Газоразрядные индикаторы совместно с электронно-лучевыми трубками являются долгожителями в устройствах отображения информации; появились достаточно давно, но непрерывно развиваются и совершенствуются, оставаясь конкурентоспособными и в настоящее время.
Многоразрядные индикаторы выпускаются в виде газоразрядных индикаторных панелей (ГИП или PDP - Plasma Display Panels) с сегментным или матричным методом синтеза знаков и с питанием постоянным или переменным током.
Электродная структура ГИП постоянного тока (рис. 15.6) представляет собой сандвич, содержащий лицевую и тыльную стеклопластины, на внутренние поверхности которых нанесены взаимно перпендикулярные системы электродов; катодов 2 и анодов 4.
Рис. 15.6. Конструкция ГИП постоянного тока с внешней адресацией.
Стенки перфорированной матричной решетки 3 препятствуют проникновению излучения из соседних ячеек, что обеспечивает высокую контрастность изображения. Герметизация прибора осуществляется по периферии с помощью стеклоцемента. Таким образом, на пересечениях электродов образованы изолированные диодные промежутки — ячейки 5, число которых равно произведению числа анодов и катодов.
В качестве газового наполнения используется смесь неона с аргоном при низком давлении (смесь Пенинга), имеющая характерный оранжево-красный цвет свечения.
На катоды панели с катодных ключей (рис 15.7) поступают импульсы развертки. Аноды панели через балластные резисторы соединены с анодными ключами, формирующими импульсы выборки в соответствии с поступающей информацией. Когда импульсы на аноде и катоде совпадают, в индикаторной ячейке возникает газовый разряд. Напряжения зажигания ГИП постоянного тока составляет 250-280 В. Для стабильного зажигания и уменьшения времени запаздывания на ячейки подают на 50-100 В больше напряжение зажигания.
Рис 15.7. Схема управления ГИП постоянного тока.
Аноды индикатора управляются ключами на транзисторах p-n-p, а катоды - ключами n-p-n. Частота кадровой развертки 20-200 Гц. Регулировка яркости свечения зависит от длительности анодных импульсов и может меняться в широком диапазоне.
Рассмотренная панель с оранжево-красным цветом свечения преимущественно используется для отображения знакографической информации. Для создания телевизионного изображения на внутренней поверхности лицевой стеклопластины нанесен слой люминофора, преобразующий ультрафиолетовое излучение газового разряда в видимое излучение трех цветов - красного, зеленого и синего, каждого в отдельности или их смешения, т.е. также как это происходит в обычной катодно-лучевой трубке.
Достоинством ГИП постоянного тока является простота технологии, низкая стоимость, высокая надежность, яркость и контрастность отображаемого знака. Недостатком является высокое питающее напряжения (десятки В), значительные задержки при ионизации газовой ячейки. Используется в недорогих монохромных устройствах отображения разнообразных электронных измерительных приборов, недорогих телевизионных экранах.
Газоразрядная индикаторная панель переменного тока (рис 15.8) отличается от панели постоянного тока тем, что электроды первой покрыты слоем диэлектрика, препятствующим прохождению постоянного составляющей тока через индикаторную ячейку. Состоит из двух стеклянных пластин 1, разделенных зазором, для поддержания которого используются тонкие диэлектрические прокладки. С внутренней стороны стеклянных пластин расположены системы перпендикулярных металлических электродов 2, покрытых изолирующим тонким слоем диэлектрика 3. На слой диэлектрика наносятся эмитирующее и защитное покрытия, характеризуемые высоким значением коэффициента вторичной эмиссии под действием ударов положительных ионов. Зазор между пластинами заполняется газом под давлением, близким к атмосферному. Герметизация осуществляется по периферии с помощью стеклоцемента.
Панели переменного тока обладают свойством "внутренней памяти", то есть при специально подобранной форме и амплитуде напряжения на электродах, индикаторная ячейка может находиться как в состоянии "включено" (разряд в ячейке горит), так и в состоянии "выключено" (разряд не горит) сколь угодно долго. Для перевода ячейки из одного состояния в другое необходимо подать на нее импульс стирания или поджига.
Рис. 15.8. Общий вид подложек ГИП переменного тока:
1- стеклянные пластины; 2- электроды.
Электрические параметры ячейки сильно зависят от рода и давления наполняющего газа, толщины диэлектрических слоев и других конструктивных параметров ячейки.
На индикаторные электроды (рис 15.9) подается импульсное напряжение с трансформатора индикаторных ключей. Этого напряжения недостаточно для зажигания разряда в ячейке. Однако при подаче на адресный электрод ячейки дополнительного напряжения с адресного ключа а на индикаторный электрод напряжения с индикаторного ключа дополнительное электрическое поле на пересечении адресного и индикаторного электрода в ячейке возникнет разряд и он остается при снятии управляющих сигналов. Чтобы погасить разряд необходимо на электроды ячейки подать гасящий импульс.
Оптимальные значения частоты повторения поддерживающего напряжения лежат в диапазоне 20—50 кГц. При более низких частотах разряд в ячейке становится нестабильным из-за ослабления предионизации, при более высоких частотах развитие разряда не успевает завершиться, что приводит к уменьшению заряда, накапливаемого на диэлектрических слоях.
Эффективность преобразования электрической энергии в световую в индикаторных панелях переменного тока больше в 5-10 раз чем у панелей постоянного тока, что обеспечивает повышенную яркость изображения.
Параметры
ГИП постоянного тока
ГИП переменного тока
Напряжение управления
Мощность управления
Яркость кд/м2
Ресурс, тыс. часов
20-30
50-100
Достоинствами плазменной панели являются: полное отсутствие мерцания изображения (пиксель горит до тех пор, пока его не переключат в соответствии с изменившейся картинкой), отсутствие несведения и геометрических искажений, высокая яркость и контрастность. Угол, под которым можно увидеть нормальное изображение на плазменных мониторах, существенно больше, чем у ЖК-мониторов. А главное достоинство- возможность реализовать большеразмерные плазменные дисплеи.
За такие уникальные возможности плазменной панели приходится расплачиваться высокой потребляемой мощностью (в десятки раз больше, чем у вакуумных кинескопов, и в сотни, чем у ЖК дисплеев). К тому же плазменная панель пока имеет срок службы в несколько раз меньший, чем у конкурирующих технологий, поскольку из-за интенсивного свечения свойства люминофора очень быстро ухудшаются. Кроме того, стоимость подобных устройств пока достаточно высока для массового пользователя.
ГИП переменного тока находит применение в широкоформатных телевизионных плазменных экранах, в качестве крупноформатных дисплеев информационно рекламных систем, мониторах промышленных компьютеров, работающих в экстремальных условиях.
