Ф.Н. Покровский, А.Ю. Прибытков, Б.И. Прокофьев, А.Г. Тынкован - Плазменные панели (1128532), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В некоторых компонентах радиоэлектронных средств плазма является рабочим элементом, например, в неоновых индикаторах, тиратронах, игнитронах, плазмотронах. Применение плазмы в производстве обусловлено тем, что плазменные процессы требуют небольших затрат энергии и не используют жидкие растворы, т.е. относятся к экологически чистым технологиям. Для снижения энергетических затрат при эксплуатации плазменных панелей и снижения их нагрева необходимо применять такую газовую среду, которая может обеспечить равномерную спектральную плотность излучения плазмы в диапазоне эффективной цветовой отдачи люминофоров. Инертные газы без примесей, к сожалению, имеют линейчатый спектр.
Поэтому газовую среду делают двухкомпонентной с определенно выбранной пропорцией составляющих. На рис. 1.3 приведен экспериментально полученный спектр УФ излучения Кг-Хе газовой плазмы (Хе = 1 %) при давлении 400 ГПа. Спектр газовой смеси состоит из двух перекрывающихся участков. Всплеск на длине волны около 150 нм принадлежит гете- Глава 1. Плазма и ее свойства Уровень, относительные единиц 2 130 150 170 190 )., нм Рис. 1.3. Спектр излучения газовой смеси криптон-ксенон (Кг-Хе) [3) роядерной молекуле КгХе, а участок с максимумом в окрестности длины 175 нм создан гомоядерной молекулой Хе. Подобный спектр имеет и газовая плазма й)е-Хе. Электромагнитная энергия плазменного разряда, сосредоточенная в ультрафиолетовой части ее спектра, воздействует на облучаемое вещество и ионизирует его (происходит поглощение фотона излучения).
При этом наблюдается фотоэффект (испускание электронов, энергия которых соответствует видимой части спек-ра электромагнитных колебаний), который проявляется в ответном свечении вещества, называемом люминесценцией (см. Рис. В.1 на цветной вкладке]. Таким образом происходит преобразование энергии электрического возбуждения плазмы в световую энергию. Уровень люминесценции веществ весьма различен.
Вещества, способные к интенсивной люминесценции, называют люминофорами. Они обладают линейчатым спектром оптического излучения. В технике чаще всего применяют кристаллофосфоры и их смеси. Например, для кинескопов применяют катодолюминофоры, обладающие повышенной яркостью свечения и длительной стойкостью оптического излучения. Свечение люминофора обусловлено свойствами основного вещества и примесей, которые порождают в основном веществе центры люминесценции. Энергия активирующего облучения должна соответствовать спектру фотовозбуждения люминофора. Интенсивность свечения цветного люминофорного вещества зависит от энергетической эффективности облучающей плазмы, оптической отдачи люминофора и технологического качества тонкопленочных люминофорных покрытий на поверхности экрана (см. Рис.
В.2). Длительность послесвечения различных люминофоров лежит в пределах от 10-е с до нескольких часов. В плазменных панелях применяют широтно-импульсное уп- 20 Плазменные панели Интенсивность 1000 50 0 0,0 01 02 0,4 О,б Тччл, мкс Рис. 1.4. Временная зависимость оптического отклика люминофора на короткий УФ импульс накачки равление яркостью при формировании полутоновых фрагментов изображения, которое предполагает, что за период следования импульсов плазменной накачки люминофор успеет отдать принятую энергию в нужной части спектра оптического диапазона.
На рис. 1.4 представлена типовая временная зависимость интенсивности отклика люминофора на короткий УФ импульс (12 нс) с длиной волны 193 нм. Контрольные вопросы 1. Чем плазменное состояние газообразного вещества отличается от его обычного состояния? 2.
Какими параметрами характеризуется газовая плазма? 3. Почему плазму, используемую в плазменных панелях, называют низкотемпературной? 4. Какие требования предъявляются к параметрам плазмы, используемой в составе плазменных панелей отображения информации? 5. Какими параметрами характеризуется оптический отклик люми- нофора на УФ импульс? Глава 2.
Принцип действия плазменных панелей й 6 В В В В Электроды сканирование Электроды подсветки Рис. 2.1. Фрагмент системы электродов плазменной панели лектроды адресации Принцип действия плазменных панелей основан на управляемом оптическом возбуждении цветного люминофора с помощью электрического разряда в среде разреженных инертных газов, находящихся в ионизированном состоянии (низкотемпературная плазма). Элементарной ячейкой (или элементом изображения — пикселом), формирукхцей отдельную цветную точку изображения, является группа из трех расположенных рядом подпикселов, которые образуют триаду основных цветов (рис.
В.4 на цветной вкладке). Каждый подпиксел представляет собой миниатюрный отсек, на стенках и донышке которого нанесено флкюресцирующее вещество (люминофор) одного из основных цветов (красного — Я, зеленого — О и синего — В). Подпикселы расположены в точках пересечения системы управляющих микроэлектродов, образующих прямоугольную сетку (рис. 2.1). На вну|ренней поверхности передней прозрачной стеклянной пластины напротив каждого подпиксела располагают по два тонкопленочных электрода. Один из них — электрод ска- Плазменные панели 22 нирования, другой — электрод подсветки. На внешней поверхности задней стеклянной пластины поперек всех пикселов наносят тонкопленочный проводник — электрод адресации.
Такое расположение электродов по отношению к подпикселам позволяет при определенных амплитудах напряжений между электродами обеспечить возникновение емкостного электрического разряда и свечение люминофорных покрытий в любом из отсеков пикселов. 2.1. Физические явления, используемые при работе одного подпиксела Подобно обычной электронно-лучевой трубке (ЭЛТ), в плазменных видеопанелях создание изображения связано со свечением специальных веществ — люминофоров. Но в ЭЛТ активизацию свечения люминофора осуществляют сфокусированным пучком электронов, которые ускорены высоким напряжением, достигающим несколько десятков киловольт.
А в плазменной панели люминофор инициируют (возбуждают) ультрафиолетовым свечением электрического разряда, как зто происходит, например, в обычных люминесцентных лампах дневного света. Следует обратить внимание на некоторые особенности устройства плазменной панели. Во-первых, газовая среда является общей'для всех пикселов и, следовательно, переднее стекло имеет механическое крепление только по своему периметру. Поэтому, чем значительнее размер плазменной панели, тем сложнее обеспечить механическую устойчивость стеклянной пластины экрана. Во-вторых, электроды сканирования и подсветки, расположенные на передней стеклянной пластине, параллельны друг другу, а электроды адресации перпендикулярны к ним (см. рис. 2.1), и, таким образом, отсеки плазменной панели окружены системой электродов, каждый из которых выполняет определенную роль, подробно рассматриваемую ниже.
Вспышка плазмы в подпикселе может возникнуть в двух случаях: либо при подаче импульсного напряжения между ортогонально расположенными электродами адресации и подсветки, либо между параллельными электродами подсветки и сканирования. Процессы, сопровождающие работу одного подпиксела плазменной панели, происходят последовательно в три этапа: Глава 2. Принцип действия плазменных панелей инициализации, адресации и подсветки. Это вызвано спецификой формирования изображения с помощью плазменного разряда, который обладает практически неизменной яркостью.
Другими словами, если в ЭЛТ яркость свечения пиксела регулируют плотностью электронного луча, то в плазменной панели яркостью можно управлять, лишь меняя продолжительность времени свечения пикселов. Циклическое обновление подполей изображения является ключевой операцией воспроизведения изображения для плазменной панели. Кроме того, необходимо учесть, что газовая среда, обладая инерционностью, после выключения напряжения разряда и исчезновения плазмы сохраняет (запоминает) определенное расположение частиц остаточного заряда.
Это явление используют при инициализации, когда производится упорядочение положения зарядов среды и ее подготовка к следующему циклу работы — адресации (к следующему кадру изображения). В исходном состоянии напряжения на электродах отсутствуют. Это начало инициализации. Первый шаг инициализации (см. рис. В.5,а): на электроде адресации напряжения нет. На электрод сканирования относительно электрода подсветки подан импульс инициализации, имеющий ступенчатый вид. Начальная ступенька импульса упорядочивает расположение ионов газовой среды всей панели. Пиковое напряжение импульса вызывает разряд во всех ячейках панели (рис. В.5,б).
Таким образом происходит очистка матрицы и подготовка ее к работе. На третьем шаге (рис. В.5,в) конечная ступенька напряжения завершает упорядочение остаточных зарядов. На электроде подсветки поддерживается обычно потенциал 150 В.
2.2. Периоды адресации и подсветки Управление яркостью каждого пиксела после подготовительного этапа инициализации включает в себя период адресации и период подсветки. В начале периода адресации на электроды адресации и сканирования подают импульсы напряжения противоположной полярности, а на электроде подсветки по-прежнему поддерживается потенциал 150 В (рис. 2,2,а]. На втором шаге адресации Плазменные панели Электрод сканирования Пта В 75В( Г 750 В Электрод подсветки 7ВВЦ Электрод адресации 750 В Пта В 75В~ ~ гаев Рис, 2.2.
Процесс адресации аВ вследствие изменения полярности приложенных напряжений ионы газа перераспредепяются — положительные ионы устремляются к сканирующему электроду, а отрицательные — к адресной шине (рис. 2.2,6). Перераспределение заряженных частиц газа также происходит и вдоль передней панели (рис. 2.2,в).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
