|
| |
|
Слаботочка Книги изученной и широко используемой в ЭЛТ, при НВК электроны тормозятся и поглощаются в тонком поверхностном слое. При этом имеет место несколько механизмов передачи энергии электрона кристаллу: взаимодействие с валентным электроном и его перевод на верхние уровни свободной зоны (образование «горячих» электронов), взаимодействие с кристаллической решеткой и возбуждение упругих колебаний в объеме (объемные плазмоны) It на поверхности (поверхностные плазмоны); взаимодействие с отдельными атомами кристаллической решетки практически без потерь энергии. Плазмоны крайне недолговечны (около 10" с), при их затухании в результате внутренней конверсии образуются свободные электроны. Пороговые энергии образования плазмонов составляют 10... 20 В, возбуждение валентных электронов требует еще меньшего потенциала. Образовавшиеся свободные носители стекают в глубь люминофора, поэтому процесс их рекомбинации идет так же, как при высоковольтной катодолюминесценции (спектры излучения практически совпадают). Предельный КПД также не может быть более 30%, квантовый выход люминесценпии не превышает 1. Это требует для эффективного протекания НВК существенно больших плотностей тока и меньших скважкостей, т. е. сверхскоростное сканирование электронным лчом, как в ЭЛТ, в случае НВК невозможно. Итак, порог НВК близок к 10 В; при превышении порога яркость растет пропорционально и напряжению, и току. В качестве низковольтных катодолюминофоров может быть использован ряд широкозонных полупроводников, главным образом ZnS, ZnO, CdS. В отличие от традиционных катодолюминофоров необходимы добавки металлов (Zn, Al, Eu, Ag и др.) для придания .электропроводности: в ВЛИ ток электронной бомбардировки протекает через люминофор, при этом не должно происходить большого падения напряжения, «запирающего» поверхность. Устройство ВЛИ традиционно для электровакуумных приборов (рис. 8.8). В цилиндрическом или плоском вакуумном баллоне монтируется керамическая плата, на которой размещены контактные площадки (в форме сегментов) с пленкой люминофора. Иногда на той же плате располагается управляющая МДП-мик-росхема. Эмиссия электронов осуществляется прямонакальным оксидным катодом, их ускорение - положительным напряжением на управляющей сетке. Вакуумные люминесцентные индикаторы выпускаются в виде одно- или многоразрядных цифровых и буквенных индикаторов, линейных шкал, специализированных экранов средней информационной емкости. Достоинствами вакуумных люминесцентных индикаторов являются отличные эргономические свойства: высокая яркость, приятный для глаза зеленый цвет свечения, широкий угол обзора, отсутствие паразитной засветки; полное сопряжение с МДП-микросхемами по уровням напряжения и тока; возможность изготов- ления знакомест практически любого размера; хорошие эксплуатационные свойства, возможность работы в условиях экстремальных климатических и механических воздействий; технологичность и низкая стоимость, основанные на использовании автоматизированных сборочных линий электровакуумного производства и отсутствии дефицитных и дорогостоящих материалов. Другие разновидности индикаторов. Рассмотренные жидкокристаллические, вакуумные люминесцентные, полупроводниковые приборы фактически составляют основу современной техники знакосинтезирующих индикаторов сферы малоформатных систем отображения информации. Огромный промышленный потенциал каждого из этих направлений служит залогом того, что подобное положение сохранится долгое время. Однако специфика потребительского спроса оправдывает существование других типов ЗСИ, а также поиски новых решений в этой области. Газоразрядные индикаторы используют люминесценцию газового разряда (см. § 2.4). Основу любого прибора этого класса составляет элементарный газоразрядный промежуток (рис. 8.9), заполняемый обычно неоном (оранжевое свечение), а иногда гелием (желтое), аргоном (фиолетовое) или другими газами и их смесями. Используется и двойное преобразование энергии: например УФ-излучение разряда в ксеноне, воздействуя на фотолюминофор, вызывает свечение в видимой области. При возбуждении разряда постоянным током имеет место нежелательное распыление материала катода, поэтому более перспективна работа на переменном токе. В газоразрядных ЗСИ используется как пакетная конструкция (баллон, содержащий набор из десяти изолированных катодов, фиксированно высвечивающих разные цифры), так и более современная - сегментная. Зажигание и поддержание газового разряда требует высокого напряжения (до сотен вольт), приборы сложны и громоздки, отличаются невысокими эргономическими свойствами. Практически газоразрядные ЗСИ используются в устаревшей аппаратуре, в новых разработках их полностью вытеснили ВЛИ. Лишь создание крупноформатных плоских экранов с газоразрядным свечением открыло перед этим направлением новые широкие перспективы. а) 6}  Рис. 8.9. Газоразрядный промежуток с внутренними (а) и внешними (б) электродами и его условное обозначение (е): / - диэлектрик; 2 -металл; 3 - газовая среда Вакуумные накальные индикаторы так же, как и газоразрядные, относятся к числу старых «дооптоэлектронных» приборов. В вакуумном стеклянном баллоне из вольфрамовых нитей сформированы цифры, высвечивающиеся при пропускании через них тока. Этим приборам присущи все недостатки теплового излучения (см. § 2.4), они громоздки и сложны, однако рекордно высокая яркость и отличные эксплуатационные свойства (температурная и радиационная стойкость, долговечность) обусловливают их внеконкурентность в ряде специальных областей применения. Перспектив совершенствования и развития это направление, по-видимому, не имеет. Электролюминесцентные (порошковые) индикаторы, основанные на предпробойной люминесценции (см. § 2.4) и использующие в качестве элементарного фрагмента электролюминесцентную ячейку (см. § 5.1), получили заметное распространение благодаря таким свойствам, как возможность высвечивания очень больших площадей (десятки квадратных метров), многоцветность, простота изготовления. Однако малая светоотдача и очень низкая яркость, сложность возбуждения (переменное напряжение 220 В частотой до 1000 Гц), недолговечность (как правило, 3... 5 тыс. часов) предопределили ограниченность применения этих индикаторов. Принципиально по-иному электролюминесценция проявилась в тонкопленочных полупроводниковых индикаторах, что послужило основой развития одого из направлений создания крупноформатных экранов (см. § 8.3). Электрохромные индикаторы (ЭХИ) нередко рассматриваются как возможная альтернатива ЖКИ. Основа их действия - электрохромный эффект, т. е. обратимое изменение цвета материала при протекании электрического тока, проявляется в одной из двух форм (рис. 8.10). В тонкопленочной структуре на основе трехокиси вольфрама при подаче на верхний электрод отрицательного напряжения в электрохромный материал инжектируются электроны и в нем возникают центры окрашивания: цвет плеи- /1адлюдатель III 123 5 4 а) 6) Рис. 8.10. Ячейки электрохромных индикаторов: о - тонкопленочиого (7 - стеклянная подложка; 2 -прозрачный электрод; 3 -трехокись вольфрама; - диэлектрик; 5 - непрозрачный электрод); 6-с фиологенной средой U- активная пленка; 2-прозрачные электроды; 3 -изолятор; - - керамическая прокладка; 5 - электролит; 6 - стеклянные подложки) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 [88] 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 |