данных способов, их недостатком, в части управления параметрами светового потока от оптоэлектронного табло, является отсутствие регулировки яркости отображаемой информации, вследствие чего область применения устройств оказывается существенно ограниченной.As follows from the analysis of the descriptions of these methods, their drawback, in terms of controlling the parameters of the light flux from the optoelectronic display, is the lack of brightness control of the displayed information, as a result of which the scope of the devices is significantly limited.
Жидкокристаллический дисплей (ЖКД), часто упоминаемый как LCD (Liquid Crystal Display) дисплей, является наиболее распространенным элементом отображения информации. К достоинствам ЖКД можно отнести простоту изготовления, ввиду широкоосвоенной технологии производства, и малую потребляемую мощность. Наиболее широко распространены дисплеи, работающие на просвет (дисплеи же, работающие на отражении света, нуждаются во внешнем освещении и применяются в наиболее простых электронных устройствах, например электронных часах, микрокалькуляторах и т.д.). Сзади экрана таких дисплеев (т.е. за жидкокристаллическим дисплеем) расположен источник света. Обычно используются люминесцентные лампы и оптическая система, состоящая из призм и толстой стеклянной основы, позволяющие сформировать источник равномерной подсветки, поверх которого располагается собственно LCD-матрица. У монохромных дисплеев применяют лампы подсветки какого-либо одного цвета, например зеленоватого (см. http://www.gadgetus.org.ua/passivnye-lcd-displei.html).A liquid crystal display (LCD), often referred to as an LCD (Liquid Crystal Display) display, is the most common display element. The advantages of LCDs include ease of manufacture, due to the widely developed production technology, and low power consumption. The most widely used displays that work on the light (displays that work on the reflection of light, need external lighting and are used in the most simple electronic devices, such as electronic watches, microcalculators, etc.). Behind the screen of such displays (i.e., behind a liquid crystal display) is a light source. Typically, fluorescent lamps and an optical system consisting of prisms and a thick glass base are used to form a source of uniform illumination, on top of which the LCD matrix itself is located. Monochrome displays use backlights of any one color, for example greenish (see http://www.gadgetus.org.ua/passivnye-lcd-displei.html).
Известные подсвечиваемые ЖКД (часто представленные в технической литературе и публикациях как табло, информационные экраны, индикаторы и т.п.) широко используются в измерительном оборудовании, устройствах с индикацией состояния, в приборных панелях транспортных средств, пультов управления техникой, промышленных агрегатах, станках и т.д. При этом, для осуществления регулировки яркости их свечения (с целью обеспечения требуемого качества видимости отображаемых символов на дисплее) могут применяться различные способы.Known backlit LCDs (often presented in technical literature and publications as displays, information screens, indicators, etc.) are widely used in measuring equipment, devices with status indicators, in the dashboards of vehicles, control panels for equipment, industrial units, machines and etc. At the same time, various methods can be used to adjust the brightness of their glow (in order to ensure the required quality of visibility of the displayed symbols on the display).
В качестве аналога рассматривается способ регулировки яркости отображения информации на оптоэлектронном табло с ЖКД, осуществляемый за счет изменения номиналов токоограничительных резисторов, подключенных к сегментам дисплея, или за счет подключения транзистора, ограничивающего ток, протекающий через дисплей, в направлении общего катода или анода, что затем позволяет на программном уровне осуществлять изменение яркости свечения (см. "Регулировка яркости семисегментного индикатора", http://radioparty.ru/prog-avr/program-c/511-lesson-bright-sevensegment-avr).As an analogue, we consider a method for adjusting the brightness of the display of information on an optoelectronic display with an LCD, carried out by changing the values of the current-limiting resistors connected to the display segments, or by connecting a transistor that limits the current flowing through the display in the direction of the common cathode or anode, which then allows you to programmatically change the brightness of the glow (see "Adjusting the brightness of the seven-segment indicator", http://radioparty.ru/prog-avr/program-c/511-lesson-bright-sevensegment-avr).
В аналоге применена схемотехническая и программная методика регулировки яркости отображения информации (в электрических схемах подключения используют соответствующие электронные компоненты, осуществляют соединение и распайку контактов и, затем, вводят специальные команды на контроллер, управляющий дисплеем).In the analogue, a circuitry and software technique for adjusting the brightness of the information display is used (in the electrical wiring diagrams, the corresponding electronic components are used, the contacts are connected and wired, and then special commands are sent to the controller that controls the display).
Также известен способ регулировки яркости отображения информации на оптоэлектронном табло с жидкокристаллическим дисплеем, отображающим информацию и имеющим источник подсветки, расположенный за жидкокристаллическим дисплеем, в соответствии с которым регулировку яркости отображения информации осуществляют с помощью микросхемы управления инверторами задней подсветки LCD-дисплея (http://www.mirpu.ru/lcd/35-lcdinvertors/l55--oz9938.html). Это - прототип.Also known is a method of adjusting the brightness of the display of information on an optoelectronic display panel with a liquid crystal display that displays information and having a backlight source located behind the liquid crystal display, in accordance with which the brightness of the information display is adjusted using the backlight inverters control chip LCD (http: // www.mirpu.ru/lcd/35-lcdinvertors/l55--oz9938.html). This is a prototype.
Известный способ позволяет управлять яркостью отображения информации с помощью дополнительного элемента - специальной микросхемы управления источником подсветки, и последующая регулировка яркости отображения информации осуществляется, как и у другого аналога, на программном уровне (т.е. на контроллер микросхемы, управляющей источником подсветки дисплея, подают специальные команды). Описание реализованного в прототипе способа регулировки яркости отображения информации также содержится и в некоторых других источниках (см., например, "Регулировка яркости экрана для мобильного устройства" RU 2523040 С2, 20.07.2014, www.microchip.su/showthread.php?t=12475, http://www.compitech.ru/html.cgi/arhiv/02_05/stat_48.htm, http://habrahabr.ru/post/234601/). В процессе визуального считывания отображаемой информации, для регулировки яркости свечения дисплея используют предусмотренные для этого органы управления (например, кнопки, ползунок и т.п.). Регулировку осуществляют в соответствии с индивидуальными предпочтениями наблюдателя.The known method allows you to control the brightness of the information display with the help of an additional element - a special backlight source control chip, and the subsequent brightness adjustment of the information display is carried out, like in another analogue, at the software level (i.e., the controller of the chip that controls the display backlight source is fed special teams). A description of the method for adjusting the brightness of the display of information implemented in the prototype is also contained in some other sources (see, for example, "Adjusting the screen brightness for a mobile device" RU 2523040 C2, 07.20.2014, www.microchip.su/showthread.php?t= 12475, http://www.compitech.ru/html.cgi/arhiv/02_05/stat_48.htm, http://habrahabr.ru/post/234601/). In the process of visually reading the displayed information, the controls provided for this are used to adjust the brightness of the display luminescence (for example, buttons, slider, etc.). The adjustment is carried out in accordance with the individual preferences of the observer.
Однако, исходя из особенностей устройства ЖКД, а также физических свойств оптических поляризационных элементов, изменяющих структуру проходящего через них светового излучения, в предлагаемом изобретении реализована функция изменения яркости отображения информации без использования регулировочных электронных (как например, микросхем, транзисторов и т.д.) и программных (участвующих в формировании управляющих команд на контроллер) компонентов. При этом задачей изобретения является разработка способа регулировки яркости отображения информации на оптоэлектронном табло с жидкокристаллическим дисплеем, не требующего использования сложных элементов, оборудования и методики осуществления.However, based on the features of the LCD device, as well as the physical properties of the optical polarizing elements that change the structure of the light radiation passing through them, the present invention implements the function of changing the brightness of the information display without the use of electronic controls (such as microcircuits, transistors, etc.) and software (involved in the formation of control commands to the controller) components. The objective of the invention is to develop a method for adjusting the brightness of the display of information on an optoelectronic display with a liquid crystal display that does not require the use of complex elements, equipment and implementation methods.
Обоснованием физических основ осуществления функции регулировки яркости в предлагаемом изобретении является принцип работы ЖКД, который, в свою очередь, основан на явлении поляризации света.The justification of the physical basis for the implementation of the brightness adjustment function in the present invention is the principle of operation of the LCD, which, in turn, is based on the phenomenon of polarization of light.
Сущность явления поляризации условно можно объяснить следующим образом: естественный свет, являясь волной объемной, проходя через определенные прозрачные материалы, приобретает свойства плоской волны (т.е. превращается в линейно поляризованный свет). Устройства, с помощью которых естественный свет можно преобразовать в линейно поляризованный, называют поляризаторами. Поляризаторы, имеющие малую толщину при большой площади, называют поляроидами. Обычно поляроиды создают на базе искусственных пленок. Через поляризационную пленку (поляроид) проходит только та составляющая световой волны, в которой вектор напряженности электрического поля лежит в плоскости, параллельной оптической оси поляроида и сильно поглощается составляющая световой волны, в которой вектор напряженности электрического поля перпендикулярен оптической оси поляроида (см. "Дисплеи LCD", http://www.dom-spravka.info/_mobilla/m_vs_75.html). Такие поляризационные элементы часто называют линейными поляризационными фильтрами. Данные фильтры пропускают только свет с поляризацией в одной плоскости, поэтому на выходе линейного поляризационного фильтра всегда линейно поляризованный свет (если на линейный поляризационный фильтр попадает неполяризованное излучение от пространства объектов, например солнечное, то проходя через фильтр, оно ослабляется, т.к. из всех составляющих световой волны, проходит только та, в которой вектор напряженности электрического поля лежит в плоскости, параллельной оптической оси поляроида, см., например, "Поляризация", http://review.lospopadosos. com/polarization).The essence of the polarization phenomenon can be arbitrarily explained as follows: natural light, being a volume wave, passing through certain transparent materials, acquires the properties of a plane wave (i.e., turns into linearly polarized light). Devices with which natural light can be converted to linearly polarized are called polarizers. Polarizers having a small thickness with a large area are called polaroids. Usually polaroids are created on the basis of artificial films. Only the component of the light wave passes through the polarization film (polaroid), in which the electric field vector lies in a plane parallel to the polaroid optical axis and the light wave component is strongly absorbed, in which the electric field vector is perpendicular to the optical axis of the polaroid (see "LCD displays ", http://www.dom-spravka.info/_mobilla/m_vs_75.html). Such polarization elements are often called linear polarization filters. These filters transmit only light with polarization in one plane, therefore, at the output of the linear polarizing filter there is always linearly polarized light (if non-polarized radiation from the space of objects, for example, sunlight, enters the linear polarizing filter, then it passes through the filter, because of of all the components of the light wave, only one passes in which the electric field vector lies in a plane parallel to the optical axis of the polaroid, see, for example, Polarization, http: //review.lospopadosos.co m / polarization).
Так, применительно к фото- и киносъемке, свойства поляроидов используют для устранения влияния засветок, возникающих из-за аэрозольного рассеяния солнечного света на частицах в воздухе, приводящего к появлению дополнительного фона (т.н. "пелены"), или с целью устранения влияния бликов отраженного от стекла света. Простой линейный поляризационный фильтр состоит из пленки поляроида, размещенной между двух стекол. Поскольку при рассеянии на частицах воздуха, а также при отражениях от неметаллических поверхностей (например, стекла или воды) изначально неполяризованный солнечный свет линейно поляризуется, то такие отражения (либо рассеянное частицами излучение) можно отфильтровать с помощью поляризационного фильтра, "поглощая" ненужную линейно-поляризованную составляющую общего светового потока, попадающего в объектив (см., например, "Поляризационный фильтр", http://review.lospopadosos.com/polarizer). В результате, изображение объекта оказывается лишенным бликов (например, бликов от водной поверхности или стекла), также возможно достичь повышения контраста и цветонасыщенности неба в пейзажной фотосъемке и т.д. Такие фильтры помещают перед передней линзой объектива, и принцип их действия состоит в фильтрации отражений солнечного света под определенными углами. Угол фильтрации контролируется угловым положением поляроида, а сила эффекта зависит от положения линии зрения камеры относительно солнца (http://www.cambridgeincolour.com/ru/tutorials-ru/polarizing-filters.htm).So, in relation to photography and filming, the properties of polaroids are used to eliminate the influence of flares arising from aerosol scattering of sunlight on particles in the air, leading to the appearance of an additional background (the so-called “shroud”), or to eliminate the effect glare of light reflected from glass. A simple linear polarizing filter consists of a polaroid film placed between two glasses. Since initially non-polarized sunlight is linearly polarized by scattering by air particles, as well as by reflections from non-metallic surfaces (such as glass or water), such reflections (or radiation scattered by particles) can be filtered using a polarizing filter, “absorbing” the unnecessary linear the polarized component of the total luminous flux entering the lens (see, for example, "Polarizing filter", http://review.lospopadosos.com/polarizer). As a result, the image of the object is devoid of glare (for example, glare from a water surface or glass), it is also possible to achieve an increase in the contrast and color saturation of the sky in landscape photography, etc. Such filters are placed in front of the front lens of the lens, and the principle of their action is to filter reflections of sunlight at certain angles. The angle of filtration is controlled by the angular position of the polaroid, and the strength of the effect depends on the position of the line of sight of the camera relative to the sun (http://www.cambridgeincolour.com/en/tutorials-ru/polarizing-filters.htm).
Если поляроид выполнен заодно с т.н. "четвертьволновой" пластинкой (специальный оптический элемент с двойным лучепреломлением), то такой оптический элемент называется поляризационным фильтром с круговой поляризацией (см. http://review.lospopadosos.com/polarization). Такие фильтры обеспечивают корректное функционирование сенсора автоматического замера экспозиции, расположенного в современных зеркальных фотокамерах за полупрозрачной поверхностью, чувствительной к поляризации (т.е. фильтры с круговой поляризацией обеспечивают корректную оценку экспозиции при использовании поляроидов, когда излучение, прошедшее через поляроид, к анализирующим сенсорам устройства идет через оптические элементы, чувствительные к поляризации). Излучение, прошедшее через фильтр круговой поляризации, имеет, соответственно, круговую поляризацию. Поскольку человеческий глаз нечувствителен к свойствам поляризации излучения (см., например, http://review.lospopadosos.com/polarization), то при визуальном наблюдении пространства предметов через фильтры с круговой и линейной поляризацией, разница не будет заметна (естественно при условии, что оптическая ось поляроида в этих фильтрах ориентирована одинаково относительно рассматриваемого пространства предметов).If the polaroid is made at the same time with the so-called a “quarter-wave” plate (a special birefringent optical element), then this optical element is called a circular polarization polarizing filter (see http://review.lospopadosos.com/polarization). Such filters ensure the correct operation of the automatic exposure metering sensor located in modern SLR cameras behind a translucent surface sensitive to polarization (i.e., circular polarized filters provide a correct exposure estimate when using polaroids, when the radiation transmitted through the polaroid to the analyzing sensors of the device goes through polarization sensitive optical elements). Radiation transmitted through a circular polarization filter has circular polarization, respectively. Since the human eye is insensitive to the properties of radiation polarization (see, for example, http://review.lospopadosos.com/polarization), when visually observing the space of objects through filters with circular and linear polarization, the difference will not be noticeable (of course, provided that the optical axis of the polaroid in these filters is oriented identically with respect to the space of objects under consideration).
Известно, что при прохождении поляризованного света через некоторые вещества происходит поворот плоскости поляризации световой волны. Это явление называется вращением плоскости поляризации (см., например, http://www.photo-scapes.net/articles/38.html). Вещества, которые способны поворачивать плоскость поляризации падающих на них световых волн, называются оптически активными. Ими могут быть газы, кристаллы и жидкие вещества.It is known that when polarized light passes through some substances, the plane of polarization of the light wave rotates. This phenomenon is called the rotation of the plane of polarization (see, for example, http://www.photo-scapes.net/articles/38.html). Substances that are capable of turning the plane of polarization of light waves incident on them are called optically active. They can be gases, crystals, and liquid substances.
Итак, суть принципа работы ЖКД заключается в следующем: на две прозрачные поляризационные пластины, обеспечивающие линейную поляризацию, нанесены электроды, между которыми расположено аморфное вещество, так называемые жидкие кристаллы, ориентация молекул которых чувствительна к электростатическому и электромагнитному полям. Плоскости поляризации пластин взаимно перпендикулярны. Свет генерируется источником подсветки и проходит через поляризационные пластины, расположенные, соответственно, перед и после слоя жидких кристаллов ("Жидкокристаллические мониторы", http://megabook.ru/article/). Таким образом, если бы жидких кристаллов между поляризационными пластинами не было, то свет, пропускаемый первой поляризационной пластиной, практически полностью блокировался бы второй (т.к. плоскости поляризации этих пластин взаимно перпендикулярны). При прохождении света через жидкокристаллическое вещество происходит поворот плоскости поляризации света. Благодаря жидким кристаллам, расположенным между электродами, можно поворачивать (вращать) плоскость поляризации, что приводит к тому, что свет либо беспрепятственно проходит через вторую поляризационную пластину, либо поглощается в ней. Создаваемое в ЖКД внешнее электростатическое поле заставляет жидкие кристаллы работать аналогично затвору фотокамеры (разрешая или препятствуя прохождению световых лучей, направленных от источника подсветки, через вторую поляризационную пластину; в последнем случае свет поглощается пластиной). Возможность управления плоскостью поляризации в ЖКД обусловлена тем, что молекулы жидкокристаллического материала обладают дипольным моментом. В результате взаимодействия электрических полей диполей образуется спиралевидная структура из молекул жидкокристаллического вещества, участвующая в формировании элемента изображения. Располагая на отдельных участках экрана дисплея большое число электродов, с помощью которых создается электрическое поле (при соответствующем управлении электрическими потенциалами на этих электродах), формируют на экране дисплея простейшие элементы изображения. Электроды, как правило, размещаются на прозрачном материале и имеют разную форму. Изображение на экране ЖКД формируется с помощью матрицы пикселей (простейших элементов изображения). Каждый элемент матрицы, по сути, жидкокристаллический элемент, является оптически активным и позволяет поворачивать плоскость поляризации проходящего света (http://www.dom-spravka.info/_mobilla/m_vs_75.html).So, the essence of the principle of LCD operation is as follows: on two transparent polarizing plates that provide linear polarization, electrodes are applied, between which there is an amorphous substance, the so-called liquid crystals, the orientation of the molecules of which is sensitive to electrostatic and electromagnetic fields. The polarization planes of the plates are mutually perpendicular. The light is generated by the backlight and passes through the polarization plates located, respectively, before and after the layer of liquid crystals ("Liquid Crystal Monitors", http://megabook.ru/article/). Thus, if there were no liquid crystals between the polarization plates, then the light transmitted by the first polarization plate would be almost completely blocked by the second (since the polarization planes of these plates are mutually perpendicular). When light passes through a liquid crystal substance, the plane of polarization of light rotates. Due to liquid crystals located between the electrodes, it is possible to rotate (rotate) the plane of polarization, which leads to the fact that the light either freely passes through the second polarization plate or is absorbed in it. The external electrostatic field created in the LCD causes the liquid crystals to work similarly to the camera shutter (allowing or preventing the passage of light rays directed from the backlight through the second polarization plate; in the latter case, the light is absorbed by the plate). The ability to control the plane of polarization in the LCD is due to the fact that the molecules of the liquid crystal material have a dipole moment. As a result of the interaction of the electric fields of the dipoles, a spiral structure is formed from molecules of liquid crystalline substance, which participates in the formation of the image element. Placing a large number of electrodes on separate sections of the display screen, with the help of which an electric field is created (with appropriate control of electric potentials on these electrodes), simple image elements are formed on the display screen. Electrodes, as a rule, are placed on a transparent material and have a different shape. The image on the LCD screen is formed using a matrix of pixels (the simplest image elements). Each element of the matrix, in fact, a liquid crystal element, is optically active and allows you to rotate the plane of polarization of transmitted light (http://www.dom-spravka.info/_mobilla/m_vs_75.html).
Таким образом, в ЖКД с помощью первой поляризационной пластины осуществляется линейная поляризация проходящей световой волны (от источника подсветки), затем свет попадает на жидкокристаллическое вещество, с помощью которого плоскость поляризации поворачивается на определенный угол и, далее, свет проходит через вторую линейную поляризационную пластину. Если направление вектора поляризации световой волны, прошедшей через слой жидких кристаллов, совпадает с оптической осью второй поляризационной пластины, то для света она окажется прозрачной, а если между ними будет угол 90°, то световая волна полностью поглотится пластиной (иллюстрация принципа скрещивания поляроидов приведена также в описании практических опытов с оптической и механической моделями явления поляризации, см. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Физика: Учеб. для 11 кл. сред. шк. - М.: Просвещение, 1991, с. 127-128). В ЖКД посредством внешнего электрического поля изменяют интенсивность светового излучения от каждого элементарного пикселя, формируя этим информационные символы, отображаемые на дисплее (http://www.gadgetus.org.ua/passivnye-lcd-displei.html). Для создания же цветного дисплея матрица ЖКД должна состоять из пикселей трех основных цветов - красного (R), зеленого (G) и синего (В). Цветное изображение получают в результате использования трех светофильтров, которые выделяют из спектра светового излучения источника эти три основных спектральных составляющих. Изменяя интенсивность излучения основных цветов для каждой точки изображения, состоящей из трех пикселей, создают цветное изображение (http://www.dom-spravka.info/_mobilla/m_vs_75.html).Thus, in the LCD using the first polarization plate, the transmitted light is linearly polarized (from the backlight), then the light falls on the liquid crystal substance, with the help of which the plane of polarization is rotated by a certain angle and, then, the light passes through the second linear polarization plate. If the direction of the polarization vector of the light wave passing through the layer of liquid crystals coincides with the optical axis of the second polarization plate, then it will be transparent to light, and if there is a 90 ° angle between them, the light wave will be completely absorbed by the plate (illustration of the principle of crossing polaroids is also shown in the description of practical experiments with optical and mechanical models of the phenomenon of polarization, see Myakishev G.Ya., Bukhovtsev BB, Physics: Textbook for 11th class of secondary schools - M .: Education, 1991, p. 127- 128). In an LCD, by means of an external electric field, the intensity of light radiation from each elementary pixel is changed, thereby forming information symbols displayed on the display (http://www.gadgetus.org.ua/passivnye-lcd-displei.html). To create a color display, the LCD matrix must consist of pixels of three primary colors - red (R), green (G) and blue (B). A color image is obtained as a result of using three filters, which distinguish these three main spectral components from the light spectrum of the source. By changing the radiation intensity of the primary colors for each point of the image, consisting of three pixels, create a color image (http://www.dom-spravka.info/_mobilla/m_vs_75.html).
Реализация предлагаемого изобретения основана на изложенных физических особенностях поляризационных элементов и эффектов.The implementation of the invention is based on the physical characteristics of polarizing elements and effects.
Техническим результатом изобретения является упрощение методики создания оптоэлектронных табло с регулируемой яркостью отображения информации, содержащих жидкокристаллический дисплей.The technical result of the invention is to simplify the method of creating optoelectronic displays with adjustable brightness display information containing a liquid crystal display.
Как было отмечено, в состав ЖКД входят две поляризационные пластины. С помощью первой поляризационной пластины осуществляется линейная поляризация проходящей световой волны (от источника подсветки), затем свет попадает на жидкокристаллическое вещество, с помощью которого плоскость поляризации поворачивается на определенный угол и, далее, свет проходит через вторую поляризационную пластину (фильтр линейной поляризации). Если же на пути световой волны после прохождения второй поляризационной пластины (т.е. перед экраном ЖКД) разместить дополнительную поляризационную пластину, строго ориентированную относительно второй пластины (параллельную ей), с возможностью ее поворота в пределах угла 90°, то имеет место возможность регулировки наблюдаемой яркости свечения ЖКД. В соответствии с описанными свойствами поляризованного светового излучения имеем: если плоскости поляризации второй и дополнительной пластин взаимно перпендикулярны, то яркость ЖКД визуально отсутствует (дисплей выглядит темным), если же плоскости поляризации второй и дополнительной поляризационных пластин параллельны, световое излучение не претерпевает ослабления и полностью проходит через дополнительную поляризационную пластину к наблюдателю (дисплей выглядит максимально ярким). Несложный практический эксперимент однозначно подтверждает теоретические аспекты явления. Так, устройство, в соответствии с заявляемым способом, позволило продемонстрировать, как изменение угла поворота дополнительной поляризационной пластины влияло на интенсивность излучаемого дисплеем светового потока (т.е. изменялась наблюдаемая яркость свечения ЖКД) в пределах от минимума (при этом наблюдается темный экран) до максимума (экран наблюдается без ослабления светового потока). Строгая ориентация взаимного расположения второй (в составе ЖКД) и дополнительной (внешней) поляризационной пластин, заключающаяся в их параллельности, связана с необходимостью обеспечения равномерного изменения наблюдаемого свечения всего экрана, поскольку неориентированное размещение дополнительной поляризационной пластины, относительно второй пластины ЖКД, может в некоторой степени исказить световой поток по интенсивности, внося разность хода лучей, что ухудшает качество наблюдаемого изображения.As noted, the LCD includes two polarization plates. Using the first polarization plate, the transmitted light wave is linearly polarized (from the backlight), then the light enters the liquid crystal substance, with the help of which the plane of polarization is rotated by a certain angle and, then, the light passes through the second polarization plate (linear polarization filter). If, on the path of the light wave after passing through the second polarizing plate (i.e., in front of the LCD screen), place an additional polarizing plate strictly oriented relative to the second plate (parallel to it), with the possibility of its rotation within the angle of 90 °, then there is the possibility of adjustment the observed brightness of the LCD. In accordance with the described properties of polarized light radiation, we have: if the polarization planes of the second and additional polarization plates are mutually perpendicular, the LCD brightness is visually absent (the display looks dark), if the polarization planes of the second and additional polarization plates are parallel, the light emission does not undergo attenuation and completely passes through an additional polarizing plate to the observer (the display looks as bright as possible). A simple practical experiment unequivocally confirms the theoretical aspects of the phenomenon. So, the device, in accordance with the claimed method, made it possible to demonstrate how a change in the angle of rotation of the additional polarizing plate influenced the intensity of the light flux emitted by the display (i.e., the observed brightness of the LCD glow changed) from a minimum (a dark screen is observed) to maximum (the screen is observed without attenuation of the light flux). The strict orientation of the relative position of the second (as part of the LCD) and additional (external) polarization plates, which consists in their parallelism, is associated with the need to ensure uniform changes in the observed glow of the entire screen, since the non-oriented placement of the additional polarization plate relative to the second plate of the LCD can to some extent distort the luminous flux in intensity, introducing a difference in the path of the rays, which affects the quality of the observed image.
Технический результат достигается тем, что в способе регулировки яркости отображения информации на оптоэлектронном табло с жидкокристаллическим дисплеем, в корпусе закрепляют жидкокристаллический дисплей, отображающий информацию, с источником подсветки, расположенным за жидкокристаллическим дисплеем, в корпусе, перед жидкокристаллическим дисплеем, параллельно его наружной поверхности, дополнительно закрепляют поляризационную пластину таким образом, чтобы она могла поворачиваться вокруг своей оптической оси в пределах угла 0°-90°, информацию, отображаемую на подсвечивающемся от источника подсветки жидкокристаллическом дисплее, наблюдают со стороны поляризационной пластины, поворотом поляризационной пластины регулируют яркость отображения информации на оптоэлектронном табло.The technical result is achieved by the fact that in the method of adjusting the brightness of the display of information on an optoelectronic display panel with a liquid crystal display, a liquid crystal display displaying information is fixed in the housing with a backlight source located behind the liquid crystal display, in the housing, in front of the liquid crystal display, parallel to its outer surface, additionally fix the polarization plate so that it can rotate around its optical axis within an angle of 0 ° -90 °, For information displayed on the illuminant source of the LCD backlight, observed by the polarizing plate, the polarizing plate is controlled by turning the brightness display on the optoelectronic board.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1-5.The invention is illustrated in FIG. 1-5.
На фиг. 1 схематично представлено оптоэлектронное табло с регулировкой яркости отображения информации, реализованной предлагаемым способом, где: 1 - корпус, 2 - жидкокристаллический дисплей, отображающий информацию, 3 - источник подсветки, 4 - поляризационная пластина, 5 - кольцевая оправа, обеспечивающая поворот пластины.In FIG. 1 is a schematic diagram of an optoelectronic display with adjustable brightness of the information display implemented by the proposed method, where: 1 is a housing, 2 is a liquid crystal display that displays information, 3 is a backlight source, 4 is a polarizing plate, 5 is an annular frame that allows plate rotation.
На фиг. 2 схематично представлено оптоэлектронное табло с отображаемой информацией, наблюдаемое через поляризационную пластину 4 в исходном угловом положении кольцевой оправы 5, которое соответствует совпадению оптических осей второй поляризационной пластины в жидкокристаллическом дисплее 2 и поляризационной пластины 4 (угловое положение оправы 5 условно изображено в положении 0°).In FIG. 2 is a schematic diagram of an optoelectronic display with information displayed, observed through a
На фиг. 3 схематично представлено оптоэлектронное табло с отображаемой информацией, наблюдаемое через поляризационную пластину 4 при повороте кольцевой оправы 5 (относительно исходного углового положения) на угол 30°.In FIG. 3 schematically shows an optoelectronic display with information displayed, observed through a
На фиг. 4 схематично представлено оптоэлектронное табло с отображаемой информацией, наблюдаемое через поляризационную пластину 4 при повороте кольцевой оправы 5 (относительно исходного углового положения) на угол 60°.In FIG. 4 schematically shows an optoelectronic display with information displayed, observed through a
На фиг. 5 схематично представлено оптоэлектронное табло с отображаемой информацией, наблюдаемое через поляризационную пластину 4 при повороте кольцевой оправы 5 (относительно исходного углового положения) на угол 90°.In FIG. 5 is a schematic diagram of an optoelectronic display with information displayed, observed through a
Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.
В корпусе 1 закрепляют жидкокристаллический дисплей 2, отображающий информацию, с источником подсветки 3, расположенным за жидкокристаллическим дисплеем 2, в корпусе 1 перед жидкокристаллическим дисплеем 2 параллельно его наружной поверхности (на фигуре обозначена ПЖКД) дополнительно закрепляют поляризационную пластину 4 таким образом, чтобы она могла поворачиваться вокруг своей оптической оси в пределах углов 0-90°, информацию, отображаемую на подсвечивающемся от источника подсветки 3 жидкокристаллическом дисплее 2, наблюдают со стороны поляризационной пластины 4, поворотом поляризационной пластины 4 регулируют яркость отображения информации на оптоэлектронном табло.In the
В качестве источника подсветки 3 используют люминесцентную лампу с оптической системой или светодиод (на фигурах источник подсветки 3 изображен условно). Жидкокристаллический дисплей может быть выполнен заодно с источником подсветки 3 (ЖКД, работающий на просвет, см. http://www.gadgetus.org.ua/passivnye-lcd-displei.html).As a source of
Для удобства закрепления поляризационной пластины 4 в кольцевой оправе, обеспечивающей ее поворот, целесообразно использовать поляризационную пластину 4 круглой формы, ее диаметр выбирают из условия полного "покрытия" площади информационного поля ЖКД при повороте пластины в пределах угла 0-90° (т.е. экран ЖКД должен быть как бы "вписан" в область "покрытия" поляризационной пластины при всех возможных ее угловых положениях).For convenience of fixing the
Оптоэлектронное табло с отображаемой информацией, в зависимости от углового положения кольцевой оправы 5, условно представлено на фиг.2-5.Optoelectronic scoreboard with the displayed information, depending on the angular position of the
Применение поворачивающейся, дополнительно закрепленной перед ЖКД, поляризационной пластины 4, позволяет достаточно просто реализовать функцию плавной (недискретной) регулировки наблюдаемой яркости свечения дисплея и, таким образом, обеспечить возможность ее индивидуальной подстройки при визуальном считывании информации. Данная особенность, а также конструктивная простота оптоэлектронных табло, содержащих в своей основе жидкокристаллический дисплей, регулировка яркости отображения информации в которых может быть реализована предлагаемым способом, обеспечивают упрощение методики создания таких устройств.The use of a rotating, additionally fixed in front of the LCD, polarizing
В результате поиска, на основании источников патентной и технической информации, не обнаружены способы с совокупностью существенных признаков, совпадающих с предлагаемым изобретением и обеспечивающих заявляемый технический результат, таким образом, предлагаемое изобретение представляет собой техническое решение задачи, являющееся новым и обладающим изобретательским уровнем.As a result of the search, based on the sources of patent and technical information, no methods were found with a combination of essential features that coincide with the invention and provide the claimed technical result, thus, the invention is a technical solution to the problem, which is new and inventive.
Простота предлагаемого способа предоставляет широкие возможности конструктивной реализации устройства и не требует для этого специальных средств и технологий изготовления. Таким образом, предлагаемое техническое решение является промышленно применимым и отвечает всем критериям патентоспособности.The simplicity of the proposed method provides ample opportunities for the constructive implementation of the device and does not require special tools and manufacturing techniques. Thus, the proposed technical solution is industrially applicable and meets all the criteria of patentability.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016107191A RU2628917C1 (en) | 2016-02-29 | 2016-02-29 | Method of regulating brightness of displaying information on optoelectronic tablet with liquid crystalline display |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016107191A RU2628917C1 (en) | 2016-02-29 | 2016-02-29 | Method of regulating brightness of displaying information on optoelectronic tablet with liquid crystalline display |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2628917C1 true RU2628917C1 (en) | 2017-08-22 |
Family
ID=59744829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016107191A RU2628917C1 (en) | 2016-02-29 | 2016-02-29 | Method of regulating brightness of displaying information on optoelectronic tablet with liquid crystalline display |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2628917C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2139559C1 (en) * | 1997-08-04 | 1999-10-10 | ОПТИВА, Инк. | Liquid-crystal display |
| US6460998B1 (en) * | 1999-03-08 | 2002-10-08 | Seiko Epson Corporation | Adjustment mechanism and projector employing the same |
| US6795139B1 (en) * | 1999-05-17 | 2004-09-21 | Nitto Denko Corporation | Polarizing element, optical element, polarized light supply unit and liquid-crystal display device |
| WO2007126148A1 (en) * | 2006-04-28 | 2007-11-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | Display, instrument panel, optical system and optical instrument |
| RU2523040C2 (en) * | 2012-10-02 | 2014-07-20 | ЭлДжи ЭЛЕКТРОНИКС ИНК. | Screen brightness control for mobile device |
-
2016
- 2016-02-29 RU RU2016107191A patent/RU2628917C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2139559C1 (en) * | 1997-08-04 | 1999-10-10 | ОПТИВА, Инк. | Liquid-crystal display |
| US6460998B1 (en) * | 1999-03-08 | 2002-10-08 | Seiko Epson Corporation | Adjustment mechanism and projector employing the same |
| US6795139B1 (en) * | 1999-05-17 | 2004-09-21 | Nitto Denko Corporation | Polarizing element, optical element, polarized light supply unit and liquid-crystal display device |
| WO2007126148A1 (en) * | 2006-04-28 | 2007-11-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | Display, instrument panel, optical system and optical instrument |
| RU2523040C2 (en) * | 2012-10-02 | 2014-07-20 | ЭлДжи ЭЛЕКТРОНИКС ИНК. | Screen brightness control for mobile device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10146093B2 (en) | Mirror display | |
| DE102016117045B4 (en) | Opacity control of a measuring device | |
| CN105793763A (en) | See-through head mounted display with liquid crystal module for adjusting brightness ration of combined images | |
| US6847428B1 (en) | Camera having a liquid crystal display device | |
| US10871653B1 (en) | Viewing direction independent single-layer, pixelated light dimming filter | |
| WO2020192370A1 (en) | Display panel and display device | |
| CN108508601B (en) | image display device | |
| CN109073921B (en) | Switch type mirror panel and switch type mirror device | |
| US10091471B2 (en) | Display panel, display device as well as control method and preparation method thereof | |
| CN105445951B (en) | Stereoscopic image display | |
| WO2012060306A1 (en) | Display system, mobile terminal, and electronic equipment | |
| WO2018120301A1 (en) | Transparent liquid crystal display panel and display device comprising same | |
| US20160266428A1 (en) | Illumination Device, Dedicated Eyeglasses Thereof, Analyzer Thereof and an Illumination System | |
| US9448449B2 (en) | Glare reduction system | |
| JPWO2018221598A1 (en) | Infrared and visible light control devices | |
| RU2628917C1 (en) | Method of regulating brightness of displaying information on optoelectronic tablet with liquid crystalline display | |
| RU166197U1 (en) | OPTOELECTRONIC SCREEN WITH ADJUSTMENT OF BRIGHTNESS OF THE DISPLAY OF INFORMATION | |
| WO2021082351A1 (en) | Optical gradient system and method | |
| US3694054A (en) | Color display system utilizing plural birefringent elements having different retardances | |
| US5432624A (en) | Optical display unit in which light passes a first cell, reflects, then passes a second cell | |
| CN222671382U (en) | Endoscope Grayscale Card | |
| KR20160054169A (en) | Display using prism | |
| US3782104A (en) | Timer having a color-display system | |
| US9715122B2 (en) | Liquid crystal display system and polarized glasses | |
| WO2022191131A1 (en) | Interference color evaluation method, optical film, polarizing plate, and image display device |