Разработка технических и технологических решений по созданию жидкокристаллических дисплеев для авиационной техники тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.22, кандидат технических наук Дятлов, Владимир Михайлович

• Дятлов, Владимир Михайлович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Дятлов, Владимир Михайлович

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность темы.

Объект исследований.

Цели и задачи работы.

Научная новизна работы.1П

Практическая значимость.

Основные научные положения и результаты, выносимые на защиту.

Структура диссертационной работы.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ ЖДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ.

ДИСПЛЕЕВ И ТРЕБОВАНИЙ К НИМ ПО ТЕХНИЧЕСКИМ И.

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМ ПАРАМЕТРАМ.

1.1 Конструкция и принцип действия жидкокристаллического дисплея

1.2 Методы управления жидкокристаллическим экраном.

1.3 Анализ тактико-технических требований, предъявляемых к жидкокристаллическим дисплеям авиационного применения.

1.4 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1.

2. ГЛАВА 2 ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МОДУЛЯ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ЭКРАНА.

2.1 Снижение влияния бликов на экранах ЖКД Влияние рабочих характеристик матрицы тонкопленочных транзисторов на основные характеристики жидкокристаллического экрана.

2.2 Исследование влияния защитного стекла на параметры модуля жидкокристаллического экрана (модуля индикации).

2.3 Снижение влияния бликов на экранах ЖКД.

2.4 Разработка и исследование конструкции стеклопакета жидкокристаллического экрана.

2.5 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

3. ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА МОДУЛЕЙ ЗАДНЕЙ ПОДСВЕТКИ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ДИСПЛЕЕВ.

3.1 Анализ модулей задней подсветки.

3.2 Способы формирования белого светового потока в СД-МЗП.

3.3 Исследование влияния тепловых факторов на работоспособность светодиодных модулей задней подсветки.

3.4 Способ изготовления гибких, многослойных, печатных плат для светодиодных ламп МЗП.

3.5 Расчёт светотехнических параметров светодиодного ТМЗП.

3.6 Разработка технических решений по разработке МЗП.

3.7 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

4. Глава 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ДИСПЛЕЕВ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИХ РАГИДИЗАЦИИ.

4.1 Обеспечение температурного режима работы ЖКД.1 ООО

4.2 Обеспечение времени готовности жидкокристаллических дисплеев

4.3 Обеспечение совместимости ЖКД с приборами ночного видения

4.4 Разработка технологии производства рагидизированных ЖКД

4.5 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технических и технологических решений по созданию жидкокристаллических дисплеев для авиационной техники»

Актуальность темы

Развитие современных летательных аппаратов неразрывно связано с непрерывно расширяющимся применением цифровых вычислительных микропроцессорных устройств, средств визуализации обстановки и отображения информационных потоков (в том числе о состоянии летательного аппарата, его исполнительных устройств, пилотажной обстановке).

Надежное функционирование современной авиационной техники становится одним из наиболее актуальных как при разработке новых, так и при модернизации уже имеющегося парка летательных аппаратов. Наиболее высокие требования к эксплуатационным и техническим параметрам предъявляются к средствам отображения информации (СОИ), применяемых в самолетах военной и гражданской авиации.

Разработка и производство современных средств отображения информации для применения в экстремальных условиях эксплуатации (в вооружении и военной технике, гражданской авиации, космической технике и др.) является одним из наукоемких и дорогостоящих процессов.

Важное место в этих условиях отводится созданию унифицированных СОИ, которое возможно осуществить двумя принципиально разными путями:

- цифровым преобразованием форматов;

- применением унифицированных дисплеев.

Для реализации первого способа потребуется сверхбыстродействующий цифровой видеопроцессор с частотой (до 500 МГц), большой объем оперативной памяти (до 1 Гбит) и высокоскоростные (до 85 МГц) цифро-аналоговые и аналогово-цифровые преобразователи (ЦАП и АЦП) [1,2].

Гораздо проще второй путь - использование многорежимных унифицированных дисплеев [3]. По мне шло отечественных и зарубежных специалистов, унифицированные дисплеи и СОИ на их основе должны обладать:

- высоким быстродействием, обеспечивающим обработку и выдачу информации в реальном масштабе времени;

- возможностью отображать любой вид информации и их сочетание;

- повышенной информационной емкостью, обеспечивающей работу оператора с принятыми телевизионными и компьютерными стандартами;

- способностью функционировать в экстремальных условиях ведения боевых действий;

- конкурентной способностью на мировом рынке по продаже вооружений и военной техники.

Технический уровень и структура любого средства отображения информации определяются функциональными задачами, решаемыми видом техники, и техническим уровнем оконечного устройства СОИ - дисплея, осуществляющего преобразование электрических сигналов в видимое изображение. Дисплей, как правило, должен выполняться на базовой несущей конструкции и обладать свойством взаимозаменяемости.

Поскольку широко применявшиеся до недавнего времени дисплеи на цветных масочных кинескопах обладают малыми виброустойчивостью, сроком службы, яркостью и практически исчерпали свои возможности по дальнейшему улучшению эксплуатационно-технических характеристик, то, начиная с 1985 года, начались разработки и производство авиационных многофункциональных цифровых жидкокристаллических дисплеев (далее ЖКД) на базе жидкокристаллических экранов с активной матрицей тонкопленочных транзисторов (ЖКЭ АМ ТПТ) [4]

Дополнительным стимулом к внедрению электронных индикаторов служит расширяющееся внедрение в бортовые системы вооружения телевизионных средств наблюдения, разведки и целеуказания, причем для безошибочного считывания информации необходимо введение цветного изображения.

В качестве базового элемента ЖКД были выбраны ЖКЭ АМ ТПТ как наиболее продвинутые в техническом отношении плоские, цветные преобразователи электрический сигнал - свет. И хотя не прекращаются научно-исследовательские работы по разработке других типов плоских экранов для систем электронной индикации летательных аппаратов - тонкопленочных электролюминесцентных экранов на неорганических соединениях AnBVI, вакуумных люминесцентных экранов с прямонакальными катодами, катодолюминесцентных экранов с матрицей автоэмиссионных катодов с полевой эмиссией, матричных светоизлучающих экранов на органических пленках (АМ OLED), которые в настоящее время считаются основными конкурентами ЖКЭ АМ ТПТ.

Анализ зарубежных специалистов в области средств отображения информации показывает, что в настоящее время и, по крайней мере, до 2025 года, ЖКД не имеют реальной альтернанты в авионике. Это обусловлено в первую очередь качеством изображения на ЖКД в условиях высокой внешней освещённости, рисунок 1.

Рис.1- Фотография МЭ-18 (ТНРК.433815.101) при воздействии высокой (100 ООО лк) внешней освещенности На фотографии видно, что при высокой внешней освещенности информация уверенно считывается по всему рабочему полю МФД-38, в то время как матовый черный цвет лицевой панели выглядит светло-серым. Ни один другой тип плоскопанельных дисплеев не имеет такого контраста при высокой внешней освещённости А этот параметр является определяющим для безошибочного считывания информации с авиационных индикаторов. В таблице 1 приведено качественное сравнение ЖКЭ АМ ТПТ и АМ OLED по основным параметрам критичным для использования СОИ в авионике.

Таблица 1 - Качественное сравнение ЖКЭ АМ ТПТ и АМ OLED по основным параметрам критичным для использования СОИ в авионике

Требование Соответствие требованию

АМЖКЭ OLED

1 Высокая устойчивость к экстремальным уровням ударов и вибраций хуже лучше

2 Устойчивая работа при повышенной температуре лучше хуже

3 Малое время готовности при отрицательных температурах хуже лучше

4 Электрическая невосприимчивость и помехозащищенность по отношению к внешним электромагнитным полям хорошая

5 Низкий уровень собственного электромагнитного излучения хуже лучше

6 Минимальная масса прибора хуже лучше

7 Малая потребляемая мощность прибором графика белый или серый фон лучше хуже черный фон. видео хуже лучше

8 Читаемость в условиях высокой освещённости. лучше хуже

9 Колориметрическая стабильность при высокой яркости изображения лучше хуже

10 Срок службы при высокой яркости лучше хуже

И Возможность отображения монохромной и цветовой хорошая информации

12 Возможность отображения динамического видео без задержек и «тянучек» хуже лучше

13 Обеспечение длительного отображения неподвижных изображений без деградации изображения лучше хуже

14 Длительный срок службы (> 20000 часов) в жёстких условиях эксплуатации лучше хуже

15 Массовое производство, широкая номенклатура панелей на коммерческом рынке лучше хуже

16 Коммерческая доступность от стабильных поставщиков с приемлемой стоимостью и уровнем риска снятия с производства лучше хуже

Выводы: по 70% основных требований авионики АМЖКЭ лучше чем OLED

По общему признанию зарубежных экспертов на сегодняшний день, ЖК-технология для дисплеев прямого наблюдения, это технология авионики для всех самолётов, как военных, так и гражданских до 2025 года [5, 6, 7].

До недавнего времени (примерно до середины 80-х годов прошлого века) в США и СССР изделия для вооружения и военной техники (ВВТ). в том числе изделия военной электроники по техническому уровню существенно превосходили алогичные изделия коммерческого назначения. Однако после 80-х годов, когда развернулась научно-техническая революция (особенно в Японии, Германии, Южной Корее и других странах) коммерческие электронные изделия по техническим параметрам стали заметно опережать военные электронные изделия. В то же время, по эксплуатационным характеристикам они существенно уступают требованиям военных стандартов.

Раньше, когда заказчику была необходима новая технология, выделялось государственное финансирование на задачи разработки технологии, создания производственной базы и поддержание производства. Но из-за непрерывного возрастают стоимости первоначальных капитальных вложений, причем с низкой рентабельностью и большим сроком окупаемости, такой подход в значительной степени в настоящее время устарел [8].

Поэтому в США, Европе и России стала развиваться технология, основанная на принципе рагидизации COTS (commercial off-the-shelf), по-русски модернизация «коммерческого изделия, уже лежащего на полке в магазине». Особенно широко рагидизация применяется при разработке ЖКД специального и военного назначения.

Термин «рагидизация» произошел от английского «ruggedization» - в переводе упрочнение, придание жесткости. Соответственно Rugged Liquid Displays - означает рагидизированные ЖК дисплеи, в которых использованы коммерческие ЖКЭ, адаптированные к жестким внешним воздействующим факторам с помощью специальных технических и технологических приемов.

Создание СОИ на основе рагидизации коммерческих экранов для обеспечения летательных аппаратов современными ЖКД является наиболее прагматическим и эффективным по стоимости способом проектирования, разработки и производства ЖКД на ЖКЭ АМ ТПТ для большинства объектов военного и специального назначения. Технология рагидизации ЖКЭ АМ ТПТ остается лидирующей технологией для авиационных дисплеев, включая высококачественные дисплеи кабин истребителей. ЖКЭ АМ ТПТ будут доминировать среди дисплеев среднего размера в следующие 5-10 лет [9, 10].

В настоящее время в России отсутствует производство ЖКД. Освоение полностью отечественной технологии производства ЖКД замкнутого цикла в ближайшие годы целевыми программами развития отечественной электроники, в том числе военной, не предусмотрено. В то же время зарубежные фирмы по ряду причин не поставляют в Россию высокотехнологичные ЖКД, прежде всего военного назначения.

Оптимальным путем решения данной проблемы является организация в России разработки и производства ЖКД с применением электронных компонентов коммерческого и индустриального назначения иностранного производства (материалов, полупроводниковых и светоизлучающих структур, а также экранов иностранного производства), доработанных до требования Минобороны России и других потребителей

Данный подход особенно актуален для нашей страны, где главной проблемой любого производства является нехватка финансовых средств для долгосрочных капитальных вложений с малой нормой прибыли и большим сроком окупаемости, и в то же время нарастает опасность утраты российскими предприятиями своих традиционных секторов рынка вооружений и авиакосмического приборостроения

Рагидизация позволяет использовать СОИ с самыми высокими светотехническими характеристиками из имеющихся в мире, оперативно без значительных капитальных вложений обеспечить требуемые тактико-технические требования к ЖКД (включая требования по внешним воздействующим факторам), а также модернизировать их по мере появления более качественных ЖКЭ АМ ТПТ. формировать и завоевывать рынок специализированных. ЖКД.

Спецификой применения ЖКД в бортовой аппаратуре, как и в других системах ВВТ, является необходимость гарантированной устойчивости ЖКД (сохранение работоспособности и приемлемого уровня качества изображения) к внешним воздействующим факторам (ВВФ), в том числе повышенной и пониженной температуры воздуха, вибраций и ударов и др., что не обеспечивается коммерческими дисплеями.

Таким образом, научное обоснование технических решений конструирования и разработка технологии изготовления жидкокристаллических дисплеев для бортовой аппаратуры летательных аппаратов с повышенными эксплуатационно-техническими характеристиками являются весьма актуальными, что обусловило необходимость их постановки и решения в настоящей работе

Объект исследований

Объектом исследований в диссертационной работе являются физические и технические возможности для значительного улучшения технических и эксплуатационных характеристик жидкокристаллических дисплеев на основе ЖКЭ с активной матрицей тонко пленочных транзисторов.

Цели и задачи работы

Целью работы является обоснование технических решений и разработка технологии производства жидкокристаллических дисплеев для бортовых средств отображения информации летательных аппаратов.

Разработка жидкокристаллических дисплеев для бортовой аппаратуры летательных аппаратов с повышенными эксплуатационно-техническими характеристиками включает выполнение исследований по ряду важнейших ее составляющих, таких как:

- определение требований к жидкокристаллическим дисплеям военного и специального назначения, прежде всего требований по внешним воздействующим факторам и светотехническим параметрам;

- выявление элементов конструкции ЖКД, которые необходимо адаптировать к условиям применения дисплеев;

- разработка технических решений по обеспечению стойкости выявленных «слабых» элементов к воздействию внешних факторов; разработка технологии производства ЖКД, удовлетворяющих повышенным требованиям бортовой аппаратуры летательных аппаратов [3].

Научная новизна работы

Комплексные исследования по разработке жидкокристаллических дисплеев на основе ЖКЭ ТПТ, удовлетворяющих современным и перспективным требованиям бортовых средств отображения информации летательных аппаратов военного и гражданского назначения, в данной работе выполнены впервые.

К основным научным результатам диссертационной работы, полученным впервые, относятся перечисленные ниже результаты.

1. Обоснованы способы обеспечения высоких характеристик ЖКД, разработаны их конструкции и технология изготовления, организовано производство жидкокристаллических экранов с расширенным диапазоном рабочих температур.

2. Выявлено влияние защитного антиотражающего светофильтра на параметры модуля жидкокристаллического экрана.

3. Предложена конструкция стеклопакета жидкокристаллического экрана.

4. Разработаны способы уменьшения времени готовности жидкокристаллических дисплеев.

5. Предложен способ формирования белого светового потока в модулях задней подсветки на основе светодиодов.

6. Предложены конструктивные решения по разработке торцевого модуля задней подсветки.

7. Исследованы пути обеспечения совместимости жидкокристаллических дисплеев с приборами ночного видения.

8. Предложены конструктивные решения по производству рагидизированных ЖКД и экспериментально исследованы их эксплуатационные и технические характеристики в реальных условиях эксплуатации летательных аппаратов.

Практическая значимость

Полученные в диссертации результаты позволили:

- сформулировать пути решения проблемы оснащения летательных аппаратов современными жидкокристаллическими дисплеями;

- разработать комплексно-целевую программ}'" «Создание и развитие видеомодулей и их компонентов для средств отображения информации вооружения и военной техники», шифр «Отображение -2020»; сформулировать основные принципы производства модулей жидкокристаллических дисплеев; разработать общие технические требования к модулям жидкокристаллических дисплеев бортовых средств отображения информации летательных аппаратов военного и гражданского назначения;

- разработать конструкторскую и технологическую документацию .для производства жидкокристаллических дисплеев.

- разработать и организовать производство ряда жидкокристаллических дисплеев, которыми оснащены летательные аппараты, в том числе самолёты: Су-27СМ, Су-ЗОМКИ, Су-ЗОМКА, Су-ЗОМКМ, Су-34, Су-35, Т-50, МиГ-29СМТ, МиГ-29К, МиГ-29КУБ, МиГ-29КС, МиГ-29КМ/М2, МиГ-29ЦРа/ЦВ, МиГ-35; вертолёты: Ка-31, Ка-50, Ка-52, Ка-бОУ, Ми-26, Ми-28Н.

Созданные в рамках данной работы ЖКД находятся в русле современного развития средств отображения информации для бортовых СОИ, обеспечивают требуемое качество и высокую конкурентоспособность, техническую, экономическую и эксплуатационную эффективность разработок средств отображения информации на период 2010 - 2020 годов.

Результаты проведенных при выполнении данной работы исследований и разработок обеспечили высокий уровень следующих научноисследовательских работ: НИР «ЖКМ-ПАК ФА», НИР «МФД-ИМА», НИР «Конструктор-КБО-ЖКМ», НИР «ЖКМ-ИМА», НИР «Демонстратор-ЖКМ», НИР «Прожектор», НИР «Обеспечение МФИ-1-6». НИР «Перспектива 26», НИР «Сажем-6», НИР «Мираж-ЖКМ», НИР «Зеркало-ЖКМ», НИР «Зенит», НИР «Легат», НИР «Луг», НИР «СД-МФИ-ЮМ», - выполненных под научным руководством соискателя.

Основные научные положения и результаты, выносимые на защиту

1. Общие технические требования к жидкокристаллическим дисплеям для авиационной техники.

2. Технические решения по обеспечению работоспособности жидкокристаллических экранов в жестких условиях эксплуатации.

3. Способы повышения светотехнических параметров торцевого модуля задней подсветки на светодиодах.

4. Конструктивные решения и технология производства жидкокристаллических дисплеев для авиационной техники, обеспечивающие выполнение повышенных эксплуатационно-технических требований.

Структура диссертационной работы

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы.

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы и структура диссертации, сформулированы цель исследований- научная новизна, практическая значимость работы и научные положения и результаты, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу состояния с разработкой жидкокристаллических дисплеев и его составных частей, Рассмотрена их конструкция, принципы работы. Проведен анализ тактико-технических характеристик, предъявляемых к ЖКД летательных аппаратов.

Во второй главе приведены результаты исследований элементов конструкции модуля жидкокристаллического экрана Проведена оценка влияния рабочих характеристик тонкопленочных транзисторов на основные характеристики жидкокристаллического экрана. Рассмотрены различные аспекты влияния защитного стекла на параметры модуля жидкокристаллического экрана. Предложена конструкция стеклопакета жидкокристаллического экрана и приведены результаты исследований его светотехнических параметров.

Третья глава посвящена исследованию модулей задней подсветки жидкокристаллического дисплея. Рассмотрены различные варианты построения модулей задней подсветки. Приведены результаты исследований способов формирования белового светового потока в модулях задней подсветки на основе светодиодов, а также влияния тепловых факторов на его работоспособность. Предложена конструкция и разработан торцевой модуль задней подсветки ЖКД, приведены результаты исследований его параметров.

В четвертой главе изложены результаты исследований эксплуатационно -технических характеристик разработанных жидкокристаллических дисплеев. Приведены результаты исследований по обеспечению работоспособности жидкокристаллических дисплеев в широком диапазоне температур, а также его времени готовности. В данной главе также рассмотрены вопросы обеспечения совместимости жидкокристаллических дисплеев с приборами ночного видения. Обоснована технология рагидизации и разработаны жидкокристаллические дисплеи для гражданской и военной авиации.

В заключении приводятся основные научные результаты, полученные в работе.

Заключение диссертации по теме «Организация производства (по отраслям)», Дятлов, Владимир Михайлович

4.5 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

1. Установлено, что физическая граница работы ЖКД на базе рагидизированных МЖКЭ определяется температурным диапазоном существования нематической фазы жидкого кристалла. Для ЖКД, функционирующего в реальных условиях эксплуатации (воздействие прямой солнечной засветки, повышенная температура окружающей среды, внутренний подогрев от задней подсветки), перегрев ЖК материала выше температуры точки просветления неизбежен.

2. Выявлено, что для предотвращения перегрева ЖК материала в ЖКД на базе рагидизированных МЖКЭ требуются специальные конструкторские и технологические меры, обеспечивающие- минимизацию нагрева ЖК материала от модуля задней подсветки;

- уменьшение поглощения солнечного излучения в МЖКЭ;

- оптимальное использование систем активного и пассивного охлаждения МЖКЭ в ЖКД;

- использование кондиционированного воздуха в условиях открытой кабины ЛА; применение (по возможности) козырьков и других устройств, предотвращающих попадание на ЖКД солнечного светового потока под углами близкими к нормали

3. Показано, что время готовности ЖКД на базе рагидизированных МЖКЭ зависит от температуры окружающей среды и от электрической мощности, подаваемой на нагреватели электролюминесцентных ламп задней подсветки и нагреватель жидкокристаллического экрана.

В среднем для обеспечения времени готовности жидкокристаллического экрана 5 минут при температуре окружающей среды -60°С, требуется 0,24-^0,30 ватта электрической мощности подогрева на квадратный сантиметр изображения ЖКД, а без деградации электролюминесцентных ламп -0,22-Ю,24 ватта

4. Выявлено, что изображение на ЖКД в диапазоне температур от -39°С до +70°С появляется практически мгновенно при подаче питающих напряжений, но многократное включение ЖКД при отрицательных температурах и недостаточном прогреве электролюминесцентных ламп задней подсветки приводит к постепенной деградации модуля задней подсветки ЖКД и снижению максимальной яркости.

В связи с этим при отрицательных температурах модуль задней подсветки рекомендуется включать только после прогрева электролюминесцентных ламп до +15°С.

5. Для снижения коэффициента зеркального отражения разработаны и внедрены в конструкцию МЖКЭ защитные антиотражающие светофильтры с коэффициентом зеркального отражения меньшим чем 1%;

6. Для уменьшения тепловой нагрузки на ЖКЭ со стороны задней подсветки в конструкцию МЖКЭ введены специальные теплозащитные элементы, снижающие тепловую нагрузку на ЖКЭ на 40%. Дополнительного снижения тепловой нагрузки на 50% можно достичь с помощью использования светодиодной задней подсветки;

7. Повышение стойкости стеклопакета ЖКЭ к механическим нагрузкам достигается применением оптического клея с необходимыми модулем упругости и твердости, а также соответствующим креплением краев I стеклопакета к несущей рамке.

8. Установлены принципы рагидизации и разработана технология рагидизации ЖКД.

Разработанная технология освоена в ОАО «РПКБ», где создан специальное производство, рассчитанное на изготовление 250 рагидизированных авиационных ЖКД (с размером изображения от 10 до 39 см по диагонали) в год при односменной работе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Поставленная в работе цель научного обоснования технических решений конструирования и разработки технологии изготовления жидкокристаллических дисплеев для бортовой аппаратуры летательных аппаратов с повышенными эксплуатационно-техническими характеристиками является актуальной и решена на основе теоретических и экспериментальных исследований, базирующихся на обосновании рациональной и оптимальной структуры жидкокристаллических дисплеев и методах обеспечения и оценки их эксплуатационно-технических характеристик.

По результатам проведенных исследований:

1. Разработаны типовые электрическая и оптическая схемы МЖКЭ, определена необходимая элементная база для реализации экранного модуля, обеспечивающая его соответствие техническим требованиям в условиях внешних воздействий.

Предложен стеклопакет для МЖКЭ, включающего в свой состав рагидизированный ЖКЭ, ЗАС, ТПН и оптические клеи и компаунды, интегрирующие крепёжные узлы. Конструкция стеклопакета не имеет аналогов. На созданную конструкцию стеклопакета получен патент на изобретение. Разработан комплект рабочей конструкторской документации.

Разработанная конструкция стеклопакета увеличивает жёсткость, ударопрочность, ударостойкость ЖКЭ, повышает контраст изображения при высокой внешней освещённости, расширяет диапазон рабочих температур ЖКЭ и обеспечивает герметизацию краёв поляризатора и драйвера, предотвращая попадание жидкости.

2. Для снижения бликов разработана конструкция жидкокристаллического дисплея со сферической вогнутой формой для кабины пилота. Одинаковый радиус кривизны имеют все слои экрана. Данный способ основан на удалении из поля зрения наблюдателя, например пилота, изображений всех ярких (б ликующих) предметов или размытия этих изображений для наблюдателя. Вогнутые поверхности элементов экрана формируют паразитные изображения объектов так, как сферические зеркала.

3. На основе анализа основных технических требований к ЖКД для авиационной техники определена конструкция ТМЗП, разработана электрическая схема и выявлена необходимая элементная база для реализации торцевого модуля задней подсветки, обеспечивающая его стойкость к внешним воздействиям.

Разработан комплекты рабочей конструкторской документации на ТМЗП-и изготовлены образцы ТМЗП-23-А и ТМЗП-23-М, превосходящие по своим параметрам лучшие образцы.

4. Предложены оригинальные конструкция и технология изготовления многослойных печатных плат, монтажа СД на металлические печатные платы с последующей посадкой МПП на радиатор, обеспечивающие тепловое сопротивления, сравнимое с тепловым сопротивлением зарубежных металлических печатных плат.

5. Разработан способ улучшения равномерности подсветки и эффективности использования светового потока существующих систем подсветки. Предложены варианты исполнения, в которых полосковый поляризатор выполнен в виде пятен или полос переменной ширины, распределение которых выравнивает яркость по поверхности.

6. Разработан способ повышения однородности ночной подсветки и надежности ЖКД. Это достигается тем, что в ЖКД источники света дневной подсветки расположены сразу за жидкокристаллической ячейкой 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.

7. Установлено, что физическая граница работы ЖКД на базе рагидизированных МЖКЭ определяется температурным диапазоном существования нематической фазы жидкого кристалла.

Для ЖКД, функционирующего в реальных условиях эксплуатации (воздействие прямой солнечной засветки, повышенная температура окружающей среды, внутренний подогрев от задней подсветки), перегрев ЖК материала выше температуры точки просветления неизбежен.

Выявлено, что для предотвращения перегрева ЖК материала в ЖКД на базе рагидизированных МЖКЭ требуются специальные конструкторские и технологические меры.

8. Показано, что время готовности ЖКД на базе рагидизированных МЖКЭ зависит от температуры окружающей среды и от электрической мощности, подаваемой на нагреватели электролюминесцентных ламп задней подсветки и нагреватель жидкокристаллического экрана.

Установлено, что для обеспечения времени готовности жидкокристаллического экрана 5 минут при температуре окружающей среды -60°С, требуется от 0,24-н0,30 ватта электрической мощности подогрева на квадратный сантиметр изображения ЖКД

Установлено, что изображение на рагидизированных ЖКД в диапазоне температур от -40°С до +70°С появляется практически мгновенно при подаче питающих напряжений, но многократное включение ЖКД при отрицательных температурах и недостаточном прогреве электролюминесцентных ламп задней подсветки приводит к постепенной деградации модуля задней подсветки ЖКД и снижению максимальной яркости

В связи с этим при отрицательных температурах модуль задней подсветки рекомендуется включать только после прогрева электролюминесцентных ламп до +15°С.

9. Установлены принципы рагидизации и разработана технология рагидизации ЖКД.

10. Для снижения коэффициента зеркального отражения разработаны и внедрены в конструкцию МЖКЭ защитные антиотражающие светофильтры с коэффициентом зеркального отражения меньшим, чем 1%.

11. Для уменьшения тепловой нагрузки на ЖКЭ со стороны задней подсветки разработаны специальные теплозащитные элементы, снижающие тепловую нагрузку на ЖКЭ.

12. Повышение стойкости стеклопакета ЖКЭ к механическим нагрузкам достигается применением оптического клея с необходимыми модулем упругости и фотоупругости, а также соответствующим креплением краев стеклопакета к несущей рамке.

13. Установлено, что приклеивание защитных антиотражающих стекол обеспечивает повышение стойкости ЖКД к вибрациям.

14. Исследованы и выявлены основные причины возникновения Мига дефектов в рагидизированных ЖКД.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Дятлов, Владимир Михайлович, 2012 год

1. J. Mamiya "Digital Packet Video Link for a Next-Generation Video Interface, and its System Architecture" /Digest of Technical Papers, International Symposium of the SID, 2000/ c. 456-458.

2. H. Kikuchi, T. Fukuzaki, R. Kamaki and T. Takeshita "Gigabit Video Interface: a Fully Serialized Transmission System for Digital Moving Pictures" /Review Sony Corporation, 1998/c. 9-10.

3. D.J. Hopper "1000 X difference between current displays and capability of human visual system: payoff potential for affordable defense systems" /Cockpit Displays VII: Displays for Defense Applications, Proceeding of SPIE, Volume 4022, 2000/ c. 378-379.

4. M.J. Steffensmeier, M.J. Nimmer, G. Peng, J.D. Russell, J.P. Henderson "OLED displays in military application" /Defense, Security and Cockpit Displays, Proceeding of SPIE, Volume 5443, 2004/ с. 114-120.

5. J. Thomas, R. Roach "Flat-panel display for ground-environment military displays" / Cockpit and Future Displays for Defense and Security, Proceeding of SPIE, Volume 5801, 2005/ c. 31-38.

6. J.C. Byrd "Lessons learned from the OIS saga" !Cocl<pit Displays VI: Displays for Defense Applications, Proceeding of SPIE, Volume 3690, 1999/ c. 34-39.

7. R.D. Seinfeld, R. Herman "Using Commercial AMLCD panels for a wide range of dual use application" ¡Cockpit Displays VI: Displays for Defense Applications, Proceeding of SPIE, Volume 3690, 1999/c. 26-33.

8. C.T. Deloy, C.W. McCauley "LCD Ruggedization for Sever Environments" /Cockpit Displays IX: Displays for Defense Applications, Proceeding of SPIE, Volume 4712, 2002/ c. 166-177.

9. J. A. Castellano, "Liquid Gold: The Story of Liquid Crystal Displays and the Creation of an Industry" /World Scientific Publishing , New York, 2005/ c. 24-32.

10. Жданов С.И. Жидкие кристаллы, Москва, «Химия», 1979 г с. 12-22.

11. Y.S. Chandrasekhar, "Liquid Crystals" /Cambridge University Press, 1999/ c.38-39.

12. M. Schadt and W. Helfrich, "Voltage-dependent optical activity of a twisted nematic liquid crystal" /Applied Physical Letters, Volume 18, 1979/ c. 127-128.

13. Сухариер A.C. Жидкокристаллические индикаторы, Москва, «Радио и связь» 1991г., с. 68-75.

14. P. J. Collings and J. S. Patel, "Handbook of Liquid Crystal Research" /Oxford University Press, 1997/ c. 45-74.

15. N. A. Clark and S. T. Lagerwall, "Submicrosecond bistable electro-optic switching in liquid crystals" /Applied Physical Letters, Volume 36,1980/ c. 899-901.

16. E. Lueder, "Liquid Crystal Displays" /Wiley-SID Series, 2005/ c. 211-238.

17. Дятлов B.M. Разработка технологии производства глубоко рагидизированных ЖКД. Научно-технический сборник «Военная электроника и электротехника», Труды 22 ЦНИИИ Минобороны России,2011 г, вып. 63 (часть 2), с. 175-193.

18. S.M. Sze, "Phisics of Semiconductor Diveces" /Wiley New York, 1981/ c. 79-80.

19. T. Tsukada, "TFT/LCD: liquid-crystal displays addressed by thin-film transistors", /Gordon and Breach, 1996/ c. 28-35.

20. A. Lewis, G. Espo, H. Yuan, T. Fiske, D. Siemens and C. Petti, "Military displays based on a dual-use AMLCD technology"'' /Cockpit Displays VI: Displays for Defense Applications, Proceeding of SPIE, Volume 3363, 1998/ c. 93-99.

21. W. den Boer, "Active Matrix Liquid Crystal Displays: Fundamentals and Applications", Newnes (2005).

22. S. T. Gulati, "Mechanical Reliability of LCD Panels under Static Loading" /Digest of Technical Papers, International Symposium of the SID, 2004/ c. 223-227.

23. R. Smith-Gillespie, W. Bandel, "LCD Ruggedization in Displays with Optically Bonded AR Glass Lamination" /Digest of Technical Papers, International Symposium of the SID, 2006/ c. 328-331.

24. R. Smith-Gillespie, "Ruggedized flat panel displays using COTS components"

25. Display Technologies and Applications for Defense, Security, and Avionics II, Proceeding of SPIE, Volume 6956, 2008/ c. 69560G1-69560G10.

26. Дятлов В.M. Разработка и исследование конструкции стеклопакета жидкокристаллического экрана. Научно-технический сборник «Военная электроника и электротехника», Труды 22 ЦНИИИ Минобороны России, 2010 г, вып. 62, с. 270-279.

27. G.R. Jones, E.F Kelley, T.A. Germer, "Specular and Diffuse Reflection Measurements of lectronic Displays" /Digest of Technical Papers, International Symposium of the SID, 1996/c. 123-126.

28. Фурман Ш.А. Тонкослойные оптические покрытия, Ленинград, Машиностроение, 1977 г., с. 178-295.

29. Крылова Т.Н. Интерференционные покрытия, Ленинград, Машиностроение, 1973 г., с.256-281.

30. Абдуев А.Х., Ахмедов А.К., Дятлов В.М., Селиверстов В.И., Жидкокристаллический экран. Патент № 2285280 от 10.10.2006 г.

31. Абдуев А.Х. Дятлов В.М., Дятлов М.В., Савина Е.В., Селиверстов В.И. Жидкокристаллический экран. Патент № 2304296 от 10.08.2007 г.

32. Абдуев М.Х., Дятлов В.М., Дятлов М.В., Никулин Ю.Г., Савина Е.В. Экран. Патент № 2439638, от 10.01.2012 г.

33. Gorman D.J. "Vibration Analysis of Plates by Superposition Method" /New Jersey: World Scientific, 1999/ c. 23-39.

34. Smith R., Bandel W. "LCD Ruggedization in Displays with Optical Bonded AR Glass Lamination" /Digest of Technical Papers, International Symposium of the SID, 2008/c. 568-574.

35. Armstrong J.B., Henz J.M., Dodd S.R. "Accommodation of COTS LCDs in military displays" /Cockpit Displays VI: Displays for Defense Applications, Proceeding of SPIE, Volume 3363, 1998/c. 83-91.

36. Cave L.В.,"16,1" COTS display development and certification" ¡Cockpit Displays VI: Displays for Defense Applications, Proceeding of SPIE, Volume 3363, 1998/ c. 377-389.

37. Абдуев А.Х., Абдуев М.Х., Дятлов В.М., Дятлов М.В. Терморегулируемый жидкокристаллический экран. Патент №2304797 от 20.08.2007 г.

38. Абдуев А.Х., Абдуев М.Х., Дятлов В.М., Дятлов М.В. Термоэлектрический элемент. Патент;№ 2310950 от 20.11.2007

39. Абдуев А.Х., Абдуев М.Х., Дятлов В.М., Дятлов М.В. Твердотельный тепловой насос и жидкокристаллический экран с ним. Патент № 2339062 от 20.11.2008 г.

40. Абдуев М.Х., Дятлов В.М., Дятлов М.В., Селиверстов В.И., Сёмаш А.А Термокомпенсируемый жидкокристаллический экран. Патент № 2316799 от 10.02.2008 г.

41. Abileach A., "Displays for Avionics Applications" /SID- Detroit-Displays for Automotive applications, 1995/ c. 121-124.

42. Abileach A., "Environmental Tests of Polarizer for Avionics or Automotive Applications" /Cockpit Displays IV: Flat Panel Displays for Defense Applications, Proceeding of SPIE, Volume 3057, 1997/c. 187-191.

43. Абдуев M.X., Дятлов B.M., Дятлов M.B , Никулин Ю.Г., Селиверстов В.И., Семаш A.A. Рагидизированный жидкокристаллический экран. Патент № 2388031 от 27.04.2010 г.

44. Tannas L.E.,"AMLCD Resizing" /Cockpit Displays VIII: Displays for Defense Applications, Proceeding of SPIE, Volume 4362, 2001/ c. 288-293.

45. Hogg D., Mackenzie I.С , "Development of Production Process for COTS glass remanufacture for use in avionic displays" ¡Cockpit Displays VIII: Displays for Defense Applications, Proceeding of SPIE, Volume 4362, 2001/ c. 278-287.

46. Folioweil D., Mller S., "Environmental Performance of Re-Sized Commercially Available AMLCD Panels" /Cockpit Displays IX: Displays for Defense Applications, Proceeding of SPIE, Volume 4712, 2002/ c. 120-131.

47. Wright J., Woo H., "Resized 4ATI AMLCD Glass for Cockpit Applications"

48. Defense, Security, Cockpit and Future Displays //, Proceeding of SPIE, Volume 6225, 2006/ c. 62250F1-62250F7

49. Абдуев М.Х., Дятлов В.М., Дятлов М.В., Селиверстов В.И., Стойков С.П. Способ изменения размеров жидкокристаллической ячейки. Патент № 2318228 от 27.02.2008 г.

50. Altadonna L., Brady L., "Completing the LCD Backlight Manufacturing Development Program" /Cockpit Displays IV: Flat Panel Displays for Defense Applications, Proceeding of SPIE, Volume 3057, 1997/ c. 536-544.

51. Kalmanash M., Gayathry S., "Dual Mode Backlight Systems for Avionics AMLCDs" / Cockpit and Future Displays for Defense and Security, Proceeding of SPIE, Volume 5801, 2005/ c. 456-468.

52. Errikos A., "LED Backlights" ¡Display Technologies and Applications for Defense, Security, and Avionics IL Proceeding of SPIE, Volume 5801, 2005/ c. 4958.

53. Mikoshiba S., "Backlight Systems LCDs" / Digest of Technical Papers, Crystal Valley Conference on LCD Backlights, 2005/ с 3-4.

54. Essay S.E., Chung Y.S., Lee G.J., "An Analysis of Current BLU Technology and Issues in LED BLU" / Digest of Technical Papers, IDMC 2007/ c. 467-468.

55. Webster R.P., Randall C.P., "Comparison of a illumination in technology aviation AMLCDs" ¡Cockpit Displays VII: Flat Panel Displays for Defense Applications, Proceeding of SPIE, Volume 4022, 2000/ c. 361-368.

56. Grabski G., Gurra W., Greena J., "High Performance RGB LED Backlight in High Temperature Environment" /Display Technologies and Applications for Defense, Security, and Avionics II, Proceeding of SPIE, Volume 6956, 2008/ c. 69560J1 69560J8.

57. Smith-Gillespie R., "Advanced flat panel display backlighting techniques" /Display Technologies and Applications for Defense, Security, and Avionics II, Proceeding of SPIE, Volume 6956, 2008/ с. 69560K1 69560K11.

58. Nodari M., Zaraga F., Grassetti R., "Implementation of an LED backlight for avionics displays" /Journal of the SID 16/2, 2008/ c. 343-349.

59. Kobayashi S., Mikoshiba S., Lim S , "LCD Backlights" /Wiley SID Series in Display Technology, 2009/ c. 273

60. Grave A.D., Olson S., Brown P., "Enchaced AMLCD and Backlight for Extended Luminance Range and Sunlight Readability" /Cockpit Displays II: Proceeding of SPIE, Volume 2462,1995/ c. 292-301.

61. Marentic M., "LCD Backlight Performance over the Military Operating Temperature Range" / С oclqyit Displays II: Proceeding of SPIE, Volume 2462, 1995/ c. 302-308.

62. Allen P.C., Barnes A.D., Сое S.E., Davidson C., "High Performance backlights: a new approach" /Cockpit Displays II: Proceeding of SPIE, Volume 2462, 1995/ c. 309-313.

63. Абдуев A.X., Абдуев M.X., Дятлов B.M., Дятлов М.В., Никулин Ю.Г. Жидкокристаллический экран Патент № 2330317 от 27.07.2008 г.

64. Suzuki Н., Higuchi М., Yang Y., "Twisted S-Shaped Light Pipe for Highly Efficient Coupling between LED and Light Guide in Backlight System" / Digest of Technical Papers, International Symposium of the SID, 2007/ c. 38-41.

65. Choi S.S., Bae H.C., Kim W.J., Choi J.C., "Ultra-Slim TV Module Technology" / Digest of Technical Papers, International Symposium of the SID, 2009/ c. 720-722.

66. Hsu Y.J., Chien K.W., Chen W.J, "Smart Portable Display System with Adjustable Color Gamut Control using Dual LED Light Sources" /Digest of Technical Papers, International Symposium of the SID. 2006/ c. 1517-1519.

67. Hwang J.H., Slain D.M., "Enhancement of Brightness and Uniformity by LED Backlight Using a Total Internal Reflection (TIR) Lens" /Digest of Technical Papers, International Symposium of the SID, 2008/c. 1645-1647.

68. Yang P.Д., Chen Y.W., "Improvement of Thermal Uniformity of LED Backlight Module by Irregular Bracket Design" /Digest of Technical Papers, International Symposium of the SID, 2009/ c. 830-833.

69. Yoshida Y., Otoi K., Mori T , Toimzawa K., "Recent Trend of LED Backlight with Local Dimming and its Application for Multi-Primary-Color Displays" /Digest of Technical Papers, International Symposium of the SID, 2011/ c. 773-776.

70. Chen 1.Д., Hardev V.W., "A High-Efficiency Wide-Color-Gamut Solid-State Backlight System for LCDs Using Quantum Dot Enhancement Film" /Digest of Technical Papers, International Symposium of the SID, 2012/ c. 895-897.

71. Kim M.C., Kim D.Y., "High-Luminance Primary-Color Display" /Digest of Technical Papers, International Symposium of the SID, 2011/ c. 1257-1260.

72. Абдуев M.X., Дятлов В.M., Дятлов M.B., Селиверстов В.И., Сёмаш A.A. Жидкокристаллический экран. Патент № 2309441 от 27.10.2007 г.

73. Lin S.Y., Chang C.S., Wu С.S., Chuan C.C., "Rapid and Non-destructive Lifetime Estimation Method for LED Backlight Displays" /Digest of Technical Papers, International Symposium of the SID, 2010/c. 1448-1451.

74. SPECIFICATIONS FOR NICH1A CHIP TYPE WARM WHITE LED79. "Thermal Management of Golden Dragon LED" /OSRAM Application Note, August 7, 2002/ c. 1-8.80. "Thermal Management Design of LEDs" /NICHIA Application Note, October 31, 2003/ c. 1-7.

75. Vikuiti™ Brightness Enhancement Film (BEF). Microreplicated Prism Film. /Electronic Display Lighting Optical Systems Division 3M Center, 2002/ c.1-2.

76. Vikuiti™ Vikuiti™ Dual Brightness Enhancement Film-Diffuse 400 (DBEF-400). Reflective Polarizer. /Electronic Display Lighting Optical Systems Division 3M Center, 2004/ c.1-3.

77. Дятлов В.М. Разработка технических решений по разработке торцевого модуля задней подсветки. Научно-технический сборник «Военная электроника и электротехника», Труды 22 ЦНИИИ Минобороны России, 2010 г, вып. 62, с. 280-291.

78. Абдуев А.Х., Абдуев М.Х., Дятлов В.М., Дятлов М.В. Задняя подсветка жидкокристаллического экрана (варианты) Патент № 2330318 от 27.07.2008 г.

79. Military Specification "Lighting, Aircraft, Interior, Night Vision System (NVIS) Compatible" /Department of Defense USA, MIL-L-85762A, 26 August 1988/ c. 3445.

80. Абдуев A.X., Абдуев M.X., Дятлов B.M., Дятлов М.В. Блок задней подсветки жидкокристаллического экрана (варианты). Патент № 2339064 от 20.11.2008 г.

81. Wankhede М., Khaire К., Goswami A., "Evaluation of Cooling Solutions for Outdoor Electronics" /Display Technologies and Applications for Defense, Security, and Avionics II, Proceeding of SPIE, Volume 6956, 2008/ с. 69560K12 -69560K19.

82. Nevelsteen K., "Thermal Modelling and Experimental Evaluation of Outdoor Cabinets" /Thermal Challenges in Next Generation Electronic Systems, Joshi & Garimella (eds) Millpress, Rotterdam, 2002/ c.47-59

83. CHDD-5.4/1- Primary Flight Display/Video Display /Technical specifications BARCO nv, Display Systems, Th. Sevenslaan 106 B-8500 Kortrijk, Belgium, 2005/ c.1-5.

84. LC640.480.21 -065 HIGH PERFORMANCE 6.5" COLOR TFT AMLCD / Operations Manual, Planar Systems, Inc. 1400 NW Compton Drive Beaverton, OR 97006-2002/c. 28-32.

85. Specification for APC Model 1540 150 - 00 - 400 / Drawing Number: 1540 - 150 - 00 - 400SPEC, Revision - August 12, 2010/ с 24-38.

86. Specification and Operations Manual for CCFL /Stanley Group Vision, 2006/ c. 2-6.

87. INTERFACE STANDARD: LIGHTING, AIRCRAFT, NIGHT VISION IMAGING SYSTEM (NVIS) COMPATIBLE /MIL-STD-3009, DEPARTMENT OF DEFENSE USA, 02 February 2001/ c. 7-11.

88. FLAT PANEL DISPLAY MEASUREMENTS STANDARD /Version 2.0, VESA VIDEO ELECTRONICS STANDARDS ASSOCIATION, Fiat Panel Display Interface Committee, Flat Panel Display Measurements Standard Working Group, 2-006/ c. 1-271.

89. Leu J., Chang C.C., Chen A. Lin M.H., Huang K.F., "Effects of localized •warpage and stress on chip-on-glass packaging: Induced light-leakage phenomenon in mid-sized TFT-LCD" /Journal of the SID 20/1, 2012/ c. 28-36.

90. УТВЕРЖДАЮ Главный конструктор ОАО «КАМОВ»о применении в ОАО «КАМОВ» многофункциональных индикаторов, разработанных с использованием результатов кандидатской диссертационной работы Дятлова Владимира Михайловича

91. Полученные научные и практические результаты диссертационной работы Дятлова В.М. реализованы в многофункциональных индикаторах бортовых радиоэлектронных комплексов, устанавливаемых на вертолёты ОАО «КАМОВ» Ка-50, Ка-52, Ка-60 и др.

92. Начальник отдела х " Асямолов А.Е.N

93. УТВЕРЖДАЮ Главный конструктор1. ОАО «М1. Л. Миля»1. Дерби на1. ЗЕСТр.применении в ОАО «МВЗ им МЛ. Миля» многофункциональных индикаторов, разработанных с использованием результатов кандидатской диссертационной работы Дятлова Владимира Михайловича

94. Полученные научные и практические результаты диссертационной работы Дятлова В.М. реализованы в многофункциональных индикаторах бортовых радиоэлектронных комплексов, устанавливаемых на вертолеты Ми-24, Ми-28Н, Ми-26М и др. ОАО «МВЗ им М Л. Миля».

95. Заместитель Главного конструкт