Конструкция и принцип работы плазменной панели

ЛЕКЦИЯ 17. ПЛАЗМЕННЫЕ ПАНЕЛИ

Рассмотрены плазменные панели, их конструкция. Представлено устройство плазменного дисплея, плазменная технология, принцип работы плазменного дисплея, управление и адресация. Большое внимание уделено преимуществам и недостаткам плазменных дисплеев.

Литература [14-16].

Ключевые термины: Плазменная панель. Панель АСС. Люминофор.

Плазменная панель. Газоразрядный экран (также широко применяется английская калька «плазменная панель») — устройство отображения информации, монитор, использующее в своей работе явления электрического разряда в газе и возбуждаемого им свечения люминофора. Технология была разработана четырьмя учёными: Битцером, Слоттоу, Вилсоном и Аророй. Первый прототип дисплея появился в 1964 году. Матрица, революционная для свого времени, имела размер 4 на 4 пикселя, которые излучали монохромный голубой цвет. Затем, в 1967 году, размер матрицы был увеличен до 16x16 пикселей, на этот раз она излучала монохромный тёмно-красный цвет (с помощью неона). Цвет определялся подбором газов с различным спектром свечения. Сначала эти матричные панели назывались газоразрядными, но эффективность излучения в газах оказалась очень слабой. Кстати, до сих пор выпускаются матричные газоразрядные панели с аргоно-неоновым заполнением.

Первая коммерческая модель появилась на рынке в начале 90-х годов в Японии, так как там существовала долговременная государственная программа по развитию дисплейных технологий.

Рис.17.1. Устройство плазменной панели

Принцип работы плазменных дисплеев довольно прост: каждый суб-пиксель представляет собой микроскопическую флуоресцентную лампу, излучающую только один из основных цветов: красный, зелёный или синий. Регулируя яркость свечения лампы, можно получить различные оттенки.

Свечение в плазменных дисплеях достигается точно так же, как у люминесцентных ламп, которые мы повсеместно наблюдаем: внутри трубки запаян инертный газ (к примеру, аргон), использующийся в

качестве стабилизатора дугового разряда. Также внутри находятся пары ртути (именно бомбардировка тяжёлыми ионами ртути и вызывает свечение люминофора в ультрафиолетовом диапазоне). Кстати, сегодня есть и люминесцентные лампы без ртути. На концах трубки находятся электроды, к которым подводится высокое напряжение (несколько тысяч вольт. Но реально в люминесцентных лампах такое напряжение образуется только при поджиге за счёт выброса с балластного дросселя. Когда образуется дуговой разряд, то напряжение падает до 80-240В в зависимости от режима и прочих характеристик). Инертный газ в нормальном состоянии электрически нейтрален, но под действием тока он превращается в плазму - газ, состоящий из свободных электронов и положительных ионов (в результате суммарный заряд остаётся нейтральным). Из-за разницы потенциалов в несколько тысяч вольт электроны перетекают к положительному катоду, а электроны - к отрицательному аноду трубки. Подобное движение приводит к столкновению с атомами. При каждом столкновении атом набирает энергию, и электроны переходят на более высокую орбиту. Когда они возвращаются на изначальную орбиту, то испускают фотон: квант света.

Излучаемый свет является результатом движения плазмы в условиях сильного электрического поля. Но приложения постоянного потенциала к полюсам трубки недостаточно. Внутри плазмы должно постоянно существовать движение, чтобы излучать свет, поэтому к полюсам прикладывается переменный ток. В итоге ионы газа движутся то в одну сторону, то в другую. Однако излучаемый плазмой свет невидим: это ультрафиолет, который человеческий глаз не способен воспринимать. (Ультрафиолет здесь, кстати, излучается не случайно. Он имеет длину волны короче видимого спектра, так что его удобно с помощью разных люминофоров превращать в любой цвет). Поэтому свет нужно превратить в видимый, для чего на стенки трубки наносят порошок, чувствительный к ультрафиолету и излучающий белый свет (вспомните обычные лампы дневного света). Этот порошок является люминофором, то есть преобразует одну форму излучения в другую.

Каждый пиксель состоит из трёх идентичных микроскопических полостей, содержащих инертный газ (ксенон) и имеющих два электрода, спереди и сзади. После того как к электродам будет приложено сильное напряжение, плазма начнёт перемещаться. При этом она излучает ультрафиолетовый свет (на рисунке показан фиолетовым), который попадает на люминофоры в нижней части каждой полости. Люминофоры излучают один из основных цветов: красный, зелёный или синий. Затем цветной свет проходит через стекло и попадает в глаз зрителя.

Рис.17.2. Люминофоры

Таким образом, в плазменной технологии пиксели работают, подобно люминесцентным трубкам, но создание панелей из них довольно проблематично. Первая трудность - размер пикселя. Суб пиксель плазменной панели имеет объём 200 мкм x 200 мкм x100 мкм, а на панели нужно уложить несколько миллионов пикселей, один к одному. Во-вторых, передний электрод должен быть максимально прозрачным. Для этой цели используется оксид индия и олова, поскольку он проводит ток и прозрачен. К сожалению, плазменные панели могут быть такими большими, а слой оксида настолько тонким, что при протекании больших токов на сопротивлении проводников будет падение напряжения, которое сильно уменьшит и исказит сигналы.

Дата добавления: 2014-01-06