Что такое плазменный телевизор и плазменный монитор?
Плазма или плазменный телевизор — современное и достаточно дорогостоящее устройство, которые за короткий промежуток времени плотно вошло в жизнь отечественного пользователя и вытеснило из него обычные телевизионные приемники. Главная особенность плазмы — это яркое и высококонтрастное изображение, которое крайне приятно для глаз. Плазменный телевизор, поддерживающий 3D формат, входит в состав домашнего кинотеатра 3D. Однако даже такое современное устройство как плазма подвержено поломкам, и ремонт плазмы зачастую бывает просто необходим.
Несмотря на то что технология производства плазменных экранов появилась еще в далеких 60-х годах, для широкого круга потребителей плазменные телевизоры стали доступны относительно недавно. Изначально стоимость больших телевизоров со сверхчетким изображением была попросту неподъемной для рядового обывателя, но когда разработкой заинтересовались именитые производители электроники и поставили производство плазменных телевизоров на поток, их цена снизилась до разумных пределов. Поэтому в настоящее время плазменный телевизор больше не является предметом из разряда несбыточных желаний.
Существует две основные разновидности плазмы: это плазменный телевизор и плазменная панель. Плазменная панель представляет собой устройство, сходное с обычным монитором. В ней нет тюнера и аудиосистемы. Плазменные панели также могут являться частью домашнего кинотеатра.
Плазменный телевизор – это устройство с встроенной аудиосистемой и тюнером, который работает на прием. По сути, плазма – это все тот же телевизор, за исключением того, что в его основе лежит матрица с ячейками, заполненными инертным газом и покрыты люминофором. Под влиянием электричества газ переходит в состояние плазмы и испускает свет. Свет в свою очередь заставляет светиться слой люминофора.
Основными преимуществами плазменных телевизоров является насыщенное изображение, изящный корпус, высокая контрастность и широкие углы обзора, что позволяет наслаждаться просмотром телевизора в любом удобном для зрителя положении.
Как и обычные телевизоры, плазмы также подвержены неисправностям и поломкам. Правда ремонт плазменной панели, в отличие от обычного телевизора, мероприятие достаточно сложное, и требует от мастера наличия необходимых знаний и опыта.
Плазменный монитор — это… Что такое Плазменный монитор?
Содержание
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+ / Y0,65Gd0,35BO3: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. 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
Литература
Плазменный монитор — это… Что такое Плазменный монитор?
Содержание
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+ / Y0,65Gd0,35BO3: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. 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
Литература
Плазменный монитор — это… Что такое Плазменный монитор?
Содержание
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+ / Y0,65Gd0,35BO3: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. 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
Литература
Плазменный монитор — это… Что такое Плазменный монитор?
Содержание
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+ / Y0,65Gd0,35BO3: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. 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
Литература
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.
Плазменная панель. Виды и устройство. Работа и как выбрать
Плазменная панель, или газоразрядный экран – это популярная разновидность монитора, изображение на котором создается благодаря свечению специального люминофора под воздействием ультрафиолета, возникающего при контролируемом электрическом разряде.
Как устроена плазменная панель
Сердцем панелей является матрица, состоящая из множества газонаполненных ячеек, которые располагаются посередине двух стеклянных пластин с прозрачными электродами (шинами), служащими для контроля работы подсветки. Шины имеются на передней и задней стеклянной пластине. Передающийся по передним электродам разряд через газ проходит на принимающую шину на задней пластине. Он подается разрознено по электродам расположенным горизонтальными рядами и столбцами. В зависимости от подаваемого разряда осуществляются различные способы свечения газа в каждой ячейке.
Ячейка является пикселем панели. Ее размер составляет всего 200 мкм на 200 мкм на 100 мкм. В качестве заполняющего газа используется неон или ксенон с добавлением ртути. В целом принцип действия выглядит следующим образом. Сначала происходит инициализация, по результатам которой электронное управление определяет, куда необходимо отправить заряд. По результатам его прохождения образовывается свечение люминофора, которое может быть синим, красным или зеленым. Различные способы комбинирования данных цветов позволяет получать и другие оттенки, которые воспринимаются глазами человека весьма реалистично.
Достоинства и недостатки
К явным достоинствам использования плазменной панели можно отнести:
Контрастное изображение.
Глубокие цвета.
Равномерная передача черного и белого.
Продолжительный ресурс работы.
Фактически, если обеспечить плазменный монитор нормальными условиями, то он может прослужить до 30 лет. При эксплуатации без скачков напряжения, экран работает без каких-либо осложнений. В связи с этим его покупка является более выгодной в сравнении с ЖК монитором, ресурс которого составляет всего 10 лет.
К недостаткам, которыми обладает
плазменная панель, можно отнести:
Высокое потребление энергии.
Крупные пиксели.
Наличие эффекта памяти.
Что касается высокого потребления электричества, то это весьма условно. Если проводить сравнивание с главным конкурентом, а именно ЖК-дисплеем, то плазмы действительно сжигают больше. Фактически при регулярном просмотре телевизора счета за электроэнергию будут вполне приемлемыми. Более весомым недостатком являются крупные пиксели. Если сидеть возле экрана слишком близко, то картинка будет состоять из довольно крупных заметных глазу кубиков. Данная проблема решается весьма легко – нужно выбирать экран побольше, и просматривать фильмы сидя от него подальше.
Гораздо большим недостатком является эффект памяти, которым обладает панель. Дело в том, что наблюдается выгорание точек экрана при постоянном просмотре неподвижного изображения. Такое можно увидеть при частом просмотре одного телеканала. На телевидении осуществляется трансляция подвижного видео с наличием неподвижного логотипа в правом верхнем углу. Если не переключать каналы, то со временем происходит перегрев люминофора в отдельных ячейках, в результате наблюдается его испарение. Как следствие, такие зоны становятся менее яркими. В дальнейшем переключив канал можно увидеть потемнение по контуру логотипа, который часто просматривался.
Чем отличается панель от телевизора
На первый взгляд может показаться, что плазменная панель и телевизор это одно и то же. Действительно внешне они выглядят одинаково, но существенно отличаются между собой. Телевизор является полностью готовым устройством, которое не нуждается в дополнительном оснащении кроме антенны. У него имеется собственный преобразователь сигнала для вывода изображения на экран, а также акустические колонки. В случае с панелью для просмотра изображения требуется дополнительное оснащение. Она представляет собой исключительно только дисплей для вывода картинки. По функционалу панель полностью идентична монитору настольного компьютера. Чтобы просматривать фильмы потребуется приобрести домашний кинотеатр, который будет преобразовывать видеосигнал, а также акустические колонки. В конечном счете затраты на такое оборудования будут в разы выше, чем изначальная покупка телевизора.
Как выбрать диагональ
Покупная панель в первую очередь необходимо посмотреть на диагональ устройства. Конечно, большой дисплей способен принести массу удовольствия при просмотре фильмов, но во всем должна быть мера. Крупный экран на близком расстоянии просматривать не слишком удобно. В связи с этим планируя его устанавливать в небольшом помещении, когда нет возможности поставить диван или кресло подальше, лучше остановить свой выбор на более компактной панели.
Чтобы определить подходящий размер диагонали следует провести измерения – замерить расстояние от стены, где будет закреплена плазменная панель, до места зрителя:
1 м – 17″.
2 м – 25″.
3 м – 40″.
4 м – 50″.
6 м – 80″.
Стоит отметить, что если фактически окажется, что расстояние от месторасположения дисплея до зрителя будет минимальным и потребуется миниатюрный экран, то нет смысла покупать плазменную панель. Дело в том, что на небольшой диагонали преимущества качественного изображения будут слабо выражены. В этом случае можно остановиться на более дешевом ЖК мониторе, что никак не повлияет на удовольствие от просмотра фильмов. Если требуется плазменная панель размером больше 40″, тогда безусловно есть смысл остановиться на плазме.
Разрешение экрана
Очень важным критерием выбора является разрешение экрана. Именно от него зависит общее количество пикселей, которые формируют картинку. Чем выше разрешение, тем дороже панель. Огромным недостатком экранов с низким разрешением является наличие видимых точек на близком расстоянии. В связи с этим не нужно гнаться за большой диагональю, к примеру, 50 дюймов, параметры которой составляет всего 1024×768 пикселей. Такой показатель идеален небольших мониторов, но для крупных это неприемлемо. В идеале делать покупку в обычном магазине техники, чтобы посмотреть на включенную панель с того расстояния, на котором она будет просматриваться дома. Если качество картинки на такой дистанции устраивает, то монитор можно спокойно покупать, не опасаясь, что в дальнейшем он станет разочарованием. Еще лучше, если бюджет покупки позволяет, сразу приобрести панель с разрешением Full HD, тогда качество картинки будет безупречным по всем параметрам.
Частота изображения
Также немаловажным параметром при выборе панели является частота изображения. Она отображает скорость мерцания картинки. Чем выше этот показатель, тем комфортнее человеческому глазу смотреть на экран. Для панелей, которые не имеют функции 3D, достаточно частоты около 200 Гц. Практически нет смысла переплачивать за более высокие показатели, поскольку человеческий глаз не сможет их воспринимать.
В том случае, когда покупается плазменная панель с возможностью просмотра 3D видео, тогда частота развертки должна составлять уже 500−600 Гц. Столь большая разница от 200 Гц связана с техническими параметрами сочетаемости технологии плазменной передачи изображения и 3D функции.
Похожие темы:
Плазменные дисплеи
— Engineering LibreTexts
Плазменные дисплеи
в первую очередь используют свойства плазмы в качестве источника света. Плазма создается при возбуждении газа, увеличивая количество 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 панели плазменных дисплеев
Структура плазменных панелей состоит из нескольких слоев из 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 производство одного из трех основных цветов: красного, синего или зеленого. Снаружи этих ячеек находится слой диэлектрического материала и электродов, которые обеспечивают энергией каждую из трех камер. Диэлектрический слой позволяет большему количеству заряда собираться 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 электроды адреса. Внешняя часть плазменного дисплея — это стеклянные слои, на одном из которых отображается изображение.
Принцип работы плазменных дисплеев аналогичен принципу работы люминесцентной лампочки. Газ используется для возбужденных люминофоров, которые излучают видимый свет.В плазменных дисплеях на газ внутри ячеек подается напряжение, и газ ионизируется, образуя плазму. Плазма сама по себе не обеспечивает световой энергии, а производит ультрафиолетовый, УФ-свет, который возбуждает люминофоры, нанесенные на каждую ячейку. Получаемый цвет (красный, зеленый или синий) зависит от люминофора. Красный свет создается люминофорами, такими как (Y, Gd) BO 3 : Eu, YBO 3 : Eu и Y 2 O 3 : Eu. Синий свет излучается люминофором, таким как (Y, Gd) (V, P) O 4 и BaMgAl 14 O 23 : Eu.Зеленый свет производится с помощью люминофора, такого как Zn 2 SiO 4 : Mn, BaAl 12 O 19 : Mn и SrAl 12 O 19 : Mn. Изменяя интенсивность красных, зеленых и синих ячеек, можно получить все цвета в спектре.
Рис. 2. Более близкое изображение процесса взаимодействия УФ-света с люминофором для создания видимого света.
Чтобы запустить этот процесс, блок управления на дисплее подает питание на оба электрода в определенном месте пересечения, на котором необходимо осветить пиксель.Затем электрод создает напряжение, которое добавляет электроны к газовой смеси. Добавление электронов вызывает столкновения между добавленными электронами и нейтральными атомами газа. Эти атомы теряют часть своих электронов, что заставляет их ионизоваться и иметь общий заряд, создавая плазму. По мере того, как ток от электродов проходит через ячейки, положительные ионы и электроны перемещаются на соответствующую сторону тока, положительные ионы перемещаются на отрицательную сторону, а электроны — 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 нижнюю орбиталь с меньшей энергией, они выделяют избыточную энергию в виде УФ-фотона. Энергия УФ-фотонов вызывает возбуждение люминофоров в ячейке и излучение света в видимом спектре, как показано на рисунке 2. Комбинация множества ячеек, излучающих разную степень света и цвета, создает цифровое изображение, которое возникает, и постоянное выключение и включение электродов позволяет этим изображениям перемещаться.
Свойства PDP
Плазменные дисплеи
обладают множеством преимуществ по сравнению с другими типами дисплеев. Поскольку каждая ячейка содержит источник света в виде плазмы, каждый пиксель управляется светом. Это позволяет плазменным телевизорам иметь типичный более яркий дисплей, чем экраны ЭЛТ и ЖКД. В дополнение к этому плазменные панели имеют более высокую частоту обновления, что приводит к более быстрому времени реакции и меньшему размытию при движении. По сравнению с экранами с ЭЛТ, 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, и на экране появляется тень от изображения. Когда неподвижное изображение устанавливается на длительное время, люминофоры перегреваются и теряют свою яркость. Хотя теневое изображение не всегда возникает, со временем снижение яркости приводит к ухудшению общего качества изображения. Похожий эффект возникает, когда клетки отображают яркий цвет в течение длительного времени.Ячейки испытывают большое накопление заряда, и в результате также появляется теневое изображение, однако это разрешается путем выключения экрана и обеспечения разрядки ячеек.
История плазменных дисплеев
В июле 1964 года профессор Джин Слоттоу и профессор Дональд Блитцер из Университета Иллинойса изобрели первый прототип монитора с плазменным экраном. У этого прототипа (рис. 3) был монохромный дисплей неоново-оранжевого цвета, но он был коммерчески нежизнеспособным. В 1983 году IBM выпустила еще один неоново-оранжевый монохромный плазменный дисплей длиной 48 см.Первый полноцветный плазменный дисплей был выпущен Fujitsu в 1992 году, его размер составлял 53 см, и он был заметно ярче других дисплеев. В 1997 году Fujitsu коммерчески выпустила плазменный дисплей 107 см с разрешением 852×480 пикселей. Эти дисплеи, хотя и были коммерчески доступны, в основном стоили около 14 999 долларов США. 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, привели к падению их популярности.
Рисунок 3 . Изображение раннего плазменного дисплея, использовавшегося в
ЭВМ PLATO.
Вопросы:
1. Какие люминофоры излучают 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 можно использовать для получения красного света.
2. Электроды возбуждают газы в ячейке дисплея, что создает плазму.Плазма излучает волны ультрафиолетового света, которые реагируют с люминофорным покрытием, производя цветной свет. Миллионы этих ячеек, каждая из которых формирует пиксель изображения, работают одновременно для проецирования цифрового изображения.
3. Когда на экране плазменного дисплея остается неподвижное изображение, люминофор перегревается и оставляет след изображения на экране.
Дополнительные ссылки
Плазма (ChemWIki)
Диэлектрики (ChemWIki)
Видимый свет (ChemWIki)
Артикул:
Харрис, Том.Март 2002 г. Как работают плазменные дисплеи . HowStuffWorks.com
Хаммель, Рольф Э. 2012. Электронные свойства материалов, четвертое издание. Глава 13, страницы 131-132 Ток, Ом. 2010. История плазменного телевизора . Brighthub.com Чанг-Хон Ким, Иль-Еок Квон, Пак Чхол-Хи. Октябрь 2000 г. Люминофоры для плазменных дисплеев. Журнал сплавов и соединений. Vol. 311 вып. 1
Авторы и авторство
Дон Ли Валлес (Калифорнийский университет в Дэвисе)
Плазменная панель — Энциклопедия Нового Света
Пример плазменной панели.
Плазменная панель (PDP) — это тип плоского дисплея, который часто используется для больших телевизионных дисплеев (обычно более 37 дюймов или 940 миллиметров (мм)). Многие крошечные ячейки, расположенные между двумя стеклянными панелями, содержат инертную смесь благородных газов (неона и ксенона). Газ в ячейках электрически превращается в плазму, которая затем возбуждает люминофор, чтобы излучать свет. Плазменные дисплеи не следует путать с ЖК-дисплеями (жидкокристаллическими дисплеями), которые также являются легкими плоскими экранами, но производятся по совершенно другой технологии.
Технология плазменных дисплеев
предлагает преимущества создания дисплеев с большими, очень тонкими экранами и яркими изображениями с широкими углами обзора. С появлением технологии «бесшовного» плазменного дисплея стало возможным отображать более одного изображения на видеостене одновременно, регулировать цветовой баланс и переключаться между содержимым с нескольких входов на видеостене.
История
Плазменные дисплеи впервые были использованы в компьютерных терминалах PLATO. Эта модель PLATO V демонстрирует монохроматическое оранжевое свечение дисплея, как это было в 1981 году.
Плазменный видеодисплей был изобретен совместно в 1964 году в Университете штата Иллинойс в Урбана-Шампейн Дональдом Битцером, Х. Джином Слоттоу и аспирантом Робертом Уилсоном для компьютерной системы PLATO. Оригинальные монохромные (оранжевый, зеленый, желтый) видеопанели были очень популярны в начале 1970-х годов, потому что они были прочными и не нуждались ни в памяти, ни в схемах для обновления изображений. За этим последовал длительный период падения продаж в конце 1970-х годов, поскольку полупроводниковая память сделала ЭЛТ-дисплеи дешевле, чем плазменные.Тем не менее, относительно большой размер экрана и тонкий корпус плазменных дисплеев сделали их подходящими для размещения в вестибюлях и на фондовых биржах.
В 1983 году IBM представила 19-дюймовый (48 см) черно-оранжевый монохромный дисплей (модель 3290 «информационная панель»), который мог отображать четыре одновременных терминальных сеанса виртуальной машины (ВМ) IBM 3270. Эта фабрика была передана в 1987 году начинающей компании Plasmaco, [1] , которую основал доктор Ларри Ф. Вебер (один из докторов Dr.Битцера) со Стивеном Глобусом и Джеймсом Кехо (который был менеджером завода IBM).
В 1992 году Fujitsu представила первый в мире 21-дюймовый (53 см) полноцветный дисплей. Это был гибрид, основанный на плазменном дисплее, созданном в Университете штата Иллинойс в Урбана-Шампейн, и Лаборатории научных и технических исследований (STRL) Японской радиовещательной корпорации (NHK), обеспечивающий превосходную яркость.
В 1996 году компания Matsushita Electrical Industries (Panasonic) приобрела Plasmaco, ее технологию цветного переменного тока и ее американский завод.В 1997 году Fujitsu представила первый 42-дюймовый (107-сантиметровый) плазменный дисплей. Он имел разрешение 852×480 и сканировался постепенно. [2] Также в 1997 году компания Pioneer начала продавать первый плазменный телевизор населению. В настоящее время используется много современных плазменных телевизоров, более тонких и больших по площади, чем их предшественники. Их тонкий размер позволяет им конкурировать с большими проекционными экранами.
С тех пор плазменные дисплеи стали тоньше и больше по размеру. Самый большой плазменный видеодисплей в мире на выставке Consumer Electronics Show 2008 в Лас-Вегасе, штат Невада, США, представлял собой 150-дюймовый (381 см) блок производства Matsushita Electrical Industries (Panasonic), высотой шесть футов (180 см) на 11 дюймов. футов (330 см) в ширину и, как ожидается, первоначально будет стоить 150 000 долларов США. [3] [4]
До недавнего времени превосходная яркость, более быстрое время отклика, больший цветовой спектр и более широкий угол обзора цветных плазменных видеодисплеев по сравнению с жидкокристаллическими телевизорами производились это одна из самых популярных форм дисплеев для плоских дисплеев HDTV (телевидения высокой четкости). В течение долгого времени было широко распространено мнение, что ЖК-технология подходит только для телевизоров меньшего размера и не может конкурировать с плазменной технологией более крупных размеров, особенно 40 дюймов (100 см) и выше.С тех пор усовершенствования ЖК-технологии сократили технологический разрыв. Меньший вес, падающая цена, более высокое доступное разрешение (что важно для HDTV) и часто более низкое энергопотребление ЖК-дисплеев делают их конкурентоспособными с плазменными телевизорами. В конце 2006 года аналитики отметили, что ЖК-дисплеи обгоняют плазменные панели, особенно в важном сегменте 40 дюймов (1,0 м) и выше, где плазменные панели ранее пользовались сильным преобладанием. [5]
В отрасли также наблюдается тенденция к консолидации производителей плазменных дисплеев: доступно около пятидесяти брендов, но только пять производителей.В первом квартале 2008 года мировые продажи телевизоров упали до 22,1 миллиона для ЭЛТ, 21,1 миллиона для ЖК-дисплеев, 2,8 миллиона для плазмы и 124 тысяч для обратной проекции. [6]
Стремясь конкурировать с небольшими ЖК-панелями на рынке, Vizio в мае 2008 года выпустила 32-дюймовый плазменный телевизор VP322. В этом дисплее используется 32-дюймовая панель производства LG, которая отличается контрастностью. соотношение 30 000: 1. [7]
Общие характеристики
Плазменные дисплеи
яркие (1000 люкс или выше для модуля), имеют широкую цветовую гамму и могут быть произведены в довольно больших размерах, до 381 см (150 дюймов) по диагонали.У них очень низкий уровень черного в темной комнате по сравнению с более светлым серым неосвещенных частей ЖК-экрана. Панель дисплея имеет толщину всего около шести см (2,5 дюйма), в то время как общая толщина, включая электронные компоненты, составляет менее десяти см (четырех дюймов).
Плазменные дисплеи потребляют столько же энергии на квадратный метр, сколько ЭЛТ или телевизор AMLCD. Однако энергопотребление сильно зависит от содержимого изображения, поскольку яркие сцены потребляют значительно больше энергии, чем темные.Номинальная мощность обычно составляет 400 Вт для экрана 50 дюймов (127 см). Модели после 2006 года потребляют от 220 до 310 Вт для 50-дюймового (127 см) дисплея в режиме кино. Для большинства экранов по умолчанию установлен режим «магазин», который потребляет как минимум вдвое большую мощность (около 500-700 Вт) по сравнению с «домашней» настройкой с меньшей яркостью.
Срок службы плазменных дисплеев последнего поколения оценивается в 60 000 часов фактического времени отображения или 27 лет при шести часах в день. Это расчетное время, в течение которого максимальная яркость изображения снижается до половины исходного значения, а не катастрофический отказ.
Конкурирующие дисплеи включают ЭЛТ (электронно-лучевая трубка), OLED (органический светоизлучающий диод), AMLCD (жидкокристаллический дисплей с активной матрицей), DLP (цифровая обработка света), SED-tv (дисплей с электронно-эмиттерным дисплеем с поверхностной проводимостью). ) и автоэмиссионные плоские дисплеи. Основные преимущества плазменных дисплеев заключаются в том, что они позволяют создавать большой и очень тонкий экран, а изображение очень яркое и имеет широкий угол обзора.
Функциональные особенности
Состав плазменной панели.
Газовая смесь ксенона и неона в плазменном телевизоре содержится в сотнях тысяч крошечных ячеек, расположенных между двумя стеклянными пластинами. Между стеклянными пластинами перед и за ячейками также помещены длинные электроды. Адресные электроды расположены за ячейками, вдоль задней стеклянной пластины. Прозрачные дисплейные электроды, окруженные изолирующим диэлектрическим материалом и покрытые защитным слоем оксида магния, устанавливаются перед ячейкой вдоль передней стеклянной пластины.Схема управления заряжает электроды, проходящие через ячейку, создавая разницу напряжений между передней и задней частью и заставляя газ ионизироваться и образовывать плазму. Когда ионы устремляются к электродам и сталкиваются, испускаются фотоны света.
В монохромной плазменной панели состояние ионизации может поддерживаться путем приложения напряжения низкого уровня между всеми горизонтальными и вертикальными электродами, даже после того, как ионизирующее напряжение снято. Чтобы стереть ячейку, все напряжение снимается с пары электродов.Этот тип панели имеет встроенную память и не использует люминофор. В неон добавляется небольшое количество азота для увеличения гистерезиса.
В цветных панелях задняя часть каждой ячейки покрыта люминофором. Ультрафиолетовые фотоны, испускаемые плазмой, возбуждают эти люминофоры, испуская цветной свет. Таким образом, работа каждой ячейки сравнима с работой люминесцентной лампы.
Каждый пиксель состоит из трех отдельных ячеек подпикселей, каждая из которых имеет люминофор разного цвета. Один субпиксель имеет люминофор красного света, другой — люминофор зеленого света, а третий — люминофор синего света.Эти цвета смешиваются вместе, чтобы создать общий цвет пикселя, аналогично «триаде» ЭЛТ с теневой маской. Изменяя импульсы тока, протекающего через разные ячейки, тысячи раз в секунду, система управления может увеличивать или уменьшать интенсивность каждого субпиксельного цвета для создания миллиардов различных комбинаций красного, зеленого и синего цветов. Таким образом, система управления может воспроизводить большинство видимых цветов. В плазменных дисплеях используется тот же люминофор, что и в ЭЛТ, что обеспечивает чрезвычайно точную цветопередачу.
Заявленная контрастность
Коэффициент контрастности — это разница между самыми яркими и самыми темными частями изображения, измеряемая дискретными шагами в любой данный момент. Как правило, чем выше коэффициент контрастности, тем реалистичнее изображение. Часто рекламируется, что коэффициент контрастности плазменных дисплеев достигает 30 000: 1. На первый взгляд, это существенное преимущество плазмы перед технологиями отображения, отличными от OLED.
Несмотря на то, что общеотраслевых рекомендаций по сообщению коэффициента контрастности нет, большинство производителей следуют либо стандарту ANSI, либо проводят полный тест.Стандарт ANSI использует клетчатый тестовый образец, при котором одновременно измеряются самые темные оттенки черного и самые светлые белые, что дает наиболее точные «реальные» оценки. Напротив, полный тест измеряет соотношение с использованием чистого черного экрана и чистого белого экрана, что дает более высокие значения, но не представляет собой типичный сценарий просмотра. Производители могут дополнительно улучшить заявленный коэффициент контрастности, увеличив настройки контрастности и яркости для достижения наивысших тестовых значений.Однако коэффициент контрастности, полученный с помощью этого метода, вводит в заблуждение, так как изображение будет по существу невозможно смотреть при таких настройках.
Плазменные дисплеи часто упоминаются как имеющие лучший уровень черного (и коэффициент контрастности), хотя и плазменные, и ЖК-дисплеи имеют свои собственные технологические проблемы. Каждая ячейка на плазменном дисплее должна быть предварительно заряжена, прежде чем она должна быть освещена (иначе ячейка не будет реагировать достаточно быстро), и эта предварительная зарядка означает, что ячейки не могут достичь истинного черного.Некоторые производители упорно трудились, чтобы уменьшить предварительную зарядку и связанный с ним фон свечения, до точки, где уровень черного на современных плазмах начинают соперничать с ЭЛТ. При использовании ЖК-технологии черные пиксели генерируются методом поляризации света и не могут полностью блокировать нижележащую подсветку.
Выработка экрана
Пример плазменного дисплея, который сильно выгорел из-за неподвижного текста.
При использовании электронных дисплеев на основе люминофора (включая дисплеи с электронно-лучевым излучением и плазменные дисплеи) длительное отображение строки меню или других графических элементов может создать постоянное призрачное изображение этих объектов.Это происходит потому, что люминофорные соединения, излучающие свет, при использовании теряют свою яркость. В результате, когда одни области дисплея используются чаще, чем другие, со временем области с меньшей яркостью становятся видимыми невооруженным глазом, и результат называется выгоранием. Хотя фантомное изображение является наиболее заметным эффектом, более распространенным результатом является то, что качество изображения постоянно и постепенно снижается по мере изменения яркости с течением времени, что приводит к «мутному» изображению.
Плазменные дисплеи также демонстрируют другую проблему с остаточным изображением, которую иногда путают с повреждением прожигом.В этом режиме, когда группа пикселей работает с высокой яркостью (например, при отображении белого цвета) в течение длительного периода времени, в структуре пикселей происходит накопление заряда, и можно увидеть фантомное изображение. Однако, в отличие от выгорания, это накопление заряда является кратковременным и самокорректируется после того, как дисплей был выключен в течение достаточно длительного периода времени или после запуска случайного широковещательного ТВ-контента.
Со временем производителям плазменных дисплеев удалось разработать способы уменьшения проблем с остаточным изображением с помощью решений, включающих так называемые серые колонны, пиксельные орбитальные устройства и процедуры промывки изображений.
Бесшовные плазменные дисплеи
Бесшовные плазменные дисплеи появились в попытке удовлетворить потребность потребителей в больших плазменных экранах. Традиционные плазменные дисплеи характеризуются толстой рамкой, окружающей экран, но новые бесшовные плазменные дисплеи имеют небольшие (от четырех до семи мм) зазоры в видеостенах. Эта технология позволяет создавать видеостены из нескольких плазменных панелей, соединенных вместе, образуя один большой экран.
В отличие от традиционных плазменных дисплеев, бесшовные плазменные панели должны использоваться вместе с системой программного обеспечения управления.Эта система позволяет одновременно отображать на видеостене одно или несколько изображений, переключаться между контентом с нескольких входов и настраивать цветовой баланс на видеостене.
См. Также
Банкноты
↑ История плазменных панелей. Плазменное телевидение. Проверено 21 июня 2008 года.
↑ Digital TV Tech Notes, Issue # 4 Tech Notes. Проверено 21 июня 2008 года.
↑ Э. Дуган, 2008, 6 футов на 150 дюймов: сопоставимо с самым большим в мире плазменным телевизором Independent.co.uk онлайн-издание. Проверено 21 июня 2008 года.
↑ Г. Хора, 2008, 150-дюймовая плазменная панель Panasonic будет стоить 150 000 долларов CoolTechZone.com. Проверено 21 июня 2008 года.
↑ Reuters, 2006, Переход к большим ЖК-телевизорам вместо плазменных MSNBC. Проверено 21 июня 2008 года.
↑ 2008: ЖК-телевизоры в 8 раз дороже плазменных телевизоров в мире Digital Home Canada. Проверено 21 июня 2008 года.
↑ VP322 32-дюймовый плазменный телевизор высокой четкости Vizio Inc. Получено 21 июня 2008 г.
Список литературы
Каку, Мичио.1998. Видения: Как наука произведет революцию в 21 веке . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: якорные книги. ISBN 0385484992
Майерс. Роберт Л. 2002. Интерфейсы дисплея: основы и стандарты . Чичестер, Великобритания: Wiley. ISBN 0471499463
Склейтер, Нил. 1999. Справочник по электронной технологии . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 0070580480
Внешние ссылки
Все ссылки получены 29 марта 2019 г.
кредитов
Энциклопедия Нового Света Писатели и редакторы переписали и дополнили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников New World Encyclopedia, , так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:
История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :
Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.
Что случилось с плазменными панелями?
Плазменные дисплеи когда-то были кремом телевизионных технологий. Благодаря глубокому черному цвету и великолепной цветопередаче они могли соперничать с ЭЛТ в то время, когда большая часть ЖК-технологий в то время часто казалась менее чем вдохновляющей. Но было ли когда-нибудь у плазменных дисплеев настоящее будущее?
Приятно иметь новые идеи. Проблема в том, что они неизменно сталкиваются со старыми идеями, за которыми стоит опыт.
Рассмотрим некоторых почти великих технологических достижений последних нескольких десятилетий, как раз в области кино и телевидения. У кого-нибудь дома есть плазменный экран на стене? Нет? Было время, когда надпись на ЭЛТ-дисплеях висела на стене, а надпись не говорила «TFT-LCD». На нем было написано «плазменная панель». Плазменные дисплеи в буквальном смысле состоят из крошечных ячеек, заполненных ионизированным газом. Ранние модели были заполнены неоном, который светился характерным красно-оранжевым светом при приложении высокого напряжения, создавая ярко-оранжевые плоские дисплеи, которые можно было найти в ноутбуках начала 90-х годов.
На этом изображении показана структура плазменной панели Pioneer PDP-V402. На передней части матрицы ячеек имеется сетка для обеспечения электропроводности и небольшого коэффициента заполнения
Полноцветные плазменные дисплеи заполнены газовой смесью, содержащей ртуть, которая, как и в люминесцентной лампе, при возбуждении испускает ультрафиолетовое излучение. Ультрафиолетовый свет возбуждает цветные люминофоры, которые по своим цветовым характеристикам очень похожи на ЭЛТ. Важно отметить, что если мы отключим питание определенной ячейки, она будет полностью и полностью отключена от , и световой поток может быть нулевым.Это означает, что плазменные дисплеи могут достигать уровня черного почти как у OLED. Многие этого не делают из-за неидеальной электроники, но производительность была немного лучше, чем у большинства ЖК-дисплеев.
BenQ PV3200PT — хороший пример современного TFT-LCD дисплея. Обратите внимание на более высокий коэффициент заполнения и отсутствие сетки
Проблема заключалась в том, что он не был лучше серии , чем лучших ЖК-дисплеев , потому что ЖК-дисплеи были зрелой технологией. Плазменные устройства в качестве полноцветных дисплеев появились, возможно, с 21-дюймовой панели Fujitsu в 1992 году, хотя они не стали потребительскими товарами до конца 90-х годов и стали практичными только через несколько лет после этого.И наоборот, исследователи из Westinghouse в 1970-х годах создали термин «активная матрица» для описания того, что впоследствии станет TFT-LCD. В конце концов, технологии производства больших TFT-LCD панелей усовершенствовались настолько, что в середине 2000-х годов продавались больше, чем плазменные.
Большие плазменные дисплеи демонстрировались на крупных выставках совсем недавно, десять лет назад, но, в конце концов, это была технология, которая была буквально затмила более опытные действующие лица.
Изображения плазменной панели Pioneer PDP-V402 появились благодаря сотрудникам компании Rarevision LLC, чей энтузиазм по поводу ретро-технологий можно найти в приложении VHS Camcorder.
Что находится внутри плазменного монитора
Что внутри плазменного монитора
Передняя Напыление Слой диэлектрика Задняя Формирование ребер Нанесение люминофора Брак равен Окончательная сборка Контроль качества Нет места, кроме
Менее чем за десять лет плазменные панели (PDP) превратились из дорогих раритетных дисплеев в доступные повседневные дисплеи.Фактически, их цены упали настолько, что теперь можно купить 42-дюймовые плазменные мониторы менее чем за 2000 долларов, а 50-дюймовые плазменные панели — менее чем за 3000 долларов.
На рынок вышли новые, большие размеры, в том числе 60-, 63- и 65-дюймовые панели от LG, Samsung и Panasonic, соответственно (последний с разрешением 1920 × 1080), 71-дюймовая панель 1080p от LG, а теперь и 80-дюймовый бегемот от Samsung (тоже с разрешением 1080p). На выставке CES 2006 все три компании представили модели размером более 100 дюймов.
Несмотря на различия в размерах, все эти панели имеют много общего. Это системы визуализации на основе люминофора, такие как ЭЛТ-мониторы. Они имеют сформированную собственную структуру пикселей и используют смесь инертных газов для стимуляции красного, зеленого и синего люминофоров. Все они также могут проследить свою родословную до первого плазменного дисплея — дизайн с одним пикселем с использованием пары предметных стекол микроскопа, эпоксидной смолы и пары электродов, которые были собраны вместе в Университете Иллинойса в 1964 году.
Сегодня многочисленные заводы в Японии, Корее, Тайване и Китае ежемесячно выпускают сотни тысяч плазменных мониторов и телевизоров, чтобы удовлетворить постоянно растущий спрос на эти холодные плоские дисплеи.Согласно Остину, исследовательской компании DisplaySearch из TX, доля мирового рынка плазменных панелей выросла в 2005 году на 109 процентов за счет продажи 2,7 миллиона единиц, что составило 3 процента от всех продаж телевизоров (на ЖК-дисплеи приходилось 15 процентов рынка, а на ЭЛТ — 79 процентов. процентов.) Доля рынка плазменных панелей могла бы быть еще выше, если бы не дефицит мониторов и телевизоров в сезон праздничных продаж. Этот факт не остался незамеченным для производителей PDP — некоторые из них в ответ на это увеличили производство и объявили о новых, более крупных производственных линиях (фабриках).
Насколько сложно сделать плазму? Не так сложно, как вы думаете. На SID 2004 репортерам продемонстрировали самодельный плазменный монитор, созданный бывшим инженером Corning (вы знаете, ребята из стекла).
Излишне говорить, что все эти сборочные работы выполняются с помощью роботов и проходят в довольно впечатляющих чистых помещениях. Вот посмотрите на процесс, который использовался на заводе Fujitsu-Hitachi Plasma (FHP) в Миядзаки, Япония, когда я посетил его несколько лет назад.
Плазменная панель действительно похожа на большой сэндвич со слоем ребер с люминофором, герметизированных между двумя слоями диэлектрика, покрытыми электродами. Все начинается с «матергласса», большого куска стекла со специальным химическим составом, который точно вырезан для каждой плазменной панели. Это стекло не похоже на вещи в ваших окнах. Он специально закален, чтобы быть сильным, но тонким. Раньше для плазменных панелей использовалось известково-натриевое стекло. Сегодня существует несколько различных способов плавления стекла, в одном из которых используется даже обожженная керамика.
Типичная 42-дюймовая плазменная панель состоит из двух частей. Лицевая пластина тщательно очищается, на ее поверхность наносится прозрачная токопроводящая пленка. Эта пленка затем формируется в отдельные дисплейные электроды путем химического удаления лишней пленки.
Следующим шагом является покрытие части поверхности дисплейного электрода проводящим сплавом, например медью и хромом. Эта конкретная смесь наносится с использованием процесса, известного как «распыление». Все поверхности электродов и опорного стекла распыляются.Но другой химический процесс удаляет все, кроме узкой полоски металлического сплава, расположенной прямо над электродами дисплея. Это непрозрачное покрытие из сплава должно быть сверхузким, потому что поверхность пикселя дисплея должна быть как можно более прозрачной. Ведь свет люминофоров должен попадать на электрод! Этот подход аналогичен тонкопленочным транзисторам, которые устанавливаются на высокотемпературных поликремниевых ЖК-панелях.
Итак, у нас есть большой кусок стекла с параллельными электродами, покрывающими большую часть его поверхности.Думайте об этом как об одной стороне большого конденсатора, и это легче вообразить. Это означает, что следующим шагом будет нанесение диэлектрического материала для окружения и изоляции поверхности электрода / стекла.
Слой диэлектрика легко наносится — трафаретная печать делает свое дело. После нанесения и отверждения этого слоя поверх него наносится защитный слой оксида магния. В результате получилась половина печенья-сэндвича Vienna Finger.
Стекло идентичного размера вырезается для задней части плазменной панели и тщательно очищается.Эта пластина будет выполнять большую часть тяжелой работы, поскольку она будет поддерживать другой набор электродов и барьерные ребра или пиксели, которые удерживают и разделяют люминофоры.
И снова сплав меди и хрома точно наносится на поверхность заднего стекла, а излишки химически удаляются, оставляя тонкие адресные электроды — другую сторону конденсатора. Адресные электроды — это те, которые включаются для срабатывания определенного пикселя. Если адресный электрод не активирован, пиксель не сработает в этом цикле.Эти электроды проходят по всей длине панели, но когда две стеклянные половинки будут окончательно соединены и скреплены вместе, электроды будут располагаться под прямым углом друг к другу.
Еще один диэлектрический слой нанесен для обеспечения изоляции между электродами, а также для поддержания постоянного расстояния от структуры плазменного ребра, которая лежит на нем. Существует несколько различных процессов, используемых для создания ребер, таких как прецизионная пескоструйная обработка (очень распространенная) стеклянного материала, химическое травление материала и даже светочувствительная паста, которая отверждается, а затем химически удаляются излишки.
Любой из этих процессов можно использовать для создания обычных ребер, которые выглядят как длинные желоба или желоба, а также альтернативной структуры со сформированными пикселями, которые выглядят как поверхность вафли. Обе конструкции используются сегодня, хотя вафельный дизайн встречается не так часто. Первоначально он был разработан Pioneer, чтобы получить больше световой энергии от люминофора данного состава.
Процесс пескоструйной обработки / травления не оставляет ничего, кроме параллельных рядов тонких барьерных ребер.Следующим шагом является нанесение отдельных красных, зеленых и синих люминофоров на эти каналы — еще один процесс, с которым легко справиться с помощью трафаретной печати.
Когда люминофор затвердеет, пора соединить две панели вместе. Перед этим необходимо полностью сформировать кромку по краям задней панели, чтобы она могла герметично соединяться с передним стеклом. Крошечный ниппель также сформирован в одном углу заднего стекла в сборе для процесса заливки газа.
Когда все будет готово, два куска стекла точно выровнены с зазором около 1 миллиметра по всему периметру.Внешний край этого сэндвича защищен от внешнего мира высоким давлением. Затем весь воздух полностью удаляется из панели новорожденного и заменяется смесью ксенона и неона.
На заре развития плазмы предпочтение было отдано неону, так как он давал более высокую интенсивность света во время цикла заряда-разряда-поддержания. Но неон жестко обращается с люминофором. Также были серьезные проблемы с выгоранием изображения и преждевременным выгоранием люминофора. Принятие глубокой структуры пикселей должно было увеличить светоотдачу, снизить энергопотребление и, как мы надеемся, продлить срок службы люминофора.
По мере продолжения исследований в области более эффективных люминофоров, газовая смесь была изменена, чтобы включать больше ксенона и меньше неона (в некоторых случаях гелий также добавляется в небольших количествах). Предполагается, что эта смесь значительно продлит жизнь плазменных пикселей. Эта газовая смесь ксенон-неон переходит в состояние плазмы при достаточно высоких напряжениях, как неоновая рекламная вывеска.
Когда чистая газовая смесь заполняет плазменную панель, ниппель герметизируется, и панель готова покинуть чистую комнату и вакуумную камеру для окончательной сборки.Готовая панель требует еще нескольких вещей, чтобы «стать» монитором, например, плоских проводных разъемов для плазменного адреса и электродов данных, антибликового стекла, электромагнитного экранирования, окружающей рамки или лицевой панели, шасси и соответствующей электроники. приводить в действие и управлять им. Формованные разъемы электродов просто вставляются в соответствующие розетки во время окончательного процесса установки.
Панели
также снимаются с линии и тестируются с полностью белыми, красными, зелеными и синими изображениями, чтобы убедиться в отсутствии дефектных электродов дисплея и адресации.Здесь также проверяется однородность панели, а также ее полная яркость и полная, полная контрастность. (Кстати, это число вы видите в технических данных.)
Если панель проходит все проверки качества, она отправляется для окончательной сборки и упаковки. Он может находиться в собственном корпусе производителя или в корпусе частной марки с индивидуальным цветом, отделкой и логотипом на передней панели. Даже панели разъемов могут быть разными для одного и того же модуля PDP, изготовленного для OEM-партнеров.
Процесс производства плазменной резки настолько прост, что вы задаетесь вопросом, можно ли его улучшить. Фактически, плазменная технология с каждым годом все еще совершает большие скачки, начиная с вводимых в употребление ненасыщаемых люминофорных соединений. Эти соединения хорошо реагируют на газовую смесь ксенон / неон и производят довольно много света для потребляемой энергии (в среднем около 400 Вт для полнофункционального 50-дюймового плазменного телевизора в недавних испытаниях).
Ранние конструкции больших панелей требовали двух отдельных наборов адресных электродов для достаточно быстрой записи видеоданных на экран.(Это было проблемой и для больших ЖК-мониторов.) В прошлом году несколько производителей продемонстрировали однострочную адресацию для всех строк пикселей, что сокращает количество процессоров, необходимых для управления панелью, а не количество электродов на пиксель (R, G, B) после всех этих лет.
Для антибликового стекла были разработаны различные фильтрующие материалы, которые пропускают больше световой энергии и улучшают цветопередачу, предотвращая при этом нежелательные отражения (с чем приходится сталкиваться всем дисплеям на основе люминофора).На выставке CES 2006 демонстрация одного из этих усовершенствованных фильтров позволила получить удивительно яркие и насыщенные цвета по сравнению с плазменными телевизорами нынешних моделей.
Плотность пикселей также меняется при производстве плазмы. Считалось, что 768 строк — это все, что производитель мог уложить в любые PDP-модули размером менее 70 дюймов, используя стандартный шаг пикселей менее 1 миллиметра.
Это тоже изменилось; На выставке CES 2006 крупные производители плазменных панелей продемонстрировали прототипы плазменных телевизоров с диагональю 50, 55 и 60 дюймов с разрешением 1920 × 1080.На SID 2006 был представлен доклад, в котором обсуждалась 42-дюймовая плазменная панель с разрешением 1920 × 1080 — сочетание размера и разрешения экрана, которое ранее считалось исключительно «территорией» ЖК-дисплеев.
В связи с появлением в ближайшие несколько лет более крупных фабрик производители плазменных панелей также заполняют экраны промежуточных размеров, чтобы конкурировать с ЖК-дисплеями и технологиями обратной проекции с микродисплеями. Например, Panasonic недавно анонсировала размер экрана 58 дюймов, который будет находиться между 50 и 65 дюймами.
Возможно, но маловероятно, что мы увидим плазменные панели даже большего размера благодаря технологии плазменных трубок, разработанной Fujitsu.В этой конструкции электроды, газовая смесь и люминофор заключены в длинные гибкие трубки, как неоновая вывеска или люминесцентная лампа. Идея трубки состоит в том, чтобы максимально уменьшить вес переднего и заднего стекла и, возможно, даже сделать его достаточно гибким, чтобы его можно было сгибать для изогнутых дисплеев. Фактически, затраты на производство плазменных дисплеев снижаются по мере увеличения размеров экрана, что может сделать плазму конкурентоспособной альтернативой дисплеям с грубым разрешением, таким как светоизлучающие диоды (LED).
Самым большим препятствием, с которым сталкиваются PDP, является энергоэффективность. Для зарядки пикселей и воспламенения газовой смеси требуется много энергии (обычно более 200 В). Умножьте это на 1 049 000 пикселей (стандартное количество для плазменных панелей XGA шириной 50 дюймов), и вы поймете, почему плазменные мониторы и телевизоры становятся такими теплыми. Конструкция трубки может стать ключом к снижению энергопотребления, если газовая смесь может быть составлена с более низкими порогами проводимости.
Другая проблема — и проблема, с которой сталкиваются все технологии плоских дисплеев — это ужесточение правил в отношении тяжелых, токсичных металлов в промышленных товарах, поступающих в Европейский Союз.Мышьяк, свинец, бериллий и ртуть находятся в списке «нет-нет», и производители изо всех сил пытаются найти приемлемые заменители. Тем не менее, будущее плазмы выглядит довольно сильным. Прогнозы показывают, что к концу этого десятилетия мировой рынок плазменных панелей вырастет до 25 миллионов и более, поскольку производство ЭЛТ продолжает снижаться. Несомненно, мы увидим гораздо больше изменений в производственном процессе, чтобы соответствовать целям «зеленой» энергии и требованиям безопасности, не говоря уже о больших размерах по более низким ценам.
Пит Путман (Pete Putman) — пишущий редактор для Pro AV и президент ROAM Consulting, Дойлстаун, Пенсильвания.Он особенно известен своими услугами по тестированию / разработке продуктов, которые он предоставляет производителям проекторов, мониторов, интегрированных телевизоров и интерфейсов дисплеев. За последние два десятилетия он также является автором сотен технических статей, обзоров и колонок для отраслевых и потребительских журналов. Вы можете связаться с ним по адресу [email protected].
Подписка
Чтобы получать больше подобных историй и быть в курсе всех наших ведущих новостей, функций и аналитических материалов, подпишитесь на нашу рассылку новостей здесь.
Как работают плазменные дисплеи | HowStuffWorks
Ксенон и неон в плазменном телевизоре содержатся в сотнях тысяч крошечных ячеек , расположенных между двумя стеклянными пластинами. Между стеклянными пластинами с обеих сторон ячеек также зажаты длинные электроды. Адресные электроды расположены позади ячеек вдоль задней стеклянной пластины. Прозрачные отображающие электроды , которые окружены изолирующим диэлектрическим материалом и покрыты защитным слоем из оксида магния , установлены над ячейкой вдоль передней стеклянной пластины.
Оба набора электродов проходят по всему экрану. Электроды отображения расположены в горизонтальных рядах вдоль экрана, а адресные электроды расположены в вертикальных столбцах. Как вы можете видеть на схеме ниже, вертикальный и горизонтальный электроды образуют основную сетку .
Чтобы ионизировать газ в определенной ячейке, компьютер плазменного дисплея заряжает электроды, которые пересекаются в этой ячейке. Он делает это тысячи раз за малую долю секунды, заряжая каждую ячейку по очереди.
Когда пересекающиеся электроды заряжены (при разнице напряжений между ними), электрический ток течет через газ в ячейке. Как мы видели в предыдущем разделе, ток создает быстрый поток заряженных частиц, который стимулирует атомы газа высвобождать ультрафиолетовые фотоны.
Высвободившиеся ультрафиолетовые фотоны взаимодействуют с материалом люминофора , нанесенным на внутреннюю стенку ячейки. Люминофор — это вещества, которые излучают свет, когда на них попадает другой свет.Когда ультрафиолетовый фотон попадает на атом люминофора в ячейке, один из электронов люминофора перескакивает на более высокий энергетический уровень, и атом нагревается. Когда электрон возвращается на свой нормальный уровень, он выделяет энергию в виде фотона видимого света .
Этот контент несовместим с этим устройством.
Люминофоры плазменного дисплея при возбуждении излучают цветной свет. Каждый пиксель состоит из трех отдельных ячеек подпикселей , каждая из которых имеет люминофор разного цвета.Один субпиксель имеет люминофор красного света, один субпиксель — люминофор зеленого света, а один субпиксель — люминофор синего света. Эти цвета смешиваются вместе, чтобы создать общий цвет пикселя.
Изменяя импульсы тока, протекающего через разные ячейки, система управления может увеличивать или уменьшать интенсивность каждого субпиксельного цвета для создания сотен различных комбинаций красного, зеленого и синего цветов. Таким образом, система управления может воспроизводить цвета по всему спектру.
Главное преимущество технологии плазменных дисплеев состоит в том, что вы можете изготавливать очень широкий экран из чрезвычайно тонких материалов. А поскольку каждый пиксель освещен индивидуально, изображение получается очень ярким и хорошо смотрится практически со всех сторон. Качество изображения не совсем соответствует стандартам лучших комплектов электронно-лучевых трубок, но, безусловно, соответствует ожиданиям большинства людей.
Самым большим недостатком этой технологии была цена . Однако падение цен и технический прогресс означают, что плазменные дисплеи вскоре могут вытеснить старые наборы с ЭЛТ.
Чтобы узнать больше о плазменных дисплеях, а также о других телевизионных технологиях, перейдите по ссылкам на следующей странице.
Кто какие плазменные телевизоры производит?
Рецензент: Фил Коннер
T В мире существует лишь несколько основных производителей элементов плазменных дисплеев (например, плазменного стекла). Всегда есть разговоры и шумиха о том, кто что делает в индустрии плазменных телевизоров и мониторов (а также ЖК-дисплеев и проекторов).Многие производители покупают элементы плазменных дисплеев у производителей оригинального оборудования (OEM). Чтобы сделать историю более понятной для некоторых продуктов, пожалуйста, ознакомьтесь со следующими примечаниями о том, какие производители делают какие детали: Чтобы сделать историю более понятной, вот краткое изложение того, какой производитель делает какие детали.
ОСНОВНЫЕ ПРОИЗВОДИТЕЛИ
NEC
NEC является производителем оригинального оборудования, поэтому мониторы марки NEC полностью производятся компанией NEC.NEC имеет собственную фабрику по производству плазменных экранов и использует собственные процессорные платы и чипы. Производственные мощности NEC по производству стекла и плазмы недавно были приобретены компанией Pioneer, однако ее маркетинговое подразделение остается неизменным. Плазменный телевизор NEC
Панасоник
Panasonic владеет производством стекла (Осака, Япония), а также разрабатывает собственные внутренние компоненты. Плазменный телевизор Panasonic
Fujitsu
Fujitsu больше не владеет 50% завода по производству плазменных экранов вместе с Hitachi в Кюсю, Япония.Компания продала свою долю в производстве плазменных панелей и теперь полностью выбыла из бизнеса.
Пионер
Pioneer владеет собственным заводом по производству стекла для плазменных экранов и производит почти все платы и микросхемы, встроенные в плазменные мониторы. Они производят все собственное оборудование, за исключением мультимедийной коробки 4030 и 5030 HD, которую производит Sharp. Летом 2008 года Pioneer решила прекратить производство собственного стекла для плазменных панелей и начнет закупать стекло у других производителей, таких как Samsung и Panasonic.Плазменный телевизор Pioneer
Samsung
Крупный корейский производитель делает собственное стекло и внутренние компоненты, а также большое количество OEM-производителей. Плазменный телевизор Samsung
LG
Еще один крупный корейский производитель, производящий собственное стекло и внутренние компоненты, а также OEM-производители для других производителей. Плазменный телевизор LG
На фото вверху: внутренняя плата цифрового видеопроцессора для плазменных мониторов Fujitsu
ВТОРИЧНЫЕ ПРОИЗВОДИТЕЛИ
Toshiba
Больше не производит плазменные телевизоры и не закупает ЖК-панели у других производителей.ЖК-телевизор Toshiba
Sharp
Хотя Sharp больше не продает плазменные телевизоры, они производят собственные качественные ЖК-панели и телевизоры. Sharp LCD телевизор
Runco
50-дюймовый плазменный дисплей
Runco поставляется от Pioneer, а его 42-дюймовый плазменный дисплей — от NEC, хотя Runco может внести некоторые внутренние модификации в оба дисплея. Плазменный телевизор Runco
Marantz
NEC является OEM-производителем плазменных мониторов Marantz с диагональю 42, 50 и 61 дюймов.
ViewSonic
OEM-производителем 50-дюймового плазменного экрана ViewSonic является Pioneer. OEM-производителем его 42-дюймового плазменного экрана, скорее всего, является Hitachi.
Шлюз
42-дюймовые и 50-дюймовые плазменные телевизоры
Gateway (как обычные, так и сверхяркие) представляют собой дисплеи Sampo с измененным логотипом. Для 46-дюймового они используют BenQ как OEM. С 2006 года Gateway больше не производит плазменные телевизоры.
Philips
Philips больше не производит плазменные телевизоры. Теперь у них есть широкий выбор ЖК-телевизоров, и они покупают ЖК-панели у других производителей, таких как LG. С лета 2008 года Philips будет продавать по лицензии и продавать под названием Funai. ЖК-телевизор Philips
Плазменный дисплей. Факты для детей
Современный плазменный телевизор. Эти телевизоры легкие и экономят много места.
Телевизоры с плазменной панелью (PDP) намного тоньше электронно-лучевых трубок и обычно имеют более высокое разрешение.Лишь немногие телевизоры используют PDP.
Плазменные экраны состоят из двух листов стекла, между которыми хранятся два газа. Газы — ксенон и неон, и они заполняют тысячи крошечных камер или пространств. За каждым пространством находится ряд красных, синих и зеленых люминофоров, которые испускают свет при попадании излучения. Когда электричество подключается к плазменным камерам, цветные люминофоры воспроизводят нужный цвет на вашем экране. Они работают так же, как люминесцентные лампы, используемые для освещения.
Плазменные экраны
используются с 1964 года, но тогда можно было производить только два цвета. Теперь у нас есть плазменные экраны высокой четкости размером до 150 дюймов. В начале 21 века производилось меньше плазменных экранов, поскольку люди покупали больше жидкокристаллических дисплеев.
Преимущества
Плазменные телевизоры
имеют больше пикселей (крошечных точек, которые при соединении могут создавать изображение на картинке) на дюйм, чем экраны с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) старого образца, поэтому они могут создавать гораздо более четкое изображение.В старых ЭЛТ-экранах изображения состояли из линий. Если вы внимательно посмотрите на плазменный экран, вы не увидите никаких линий. Вы обнаружите, что у большинства плазменных экранов есть опция широкоформатного экрана, поэтому вы можете смотреть фильмы так, как они были предназначены для кинотеатров. Они также идеально подходят для новейших методов цифрового вещания.
Одно из больших преимуществ — экономия места. Проблема со старыми электронно-лучевыми трубками заключается в том, что им нужно много места, чтобы лучи могли попадать во все области экрана.Чем шире экран, тем больше будет громкость телевизора. Средний плазменный телевизор имеет глубину от 6 до 8 дюймов. Перемещение плазмы на стену действительно может увеличить площадь пола, и на них можно смотреть практически из любой точки комнаты (обычно на 180 градусов)
Плазменные экраны
также очень легкие, особенно по сравнению с телевизором с обратной проекцией. 40-дюймовый плазменный телевизор будет весить от 50 до 80 фунтов (от 23 до 36 кг), и если вы купите подходящий кронштейн (который может удерживать телевизор на стене), его можно очень легко повесить на подходящую стену.При креплении к стене убедитесь, что вы выбрали кронштейн, который показывает максимальный вес, который он может выдержать. Большинство кронштейнов можно наклонить, если вы хотите смотреть под другим углом.
Плазменные телевизоры
могут отображать до 16 миллионов цветов, поэтому они не только отлично подходят для просмотра телепрограмм, но и являются хорошим экраном для новейших игровых консолей. Большинство плазменных телевизоров имеют входы для подключения HDMI и портативных компьютеров, что делает их идеальными для использования для отображения продуктов и сообщений о продажах в офисах и магазинах.
Вы также обнаружите, что их очень легко смотреть даже в солнечный день или в очень яркой комнате. В отличие от старых ЭЛТ-экранов их нетрудно увидеть в ярких местах.
Недостатки
Из-за технологии люминофора в плазменных телевизорах возможно появление на экране следов изображения, что означает, что вы можете увидеть небольшие его следы даже при просмотре других изображений. Это вызывает беспокойство при коммерческом использовании, когда изображения отображаются в течение длительных периодов времени.Как правило, выгорания можно избежать, убедившись, что на экране не отображается одно и то же изображение в течение длительного времени (иногда всего 20 минут), либо выключив телевизор, либо переключив канал.
Хотя плазменные телевизоры намного ярче, чем телевизоры с обратной проекцией, телевизоры с прямым обзором и ЖК-телевизоры часто еще ярче. Плазменные телевизоры последнего поколения улучшили яркость, но предупреждаем, что не смотрите там, где слишком ярко или солнечно.
Хотя плазменные телевизоры намного легче и тоньше, чем телевизоры с прямой проекцией и задней проекцией, ЖК-телевизор может быть еще более легким и тонким.В ЖК-телевизорах используется та же технология, что и в большинстве портативных компьютеров. Плазменные телевизоры доступны в более крупных размерах, чем ЖК-телевизоры. Плазменные телевизоры стоят дороже ЭЛТ и ЖК-дисплеев.
Как долго они служат?
По сравнению с другими телевизионными технологиями, плазменные телевизоры имеют более короткий срок службы. По оценкам производителей, большинство плазменных телевизоров имеют срок службы от 20 000 до 30 000 часов. Этот срок службы обычно называют периодом полураспада плазменного телевизора, поскольку это количество часов, в течение которых плазменный телевизор теряет примерно половину своей яркости.
Плазменные телевизоры
легко ломаются, а детали довольно легко повредить. Их следует перемещать только осторожно.
По мере совершенствования технологий плазменные экраны имеют гораздо более длительный срок службы, и вы должны рассчитывать на 30 000 часов использования. Другими словами, ваш телевизор должен быть включен 16 часов в день каждый день в течение следующих 5 лет. К тому времени, когда вашему телевизору потребуется замена, станут доступны модели с более высоким разрешением.
стоит денег?
Первые плазменные телевизоры для домашнего использования были дорогими, до 5000 долларов США за базовую небольшую модель.По мере совершенствования технологий и роста производства цены становились меньше. В 21 веке некоторые 37-дюймовые модели продавались по цене 1000 долларов или даже меньше. Покупка ЭЛТ-телевизоров стала редкостью, поскольку ЖК-дисплеи стали обычным явлением.
Картинки для детей
Ионизированные газы, подобные показанным здесь, заключены в миллионы крошечных отдельных отсеков на лицевой панели плазменного дисплея, чтобы вместе сформировать визуальное изображение.
Плазменные дисплеи впервые были использованы в компьютерных терминалах PLATO.Эта модель PLATO V демонстрирует монохроматическое оранжевое свечение дисплея, которое наблюдалось в 1981 году.
