ЭЛЕМЕНТ МАТРИЦЫ ПЛОСКОПАНЕЛЬНОГО ЭКРАНА
PLANE-PARALLEL SCREEN MATRIX ELEMENT

Изобретение относится к аппаратным средствам плоскопанельных экранов, может быть использовано в матрицах экранов мониторов персональных компьютеров и в экранах телевизоров.
За прототип принят элемент матрицы [1], содержащий светодиод белого излучения, три ячейки, расположенные одна над другой по вертикали в корпусе элемента матрицы, каждая ячейка включает последовательно расположенные микролинзу и соответствующий цветной светофильтр и расположенные после цветного светофильтра по оптической оси микролинзы друг за другом полупрозрачные микрозеркала с пьезоэлементами для каждого, один торец каждого пьезоэлемента закреплен жестко в корпусе элемента матрицы, второй свободный конец прикреплен к своему полупрозрачному микрозеркалу. Элемент матрицы включает и общее зеркало, оптически через полупрозрачные микрозеркала со светодиодом, в выходном торце корпуса расположена выходная микролинза, в фокальной плоскости которой расположено общее зеркало. Каждое полупрозрачное микрозеркало имеет два фиксированных положения: в первом положении микрозеркала через друг друга и микролинзу соединены с излучающей стороной светодиода, во втором положении каждое микрозеркало оптически соединяет светодиод с общим зеркалом. Меняет положение микрозеркала его пьезоэлемент по управляющему сигналу. Недостатки прототипа: оптический ход луча от светодиода через полупрозрачные микрозеркала /8×3/ на общее зеркало требует жестких и точных оптических соединений между ними, подверженные при эксплуатации нарушениям, искажающим правильную передачу кодов в цветовой тон пиксела.
Цель изобретения - упрощение элемента матрицы и устранение искажения передачи кодов видеосигналов в цветовой тон от влияния юстировок оптических элементов. Техническими результатами являются упрощение элемента матрицы и устранение искажения передачи кодов в цветовой тон исключением из ее состава оптических элементов, требующих точных юстировок, и сокращение числа облучающих светодиодов.
Сущность изобретения в том, что в корпусе элемента матрицы ячейки располагаются: первая внизу слева, вторая внизу справа, третья вверху над ними, в каждую вводится диафрагма, расположенная между микролинзой и цветным светофильтром, содержащая цилиндрический корпус с прорезями и с первого по восьмой нейтральные микросветофильтры, присоединенные к свободным торцам соответствующих восьми микропьезоэлементов, а подсветка ячеек выполняется светодиодами белого излучения, расположенными на тыльной стороне корпуса плоскопанельного экрана.
Общий вид элемента матрицы и вид сверху на фиг.1, ячейка на фиг.2, схема отработки кода в диафрагме ячейки на фиг.3, расположение элементов матриц в экране на фиг.4.
1-8
1-8
1-8
Элемент матрицы содержит /фиг.1/ непрозрачный корпус 1 соответствующей формы и объединяющий в себе три ячейки: левая нижняя /первая/ ячейка 2 излучает красный R цвет, верхняя /третья/ ячейка 3 излучает зеленый G цвет, нижняя правая /вторая/ ячейка 4 излучает синий B цвет. Каждая ячейка содержит /фиг.2/ в переднем торце корпуса 1 микролинзу 5, выполняющую роль микрообъектива, в выходном торце корпуса 1 содержит цветной светофильтр 6 одного из цветов R, G, B, между микролинзой и цветным светофильтром 6 расположена диафрагма 7, включающая /фиг.2/ цилиндрический корпус 8 с восемью прорезями для прохода в них нейтральных микросветофильтров 10, прикрепленных соответствующим образом к своим микропьезоэлементам 9. Первые торцы микропьезоэлементов 9 с двумя управляющими входами жестко закреплены в корпусе 1 /фиг.2/ элемента матрицы, к вторым свободным и подвижным концам микропьезоэлементов 9 прикреплены соответствующим образом верхние стороны нейтральных микросветофильтров 10, которые при отсутствии управляющих импульсов находятся под прорезями корпуса 8 диафрагмы 7. Ячейки работают идентично. Принцип действия ячейки основан на том, что каждый нейтральный микросветофильтр 10 поглощает излучение соответственно весу своего разряда в коде, коэффициенты поглощения приводятся в таблице, значения их соответствуют принципу двоичного кода.
Номер разряда
Вес разряда кода
Коэффициент поглощения
1 старший
2<sup>7</sup> /128/
0,5 <img file="00000001.tif" he="10" wi="10" img-content="undefined" img-format="tif" />
2
2<sup>6</sup> /64/
0,25 <img file="00000002.tif" he="10" wi="10" img-content="undefined" img-format="tif" />
3
2<sup>5</sup> /32/
0,125 <img file="00000003.tif" he="10" wi="10" img-content="undefined" img-format="tif" />
4
2<sup>4</sup> /16/
0,0625
5
2<sup>3</sup> /8/
0,03125
6
2<sup>2</sup> /4/
0,015625
7
2<sup>1</sup> /2/
0,0078 <img file="00000004.tif" he="10" wi="15" img-content="undefined" img-format="tif" />
8
2<sup>0</sup> /1/
0,0039 <img file="00000005.tif" he="10" wi="15" img-content="undefined" img-format="tif" />
1-8
Излучение от источника облучения /подсветки/ сверхъяркого светодиода белого свечения микролинзой 5 направляется через нейтральные микросветофильтры 10 на цветной фильтр 6 /фиг.2, 3/, формирующий цвет излучения. Входы микропьезоэлементов 9 трех ячеек являются управляющими входами элемента матрицы и подключены к выходам импульсных усилителей соответствующего источника кодов видеосигналов.
Работа элемента матрицы.
1-8
1-8
1-8
В отсутствие управляющих импульсов /сигналов единиц кода/ микропьезоэлементы 9 находятся в ненапряженном состоянии, все нейтральные микросветофильтры 10 располагаются друг за другом на оптической оси микролинзы 5 /фиг.3/, а поток излучения перекрывается до уровня ниже чувствительности зрения человека. При поступлении управляющего импульса на микропьезоэлемент 9 его свободный конец совершает изгиб и выводит свой нейтральный микросветофильтр 10 из диафрагмы 8 настолько /фиг.3/, что он не перекрывает поток излучения. Выведенный из потока излучения нейтральный микросветофильтр соответствует единице в разряде кода, не выведенный из потока излучения нейтральный микросветофильтр соответствует нулю в разряде кода. При поступлении кода 11111111 выводятся все восемь нейтральных микросветофильтров 10 из диафрагмы 7: с ячейки идет максимальное излучение. При поступлении разных кодов из диафрагмы выводятся нейтральные микросветофильтры, соответствующие единицам в разрядах кода. В качестве микропьезоэлементов 9 применяются трубчатые пьезоэлементы, работающие на изгиб. Достоинство их - прочность и надежность [2, с.27]. При изгибе свободный конец микропьезоэлемента перемещается на соответствующее число микрометров и выводит свой нейтральный микросветофильтр размером порядка 10…30 мкм радиусом из потока излучения. Элементы ячеек выполняются в высшей степени миниатюрными для получения матриц размерами 1×1 мм. Ячейки изготавливаются отдельно, объединяются в корпусе 1 элемента матрицы /фиг.1/, из которых набирается плоскопанельный экран. Ячейка 2 выполняет преобразование “код - яркость красного цвета”, ячейка 4 выполняет преобразование “код - яркость синего цвета”, ячейка 3 - “код - яркость зеленого цвета”. Излучение трех ячеек формирует пиксел яркостью и цветовым тоном соответственно трех кодов видеосигналов R, G, B. Предлагаемый элемент матрицы обеспечивает 16777216 оттенков цвета, не требует точных оптических юстировок и не ограничивает размеры плоскопанельных экранов в большую сторону. Ввиду небольших размеров ячеек нет необходимости оснащать каждую ячейку своим светодиодом. Облучение микролинз ячеек предлагается выполнять сверхъяркими светодиодами белого излучения, расположенными в соответствующем количестве и в определенном порядке на тыльной стороне корпуса плоскопанельного экрана так, чтобы каждый светодиод облучал несколько элементов матриц.
Источники информации
1. Патент РФ №2318297 С1, кл. H04N 9/00, бюл. №6 от 27.07.08, прототип.
2. А.Ф.Плонский, В.И.Теаро. Пьезоэлектроника. М., 1979, с.26, 27, строка 19 снизу.