технические условия должны варьироваться в зависимости от назначения разрабатываемого индикатора. Например, в микрокалькуляторах или ручных часах, где важно малое энергопотребление, нужны приборы с малым номинальным током. В дисплеях коллективного пользования на основе ПЗСИ особые требования предъявляются к размерам информационного поля, потребляемой мощности и способности к запоминанию информации.

Разработка твердотельных аналогов электронно-лучевых трубок (ЭЛТ)-одно из основных перспективных направлений развития ПЗСИ. Ожидается, что твердотельные дисплеи при сохранении высокой информационной емкости, присущей ЭЛТ, будут лишены целого ряда недостатков последнего типа приборов, а именно, больших габаритных размеров, массы, питающих напряжений и невысокой механической прочности. Примером лабораторной разработки твердотельного экрана являются [186] гибридные модули на основе излучающих кристаллов с числом элементов 6144 (96x64), 17920 (160X112) и 38400 (320x240). Максимальный ток через элемент составляет 0,5 мА при яркости экрана 240 кд/м. Телевизионный экран может передавать до 16 полутонов, полная потребляемая мощность с учетом схем управления составляет 50 Вт.

Достигнутый к настоящему времени зрелый уровень развития технологии ПЗСИ позволил им занять почетное место в разрабатываемых и разработанных к настоящему времени терминальных устройствах ввода и вывода информации.

Полупроводниковые знакосинтезирующие индикаторы применяются для записи информации на различные фотоносители. Использование матриц на основе эффективных СИД при ксерокопировании позволяет существенно улучшить технико-экономические параметры современных принтеров [174]. В настоящее время увеличивается потребность в оптоэлектронных устройствах регистрации больших объемов видео- и цифровой информации на пленочные фотоносители. Проведенный в работе [187] анализ альтернативных способов записи информации на фотоносители показал, что при всех преимуществах сканирование электронным пучком ограничено числом элементов разложения в отроке (около 1500) и характеризуется большими напряжениями питания, недостаточной надежностью и сравнительно малым сроком службы.

Запись на оптический диск диаметром 30 см с помощью лазерного пучка, в том числе с использованием полупроводниковых инжекционных гетеролазеров, позволяет записать до 10" бит информации при скорости ее передачи в одно- и многоканальных системах соответственно 50 и 320 Мбит/с и времени выборки 1 мкс [188]. Несмотря на большую перспективность систем записи с использованием лазерного пучка, для их успешного и надежного функционирования необходима дальнейшая доработка узлов точного отклонения и модуляции пучка. Устройства записи с использованием лазеров основаны на принципе последователь-•ной записи сигналов, что приводит к потерям в скорости регистрации, которые должны компенсироваться за счет увеличения I 187

скорости сканирования и повышения мощности излучения. Избежать указанной трудности позволяет многоканальная параллельная запись информации с помощью многоэлементных излучателей. При этом в качестве источников излучения могут быть использованы полупроводниковые шкалы, к преимуществам которых относятся высокая надежность, малое энергопотребление, достаточно высокая однородность параметров. Современные технологические возможности позволяют заданным способом формировать топологию светоизлучающего элемента и линейки в целом. Высокая плотность размещения светоизлучающих элементов в пределах линейки (10* элементов) при их размере 20X100, 35 X 20, 60x60 мкм и расстоянии между ними 50... 200 мкм в сочетании с модульным принципом организации записывающего терминала позволяет осуществлять необходимое с точки зрения кодировки и фазовых соотнолиений расположение светоизлучающих элементов.

Для записи информации на фотопленку принципиальное значение имеет спектральное соответствие области ее максимальной чувствительности (Ж 0,7 мкм) длине волны излучения элементов линейки. Наряду с требованиями по спектральному составу излучения записывающий терминал должен обеспечить заданную контрастность записи, что накладывает дополнительные ограничения на технологию и исходный полупроводниковый материал. Особенно жесткие требования предъявляются при записи видеоинформации, когда разброс яркости в пределах информационного поля не должен превышать 10% (при цифровой информации допускается разброс, превышающий 100%). С этой точки зрения наиболее перспективны линейные шкалы на основе соединения GaAsP, полученного методом ГФЭ. С проблемой контрастности записи связана задача наилучшей оптической изоляции различных светоизлучающих элементов в пределах информационного поля. Эта вадача, в свою очередь, связана с условиями распространения генерируемого в полупроводниковом кристалле излучения. Очевидно, что для подавления перекрестной засветки, которая не должна превышать 1... 2% от максимальной яркости излучения элемента, следует использовать прямозонные материалы на поглощающих подложках.

Необходимость обеспечения эффективного управления накладывает ограничения на верхнюю границу рабочего тока элемента (1 мА). В то же время функционирование прибора при столь малых рабочих токах обуславливает необходимость существенного уменьшения технологическими способами безызлучательной компоненты тока. Как было установлено в [115], при токе через элемент 200 мкА мощность излучения элемента превышает 1 мкВт, при плотности тока 20 Д/см плотность почернения М=3 на фотопленке изо:панхром-17 достигается за время экспозиции 100 мкс.

Основными элементами системы записи информации на фото-цосители (рис. 9.1) являются излучающий терминал стекло-волоконный блок 2 и фотопленка 3. Практическая реализация такой системы рассмотрена в работе [187]. В конструкции излучаю-188

Рнс. 9.1. Макет конструкции регистратора

щего терминала использовалось несколько линейных шкал, расположенных в два ряда, что обеспечивало неизменность шага между отдельными излучаюш,ими элементами вдоль строки. Изображение, создаваемое элементами шкалы, передавалось контактным способом с помощью волоконно-оптических пластин с диаметром отдельного волокна менее 8 мкм я апертурой 0,5... 0,8. При этом зазоры между фотопленкой и стекловоло-конным блоком не превышали 10... 15 мкм. Достигнутый коэффициент контраста составлял 0,9 на пространственной частоте 10 ли.н/мм.

Практическая реализация оптического устройства ввода-вывода информации и хранения информации в системе машинного проектирования рассмотрена в работе [189]. Линейная развертка матрицы из дискретных СИД (16x16 элементов) осуществляется с помощью стекловолокон. Изображение передается объективом ч<.Мир» с разрешением 45 лин./мм на движущуюся фотопленку, при этом скорость записи составляет 10* строк/с. Система позволяет регистрировать как тоновые, так и полутоновые изображения символов различной формы.

9.2. СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ЗНАКОСИНТЕЗИРУЮЩИМИ ИНДИКАТОРАМИ

Как отмечалось ранее, одним из существенных достоинств ПЗСИ является низкий уровень напряжения питания, типичный и для других полупроводниковых приборов, что значительно облегчает решение проблемы управления их режимами работы, поскольку позволяет широко использовать полупроводниковые интегральные микросхемы.

Все многообразие схем включения ПЗСИ можно свести к трем:

схема параллельного (поразрядного) управления сегментными индикаторами на постоянном токе;

схема мультиплексного управления сегментными и матричными индикаторами;

схема мультиплексного управления сегментными и матричными индикатораМИ с памятью.

Выбор конкретной схемы включения определяется рядом факторов (характером подаваемой на схему цифровой информации, особенностями работы ПЗСИ в импульсном режиме и т. д.). Подробный анализ указанных факторов позволил установить преимущественные области применения каждого из перечисленных выше