ЭЛЕМЕНТ МАТРИЦЫ ПЛОСКОПАНЕЛЬНОГО ЭКРАНА
FLAT PANEL SCREEN MATRIX ELEMENT

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.
1
8
1
8
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 10 по восьмой 10 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 10 микропьезоэлемента к восьмому 10 соответствуют принципу двоичного кода.
1-8
Лепестки микропьезоэлементов 10 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
2<sup>7</sup>
2<sup>6</sup>
2<sup>5</sup>
2<sup>4</sup>
2<sup>3</sup>
2<sup>2</sup>
2<sup>1</sup>
2<sup>0</sup>
Открываемая часть диафрагмы в %
50
25
12,5
6,25
3,125
1,56
0,78
0,39
1-8
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 являются управляющими входами ячейки и подключены к выходам усилителей соответствующего источника кодов световых сигналов.
Работа элемента матрицы
1-8
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 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.