Дисплеи с плоским экраном

Основным типом дисплеев пока является дисплей с ЭЛТ, однако в последние годы растет доля дисплеев с плоским экраном.

В отличие от экранов ЭЛТ плоские экраны имеют ряд существенных преимуществ:

• Малые физические размеры, в частности, по сравнению с ЭЛТ имеют небольшую глубину;
• Немерцающее изображение;
• Полное отсутствие рентгеновского излучения;
• Высокая механическая прочность;
• Малое потребление энергии;
• Большой срок службы;
• Нет дрейфа и искажения элементов изображения.

В индикаторной аппаратуре давно используется принцип газового разряда, например, ранее хорошо зарекомендовали себя газоразарядные индикаторы типа ИН-1,2,…, которые представляли собой многокатодную цифровую газоразрядную лампу, заполненную неоном. Ее двухэлектродный вариант (неоновая лампочка) и является элементарной ячейкой газоразрядной (плазменной) индикаторной панели. Ее работа заключается в ионизации газа под воздействием электрического поля с рекомбинацией ионов и электронов и эмиссией фотонов. Структура газоразрядной индикаторной панели постоянного тока имеет вид:

На две стеклянные пластины 1 и 2 нанесены прозрачные взаимно-перпендикулярные электроды 3 (2-5 проводников на мм). Зазор между электродами около 0,1 мм для локализации свечения заполняется диэлектриком (стеклом) с отверстиями в местах пересечения проводников. Эти полости заполняются инертным газом. При подаче на выбранные электроды напряжения (около 200 В) в местах их пересечения возникает тлеющий разряд. Если ячейки заполнены смесью неона и аргона свечение будет иметь оранжевый цвет. При снятии напряжения свечение в ячейках гаснет, для поддержания изображения необходима регенерация, периодическое возбуждение всех ячеек.

В газоразрядных индикаторных панелях переменного тока электроды отделены от газового промежутка слоем диэлектрика толщиной 5-10 мкм, на котором образуются электрические заряды. Эти остаточные электрические заряды создают электрические поля, обеспечивающие хранение информации в ячейках и работу без регенерации изображения. Принцип работы такой ячейки заключается в следующем. На электроды подается переменное напряжение U_п , частота которого выбирается в соответствии с длительностью процессов зажигания и гашения инертного газа (около 20 мкс), т.е. f_п =50кГц. Амплитуда этого напряжения (напряжение поддержки, подкачки) больше порога гашения U_г и меньше порога зажигания U_З (U_п =90-120 В).

Если в момент времени t₁ подан управляющий сигнал U_упр , то он складывается с U_п и к электродам оказывается приложено напряжение, больше U_З , газовый промежуток между электродами ионизируется. На электродах, как на обкладках конденсатора, создается напряжение противоположное приложенной разности потенциалов. В момент времени t₂ U_п меняет свой знак, при этом его направление совпадает с направлением напряжения на диэлектрических слоях электродов. Эти два напряжения складываются и их суммарное значение будет превышать U_З , вспышка повторится. Процесс свечения будет продолжаться до тех пор, пока подается поддерживающее напряжение. Если в момент времени t₃ подать U_упр «стирание», то суммарное напряжение на электродах станет меньше U_г и ячейка погаснет.

Возможны два способа управления плазменной панелью: управление с поточечной и построчной выборкой элементов изображения. В первом случае ячейки зажигаются или гасятся последовательно, точка за точкой, поэтому при большом разрешении экрана для обновления информации требуется значительное время, до 5с. Во втором случае запись информации ведется построчно, что повышает скорость обновления информации хотя и усложняет устройство управления. За счет изменения скважности управляющих импульсов возможно изменение яркости свечения точки, т.е. получение полутонов.

Индикаторные панели на жидких кристаллах отличаются от плазменных панелей прежде всего тем, что их ячейки пассивны, не излучают свет, и являются высокочастотными модуляторами, работая в режиме пропускания (отражения) света. При этом жидкокристаллический элемент изменяет коэффициент оптической плотности под действием электрического поля. Такие панели пока еще имеют невысокие светотехнические параметры, такие как яркость, контрастность, допустимый угол зрения. Однако их низкая стоимость и малое потребление энергии дает возможность использовать жидкокристаллические дисплеи в портативных малогабаритных ПЭВМ.

Электролюминесцентная матричная панель имеет следующую структуру: На стеклянную

пластину 1 нанесены полупрозрачные полоски – электроды 2, выполненные методом напыления из SnO₂. Далее методом пульверизации нанесен слой 3 порошкового электролюминофора из ZnS с различными добавками. Толщина порошкового слоя электролюминофора от 10 до 100 мкм. Сверху нанесены полоски – электроды 4 ортогональные электродам 2 и выполненные из меди или алюминия. Между выбранными электродами прикладывается синусоидальное или импульсное напряжение Uэл и в месте перекрытия электродов возбуждается участок электролюминисцентного слоя, происходит прямое преобразование электрической энергии в световую. Яркость свечения ячейки равна:

[кандел/м²]

к – коэффициент, зависящий от типа электролюминофора и частоты напряжения U_ЭЛ .

– показатель нелинейности, зависит от технологии изготовления и состава электролюминисцентного слоя.

Частоту напряжения U_ЭЛ выбирают в диапазоне 400-1200 Гц. Для порошковых панелей =1,7 – 5,5 и U_ЭЛ =150-220 В.

Величина показателя нелинейности сильно влияет на качество работы матричной панели. Дело в том, что при возбуждении ячейки на выбранные электроды подаются напряжения U_ЭЛ /2 создающие на выбранной ячейке напряжение U_ЭЛ . На остальных ячейках панели, связанных с выбранными электродами будет действовать одно полунапряжение U_ЭЛ /2 и возникает слабое свечение ячеек, наблюдается «кросс-эффект», характерный для электролюминисцентных панелей с порошковым слоем. Этот эффект отсутствует в матричных панелях с пленочными электролюминисцентными слоями, которые напыляются в вакууме и имеют толщину от 0,1 до 5 мкм. В этом случае >=10 – 30 (для сублимата фосфора) и U_ЭЛ =20 – 100 В.

Цвет свечения ячеек панели зависит от типа электролюминофора, что позволяет строить панели с различными цветами свечения отображаемых элементов знаковой и графической информации.

В светодиодных матричных панелях элементарной ячейкой является инжекционный электролюминисцентный диод (светодиод), в котором при прохождении тока через p – n переход в прямом направлении осуществляется преобразование электрической энергии в световую. Такие ячейки отличаются наибольшей эффективностью преобразования по сравнению с порошковыми и пленочными, имеют очень высокий показатель нелинейности вольт-амперной характеристики, кроме того напряжения возбуждения составляют несколько вольт.

Плоские панели (экраны) пока еще дорогие и, по-видимому, интенсивное расширение рынка дисплеев с плоскими экранами начнется тогда, когда стоимость их будет превышать стоимость дисплеев с ЭЛТ не более чем в 1,5 раза.

Дата добавления: 2014-12-25