Плазменная панель-принцип работы и устройство

История появления

Плазменные панели (или «плазменные дисплеи», или просто «плазмы») появились на рынке Украины еще в 1997 году. В этом году компания Fujitsu представила свою первую 42-дюймовую (107 см) плазменную панель с разрешением 852×480 пикселей и прогрессивной разверткой. Это был настоящий прорыв в области больших дисплеев. На то время размеры LCD экранов не превышали 15 дюймов в виду технологических ограничений. И вот мечта зрителей стала реальностью и на рынке арендных услуг Украины появилась плоская плазменная панель толщиной не более 10 см, весом не более 50 кг и вполне достойным на то время разрешением экрана. Стоимость плазменной панели в те годы составляла более 10 000 долларов, однако это нисколько не помешало ей пользоваться активным спросом именно на рынке арендных инсталляций. При этом каждый владелец домашнего кинотеатра также мечтал стать обладателем такого дисплея. Компания Fujitsu давно вела разработки этого продукта и соответственно стала первым и на какое-то время единственным поставщиком плазменных панелей в мире.

Через несколько лет аналогичные плазменные панели предложили компании Pioneer , NEC и Philips.

Принцип работы плазменной панели

Работа плазменной панели основана на свечении люминофора под воздействием ультрафиолета.  Панель плазменного дисплея состоит из огромного количества микроколб, заполненных специальным газом. При подаче напряжения на отдельную колбу газ ионизируется и излучает ультрафиолет. Ультрафиолет, попадая на люминофор, нанесенный на внутреннюю поверхность колбы, начинает светиться одним из трех цветов (RGB).  В плазменных дисплеях отсутствует развертка. Именно по этой причине в отличие от электронно-лучевых мониторов плазменные панели не мерцают. Панель, состоящая из колб, наполненных газом, прошита вертикальными и горизонтальными электродами для подачи напряжения, причем с лицевой стороны электроды прозрачные.  Переключением напряжения управляет специальный процессор.

Преимущества плазменной панели

Одним из главных преимуществ плазменной панели в 1997-2000 годах была возможность получить яркое качественное плоское изображение.

Второе преимущество плазменной панели – высокая контрастность изображения. Великолепный черный цвет и высокая контрастность изображения на плазменных панелях объясняется тем, что те колбы,  на которые не подается напряжение, остаются практически черными. Характерно, что в отличие от плазменных панелей, панели типа LCD не обеспечивают подобной контрастности изображения, поскольку сквозь выключенные ячейки LCD панели проникает свет от ламп подсветки.

Третье преимущество плазменной панели — широкий угол обзора плазменных панелей (160 градусов) по сравнению с LCD панелями ( 40 -70 градусов).

Четвертое преимущество плазменной панели — высокое качество передачи цветов и высокая скорость реакции матрицы. Качество цветопередачи плазменных панелей и в настоящее время оценивается выше, чем в LCD панелях.  И эту оценку дают не производители в рекламных буклетах, а сотрудники компании ЛИТЕР ПЛЮС, через руки (и глаза!) которых прошел не один десяток плазменных панелей и других экранов. Да, реклама — великая сила и не трудно убедить покупателя, что новые технологии LCD лучше, чем плазменные. Но позвольте, чем лучше? Тем, что дешевле в производстве? Да. Тем, что потребляют меньше электроэнергии? Да. Тем, что они более новые – безусловно. Тем не менее, далеко не всякая новая технология обеспечивает столь качественное изображение, как изображение на плазменных панелях. Все это делало и делает плазменную панель идеальным устройством для многообразных арендных приложений, а также для домашнего кинотеатра, где на первом месте стоит именно качество изображения.

Недостатки плазменной панели

Недостатков у плазменной панели существенно меньше. Первый недостаток, о котором сразу же поспешили сообщить все производители жидкокристаллических дисплеев – это ограниченный ресурс работы  плазменной панели вследствие выгорания люминофора.

Как заявил сам производитель Fujitsu, яркость изображения на плазменной панели сокращается в 2 раза через 30 000 часов. Стоит отметить, что 30 000 часов — это не срок службы плазменной панели, а время, за которое яркость уменьшится в 2 раза.

На практике это время достигается при ежедневной работе плазменной панели по 6 часов в течении 14 лет.

Риторический вопрос: Кому нужен телевизор 14 летней давности?

Второй недостаток — большее энергопотребление плазменной панели по сравнению с LCD. Для стран со сравнительно невысокими ценами на электроэнергию это не столь актуально.

Третий недостаток- эффект пост-свечения плазменной панели. Проявляется на плазменной панели, если продолжительное время показывать на ней одну и ту же картинку. Если вы смотрели два часа канал с логотипом AAA, а затем переключились на канал с логотипом в другом месте экрана, то на темном фоне будет заметна белая тень ААА, которая растворится через 30 — 60 минут.  

В многолетней практике сотрудников компании ЛИТЕР ПЛЮС встречались примеры, когда на конкретной плазменной панели в течение нескольких месяцев статично показывали логотип одной известной компании, после чего плазма показывала этот логотип поверх любого изображения.

 Этот недостаток был особенно заметен на плазмах выпуска до 2009 года. В настоящее время усовершенствованная технология позволяет избежать этого. Следов от логотипа телеканала не остается.

Выводы

Имея в своем распоряжении объективные доводы ЗА и ПРОТИВ использования плазменных панелей в арендной практике, компания ЛИТЕР ПЛЮС с уверенностью рекомендует своим заказчикам заказывать плазменные панели в аренду для следующих характерных приложений:

Плазменная панель для выставочного стенда на напольной стойке, либо в составе декорации.

• Плазменная панель на низкой наклонной стойке в качестве монитора повтора изображения перед столом президиума или трибуной докладчика.
• Плазменные панели в центре круглого стола при проведении заседаний за круглым столом.
• Плазменные панели на напольных стойках для повтора изображения в конференц-залах с колоннами.
• Плазменные панели слева и справа от президиума в качестве основных экранов при количестве зрителей до 30 – 40 чел.
• Плазменные панели на напольных стойках для повтора изображения в банкетных залах или фойе.

Список всех моделей плазменных панелей и LCD панелей которые мы предлагаем в аренду.

Синхронный перевод  Конференц-система   Аренда проектора   Аренда радиомикрофона   Аренда кликера   Аренда видеокамеры

Плазменный монитор | это… Что такое Плазменный монитор?

Конструкция

Устройство плазменной панели

Плазменная панель представляет собой матрицу газонаполненных ячеек, заключенных между двумя параллельными стеклянными поверхностями. В качестве газовой среды обычно используется неон или ксенон. Разряд в газе протекает между прозрачным электродом на лицевой стороне экрана и адресными электродами, проходящими по его задней стороне. Газовый разряд вызывает ультрафиолетовое излучение, которое, в свою очередь, инициирует видимое свечение люминофора. В цветных плазменных панелях каждый пиксель экрана состоит из трёх идентичных микроскопических полостей, содержащих инертный газ (ксенон) и имеющих два электрода, спереди и сзади.

После того, как к электродам будет приложено сильное напряжение, плазма начнёт перемещаться. При этом она излучает ультрафиолетовый свет, который попадает на люминофоры в нижней части каждой полости. Люминофоры излучают один из основных цветов: красный, зелёный или синий. Затем цветной свет проходит через стекло и попадает в глаз зрителя. Таким образом, в плазменной технологии пиксели работают, подобно люминесцентным трубкам, но создание панелей из них довольно проблематично. Первая трудность — размер пикселя. Суб-пиксель плазменной панели имеет объём 200 мкм x 200 мкм x 100 мкм, а на панели нужно уложить несколько миллионов пикселей, один к одному. Во-вторых, передний электрод должен быть максимально прозрачным. Для этой цели используется оксид индия и олова, поскольку он проводит ток и прозрачен. К сожалению, плазменные панели могут быть такими большими, а слой оксида настолько тонким, что при протекании больших токов на сопротивлении проводников будет падение напряжения, которое сильно уменьшит и исказит сигналы. Поэтому приходится добавлять промежуточные соединительные проводники из хрома — он проводит ток намного лучше, но, к сожалению, непрозрачен.

Наконец, требуется подобрать правильные люминофоры. Они зависят от требуемого цвета:

• Зелёный: Zn₂SiO₄:Mn₂₊ / BaAl₁₂O₁₉:Mn₂₊
• Красный: Y₂O₃:Eu₃₊ / Y0,65Gd_0,35BO₃:Eu₃
• Синий: BaMgAl₁₀O₁₇:Eu₂₊

Три этих люминофора дают свет с длиной волны между 510 и 525 нм для зелёного, 610 нм для красного и 450 нм для синего. Последней проблемой остаётся адресация пикселей, поскольку, как мы уже видели, чтобы получить требуемый оттенок нужно менять интенсивность цвета независимо для каждого из трёх суб-пикселей. На плазменной панели 1280×768 пикселей присутствует примерно три миллиона суб-пикселей, что даёт шесть миллионов электродов. Как вы понимаете, проложить шесть миллионов дорожек для независимого управления суб-пикселями невозможно, поэтому дорожки необходимо мультиплексировать.

Передние дорожки обычно выстраивают в цельные строчки, а задние — в столбцы. Встроенная в плазменную панель электроника с помощью матрицы дорожек выбирает пиксель, который необходимо зажечь на панели. Операция происходит очень быстро, поэтому пользователь ничего не замечает, — подобно сканированию лучом на ЭЛТ-мониторах.

Немного истории.

Первый прототип плазменного дисплея появился в 1964 году. Его сконструировали ученые Иллинойского университета Битцер и Слоттоу как альтернативу кинескопному экрану для компьютерной системы Plato. Дисплей этот был монохромным, не требовал дополнительной памяти и сложных электронных схем и отличался высокой надежностью. Его предназначением было в основном индицировать буквы и цифры. Однако в качестве компьютерного монитора он так и не успел, как следует реализоваться, поскольку благодаря полупроводниковой памяти, появившейся в конце 70-х, кинескопные мониторы оказались дешевле в производстве. Зато плазменные панели благодаря малой глубине корпуса и большому экрану получили распространение в качестве информационных табло в аэропортах, вокзалах и на биржах. Информационными панелями плотную занялась компания IBM, а в 1987 году бывший студент Битцера, доктор Лэрри Вебер, основал компанию Plasmaco, которая занялась производством монохромных плазменных дисплеев. Первый же цветной плазменный дисплей 21″ был представлен фирмой Fujitsu в 1992 году. Разрабатывался он совместно с конструкторским бюро Иллинойского университета и компанией NHK. А в 1996 Fujitsu покупает компанию Plasmaco со всеми ее технологиями и заводом, и выбрасывает на рынок первую коммерчески успешную панель плазмы – Plasmavision с экраном разрешения 852 х480 диагональю 42″ с прогрессивной разверткой. Началась продажа лицензий другим производителям, первым среди которых стал Pioneer. Впоследствии, активно развивая плазменную технологию, Pioneer, пожалуй, больше всех остальных преуспел на плазменном поприще, создав целый ряд великолепных моделей плазмы.

При всем ошеломляющем коммерческом успехе плазменных панелей качество изображения поначалу было, мягко сказать, удручающим. Стоили же они баснословных денег, но быстро завоевали аудиторию благодаря тому, что выгодно отличались от кинескопных монстров плоским корпусом, дававшим возможность повесить телевизор на стену, и размерами экрана: 42 дюйма по диагонали против 32 (максимум для кинескопных телевизоров). В чем же был основной дефект первых плазменных мониторов? Дело в том, что при всей красочности картинки они совершенно не справлялись с плавными цветовыми и яркостными переходами: последние распадались на ступеньки с рваными краями, что на подвижном изображении выглядело вдвойне ужасно. Оставалось только гадать, отчего возникал данный эффект, о котором, как будто сговорившись, ни слова не писали средства массовой информации, превозносившие новые плоские дисплеи. Однако лет через пять, когда сменилось несколько поколений плазмы, ступеньки стали встречаться все реже, да и по другим показателям качество изображения стало стремительно расти. К тому же помимо 42-дюймовых появились панели 50″ и 61″. Постепенно росло и разрешение, и где-то на этапе перехода к 1024 х 720 плазменные дисплеи были, что называется, в самом соку. Совсем же недавно плазма успешно переступила новый порог качества, войдя в привилегированный круг устройств Full HD. В настоящее время наиболее популярными являются размеры экрана 42 и 50 дюймов по диагонали. В придачу к стандартному 61″ появился размер 65″, а также рекордный 103″. Впрочем, настоящий рекорд только грядет: компания Matsushita (Panasonic) недавно анонсировала панель 150″! Но это, как и модели 103″ (кстати, на основе панелей Panasonic плазмы такого же размера производит известная американская компания Runco), штука неподъемная как в прямом, так и в еще более прямом смысле (вес, цена).

Технологи плазменных панелей.

Просто о сложном.

Вес был упомянут неспроста: плазменные панели очень много весят, особенно модели больших размеров. Это является следствием того, что плазменная панель в основном состоит из стекла, если не считать металлическое шасси и пластиковый корпус. Стекло здесь необходимо и незаменимо: оно останавливает вредное ультрафиолетовое излучение. По этой же причине никто не производит люминесцентные лампы из пластика, только из стекла.

Вся конструкция плазменного экрана — это два листа стекла, между которыми находится ячеистая структура пикселей, состоящих из триад субпикселей — красных, зеленых и голубых. Ячейки заполнены инертными, т. н. «благородными» газами — смесью неона, ксенона, аргона. Проходящий через газ электрический ток заставляет его светиться. По сути, плазменная панель представляет собой матрицу из крошечных флуоресцентных ламп, управляемых при помощи встроенного компьютера панели. Каждый пиксель-ячейка является своеобразным конденсатором с электродами. Электрический разряд ионизирует газы, превращая их в плазму — т. е. электрически нейтральную, высокоионизированную субстанцию, состоящую из электронов, ионов и нейтральных частиц. На самом деле каждый пиксель делится на три субпикселя, содержащих красный(R), зеленый(G) либо синий(B) люминофор: • Зелёный: Zn2SiO4:Mn2+ / BaAl12O19:Mn2+ • Красный: Y2O3:Eu3+ / Y0,65Gd0,35BO3:Eu3 • Синий: BaMgAl10O17:Eu2+ Три этих люминофора дают свет с длиной волны между 510 и 525 нм для зелёного, 610 нм для красного и 450 нм для синего. Фактически вертикальные ряды R, G и B просто поделены на отдельные ячейки горизонтальными перетяжками, что делает структуру экрана очень похожей на масочный кинескоп обычного телевизора. Сходство с последним еще и в том, что здесь используется тот же цветной фосфор, которым покрыты изнутри ячейки субпикселей. Только поджог фосфорного люминофора осуществляется не электронным лучом, как в кинескопе, а ультрафиолетовым излучением. Для создания разнообразных оттенков цветов интенсивность свечения каждого субпикселя контролируется независимо. В кинескопных телевизорах это делается путем изменения интенсивности потока электронов, в `плазме` — при помощи 8-битной импульсной кодовой модуляции. Общее число цветовых комбинаций в этом случае достигает 16,777,216 оттенков.

Как получается свет. Основа каждой плазменной панели — это собственно плазма, т. е. газ, состоящий из ионов (электрически заряженных атомов) и электронов (отрицательно заряженных частиц). В нормальных условиях газ состоит из электрически нейтральных, т. е. не имеющих заряда частиц.

Если ввести в газ большое число свободных электронов, пропустив через него электрический ток, ситуация меняется радикально. Свободные электроны сталкиваются с атомами, `выбивая` все новые и новые электроны. Без электрона меняется баланс, атом приобретает положительный заряд и превращается в ион.

Когда электрический ток проходит через образовавшуюся плазму, отрицательно и положительно заряженные частицы стремятся друг к другу.

Среди всего этого хаоса частицы постоянно сталкиваются. Столкновения `возбуждают` атомы газа в плазме, заставляя их высвобождать энергию в виде фотонов в ультрафиолетовом спектре.

При попадании фотонов на люминофор, частицы последнего возбуждаются, испускают свои собственные фотоны, но они уже окажутся видимы и приобретут форму световых лучей.

Между стеклянными стенками располагаются сотни тысяч ячеек, покрытых люминофором, который светится красным, зеленым и голубым светом. Под видимой стеклянной поверхностью — по всему экрану — расположены длинные, прозрачные дисплейные электроды, изолированные сверху листом диэлектрика, а снизу слоем оксида магния (MgO).

Чтобы процесс был стабильным и управляемым, необходимо обеспечить достаточное количество свободных электронов в толще газа плюс достаточно высокое напряжение (порядка 200 В), которое заставит ионный и электронные потоки двигаться навстречу друг другу.

А чтобы ионизация происходила мгновенно, помимо управляющих импульсов на электродах присутствует остаточный заряд. К электродам управляющие сигналы подводятся по горизонтальным и вертикальным проводникам, образующим адресную сетку. Причем вертикальные (дисплейные) проводники представляют собой токопроводящие дорожки на внутренней поверхности защитного стекла с передней стороны. Они прозрачны (слой окиси олова с примесью индия). Горизонтальные же (адресные) металлические проводники располагаются с тыльной стороны ячеек.

Ток течет от дисплейных электродов (катодов) к анодным пластинкам, повернутым под углом 90 градусов относительно дисплейных электродов. Защитный слой служит для исключения прямого контакта с анодом.

Под дисплейными электродами располагаются уже упомянутые нами ячейки пикселей RGB, выполненные в форме крохотных коробочек, изнутри покрытых цветным люминофором (каждая „цветная“ коробочка — красная, зеленая или голубая — называется подпикселем). Под ячейками находится конструкция из адресных электродов, расположенных под углом 90 градусов к дисплейным электродам и проходящих через соответствующие цветные подпиксели. Следом располагается защитный для адресных электродов уровень, закрытый задним стеклом.

Прежде, чем плазменный дисплей будет запаян, в пространство между ячейками впрыскивается под низким давлением смесь двух инертных газов — ксенона и неона. Для ионизации конкретной ячейки создается разность напряжений между дисплейным и адресным электродами, расположенными друг напротив друга выше и ниже ячейки.

Немного реалий.

На самом деле структура реальных плазменных экранов гораздо сложнее, да и физика процесса совсем не так проста. Помимо описанной выше матричной сетки существует и другая разновидность — сопараллельная, предусматривающая дополнительный горизонтальный проводник. Кроме этого, тончайшие металлические дорожки дублируют для выравнивания потенциала последних по всей длине, которая довольно значительна (1 м и более). Поверхность электродов покрыта слоем окиси магния, который выполняет изолирующую функцию и одновременно обеспечивает вторичную эмиссию при бомбардировке положительными ионами газа. Существуют и различные типы геометрии пиксельных рядов: простая и «вафельная» (ячейки разделены двойными вертикальными стенками и горизонтальными перемычками). Прозрачные электроды могут выполняться в форме двойного Т или меандра, когда они как бы переплетаются с адресными, хотя и находятся в разных плоскостях. Существует множество и других технологических хитростей, направленных на повышение эффективности плазменных экранов, которая изначально была довольно низкой. С этой же целью производители варьируют газовый состав ячеек, в частности, увеличивают процентное содержание ксенона с 2 до 10%. Кстати, газовая смесь в ионизированном состоянии слегка светится и сама по себе, поэтому, дабы устранить загрязнение спектра люминофоров этим свечением, в каждой ячейке устанавливают миниатюрные светофильтры.

Управление сигналом.

Последней проблемой остаётся адресация пикселей, поскольку, как мы уже видели, чтобы получить требуемый оттенок нужно менять интенсивность цвета независимо для каждого из трёх субпикселей. На плазменной панели 1280×768 пикселей присутствует примерно три миллиона субпикселей, что даёт шесть миллионов электродов. Как вы понимаете, проложить шесть миллионов дорожек для независимого управления субпикселями невозможно, поэтому дорожки необходимо мультиплексировать. Передние дорожки обычно выстраивают в цельные строчки, а задние — в столбцы. Встроенная в плазменную панель электроника с помощью матрицы дорожек выбирает пиксель, который необходимо зажечь на панели. Операция происходит очень быстро, поэтому пользователь ничего не замечает, — подобно сканированию лучом на ЭЛТ-мониторах. Управление пикселями осуществляется с помощью трех типов импульсов: стартовых, поддерживающих и гасящих. Частота — порядка 100 кГц, хотя известны идеи дополнительной модуляции управляющих импульсов радиочастотами (40 МГц), что обеспечит более равномерную плотность разряда в толще газа.

По сути, управление свечением пикселей носит характер дискретной широтно-импульсной модуляции: пикселей светятся ровно столько, сколько длится поддерживающий импульс. Длительность же его при 8-битной кодировке может принимать 128 дискретных значений, соответственно, получается такое же количество градаций яркости. Уж не в этом ли была причина рваных градиентов, распадающихся на ступеньки? Плазма более поздних поколений постепенно наращивала разрешение: 10, 12, 14 бит. Последние модели Runco, относящиеся к категории Full HD, используют 16-битную обработку сигнала (вероятно, и кодировку также). Так или иначе, ступеньки исчезли и больше, будем надеяться, не появятся.

Помимо самой панели.

Постепенно совершенствовалась не только сама панель, но и алгоритмы обработки сигнала: масштабирования, прогрессивного преобразования, компенсации движений, подавления шумов, оптимизации цветосинтеза и пр. У каждого производителя плазмы появился свой набор технологий, частично дублирующий чужие под другими названиями, но частично и свои. Так, почти все использовали алгоритмы масштабирования и адаптивного прогрессивного преобразования DCDi Faroudja, в то время как некоторые заказывали оригинальные разработки (например, Vivix у Runco, Advanced Video Movement у Fujitsu, Dynamic HD Converter у Pioneer и т. д.). В целях повышения контрастности вносились коррективы в структуру управляющих импульсов и напряжений. Для увеличения яркости в форму ячеек вводились дополнительные перемычки для увеличения покрытой люминофором поверхности и снижения засветки соседних пикселей (Pioneer). Постепенно росла роль «интеллектуальных» алгоритмов обработки: вводилась покадровая оптимизация яркости, система динамического контраста, продвинутые технологии цветосинтеза. Корректировки в исходный сигнал вносились не только исходя из характеристик самого сигнала (насколько темным или светлым являлся текущий сюжет или насколько быстро движутся объекты), но и из уровня внешней освещенности, который отслеживался с помощью встроенного фотосенсора. С помощью продвинутых алгоритмов обработки удалось достичь просто фантастических успехов. Так, компания Fujitsu путем интерполяционного алгоритма и соответствующих доработок процесса модуляции добилась увеличения количества градаций цвета в темных фрагментах до 1019, что намного превышает собственные возможности экрана при традиционном подходе и соответствует чувствительности человеческого зрительного аппарата (технология Low Brightness Multi Gradation Processing). Эта же компания разработала метод раздельной модуляции четных и нечетных управляющих горизонтальных электродов (ALIS), который затем использовался в моделях Hitachi, Loewe и др. Метод давал повышенную четкость и уменьшал зубчатость наклонных контуров даже без дополнительной обработки, в связи, с чем в спецификациях использовавших его моделей плазмы появился необычный показатель разрешения 1024 × 1024. Такое разрешение, конечно, являлось виртуальным, но эффект оказался весьма впечатляющим.

Достоинства и недостатки.

Плазма — это дисплей, который, подобно кинескопному телевизору, не использует светоклапаны, а излучает уже модулированный свет непосредственно фосфорными триадами. Это в определенной степени роднит плазму с электронно-лучевыми трубками, столь привычными и доказавшими свою состоятельность на протяжении нескольких десятилетий.

У плазмы заметно более широкий охват цветового пространства, что также объясняется спецификой цветосинтеза, который формируется «активными» фосфорными элементами, а не путем пропускания светового потока лампы через светофильтры и светоклапаны.

Кроме того, ресурс плазмы около 60000 часов.

Итак, плазменные телевизоры это:

— Большой размер экрана + компактность + отсутствие элемента мерцания; — Высокая четкость изображение; — Плоский экран, не имеющий геометрических искажений; — Угол обзора 160 градусов по всем направлениям; — Механизм не подверженный влиянию магнитных полей; — Высокие разрешение и яркость изображения; — Наличие компьютерных входов; — Формат кадра 16:9 и наличие режима прогрессивная развертка.

В зависимости от ритма пульсации тока, который пропускается через ячейки, интенсивность свечения каждого субпикселя, контроль над которым осуществлялся независимо, будет разной. Увеличивая или уменьшая интенсивность свечения, можно создавать разнообразные цветовые оттенки. Благодаря такому принципу работы плазменной панели удаётся получить высокое качество изображения без цветовых и геометрических искажений. Слабой стороной является относительно низкая контрастность. Это связано с тем, что на ячейки постоянно должен подаваться ток низкого напряжения. В противном случае время отклика пикселей (их загорание и затухание) будет увеличено, что недопустимо.

Теперь о недостатках.

Передний электрод должен быть максимально прозрачным. Для этой цели используется оксид индия и олова, поскольку он проводит ток и прозрачен. К сожалению, плазменные панели могут быть такими большими, а слой оксида настолько тонким, что при протекании больших токов на сопротивлении проводников будет падение напряжения, которое сильно уменьшит и исказит сигналы. Поэтому приходится добавлять промежуточные соединительные проводники из хрома — он проводит ток намного лучше, но, к сожалению, непрозрачен. Боится плазма и не очень деликатной транспортировки. Потребление электроэнергии весьма значительное, хотя в последних поколениях его удалось существенно снизить, заодно исключив и шумные вентиляторы охлаждения.

Выгорание пикселей

Важным недостатком плазмы является неравномерное выгорание пикселей при длительном воспроизведении статического изображения, контуры которого затем проступают при смене сюжета. Чтобы не допустить деградации дисплеев от выгорания, применяются различные методы: скринсейверы (как в компьютерных мониторах), автоматическое отключение через некоторое время при статическом сигнале или отсутствии его, а также плавные перемещения изображения по экрану.

Еще один важный недостаток `плазмы` — большой размер пикселей. Большинство производителей неспособны создавать ячейки менее 0,3 мм — это больше, чем зерно стандартного компьютерного монитора.

Блики.

Но, пожалуй, все же самый главный недостаток плазменных экранов — это блики. Да, плазма практически не чувствительна к внешнему освещению, цвета на экране остаются яркими, и изображение не теряет четкость, но на это изображение накладывается отражение всего, что находится за спиной у зрителя, включая его самого.

Ссылки

• «сравнение технологий ЖК и плазмы»
• Что лучше — ЖК или «Плазма»?
• «Плазма и ЖК: экспресс-кастинг»

Литература

• Мухин И. А. Принципы развертки изображения и модуляция яркости свечения ячейки плазменной панели. «Труды учебных заведений связи № 168», Санкт-Петербург, 2002, СПбГУТ, стр.134-140.

Типы телевизионных приёмнкиков

Телевизор на основе электронно-лучевой трубки  • Проекционный телевизор  • Жидкокристаллический телевизор  • Плазменная панель  • Лазерный телевизор

 

Содержание 1 Конструкция 2 Немного истории. 3 Технологи плазменных панелей. 4 Немного реалий. 5 Управление сигналом. 6 Помимо самой панели. 7 Достоинства и недостатки. 8 Итак, плазменные телевизоры это: 9 Теперь о недостатках. 10 Выгорание пикселей 11 Блики. 12 Ссылки 13 Литература

Плазменный телевизор

: почему Samsung и Panasonic навсегда отказались от технологии

Перейти к основному содержанию

TechRadar поддерживается своей аудиторией. Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот почему вы можете доверять нам.

(Изображение предоставлено Panasonic)

О плазменных телевизорах сейчас мало что слышно, и не зря: их уже несколько лет никто не производит. Но для телевизионной технологии, которая когда-то была вершиной качества изображения, куда делись плазменные телевизоры?

Писать о столь любимой технологии, которая была и исчезла, похоже на любовное письмо бывшей. Вы помните, почему вы любили их, и вы также помните, как они вас раздражали. Это упражнение по очищению души.

Но что мы вспоминаем, когда говорим о плазменных телевизорах? Технология, которая сделала плоские экраны повседневной реальностью для вас и меня, возникла в скромной лаборатории Университета Иллинойса. Потенциал того, что начиналось как академический эксперимент по созданию дисплея для учебных компьютеров, стал очевиден для производителей телевизоров, которые изо всех сил пытались найти реалистичное решение для замены громоздких телевизоров с ЭЛТ (электронно-лучевой трубкой).

Плазменные экраны состоят из миллионов ячеек, заполненных газом, аккуратно расположенных между двумя листами стекла. Когда они заряжаются электричеством, ячейки — или пиксели — загораются, формируя изображение. Этот заряженный газ называется плазмой, отсюда и название экранов. С другой стороны, модели

CRT имеют одну трубку, которая определяет размер экрана. Переход к плазменной технологии и использование в ней миллионов ячеек значительно упростил увеличение размеров экранов, а также сделал их тонкими — гораздо более тонкими, чем обычные ЭЛТ-телевизоры. Кроме того, более высокое разрешение и частота обновления привели к гораздо более качественному изображению.

Чтобы понять привлекательность плазмы и то, как ей удалось покорить сердца и гостиные, вы должны заглянуть за пределы красивого экрана и вглубь технологий, стоящих за ним.

• Телевизоры следующего поколения: OLED, Micro LED и голографические телевизоры будущего

Плазменные телевизоры: как они на самом деле работают?

(Изображение предоставлено Википедией / Яри Лааманен)

Думайте о плазменном телевизоре как о неоновой лампе. Он основан на эмиссионной технологии, в которой плазма используется для возбуждения люминофоров, чтобы они излучали свет.

«Стекло сравнимо с оконным стеклом, в отличие от LCD. Имеются горизонтальные и вертикальные сетки электродов и массив люминофоров. Соединение между ними сканируется, и в месте пересечения зажигается разряд, из-за чего люминофор светится», — говорит аналитик Пол Грей , ведущий исследования в сфере телевидения в Omdia, глобальной фирме, которая занимается анализом всей технологической экосистемы. . «Сторона люминофора похожа на ЭЛТ, а плазма — это тлеющий разряд, похожий на неоновую лампу».

Но зарождение технологии не имело ничего общего с индустрией развлечений. Ларри Ф. Вебер, научный сотрудник Института инженеров по электротехнике и электронике, написал следующее в IEEE Transactions on Plasma Science :

«Как и в случае с любым изобретением, все началось с потребности. В данном случае это была потребность в качественном дисплее для компьютерного обучения. В 1960 году Университет Иллинойса начал проект под названием PLATO (программируемая логика для автоматических обучающих операций) для проведения исследований по использованию компьютеров в образовании… Плазменная панель (PDP) была изобретена профессором Дональдом Л. Битцером, профессором Х. Джином. Слоттоу и их аспирант Роберт Х. Уилсон в 1964, чтобы удовлетворить потребность в полноценном графическом дисплее для системы PLATO».

Технологии быстро развивались — буквально от лабораторной посуды до лучших экранов телевизоров — за очень короткий промежуток времени.

Плазменные телевизоры: ранние годы

(Изображение предоставлено IEEE Transactions on Plasma Science) себестоимость производства.

Первым производителем, который взялся за массовое производство плазмы, была компания Fujitsu, изготовившая 42-дюймовый экран за 19 лет.97. Этот экран продавался за 20 000 долларов (около 15 000 фунтов стерлингов / 26 000 австралийских долларов), согласно San Francisco Business Times (открывается в новой вкладке).

Их примеру последовали Philips и Pioneer, а вскоре к ним присоединились и другие производители.

«Началами были Fujitsu и Panasonic, но дисплеи производили NEC, Pioneer, Samsung, LGE и Chunghwa (CPT), — говорит Грей. «Большинство брендов имели в своем ассортименте плазму. Важно помнить, что в начале 2000-х PDP [плазменная панель] лидировала среди широкоэкранных телевизоров, таких как 42-дюймовые модели, и существовали серьезные опасения, что 42-дюймовые ЖК-дисплеи экономически целесообразны. Sony и Sharp даже работали над гибридной технологией под названием PALC, жидкий кристалл с плазменной адресацией».

Это был первый случай, когда большой телевизор можно было повесить на стену. Это был огромный шаг вперед по сравнению с ЭЛТ-телевизорами, которые были квадратными и тяжелыми, хотя и крепкими. Помните также, что это был странный мир, в котором маленькие и большие экраны (ЖК и проекционные соответственно) были плоскими, а те, что посередине (от 14 до 37 дюймов), были изогнутыми.

Плазменные телевизоры: качество изображения

(Изображение предоставлено IEEE Transactions on Plasma Science) 9Плазменные телевизоры 0002 прошли долгий путь с момента своего первого появления. Он продолжал доминировать на потребительском рынке телевизионных экранов и обеспечивал одно из лучших доступных впечатлений от просмотра.

Плазменные телевизоры имели панели, которые освещали небольшие ячейки газа (ксенон и неон) между двумя стеклянными пластинами, обеспечивая очень яркое и четкое изображение даже на большой поверхности экрана, согласно Samsung , который была одним из основных производителей плазменных телевизоров. Экраны содержат люминофоры, которые создают изображение на экране, загораются сами и не требуют подсветки.

Технология означала, что большие экраны (обычно от 42 до 63 дюймов) «предлагают высокий коэффициент контрастности, великолепные насыщенные цвета и широкие углы обзора, а это означает, что каждое место в доме великолепно», по словам Samsung. в то время как он «хорошо работал в плохо освещенных помещениях, что отлично подходит для просмотра фильмов». Он также может «отслеживать быстро движущиеся изображения без размытия движения», что делает плазму «идеальной для просмотра динамичных спортивных состязаний или видеоигр. Четкость визуальных деталей поразительна».

Однако были и недостатки. Плазменные телевизоры потребляли больше электроэнергии, чем ЖК-дисплеи (у Panasonic потребление почти сравнялось, а энергопотребление плазмы сильно зависело от количества света в видеоконтенте). Он был тяжелее, и в каждом наборе было гораздо больше силовой электроники. Он был не таким ярким, а это означало, что для полноценного наслаждения им действительно нужно было нравиться смотреть при тусклом освещении в стиле кинотеатра — что не было недостатком, если вы не были поклонником дневного телевидения. Выгорание тоже было проблемой, особенно для заядлых геймеров.

Плазменный бум и новые дети в блоке

(Изображение предоставлено IEEE Transactions on Plasma Science)

К 2005 году, согласно данным Omdia, во всем мире отгружалось шесть миллионов единиц плазмы в год. «Бизнес достиг своего пика в 18,4 миллиона в 2010 году, — говорит Грей.

Но затем другие технологии начали догонять. ЖК-экраны были легче и ярче. Они потребляли гораздо меньше энергии и лучше работали при дневном свете.

«Основной проблемой была скорость инноваций, — говорит Грей. «Plasma должна была противостоять индустрии ЖК-дисплеев, над разработкой которой работало больше игроков. Он столкнулся либо с нерентабельным уровнем НИОКР, либо, наоборот, с медленным отставанием. Samsung и LG были на рынке PDP [плазменных панелей] только в качестве страхового полиса, в то время как японцы не желали делать большие ставки. Справедливости ради, они действовали рационально — в то время как Korea Inc вернула свои деньги в LCD, Taiwan Inc только безубыточна, а шансы China Inc когда-либо получить положительную отдачу от своих инвестиций в LCD невелики».

Конец плазменных телевизоров

Медовый месяц плазмы длился недолго, и были некоторые основные факторы, которые оказали серьезное влияние на продажи, в том числе один из критических замечаний, обычно направленных на OLED, низкая яркость.

«Плазменный экран не такой яркий, как LCD. Критически важно, что в розничных магазинах США зона с телевизором была ярко освещена, а плазменная панель выглядела размытой», — говорит Грей. «Плазменные дисплеи, как и все излучающие дисплеи, боролись с высокой плотностью пикселей. Только Panasonic удалось сделать 1080p 42-дюймовый, и даже тогда это был не очень хороший коммерческий продукт. Сообщается, что выход продукции был низким. В конце концов, ЖК-дисплеи обладали огромными производственными мощностями и преимуществом масштаба. PDP просто недостаточно уникален».

Поскольку производители начали нести огромные убытки, они начали отказываться от плазмы. Примечательно, что компания Pioneer прекратила производство своих любимых экранов Kuro. Когда Panasonic объявила, что больше не будет производить плазменные экраны, все знали, что конец близок. Вскоре их примеру последовали LG и Samsung. И вот так просто погас свет на плазме.

• Что такое OLED? Техник по телевизионной панели объяснил

TechRadar является частью Future plc, международной медиагруппы и ведущего цифрового издателя. Посетите наш корпоративный сайт (откроется в новой вкладке).

© Дом на набережной Future Publishing Limited, Амбери, Ванна БА1 1UA. Все права защищены. Регистрационный номер компании в Англии и Уэльсе 2008885.

Плазменные дисплеи — Технические LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

344

Плазменные дисплеи

в первую очередь используют свойства плазмы в качестве источника света. Плазма создается за счет возбуждения газа, увеличения количества электронов в газе. Это создает дисбаланс зарядов и эффективно ионизирует газ, переводя его в состояние плазмы. Плазма обладает высокой проводимостью в присутствии электромагнитного поля.

Как работают плазменные панели

Структура плазменных панелей состоит из нескольких слоев различных материалов, как показано на рисунке. Самый внутренний слой состоит из серии из 3 ячеек, которые составляют один пиксель проецируемого изображения. Каждая ячейка содержит газовую смесь благородных газов, обычно неона с 10-15% ксенона, и отвечает за получение одного из трех основных цветов: красного, синего или зеленого. Снаружи этих ячеек находится слой диэлектрического материала и электроды, которые обеспечивают энергией каждую из трехкамерных камер. Диэлектрический слой позволяет накапливать больше заряда между электродами и ячейками. На проекционной стороне дисплея электроды вертикальные и прозрачные. Эти электроды известны как прозрачные электроды дисплея и покрыты оксидом магния, а задние электроды известны как адресные электроды. Внешней большей частью плазменного дисплея являются стеклянные слои, на один из которых выводится изображение.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Различные слои, составляющие панель плазменного дисплея.

Работа плазменных дисплеев аналогична работе люминесцентной лампы: газ используется для возбуждения люминофоров, излучающих видимый свет. В плазменных дисплеях на газ внутри ячеек подается напряжение, и газ ионизируется, создавая плазму. Сама по себе плазма не производит световую энергию, а производит ультрафиолетовый свет, который возбуждает люминофоры, которыми покрыта каждая клетка. Получаемый цвет (красный, зеленый или синий) зависит от люминофора. Красный свет производят люминофоры, такие как (Y,Gd)BO ₃ :Eu, YBO ₃ :Eu и Y ₂ O ₃ :Eu. Синий свет создается люминофором, таким как (Y,Gd)(V,P)O ₄ и BaMgAl ₁₄ O ₂₃ :Eu. Зеленый свет создается люминофором, таким как Zn ₂ SiO ₄ :Mn, BaAl ₁₂ O ₁₉ :Mn и SrAl ₁₂ O ₁₉ :Mn. Изменяя интенсивность красных, зеленых и синих клеток, можно получить все цвета спектра.

Рис. 2. Увеличенное изображение процесса взаимодействия УФ-излучения с люминофорами для создания видимого света.

Чтобы запустить этот процесс, блок управления на дисплее подает питание на оба электрода в определенном пересечении, которое необходимо для освещения пикселя. Затем электрод обеспечивает напряжение, которое добавляет электроны в газовую смесь. Добавление электронов вызывает столкновения между добавленными электронами и нейтральными атомами газа. Эти атомы теряют часть своих электронов, что заставляет их ионизироваться и приобретать суммарный заряд, создавая плазму. Когда ток от электродов проходит через клетки, теперь положительные ионы и электроны перемещаются на соответствующую сторону тока, положительные ионы перемещаются на отрицательную сторону, а электроны перемещаются на положительную сторону. Во время этого движения происходит больше столкновений между электронами и ионами. Это создает энергию и заставляет электроны, находящиеся в ионе, ненадолго переходить в возбужденное состояние. Когда эти электроны опускаются на более низкую орбиталь с меньшей энергией, они высвобождают избыточную энергию в виде УФ-фотона. Энергия УФ-фотонов возбуждает люминофоры в ячейке и излучает свет в видимом спектре, что видно на рисунке 2. Комбинация многочисленных ячеек, излучающих разную степень света и цвета, создает цифровое изображение, постоянное включение и выключение электродов позволяет этим изображениям двигаться.

Свойства плазменных экранов

Плазменные дисплеи обладают многими преимуществами по сравнению с другими типами дисплеев. Поскольку каждая ячейка содержит источник света в виде плазмы, каждый пиксель управляется светом. Это позволяет плазменным экранам иметь типичный более яркий дисплей, чем ЭЛТ и ЖК-экраны. В дополнение к этому PDP имеют более высокую частоту обновления, что приводит к более быстрому времени реакции и меньшему размытию изображения при движении. По сравнению с ЭЛТ-экранами плазменные панели намного тоньше и легче, но потребляют примерно такое же количество энергии.

Одним из недостатков плазменных дисплеев является эффект выгорания изображения. Выгорание изображения происходит, когда изображение удерживается на плазменном дисплее слишком долго, тень изображения выгорает на экране. Когда неподвижное изображение устанавливается в течение длительного времени, люминофоры перегреваются и теряют свою яркость. Хотя теневое изображение возникает не всегда, со временем снижение яркости приводит к ухудшению общего качества изображения. Аналогичный эффект возникает, когда клетки имеют яркий цвет в течение длительного периода времени. Ячейки испытывают большое накопление заряда, и в результате также появляется теневое изображение, однако это решается отключением экрана и разрядкой ячеек.

История плазменных дисплеев

В июле 1964 года профессор Джин Слоттоу и профессор Дональд Блитцер из Университета Иллинойса изобрели первый прототип плазменного монитора. Этот прототип (рис. 3) имел монохромный дисплей неоново-оранжевого цвета, но не был коммерчески выгодным. В 1983 году IBM выпустила еще один неоново-оранжевый монохромный плазменный дисплей длиной 48 см. Первый полноцветный плазменный дисплей был выпущен в 1992 году компанией Fujitsu. Он имел размеры 53 см и был заметно ярче, чем другие дисплеи. В 1997 Компания Fujitsu выпустила в продажу 107-сантиметровый плазменный дисплей с разрешением 852×480 пикселей. Эти дисплеи, хотя и были коммерчески доступными, в основном стоили примерно 14 999 долларов. В последнее время популярность ЖК-дисплеев возросла, и высокая цена плазменных дисплеев в дополнение к превосходным характеристикам ЖК-дисплеев, таким как более низкое энергопотребление и меньший вес, вызвала падение популярности. Рисунок 3. Изображение раннего плазменного дисплея, использовавшегося в

компьютеры ПЛАТОН.

Вопросы:

1. Какие люминофоры дают красный свет?

2. Как создается изображение на плазменном дисплее?

3. Что такое выгорание экрана?

Ответы:

1. (Y,Gd)BO ₃ :Eu, YBO ₃ :Eu и Y ₂ O ₃ :Eu могут использоваться для получения красного света.

2. Электроды возбуждают газы в ячейке дисплея, что создает плазму. Плазма испускает волны УФ-света, которые реагируют с люминофорным покрытием, создавая цветной свет. Миллионы этих ячеек, каждая из которых образует пиксель изображения, работают одновременно для проецирования цифрового изображения.

3. При оставлении на экране плазменного дисплея стационарного изображения люминофоры перегреваются и оставляют след изображения на экране.

Дополнительные ссылки

Плазма (ChemWIki)

Диэлектрики (ChemWIki)

Видимый свет (ChemWIki)

Ссылки:

Harris, Tom. Март 2002 г. Как работают плазменные дисплеи . HowStuffWorks.com

Hummel, Rolf E. 2012. Электронные свойства материалов, четвертое издание. Глава 13, стр. 131-132

Токе, Ом. 2010. История плазменного телевизора . Brighthub.com Чанг-Хонг Ким, Иль-Эок Квон, Чеол-Хи Пак. Октябрь 2000 г. Люминофоры для плазменных панелей. Журнал сплавов и соединений. Том. 311 вып. 1

Участники и авторство

Дон Ли Валлес (Калифорнийский университет, Дэвис)

---

Плазменные дисплеи

распространяются по незаявленной лицензии и были созданы, переработаны и/или курированы LibreTexts.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Показать оглавление

   нет

2. Теги

   На этой странице нет тегов.