ЭЛЕМЕНТ МАТРИЦЫ ПЛОСКОПАНЕЛЬНОГО ЭКРАНА

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к аппаратным средствам плоскопанельных экранов, а более конкретно к схеме управления элементом матрицы, состоящей из трех сегментов (RGB), и может быть использовано в матрицах экранов мониторов и телевизоров.
Уровень техники
Яркость светодиода можно изменять методом широтно-импульсной модуляции, заключающимся в изменении соотношения длительности включенного и длительности выключенного состояния ячейки: отношения времени, когда излучение есть, ко времени, когда излучения нет в том же периоде кадра /скважность излучения/, и при помощи изменения силы тока протекающего через него. Известны схемы, в которых управление элементами матриц плоскопанельных экранов осуществляется в соответствии с кодом, пропорциональным длительности свечения и поступающим на адресные входы от ПК [1-3].
Однако не только большинство цветовых оттенков определяют комфортные условия оператора. Также степень освещенности рабочего места, неудовлетворительное распределение яркости в освещаемом пространстве может приводить к зрительному дискомфорту [5].
Достоинствами цифрового плоскопанельного дисплея [2] и светодиодного дисплея [3] являются глубокий черный цвет и большое количество цветовых оттенков. Недостатками данных дисплеев является неравномерное распределение яркости от каждого элемента /при свечении одной из трех ячеек внутри элемента/, размытие цвета, отсутствие четких промежуточных цветов, полученных при смешении трех основных цветов, по краям элементов матрицы.
Достоинствами монитора [4] являются хорошая яркость, большое количество цветов. Недостатком данного экрана являются большие потери излучения, обусловленные способом получения различных уровней яркости ячейки /посредством поглощения части излучения светодиодов с помощью ослабляющих светофильтров/.
За прототип принят элемент матрицы плоскопанельного экрана [1], представляющий собой непрозрачный корпус, объединяющий три ячейки, каждая из которых имеет соответствующий цветной светофильтр, 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. Принцип действия ячеек основан на прямо пропорциональной зависимости длительности излучения светодиодов от величины кода цветового сигнала. Преобразование "код - длительность излучения" выполняет блок формирования управляющих сигналов
Недостаток прототипа - постоянная яркость, при наличии 16777216 оттенков цветов - обусловлена, поступающими от ПК кодами, независящими от условий освещенности, яркость изменяется вместе с цветом ячейки за счет изменения длительности свечения.
Сущность полезной модели
Целью предлагаемой полезной модели является осуществления возможности регулировки яркости элемента матрицы как автоматически, так и вручную, для чего в схемы управления элементом матрицы дополнительно включен блок управления яркостью.
На фиг.1 представлен элемент матрицы плоскопанельного экрана - прототип. На фиг.2 приведен предлагаемый вариант схемы управления элементом матрицы плоскопанельного экрана. Предлагаемая схема отличается от прототипа наличием блока управления яркостью 13, что дает возможность изменять яркость ячеек в зависимости от условий освещенности. На фиг.3 представлена схема блока управления яркостью ячейки. Она состоит из двухпозиционной клавиши 14, двух ключей 15 и 17, потенциометра 16 /например, семейства Dallastat DS1668 [6]/ и фоторезистора 18 /датчика освещенности/, например LX1970 [7]. Что позволяет управлять яркостью элемента матрицы как автоматически так и вручную.
к
к
з
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.2/, 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 /1:25510 Гц/ 39,2 мкс, коду 00000010 соответствует длительность излучения в два импульса 78,4 мкс и т.д., коду 11111111-255 импульсов или 9996 мкс. С началом периода кадра кадровый синхроимпульс U 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. Исходное состояние ключей 9, 12 закрытое. Синхроимпульс U открывает и второй ключ 12, сигнал питания /3 B/ через блок 13 и 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, 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 пикселя соответствующего тона цвета и яркости на экран. Таким образом, скважность излучения трех цветов формирует цветовой тон пикселя каждого элемента матрицы.
к
к
Блок регулировки яркости 13 работает следующим образом: положение 1 клавиши 14 (которое соответствует ручной регулировке уровня яркости) - при поступлении синхроимпульса U. ключ 15, открывается, и сила тока от источника питания 7, а соответственно и яркость светодиодов зависит от сопротивления установленного потенциометром 16; другая часть цепи в этот момент закрывается ключом 17. При изменении положения клавиши 14 /положение 2 - соответствует автоматической регулировке яркости/ синхроимпульс U. закрывает ключ 15 и открывает ключ 17, сила тока питания светодиодов зависит от сопротивления установленного фоторезистором 18, которое зависит от условий освещенности окружающего пространства. Таким образом, изменяя силу тока питания светодиодов, блок 13 формирует яркость пикселя каждого элемента матрицы.
Источники информации
1. Патент №2320096 кл. H04N 9/00 от 27.07.2006 - прототип.
2. Патент №2316138 кл. H04N 9/12 от 5.09.2006.
3. Патент №2316139 кл. H04N 9/12 от 5.09.2006.
4. Патент №2316140 кл. H04N 9/30 от 17.04.2006.
5. Мешков В.В., Матвеев А.Б., Основы светотехники. Ч.2. -Физиологическая оптика и колориметрия. - 2-е изд. перераб. и доп. - М. Энергоатомиздат, 1989. с.90-94, 171-172.
6. Платан Электронные Компоненты №6. Библиотека технической документации. Специальный выпуск журнала платан, с.31.
7. К.Верхулевский, Ю. Шаропин, Датчики видимого света компании Microsemi - Компоненты и технологии №6' 2007 - с.56-60.