MENU

Главная » Наука и образование » Техника и технологии

Как устроена и работает плазменная панель
16.05.2015, 19:48

Плазменные панели

Plasma Display Panel (PDP)

Всего лишь десять-пятнадцать лет назад лет назад писатели-фантасты в один голос предрекали появление в будущем огромных и абсолютно плоских телевизионных экранов. И вот теперь сказка наконец-то стала былью, и такой экран может купить любой желающий.
 
 

Устройство плазменных панелей


Принцип действия плазменной панели основан на свечении специальных люминофоров при воздействии на них ультрафиолетового излучения. В свою очередь это излучение возникает при электрическом разряде в среде сильно разреженного газа. При таком разряде между электродами с управляющим напряжением образуется проводящий “шнур”, состоящий из ионизированных молекул газа (плазмы). Поэтому-то газоразрядные панели, работающие на этом принципе, и получили название “газоразрядных” или, что тоже самое – “плазменных” панелей.
 

Конструкция

плазменная панель

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 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.
 
В ЖК-панелях принцип формирования картинки принципиально иной - там источник света находится позади матрицы, а для разделения цветов на RGB используются фильтры.
 
 

Почему плазменные панели лучше

 
Во-первых, плазменные панели гораздо безопаснее кинескопных телевизоров. Они не создают вредных магнитных и электрических полей, так как в них отсутствуют устройства развертки и высоковольтный источник анодного напряжения кинескопа. Плазменная панель не оказывает вредного влияния на человека и домашних животных и не притягивает пыль к поверхности экрана (большой плюс с точки зрения домохозяек!). Кроме того, что очень важно, они не имеют рентгеновского и какого-либо иного паразитного излучения.

Во-вторых, плазменные панели исключительно универсальны и позволяют использовать их не только в качестве телевизора, но и как дисплей персонального компьютера с большим размером экрана. Для этого все модели плазменных панелей помимо видеовхода (как правило, это обычный AV вход и вход S-VHS) оборудуются еще и VGA-входом. Поэтому такая панель будет незаменима при проведении презентаций, а также при использовании в качестве многофункционального информационного табло при ее подключении к выходу персонального компьютера или ноутбука. Ну, а поклонники домашнего мультимедиа и компьютерных игр будут просто в восторге: только представьте себе насколько выигрышнее будет выглядеть по сравнению с 17″ монитором на 42″ экране изображение, к примеру, кабины космического звездолета или виртуальное поле боя с космическими пришельцами!

В-третьих, “картинка” плазменной панели по своему характеру очень напоминает изображение в “настоящем” кинотеатре. Благодаря этому своему “кинематографическому” акценту плазма сразу же полюбилась поклонникам “домашнего кино” и прочно утвердилась как кандидат N1 в качестве высококачественного средства отображения в домашних кинотеатрах высокого класса. Тем более что размера экрана в 42″ в большинстве случаев оказывается вполне достаточно. Очевидно в расчете на “кинотеатральное” применение большинство плазменных панелей выпускается с форматом изображения 16:9, ставшем de-facto стандартом для систем домашнего театра.

В-четвертых, при столь солидном экране плазменные панели имеют исключительно компактные размеры и габариты. Толщина панели с размером экрана в 1 метр не превышает 9-12 см, а масса составляет всего 28-30 кг. По этим параметрам сегодня ни один другой тип средств отображения не может составит плазме хоть какую-то конкуренцию. Достаточно сказать, что цветной кинескоп со сравнимым размером экрана имеет глубину 70 см и весит более 120-150 кг! Проекционные телевизоры с обратной проекцией также особой стройностью не отличаются, а телевизоры с фронтальной проекцией, как правило, имеют малые яркости изображения. Светотехнические же параметры плазменных PDP панелей исключительно высоки: яркость изображения свыше 700 кд/м2 при контрастности не менее 500:1. И что очень важно, нормальное изображение обеспечивается в чрезвычайно широком угле зрения по горизонтали: в 160О. То есть уже сегодня PDP вышли на уровень самых передовых рубежей качества, достигнутых кинескопами за 100 лет своей эволюции. А ведь большеэкранные плазменные панели серийно выпускаются менее 5 лет, и они находятся в самом начале пути своего технологического развития.

В-пятых, плазменные панели чрезвычайно надежны. По данным фирмы Fujitsu их технический ресурс составляет не менее 60 000 часов (у очень хорошего кинескопа 15 000-20 000 часов), а процент брака не превышает 0.2%. То есть на порядок меньший общепринятых для цветных кинескопных телевизоров 1.5-2 %.

В-шестых, PDP практически не подвержены воздействию сильных магнитных и электрических полей. Это позволяет, к примеру, использовать их в системе домашнего театра совместно с акустическими системами с неэкранированными магнитами. Иногда это может быть важным, так как в отличие от кинотеатральной акустики многие “обычные” HI-FI колонки выпускаются с неэкранированной магнитной цепью. В традиционном домашнем кинотеатре на основе телевизора использовать эти колонки в качестве фронтальных очень затруднительно ввиду их сильного влияния на кинескоп телевизора. А в AV-системе на основе PDP – сколько угодно.

В-седьмых, благодаря малой глубине и относительно небольшой массе плазменные панели легко разместить в любом интерьере и даже повесить на стену в удобном для этого месте. С другим типом дисплея подобный фокус вряд ли удастся.
 
 

Прочие достоинства плазменной панели

 
  • Большая диагональ. Производить ЖК-матрицы больших диагоналей очень дорого и потому экономически невыгодно. С плазменными панелями всё ровно наоборот.
  • Панель не мерцает. Не мерцает, а значит не утомляет глаза, в отличие от обычных ЭЛТ-телевизоров с частотой обновления 50 Гц.
  • Лучшая цветопередача. Современные плазменные телевизоры способны отображать до 29 миллиардов цветовых оттенков. Это по праву считается одним из основных преимуществ плазмы.
  • Большие углы обзора. Ячейки плазменной панели светятся сами, им не нужны никакие "затворы", как в ЖК-панелях, регулирующие количество проходящего света. Поэтому угол обзора плазменной панели - почти 180 градусов во всех направлениях.
  • Время отклика. Время отклика плазменной панели аналогично ЭЛТ, то есть гораздо меньше, чем у любого ЖК-телевизора.
  • Яркость и контрастность. Контрастность плазменных панелей значительно выше, чем у ЖК-телевизоров. У современной панели она может достигать 10000:1. А яркость плазм абсолютно равномерна, поскольку подсветка в традиционном её понимании отсутствует.
  • Компактные габариты. Среднестатистическая плазменная панель не толще 10 см. Её можно легко прикрутить к стене, заказав специальный кронштейн.
 


Ложка дёгтя

 
  • Остаточное свечение. Эффект остаточного свечения характерен только для плазменных панелей. Это связано с тем, что регулярно активируемый газ излучает больше ультрафиолетового цвета. Неравномерность уровня яркости возникает, когда наработка разных ячеек от момента включения сильно отличается друг от друга. Говоря проще, если вы долго смотрите один и тот же канал, то его знак будет некоторое время просвечиваться на экране после переключения канала. Производители панелей, как могут, борются с этим недостатком, применяя скринсерверы и другие более хитрые технологии.
  • Деградация люминофора. Этот тот же процесс, что можно наблюдать и в обычных ЭЛТ-телевизорах. Время жизни панели исчисляется до потери половины яркости экрана. Для плазмы последнего поколения – это примерно 60000 часов.
  • Зернистость. Дешёвые плазменные телевизоры без поддержки HD страдают этим эффектом больше всего. Обращайте на него внимание при выборе бюджетной модели, и, если вдруг он будет раздражать, - отложите покупку до тех пор, пока не сможете приобрести модель более высокого класса.
  • Шумность. Большая часть выпускаемых сегодня плазм имеет вентиляторы охлаждения. Имейте это в виду и обязательно послушайте, насколько сильно шумит панель перед покупкой.


Таким образом, единственным серьезным на сегодня недостатком плазменных панелей по большому счету является только их большая цена. Впрочем по сравнению со стоимостью других устройств отображения информации с аналогичным размером экрана их относительная цена в пересчете на 1 см (или дюйм) диагонали изображения оказывается не столь большой.
 

 

Разбор характеристик


Принцип дальнейшего повествования будет таков: мы возьмём типовую табличку технических характеристик плазменной панели и пройдёмся по тем её строкам, на которые стоит обратить внимание. Итак:

 

Диагональ, разрешение


Диагонали плазменных панелей начинаются с 32-дюймов и заканчиваются на 103-х. Из всего этого диапазона, как уже было сказано выше, в России пока лучше всего продаются 42-дюймовые панели с разрешением 853x480 точек. Это разрешение называется EDTV (Extended Definition Television) и подразумевает под собой "телевидение повышенной чёткости". Такого телевизора будет достаточно для комфортного времяпрепровождения, поскольку в России пока не существует бесплатного телевидения высокой чёткости (High Definition TV - HDTV). Однако HDTV-телевизоры, как правило, технически более совершенны, лучше обрабатывают сигнал и даже способны "подтягивать" его до уровня HDTV. Получается, конечно, не очень, но эти попытки ценны сами по себе. К тому же, в магазинах уже можно купить фильмы, записанные в формате HD DVD.

Покупая HDTV-телевизор, обратите внимание на формат поддерживаемого сигнала. Самый распространённый - 1080i, то есть, 1080 строк с чересстрочным чередованием. Чересстрочное чередование принято считать не очень хорошим, поскольку будут заметны зубчики по краям объектов, но этот недостаток нивелируется высоким разрешением. Поддержка более совершенного формата 1080p с прогрессивной развёрткой пока встречается только на очень дорогих телевизорах последнего, девятого поколения. Существует также альтернативный формат 1080i - это 720p с меньшим разрешением, но зато с прогрессивной развёрткой. На глаз различие между двумя картинками найти будет сложно, так что при прочих равных 1080i предпочтительнее. Впрочем, большое количество телевизоров одновременно поддерживают и 720p, и 1080i, так что в этом плане никаких проблем с выбором у вас возникнуть не должно.

Пару слов скажем о различных технологиях улучшения изображения. Технологически так сложилось, что качество картинки панели в немалой степени зависит и от разнообразных программных ухищрений. У каждого производителя они свои, и бывает, что только их грамотное функционирование определяет все видимые глазу отличия в картинке между двумя телевизорами разных марок, но одной стоимости. Однако выбирать телевизор по количеству этих технологий всё же не стоит - лучше всмотреться в качество их работы, благо любоваться плазмами можно в любом нормальном магазине видеотехники сколько угодно времени.

Выбирая диагональ, в первую очередь имейте в виду – чем она больше, тем дальше от телевизора нужно сидеть. В случае 42-дюймовой панели ваш любимый диван должен быть удалён от неё на расстояние не менее трёх метров. Можно, конечно, сесть и ближе, но особенности формирования изображения на панели вас наверняка будет раздражать и мешать просмотру.
 
 

Соотношение сторон


Все плазменные телевизоры имеют панели с соотношением сторон 16:9. Стандартная телевизионная картинка 4:3 на таком экране будет смотреться нормально, просто неиспользуемая площадь экрана по бокам изображения будет залита чёрным. Или серым, если телевизор позволяет менять цвет заливки. Телевизор может попробовать растянуть изображение на весь экран, но результат этой операции, как правило, выглядит печально. В некоторых магазинах плазмы "вещают" именно в таком режиме - видимо, персоналу просто лень искать в меню галочку отключения функции масштабирования. В формате 16:9 в России пока никто не вещает. По умолчанию такое соотношение сторон используется только в HDTV.
 
 

Яркость


Существуют две характеристики панели, связанные с яркостью, - это яркость панели и яркость всего телевизора. Яркость панели нельзя оценить на готовом продукте, потому что перед ней всегда стоит светофильтр. Яркость же телевизора - это наблюдаемая яркость экрана после прохождения света через фильтр. Фактическая яркость телевизора никогда не превышает половины яркости панели. Однако в характеристиках телевизора указывается изначальная яркость, которую вы никогда не увидите. Это первый маркетинговый трюк.
Ещё одна особенность цифр, указываемых в спецификациях, связана с методом их получения. В целях защиты панели её яркость в расчёте на точку уменьшается пропорционально увеличению суммарной площади засветки. То есть если вы видите в характеристиках значение яркости 3000 кд/м2, знайте - она получается только при небольшой засветке, например, когда на чёрном фоне отображается несколько белых букв. Если инвертировать эту картинку, мы получим уже, например, 300 кд/м2.
 
 

Контрастность


С этим показателем также связаны две характеристики: контрастность при отсутствии окружающего света и в присутствии оного. Значение, указываемое в большинстве спецификаций, - это контрастность, замеренная в тёмной комнате. Таким образом, в зависимости от освещения, контрастность может падать с 3000:1 до 100:1.
 
 

Интерфейсные разъёмы


Подавляющее число плазменных телевизоров имеет, как минимум, SCART, VGA, S-Video, компонентный видеоинтерфейс, а также обычные аналоговые аудиовходы и выходы. Рассмотрим эти и другие разъёмы подробнее:
 
  • SCART - количество этих разъёмов может достигать трёх. Одно время они считались наиболее совершенными, пока не появился HDMI. Через SCART одновременно передаются аналоговый видеосигнал и стереозвук.
  • HDMI - кто-то может назвать это эволюционным преемником SCART. Через HDMI можно передавать HD-сигнал в разрешении 1080p вместе с восьмиканальным звуком. Благодаря выдающейся пропускной способности и миниатюрности разъёма, интерфейс HDMI поддерживают уже некоторые видеокамеры и DVD-плееры. А компания Panasonic поставляет со своими плазмами пульт с функцией HDAVI Control, позволяющей управлять не только телевизором, но и другой техникой, подключённой к нему через HDMI.
  • VGA - это обычный компьютерный аналоговый разъём. Через него к плазме можно подключить компьютер.
  • DVI-I - цифровой интерфейс для подключения всё того же компьютера. Однако встречается и другая техника, работающая через DVI-I.
  • S-Video - чаще всего используется для подключения DVD-проигрывателей, игровых приставок и, в редких случаях, компьютера. Обеспечивает хорошее качество изображения.
  • Компонентный видеоинтерфейс - интерфейс для передачи аналогового сигнала, когда каждая его составляющая идёт по отдельному кабелю. Благодаря этому компонентный сигнал - самый качественный их всех аналоговых. Для передачи звука используются аналогичные RCA-разъемы и кабели - каждый канал "бежит" по своему проводу.
  • Композитный видеоинтерфейс (на одном разъёме RCA) - в противовес компонентному обеспечивает наихудшее качество передачи сигнала. Используется один кабель и, как результат, - возможна потеря цветности и чёткости изображения.
 
 

Акустическая система


Не стоит питать иллюзий, что встроенные в телевизор маломощные динамики могут звучать хорошо. Даже если производитель клянётся в реализации многочисленных "улутшательных" технологии, звучать плазма будет на уровне, достаточном разве что для просмотра новостей. Впрочем, некоторые наиболее честные производители на наличии колонок внимания потребителя даже не акцентируют - да, они есть, но не более того. Насладиться настоящим звуком позволят только внешние и не самые дешёвые акустические системы.
 
 

Энергопотребление


Энергопотребление плазменного телевизора меняется в зависимости от отображаемой картинки. Поэтому не пугайтесь, если вам скажут что скромная 42-дюймовая панель "ест" 360 Вт. Уровень, указываемый в спецификации, отражает максимальное значение. При полностью белом экране потреблять плазма будет уже 280 Вт, а при полностью чёрном - 160 Вт.
 
 

В заключение


В заключение хочется дать пару советов. Самый главный - тщательно проверяйте панель на наличие "битых" пикселей, а точнее, точек, которые постоянно горят одним цветом. В случае обнаружения - требуйте замены, поскольку это считается недопустимым браком вне зависимости от количества таких пикселей. Не дайте недобросовестному продавцу провести себя - до пяти "битых" пикселей формально допустимы лишь для ЖК-панелей, да и то не самого высокого класса. И ещё имейте в виду, что некоторые модели телевизоров поставляются вместе с напольной подставкой, то есть, тумбочкой. Этот комплект выйдет дороже, но зато подставка будет точно гармонировать с телевизором и обеспечит ему хорошую устойчивость.
 
Категория: Техника и технологии | Добавил: SNEG (16.05.2015) | Автор: Анатолий Белов E W |
Теги:
телевидение, техника и технологии, люминесценция, плазменная панель
Просмотров: 868 | Загрузок: 0 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0

 
Похожие материалы из раздела "Наука и образование"
по ключевым словам материала (тегам)  
 
 
Наука и образование
 
 
Последние добавленные материалы в основных разделах:
  Общество и политика   Наука и образование Домашний очаг
 
  
 
 
avatar