Светодиодная матрица для вывода цифровых изображений

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СВЕТОДИОДНАЯ МАТРИЦА ДЛЯ ВЫВОДА ЦИФРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт проблем информатики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Романьков Виктор Григорьевич Ткаченко Вадим Викторович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт проблем информатики Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Светодиодная матрица для вывода цифровых изображений, содержащаясветодиодов, рассредоточенных соответственно построкам истолбцам, имеющаяшин выбора строк ишин выбора столбцов, отличающаяся тем, что в схему дополнительно введены по числу светодиодов элементы памяти, две шины питания, к одной из которых подключены первые одноименные контактысветодиодов и первые входы подключения питания всех элементов памяти, а ко второй - вторые входы подключения питания всех элементов памяти,шин сброса, подключенные соответственно строкам к первым входам элементов памяти, вторые входы которых подключены соответственно кшинам выбора строк, а третьи - кшинам выбора столбцов, светодиоды вторыми своими одноименными контактами подключены соответственно к выходам элементов памяти. 89912013.02.28 2. Светодиодная матрица для вывода цифровых изображений по п. 1, отличающаяся тем, что каждый элемент памяти содержит конденсатор, диод, первый и второй резисторы, первый, второй и третий МОП-транзисторы, причем затвор первого транзистора является первым входом элемента памяти, первый и второй затворы второго транзистора соответственно вторым и третьим входами элемента памяти, а сток третьего транзистора через первый резистор - выходом элемента памяти, первый вывод конденсатора подключен к стоку первого транзистора, затвору третьего транзистора и аноду диода, а катод диода подключен к истоку второго транзистора, сток второго транзистора через второй резистор подключен к одному из входов подключения питания, второй вывод конденсатора подключен к истокам первого и третьего транзисторов и является вторым входом подключения питания. Предлагаемое техническое решение относится к области приборостроения и предназначено для создания информационных экранов, устанавливаемых как вне, так и внутри помещений, и может быть использовано для вывода графической информации, телевизионных и видеоизображений. Известны светодиодные матрицы 1, которые представляют собой набор 88 светодиодов, рассредоточенных по 8 строкам и 8 столбцам. Для управления работой светодиодов используется двухкоординатная адресация. При этом одноименные контакты (аноды или катоды в зависимости от полярности питания) светодиодов сгруппированы вдоль соответствующих строк или столбцов и подключены к соответствующим шинам управления для выборочного подключения светодиодов к источнику питания с помощью внешних электронных ключей. Такая схема обеспечивает значительное уменьшение количества каналов внешнего управления и выводов индикатора, число которых составляет сумму строчных и столбцовых шин. Данные матрицы используются для вывода графических изображений, для которых достаточно, чтобы светодиоды или горели, или не горели. Полутоновые изображения при этом не выводятся. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению(прототипом) является устройство 2 для осуществления способа управления яркостью свечения. Указанное устройство элементов матричного светодиодного экрана представляет собой ортогонально расположенные относительно друг друга горизонтальные (строчные) шины и вертикальные (столбцовые) шины, соединенные между собой в местах их взаимного пересечения через соответствующие элементы, которые образуют прямоугольную матрицу светоизлучающих элементов и выполнены либо в виде отдельных светодиодов, либо в виде группы из последовательно и/или параллельно соединенных светодиодов. Недостатком этого устройства является то, что импульсный режим не позволяет достигнуть на экране одновременно высоких значений яркости, разрешающей способности и частоты смены кадров изображения, не приводящей к эффекту его мерцания. Задачей предлагаемой полезной модели является создание матрицы, обеспечивающей улучшение качества изображений за счет уменьшения скважности и увеличения длительности импульсов включения светодиодов. Реализация режима управления с увеличенной длительностью импульсов включения светодиодов при уменьшении амплитуды импульсов и сохранении требуемой средней мощности излучения позволяет снять указанные выше ограничения. 2 89912013.02.28 Задача решается за счет того, что в светодиодную матрицу для вывода цифровых изображений, содержащуюсветодиодов, рассредоточенных соответственно построкам истолбцам, имеющейшин выбора строк ишин выбора столбцов, дополнительно введены по числу светодиодов элементы памяти, две шины питания, к одной из которых подключены первые одноименные контактысветодиодов и первые входы подключения питания всех элементов памяти, а ко второй - вторые входы подключения питания всех элементов памяти,шин сброса, подключенные соответственно строкам к первым входам элементов памяти, вторые входы которых подключены соответственно кшинам выбора строк, а третьи - кшинам выбора столбцов. Светодиоды вторыми своими одноименными контактами подключены соответственно к выходам элементов памяти. Каждый элемент памяти содержит конденсатор, диод, первый и второй резисторы,первый, второй и третий МОП-транзисторы, причем затвор первого транзистора является первым входом элемента памяти, первый и второй затворы второго транзистора - соответственно вторым и третьим входами элемента памяти, а сток третьего транзистора через первый резистор - выходом элемента памяти, первый вывод конденсатора подключен к стоку первого транзистора и затвору третьего транзистора, второй вывод конденсатора подключен к истокам первого и третьего транзисторов и является одним из входов подключения питания, а сток второго транзистора через второй резистор - вторым входом подключения питания, катод диода подключен к истоку второго транзистора, а анод - к затвору третьего транзистора. На фигуре представлена схема светодиодной матрицы для вывода цифровых изображений. Заявляемая светодиодная матрица для вывода цифровых изображений содержитсветодиодов 111, 112, , 11, 121, 122, , 12, , 11, , 1 и элементы памяти 211, 212, , 21, 221, 222, , 22, , 21, 22, , 1 рассредоточенные соответственно построкам истолбцам.шин выбора строк 31, 32, , 3 ишин выбора столбцов 41, 42, , 4. Все элементы памяти имеют две общие шины питания 5 и 6, к одной (5) из которых подключены первые одноименные контактысветодиодов 111, 112, ,11, 121, 122, , 12, , 11, 12, , 1.шин сброса 71, 72, 7 подключены соответственно строкам к первым входам элементов памяти 211, 212, , 21, 221, 222, , 22, ,21, вторые входы которых подключены соответственно кшинам 31, 32, , 3 выбора строк, а третьи - кшинам 41, 42, , 4 выбора столбцов. Светодиоды 111, 112, ,11, 121, 122, , 12, , 11, 12, , 1 вторыми своими одноименными контактами подключены соответственно к выходам элементов памяти. Каждый элемент памяти содержит конденсатор 8, диод 9, первый 10 и второй 11 резисторы, первый 12, второй 13 и третий 14 МОП-транзисторы. Причем затвор первого 12 транзистора является первым входом элемента памяти. Первый и второй затворы второго 13 транзистора - соответственно вторым и третьим входами элемента памяти, а сток третьего 14 транзистора через первый 10 резистор - выходом элемента памяти. Первый вывод конденсатора 8 подключен к стоку первого 12 транзистора, затвору третьего 14 транзистора и аноду диода 9. Сток второго 13 транзистора через второй 11 резистор является первым входом подключения питания. Второй вывод конденсатора 8 подключен к истокам первого 12 и третьего 14 транзисторов и является вторым входом подключения питания. Катод диода 9 подключен к истоку второго 13 транзистора. Предлагаемая светодиодная матрица работает следующим образом. Светодиодная матрица для вывода цифровых изображений с помощью шин питания 5 и 6 подключается к источнику напряжения. Управление работой светодиодной матрицы для вывода цифровых изображений осуществляется путем подачи необходимых сигналов по шинам 71, 72, 7 сброса, шинам 31, 32, , 3 выбора строки и шинам 41, 42, , 4 шин выбора столбцов. Работа начинается со сброса всех элементов памяти выбранной строки. По каж 3 89912013.02.28 дому из входов 71, 72, , 7 сброса подаются сигналы с периодом смены кадра. Каждый такой сигнал по первым входам всех элементов памяти строки поступает на затворы первых 12 транзисторов элементов памяти строки. В результате этого указанные транзисторы открываются, и накопленный заряд на конденсаторах 8 разряжается. Длительность сигнала должна быть достаточной для разрядки конденсатора до уровня напряжения на нем,принятого за начальный. После этого по соответствующей шине 31, 32, , 3 выбора строки подается сигнал на вторые входы элементов памяти выбранной строки. Этот сигнал поступает в выбранных элементах памяти на соответствующие затворы вторых транзисторов 13 и подготавливает данные элементы памяти к приему сигналов данных. В период действия данного сигнала по всем шинам 41, 42, , 4 выбора столбцов поступают данные в виде сигналов, длительность которых соответствует передаваемым по шинам данных. Для нулевого кода данных на шине данных сигнал отсутствует, а для максимального кода данных соответствует сигнал максимальной длительности. Эти сигналы данных поступают в элементы памяти по третьим входам элементов памяти на вторые затворы вторых 13 транзисторов. Данный транзистор 13 открывается, и через второй 11 резистор,второй 13 транзистор и диод 9 конденсатор 8 начинает заряжаться. Величина заряда на этом конденсаторе будет соответствовать длительности сигнала, поступившего на второй затвор транзистора 13. Чем большую длительность имеет поступивший сигнал, тем больший будет заряд на указанном конденсаторе 8. При отсутствии сигнала на этом затворе конденсатор 8 останется разряженным. После действия указанных сигналов на втором затворе транзистора 13 накопленный заряд будет сохраняться до очередного сигнала сброса для этих элементов памяти, то есть в течение одного кадра вывода изображения. Сохранение заряда в течение всего кадра связано со свойствами транзисторов. Транзисторы 12 и 13 в этот период будут закрыты, а диод 9 исключит разряжение конденсатора через истокзатвор второго 13 транзистора. Накопленный заряд на конденсаторе 8 практически не позволит разряжаться также и через диэлектрик между затвором и истоком транзистора 14. В результате этого на затвор-исток транзистора 14 будет действовать все это время напряжение, соответствующее накопленному заряду на конденсаторе 8. Величина тока через первый 10 резистор и транзистор 14 будет практически пропорциональна величине потенциала на его затворе. Этот ток будет идти от источника питания по входу 5 матрицы через светодиод выбранной строки и выбранного столбца элементов памяти и далее по выходу через первый 10 резистор и открытый до определенной величины транзистор 14 на источник питания по выходу 6 матрицы. Светодиоды выбранной строки матрицы будут излучать свет, величина которого будет пропорциональна проходящему через транзистор 14 ток соответствующего элемента памяти. После действия описанных сигналов формируются аналогичные сигналы для работы с очередной строкой светодиодов и элементов памяти и так далее по замкнутому циклу. В результате этого в светодиодной матрице для вывода цифровых изображений светодиоды 111, 112, , 11, 121, 122, , 12, , 11, , 1 будут излучать свет постоянно. Корректировка величины свечения будет осуществляться по строкам и на очень короткое время. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4