Газоразрядные мониторы

Министерство  образования и науки Республики Казахстан 

Алматинский государственный колледж энергетики и электронных                                                                                               технологий 
 
 
 
 
 
 

Лабораторная  работа

Тема: «Газоразрядные мониторы»

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент гр. РР-43

Принял  
 
 
 
 
 
 

Алматы 2009 
 

Содержание: 

1. Введение
2. Устройство и принципы функционирования газоразрядных дисплеев.
3. Преимущества Газоразрядных мониторов:
4.   Основные недостатки
5. Тенденции развития современных Газоразрядных мониторов
6. Примерв газоразрядных мониторов Panasonic
7. Вывод

    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Идея использования газового разряда в средствах отображения не нова. Подобные устройства выпускались много лет назад в СССР в Рязани в НПО «Плазма». Однако размер элемента изображения был достаточно велик, так что для получения приличного изображения было нужно создавать огромные табло. Изображение было некачественным, передавалось мало цветов, устройства были крайне ненадежными.

За рубежом  исследования и разработки в области  этой технологии начались еще в начале 60-х годов. Еще лет пятьдесят  назад было открыто одно интересное явление. Как оказалось, если катод  заострить на манер швейной иглы, то электромагнитное поле в состоянии  самостоятельно «выдергивать» из него свободные электроны. Необходимо только подать напряжение. По такому принципу работают лампы дневного света. Вылетающие электроны ионизируют инертный газ, чем заставляют его светиться. Трудность  заключалась лишь в отработке  технологии получения таких игольчатых матриц. Ее решили в Университете штата  Иллинойс в 1966 году. В начале семидесятых  годов компания Owens-Illinois довела проект до коммерческого состояния. В восьмидесятых  годах эту идею пытались воплотить  в реальный коммерческий продукт  компании Burroughs и IBM, но тогда еще  безуспешно.

Надо  сказать, что идея плазменной панели появилась вовсе не из чисто научного интереса. Ни одна из существовавших технологий не могла справиться с двумя простыми задачами: добиться высококачественной цветопередачи без неизбежной потери яркости и создать телевизор  с широким экраном, чтобы он при  этом не занимал всю площадь комнаты. А плазменные панели (PDP), тогда только теоретически, подобную задачу как  раз могли решить. Первое время опытные плазменные экраны были монохромными (оранжевыми) и могли удовлетворить спрос только специфических потребителей, которым требовалась, прежде всего, большая площадь изображения. Поэтому первую партию PDP (около тысячи штук) купила Нью-йоркская фондовая биржа.

Направление плазменных мониторов возродилось  после того, как стало окончательно ясно, что ни ЖК-мониторы, ни ЭЛТ не в состоянии недорого обеспечить получение экранов с большими диагоналями (более двадцати одного дюйма). 
 
 

2. Работа  плазменных мониторов очень похожа  на работу неоновых ламп, которые  сделаны в виде трубки, заполненной  инертным газом низкого давления. Внутрь трубки помещена пара  электродов между которыми зажигается  электрический разряд и возникает  свечение. Плазменные экраны создаются  путем заполнения пространства  между двумя стеклянными поверхностями  инертным газом, например, аргоном  или неоном. Затем на стеклянную  поверхность помещают маленькие  прозрачные электроды, на которые  подается высокочастотное напряжение. Под действием этого напряжения в прилегающей к электроду газовой области возникает электрический разряд. Плазма газового разряда излучает свет в ультрафиолетовом диапазоне, который вызывает свечение частиц люминофора в диапазоне, видимом человеком. Фактически, каждый пиксель на экране работает, как обычная флуоресцентная лампа (иначе говоря, лампа дневного света).  

Принцип работы плазменной панели состоит в  управляемом холодном разряде разреженного газа (ксенона или неона), находящегося в ионизированном состоянии (холодная плазма). Рабочим элементом (пикселем), формирующим отдельную точку  изображения, является группа из трех субпикселей, ответственных за три  основных цвета соответственно. Каждый субпиксель представляет собой отдельную  микрокамеру, на стенках которой  находится флюоресцирующее вещество одного из основных цветов (см. рис. 2). Пиксели  находятся в точках пересечения  прозрачных управляющих хром-медь-хромовых электродов, образующих прямоугольную  сетку.  

Рисунок Конструкция в ячейке

Для того, чтобы «зажечь» пиксель, происходит приблизительно следующее. На питающий и управляющий электроды, ортогональные  друг другу, в точке пересечения  которых находится нужный пиксель, подается высокое управляющее переменное напряжение прямоугольной формы. Газ  в ячейке отдает большую часть  своих валентных электронов и  переходит в состояние плазмы. Ионы и электроны попеременно  собираются у электродов, по разные стороны камеры, в зависимости  от фазы управляющего напряжения. Для  «поджига» на сканирующий электрод подается импульс, одноименные потенциалы складываются, и вектор электростатического  поля удваивает свою величину. Происходит разряд — часть заряженных ионов отдает энергию в виде излучения квантов света в ультрафиолетовом диапазоне (в зависимости от газа). В свою очередь, флюоресцирующее покрытие, находясь в зоне разряда, начинает излучать свет в видимом диапазоне, который и воспринимает наблюдатель. 97% ультрафиолетовой составляющей излучения, вредного для глаз, поглощается наружным стеклом. Яркость свечения люминофора определяется величиной управляющего напряжения. 
 

 

Рисунок: Взаимодействие в ячейке 
 
 
 
 
 
 

Высокая яркость (до 650 кд/м²) и контрастность (до 3000:1) наряду с отсутствием дрожания являются большими преимуществами таких мониторов (Для сравнения: у професионального ЭЛТ-монитора яркость равна приблизительно 350 кд/м², а у телевизора — от 200 до 270 кд/м² при контрастности от 150:1 до 200:1). Высокая четкость изображения сохраняется на всей рабочей поверхности экрана. Кроме того, угол по отношению к нормали, под которым увидеть нормальное изображение на плазменных мониторах, существенно больше, чем у LCD-мониторов. К тому же плазменные панели не создают магнитных полей (что служит гарантией их безвредности для здоровья), не страдают от вибрации, как ЭЛТ-мониторы, а их небольшое время регенерации позволяет использовать их для отображения видео- и телесигнала. Отсутствие искажений и проблем сведения электронных лучей и их фокусировки присуще всем плоскопанельным дисплеям. Необходимо отметить и стойкость PDP-мониторов к электромагнитным полям, что позволяет использовать их в промышленных условиях — даже мощный магнит, помещенный рядом с таким дисплеем, никак не повлияет на качество изображения. В домашних же условиях на монитор можно поставить любые колонки, не опасаясь возникновения цветных пятен на экране.

Главными  недостатками такого типа мониторов  является довольно высокая потребляемая мощность, возрастающая при увеличении диагонали монитора и низкая разрешающая  способность, обусловленная большим  размером элемента изображения. Кроме  этого, свойства люминофорных элементов  быстро ухудшаются, и экран становится менее ярким. Поэтому срок службы плазменных мониторов ограничен 10000 часами (это около 5 лет при офисном  использовании). Из-за этих ограничений, такие мониторы используются пока только для конференций, презентаций, информационных щитов, то есть там, где требуются  большие размеры экранов для  отображения информации. Однако есть все основания предполагать, что  в скором времени существующие технологические  ограничения будут преодолены, а  при снижении стоимости, такой тип  устройств может с успехом  применяться в качестве телевизионных  экранов или мониторов для  компьютеров. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.  Преимущества  Газоразрядных мониторов: 

• Компактность (глубина не превышает 10 - 15 см) и легкость при достаточно больших размерах экрана (40 - 50 дюймов).
• Малую толщину - газоразрядная панель имеет толщину около одного сантиметра или менее, а управляющая электроника добавляет еще несколько сантиметров.
• Высокую скорость обновления (примерно в пять раз лучше, чем у ЖК-панели).
• Отсутствие мерцаний, и смазывания движущихся объектов, возникающих при цифровой обработке. поскольку отсутствует гашение экрана на время обратного хода, как в ЭЛТ.
• Высокая яркость, контрастность и четкость при отсутствии геометрических искажений.
• Отсутствие проблем сведения электронных лучей и их фокусировки присуще всем плоскопанельным дисплеям.
• Отсутствие неравномерности яркости по полю экрана.
• 100-процентное использование площади экрана под изображение.
• Большой угол обзора, достигающий 160° и более.
• Отсутствие рентгеновского и других вредных для здоровья излучений,поскольку не используются высокие напряжения.
• Невосприимчивость к воздействию магнитных полей.

 
 

 

Рисунок: Толщина мониторов  
 
 
 

• Не страдают от вибрации, как ЭЛТ-мониторы.
• Отсутствие необходимости в юстировке изображения.
• Механическую прочность.
• Широкий температурный дипазон.
• Небольшое время отклика (время между посылкой сигнала на изменение яркости пикселя и фактическим изменением) позволяет использовать их для отображения видео- и телесигнала.
• Более высокая надежность.  
  
• Плазменный экран можно снимать видеокамерой, и картинка при этом не дрожит, так как используется другой принцип отображения информации

 

4. Главными  недостатками такого типа мониторов  является довольно высокая потребляемая  мощность, возрастающая при увеличении  диагонали монитора, и низкая  разрешающая способность, обусловленная  большим размером элемента изображения.  Кроме этого, свойства люминофорных  элементов быстро ухудшаются, и  экран становится менее ярким,  поэтому срок службы плазменных  мониторов ограничен 10000 часами (Это  при 5-летнем использовании в  офисе).    

Из-за этих ограничений такие мониторы используются пока только для конференций, презентаций, информационных щитов, т.е. там, где  требуются большие размеры экранов  для отображения информации. Однако есть все основания предполагать, что в скором времени существующие технологические ограничения будут преодолены, а при снижении стоимости такой тип устройств может с успехом применяться в качестве телевизионных экранов или мониторов для компьютеров. Подобные телевизоры уже есть, они имеют большую диагональ, очень тонкие (по сравнению со стандартными телевизорами) и стоят больших денег - $10000 и выше.

5. Практически  каждый производитель плазменных  панелей добавляет к классической  технологии некоторые собственные  ноу-хау, улучшающие цветопередачу,  контрастность и управляемость.  В частности, NEC предлагает технологию  капсулированного цветового фильтра  (CCF), отсекающего ненужные цвета,  и методику повышения контрастности  за счет отделения пикселей  друг от друга черными полосами (такая же технология используется Pioneer). В мониторах Pioneer также используются  технология Enhanced Cell Structure, суть которой в увеличении площади люминофорного пятна, и новая химическая формула голубого люминофора, который дает более яркое свечение, и, соответственно, повышает контрастность. Компания Samsung разработала конструкцию монитора повышенной управляемости — панель разделена на 44 участка, каждый из которых имеет собственный электронный блок управления.