Машинная графика - Учебное пособие (П.В.Вельтмандер)

0.10.2  дисплеи с плазменный панелью

Дисплеи с плазменной панелью (Plasma Display Panels - PDP) используют явление свечения при разряде в газе. Как показано на рис. 0.10.2, первые плазменные панели состояли из параллельных покрывающих прозрачных пластин, пространство между которыми заполнено газом (на основе неона) под атмосферным давлением. Между покрывающими пластинами находится стеклянная пластина с отверстиями (маска), разделяющая газ на растр из маленьких ячеек. На покрывающих пластинах с их внутренних сторон нанесены группы прозрачных полосок параллельных проводников, находящихся напротив отверстий в маске. Проводники на одной пластине перпендикулярны проводникам на другой пластине. Таким образом каждая ячейка представляет собой нечто вроде маленькой неоновой лампочки (на самом деле - тиратрона).

Рисунок 64

Рис. 0.3.2: Схема плазменной панели

Если для незажженной ячейки между проводниками нарастает напряжение, то при достижении напряжения зажигания Uз (рис. 0.10.3) ячейка загорается. Газ в ячейке ионизируется, в ячейке возникает плазменный столбик, ток через нее заметно увеличивается, а напряжение падает до напряжения горения Uг, заметно меньшего, чем напряжение загорания. При уменьшении приложенного напряжения до напряжения потухания Uп разряд в ячейке прекращается и она гаснет за время порядка 20 мкс, за которое все ионы попадут на отрицательный электрод.

Рисунок 65

Рис. 0.3.3: Вольтамперная характеристика разряда в газе

Рисунок 66

Рис. 0.3.4: Временная диаграмма работы плазменной ячейки

В зависимости от приложенного напряжения, ячейки панели могут находиться в трех состояниях:

 отображение содержимого панели. Поддерживающее напряжение между проводниками покрывающих пластин равно среднему напряжению горения Uc (см. рис 0.10.3). В этом случае горящие ячейки продолжают гореть и образуют светящиеся точки на изображении, а не горящие не зажигаются;

 включение точки. К поддерживающему напряжению между проводниками, пересекающимися над требуемой ячейкой, добавляется такой импульс поджига, что достигается напряжение зажигания Uз и ячейка загорается (если она еще не горела);

 стирание точки. К поддерживающему напряжению между проводниками, пересекающимися над требуемой ячейкой, добавляется такой импульс гашения, что достигается напряжение потухания Uп и ячейка выключается (если она горела).

Более поздние плазменные панели не содержат маски и растровых анодов. Она также состоят из двух параллельных стеклянных пластин, на внутренних поверхностях которых нанесены взаимно перпендикулярные группы проводников, формирующие растровые ячейки панели. Проводники покрыты диэлектрической пленкой и между ними приложено высокочастотное напряжение, недостаточное для зажигания, но достаточное для горения (поддерживающее напряжение). При высокочастотном питании газ ведет себя так, как будто он разделен на отдельные ячейки. Частота питающего напряжения такова, что хотя разряд при малых напряжениях и прекращается, но ионы не успевают рекомбинировать, поэтому при возрастании напряжения разряд возобновляется и создается впечатление непрерывного свечения точки.

Для включения негорящей ячейки к поддерживающему напряжению добавляется импульс поджига, достаточный для зажигания.

Для выключения горящей ячейки к поддерживающему напряжению добавляется такой импульс, что до достижения очередного максимума напряжение будет таково, что ионы успеют рекомбинировать и ячейка не загорится.

Известны и другие конструкции плазменных панелей, например, для вывода цветных полутоновых изображений. В таких панелях отдельный пиксел представляет собой триаду газоразрядных тиратронов, имеющих общий электрод для поддержания разряда в смеси редких газов типа He и Xe (рис. 0.10.5). Возникающее при этом ультрафиолетовое (UV) излучение возбуждает люминофоры, которыми покрыты торцы тиратронов. Эти люминофоры имеют соответствующие фотолюминесцентные характеристики и излучают красный, зеленый и синий цвета. Эффект изменения яркости моделируется за счет зажигания/поджигания разряда с требуемой (не слишком большой) частотой.

Рисунок 67

Рис. 0.3.5: Ячейка цветного дисплея с плазменной панелью

Дисплеи на плазменной панели в некотором смысле идеальные устройства. Имеются все важнейшие качества, вплоть до цветовых возможностей:

 большой угол наблюдения (до 160), так как свет излучается во всех направлениях,

 изображение может запоминаться, выборочно стираться и строиться снова,

 поточечная адресация позволяет использовать как векторные, так и растровые принципы построения изображения,

 панель плоская, поэтому дисплей может иметь много меньшие размеры, чем дисплей на электронно-лучевой трубке,

 картинка, независимо от ее сложности и структуры полностью лишена мерцания,

 информация от внешних источников изображений, например, слайдов или фильмов может проецироваться сквозь этот дисплей, обеспечивая таким способом простое смешение с картинками, сформированными компьютером.

К сожалению соотношение цена/возможности хуже, чем у дисплеев на электронно-лучевых трубках. Это в особенности касается разрешения, так как разрядные ячейки не могут быть сделаны особенно малыми, что обычно приводит к шагу пиксела порядка 1 мм. Предельное значение шага - до 25 ячеек на сантиметр. Это создает проблемы при использовании PDP в ТВВЧ и в качестве мониторов рабочих станций. В отличие от этого ЭЛТ, жидкокристаллические дисплеи и дисплеи с эмиссией полем могут иметь шаг пиксела всего 0.2 мм. Другие недостатки - относительно большое время включения/выключения - порядка 20 мкс/точку, относительно высокое напряжения питания - десятки вольт и эффективность, так 40-дюймовый PDP обычно потребляет приблизительно 300 Вт, в то время как пиковая яркость - только 1/3 таковой от ЭЛТ, потребляющей около 150 Вт.

В настоящее время дисплеи на плазменной панели в основном используются либо в особых условиях применения (высокие вибрации, низкие температуры) либо в качестве экранов коллективного просмотра. Лидерами в серийном производстве PDP являются фирмы Фуджицу и Хитачи параметры некоторых дисплеев этих фирм приведены в табл. 0.10.1.

Таблица 0.10.1: Параметры дисплеев с плазменной панелью

Параметр

Хитачи

Фуджицу

 

 

 

 

 

Диагональ

25"

41"

21"

42"

Разрешение

1024×768

1024×768

640×480

852×480

Шаг пикселов,

 

0.27 (гориз.)

 

 

мм

 

0.81 (верт.)

 

 

Оттенков

 

262 144

262 144

16.7млн

Бит R×G×B

 

6×6×6

6×6×6

8×8×8

Контраст

 

300:1

 

 

Яркость, кд/м2

 

 

180

300

Угол обзора, 

160

160

160

160

Стандарты

XGA, SVGA,

XGA

VGA,

видео и

 

VGA, видео

 

видео

данные

Экран, мм

508×381

976×796

422×314

920×518

Толщина, мм

80

150

32

75

Вес

15 кг

37 кг

10.6 lbs

40 lbs

Электропитание

 

100 Вт