Плазменный монитор. Плазменные дисплеи, их достоинства и недостатки

"У меня дома ПЛАЗМА ", - не правда ли, красиво звучит, под этим понимается что-то очень большое и красивое Сейчас "плазмой" дразнят практически все плоские телевизоры, даже маленькие. Согласитесь, слово "плазма" звучит гораздо круче, чем ЖК или LCD, LED (какой-то непонятный набор букв ), этим и объясняется подсознательная тяга к чему-то такому огромному и завораживающе-непонятному слову плазма . И действительно, когда видишь перед собой такою плазменную панель:

то стоишь перед ней и не понимаешь, почему она ещё не у меня дома? Ну что ж, давайте всё-таки разберёмся, что же такое плазменная панель и как она работает. Кто не очень сильно храпел на уроках физики, помнит, что вещество (вода, к примеру или металл...) может находится в трёх состояниях: твёрдом (лёд), жидком (вода) или газообразном (пар), так вот, плазма - это четвёртое состояние вещества. Она представляет собой ионизированный газ (газ, в котором очень много заряженных частичек, как воздух после грозы, только гораздо сильнее)

Если в газ (нейтральный) запустить очень много электронов (они имеют отрицательный заряд "-"), они будут сталкиваться с атомами газа и выбивать из них другие электроны. Атом , потеряв электроны, становится ионом (имеет положительный заряд "+"). Когда электрический ток проходит через образовавшуюся плазму, отрицательно и положительно заряженные частицы притягиваются друг к другу, столкновения "возбуждают" атомы газа в плазме, заставляя их высвобождать энергию в виде фотонов .

В плазменных панелях используются в основном инертные газы - неон и ксенон . В состоянии "возбуждения" они испускают свет в ультрафиолетовом диапазоне, невидимом для человеческого глаза, однако, его можно использовать для высвобождения фотонов видимого спектра

Патент на изобретение "плазменной панели", хотя правильнее говорить "плазменного дисплея" был выписан в 1964 на имена трёх человек: Дональда Битцера , Жене Слоттова и Роберта Вильсона . Первый плазменный дисплей состоял всего из одного пикселя (!!!), естественно, что из него никакого изображения, кроме точки, получить было нельзя, тут был важен сам принцип. Не прошло и десяти лет, как приемлемые результаты были достигнуты, в 1971 году фирме Owens-Illinois была продана лицензия на производство дисплеев Digivue .

В 1983 году Университет Иллинойса заработал ни много ни мало, миллион долларов за продажу лицензии "на плазму" компании IBM - сильнейшему игроку, на то время, в области компьютерных технологий. Перед Вами модель 1981 года "PLATO V ", с монохроматическим дисплеем оранжевого свечения:

Всё бы хорошо, да только LCD дисплеи, появившиеся в начале 90-х, стали уверенно вытеснять "плазму" с рынка. К сожалению, создать маленькие пиксели (как у LCD) было не так просто, да и яркость с контрастностью оставляли желать лучшего

Никто не знает, чтобы было дальше, если бы технологией плазменных панелей не занялась компания "Matsushita ", известная сейчас как "Panasonic ". В 1999 году был, наконец, создан, перспективный 60-дюймовый прототип с замечательными яркостью и контрастностью, превосходящими их "жидкокристаллические" аналоги Вот как выглядит плазменный телевизор без задней крышки:

Давайте посмотрим, как устроена плазменная панель и каким образом она работает. В плазменных панелях ксенон и неон содержится в сотнях маленьких микрокамер , расположенных между двумя стеклами. С обеих сторон, между стеклами и микрокамерами, располагаются два длинных электрода . Управляющие электроды расположены под микрокамерами, вдоль тылового стекла. Прозрачные сканирующие электроды , окруженные слоем диэлектрика и покрытые защитным слоем оксида магния, расположены над микрокамерами, вдоль фронтального стекла

Электроды расположены крест-накрест во всю ширину экрана. Сканирующие электроды расположены горизонтально, а управляющие электроды – вертикально. Как вы можете видеть ниже, на диаграмме, вертикальные и горизонтальные электроды формируют прямоугольную сетку. Для ионизации газа в определенной микрокамере, процессор заряжает электроды непосредственно на пересечении с этой микрокамерой. Тысячи подобных процессов происходят за долю секунды, заряжая по очереди каждую микрокамеру.

Когда пересекающиеся электроды заряжены (один отрицательно, а другой положительно), через газ в микрокамере проходит электрический разряд . Как было сказано ранее, этот разряд приводит заряженные частицы в движение, вследствие чего атомы газа испускают фотоны ультрафиолета , которые, в свою очередь, заставляют светиться фосфорное покрытие микрокамер, выбивая из них фотоны основных видимых цветов .

Каждый пиксель плазменной панели состоит из трёх микрокамер (субпикселей): красного зелёного и синего (как в кинескопных телевизорах), чем меньше размер пикселей в дисплее, тем более чётким получается изображение

Плазменные дисплеи отличаются хорошей яркостью, чёткостью и красивой цветопередачей . В отличии от LCD и LED (жидкокристаллических дисплеев), которые работают на "просветку", плазма светит сама , обеспечивая красивый и глубокий чёрный цвет и замечательную контрастность изображения практически с любого угла обзора. Цифровых тормозов и глюков на ней практически незаметно, однако, разер пикселей немного больше, чем у ЖК, поэтому размер плазменной панели (обычно) начинается от 32 дюймов

К недостаткам плазмы можно отнести немалую стоимость и большое потребление электроэнергии. Если у Вас дома есть маленькие дети, учтите, что одного удара мячиком или другой игрушкой может быть достаточно для того, чтобы вся плазменная панель отправилась на свалку (там нет 5-10 сантиметрового стекла перед экраном, как в кинескопах)

Частые вопросы: выгорают ли пиксели на плазме и радиоактивное излучение ? Ультрафиолет действительно опасен, но, благодаря переднему защитному стеклу, величина его опасности равна нулю. Вы пробовали позагорать за стеклом? Тут тоже самое, стекло не пропускает ультрафиолетовые лучи, поэтому опасаться абсолютно нечего. Выгорание пикселей - хоть многие утверждают, что его нет, но оно есть , поэтому не нужно долгое время оставлять неподвижную картинку на экране (долго - это несколько дней, за час-два ничего не случится)

Помните, что телевизор с плазменной панелью, какой бы он не был хороший, тоже может выйти из строя, а его ремонт - вещь весьма сложная и недешёвая, покупая такого красавца, как на картинке, будьте готовы к его соответствующему обслуживанию.

Плазменная панель представляет собой матрицу газонаполненных ячеек, заключенных между двумя параллельными стеклянными пластинами, внутри которых расположены прозрачные электроды, образующие соответственно шины сканирования, подсветки и адресации. Разряд в газе протекает между разрядными электродами (сканирования и подсветки) на лицевой стороне экрана и электродом адресации на задней стороне.

Особенности конструкции:

· суб-пиксель плазменной панели обладает следующими размерами 200 мкмЧ200 мкм Ч100 мкм;

· передний электрод изготовляется из оксида индия и олова, поскольку он проводит ток и максимально прозрачен.

· при протекании больших токов по довольно большому плазменному экрану из-за сопротивления проводников возникает существенное падение напряжения, приводящее к искажениям сигнала, в связи с чем добавляют промежуточные проводники из хрома, несмотря на его непрозрачность;

· для создания плазмы, ячейки обычно заполняются газом - неоном или ксеноном (реже используется He и/или Ar, или, чаще, их микс-смеси).

Люминофоры в пикселях плазменной панели обладают следующим составом:

· Зелёный: Zn 2 SiO 4: Mn 2+ / BaAl 12 O 19: Mn 2+ ; + / YBO 3: Tb / (Y, Gd) BO 3: Eu

· Красный: Y 2 O 3: Eu 3+ / Y 0,65 Gd 0,35 BO 3: Eu 3+

· Синий: BaMgAl 10 O 17: Eu 2+

Существующая проблема в адресации миллионов пикселей решается расположением пары передних дорожек в виде строк (шины сканирования и подсветки), а каждой задней дорожки в виде столбцов (шина адресации). Внутренняя электроника плазменных экранов автоматически выбирает нужные пиксели. Эта операция проходит быстрее, чем сканирование лучом на ЭЛТ-мониторах. В последних моделях PDP обновление экрана происходит на частотах 400-600 Гц, что не позволяет человеческому глазу замечать мерцания экрана.

Принцип действия монитора основан на плазменной технологии: используется эффект свечения инертного газа под воздействием электричества (примерно так же, как работают неоновые лампы).

Работа плазменной панели состоит из трех этапов:

1. Инициализация, в ходе которой происходит упорядочивание положения зарядов среды и её подготовка к следующему этапу (адресации). При этом на электроде адресации напряжение отсутствует, а на электрод сканирования относительно электрода подсветки подается импульс инициализации имеющий ступенчатый вид. На первой ступени этого импульса происходит упорядочивание расположения ионовой газовой среды, на второй ступени разряд в газе, а на третьей - завершение упорядочивания.

2. Адресация, в ходе которой происходит подготовка пикселя к подсвечиванию. На шину адресации подается положительный импульс (+75 В), а на шину сканирования отрицательный (-75 В). На шине подсветки напряжение устанавливается равным +150 В.

3. Подсветка, в ходе которой на шину сканирования подается положительный, а на шину подсветки отрицательный импульс, равный 190 В. Сумма потенциалов ионов на каждой шине и дополнительных импульсов приводит к превышению порогового потенциала и разряду в газовой среде. После разряда происходит повторное распределение ионов у шин сканирования и подсветки. Смена полярности импульсов приводит к повторному разряду в плазме. Таким образом, меняя полярность импульсов обеспечивается многократный разряд ячейки.

Один цикл "инициализация - адресация - подсветка" образует формирование одного подполя изображения. Складывая несколько подполей можно обеспечивать изображение заданной яркости и контраста. В стандартном исполнении каждый кадр плазменной панели формируется сложением восьми подполей.

Рисунок 1. Конструкция в ячейках

Таким образом, при подведении к электродам высокочастотного напряжения происходит ионизация газа или образование плазмы. В плазме происходит емкостный высокочастотный разряд, что приводит к ультрафиолетовому излучению, которое вызывает свечение люминофора: красное, зелёное или синее. Это свечение, проходя через переднюю стеклянную пластину, попадает в глаз зрителя.

Работа плазменных мониторов очень похожа на работу неоновых ламп, которые сделаны в виде трубки, заполненной инертным газом низкого давления. Внутрь трубки помещена пара электродов, между которыми зажигается электрический разряд и возникает свечение. Плазменные экраны создаются путем заполнения пространства между двумя стеклянными поверхностями инертным газом, например, аргоном или неоном. Затем на стеклянную поверхность помещают маленькие прозрачные электроды, на которые подается высокочастотное напряжение. Под действием этого напряжения в прилегающей к электроду газовой области возникает электрический разряд. Плазма газового разряда излучает свет в ультрафиолетовом диапазоне, который вызывает свечение частиц люминофора в диапазоне, видимом человеком.

Фактически, каждый пиксель на экране работает, как обычная флуоресцентная лампа (иначе говоря, лампа дневного света). Основной принцип работы плазменной панели состоит в управляемом холодном разряде разреженного газа (ксенона или неона), находящегося в ионизированном состоянии (холодная плазма). Рабочим элементом (пикселем), формирующим отдельную точку изображения, является группа из трех субпикселей, ответственных за три основных цвета соответственно. Каждый субпиксель представляет собой отдельную микрокамеру, на стенках которой находится флюоресцирующее вещество одного из основных цветов. Пиксели находятся в точках пересечения прозрачных управляющих хром-медь-хромовых электродов, образующих прямоугольную сетку.

Рисунок 2. Конструкция в ячейке

Для того, чтобы "зажечь" пиксель, происходит приблизительно следующее. На питающий и управляющий электроды, ортогональные друг другу, в точке пересечения которых находится нужный пиксель, подается высокое управляющее переменное напряжение прямоугольной формы. Газ в ячейке отдает большую часть своих валентных электронов и переходит в состояние плазмы. Ионы и электроны попеременно собираются у электродов, по разные стороны камеры, в зависимости от фазы управляющего напряжения. Для "поджига" на сканирующий электрод подается импульс, одноименные потенциалы складываются, и вектор электростатического поля удваивает свою величину. Происходит разряд - часть заряженных ионов отдает энергию в виде излучения квантов света в ультрафиолетовом диапазоне (в зависимости от газа). В свою очередь, флюоресцирующее покрытие, находясь в зоне разряда, начинает излучать свет в видимом диапазоне, который и воспринимает наблюдатель. 97% ультрафиолетовой составляющей излучения, вредного для глаз, поглощается наружным стеклом. Яркость свечения люминофора определяется величиной управляющего напряжения.

Рисунок 3. Устройство ячейки цветной газоразрядной панели переменного тока

Высокая яркость (до 650 кд/м2) и контрастность (до 3000:

1) наряду с отсутствием дрожания являются большими преимуществами таких мониторов (Для сравнения: у профессионального ЭЛТ-монитора яркость равна приблизительно 350 кд/м2, а у телевизора - от 200 до 270 кд/м2 при контрастности от 150: 1 до 200:

1). Высокая четкость изображения сохраняется на всей рабочей поверхности экрана. Кроме того, угол по отношению к нормали, под которым увидеть нормальное изображение на плазменных мониторах, существенно больше, чем у LCD-мониторов. К тому же плазменные панели не создают магнитных полей (что служит гарантией их безвредности для здоровья), не страдают от вибрации, как ЭЛТ-мониторы, а их небольшое время регенерации позволяет использовать их для отображения видео - и телесигнала. Отсутствие искажений и проблем сведения электронных лучей и их фокусировки присуще всем плоскопанельным дисплеям. Необходимо отметить и стойкость PDP-мониторов к электромагнитным полям, что позволяет использовать их в промышленных условиях - даже мощный магнит, помещенный рядом с таким дисплеем, никак не повлияет на качество изображения. В домашних же условиях на монитор можно поставить любые колонки, не опасаясь возникновения цветных пятен на экране.

Главными недостатками такого типа мониторов является довольно высокая потребляемая мощность, возрастающая при увеличении диагонали монитора и низкая разрешающая способность, обусловленная большим размером элемента изображения. Кроме этого, свойства люминофорных элементов быстро ухудшаются, и экран становится менее ярким. Поэтому срок службы плазменных мониторов ограничен 10000 часами (это около 5 лет при офисном использовании). Из-за этих ограничений, такие мониторы используются пока только для конференций, презентаций, информационных щитов, то есть там, где требуются большие размеры экранов для отображения информации .

Решила разобраться в такой понтовой теме как плазменный дисплей.

Многие люди мучаются вопросом: «Шо же такое плазменный дисплей и насколько это круто, а лучше – насколько это удобно?». Мы разберем эту тему по винтикам и узнаем всю соль!

Название

Почему мы начали с названия? Правильно, существует хотя-бы 3 различных, и часто употребляемых варианта данному устройству (Дисплей, панель, экран), с которыми нужно разобраться в первую очередь.
Панель – наиболее звучное и употребляемое название данного типа экрана. Выражение «У меня дома плазменная панель» - стало чем-то притягательным и мощным, ибо мы в подсознании представляем себе нечто большое, высокотехнологичное с сочной картинкой. Ирония в том, что слово панель неправильно употреблять по отношению к , монитору и т.д. Стилистически верное слово, неверно грамматически.
Дисплей – второе по употребляемости, верно и грамматически. Поскольку патент зарегистрированный тремя мужиками, которые первыми притворили эту технологию в жизнь, содержал именно слово Дисплей.
Экран – вполне, почему бы и нет. Синоним к слову дисплей.

Сравниваем

Данные мы будем приводить в сравнении с , это очевидно. Да, имеют свои плюшки, но они не используются в том сегменте, где плазма и ЖК.

Преимущества

• Понты.
• Реалистичность изображения(спорно).
• Изначально глубокая передача цветов, но это меркнет на фоне новых подсветок LED и OLED, которые уже передают лучше цвета.

Недостатки

• Цена на устройства с такими экранами и наличием функций выше, чем аналог с ЖК.
• Выше энергопотребление.
• Из-за своего строения пиксели быстро выгорают при долго включенной статичной картинке. Как следствие – использование только для просмотра динамичных сцен.
• Большие пиксели, вследствие чего у относительно маленьких экранов плохое разрешение.
• Наименьшая ширина дисплеев больше наименьшей ширины ЖК.

Конструкция

Плазменная панель представляет собой матрицу газонаполненных ячеек, заключённых между двумя параллельными стеклянными пластинами, внутри которых расположены прозрачные электроды, образующие шины сканирования, подсветки и адресации. Разряд в газе протекает между разрядными электродами(сканирования и подсветки) на лицевой стороне экрана и электродом адресации на задней стороне.

Особенности конструкции

• суб-пиксель плазменной панели обладает следующими размерами 200 мкм x 200 мкм x 100 мкм;
• передний электрод изготовляется из оксида индия и олова, поскольку он проводит ток и максимально прозрачен.
• при протекании больших токов по довольно большому плазменному экрану из-за сопротивления проводников возникает существенное падение напряжения, приводящее к искажениям сигнала, в связи с чем добавляют промежуточные проводники из хрома, несмотря на его непрозрачность;
• для создания плазмы ячейки обычно заполняются газами - неоном или ксеноном (реже используется гелий и/или аргон, или, чаще, их смеси) с добавлением ртути.

Принцип работы

1. инициализация, в ходе которой происходит упорядочение положения зарядов среды и её подготовка к следующему этапу (адресации). При этом на электроде адресации напряжение отсутствует, а на электрод сканирования относительно электрода подсветки подаётся импульс инициализации, имеющий ступенчатый вид. На первой ступени этого импульса происходит упорядочение расположения ионной газовой среды, на второй ступени разряд в газе, а на третьей - завершение упорядочения.
2. адресация, в ходе которой происходит подготовка пикселя к подсвечиванию. На шину адресации подаётся положительный импульс (+75 В), а на шину сканирования отрицательный (-75 В). На шине подсветки напряжение устанавливается равным +150 В.
3. подсветка, в ходе которой на шину сканирования подаётся положительный, а на шину подсветки отрицательный импульс, равный 190 В. Сумма потенциалов ионов на каждой шине и дополнительных импульсов приводит к превышению порогового потенциала и разряду в газовой среде. После разряда происходит повторное распределение ионов у шин сканирования и подсветки. Смена полярности импульсов приводит к повторному разряду в плазме. Таким образом, сменой полярности импульсов обеспечивается многократный разряд ячейки.

Таким образом, при подведении к электродам высокочастотного напряжения происходит ионизация газа или образование плазмы. В плазме происходит ёмкостной высокочастотный разряд, что приводит к ультрафиолетовому излучению, которое вызывает свечение люминофора: красное, зелёное или синее. Это свечение проходя через переднюю стеклянную пластину попадает в глаз зрителя.

Вывод: Если вы страшный мажор, и не собираетесь даже смотреть на этот телевизор. Покупайте самый большой размер дисплея в наличии в магазине и смело бабахайте свой домашний кинотеатр, затем сказать, что у вас всё это есть дома и пригласить кучу друзей, которые также туда не взглянут. Правда, вы мой дорогой читатель из-за своего кошелька должны придерживаться голоса разума и брать телевизор или монитор только с ЖК экраном.

Если вы желаете купить современную модель телевизора, то выбирать модель нужно особенно тщательно, так как на сегодняшний день существует много видов. В основном покупателей интересует, какой телевизор лучше: жидкокристаллический или плазменный? Перед тем, как определиться с выбором следует не только сравнить все достоинства и недостатки данных видов ТВ, но и выяснить, . Именно об этом мы и поговорим сегодня.

После того, как электронно-лучевые трубки стали чем-то из прошлого, а сами телевизоры стали более тонкими и легкими, каждая из технологий производства и отображения стала пытаться доказать, что она и есть самая лучшая. Такое соперничество, в свою очередь, привело к повышению качества телевизоров и попытке снизить цены. Однако, стоит сказать, что последнее получается не всегда, так как чем современней устройство, тем больше в нем различных функций, интерфейсов и т.д., а это автоматически увеличивает его стоимость, как ни крути.

Плазменный телевизор

На сегодняшний день существует не так уж много компаний, занимающихся производством плазменных телевизоров. Впервые такую технологию начала использовать компания Fujitsu из Японии. Современные модели мониторов, панелей и дисплеев производятся основываясь на их технологии. На сегодняшний день данная технология пользует большим спросом среди покупателей.

Перед тем как приобрести технику, следует разобраться, в чем разница между плазменным телевизором и плазменной панелью. Плазменная панель представляет собой монитор, к какому можно подключить DVD плеер или флешку для просмотра видео. ТВ-тюнер при этом в такой аппаратуре не предусмотрен, поэтому если вы хотите купить полноценный телевизор, лучше выбирать модель, в какой он все-таки присутствует.

Покупая плазменный телевизор, выбирайте модели от известных компаний, которые дают гарантию на свою технику от года. Чем больше гарантия, тем лучше устройство. При этом важно учитывать и то, есть ли сервисный центр данного производителя в вашем городе.

ЖК телевизор

LCD дисплеи появились 20 лет назад и довольно быстро стали популярными среди пользователей. На сегодняшний день существует много моделей с большой диагональю, маленьким весом и толщиной экрана. Такие параметры телевизора позволяют при желании устанавливать его при помощи кронштейна на стене, на специальной подвесной полочке, встраивать его в мебель и стены.

Такие телевизоры стоят дешевле, чем плазменные, обладающие теми же габаритами. Кроме того, у таких дисплеев нередко цветопередача и яркость оказывается заметно лучше, чем у плазменных моделей. Это обусловлено тем, что такие ТВ обладают довольно хорошим разрешением.

Технологические особенности ЖК телевизоров

Такой дисплей состоит из двух пластин и жидких кристаллов, размещенных между ними. Прозрачные отполированные пластины обладают такими же прозрачными электродами, через которые передается напряжение к ячейкам матрицы.

Жидкие кристаллы между такими пластинами располагаются особым образом. Через поляризатор, установленный возле пластин, проходит луч света, который разворачивается под прямым углом. Дополняет эту конструкцию подсветка и светофильтр с RGB цветами.

Чтобы увеличить скорость действия в данных устройствах, выпускаются специальные тонкопленочные транзисторы, больше известные, как TFT. Благодаря им каждая ячейка управляется отдельно. Из-за этого скорость отклика может достигать 8 миллисекунд.

Технологические особенности плазмы

Плазма также состоит из таких же пластин с электродами, как и у ЖК мониторов. Разница в том, что вместо жидких кристаллов пространство между ними заполняется такими инертными газами, как аргон, неон, ксенон или их соединения. Каждая из ячеек окрашена определенным люминофором, какой определяет будущий цвет пикселя. Одна ячейка отделена от другой перегородкой, не пропускающей ультрафиолетовой излучение или свет от другой ячейки. Благодаря этому достигается максимальный уровень контраста, вне зависимости от интенсивности внешнего освещения.

При подаче на определенную ячейку напряжения, она начинает светиться тем цветом, в какой окрашен ее люминофор. Разница между такими телевизорами и LCD в том, что каждая из ячеек сама по себе излучает свет, поэтому подсветка такого дисплея не требуется.

Сравнительная характеристика плазменных и жидкокристаллических панелей

В итоге можно сказать, что плазменные панели обладают лучшей цветопередачей и быстротой отклика, а жидкокристаллические модели более энергоэффективные, долговечны и не подвержены выгоранию экрана. Поэтому перед тем, как выбрать, что вам нужно: ЖК или плазма, определитесь с тем, что для вас самое главное в подобном устройстве.

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: Zn 2 SiO 4:Mn 2+ / BaAl 12 O 19:Mn 2+
• Красный: Y 2 O 3:Eu 3+ / Y0,65Gd 0,35 BO 3:Eu 3
• Синий: BaMgAl 10 O 17:Eu 2+

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 1280x768 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 1280x768 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.