ЭЛЕМЕНТ МАТРИЦЫ ПЛОСКОПАНЕЛЬНОГО ЭКРАНА Российский патент 2008 года по МПК H04N9/00 

Изобретение относится к аппаратным средствам плоскопанельных экранов и может быть использовано в матрицах экранов мониторов и телевизоров.

За прототип принят элемент матрицы плоскопанельного экрана, выполненного по технологии плазменных панелей с.469, 2, с.25, 27, 29, с.3, с.23, 27], представляющий совокупность элементов матриц из газосветных ячеек. Каждый элемент плазменной матрицы состоит из трех излучающих газосветных лампочек, каждая из которых имеет цветной светофильтр R, G или В. Газосветная ячейка включает три газосветных лампочки, каждая из которых излучает свет одного из цветов R, G, В. Уровень яркости получается [3, с.27] за счет скважности: отношение времени, когда лампочка излучает, ко времени, когда не излучает /газовый разряд либо горит, либо нет/. Яркость получается из частоты миганий и длительности каждого из них. Газосветные лампочки имеют постоянное напряжение предподжига, т.е. все элементы панели тлеют, на плазменной панели заметно это фоновое "дыхание", не позволяющее получить подлинный глубокий черный цвет [2, с.29]. Разрешающая способность плазменной панели соответствует числу ячеек из трех газосветных лампочек /элементов матрицы/.

Недостатки прототипа: наличие высокого напряжения [1, с.489]; технология плазменных панелей не способна создать мелкую плазменную газосветную ячейку [2, с.25, 1-я колонка], панели начинаются с 42", т.е. имеют сравнительно невысокое разрешение; высокая стоимость плазменных панелей [1, с.489]; отсутствует глубокий черный цвет [2, с.29]; отсутствует полнота цветопередачи [2, с.29].

Цель изобретения - уменьшение размеров элемента матрицы, повышение достоверности цветопередачи. Техническими результатами изобретения являются увеличение разрешения матрицы плоскопанельного экрана и достоверная цветопередача 16777216 оттенков цветов. Результаты достигаются уменьшением размеров элементов матриц /трех ячеек в сборе/ до 0,6×0,6 мм, каждой ячейки 0,3×0,3 мм, полнота цветопередачи достигается преобразованием 8-и разрядных кодов каждого цветового сигнала в соответствующую им длительность излучения светодиода ячейки, в качестве которого в каждую ячейку вводится сверхяркий светодиод белого свечения, и как следствие появление глубокого черного цвета и высокая степень контрастности. Каждая ячейка элемента матрицы включает световой канал из последовательно расположенных светодиода и цветного светофильтра /R, G, В/. А каждый элемент матрицы состоит из трех ячеек, объединенных в один непрозрачный корпус, в выходном торце которого расположена микролинза, цветные светофильтры ячеек расположены в фокальной плоскости микролинзы.

Сущность изобретения в том, что три ячейки, составляющие элемент матрицы и каждая из которых имеет соответствующий цветной светофильтр, объединяются в одном непрозрачном корпусе, в выходном торце которого имеется микролинза, в каждую ячейку вводится светодиод белого свечения, световой канал ячейки составляют последовательно расположенные светодиод и цветной светофильтр, световые каналы ячеек в корпусе элемента матрицы оптически разделены друг от друга, и цветные светофильтры ячеек расположены в передней фокальной плоскости микролинзы.

На чертежах изображены:

состав ячейки на фиг.1, корпус элемента матрицы на фиг.2, состав элемента матрицы на фиг.3 /вид сверху/, расположение элементов матрицы в экране на фиг.4, преобразователь "код - длительность излучения" на фиг.5.

Элемент матрицы /фиг.3/ включает корпус 3 /фиг.2/, в верхнем ряду которого расположены /фиг.3/ параллельно две ячейки, под ними и посредине расположена третья ячейка. Каждая ячейка представляет собой световой канал из последовательно расположенных светодиода 1 белого свечения и цветного светофильтра 2 /фиг.1 и 3/. Световые каналы ячеек оптически разделены друг от друга перегородками 5 в корпусе 3, в выходном торце которого расположена микролинза 4. Каждый светодиод 1 имеет управляющий вход. Принцип действия ячейки основан на прямо пропорциональной зависимости длительности излучения светодиода 1 от величины кода цветового сигнала. Преобразование "код - длительность излучения" выполняет блок 6 формирования управляющих сигналов /фиг.5/, который включает источник 7 питания /светодиодов/, генератор 8 импульсов и три идентичных канала, каждый из которых включает последовательно соединенные первый ключ 9, вычитающий счетчик 10 импульсов, дешифратор 11 и второй ключ 12. Генератор у импульсов выдает на сигнальные входы первых ключей 9 импульсы частотой 25,51 кГц. Каналы работают идентично. При длительности кадра 10 мс /100 Гц/ коду 00000001 соответствует длительность излучения светодиода в один импульс // 39,2 мкс, коду 00000010 соответствует длительность излучения в два импульса 78,4 мкс, коду 00000011 - три импульса 117 мкс и т.д., коду 11111110 - 254 импульса или 9957 мкс, коду 11111111 - 255 импульсов или 9996 мкс. С началом периода кадра кадровый синхроимпульс U_К открывает первый ключ 9. Первый код сигнала R в параллельном виде поступает на информационные входы счетчика 10 импульсов. Открытый первый ключ 9 пропускает импульсы 25,51 кГц с генератора 8 на счетный вход счетчика 10 импульсов /микросхема 100ИЕ137 [4, с.428]/. Исходное состояние ключей 9, 12 закрытое. Синхроимпульс U_K открывает и второй ключ 12, сигнал питания /3 В/ через открытый ключ 12 запитывает светодиод 1, начинающий излучение. Процесс вычитания в счетчике 10 идет до появления в нем кода 00000000. С приходом в дешифратор 11 кода из одних нулей он выдает сигнал U_З, закрывающий оба ключа 9, 12. Питание светодиода заканчивается, излучение прекращается. Инерционность светодиодов меньше 1 мкс. Длительность излучения светодиода прямо пропорциональна числу импульсов, поступающих в вычитающий счетчик 10 до появления на его выходах кода из нулей. Излучения от трех светодиодов 1, каждое длительностью, соответствующей величине своего кода, проходят цветные светофильтры 2 и собираются микролинзой 4, суммирующей потоки излучения трех цветов и выводящей их в виде пиксела соответствующего тона цвета и яркости на экран. Таким образом, скважность излучения трех цветов формирует яркость и цветовой тон пиксела каждого элемента матрицы. Вариант размеров элементов ячеек: светофильтры принимаются 0,25×0,25 мм, размеры светодиодов должны быть тоже 0,25×0,25 мм, корпус элемента матрицы принимается 0,6×0,6 мм, глубина элемента матрицы определяется толщиной светофильтра 2, размерами светодиода по длине и фокусным расстоянием микролинзы 4 и будет в пределах 10...20 мм. Расположение элементов матриц в экране приведено на фиг.4, число элементов матриц в экране с разрешением формата HДTV /1920×1080/ составит 2073600 штук. Размер такого экрана:

по горизонтали1920×0,6 мм=1152 мм.по вертикали1080×0,6 мм=648 мм, по диагонали 1322 мм.

Светодиодов белого свечения требуется 6220800 штук /2073600×3/.

Работа элемента матрицы.

В отсутствие управляющих сигналов /напряжения питания/ светодиоды 1 не излучают, на выходе элемента матрицы глубокий черный цвет. С применением сверхярких светодиодов белого излучения, например L - 53МWС [5, c.45] с силой света 3 кд, максимальная яркость излучения трех светодиодов составит:

где 3 - три светодиода в элементе матрицы,

3 кд - сила света одного светодиода,

1 мм² - площадь излучения светодиодов.

С учетом потерь излучения в 80% яркость изображения пиксела остается достаточно высокой. При вычислении контрастности [6, с.359] в знаменателе /20-я строка сверху/ будет значение, близкое к нулю, следовательно, и контрастность будет раз в 10 выше, чем у прототипа. При поступлении первого кода кадра в схему 6 на вход светодиода 1 поступает напряжение питания, излучение светодиода проходит цветной светофильтр 2 и по длительности каждый раз соответствует величине кода. Длительности излучения трех цветов после светофильтров 2 определяют результирующие яркость и цветовой тон изображения пиксела с элемента матрицы. Заявляемый элемент матрицы выполняет увеличение разрешения, повышает достоверность цветопередачи, дает полный черный цвет и увеличивает контрастность, вместе с тем упрощается изготовление элемента матрицы, а с ним и удешевление технологии производства плоскопанельного экрана.

Источники информации

1. Колесниченко О.В., Шишигин И.В. Аппаратные средства Р С. 5-е изд., СПб, 2004, с.489, прототип.

2. "Домашний компьютер" № 4, 2006, с.25, 27, 29 1-я колонка.

3. "Домашний компьютер" № 4, 2005, с.23, 27.

4. Цифровые интегральные микросхемы. Справочник. Минск, 1991, с.428.

5. "Радио" № 2, 2006, с.45.

6. В.Мураховский. Железо ПК. Новые возможности. СПб, Питер, 2005, с.359.

Изобретение относится к аппаратным средствам плоскопанельных экранов и может быть использовано в матрицах экранов мониторов и телевизоров. Технический результат - увеличение разрешения матрицы плоскопанельного экрана и достоверная цветопередача 16 777 216 оттенков цветов - достигается уменьшением размеров элементов матрицы и каждой ячейки в ней, преобразованием кодов цветовых сигналов в соответствующую им длительность излучения ячеек матрицы. При этом три ячейки, составляющие элемент матрицы, объединяются в один непрозрачный корпус, в выходном торце которого имеется микролинза, в каждую ячейку вводится светодиод белого свечения, световой канал ячейки составляют светодиод и цветной светофильтр, цветовые светофильтры ячеек расположены в фокальной плоскости микролинзы, а входы светодиодов подключены к выходам блока формирования управляющих сигналов. 5 ил.

Элемент матрицы, содержащий три ячейки, каждая из которых имеет соответствующий цветной светофильтр, отличающийся тем, что ячейки объединены в одном непрозрачном корпусе, в выходном торце которого расположена микролинза, в каждую ячейку вводится светодиод белого свечения, световой канал каждой ячейки составляют последовательно расположенные светодиод белого свечения и цветной светофильтр, две ячейки в корпусе элемента матрицы расположены в верхнем ее ряду, третья ячейка расположена под ними, световые каналы ячеек оптически разделены друг от друга, а цветные светофильтры их расположены в передней фокальной плоскости микролинзы, вход каждого светодиода белого свечения подключен к соответствующему выходу блока формирования управляющих сигналов, который включает источник питания, генератор импульсов и три идентичных канала, каждый из которых включает последовательно соединенные первый ключ, вычитающий счетчик импульсов, дешифратор и второй ключ, сигнальные входы первых ключей объединены и подключены к выходу генератора импульсов, первые управляющие входы первых и вторых ключей объединены и являются управляющим входом блока формирования управляющих сигналов, вторые управляющие входы первых и вторых ключей в каждом канале объединены и подключены к выходу дешифратора своего канала, выход источника питания подключен параллельно к сигнальным входам вторых ключей, выходы которых являются первым, вторым и третьим выходами блока формирования управляющих сигналов и подключены к входам соответствующих светодиодов в ячейках элемента матрицы, 1-3 информационными входами блока формирования управляющих сигналов являются 1-8 входы вычитающих счетчиков импульсов соответственно первого, второго и третьего каналов.