Материал: Москатов Электроника 2010

146Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

образуют прямоугольную сетку, а пиксели расположены в еѐ перекрестиях. Выводы с той стороны отсеков, которую будет обозревать пользователь, должны быть прозрачными. Чтобы токопроводящие шины были не заметны пользователю, их выполняют из почти прозрачной медно-хромовой или оловянно-хромовой плѐнки, нанесѐнной на стеклянную плиту [104].

Достоинства плазменных панелей: угол обзора до 170°, яркость до 3000 кд / м2, контрастность до 30000:1, диагональ до 500 дюймов, почти на порядок ниже вероятность возникновения брака во время изготовления по сравнению с электронно-лучевыми трубками, а также незначительное мерцание изображения [104]. В течение первых нескольких лет эксплуатации плазменные панели обычно обладают более точной цветопередачей, чем жидкокристаллические дисплеи, но меньшей, чем у дисплеев с электронно-лучевыми трубками. Время отклика плазменной матрицы меньше, чем у жидкокристаллической матрицы. Плазменные матрицы, в отличие от элек- тронно-лучевых трубок, не чувствительны к наличию магнитных полей, например, порождѐнных магнитными системами динамических головок акустических систем.

Недостатки: большая потребляемая мощность, выгорание люминофора после нескольких лет непрерывной эксплуатации, невозможность выполнения пикселей меньше 0,2×0,2×0,1 мм из-за неустойчивого возникновения плазмы [104]. Время отклика плазменной матрицы больше, чем у электронно-лучевой трубки.

10.5. Органические светодиодные дисплеи

Органические светодиодные устройства (OLED) выполняют на основе многослойных токопроводящих люминесцирующих сопряжѐнных полимеров, например, полифениленвинилена. На прозрачной подложке расположен анод, выполненный из In4Sn3O12 обычно методом золь-гель технологии, к которому подсоединяют положи-

147Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

тельный полюс источника питания. Отрицательный полюс источника питания подключают к катоду, изготовленному из алюминия. Между анодом и катодом располагают эмиссионный материал. Между катодом и эмиссионным материалом возникают слои инжекции электронов и переноса электронов. Между анодом и эмиссионным материалом будут расположены слои переноса дырок и инжекции дырок. Протекание тока обусловлено движениями дырок из анода и электронов из катода в эмиссионный слой, где происходит рекомбинация, сопровождаемая эмиссией фотонов. Органические светодиоды объединяют в группы – пиксели, в которых излучения эмиссионных слоѐв попадают на светофильтры красного, синего и зелѐного цветов. При обратном включении источника питания не возникает выделения фотонов в эмиссионном слое.

Выводы органических светодиодов могут быть составлены в прямоугольную сетку, подавая напряжения на строки и столбцы которой, инициируют свечение требуемых пикселей. Дисплеи, организованные по такому принципу, называют пассивными. Диагональ пассивных дисплеев обычно не превышает 10 дюймов. В активных дисплеях каждый органический светодиод соединѐн с соответствующим транзистором, расположенным рядом с ним, и управление транзистором требует затрат небольшой мощности. Диагональ активных дисплеев может достигать десятков дюймов, однако стоимость изготовления активных дисплеев выше, чем пассивных. Таким образом, получают элементарные органические светодиоды, объединяя которые получают органические светодиодные дисплеи.

Достоинства: отсутствие необходимости подсветки, угол обзора в 180°, весьма точная цветопередача, малые масса и габариты. Также допустимо изготовление гибких дисплеев и дисплеев с толщиной всего в несколько миллиметров.

Недостатки: деградация пикселей при прямом попадании солнечного света, выход из строя люминофоров синего цвета через примерно тысячу часов непрерывной работы.

148Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

10.6. Дисплеи на углеродных нанотрубках

Углеродной нанотрубкой именуют образование, имеющее длину от нескольких десятков нанометров до нескольких десятков миллиметров, похожее на полую трубу радиусом примерно в несколько нанометров, у которой стенки сформированы углеродом и обладают толщиной всего в один атом. Углеродные молекулы нанотрубок, имеющие сферическую форму, называют фуллеренами, а имеющие форму длинных трубок, концы которых имеют окончание в виде гладких полусфер, именуют тубеленами.

В вакууме, когда тубелены, длиной около десятка нанометров, с острыми, а не полусферическими, концами будут помещены в электрическое поле, на них возможно возникновение автоэлектронной эмиссии. Нанотрубки размещают на подложке, выполненной обычно из кварца или кремния, в вакууме под давлением 1,32 · 10–10 атм. Плотность тока эмиссии катодов достигает 4 мА / см2. Нанотрубки размещают в виде матрицы. Излучение нанотрубок попадает на три люминофора, которые начинают светиться красным, синим и зелѐным. Этот свет с видимым глазом человека спектром проникает через прозрачную, чаще всего стеклянную пластину, который и воспринимает пользователь.

Выполненные таким образом цветные панели и дисплеи на углеродных нанотрубках обладают высокой механической прочностью, высокой яркостью вплоть до 8000 кд / м2, углом обзора до 160°, высоким быстродействием и возможностью непрерывной работы в течение многих тысяч часов [194, с. 156]. Нанотрубки, кроме того, применяют для изготовления светодиодов, транзисторов, процессоров, прозрачных электродов, люминесцентных ламп и прочих, которые могут работать в условиях радиации. Теоретически возможно создание компонентов на нанотрубках, выдерживающих нагрев до

149Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

температуры примерно в 1000 °C. Дополнительную информацию о нанотрубках смотрите в литературе [200].

10.7. Сенсорные экраны и классификация их типов

Сенсорным экраном называют устройство, монтируемое на обозреваемую пользователем поверхность дисплея, чувствительное к прикосновениям. При поднесении пальца, указки, электронного пера и т.п. к выбранному изображению на поверхности дисплея, специальный контроллер считывает координаты точки прикосновения, и отправляет эти сведения на последующую обработку. Отслеживание места касания может быть реализовано согласно ѐмкостной, резистивной, инфракрасной, тензометрической, на ПАВ, или электромагнитной технологиям. Сокращение «ПАВ» означает поверхностные акустические волны.

Сенсорный экран, выполненный по ѐмкостной технологии, состоит из стеклянной пластины, на которую сзади нанесена прямоугольная сетка из прозрачных токопроводящих электродов, к краям которой подсоединяют генераторы переменных напряжений. При прикосновении к определѐнной точке сенсорного экрана в еѐ окрестности возрастает ѐмкость, увеличиваются переменные токи утечки, сила которых пропорциональна расстояниям до краѐв пластин. Измеряя силы токов, вычисляют положение точки прикосновения к сенсорному экрану. Достоинства: малое время отклика, составляющее обычно от 3 мс до 20 мс, число нажатий до выхода экрана из строя может превышать сотни миллионов, высокая механическая прочность. Недостаток: не реагирует на прикосновение непроводящим ток предметом.

Сенсорный экран, выполненный по резистивной технологии, имеет жѐсткую пластину, покрытую резистивным веществом, перед

150Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

которой располагают пластиковую мембрану, также покрытую резистивным веществом. Материалом пластины обычно выступает стекло или полиэстер. Между пластиной и мембраной размещают изолирующие гранулы. К краям пластины и мембраны подключают внешние источники питания. При нажатии на резистивный экран мембрана продавливает слой изоляции, что приводит к еѐ соприкосновению с пластиной. Токи, потребляемые от генераторов, будут пропорциональны расстояниям до точки прикосновения. Резистивные покрытия и мембраны и пластины необходимы для отслеживания положения точки и по горизонтали, и по вертикали. Достоинства: низкая стоимость, чувствительность экрана к прикосновениям и проводящим, и диэлектрическим предметом. Недостатки: число нажатий до разрушения обычно на порядок меньше, чем у сенсорных экранов по ѐмкостной технологии, а также ниже механическая прочность.

В сенсорном экране, выполненном по инфракрасной технологии, сетка инфракрасных волн образована инфракрасными светодиодами, размещѐнными с одной стороны экрана по вертикали и горизонтали, и принимаемая фототранзисторами, установленными с другой стороны экрана. Если любой непрозрачный для инфракрасных волн предмет будет поднесѐн достаточно близко к сенсорному экрану, и поглотит или отразит падающее на фототранзистор излучение, то система отреагирует и определит координаты точки прикосновения. Достоинства: чувствительность экрана к прикосновениям любым предметом, задерживающим инфракрасное излучение. Недостатки технологии: большое время отклика, высокая стоимость, возможность использования лишь для плоских дисплеев, низкая разрешающая способность.

Сенсорный экран, выполненный по технологии ПАВ, обладает стеклянной плитой, по которой пропускают от источников к приѐмникам колебаний поверхностно-акустические волны с частотой в несколько мегагерц. Источники и приѐмники ПАВ – это пьезоэлек-