Материал: Москатов Электроника 2010

141Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

Электронно-лучевая трубка состоит из трѐх важнейших частей – электронной пушки, системы отклонения луча и экрана.

Электронная пушка включает нить накала, разогревающую никелевый катод, испускающий в результате эмиссии электроны, которые собирает в луч модулятор, состоящий из металлического цилиндра с маленьким отверстием в центре одного из торцов.

Чтобы разогнать электроны до необходимой скорости, используют систему из двух анодов. На второй анод подают много большее напряжение (от единиц до десятков киловольт), чем на первый анод (сотни вольт). Кроме увеличения скорости потока электронов, аноды осуществляют некоторую его фокусировку, действуя как электростатическая линза. Затем электронный луч проходит между пластинами вертикального и горизонтального отклонения луча. Если приложить постоянное напряжение к одной из систем платин, то поток электронов будет смещѐн в сторону той пластины, к которой был подсоединѐн положительный полюс питания.

Внутреннюю поверхность экрана, выполненного из стекла, покрывают люминофором, т.е. веществом, попадая в которое электроны выбивают кванты света. Аквадагом именуют электропроводящее покрытие графитом поверхности колбы ЭЛТ, которое электрически подсоединяют ко второму аноду с целью поглощения вторичных электронов, которые возникают при достижении электронным лучом люминофора.

ВЭЛТ с электромагнитным управлением электронный поток фокусируют не пластины горизонтального и вертикального отклонения луча, а фокусирующая и отклоняющая катушки, которые надевают на колбу трубки, порождающие взаимно перпендикулярные магнитные потоки. Аноды при электромагнитном управлении лучом служат исключительно для его ускорения.

Внастоящее время электронно-лучевые трубки практически полностью вытеснены из бытовой аппаратуры. Однако их продолжают использовать в специальной аппаратуре, например, которая

142Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

должна работать в условиях радиации, а также это могут быть радиолокаторы, системы наблюдения за промышленными роботами и др.

10.3. Жидкокристаллические дисплеи и панели

10.3.1. Общие сведения о жидкокристаллических дисплеях

Жидкокристаллические (LCD) дисплеи обладают таким же светоклапанным принципом действия, как и рассмотренные выше жидкокристаллические индикаторы. Они могут работать либо на отражение, либо на просвет. Жидкие кристаллы можно отнести к одному из трѐх видов: смектическим, нематическим или холестерическим.

Смектические жидкие кристаллы формируют слои, в которых молекулы имеют упорядоченное положение.

Нематические жидкие кристаллы обладают хаотичным расположением молекул и непрозрачным для проходящего света дисплеем лишь до тех пор, пока молекулы не будут помещены в электрическое поле. Нематические жидкие кристаллы нашли широкое применение в одноцветных индикаторах и чѐрно-белых дисплеях.

Холестерические жидкие кристаллы под воздействием электрического поля формируют слои, в которых молекулы смещены на один и тот же угол в пространстве. Это обстоятельство позволяет при наличии источника белого света получать цветное изображение на экране дисплея. Таким образом, в цветных жидкокристаллических дисплеях применяют холестерические жидкие кристаллы.

По причине того, что жидкие кристаллы не генерируют фотоны, для регистрации изображения необходим внешний источник освещения. Его располагают либо за жидкокристаллическим дисплеем, либо перед ним, и тогда обычно можно полагать, что он работает на

143Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

просвет, либо сбоку дисплея, и в этом случае иногда допустимо считать, что дисплей работает на отражение. Если по конструктивным соображениям источник света размещѐн сбоку от дисплея, то благодаря системе зеркал излучение попадает на его рабочую зону.

10.3.2. Электролюминесцентная подсветка жидкокристаллических дисплеев

Электролюминесцентную подсветку жидкокристаллических дисплеев обеспечивают электролюминесцентные лампы (EL), свет которых попадает на полупрозрачный отражатель, а затем на противоположную от стороны обзора пользователем сторону дисплея. Для питания электролюминесцентной лампы необходим источник питания, вырабатывающий переменное напряжение частотой в районе 400 Гц и величиной обычно от 80В до 100В. При этом через лампу протекает ток примерно от десятка до нескольких десятков миллиампер. Следовательно, электролюминесцентная подсветка экономична и рекомендована для портативных устройств. Достоинства электролюминесцентной подсветки: равномерное освещение дисплея, высокая долговечность (время эксплуатации не менее 3000 … 5000 часов), толщина конструкции от 1,5 мм, типовой диапазон рабочих температур от 0 до 50 °C. Недостатки: чем выше яркость электролюминесцентных ламп подсветки, тем меньше время их наработки на отказ. А стоимость ламп весьма высока. Для питания электролюминесцентной лампы от низковольтного источника питания, например, аккумулятора или батареи, необходим импульсный преобразователь.

144Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

10.3.3. Светодиодная подсветка жидкокристаллических дисплеев

Светодиодную подсветку жидкокристаллических дисплеев обеспечивают наборы светодиодов (LED), излучение которых поступает на специальное устройство, проводящее и рассеивающее свет. Поступающий с него свет облучает заднюю сторону дисплея. Если необходим тонкий профиль устройства, то светодиоды крепят сбоку, а их излучение поступает к участкам дисплея по световоду. В случае большого дисплея такой способ плох появлением затемнѐнных участков. Чтобы этого не произошло, светодиоды размещают в виде матрицы с оборотной стороны дисплея, однако это приводит к невозможности получения сверхтонкого профиля. Для питания светодиодной подсветки берут питание от источника постоянного тока напряжением 5 В, а светодиоды включают через ограничивающие силу тока постоянные резисторы. Обычно постоянное напряжение, падающее на светодиодах подсветки, составляет 4,2 В. А сила тока лежит в пределах от 30 мА до 300 мА в зависимости от диагонали экрана. Достоинства светодиодной подсветки: низкое напряжение питания светодиодов, время наработки на отказ более 100000 часов. Недостатки: меньшая экономичность и на 2 … 3 мм большая высота профиля, чем для устройств электролюминесцентной подсветки.

10.3.4. Время отклика жидкокристаллических дисплеев и влияние температуры на их работу

Время отклика – это длительность времени, за которое при подаче питания на пиксель он успевает поменять текущий цвет на нужный цвет, допустим, в случае монохроматического дисплея, чѐрный цвет на белый цвет, или белый на чѐрный. Чем более коротким будет время отклика, тем лучше, т.к. тем меньше станут искажения при быстрой смене изображений.

145Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

При температуре свыше примерно +60 °C происходит необратимая деградация жидких кристаллов, приводящая к невозможности получения изображения. При температуре ниже ориентировочно – 10 °C жидкие кристаллы перманентно уменьшают подвижность и от этого время отклика существенно возрастает. После увеличения температуры до уровня комнатной время отклика жидкокристаллического дисплея возрастает незначительно. Таким образом, даже после повышения температуры жидкокристаллический дисплей начнѐт искажать изображения, на которых будут быстрые смены кадров.

Следовательно, для сохранения эксплуатационных качеств нельзя допускать переохлаждение и недопустимое повышение температуры жидкокристаллических дисплеев и индикаторов.

10.4. Плазменные панели

Плазменной панелью называют устройство, которое преобразует видеосигнал в изображение на экране, синтез которого обусловлен свечением люминофора под действием ионизации разреженного газа, вызванной холодной плазмой. Пиксель цветной плазменной панели состоит из трѐх герметичных отсеков. Каждый отсек заполнен инертным газом и покрыт специальным флюоресцирующим люминофором. В каждый отсек подведены электроды, при приложении к которым переменного напряжения прямоугольной формы амплитудой в несколько киловольт происходит ионизация инертного газа и возникает плазменный разряд. При электрическом пробое газа напряжение между электродами существенно уменьшается до 100 В … 250 В. Плазма порождает ультрафиолетовое излучение, подпадающее на люминофор, которым покрыта стенка отсека, и вызывает его свечение в видимом спектре. Свечение люминофоров в каждом пикселе плазменной панели возможно красного, синего и зелѐного цветов. Шины питания и шины от электродов в отсеках,