Плазменные панели и устройства на их основе

 

Перспективными устройствами отображения информации являются плазменные панели, объем продаж которых к 2005г. достиг 90 млрд. долл. [37].

Основными достоинствами плазменных панелей являются:

- отсутствие вредного воздействия на организм человека;

- большой угол обзора (до 160 градусов);

- малое время готовности;

- большой срок службы;

- высокая надежность, механическая, климатическая устойчивость.

Плазменные панели используются в телевизионных видеомодулях, мониторах специального применения, экранах коллективного пользования и других системах.

Одна из первых разработок телевизионного модуля содержала плазменную панель с диагональю 40 дюймов и обеспечивала яркость 300 кд/м². Конструкция ячейки индикации телевизионного модуля показана на рис. 7.18, структура индикаторной ячейки изображена на рис. 7.19, а временная диаграмма импульсов приведена на рис. 7.20.

Рис. 7.18. Конструкция ячейки индикации телевизионного модуля

Рис. 7.19. Структура индикаторной ячейки

 

На основе плазменных панелей создаются цветные мониторы с числом элементов от 128×128 до 1024×1024 с шагом их расположения (0,7÷0,28) мм.

Параметры мониторов оранжево – красного и зеленого цветов свечения приведены в таблице 7.3.

Рис. 7.20. Временная диаграмма импульсных напряжений

 

Таблица 7.3 – Параметры мониторов оранжево – красного и зеленого цветов свечения

Наименование параметра, единица измерения	Значение параметра монитора
оранжево – красного цвета свечения	зеленого цвета свечения
Информационная емкость, пиксель	640×480	640×480
Яркость свечения, кд/м2
Размер элемента отображения, мм	0,28	0,42
Размер рабочего поля по диагонали, дюйм
Читаемость информации при освещенности, люкс
Потребляемая мощность при 20% засветке, Вт, не более
Габаритные размеры (без блока питания), мм	240×195×90	320×256×105
Присоединительные размеры (винты М5 с лицевой стороны монитора), мм	266×181	320×265
Температурный диапазон эксплуатации мониторов, °С	-40 +55	-40 +55

 

Современные плазменные панели содержат 1024×1024 триад элементов, а мониторы на их основе обеспечивают яркость до 500кд/м² и контраст до 500:1.

Принципиально новым видом панелей для экранов коллективного пользования (ЭКП) являются плазменные панели переменного тока. Они могут эффективно использоваться для отображения компьютерной и телевизионной информации. По сравнению с ЭКП на панелях постоянного тока новые панели имеют в 5-6 раз большую яркость без увеличения потребляемой мощности, экологически безвредны (в составе газового наполнения панелей отсутствует ртуть), способны отображать до 256 градаций по каждому цвету. Как и ЭКП, на панелях постоянного тока, они имеют малый вес (40 кг/м²) и толщину (до 8 см), широкий угол обзора (до 140 градусов), высокую надежность в эксплуатации, простоту обслуживания.

Последовательность импульсов, изображен­ных на временной диаграмме, образует одно субполе кадра и включает в себя режимы инициализация (подготовительного общего стирания, общего зажигания и общего стирания), адресации (селективной записи), подготовки индикации и самой индикации.

Режим подготовительного общего стирания осуществляется для создания во всех индикаторных ячейках одинакового состояния перед режимом общего зажигания путем формирования на всех электродах напряжения нулевого уровня в течение времени, рав­ного длительности процесса деионизации разряда.

Режим общего зажигания заключается в возбуждении разрядов между электродами Y u S3. Для этого на электродах Y формируют положительный импульс с амплитудой U₂, а на электроде S3 – импульс отрицательной полярности с амплитудой, которая не превышает U₂. Формирование двух следующих друг за другом импульсов общей запи­си на электродах Y u S3 позволяет расширить диа­пазон управления, но приводит к уменьшению соб­ственного яркостного контраста.

Режим общего стирания реализуется сразу после режима общего зажигания и его процесс ана­логичен режиму подготовительного общего стира­ния. В режиме общего стирания все индикаторные ячейки ГИП переводятся в «выключенное» состоя­ние, т.е. такое, при котором последующая подача импульсов поддержки на электроды ГИП не приве­дет к возникновению разрядов и свечению каких-либо ячеек. Режим общего стирания создает опти­мальные условия для процесса селективной записи индикаторных ячеек в режиме адресации.

Режим адресации (селективной записи) обес­печивает перевод адресуемых (выбранных) индика­торных ячеек ГИП в состояние «включено», т.е. такое, при котором подача на электроды Y, S3 u S2 импульсов поддержки в режиме подготовки индика­ции приведет к возбуждению разрядов в этих ячей­ках, а последующая подача импульсов поддержки на электроды S3, S2 u S1 – к свечению этих ячеек в течение времени индикации.

Селективная запись в адресуемых ячейках производится с участием электродов управления X. На индикаторных электродах Y устанавливают уро­вень напряжения «полки» – U_Y, а на электродах S3, S2 u S1 – нулевой уровень напряжения. На электро­дах Y последовательно от Y1 до Y480 формируют­ся импульсы сканирования отрицательной полярно­сти с амплитудой U_СК, суммирующиеся с напряже­нием –U_Y (адресация строк). На выбранных в соот­ветствии с выходными данными электродах X ус­танавливается уровень напряжения U_X, а на осталь­ных электродах X - низкий уровень напряжения. При этом в адресуемой строке Yi инициируется разряд в ячейках с высоким уровнем напряжения U_X, кото­рый вызывает разряд между электродами Y u X, переводя данные ячейки в состояние «включено».

Режим подготовки индикации стабилизиру­ет процесс разряда между Y u S3 путем подачи на электроды Y импульса положительной полярности с длительностью не менее времени деионизации раз­ряда. Последующая подача на электроды S3 u S2 противофазных импульсов поддержки обеспечивает стабилизацию разряда между электродами S3 u S2 перед режимом индикации.

В режиме индикации на электроды S3, S2 по­ступают синфазные импульсы поддержки, а на электроды S1 подаются противофазные к ним импульсы поддержания разряда с амплитудой U1. При этом на электродах X устанавливают уровень напряжения U_X. Серия разрядов с интенсивным свечением про­должается до окончания режима индикации и пере­вода ячеек в «выключенное» состояние импульсом общего стирания видеомодулей на сорока дюймовых ГИП имеют сле­дующие основные параметры:

Информационная емкость, пиксель..................................................853×480

Шаг расположения пикселей, мм.............................................................1,05

Яркость, кд/м²......................................................................................400-450

Контраст....................................................................................................300:1

Число градаций яркости по каждомуцвету без Y коррекции................ 256

Потребляемая мощность, Вт..................................................................... 300

Принципиальным отличием панелей, разрабо­танных ОАО «Плазма», от известных зарубежных аналогов является отсутствие тонкопленочных проз­рачных и армирующих электродов индикации. Ис­пользуется толстопленочная технология изготов­ления электродов индикации. Наличие черной мат­рицы и черных электродов индикации приводит к высокому значению контраста. Основной разряд в ячейке в течение времени индикации происходит между электродами, удаленными на такое расстоя­ние, которое обеспечивает формирование в разряд­ном промежутке положительного столба. В резуль­тате получают высокую яркость и светоотдачу.

 

Электрохромные индикаторы

К этому классу относятся индикаторы, в которых наложение внешнего электрического поля приводит к изменению цвета активного материала. В качестве веществ, меняющих свой цвет, могут использоваться триоксид вольфрама (WO₃), иридиево-оксидные пленки, ряд других неорганических оксидов, кроме того, в этих целях могут использоваться и некоторые органические вещества – виологены, биперилловые соли, некоторые жидкие кристаллы. Схематическое изображение электрохромного индикатора представлено на рис. 8.21. Слой WO₃ толщиной 0,1-1 мкм создается на стеклянной подложке – он наноситься на прозрачный электрод (пленку In₂O₃ толщиной 0,1-0,2 мкм), например, путем термического напыления. Поверх активного слоя напыляют слой диэлектрика (например, SiO₂ толщиной 0,05 мкм) и затем – пленочный электрод (золото, толщина пленки 0,01 мкм).

Если на прозрачный электрод такой ячейки подается отрицательный потенциал, из него в WO₃ будут инжектироваться электроны. В результате на катоде происходят реакции образования вольфрамовой бронзы и в активном слое возникают центры окрашивания: цвет пленки становится синим. Реакция образования вольфрамовой бронзы обратима: при перемене полярности питающего напряжения индикатор восстанавливает начальный цвет (инжекции электронов из пленки золота препятствует слой SiO₂). Рабочее напряжение подобных индикаторов составляет доли вольт, контраст 2:1 достигается примерно за секунду.

Рис. 7.21. Устройство твердотельного электрохромного индикатора:

1 – стеклянная пластина; 2 – прозрачный электрод; 3 – слой аморфного WO₃; 4 – слой диэлектрика; 5 – электрод

 

Важной особенностью электрохромного индикатора является наличие памяти: окраска активного слоя может сохраняться в течение многих часов, до тех пор, пока не будет подан импульс стирающего напряжения противоположной полярности. Заряд, требуемый для изменения цвета индикатора, оказывается очень малым (до 5 мКл/см²). Таким образом, приборы этого типа являются еще более экономичными, чем жидкокристаллические.

Основные недостатки электрохромных индикаторов: инерционность (время переключения может достигать 1 с) и недостаточная долговечность. Они выдерживают не более 1×10⁷ переключений, а это означает, что если их использовать, например, в часах для высвечивания секундной цыфры, то их срок службы составит не более 3000 ч. Быстродействие можно увеличить, используя в качестве активного материала не твердое вещество, а жидкость, однако срок службы при этом еще больше снижается (внутри ячейки могут происходить неконтролируемые химические реакции); слабее в последнем случае оказывается выражен и эффект памяти.

В целом, однако, электрохромные индикаторы вполне пригодны для высвечивания медленно меняющейся информации, когда отчетливее выявляются их достоинства – экономичность и высокий (не хуже, чем у жидкокристаллических индикаторов) контраст. Температурный же диапазон работы электрохромных индикаторов даже более широк (от -20 до +70°C), и вдобавок информация может считываться при больших углах обзора, чем с жидкокристаллических.

Параметры основных типов оптоэлектронных индикаторов приведены в таблице 7.4.

 

Таблица 7.4 – Параметры оптоэлектронных индикаторов

Тип индикатора	Яркость, Кд/м2	Цвет свечения	Время переключения, с	Управляющее напряжение, В	Расходуемая мощность на знак, мВт	Угол обзора
Активные
Вакуумные накальные	500-20000	Желтый Синий	10-2 – 10-1		50 - 1000	±60°
Вакуумные люминесцентные	30-1000	Зеленый Желтый Красный	10-3	50 – 70		±45°
Газоразрядные	50-900	Зеленый Желтый Красный	10-4 – 10-3	70 – 300	30 – 500	±45°
Светодиодные	10-400	Красный Голубой	10-8 – 10-6	0,5 – 10	10 – 700	±50°
Электролюминесцентные	10-70	Зеленый Желтый Красный	10-2	115 – 220		±80°
Пассивные
Жидкокристаллические	–	–	10-1	3 – 30	103 – 10-1	±30°
Электрохромные	–	–	10-2 – 1	0,1 – 1	10-3 – 10-1	±60°

 

⇐ Предыдущая42434445464748495051Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: