1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29768
(51) H04N 5/00 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/1920.1
(22) 20.12.2013
(45) 15.04.2015, бюл. №4
(72) Сулейменов Ибрагим Эсенович (KZ); Мун
Григорий Алексеевич (KZ); Седлакова Зденка
Зденовна (CZ); Семенякин Николай Владимирович
(KZ); Шалтыкова Дина Бернаровна (KZ)
(73) Некоммерческое акционерное общество
"Алматинский университет энергетики и связи";
Национальная инженерная академия Республики
Казахстан; Институт макромолекулярной химии
Академии наук Чешской Республики (CZ);
Сулейменов Ибрагим Эсенович (KZ); Мун Григорий
Алексеевич (KZ)
(56) Suleimenov I., Semenyakin N., Mun G.,
Shaltykova D., Panchenko S., Sedlakova Z., Use of
Non-linear Properties of Stimuli-sensitive Polymers in
Image Display Systems , 2012
(54) СПОСОБ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ
ИЗОБРАЖЕНИЙ
(57) Изобретение относится к области систем
отображения/воспроизведения информации и может
быть применено в световой рекламе, для создания
зрелищных эффектов различного рода и т.д.
Технический результат, полученный от
осуществления изобретения - более качественное и
стабильное воспроизведение изображений, высокая
устойчивость работы системы при вариациях
температуры окружающей среды, а также
возможность изготовления технологически не
затруднительных и недорогих экранов больших
размеров (более 2 м).
Способ воспроизведения изображений,
заключающийся в разбиении воспроизводимого
элемента на отдельные пиксели, заполняемые
раствором термочувствительного полимера, в
котором осуществляется локальный фазовый
переход, и освещаемые сторонним источником
света, входной сигнал, задающий нагрев отдельного
пикселя, формируется с учетом температурной
коррекции, автоматически учитывающая как
неоднородный разогрев экрана управляющими
импульсами, так и конкретное значение
температуры окружающей среды.
Преимуществом данного способа является
качественное и стабильное воспроизведение
изображений, а также высокая устойчивость работы
системы при вариациях температуры окружающей
среды, низкая стоимость конструкции экрана.
(19)KZ(13)A4(11)29768

2. 29768
2
Изобретение относится к области систем
отображения/воспроизведения информации и может
быть применено в световой рекламе, для создания
зрелищных эффектов различного рода и т.д.
Известен способ воспроизведения изображений
(способ отображения визуально воспринимаемой
информации), основанный на использовании
свечения газоразрядной плазмы. В этом случае
каждый из пикселей представляет собой отдельную
газоразрядную ячейку, разряд в которой
возбуждается управляющим сигналом. Такой способ
нашел широкое практическое применение в
качестве основы для так называемых плазменных
телевизионных экранов (J. P. Boeuf. Plasma display
panels: physics, recent developments and key issues, J.
Phys. D: Appl. Phys., vol. 36(6), 2003).
Недостатком данного способа воспроизведения
изображений является высокая стоимость
изготовления собственно экрана, требующая
высокоточного изготовления соответствующих
деталей, включая электроды, обеспечивающие
возбуждение газового разряда, а также
значительные затруднения, возникающие при
изготовлении экранов больших (более 2 м)
размеров.
Известен способ воспроизведения изображений,
основанный на вращении плоскости поляризации
излучения оптического диапазона жидкими
кристаллами, изменяющими характер
упорядочивания макромолекул под воздействием
внешнего электрического поля (Е. Lueder. Liquid
Crystal Displays: Addressing Schemes and Electro-
Optical Effects. New York: Wiley, 2001). Такой
способ в настоящее время реализован в
жидкокристаллических экранах (как телевизионных,
так и дисплейных) (М. Katayama. TFT-LCD
technology, Thin Solid Films, vol. 341, pp. 140-147,
1999), также получивших широкое распространение.
Недостатком данного способа воспроизведения
изображений также является высокая стоимость
изготовления собственно экрана, требующая, в том
числе, изготовления транзисторных матриц,
обеспечивающих подачу управляющего сигнала на
электроды, задающие поле для каждого из пикселей,
а также значительные затруднения, возникающие
при изготовлении экранов больших размеров.
Известен способ воспроизведения изображений,
основанный на использовании светодиодов. В
данном способе каждый пиксель формируется либо
одиночным светодиодом (монохромное
изображение), либо совокупностью трех
светодиодов (полихромное изображение). Такого
рода изделия в настоящее время, как правило,
поставляются на рынок в единичных экземплярах
значительных габаритов, служащих элементами
оформления мегаполисов (Huang-Jen Chiu. Design of
an RGB LED Backlight Circuit for Liquid Crystal
Display Panels, Dept. of Electron. Eng., Nat. Taiwan
Univ. of Sci. & Technol., Taipei, 2009, 2793-2795).
Недостатком данного способа является высокая
стоимость готового изделия, связанная с
необходимостью монтажа значительного количества
светодиодов на панели, формирующей изображения,
а также значительные массогабаритные
характеристики, что в особенности характерно для
экранов больших размеров, эксплуатируемых в
настоящее время для оформления мегаполисов.
Наиболее близким аналогом по числу
существенных признаков (прототипом) является
способ воспроизведения изображений, основанный
на явлении фазового перехода, характерным для
растворов гидрофильных полимеров, обладающих
одновременно ионогенными и гидрофобными
функциональными группами.
Способ основан на резком помутнении раствора
при превышении температурой определенной
пороговой величины (критической температуры
фазового перехода). Помутнение раствора
сопровождается резким увеличением способности
раствора рассеивать свет. Способ также использует
разбиение экрана на отдельные пиксели,
температуры которых меняется независимым
образом с помощью матричной схемы нагрева
(Suleimenov, I., Semenyakin, N., Mun, G., Shaltykova,
D., Panchenko, S., & Sedlakova, Z. (2012). Use of Non-
linear Properties of Stimuli-sensitive Polymers in Image
Display Systems. AASRI Procedia, 3, 528-533).
В тех пикселях, температура которых выше
критической, имеет место фазовый переход.
Соответственно, при боковом освещении такие
пиксели визуально воспринимаются как
освещенные, в то время как боковой свет через
остальные пиксели проходит беспрепятственно и
визуально они воспринимаются как затемненные.
Основным недостатком прототипа является
отсутствие схемотехнической коррекции
управляющего сигнала, обеспечивающей учет
температуры окружающей среды, а также учет
разогрева экрана за счет управляющих сигналов. В
частности, энергия, сообщаемая уже разогретым
пикселям (такой разогрев может, обеспечиваться, в
том числе, энергией, подводимой к соседним
участкам экрана) должны быть меньше той энергии,
которая должна сообщаться «холодным» пикселям
для обеспечения фазового перехода. Отсутствие
температурной коррекции приводит, в частности, к
появлению избыточного тепла, подводимого к
отдельным пикселям, и, соответственно, к
искажениям воспроизводимого изображения и
нестабильности изображений при колебаниях
температуры окружающей среды.
Технической задачей изобретения является
создание способа обеспечивающего стабильное,
качественное воспроизведение изображений с
температурной стабилизацией заполнения экрана,
низкая стоимость при изготовлении экранов
больших размеров (более 2 м).
Технический результат, полученный от
осуществления изобретения - более качественное и
стабильное воспроизведение изображений, высокая
устойчивость работы системы при вариациях
температуры окружающей среды, а также
возможность изготовления технологически не
затруднительных и недорогих экранов больших
размеров (более 2 м).

3. 29768
3
Для достижения технического результата в
способе воспроизведения изображений,
заключающийся в разбиении воспроизводимого
элемента на отдельные пиксели, заполняемые
раствором термочувствительного полимера, в
котором осуществляется локальный фазовый
переход, и освещаемые сторонним источником
света, в соответствии с изобретением, входной
сигнал, задающий нагрев отдельного пикселя,
формируется с учетом температурной коррекции,
автоматически учитывающая как неоднородный
разогрев экрана управляющими импульсами, так и
конкретное значение температуры окружающей
среды.
Сущность изобретения иллюстрируется
- Фиг.1, на которой показана блок-схема
устройства, реализующего заявляемый способ;
- Фиг.2, на которой показана фотография диодно-
резистивной матрицы, обеспечивающей
необходимую степень нагрева отдельных пикселей.
Устройство содержит:
- основной экран (1), заполняемый раствором
термочувствительного полимера, в состав которого
входит диодно-резистивная матрица, каждый
элемент которой представляет собой
последовательно соединенные нагревательный
резистор и диод, блокирующий возникновение
обратных паразитных токов;
- блок развертки (2), предназначенный для
формирования управляющих импульсов,
поддерживающих заданное распределение поля в
пределах экрана и обеспечивающий коррекцию
эффектов неоднородного разогрева;
- измерительные элементы (3), фиксирующие
температуру экрана в отдельных контрольных
точках;
- персональный компьютер, управляющий
схемой воспроизведения изображений (4);
измерительный блок (5), содержащий аналого-
цифровые преобразователи и обеспечивающий связь
между измерительными узлами (3) и управляющим
компьютером (4).
Способ осуществляют следующим образом
Экран (1) заполняют раствором
термочувствительного полимера, выбирая состав и
концентрацию так, чтобы обеспечить наибольшую
чувствительность к вариациям температуры.
Блок (2) подключают к выводам диодно-
резистивной матрицы экрана (1), а также к
персональному компьютеру (4); установленная на
нем программа обеспечивает расчет амплитуды
импульсов, задающий нагрев каждого из пикселей,
формирующих изображение.
Датчики (3) подсоединяют непосредственно к
поверхности экрана (1), а также, к элементу (5),
который преобразует данные, снимаемые с выхода
(3) в форму, воспринимаемую управляющей
программой.
Программа, установленная на компьютер (4)
осуществляет расчет амплитуд импульсов,
поддерживающих заданное температурное поле в
пределах экрана. Расчет производится на основе
решения уравнения теплопроводности с
граничными условиями, определяемыми тепловым
сопротивлением стенок экрана, а также значением
температуры окружающей среды в области контакта
с экраном, измеряемой датчиками (3). На каждом
цикле формирования управляющих сигналов
производится коррекция на новые значения
температуры окружающей среды в зоне контакта с
экраном.
Изобретение основано на фундаментальных
свойствах, присущих термочувствительным
полимерам, в частности, на эффекте фазового
перехода, индуцируемом вариациями температуры.
Данное свойство термочувствительных полимеров
позволяет обеспечить переход от полностью
прозрачной среды к светорассеивающей при
увеличении температуры на несколько градусов
Цельсия.
При использовании экрана, разбиваемого на
совокупность пикселей, в которых осуществляется
фазовый переход, существует возможность синтеза
произвольного изображения, в соответствии с
общепринятыми методиками, использующимся в
системах отображения информации в настоящее
время.
Таким образом, качественное изображение
создается за счет температурного воздействия на
термочувствительный полимер, испытывающий
фазовый переход, что обуславливает повышение
светорассеивающей способности тех пикселей,
которые визуально должны восприниматься как
освещенные, а также применение
термочувствительного полимера позволяет снизить
стоимость конструкции экрана.
Преимуществом данного способа является
качественное и стабильное воспроизведение
изображений, а также высокая устойчивость работы
системы при вариациях температуры окружающей
среды, низкая стоимость конструкции экрана.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ воспроизведения изображений,
заключающийся в разбиении воспроизводимого
элемента на отдельные пиксели, заполняемые
раствором термочувствительного полимера, в
котором осуществляется локальный фазовый
переход, и освещаемые сторонним источником
света, отличающийся тем, что входной сигнал,
задающий нагрев отдельного пикселя, формируется
с учетом температурной коррекции, автоматически
учитывающая как неоднородный разогрев экрана
управляющими импульсами, так и конкретное
значение температуры окружающей среды.

4. 29768
4
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор К. Сакалова