Файл: Прикладная электролюминесценция..pdf

Универсальный матричный экран.

Работы по созданию универсального матричного экрана ведутся сейчас во многих лабораториях мира. Этот экран предназначен для создания движущегося полутонового изображения, т. е. для замены электронно­ лучевой трубки и создания плоского твердотельного при­ емника изображений больших размеров. Как будет видно из дальнейшего, эта задача в принципе разрешена. При этом в зависимости от требуемой четкости пути ее реше­ ния могут быть различны.

В отличие от сплошного экрана электронно-лучевой трубки электролюминесцентный экран, предназначенный для получения видимого изображения поступающих по одному каналу видеосигналов, должен состоять из боль­ шого числа (для телевидения примерно 500 000) физи­ чески выделенных элементов разложения изображения—

ячеек путем изменения параметров подаваемого на нее напряжения. Для этого достаточно сделать экран со­ стоящим из ЭЛК, электрически полностью изолирован­ ных друг от друга и имеющих каждый по два самостоя­ тельных выхода к внешнему устройству (мозаичный экран). При большом числе ячеек соответствующее ком­ мутирующее устройство будет чрезмерно сложным. По­ этому, число выводов необходимо уменьшить.

Предлагались различные варианты экранов с умень­ шенным числом (вплоть до двух) выводов. Одно из предложений, очень эффективное на первый взгляд, основывалось на использовании в качестве ячеек экрана последовательных контуров с разнесенными резонансны­ ми частотами. В каждый контур включена емкость ЭЛК, являющегося элементом экрана. Индуктивностью слу­ жат либо специальные малогабаритные катушки [1 ], ли­

бо пьезоэлектрические кварцевые пластины с различны­ ми резонансными частотами. В такой конструкции при параллельном подключении всех контуров к генератору с периодически меняющейся частотой возможно пооче­ редное возникновение повышенного напряжения (резо­ нанса) на ячейках экрана. Изменение амплитуды напря­ жения генератора позволяет изменять величину напря­ жения на ЭЛК согласно величине принимаемого сйгнала. Эта система дает возможность осуществить

252

поочередное возбуждение элементов всего по двум вы­ водам.

Однако такой способ не позволяет создать экран вы­ сокой четкости. Дело в том, что добротность каждого контура необходимо выбирать достаточно низкой, чтобы колебания в нем успели установиться за то время, ко­ торое отведено для его возбуждения, а резонансные частоты соседних ячеек должны быть разнесены доста­ точно далеко, чтобы возбуждение одной из них не вы­ зывало возбуждения другой. Полоса частот, пропускае­ мая каждым контуром, должна быть равна полосе ча­ стот принимаемого сигнала. Поэтому частотный диапа­ зон генератора, управляющего всеми контурами, должен в N раз .(N — полное число ячеек) превышать полосу принимаемых частот. Так, например, уже при четкости 30X30 строк требуется генератор с 'диапазоном частот не менее 107 Гд. Приведенный пример характерен почти

для всех случаев применения явления резонанса в электролюминесцентных устройствах.

Непригодны также и многие другие методы уменьше­ ния числа входов. Единственным удачным решением проблемы уменьшения числа входов является матричный экран, описанный при анализе экранов с движущейся точкой. В наиболее благоприятном случае, когда экран имеет одинаковое число строк и столбцов, управление

его ячейками возможно всего по 2 |/ N входам. В слу­ чае телевизионного экрана матричный экран будет иметь

2 ]/5 0 • 1 0 4ж 1 500 входов. Принципиально возможно

также создание многомерных матриц, у которых каждая ячейка образуется пересечением ам входов. Преимущест­

вом многомерных матриц является возможность сниже- (X '

ния числа входов до величины ам у N. Вследствие тех­ нологической сложности такие матрицы не получили распространения в самом матричном экране, но исполь­ зуются в схемах управления экранами (схема совпаде­ ния на ам входов).

Выше было показано, что в матричном экране с дви­ жущейся точкой возникает эффект креста. Поэтому ис­ пользование такого экрана в режиме приема телеви­ зионных изображений приводит к малой контрастности изображения. Для расчета контраста необходимо учесть, что возбуждение ячеек происходит поочередно. За время кадра на каждой ячейке один раз создается поле двой-

253

ной амплитуды и 2 У N раз поле одинарной амплитуды. В результате оказывается, что даже слабое свечение от одинарного возбуждения создает отнюдь не слабый фон. Контраст изображения (т. е. отношение яркостей свет­ лого и темного участка) на таком экране примерно ра­ вен

Г. . . T - J - J

Рис. 6.3. Амплитудный выбор ячеек в матричном экране (а) и его эквивалентная схема (б).

жения. Неизбежная внешняя засветка еще более ухуд­ шит положение.

Кроме того при переходе к матричному экрану уве­ личивается входная емкость экрана, что снижает его экономичность. Из рис. 6.3 следует, что через выбранную ячейку проходит ток, определяемый двойной амплитудой напряжения, а через каждую паразитную возбуждаемую ячейку — ток вдвое ниже. Поэтому эквивалентная вход­ ная емкость определяется выражением

Для больших значений N входная емкость в 0,5 V N раз превышает емкость С одной ячейки. Из изложенно­ го следует, что уменьшение входной емкости до С рав­ носильно решению проблемы контрастности.

Перечисленные проблемы связаны с введением ма­ трицы и не могут быть решены изменением способа под-

254

ключения экрана. Так, например, схема подключения экрана, показанная на рис. 6.4, приводит к следующим

5'

-U

S

Рис. 6.4, Матричный экран со «свободными» потенциалами на выхо­ дах (а) и его эквивалентная схема (б).

эквивалентной диаграммы следует, что напряжение на паразитно коммутируемых элементах практически будет равно U. Между схемами рис. 6.3 и рис. 6.4 будет пол­ ное соответствие как по входным емкостям, так и по контрастности.

Уменьшить амплитуду паразитного напряжения мож­ но {2 ] введением компенсирующих импульсов (см. пунк­

тирные импульсы на рис. 6.4), например с амплитудой

255

VsУ на все полоски, кроме двух, образующих выбран­

сов с амплитудой VsU паразитно светится только 2 У N

ячеек. Однако яркость сведения каждой из них будет меньше и при определенной четкости экрана фоновое свечение может оказаться ниже. Расчет показывает, что при разумных яркостях свечения этот способ пригоден только, если число строк не превышает 10— 16. Серьез­ ным его недостатком является также существенное воз­ растание расхода энергии вследствие возбуждения всех ячеек одновременно работающими 2 У N генераторами.

Увеличить нелинейность вольт-яркостной характери­ стики, а значит и контрастность экрана, можно также выбором электролюминофора (например, выбором опти­ мальной гранулометрии) или переходом на возбуждение импульсами малой длительности (гл. 2 ).

Еще один путь решения проблемы контрастности [3] основывается на использовании вспомогательных усили­ телей изображения, которые повышали бы контрастность усиливаемого изображения. Это может-быть достигнуто применением усилителей с высокой нелинейностью све­ товой характеристики (гл. 7). Пока существующие электролюминесцентные усилители изображения непригодны для передачи быстро движущихся изображений, однако для ряда ограниченных целей их применение целесооб­ разно.

Перечисленные способы не позволяют полностью ре­ шить проблему контрастности и совершенно не,затраги­ вают вопросы уменьшения входной емкости экрана. Наиболее удачным решением задачи является введение в экран дополнительных элементов, нейтрализующих па­ разитные связи между ячейками экрана. Общее требова­ ние к этим элементам сводится к тому, что они должны обладать нелинейной зависимостью одного из своих па­ раметров от приложенного напряжения. Тогда возможно создать режим работы, при котором ячейки экрана будут отключаться от источника сигнала в момент действия на них паразитных напряжений меньшей амплитуды [4].

256