Файл: Прикладная электролюминесценция..pdf

электродов. Последнее требование обеспечивает форми­ рование двойного напряжения на коммутируемой ячейке

экрана.

Для экранов с внешним накоплением (тем более мозаичных) наиболее экономично синусоидальное воз­ буждение, как имеющее минимальную мощность высо­ ких гармоник. Синусоидальное напряжение должно фор­ мироваться в виде «пакетов» с длительностью, равной длительности одной или нескольких строк (в зависимо­ сти от числа накопителей). Частота синусоиды выбира­ ется из двух противоречивых требований: с одной стороны, возрастание частоты вплоть до 50— 100 кГц повышает яркость свечения и уменьшает влияние фазы включения (гл. 3); с другой стороны, увеличение часто­ ты увеличивает затраты мощности. Следовательно (гл.З), частота синусоидального напряжения должна выбирать­ ся из условия, чтобы в одном пакете было не менее 5— 10 волн синусоиды. В -последнее время [И], стремясь упростить управляющее устройство и уменьшить его размеры, вместо пакета синусоид подают немодулиро- ванны-й импульс, имеющий длительность, равную време­ ни строки. Яркость свечения при этом несколько снижа­ ется.

При анализе управляющих устройств возникает воп­ рос о методе возбуждения экрана. Классическая схема подключения напряжений к экрану была описана выше и заключается в подаче на одну систему полосок напря­ жения + U, а на другую-—U. Однако этот способ нера­ ционален, так как требуется большое количество генера­ торов для возбуждения и все сложные элементы управ­ ляющего устройства находятся под действием перемен­ ного напряжения. Это крайне неудобно и усложняет схемное выполнение устройства в -целом.

Наиболее зщущниво перейти к подаче напряжения до одной системе |4ектродов (рис. 6.8). В этом случае двойное напряжёнйё подается только на выбранную строку, а выбор столбцов осуществляется подключением к нулевому потенциалу при помощи rtii ключей, которые во включенном состоянии имеют нулевое сопротивление, а в выключенном — бесконечно большое. Однако в этом случае невозможно получить контрастное изображение, так как подача на ГП{ столбцов нулевого потенциала снизит потенциал -строк (влияние через емкостные -свя­ зи). Это, в свою очередь снизит -потенциал остальных

271

столбцов также до нуля, что уничтожит различие между всеми столбцами. Для устранения указанной трудности целесообразна подача на все строки, кроме выбранной, рабочего напряжения U (рис. 6.8,а).

Эквивалентные схемы экрана с введенным компенса­ ционным напряжением показаны на рис. 6.8,6, в. Из них следует, что напряжение на невыбранных ячейках теперь не превышает U. Сравнивая обе схемы, видим, что с точ­ ки зрения расхода мощности контраста схема рис. 6.8,в эквивалентна классической схеме с двумя противофаз-

ными напряжениями. Накопители и модулятор вводятся только по одной системе электродов. Поэтому подача компенсирующего напряжения, U не .усложняет заметно схемы, так как это напряжение подается через управля­ ющий блок без накопителей и модуляторов.

Таким образом, с точки зрения радиотехники опти­ мальна схема управления яркостью, при которой элек­ троды одной системы подключаются при их коммутации к нулевому потенциалу, а электроды другой! системы либо находятся под напряжением 2U (выбранные элек­ троды), либо под напряжением U (невыбранные элек­ троды).

2 7 2

Рассмотрим теперь отдельные элементы управляюще­ го устройства.

Внешние накопители. Внешние накопители состоят из элементов памяти, которые должны .хранить записан­ ный сигнал и изменять состояние выходных устройств в зависимости от записанного на них сигнала. Так как простые многоградационные запоминающие устройства практически отсутствуют, обыч­ но стремятся использовать би­ стабильные элементы памяти.

Изображение, формируемое та­ кими накопителями, будет без полутонов.

Имеется, по крайней мере, два варианта подключения накопительных элементов к выходным устройствам. Пер­

вый вариант: накопитель на триггерах или феррит-тран- зисторных ячейках (интегральные схемы с высокой плотностью монтажа) через буферный каскад соединя­ ется с выходными каскадами. Этот вариант позволяет использовать хорошо известные логические схемы, одна­ ко он сравнительно сложен, так как необходимо иметь два накопителя и два буферных каскада с клапанами. Второй вариант: накопительные элементы совмещаются с выходными каскадами, собранными на тринисторах. Схема двустороннего ключа с памятью показана на рис. 6.9. Включенный тринистор УД пропускает положи­ тельную полуволну напряжения, а диод Д — отрицатель­ ную. Включенное.состояние поддерживается напряжени­ ем Uu, создающим необходимый ток включения. Более подробно эта схема будет описана в гл. 7. Совмещение выходных и Накопительных каскадов в одной схеме типа

и вообще упрощение вспомогательных схем, обслужива­ ющих накопительный и выходной каскады.

Недостатки: затШь информации на накопитель (он же выходной каскад) происходит в течение времени строки тс. Поэтому во время Записи выходной каскад не работает и должен быть заменен другим выходным кас­ кадом. Отсюда следует необходимость применения двух

выходных каскадов. В процессе записи элементы нако­

пителя будут включаться, шунтируя полоску экрана. Поэтому для предотвращения взаимного влияния нако­ пителей они должны быть подключены к различным частям экрана, для чего приходится делить экран на две половинки. Таким образом, в этом варианте усложняется экран и возрастает число мощных выходных каскадов управляющего устройства. В зависимости от компакт­ ности различных элементов схемы управления и других требований возможен выбор того или иного варианта.

Модулятор. В экранах, дающих изображение без по­ лутонов, управление амплитудой сигнала, записываемо-

Ри.с. 6.10. Схема мтшгогрздационного модулятора.

го на накопителях, не вызывает трудностей: сигнал либо поступает на накопитель, либо не поступает. Сложнее обстоит дело при воспроизведении многоградационного изображения. Перспективная схема (11] накопителя для многоградационных сигналов показана на рис. 6 .1 0 .

'В зависимости от амплитуды сигнала 1, приходящего синхронно с коммутирующим импульсом 2, емкость С через открытый транзистор Гt и диод Д\ заряжается до различного уровня. Этот уровень достаточен для отпи­ рания через усилительные каскады Гг и Г3 выходного каскада Г4 , запертого в том случае, когда емкость раз­

ряжена. Так как.время разряда емкости доопределенного уровня зависит от начального значения сигнала на ней, то время открытого состояния ключа может быть сдела­ но пропорциональным амплитуде воспроизводимого сиг-, нала. В соответствии с этим будет изменяться и тв, а значит," и средняя яркость ячейки.

2 7 4

■Применение схем с широгно-импульснои модуляцией требует удвоения числа накопителей. Это связано с тем, что при одном накопителе ячейки строки будут неодина­ ковое время возбуждаться. Первая ячейка может высве­ чивать все время строки, тогда как последняя ячейка под­ ключается в конце строки и времени на ее высвечивание не остается. Для устранения этого недостатка необходи­ мо удвоить время подачи возбуждающего напряжения на выбранную строку. Для исключения взаимодействия сигналов различных строк экран разделяют на две части, подключаемые к отдельным накопителям.

Работа такого экрана происходит следующим обра­ зом. Включаются накопители первой группы и возбуж­ дается первая нечетная строка (на нее подается напря­ жение длительностью 2тс). Через тс подается напряже­ ние на первую четную строку экрана и включаются накопители второй группы. В интервале времени тсч-2тс происходит высвечивание двух строк. С момента 2тс включается вторая нечетная строка и накопители первой группы начинают управлять ее яркостью.

Выходные каскады. Высокое напряжение, необходи­ мое для получения приемлемой яркости на экране, фор­ мируется в выходных каскадах схемы управления. Это либо усилительные элементы с повышающими трансфор­ маторами, либо, что более перспективно, ключевые эле­ менты, управляемые сигналами с накопителей или ком­ мутаторов. Ключевые элементы (например, тринистор) может работать на высоких напряжениях, необходимых для электролюминесцентного экрана. Выше указывалось, что особые свойства тринистора позволяют использовать его так же, и как накопительные устройства.

6.4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ МАТРИЧНОГО ЭКРАНА И ЗАТРАТЫ МОЩНОСТИ НА ЕГО ВОЗБУЖДЕНИЕ

Низкая эффективность электролюминофоров и допол­ нительные потери, возникающие в матричном экране, вызывают большие потери мощности в схемах управле­ ния. Эти потери могут оказать решающее влияние на выбор типа экрана и на область применения таких экра­ нов.

В гл. 3 было показано, что для оценки энергетиче­ ских затрат в электролюминесцентнрх устройствах ре­

шающее значение имеет не светоотдача, а эффектив­ ность ЭЛК, характеризующая полные затраты мощности. Величина эффективности определяется формулой

где / выражена в герцах.

В матричном экране происходит дополнительный рас­ ход мощности на паразитное возбуждение некоммутиру­ емых ячеек. Паразитное свечение создается напряжени­ ем U/2, если U — напряжение полезного возбуждения. Реактивная мощность при паразитном включении соста­

вит 2 У N (UI2)2u>C. Поэтому эффективность матричного экрана

Эффективность экрана с нелинейным сопротивлением несколько выше. Переход к такому экрану требует удво­ ения рабочего напряжения для сохранения прежней яр­ кости (0^ 0,5). Поэтому затрата энергии на полезное возбуждение будет равна 2UJ— 2a)CU2, тогда как мощ­

ность паразитного возбуждения составит 2 У Na)CU2/l. Здесь предполагается, что вследствие введения нелиней­ ного сопротивления напряжение на ЭЛК при паразит­ ном возбуждении уменьшается в I раз. В результате эф­ фективность экрана е нелинейным слоем равна

I

Последнее уравнение показывает, что введение нелиней­ ных сопротивлений незначительно улучшает эффектив­ ность матричного экрана по сравнению с эффектив­ ностью обычного матричного экрана, оставляя ее на мно­ го ниже эффективности отдельного ЭЛК. Так, например, в экране с нелинейным сопротивлением на 600 строк эффективность примерно в 120 раз ниже эффективности

ЭЛК.

Приведенные цифры показывают, что в реальных экранах матричного типа эффективность на три-четыре порядка ниже светоотдачи электролюминофоров.

Сравнение экрана с электронно-лучевыми трубками. Для сравнения приведем данные по эффективности све­ чения экрана кинескопа, понимая ее как отношение свето­ вого пбтока к полным затратам мощности при работе трубки. В этом случае

здесь ниже светоотдачи люминофора (светоотдача поряд­ ка 20—25 лм/Вт), но не столь'значительно, как в электролюминесцентном экране. Этим и объясняется основная трудность в создании плоского телевизионного экрана

W=FJGM& № кВт.

Расчет проводился для величины Д порядка несколь­ ких мегагерц, так как время .возбуждения одного эле­ мента в этом случае измеряется микросекундами. В ки­ нескопе с таким же размером экрана затраты составили

277