Преобразователь код - длительность излучения
Изобретение относятся к аппаратным средствам ПК, а именно конструктивным элементам средств отображения. Техническим результатом является исключение в преобразователе высокого напряжения, увеличение разрешающей способности и повышение достоверности в цветопередаче. Результат достигается тем, что в преобразователь, содержащий излучатель, введены последовательно соединенные первый ключ, вычитающий счетчик импульсов, дешифратор и второй ключ, источник питания и генератор импульсов, а излучатель выполнен из светодиода и цветного светофильтра, выполняемых методом микроэлектронной технологии непосредственно в материале плоскопанельного экрана. 4 ил.
Изобретение относится к аппаратным средствам ПК, может быть использовано в плоскопанельных дисплеях мониторов.
Прототипом является газосветная ячейка [1, с.8], применяемая в плазменных панелях РДР, выполняющая преобразование код - длительность излучения методом широтно-импульсной модуляции, заключающийся в изменении соотношения длительности состояния газосветной ячейки, включенной на излучение, и длительности состояния выключенной ячейки. Уровень яркости получается из скважности в периоде кадра: отношения времени, тогда газосветная ячейка светится, ко времени, когда она не светится [2, с.27]. Преобразователем код - длительность излучения является светящаяся одним из основных цветов R, G, В газосветная ячейка /субпиксела/ и состоящая из переднего стекла [1, с.8], на котором сканирующий электрод и электрод поддержания разряда, заднее стекло, на котором нанесен цветной люминофор одного из основных цветов, выполняющий функцию излучателя, электрод адресации данных, алюминиевая подложка и перегородки с боков, внутри ячейки инертный газ. Когда между соответствующими электродами подано напряжение, в газосветной ячейке возникает электрическое поле, ионизирующее газ ячейки. При разряде в газовой среде образуется плазма, излучающая энергию в ультрафиолетовом диапазоне, люминофор /излучатель/ ячейки, поглощая ультрафиолетовое излучение, излучает фотоны уже видимого света. В процессе сканирования идет последовательное сканирование ячеек панели [1, с.10]. Во время поддержания разряда в ячейке на ее разрядные электроды поступают импульсы высокого напряжения, число которых зависит от номера субполя, от 1 до 128. Длительность поддержания разряда определяет число вспышек в газосветной ячейке субпиксела от 0, когда в ячейку не адресована информация, и до 255, когда в ячейку адресована информация во всех восьми субполях, и яркость ее свечения будет максимальна. Точка, светящаяся на экране, воспринимается зрением человека тем ярче, чем она светится на экране дольше. Три газосветные ячейки цветов R, G, В составляют один элемент матрицы в плазменной панели. Складываясь в пространстве, три основных цвета трех субпикселов с различными длительностями свечения /т.е. яркостями/ определяют восприятие зрителем разнообразных цветовых оттенков. Газосветные ячейки имеют постоянное напряжение предподжига, т.е. все элементы матрицы экрана тлеют, на плазменной панели заметно это фоновое "дыхание" [3, с.29], не позволяющее получить глубокий черный цвет, что снижает контрастность. Разрешающая способность плазменной панели соответствует числу элементов матриц в экране. Недостатки прототипа - наличие высокого напряжения [4, с.489], конструктивная сложность из-за применения высоковольтных узлов управления яркостью свечения [1, с.7], искажение цветов при передаче [3, с.29], отсутствие глубокого черного цвета, достаточно крупные размеры газосветных ячеек ограничивают разрешение плазменных панелей, особенно, малых размеров, поэтому нет плазменных панелей небольших размеров [3, с.25].
Цель изобретения - исключение высокого напряжения в преобразователе и повышение разрешающей способности экранов малых размеров.
Техническим результатом является исключение в преобразователе высокого напряжения, увеличение разрешающей способности и повышение достоверности в цветопередаче. Результат достигается заменой в преобразователе излучателя газосветного свечения на микросветодиод белого свечения с цветным светофильтром, выполняемых методом микроэлектронной технологии непосредственно в материале плоскопаятельного экрана, имеющего и низковольтное питание. Достоверность цветопередачи достигается преобразованием двоичного кода цветового сигнала в длительность излучения. Преобразователь код - длительность излучения выполняет преобразование кода цветового сигнала в длительность излучения светодиода введением его в состояние излучения на деятельность, прямо пропорциональную величине кода. Уровень яркости получается из скважности излучения и неизлучения за длительность периода кадра:отношение времени, когда светодиод излучает /получает запитывание/, ко времени, когда он не излучает /не получает питание/.
Сущность изобретения в том, что в преобразователь код - длительность излучения, содержащий излучатель, введены последовательно соединенные первый ключ, вычитающий счетчик импульсов, дешифратор и второй ключ, источник питания, выход которого подключен к сигнальному входу второго ключа, и генератор импульсов, а излучатель выполнен из последовательно расположенных светодиода белого свечения и светофильтра соответствующего цвета.
Функциональная схема преобразователя на фиг.1, излучатель на фиг.2, состав и форма элемента, матрицы на фиг.3, расположение элементов матрицы в экране на фиг.4.
Преобразователь код - длительность излучения включает /фиг.1/ последовательно соединенные первый ключ 1, вычитающий счетчик 2 импульсов, дешифратор 3, второй ключ 4 и излучатель 5, источник 6 питания, выход которого подключен к сигнальному входу второго ключа 4, и генератор 7 импульсов, являющийся умножителем частоты. Излучатель 5 выполнен /фиг.2/ в составе последовательно расположенных светодиода 8 белого свечения и цветного светофильтра 9 одного из основных цветов R, G, В. В качестве светодиода применяются сверхъяркие светодиоды белого свечения, например фирм "Nichia", "Ledtronics", "Kingbright" [5 с.47], которые методом микроэлектронной технологии выполняются с излучающей частью диаметром 0,1 мм /площадью 0,03 мм2/, и обеспечивающие излучение этих микросветодиодов при токе 10-20 мкА. Применение заявляемых преобразователей с микросветодиодами белого свечения и размещением их непосредственно в материале плоского экрана позволяет получать изображение на экране без использования строчной и кадровой разверток. Для этого поступающие за период кадра коды цветовых сигналов сосредотачиваются в трех накопителях кодов кадра R, G, В, и в следующем периоде кадра все коды кадра синхронно и параллельно выдаются на входы преобразователей код - длительности излучения. При разрешении 1920×1080 плоскопанельный экран включает 2073600 элементов матриц, каждая из которых содержит по три преобразователя, т.е. 6220800 /2073600×3/, имеющих столько же микросветодиодов. Размеры экрана при разрешении 1920×1080 и размерах элемента матрицы 0,2×0,2 мм /фиг.3/ составляют:
по горизонтали 1920×0,2 мм =384 мм,
по вертикали 1080×0,2 мм =216 мм, по диагонали 440 мм, 17".
Для получения большего экрана с тем же разрешением применяются светодиоды с большим диаметром. Так при диаметре микросветодиода 0,2 мм размер элемента матрицы будет 0,4×0,4 мм, и размеры экрана становятся: по горизонтали 1920×0,4 мм =768 мм, по вертикали 1080×0,4 мм =432 мм, по диагонали 881 мм, 34,5".
Информационным входом преобразователя являются с первого по восьмой входы вычитающего счетчика 2 импульсов, управляющим входом являются объединенный первые управляющие входы первого 1, второго 4 ключей и вход генератора 7 импульсов, на входы которых поданы импульсы частоты кадров Uк. Исходное состояние ключей 1 и 4 закрытое. Генератор 7 импульсов является умножителем частоты, при частоте кадров 100 Гц /вариант/ производит умножение 100 Гц × 270=27 кГц и выдает 27 кГц на сигнальный вход первого ключа 1. Сигнал Uк 100 Гц открывает ключи 1 и 4 и поступает на вход генератора 7 импульсов, код цветового сигнала поступает на 1-8 входы вычитающего счетчика 2 импульсов. Открытый ключ 1 пропускает импульсы с генератора 7 27 кГц на счетный вход счетчика 2 импульсов, а напряжение питания /3,6 В/ с источника 6 питания поступает через открытый ключ 4 в светодиод 8 белого свечения, выполняющий световое излучение. Процесс вычитания длится до появления в счетчике 2 кода 00000000, с приходом которого в дешифратор 3 он выдает сигнал Uз, закрывающий ключи 1 и 4. Питание светодиода 8 прекращается, излучение светодиода заканчивается. Принцип действия преобразователя основан на прямо пропорциональной зависимости длительности излучения от величины кода цветового сигнала. Длительность излучения воспринимается зрением как соответствующий уровень яркости излучаемого цвета, при деятельности кадра 10 мс /100 Гц/ коду 00000001 соответствует длительность излучения светодиода в один импульс 37 мкс 
коду 00000010 соответствует длительность излучения в два импульса - 74 мкс, коду 00000011 - три импульса 111 мкс, и т.д., коду 11111110 - 254 импульсов 9,398 мс, и коду 1111110 - 255 импульсов 9,435 мс. Инерционность срабатывания микросветодиодов менее 1 мкс. Излучения трех цветов R, G, В от трех микросветодиодов, составляющих вместе один элемента матрицы экрана, армирует пиксел соответствующего цветового тона.
Скважность излучений всех 6220800 микросветодиодов плоскопанельного экрана в совокупности и составляет изображение кадра. При отсутствии питания микросветодиоды совсем не излучают, что обеспечивает глубокий черный цвет и высокую контрастность, которая чем выше, тем лучше различимы мелкие детали изображения и шире диапазон воспроизводимых цветов, т.к. близкие по значению оттенки не сливаются [6, с.65]. Из процесса получения изображения на экране исключаются строчная и кадровая развертки, процесс упрощается. При этом требуется большое число 6220800 преобразователей код - длительность излучения. Современные технологии позволяют изготовлять микросхемы с десятками миллионов транзисторов [6, с.65], следовательно, 6220800 преобразователей /исключая их излучатели/ могут быть изготовлены в трех микросхемах /по цветам сигналов R, G, В/. А генератор 7 импульсов один обеспечит импульсами все преобразователи своей микросхемы. Размеры одного элемента матрицы на фиг.3 и при диаметре микросветодиода в 0,1 мм составляют 0,2×0,2 мм. Материал экрана может быть выполнен из стекла или другого прозрачного и соответствующего материала.
Работа преобразователя.
Управляющий сигнал Uк открывает ключи 1, 4. Напряжение питания с источника 6 питания через открытый ключ 4 запитывает излучатель 5, который начинает излучение. Импульсы 27 кГц с генератора 7 импульсов через открытый ключ 1 поступают на счетный вход вычитающего счетчика 2 импульсов. Синхронно с управляющим сигналом Uк в счетчик 2 в параллельном виде поступает код цветового сигнала. Пока идет процесс вычитания в счетчике 2 идет и излучение микросветодиода 8. С появлением на выходе счетчика 2 кода 00000000 дешифратор 3 выходным сигналом Uз закрывает ключи 1 и 4. С закрытием ключа 4 заканчивается питание излучателя 5, излучение микросветодиода прекращается. Плоскопанельный экран предлагается выполнять из микросветодиодов с цветными светофильтрами /R, G, В/ размещением их микроэлектронной технологией в материале экрана, на тыльной стороне которого размещаются микросхемы преобразователей. В виду большого числа соединений выполнить все в единой и неразборной конструкции.
Источники информации
1. "Радио", 2004, №8, с.7-10, прототип.
2. "Домашний компьютер", 2005, №4, с.27 средняя колонка, с.29 соед. колонка.
3. "Домашний компьютер", 2006, №4, с.25 первая колонка, с.29 первая колонка, с.29 соед. колонка.
4. Колесниченко О.В, Шишигин И.В. Аппаратные средства PC. 5-е изд., СПб, 2004, с.489.
5. "Радио", 2004, №9, с.7-9, с.47.
6. Энциклопедический справочник. Персональный компьютер. М.: 2004, с.65, с.152.
Преобразователь код - длительность излучения, содержащий излучатель, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединеные первый ключ, вычитающий счетчик импульсов, дешифратор и второй ключ, выход которого подключен к входу излучателя, источник питания, выход которого подключен к сигнальному входу второго ключа, и генератор импульсов, выход второго подключен к сигнальному входу первого ключа, первые управляющие входы первого, второго ключей и вход генератора импульсов объединены и являются управляющим входом преобразователя код - длительность излучения, информационным входом которого являются с первого по восьмой входы вычитающего счетчика импульсов, вторые управляющие входы первого, второго ключей объединены и подключены к выходу дешифратора, выход генератора импульсов подключен к сигнальному входу первого ключа, выход которого подключен к счетному входу вычитающего счетчика импульсов, излучатель выполнен из последовательно расположенных микросветодиода и соответствующего цветного светофильтра, расположенных соответствующим образом в материале плоскопанельного экрана.
