2. Газорозрядні індикатори

Газорозрядні індикатори (ГРІ) є досить поширеними пристроя­ми відображення інформації.

Найважливіший елемент приладу — елементарний газорозрядний проміжок (рис. 4.4). Запалювання й підтримка розряду ви­магає високої напруги (C/g » 80...400 В, U_T = = 50...300 В), струм близь­кий до 1 мА. Заповнення ро­бочого об’єму неоном дає жовтогаряче світіння, а ге­лієм і аргоном — жовте й фіолетове. Можливо й непряме перетво­рення енергії: розряд у ксеноні дає ультрафіолетове випроміню­вання, яке, діючи на фотолюмінофор, перетворюється в бажаний колір світіння. Швидкодія індикатора пов’язана з інерційністю га­зового розряду (час гасіння і відновлення — 10 ⁶...10 ⁴ с).

Рис. 4.4. Газорозрядний проміжок із внутрішніми (а) і зовнішніми (б) електродами і його умовне позначення (в): 1 — діелектрик;

2 — метал; 3 — газове середовище

Використовуються два основних режими роботи. У режимі постійного струму обов’язковим є баластовий резистор, який обме­жує максимальний струм розряду.

Металеві електроди знаходяться безпосередньо у зоні розряду (рис. 4.4, а). Плазма газового розряду досить активна і спричиняє катодне розпилення, що суттєво знижує термін експлуатації. Значно перспективніший високочастотний розряд, для якого ха­рактерне самообмеження й відсутність безпосереднього контакту газу з електродами (рис. 4.4, б).

Серед газорозрядних індикаторів виділяють: знакові, шкальні та універсальні (плазмові панелі). На зміну громіздкій пакетній конструкції газорозрядної лампи з десятьма ізольованими катода­ми, які висвічують окремі цифри, прийшов багаторозрядний моно- дисплей панельного типу, один з варіантів якого представлений на рис. 4.5, а. Його характерні риси: площинність, мала товщина (кілька міліметрів), простота конструкції (усього чотири деталі) і технології. Дві плоских електродних ґратки з ковара, одержувані штампуванням або травленням, закріплюються на окремих скля­них пластинах, після чого частини зібраного пакета з’єднуються в гарячому стані. Далі пакет вакуумується, заповнюється газовою сумішшю й герметизується. Крім катодних лінійних елементів, що формують зображення, електродні ґратки містять і зовнішні виводи.

Є багато різновидів сегментних ГРІ, але всі вони однотипні з описаним приладом. Типові значення висоти знаків становлять

Рис. 4.5. Плазмові індикатори: а — багаторозрядний монодисплей панельного типу; б — плазмовий телевізор

5. .16 мм, число розрядів 3...9. Для живлення необхідна напруга постійного струму 170...200 В.

Універсальний індикатор або плазмова панель (PDP) являють собою двокоординатну матрицю (рис. 4.5, б), що містить 10⁵...10⁶ елементарних газорозрядних чарунок.

Розробляються панелі постійного та змінного струму, тобто із внутрішніми й зовнішніми електродами (рис. 4.6). Високочастот­ний екран живиться двома збуджувальними напругами від гене­раторів Г1 і Г2 (рис. 4.6, б): синусоїдальною опорною з частотою у декілька кілогерц, що підтримує розряд, і вмикаючою (або вими­каючою) у вигляді коротких прямокутних імпульсів, адресованих на ту або іншу чарунку.

У конструкціях (рис. 4.6) центральна мозаїчна пластина викори­стовується для ізоляції розрядних проміжків один від одного, нею визначається роздільна здатність екрана, близька до 10...20 лін/см. Обмеження області розряду можна домогтися й без перегородок підвищенням тиску газової суміші, що веде до стягування плазмо­вого шнура, яке виникає в місці перетинання збуджених X- і Y-електродів. Ідучи цим шляхом, можна істотно підвищити роз­дільну здатність, особливо у панелей змінного струму.

Висока напруга живлення й велика кількість елементів вимага­ють досить складних схем керування. Проте, на основі як біпо­лярних, так і МОН-транзистор.ів і спеціальних інтегральних схем вдається виготовити досить компактні плоскі пристрої, розташо­вувані на задній стороні панелі.

Рис. 4.6. Конструкції плазмових панелей змінного струму (а) й схема пристрою керування (б): 1 — скляні пластини;

2 — центральна мозаїчна пластина; 3 — електроди; К — комутатори,

Г1 — генератор підтримуючої напруги, Г2 — генератор пишучих (стираючих) імпульсів

Схеми керування не тільки відтворюють на екрані необхідні об­рази, але й дозволяють змінювати інтенсивність світіння, забезпе­чуючи передачу до декількох десятків півтонів (градацій яскра­вості).

Для зменшення кількості виводів від панелі й спрощення схеми керування використовують принцип самосканування, для реалі­зації якого в центральній пластині роблять спеціальні отвори, що з’єднують певним чином сусідні чарунки одну з одною. Внаслідок цього запалений стан, створений в одній чарунці, послідовно пере­міщується по всіх елементах рядків і стовпців екрана.

Для одержання кольорового зображення виготовляється прозо­ра панель із ксеноновим наповненням (ксенон дає УФ-випромі- нювання), кожна чарунка якої має складне люмінофорне покриття (подібне до тріад ТБ-екрана), а газовий розряд «вмикає» потрібний колір (рис. 4.7).

Зменшити напругу й потужність керуючих сигналів можна ли­ше введенням до електричної схеми додаткових електродів. При збереженні напруги анод — катод на рівні 200...400 В для вклю­чення розряду в триелектродній схемі, необхідно лише 20...40 В,

Рис. 4.7. Побудова піксела

кольорової плазмової панелі:

1 — електрод; 2 — скло;

З — ізолятор; 4 — плазма;

5 — УФ-випромінювання;

6. — синій люмінофор;

7. — зелений люмінофор;

8. — червоний люмінофор

а в чотириелектродній (тиратронній) — 2...6 В. Потужність, спо­живана керуючим ланцюгом, може бути знижена до 10"⁴... 10 ~⁵ Вт, і пристрій виявляється повністю сумісним зі стандартними біпо­лярними й МОП-інтегральними схемами.

Висока яскравість і контрастність разом з відсутністю трем­тіння становлять велику перевагу таких моніторів. Крім того, кут (стосовно нормалі), під яким можна побачити нормальне зобра­ження на плазмових панелях, істотно більший, ніж у звичайних рідиннокристалічних моніторів. Головні ж недоліки РВР-при- строїв — досить висока споживана потужність, що зростає при збільшенні діагоналі монітора, і низька роздільна здатність, обу­мовлена значними розмірами елемента зображення.

Кольорові РВР-дисплеї сьогодні випускають практично всі великі японські й південнокорейські компанії, що працюють у цій сфері: Ь&, МШиМвМ, МЕС, Рапавопіс, Ріопеег, вапізип^. Лідером у цьому секторі ринку заслужено вважається корпорація 'Fujit.su, яка ще в 1999 р. організувала з НгЬасМ спільне підприємство для виробництва плазмових дисплеїв.