CC BY
140Электролюминесцентные дисплеи фирмы Planar
Ольга КОСТИНА
olga_k@cec-mc.ru Алексей ДАНЬКО danko@cec-mc.ru Виктор БЕЛЕЦКИЙ, к. т. н.
belvi@cec-mc.ru
Встраиваемые дисплеи для экстремальных условий эксплуатации
Разработанная еще 30 лет назад технология электролюминесцентных дисплеев (EL) (рис. 1) остается актуальной и сегодня. Уникальные эксплуатационные качества и визуальные характеристики EL-дисплеев позволяют создавать решения, способные работать в тяжелых климатических условиях.
За последние 20 лет качественные характеристики EL-дисплеев были значительно улучшены, увеличена яркость излучения люми-
Рис. 1. Дисплей EL 640.480-AG
несцентных пленок, а также контрастность изображения. Современная элементная база и технические решения, используемые в схемах управления, позволили увеличить долговечность дисплеев и значительно снизить энергопотребление. Применение современных материалов позволило уменьшить габариты дисплеев и повысить устойчивость к ударам и вибрации.
В дополнение к обычным монохромным, фирма Planar выпустила новый многоцветный QVGA EL-дисплей.
Возможности и преимущества EL-дисплеев:
• работа при низких температурах без использования дополнительного обогрева;
• широкий угол обзора — свыше 160°;
• быстрый отклик дисплея — менее 1 мс;
• компактный корпус и обрамление;
• конструкция, снижающая уровень электромагнитного излучения;
• надежная работа, долговечность (дисплеи проходят отбраковочные испытания);
• совместимость с требованиями RoHS (параметр важен для любого производителя, чья продукция поставляется в Европу). Области применения:
• военная техника;
• транспорт;
• промышленность;
• медицина;
• государственная, общественная безопасность;
• морские применения.
Технология тонкопленочных электролюминесцентных дисплеев Planar
EL-дисплей представляет собой твердотельную структуру, состоящую из пленки люминофора, сформированной между прозрачными слоями диэлектрика и матрицей электродов строк и столбцов (рис. 2).
Такое решение позволяет получить плоский, компактный, надежный и устойчивый к внешним механическим воздействиям дисплей с малым временем отклика.
При подаче напряжения на определенные электроды столбцов и строк, в местах пересечения электродов (столбца и строки), формирующих пиксель изображения, происходит возбуждение люминофора и излучается свет с длиной волны 581,7 нм (рис. 3).
Рис. 4. Стабилизация яркости EL-дисплеев стечением времени
Желтый люминофор Стеклянная подложка
Направление
взгляда
электроды строк столбцов
Рис. 2. Структура EL-дисплея
Рис. 7. Контраст изображения в зависимости от угла обзора для EL-дисплея и ЖК-дисплея с активной матрицей
Температура окружающей среды, °С
Рис. 8. Время отклика дисплея в зависимости от температуры окружающей среды
При этом свечение люминофора твердотельной структуры EL-дисплеев очень стабильно. Срок службы дисплеев достигает 15 лет непрерывной эксплуатации. В начальный период эксплуатации происходит стабилизация яркости дисплея с последующим ее снижением на 20-25% (рис. 4).
Яркость же VFD и CCFL с течением времени эксплуатации постоянно снижается (рис. 5).
Следует также учесть, что представленные экспериментальные зависимости яркости дисплеев от длительности эксплуатации, получены при комнатной температуре (20-30 °С). При работе в условиях низких или высоких температур яркость флуоресцентных ламп с холодным катодом будет падать существенно быстрее.
По длительности эксплуатационного периода электролюминесцентные дисплеи также превосходят конкурирующие технологии (по материалам фирмы Planar). Особенно это существенно при низких и экстремально низких температурах (рис. 6). Высокие температуры сокращают срок службы как CCFL-ламп подсветки, так и электролюминесцентных дисплеев.
EL-дисплеи Planar характеризуются широким углом обзора (более 160°), как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении
(рис. 7). При этом уровни яркости и контраста остаются неизменными при всех углах обзора. Широкий угол обзора БЬ-дисплеев наилучшим образом соответствует использованию их там, где чтение дисплея может происходить под острым углом, давая возможность пользователю не быть привязанным к точке наилучшего обзора.
Время отклика БЬ-дисплеев не превышает одной миллисекунды и практически постоянно во всем диапазоне рабочих температур (рис. 8).
Энергопотребление EL-дисплеев зависит от количества задействованных пикселей и уровня яркости (рис. 9).
В модельном ряду EL-дисплеев Planar присутствуют дисплеи семейства ICEBrite. Дисплеи семейства ICEBrite характеризуются высокими уровнями яркости, четкостью изображения и устойчивостью к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды. Технология ICE позволяет исключить возникновение ореола и получить высокий уровень контрастности и четкости изображе-
и
Рис. 10. Конструктивное отличие структур дисплеев: а) изготовленных обычным методом; б) с применением технологии ICE
ния без применения дорогостоящих фильтров.
На рис. 10 показано, как применение дополнительного фасеточного слоя-маски позволяет устранить влияние бокового рассеивания света пикселя (активной зоны люминофора).
В 2007 году фирма Planar начала производство цветных EL-дисплеев. Структуры монохромного и цветного EL-дисплеев схожи (рис. 11, 12). Дополнительные красные и зеленые элементы субпикселей сформированы на прозрачной подложке, расположенной над слоем люминофора и организованной на
основе ALD (atomic layer deposition — метод послойного атомного осаждения) путем нанесения на покрывающую стеклянную панель органических фильтров.
Номенклатура EL-дисплеев фирмы Planar
Сегодня компания Planar предлагает одиннадцать семейств с диапазоном разрешений от 160x80 до 640x480. Общее количество моделей составляет 60 (таблица). Формата от 3" до 10,4" по диагонали.
В целом все многообразие EL-дисплеев Planar можно разделить на три группы:
• малоформатные графические дисплеи;
• VGA-семейство;
• многоцветные.
Электролюминесцентные дисплеи семейства ICEBrite
Семейство ICEBrite включает в себя следующие модели: EL160.120.39, EL480.60.43, EL480.240-PR2, EL552.256-Q2, EL640.480-AM1, EL640.480-AG1, EL640.480-AF1.
Дисплеи легко интегрируются в систему, так как имеют стандартный 8-разрядный интерфейс двойного сканирования (Dual Scan LCD), применяющийся в ЖК-дисплеях и поддерживаемый многими видеоконтроллерами (рис. 14, 15).
Зеленый фильтр
Прозрачный электрод
Изолятор
Желтый люминофор
Металлический
электрод
Красный ’ фильтр
Подложка
Рис. 12. Структура многоцветного электролюминесцентного дисплея
Таблица. Линейка электролюминесцентных дисплеев фирмы Planar
Модель’ Тип прибора2 Диагональ Шаг пиксела Яркость (тип), при частоте кадров (макс) Потребление (тип), при частоте кадров (макс) Диапазон рабочих температур, °С Видео интерфейс Прочие особенности
EL160.80.50 IN ET ET CC 996-0267-15LF 996-0267-20LF 996-0267-18LF 99600267017LF 3,5" (8,93 см) 0,65 мм 107 кд/м2 (240 Гц) 4,4 Вт (240 Гц) 0...+55 -25...+65 -40...+65 -40...+65 4-разр. LCD Стандартный тип Регулировка яркости IN с контактом блокировки ET с конформным покрытием
EL160.120.39 996-0303-00LF 3,1" (7,79 см) 0,39 мм 70 кд/м2 (150 Гц) 3,0 Вт (150 Гц) -25 +70 4-разр. LCD Регулировка яркости, контакт блокировки
EL240.128.45 INT 996-0301-01LF 996-0301-02LF 4,8" (12,2 см) 0,45 мм 130 кд/м2 (240 Гц) 5,8 Вт (240 Гц) -20...70 8-разр. uP 4-разр. LCD Встроенный контроллер SED1335, регул. яркости, контакт блокировки Регул. яркости, контакт блокировки
EL320.240 FA33 FA3 CC 997-3377-00LF 997-3377-01LF 4,9" (12,4 см) 0,31 мм 85 кд/м2 (325 Гц) 4,7 Вт (325 Гц) -50...85 4-разр. TFT Многоцветный (R/G/Y), 16 цветов, регул. яркости, контакт блокировки FA3 с конформным покрытием
EL320.240.36 AG AGL IN IN AG ET ET CC 99600273001LF 99600273060LF 99600273062LF 996-0273-02LF 99600273061LF 99600273003LF 99600273030LF 5,7" (14,4 см) 0,36 мм 50 кд/м2 (120 Гц) 7,1 Вт (120 Гц) 0...55 0...55 0...55 -25...65 -25...65 -40...65 -40...65 4-разр. LCD Стандартный тип Антибликовая пленка AG с контактом блокировки Регулировка яркости IN с антибликовой пленкой Регул. яркости, контакт блокировки ET с конформным покрытием
EL320.240.36 HB HB NE HB NE CC HB CCB HB SE 99600292000LF 99600292003LF 996-0292-02LF 99600292006LF 99600292007LF 5,7" (14,4 см) 0,36 мм 150 кд/м2 (247 Гц) 5,5 Вт (247 Гц) -40...85 4-разр. LCD Высокая яркость, регул. яркости, контакт блокир., широкое вход. напр. Без монтажных проушин Без монт. проушин, конформ. покрыт. Конформное покрытие HB с только верхними проушинами
EL320.256 F6 FD6 FD7 FD7 HB FD8 V2 99605076000LF 99605087000LF 996-5089-00LF 99605089003LF 99605091000LF 4,8" (12,2 см) 0,3 мм 77 кд/м2 (60 Гц) 25 кд/м2 (60 Гц) 55 кд/м2 (120 Гц) 81 кд/м2 (150 Гц) 105 кд/м2 (200 Гц) 4.0 Вт (60 Гц) 6.0 Вт (120 Гц) 7,5 Вт (150 Гц) 9.0 Вт (200 Гц) -25...65 1- или 2-разр. LCD Без ICE, регул. яркости, широкое вход. напр. F6 с ICE FD7 с повышенной яркостью
EL480.240 PR3 996-02473-05 6,4" (16,4 см) 0,305 мм 50 кд/м2 (120 Гц) 6,5 Вт (120 Гц) -25...65 4-разр. LCD ICEBrite
EL512.256 H2 H2 FRA H2 FRB H3 H3 FRA H3 FRB H3 ET FRB 99703214000LF 997-3215-00LF 997-3216-00LF 996-5052-00LF 996-5059-00LF 996-5060-00LF 996-2436-00LF 8,6" (21,8 см) 0,38 мм 65 кд/м2 (70 Гц) 6,0 Вт (70 Гц) 0...55 0...55 0...55 -25...65 -25...65 -25...65 -40...85 1- или 2-разр. LCD Регул. яркости, широкое входное напряжение H2 с алюминиевой рамкой H2 со стальной рамкой Регул. яркости, широкое входное напряжение H3 с алюминиевой рамкой H3 со стальной рамкой H3 FRB с расширенным диапаз температур
EL640.200 SK SK CC 996-0290-01LF 996-0290-02LF 8,9" (22,6 см) 0,33x 0,396 мм 81 кд/м2 (240 Гц) 7,6 Вт (240 Гц) -40...85 4-разр. (буферир.) 8-разр. (б/бф) ICEBrite, режимы с буферир. и без буферир., регулировка яркости, контакт блокировки SK с конформным покрытием
EL640.400 C2 C2 FRA C3 C3 FRA CD3 FRA 997-3217-00LF 997-3218-00LF 996-5056-00LF 996-5062-00LF 996-5078-00LF 9,1" (23 см) 0,3 мм 53 кд/м2 (70 Гц) 11,0 Вт (70 Гц) 0...55 -25...65 -25...65 1- или 2-разр. LCD Без ICE, регул. яркости, широкое вход. напр. C2 с алюминиевой рамкой Без ICE, регул. яркости, широкое вход. напр. C3 с алюминиевой рамкой CD3 с алюминиевой рамкой
EL640.400 CB1 FRA CB3FRA CB4FRA 996-5073-00LF 996-5082-01LF 996-5085-01LF E0064450301LF 9,1" (23 см) 0,3 мм 53 кд/м2 (70 Гц) 53 кд/м2 (70 Гц) 22 кд/м2 (70 Гц) 11.0 Вт (70 Гц) 11.0 Вт (70 Гц) 0...55 1- или 2-разр. LCD Без ICE, регул. яркости, напряжение входа 5 или 12 В, алюминиевая рамка Дисплей серии CB с VH=24 В Номинальный вход, включая кадры Регул. яркости, напряжение входа 5 или 12 В, алюминиевая рамка
EL640.480 AF1 AF1 AG AF1 ET 996-0270-00LF 996-0270-01LF 996-0270-05LF 6,4" (16,2 см) 0,2 мм 65 кд/м2 (120 Гц) 4,5, Вт (120 Гц) -5...55 -5...55 -40...85 8-разр. LCD ICEBrite, двухпанельный интерфейс AF1 с антибликовой пленкой AF1 с регулир. яркости, контактом блокировки и расширенным диапазоном температур
EL640.480 AG1 AG1 AG AG1 ET AG1 ET CC 996-0269-00LF 996-0269-01LF 996-0269-03 996-0269-05 8,1" (20,5 см) 0,26 мм 55 кд/м2 (120 Гц) 6,5, Вт (120 Гц) -5...55 -5...55 -40...85 -40...85 8-разр. LCD ICEBrite, двухпанельный интерфейс AG1 с антибликовой пленкой Расшир диапаз. температур, шир. вход. напр. AG1 ET с конформным покрытием
EL640.480 AM1 AM1 AG AM8 ET AM8 ET CC AM8 IN 996-0268-00LF 996-0268-02LF 996-0268-16LF 996-0268-20LF 996-0268-27LF 10,4" (26,4 см) 0,33 мм 55 кд/м2 (120 Гц) 11,0, Вт (120 Гц) -5...55 -5...55 -40...65 -40...65 -25...65 8-разр. LCD ICEBrite, двухпанельный интерфейс AM1 с антибликовой пленкой Расширенный диапазон температур AM8 ET с конформным покрытием ICEBrite, двухпанельный интерфейс, регул. яркости, низкий профиль, версия на 24 В
EL640.480 AA1 996-5088-00 10,4" (26,4 см) 0,33 мм 21 кд/м2 (120 Гц) 10,0, Вт (120 Гц) -25...65 4-разр. LCD Многоцветный: 8 цветов + черный, регулир. яркости, пониженное EMI
EL640.480 A4 SB A4 SBS AD4 SB AD4 SBS 996-5083-02 996-5083-03 996-5084-02 996-5084-03 10,4" (26,4 см) 0,33 мм 56 кд/м2 (60 Гц) 22 кд/м2 (60 Гц) 15,6, Вт (65 Гц) -5...55 4- или 8-разр. LCD Без ICE, регул. яркости, 16 уровней серого A4 SB с пониженным EMI A4 SB с ICE AD4 SB с пониженным EMI
Примечания: 1) в номере модели отражено разрешение Е1_-дисплея; 2) суффикс 1_Р в типе прибора указывает на совместимость с требованиями 1^оН8
Многоцветные
электролюминесцентные дисплеи
Новый многоцветный (16 цветов) EL-дисплей QVGA с диагональю 124 мм EL320.240-FA3 (рис. 16) имеет тот же самый формфактор и разрешение, что и наиболее популярные модели EL-дисплеев фирмы Planar. Он подходит для использования в транспортных, медицинских, военных и промышленных применениях, в которых необходимо выводить жизненно важную информацию в самых тяжелых условиях эксплуатации (дисплей дееспособен при -50 °С).
Дисплей позволяет конструкторам выделить цветом критически важную информацию, наглядно отобразить состояние агрегатов — другими словами, повысить эргономи-
ческие показатели бортовой информационной системы.
Рис. 16. Дисплей EL 320.240-FA3
Внешний интерфейс устройства — AMLCD-совместимый, что упрощает его сопряжение с другими блоками.
Другой многоцветный дисплей — EL640.480 AA1 — имеет разрешение 640x480 пикселей и отображает восемь различных оттенков красного, зеленого и желтого цветов.
Применение дисплеев Planar
Свойства EL-дисплеев с диагональю от 3 до 10,4" позволяют разработчикам электронного оборудования повысить эксплуатационные характеристики своих изделий:
• полностью твердотельные монохромные панели — повышенная надежность;
• мгновенное включение на холоде и в жару (-40...+85 °C) — экономия времени;
• длительная работа в жестких условиях окружающей среды — экономия на техническом обслуживании;
• стабильная яркость во все время эксплуатации — нет разницы между старыми и новыми моделями;
• номенклатура существует 10-15 лет — нет необходимости в изменении конструкции аппаратуры. ■
О компании Planar
Американская компания Planar Systems, основанная в 1983 году, является известным производителем высококачественных и надежных электролю-минесцентных дисплеев. Выпускаемые компанией дисплеи применяются в ответственных приложениях: медицинском оборудовании, системах управления промышленными объектами, контрольно-измерительном оборудовании, на транспорте, в системах связи, авиационном оборудовании.
Дисплеи Planar отличает высокое качество изображения, широкий угол обзора, высокая скорость отклика, повышенная надежность (гарантированный эксплуатационный ресурс составляет 100 000 часов), а также незаменимость в тех случаях, когда необходимо надежное длительное функционирование в неблагоприятных условиях окружающей среды. Электролюминес-центные дисплеи Planar сохраняют яркость и контрастность изображения и гарантированно работают в температурном диапазоне от -40 до +65 °С. Они также отличаются повышенной прочностью, выдерживают удар до 100 g и виброускорения до 5 g.
Фирма Planar получила мировую известность благодаря огромному выбору предлагаемой продукции и адаптации своих решений к требованиям различных секторов рынка. Сегодня компания Planar предлагает более 50 моделей EL-дисплеев для самых различных сегментов рынка: контрольно-измерительное оборудование, мобильные пульты управления, медицинские мониторы, геоинформационные системы, транспорт и др.
