ЭЛЕМЕНТ МАТРИЦЫ ПЛОСКОПАНЕЛЬНОГО ЭКРАНА Российский патент 2011 года по МПК H04N9/00 

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

За прототип принят элемент матрицы [1], содержащий светодиод белого излучения, три ячейки, расположенные одна над другой в непрозрачном корпусе элемента матрицы, каждая ячейка включает последовательно расположеные микролинзу и соответствующий цветной светофильтр, расположенные по оси микролинзы друг за другом полупрозрачные микрозеркала и пьезоэлементы по числу микрозеркал, один торец каждого пьезоэлемента закреплен жестко в корпусе элемента матрицы, второй свободный конец прикреплен к своему полупрозрачному микрозеркалу, элемент матрицы содержит общее зеркало, оптически соединенное через полупрозрачные микрозеркала со светодиодом, в выходном торце корпуса расположена выходная микролинза, в передней фокальной плоскости которой расположено общее зеркало. Каждое полупрозрачное микрозеркало имеет два фиксированных положения: в первом /исходном/ полупрозрачные зеркала ячейки оптически соединены через друг друга, цветной светофильтр и микролинзу с излучающей стороной светодиода, во втором положении каждое микрозеркало оптически соединяет светодиод с общим зеркалом. Изменение положения каждого полупрозрачного микрозеркала выполняет его пьезоэлемент по управляющему сигналу. Недостатки прототипа: наличие микрозеркал, общего зеркала требует жестких и точных оптических соединений между ними, которые подвержены нарушению в периоде эксплуатации, сокращается срок качественного получения изображения на экране.

Цель изобретения - упрощение элемента матрицы для надежной и длительной его работы.

Техническим результатом является исключение из состава элемента матрицы оптических элементов, требующих юстировок, являющееся условием длительной надежной работы его, и уменьшение длины элемента матрицы.

Сущность изобретения в том, что в корпусе элемента матрицы ячейки располагаются: первая внизу слева, вторая внизу справа, третья вверху над ними, в каждую ячейку вводятся цилиндрический корпус и диафрагма, первые концы микропьезоэлементов закрепляются жестко в корпусе ячейки, свободные их концы выполняются плоскими лепестками соответствующей формы и соответствующей площади, размещаемые в прорезях корпуса диафрагмы, цветной светофильтр ячейки размещается в выходном торце корпуса ячейки.

Общий вид элемента матрицы на фиг.1, ячейка на фиг.2, перекрытие излучения в плоскости диафрагмы на фиг.3, расположение элементов матриц в экране на Фиг.4.

Элемент матрицы содержит /фиг.1/ светодиод 1 белого излучения, непрозрачный корпус 2, объединяющий три ячейки 3, 4, 5: левая нижняя ячейка 3 излучает красный цвет R, верхняя ячейка 4 излучает зеленый цвет G, нижняя правая ячейка 5 излучает синий цвет В. Каждая ячейка включает /фиг.2/ цилиндрический корпус 6, микрообъектив 7, формирующий поток излучения от светодиода 1 на цветной светофильтр 8 через диафрагму 9, включает с первого 10₁ по восьмой 10₈ биморфные микропьезоэлементы, первые торцы которых жестко закреплены в корпусе ячейки 6 /Фиг.2/, свободные их концы являются шторками диафрагмы 9 и выполнены в форме плоских тонких лепестков /фиг.3/, каждый из которых имеет соответствующую форму и соответствующую площадь. Величины площадей лепестков от первого 10₁ микропьезоэлемента к восьмому 10₈ соответствуют принципу двоичного кода.

Лепестки микропьезоэлементов 10_1-8 являются исполнительным механизмом /шторками/ диафрагмы 9 и предназначены для открытия потока излучения через диафрагму 9 соответственно величине кода. Каждый лепесток микропьезоэлемента перекрывает часть светового потока соответственно весу разряда приводится в таблице.

Номер разряда кода 1 2 3 4 5 6 7 8 Вес разряда в коде 2⁷ 2⁶ 2⁵ 2⁴ 2³ 2² 2¹ 2⁰ Открываемая часть диафрагмы в % 50 25 12,5 6,25 3,125 1,56 0,78 0,39

В выходном торце каждого корпуса 6 ячейки расположен цветной светофильтр 8 одного из основных цветов /В, G, К/. Излучающая плоскость светодиода 1 расположена в фокальных плоскостях микрообъективов 7, излучение светодиода 1 направляется микрообъективом 7 в цветной светофильтр 8 через плоскость диафрагмы 9, принцип работы которой в том, что каждый лепесток /шторка/ открывает часть потока излучения соответственно весу своего разряда в коде. Для исключения помех между лепестками они распологаются в диафрагме 9 через соответствующие просветы в прорезях корпуса диафрагмы 9. Входы микропьезоэлементов 10_1-8 являются управляющими входами ячейки и подключены к выходам усилителей соответствующего источника кодов световых сигналов.

Работа элемента матрицы

В отсутствие управляющих импульсов /сигналов единиц кода/ микропьезоэлементы находятся в ненапряженном состоянии, все лепестки сосредоточены к центру диафрагмы 9 /фиг.3/. Поток излучения перекрыт до уровня ниже чувствительности зрения человека. При поступлении управляющего импульса микропьезоэлемент совершает изгиб от центра диафрагмы 9 наружу и выводит свой лепесток, открывая проход своей части светового потока от светодиода 1. При поступлении кода 11111111 на все восемь микропьезоэлементов 10_1-8 поступают управляющие импульсы соответствующей длительности и амплитуды, все шторки диафрагмы открываются, весь поток излучения от светодиода проходит полностью. При разных значениях кодов в диафрагме 9 открываются ее соответствующие части, в результате яркость излучения ячейки прямо пропорциональна коду видеосигнала. Длительность управляющих импульсов соответствует длительности кадра. Излучающие ячейки с механизмом диафрагмы выполняются в высшей степени миниатюрными для получения элементов матриц таких размеров, чтобы из них можно набирать плоскопанельные экраны и небольших размеров /с 17''/ с хорошей разрешающей способностью. Ячейки изготавливаются отдельно, объединяются в корпусе элемента матрицы, а экран из элементов матриц набирается, расположение их приведено на фиг.4. Заявляемый элемент матрицы выполняет преобразование "код-яркость излучения" и формирует пиксел яркостью и цветовым тоном соответственно кодов трех видеосигналов R, G, B, обеспечивая 16777216 оттенков цвета, не требует оптических юстировок, пригоден для длительной и надежной эксплуатации в плоскопанельных экранах.

Использованные источники

1. Патент РФ №2318297 C1, кл. H04N 9/00, бюл. №6 от 27.02.08, прототип.

2. А.Ф.Плонский, В.И.Теаро. Пьезоэлектроника. М., 1979, с.26, 27, 19.

Изобретение относится к аппаратным устройствам плоскопанельных экранов, может быть использовано в матрицах экранов мониторов персональных компьютеров и телевизоров. Техническим результатом является исключение из состава элемента матрицы оптических элементов, требующих юстировок, что увеличивает длительность его надежной работы. Результат достигается тем, что ячейки в корпусе элемента матрицы располагаются две рядом и одна вверху над ними, а в каждую ячейку вводится корпус и диафрагма, свободные концы микропьезоэлементов выполняются плоскими лепестками, являются шторками диафрагмы, размещаются в прорезях корпуса диафрагмы, цветной светофильтр ячейки размещается в выходном торце ее корпуса. 4 ил, 1 табл.

Элемент матрицы плоскопанельного экрана, содержащий светодиод белого излучения и непрозрачный корпус, в котором расположены три ячейки, каждая содержащая микролинзу, соответствующий цветной светофильтр и микропьезоэлементы по числу разрядов в коде, отличающийся тем, что ячейки в корпусе элемента матрицы расположены: одна внизу слева, вторая внизу справа, третья вверху над ними, в каждую ячейку вводятся цилиндрический корпус и диафрагма, содержащая цилиндрический корпус с соответствующими прорезями, первые концы микропьезоэлементов закреплены жестко в корпусе ячейки, свободные их концы выполняются плоскими лепестками соответствующей формы и соответствующей площади, размещаются лепестки микропьезоэлементов в прорезях корпуса диафрагмы, являясь ее шторками, цветной светофильтр ячейки размещается в выходном торце ее корпуса, излучающая плоскость светодиода расположена в фокальных плоскостях микролинз (микрообъективов) ячеек, входы первого-восьмого микропьезоэлементов трех ячеек являются управляющими входами элемента матрицы.