Plazmová vs LCD TV: co je lepší? ("Plazma vs. LCD: Co je lepší?" - Phil Conner). Plazmový displej
Hlavním problémem ve vývoji technologií LCD pro sektor stolních počítačů se zdá být velikost monitoru, která ovlivňuje jeho cenu. Navzdory tomu se však dnes LCD monitory staly nespornými lídry na trhu displejů. Existují však i další technologie, které různí výrobci vytvářejí a vyvíjejí, a některé z těchto technologií se nazývají PDP (Plasma Display Panels) nebo jednoduše „plazma“ a FED (Field Emission Display).
Plazmové monitory
Vývoj plazmových displejů, který začal již v roce 1968, byl založen na využití plazmového efektu, objeveného na University of Illinois v roce 1966. Nyní je princip monitoru založen na plazmové technologii: efekt záře používá se inertní plyn pod vlivem elektřiny. Přibližně stejnou technologií fungují neonové lampy. Všimněte si, že silné magnety, které tvoří dynamické zvukové emitory umístěné vedle obrazovky, nijak neovlivňují obraz, protože v plazmových zařízeních, stejně jako v LCD, neexistuje nic takového jako elektronový paprsek, a zároveň všechny prvky CRT, na které působí vibrace.
K tvorbě obrazu v plazmovém displeji dochází v prostoru širokém přibližně 0,1 mm mezi dvěma skleněnými deskami naplněnými směsí vzácných plynů – xenonem a neonem. Nejtenčí průhledné vodiče nebo elektrody jsou aplikovány na přední průhlednou desku a reciproční vodiče jsou aplikovány na zadní stranu. Přivedením elektrického napětí na elektrody je možné způsobit rozpad plynu v požadovaném článku doprovázený emisí světla, které tvoří požadovaný obraz. První panely, vyplněné převážně neonem, byly jednobarevné a měly charakteristickou oranžovou barvu. Problém vytvoření barevného obrazu byl vyřešen aplikací fosforů primárních barev - červené, zelené a modré, v triádách sousedních buněk a výběrem směsi plynů, která při výboji vyzařuje oku neviditelné ultrafialové záření, které excituje fosfory a vytváří již viditelný barevný obrázek.
Ovšem tradiční plazmové obrazovky na panelech s výbojem stejnosměrný proud Existuje také řada nevýhod způsobených fyzikou procesů probíhajících v tomto typu výbojových článků. Faktem je, že při relativní jednoduchosti a vyrobitelnosti stejnosměrného panelu jsou slabým místem elektrody výbojové mezery, které podléhají intenzivní erozi. To výrazně omezuje životnost zařízení a neumožňuje dosažení vysokého jasu obrazu, což omezuje vybíjecí proud. V důsledku toho není možné získat dostatečný počet barevných odstínů, omezený v typickém případě na šestnáct gradací, a výkon vhodný pro zobrazení plnohodnotného televizního nebo počítačového obrazu. Z tohoto důvodu byly plazmové obrazovky běžně používány jako zobrazovací panely pro zobrazování alfanumerických a grafické informace. Problém je zásadně vyřešen fyzické úrovni nanesením dielektrického ochranného povlaku na výbojové elektrody.
V moderních plazmových displejích používaných jako monitory k počítači se používá tzv. technologie - plasmavision - jedná se o soubor buněk, jinak řečeno pixelů, které se skládají ze tří subpixelů, které přenášejí barvy - červené, zelené a modré. Plyn v plazmovém stavu se používá k reakci s fosforem v každém subpixelu za vzniku barvy (červené, zelené nebo modré). Každý subpixel je individuálně elektronicky řízen a produkuje více než 16 milionů různých barev. V moderní modely každý jednotlivý bod červené, modré nebo zelené barvy může svítit jednou z 256 úrovní jasu, což po vynásobení dává asi 16,7 milionů odstínů kombinovaného barevného pixelu. V počítačovém žargonu se tato barevná hloubka nazývá „True Color“ a je považována za zcela dostatečnou pro přenos obrazu ve fotografické kvalitě.
Když už mluvíme o funkčnosti plazmového monitoru, můžeme říci, že obrazovka má následující funkční výhody:
Široký pozorovací úhel horizontálně i vertikálně (160 stupňů nebo více).
Velmi rychlá doba odezvy (4 µs na řádek).
Vysoká čistota barev, ekvivalentní čistotě tří základních barev CRT.
Jednoduchost při výrobě velkoformátových panelů, nedosažitelná tenkovrstvým technologickým postupem.
Tenká tloušťka (výbojový panel má tloušťku asi jeden centimetr a méně a řídicí elektronika přidá ještě pár centimetrů).
Kompaktnost (hloubka nepřesahuje 10 - 15 cm) a lehkost při dostatečně velkých velikostech obrazovky (40 - 50 palců).
Vysoká obnovovací frekvence (asi pětkrát lepší než LCD panel).
Nedostatek blikání a rozmazání pohybujících se objektů, ke kterým dochází během digitálního zpracování.
Vysoký jas, kontrast a čistota při absenci geometrického zkreslení obrazu.
Široký teplotní rozsah.
Absence problémů s konvergencí elektronových paprsků a jejich zaostřováním je vlastní všem plochým panelovým displejům.
Žádný nerovnoměrný jas přes obrazovku.
100% využití plochy obrazovky pro obraz.
Absence rentgenového a jiného zdraví škodlivého záření, protože se nepoužívá vysoké napětí.
Imunita vůči magnetickým polím.
Není třeba zarovnávat obrázek.
Mechanická síla.
Široký teplotní rozsah.
Díky krátké době odezvy jsou vhodné pro zobrazování video a televizních signálů.
Vyšší spolehlivost.
To vše dělá plazmové displeje velmi atraktivními pro použití. Jednou z nevýhod je však omezené rozlišení většiny stávajících plazmových monitorů, které nepřesahuje 640x480 pixelů. Výjimkou jsou modely Pioneer PDP-V501MX a 502MX. Poskytuje skutečné rozlišení 1280 x 768 pixelů, tento displej má dnešní maximální velikost obrazovky 50 palců úhlopříčně (110x62 cm) a dobrý indikátor jasu (350 Nit), díky nová technologie tvorba buněk a zlepšený kontrast. Mezi nevýhody plazmových displejů patří také nemožnost „sšít“ několik displejů do „videostěny“ s přijatelnou mezerou díky přítomnosti širokého rámečku po obvodu obrazovky.
Skutečnost, že komerční plazmové displeje obvykle začínají na čtyřiceti palcích, naznačuje, že menší displeje není ekonomicky životaschopné vyrábět, což je důvod, proč plazmové panely nevidíme například v přenosných počítačích. Tento předpoklad podporuje další skutečnost: úroveň spotřeby energie těchto monitorů naznačuje, že jsou připojeny k síti a neponechávají žádnou možnost provozu na baterie. Dalším nepříjemným efektem známým odborníkům je interference, „překrývání“ mikrovýbojů v sousedních prvcích obrazovky. V důsledku tohoto „mixování“ se přirozeně zhoršuje kvalita obrazu.
Mezi nevýhody plazmových displejů patří také to, že např. průměrný bílý jas plazmových displejů je v současnosti u všech velkých výrobců cca 300 cd/m2.
Obecná charakteristika metod obrazového výstupu
Existují dva hlavní způsoby zobrazení obrázku: vektor metoda a bitmapa metoda.
vektorová metoda . Při této metodě kreslící nástroj kreslí pouze obraz figury a jeho dráha je určena zobrazeným obrázkem. Obraz se skládá z grafických primitiv: úsečky - vektory, oblouky, kružnice atd. vzhledem ke složitosti konstrukce systému řízení paprsku, který poskytuje rychlé a přesné podél složité trajektorie, tato metoda dosud nenašla široké uplatnění.
Rastrová metoda naskenuje celý výstupní povrch obrazu a poskytne kreslicí prvek, který je schopen zanechat viditelnou stopu. Dráha nástroje je konstantní a nezávisí na zobrazeném obrázku, ale nástroj může a nemusí kreslit jednotlivé body. V případě použití Video monitoru jako nástroje pro kreslení obrazu se používá řízený paprsek černobílý obrázek a tři základní paprsky (červený, zelený, modrý) pro barevný obraz. Paprsek snímá rastr řádek po řádku a způsobuje záři fosforu usazeného na vnitřním povrchu obrazovky, Obr. 29.
V tomto případě, když se paprsek pohybuje zleva doprava, je zapnutý, a když se vrací zprava doleva, je vypnutý. Každý řádek je rozdělen na určitý počet bodů - pixelů (Picture Elements - elementární obrázky), přičemž osvětlení každého z nich může být řízeno zařízením tvořícím obraz (grafickou kartou).
Rýže. 29 - Progresivní skenování
V systémech s progresivní nebo neprokládané paprsek prochází stejnými liniemi v různých rámech (obr. 29) a v systémech s prokládaný paprsek prochází čarami posunutými o polovinu rozteče čar, a proto paprsek prochází celým povrchem snímku ve dvou cyklech snímání snímků. To umožňuje snížit na polovinu horizontální snímací frekvenci a následně i rychlost zobrazování obrazových bodů na obrazovce (obr. 30).
Rýže. 30 - Prokládání
Vzhledem k tomu, že setrvačnost lidského vidění je na frekvenci 40-60 Hz, frekvence změny snímku by neměla být nižší než tato hodnota, aby člověk tuto změnu nepostřehl, tzn. při 50Hz. Aby byl zajištěn vysoce kvalitní obraz na obrazovce, měl by mít paprsek co nejvíce více množství zářící body na obrazovce. Například: 600 řádků s 800 body na každém řádku. Frekvence linek tedy bude:
50Hz x (600)=30 000Hz=30kHz
Současně je pro zobrazení každého bodu vyžadována frekvence:
30 kHz x 800 = 24 000 kHz = 48 MHz
A to už je vysoká frekvence pro elektronické obvody.
Sousední body výstupního signálu navíc nejsou vzájemně propojeny, takže frekvence řízení intenzity paprsku musí být dále zvýšena o 25% a pak bude asi 60 MHz.
Tuto šířku pásma musí poskytovat všechna zařízení video cesty: video zesilovače, signálové linky rozhraní a samotný grafický adaptér. Ve všech těchto fázích zpracování a přenosu signálu způsobuje vysoká frekvence technické potíže. Aby se snížila frekvence čar, je obraz prokládaný v jednom polovičním snímku:
dokonceřádky jsou zvýrazněny v jednom polorámci;
zvláštnířádky - v jiném polorámci.
Kvalita obrazu však vyžaduje zvýšení snímkové frekvence, aby se eliminovalo blikání obrazu, stejně jako zvětšení velikosti obrazovky monitoru, na které se zobrazuje samotný obraz. V tomto případě platí, že čím vyšší frekvence, tím nižší je výkon grafického systému při vytváření obrázků.
Existuje tedy několik optimálních poměrů mezi prací grafického editoru a monitoru výstupu obrazu: grafický editor je hlavní zařízení a monitor se svými generátory skenování musí poskytovat specifikované parametry synchronizace pro skenování paprsku a snímku.
Klasifikace monitoru
Monitor- zařízení určené k vizuálnímu zobrazování informací. Moderní monitor se skládá z krytu, napájecího zdroje, ovládacích desek a obrazovky. Informace (video signál) pro výstup na monitor pochází z počítače přes grafickou kartu nebo z jiného zařízení, které generuje video signál.
Podle typu zobrazovaných informací se monitory dělí na:
displeje, které zobrazují pouze alfanumerické informace;
displeje zobrazující pseudografické znaky.
vector (vector-scan display) - laserová světelná show;
rastr-scan displej - používá se téměř v každém grafickém subsystému PC.
alfanumerický [systém zobrazení znaků - od MDA]
graphic pro zobrazení textových a grafických informací (včetně videa).
Podle typu obrazovky:
CRT- na bázi katodové trubice (CRT);
LCD- monitory z tekutých krystalů (anglický displej z tekutých krystalů, LCD);
Plazma- na základě plazmového panelu (plazmový zobrazovací panel, PDP, plynový plazmový zobrazovací panel);
Projektor- videoprojektor a plátno umístěné samostatně nebo kombinované v jednom pouzdře;
OLED monitor- na Technologie OLED(anglicky organic light-emitting diode - organic light-emitting diode).
Podle typu řízení existují:
Digitální;
Analogový.
Podle rozměru zobrazení:
dvourozměrný (2D) - jeden obrázek pro obě oči
trojrozměrný (3D) - pro každé oko se vytvoří samostatný obraz, aby se získal efekt objemu.
Podle typu propojovacího kabelu
kompozitní;
oddělené;
katodové monitory
Nejdůležitějším prvkem takového monitoru je kineskop, nazývaný také katodová trubice. CRT je elektronické vakuové zařízení ve skleněné baňce, v jejímž hrdle je elektronová pistole a ve spodní části je obrazovka pokrytá fosforem. Při zahřátí elektronové dělo emituje proud elektronů, které se vysokou rychlostí řítí směrem k obrazovce. Proud elektronů (elektronový paprsek) prochází zaostřovacími a vychylovacími cívkami, které jej směřují do konkrétního bodu na stínítku pokrytém fosforem. Vlivem dopadů elektronů fosfor vydává světlo, které vidí uživatel sedící před obrazovkou počítače.
CRT používají tři vrstvy fosforu: Červené, zelená A modrý. K vyrovnání toku elektronů se používá tzv. stínová maska - kovová deska se štěrbinami nebo otvory, které oddělují červený, zelený a modrý fosfor do skupin po třech bodech každé barvy. Kvalita obrazu je určena typem použité masky stínu; ostrost obrazu je ovlivněna vzdáleností mezi skupinami fosforu (rozteč bodů).
Na Obr. 31 ukazuje typickou katodovou trubici v řezu.
Rýže. 31 - Barevná CRT v kontextu: 1 - elektronová děla; 2 - elektronové paprsky; 3 - zaostřovací cívka; 4 - vychylovací cívky; 5 - anoda; 6 - maska stínu; 7 - fosfor; 8 – maska a fosforová zrna ve zvětšení.
Chemická látka používaná jako fosfor se vyznačuje dobou dosvitu, která odráží dobu trvání záře fosforu po vystavení elektronovému paprsku. Doba dosvitu a obnovovací frekvence snímku se musí shodovat, aby na snímku nedocházelo ke znatelnému blikání (je-li doba dosvitu velmi krátká) a nedocházelo k rozmazání a zdvojení hran v důsledku skládání po sobě jdoucích snímků (pokud je doba dosvitu je to moc dlouhé).
Elektronový paprsek se pohybuje velmi rychle a sleduje obrazovku v řádcích zleva doprava a shora dolů po dráze zvané rastr. Perioda horizontálního skenování je určena rychlostí, kterou se paprsek pohybuje po obrazovce. V procesu skenování (pohybu po obrazovce) paprsek působí na ty elementární části fosforové vrstvy obrazovky, kde by se měl obraz objevit. Intenzita paprsku se neustále mění, v důsledku čehož se mění jas záře odpovídajících částí obrazovky. Protože záře velmi rychle mizí, elektronový paprsek musí znovu a znovu procházet stínítkem a obnovovat jej. Tento proces se nazývá regenerace Snímky.
U většiny monitorů je obnovovací frekvence, nazývaná také vertikální obnovovací frekvence, v mnoha režimech přibližně 85 Hz, tzn. Obraz na obrazovce se aktualizuje 85krát za sekundu. Snížení obnovovací frekvence má za následek blikání obrazu, což je pro oči velmi únavné. Čím vyšší je tedy obnovovací frekvence, tím pohodlněji se uživatel cítí.
Je velmi důležité, aby obnovovací frekvence monitoru odpovídala frekvenci, na kterou je grafický adaptér nastaven. Pokud taková shoda neexistuje, obraz se na obrazovce vůbec nezobrazí a monitor může selhat. Obecně platí, že grafické adaptéry poskytují mnohem vyšší obnovovací frekvenci, než podporuje většina monitorů. Proto je počáteční obnovovací frekvence, definovaná pro většinu grafických adaptérů, aby se zabránilo poškození monitoru, 60 Hz.
V současné době lze monitory založené na CRT považovat za zastaralé.
LCD monitory
Obrazovky LCD monitorů (Liquid Crystal Display, monitory s tekutými krystaly (LCD monitory)) jsou vyrobeny z látky, která je v tekutém stavu, ale zároveň má některé vlastnosti vlastní krystalickým tělesům. Ve skutečnosti se jedná o kapaliny s anizotropií vlastností (zejména optických vlastností) spojenou s uspořádaností v orientaci molekul.
Kupodivu jsou tekuté krystaly téměř o deset let starší než CRT, první popis těchto látek byl proveden již v roce 1888. Dlouho však nikdo nevěděl, jak je uvést do praxe, a kromě fyziků nebyly pro nikoho zajímavé. a chemiků. Na konci roku 1966 předvedla RCA Corporation prototyp LCD monitoru - digitální hodiny.
Sharp Corporation hrála významnou roli ve vývoji technologie LCD. Stále patří mezi technologické lídry. První kalkulačka CS10A na světě byla vyrobena v roce 1964 touto společností. V říjnu 1975 byly vyrobeny první kompaktní digitální hodinky pomocí technologie TN LCD. V druhé polovině 70. let začal přechod od osmisegmentových indikátorů tekutých krystalů k výrobě matic s adresováním každého bodu. Takže v roce 1976 Sharp vydal černobílá televize s úhlopříčkou obrazovky 5,5 palce, vyrobené na základě matice LCD s rozlišením 160x120 pixelů.
Princip činnosti LCD monitorů
Provoz LCD monitorů je založen na fenoménu polarizace světelného toku. Je známo, že takzvané polaroidové krystaly jsou schopny propustit pouze tu složku světla, jejíž vektor elektromagnetické indukce leží v rovině rovnoběžné s optickou rovinou polaroidu. Pro zbytek světelný tok polaroid bude neprůhledný. Polaroid tedy světlo jakoby „prosívá“, tento efekt se nazývá polarizace světla. Když byly studovány kapalné látky, jejichž dlouhé molekuly jsou citlivé na elektrostatická a elektromagnetická pole a jsou schopné polarizovat světlo, bylo možné polarizaci řídit. Tyto amorfní látky se pro svou podobnost s krystalickými látkami v elektrooptických vlastnostech a také pro schopnost zaujmout tvar nádoby nazývaly tekuté krystaly.
Obrazovka LCD monitoru je pole malých segmentů (nazývaných pixely), se kterými lze manipulovat a zobrazovat informace. LCD monitor má několik vrstev, kde klíčovou roli hrají dva panely vyrobené z bezsodíkového a velmi čistého skleněného materiálu zvaného substrát nebo substrát, které mezi sebou ve skutečnosti obsahují tenkou vrstvu tekutých krystalů, obr. 32.
Rýže. 32 - Struktura obrazovky LCD monitoru
Panely mají drážky, které vedou krystaly a dávají jim speciální orientaci. Strie jsou uspořádány tak, že jsou paralelní na každém panelu, ale kolmé mezi dvěma panely. Podélné drážky se získají umístěním tenkých filmů z průhledného plastu na povrch skla, který se pak speciálním způsobem zpracuje. V kontaktu s drážkami jsou molekuly v tekutých krystalech orientovány ve všech buňkách stejně.
Molekuly jedné z odrůd tekutých krystalů (nematics) v nepřítomnosti napětí otáčejí vektor elektrického (a magnetického) pole ve světelné vlně o určitý úhel v rovině kolmé k ose šíření paprsku. Aplikace drážek na povrchu skla umožňuje zajistit stejný úhel natočení polarizační roviny pro všechny články. Oba panely jsou velmi blízko u sebe.
Panel z tekutých krystalů je osvětlen světelným zdrojem (podle toho, kde se nachází, panely z tekutých krystalů fungují odrazem nebo prostupem světla).
Rovina polarizace světelného paprsku se při průchodu jedním panelem otočí o 90°, Obr. 33.
Rýže. 33 - Otočte rovinu polarizace světelného paprsku
Když se objeví elektrické pole, molekuly tekutých krystalů se částečně seřadí vertikálně podél pole, úhel rotace roviny polarizace světla se změní od 90 stupňů a světlo prochází tekutými krystaly bez překážek, obr. 34.
Rýže. 34 - Poloha molekul v přítomnosti elektrického pole
Rotace roviny polarizace světelného paprsku je okem nepostřehnutelná, takže bylo nutné přidat skleněné panely dvě další vrstvy, což jsou polarizační filtry. Tyto filtry propouštějí pouze tu složku světelného paprsku, pro kterou polarizační osa odpovídá zadané. Proto při průchodu polarizátorem bude světelný paprsek zeslaben v závislosti na úhlu mezi jeho rovinou polarizace a osou polarizátoru. Při absenci napětí je článek průhledný, protože první polarizátor propouští pouze světlo s odpovídajícím polarizačním vektorem. Vektor polarizace světla se díky tekutým krystalům otáčí a v době, kdy paprsek prochází k druhému polarizátoru, je již natočen tak, aby bez problémů prošel druhým polarizátorem, obr. 35a.
Rýže. 35 - Průchod světla bez přítomnosti elektrického pole (a) a za přítomnosti (b)
V přítomnosti elektrického pole dochází k rotaci polarizačního vektoru o menší úhel, čímž se druhý polarizátor stává pro záření pouze částečně transparentním. Pokud je rozdíl potenciálů takový, že k rotaci roviny polarizace v tekutých krystalech vůbec nedochází, pak bude světelný paprsek zcela pohlcen druhým polarizátorem a obrazovka se při osvětlení zezadu bude jevit jako černá. přední (osvětlovací paprsky jsou zcela pohlceny stínítkem) Obr. 35b. Pokud umístíte velké množství elektrod, které vytvářejí různá elektrická pole, na oddělená místa obrazovky (buňky), pak bude možné při správné kontrole potenciálů těchto elektrod zobrazit na obrazovce písmena a další obrazové prvky . Elektrody jsou umístěny v průhledném plastu a mohou mít libovolný tvar.
Technologické inovace umožnily omezit velikost elektrod na velikost malého bodu, respektive lze umístit více elektrod na stejnou plochu obrazovky, což zvyšuje rozlišení LCD monitoru a umožňuje zobrazit i složité obrázky v barvě.
Pro zobrazení barevného obrazu musí být monitor podsvícený, aby světlo vycházelo ze zadní strany LCD. To je nezbytné, aby bylo možné pozorovat kvalitní obraz, i když prostředí není jasné. Barva se získává pomocí tří filtrů, které extrahují tři hlavní složky z emise zdroje bílého světla. Kombinací tří základních barev pro každý bod nebo pixel na obrazovce je možné reprodukovat jakoukoli barvu.
V případě barvy existuje několik možností: můžete vytvořit několik filtrů za sebou (vede k malému zlomku procházejícího záření), můžete využít vlastnosti buňky z tekutých krystalů - při změně intenzity elektrického pole úhel rotace roviny polarizace záření se mění různě pro světelné složky s různě dlouhými vlnami. Touto vlastností lze odrážet (nebo absorbovat) záření dané vlnové délky (problémem je nutnost přesně a rychle měnit napětí). Jaký mechanismus se použije, záleží na konkrétním výrobci. První metoda je jednodušší, druhá efektivnější.
První LCD byly velmi malé, kolem 8 palců, zatímco dnes dosáhly velikosti 15" pro použití v laptopech a pro stolní počítače se vyrábí 20" a větší LCD monitory. Po zvýšení velikosti následuje zvýšení rozlišení, což má za následek vznik nových problémů, které byly vyřešeny pomocí vznikajících speciálních technologií. Jednou z prvních obav byla potřeba standardu, který by definoval kvalitu zobrazení při vysokých rozlišeních. Prvním krokem k cíli bylo zvýšení úhlu natočení roviny polarizace světla v krystalech z 90° na 270° pomocí technologie STN.
STN je zkratka pro "Super Twisted Nematic". Technologie STN umožňuje zvýšit torzní úhel (torzní úhel) orientace krystalů uvnitř LCD displeje z 90° na 270°, což poskytuje lepší kontrast obrazu při zvětšení monitoru.
Často se buňky STN používají v párech. Toto provedení se nazývá DSTN (Double Super Twisted Nematic), ve kterém se jeden dvouvrstvý článek DSTN skládá ze 2 článků STN, jejichž molekuly se během provozu otáčejí v opačných směrech. Světlo, procházející takovou strukturou v „uzamčeném“ stavu, ztrácí většinu své energie. Kontrast a rozlišení DSTN je poměrně vysoké, takže bylo možné vyrobit barevný displej, ve kterém jsou tři LCD buňky a tři primární barevné optické filtry na pixel. Barevné displeje nejsou schopny pracovat s odraženým světlem, takže podsvícení je jejich povinným atributem. Pro zmenšení rozměrů je lampa umístěna na boku a naproti ní je zrcadlo.
Rýže. 36 - LCD podsvícení
Buňky STN se také používají v režimu TSTN (Triple Super Twisted Nematic), kde jsou přidány dvě tenké vrstvy polymerového filmu pro zlepšení reprodukce barev barevných displejů nebo pro zajištění dobrá kvalita monochromatické monitory.
Pojem pasivní matice pochází z rozdělení monitoru na body, z nichž každý může díky elektrodám nezávisle na ostatních nastavit orientaci roviny polarizace paprsku, takže ve výsledku může být každý takový prvek individuálně osvětlené pro vytvoření obrazu. Matice se nazývá pasivní, protože technologie pro vytváření LCD displejů, která byla popsána výše, nemůže poskytnout rychlou změnu informací na obrazovce. Obraz je tvořen řádek po řádku postupným přiváděním řídicího napětí do jednotlivých článků, které je činí transparentními. Kvůli poměrně velké elektrické kapacitě článků se napětí na nich nemůže dostatečně rychle měnit, takže aktualizace obrazu je pomalá. Takový displej má mnoho nevýhod, pokud jde o kvalitu, protože obraz se na obrazovce nezobrazuje plynule a chvěje. Nízká rychlost změny průhlednosti krystalů neumožňuje správné zobrazení pohyblivých obrázků.
K řešení některých výše popsaných problémů se používají speciální technologie Pro zlepšení kvality dynamického obrazu bylo navrženo zvýšení počtu řídicích elektrod. To znamená, že celá matice je rozdělena do několika nezávislých podmatic (Dual Scan DSTN - dvě nezávislá pole skenování obrazu), z nichž každá obsahuje menší počet pixelů, takže jejich sekvenční ovládání zabere méně času. V důsledku toho lze zkrátit dobu setrvačnosti LC.
V současné době jsou hlavní technologie při výrobě LCD displejů: TN + film, IPS (SFT) a MVA. Tyto technologie se liší geometrií povrchů, polymerem, ovládací deskou a přední elektrodou. Velký význam má čistota a typ polymeru s vlastnostmi kapalných krystalů, který se používá ve specifických vývoji.
TN + film (Twisted Nematic + film)
TN + film je nejjednodušší technologie. Filmová část v názvu technologie znamená další vrstvu sloužící ke zvětšení pozorovacího úhlu (cca od 90° do 150°). V současné době se předpona filmu často vynechává a takové matice nazývá jednoduše TN. Bohužel nebyl dosud nalezen způsob, jak zlepšit kontrast a dobu odezvy pro panely TN, a doba odezvy pro tento typ matice je v současné době jedna z nejlepších, ale úroveň kontrastu nikoli.
TN matice funguje takto: pokud na pixely není přivedeno žádné napětí, tekuté krystaly (a polarizované světlo, které propouštějí) se vzájemně otočí o 90° ve vodorovné rovině v prostoru mezi dvěma deskami. A jelikož směr polarizace filtru na druhé desce svírá se směrem polarizace filtru na první desce úhel 90°, prochází jím světlo. Pokud jsou červené, zelené a modré subpixely plně osvětleny, vytvoří se na obrazovce bílá tečka.
NA ctnosti technologie zahrnují nejkratší dobu odezvy mezi moderními matricemi a také nízkou cenu.
Nedostatky: Nejhorší reprodukce barev, nejmenší pozorovací úhly.
IPS (In-Plane Switching) nebo SFT (Super Fine TFT)
Technologie In-Plane Switching (Super Fine TFT) byla vyvinuta společnostmi Hitachi a NEC. Tyto společnosti používají tyto dva různé názvy pro stejnou technologii - NEC technologies ltd. používá SFT, zatímco Hitachi používá IPS. Technologie měla za cíl zbavit se nedostatků TN + filmu. Zpočátku však IPS dokázalo dosáhnout zvýšení pozorovacího úhlu až o 170 °, stejně jako vysokého kontrastu a reprodukce barev, doba odezvy zůstala na nízké úrovni.
Pokud na IPS není přivedeno žádné napětí, molekuly tekutých krystalů se neotáčejí. Druhý filtr je vždy natočen kolmo k prvnímu a neprochází jím žádné světlo. Proto se zobrazení černé barvy blíží ideálu. Pokud tranzistor selže, „rozbitý“ pixel pro panel IPS nebude bílý, jako u matice TN, ale černý.
Když je přivedeno napětí, molekuly tekutých krystalů rotují kolmo ke své výchozí poloze a propouštějí světlo.
IPS byl nyní nahrazen různými modifikacemi technologie S-IPS (Super-IPS), která zdědí všechny výhody technologie IPS se současným zkrácením doby odezvy a také zvýšením kontrastu.
Výhody: vynikající reprodukce barev, široké pozorovací úhly
Nedostatky A: dlouhá doba odezvy, vysoké náklady.
VA (vertikální zarovnání)
Matrice MVA / PVA jsou považovány za kompromis mezi TN a IPS, a to jak z hlediska nákladů, tak spotřebitelských kvalit. MVA (Multi-domain Vertical Alignment). Tato technologie byla vyvinuta společností Fujitsu jako kompromis mezi technologiemi TN a IPS. Horizontální a vertikální pozorovací úhly pro matice MVA jsou 160° (u moderních modelů monitorů až 176-178°), přičemž díky použití akceleračních technologií (RTC) nejsou tyto matice v době odezvy daleko za TN + Film, ale výrazně převyšují charakteristiky posledně jmenované barevné hloubky a věrnosti.
MVA je nástupcem technologie VA představené v roce 1996 společností Fujitsu. Tekuté krystaly matrice VA jsou při vypnutém napětí vyrovnány kolmo k druhému filtru, to znamená, že nepropouštějí světlo. Po přivedení napětí se krystaly otočí o 90° a na obrazovce se objeví světlý bod. Stejně jako v maticích IPS, pixely nepropouštějí světlo bez napětí, takže když selžou, jsou viditelné jako černé tečky.
Ctnosti Technologie MVA jsou sytě černé a postrádají jak spirálovou krystalovou strukturu, tak dvojité magnetické pole.
Nedostatky MVA versus S-IPS: Ztráta detailů ve stínech při kolmém pohledu, vyvážení barev obrazu závislé na úhlu pohledu.
Analogy MVA jsou technologie:
PVA (Patterned Vertical Alignment) od společnosti Samsung.
Super PVA od Samsungu.
Super MVA od CMO.
Hlavní technické vlastnosti LCD monitory
Povolení- horizontální a vertikální rozměry vyjádřené v pixelech. Na rozdíl od CRT monitorů mají LCD jedno pevné rozlišení, zbytek je dosažen interpolací;
Velikost bodu(velikost pixelu) - vzdálenost mezi středy sousedních pixelů. Přímo souvisí s fyzickým rozlišením;
Poměr stran obrazovky (proporcionální formát) - poměr šířky k výšce (5:4, 4:3, 16:9 atd.);
Viditelná úhlopříčka- velikost samotného panelu, měřeno diagonálně. Zobrazovací plocha také závisí na formátu: monitor 4:3 má větší plochu než monitor 16:9 se stejnou úhlopříčkou;
Kontrast- poměr jasu nejsvětlejších a nejtmavších bodů. Některé monitory používají adaptivní úroveň podsvícení pomocí přídavných lamp, pro ně uváděný kontrast (nazývaný dynamický) neplatí pro statický obraz;
Jas- množství světla vyzařovaného displejem, obvykle měřené v kandelách na metr čtvereční;
Doba odezvy- minimální doba potřebná k tomu, aby pixel změnil svůj jas;
Úhel pohledu- úhel, pod kterým pokles kontrastu dosáhne určeného, pro různé typy matic a od různých výrobců počítají jinak a často se nedají srovnávat.
Výhody a nevýhody LCD monitorů
K jejich výhod LCD lze klasifikovat jako:
malá velikost a hmotnost ve srovnání s CRT;
LCD monitory, na rozdíl od CRT, nemají viditelné blikání, vady zaostřování paprsku, interference od magnetických polí, problémy s geometrií a jasností obrazu;
Spotřeba energie LCD monitorů může být v závislosti na modelu, nastavení a výstupním obrazu výrazně nižší;
Spotřeba LCD monitorů je z 95 % dána výkonem podsvícení resp LED matice LCD podsvícení.
Na druhou stranu LCD monitory také nějaké mají nedostatky, často zásadně obtížné odstranit, například:
Na rozdíl od CRT dokážou zobrazit čistý obraz pouze v jednom („standardním“) rozlišení. Zbytek je dosažen ztrátovou interpolací;
Barevný gamut a přesnost barev jsou nižší než u plazmových panelů a CRT. Na mnoha monitorech je neodstranitelná nerovnoměrnost v přenosu jasu (pásma v gradientech);
Mnoho LCD monitorů má relativně nízký kontrast a hloubku černé. Široce používaný lesklý povrch matrice ovlivňují pouze subjektivní kontrast v okolních světelných podmínkách;
Vzhledem k přísným požadavkům na konstantní tloušťku matric vzniká problém rovnoměrné barevné nerovnoměrnosti (nerovnosti podsvícení);
Skutečná rychlost změny obrazu také zůstává nižší než u CRT a plazmových displejů;
Závislost kontrastu na pozorovacím úhlu je stále značnou nevýhodou technologie;
Maximální přípustný počet vadných pixelů v závislosti na velikosti obrazovky je stanoven v mezinárodní standard ISO 13406-2 (v Rusku - GOST R 52324-2005). Norma definuje 4 kvalitativní třídy pro LCD monitory. Nejvyšší třída - 1, vůbec neumožňuje přítomnost vadných pixelů. Nejnižší, 4, umožňuje až 262 vadných pixelů na 1 milion pracovníků.
Plazmové monitory
Velikost byla vždy hlavní překážkou při vytváření širokoúhlých monitorů. Monitory větší než 24", vytvořené pomocí CRT technologie byly příliš těžké a objemné. LCD monitory jsou ploché a lehké, ale obrazovky větší než 20" byly příliš drahé. Plazmová technologie nové generace je ideální pro velké obrazovky.
Myšlenka plazmového panelu nepocházela z čistě vědeckého zájmu. Žádná ze stávajících technologií si nedokázala poradit se dvěma jednoduchými úkoly: dosáhnout vysoce kvalitní reprodukce barev bez nevyhnutelné ztráty jasu a vytvořit širokoúhlý televizor, který nezabere celou plochu místnosti. A plazmové panely (PDP), tedy pouze teoreticky, by takový problém mohly vyřešit. Experimentální plazmové obrazovky byly zpočátku monochromatické (oranžové) a mohly uspokojit pouze poptávku konkrétních spotřebitelů, kteří potřebovali především velkou plochu obrazu. Proto první várku PDP (asi tisíc kusů) koupila newyorská burza.
Směr plazmových monitorů byl oživen poté, co bylo zcela jasné, že ani LCD monitory, ani CRT nebyly schopny levně poskytnout obrazovky s velkými úhlopříčkami (více než jednadvacet palců). K PDP se proto opět vrátili přední výrobci spotřebitelských televizorů a počítačových monitorů jako Hitachi, NEC a další.
Principem činnosti plazmového panelu je řízený studený výboj zředěného plynu (xenon nebo neon) v ionizovaném stavu (studená plazma). Pracovním prvkem (pixelem), který tvoří jeden bod obrazu, je skupina tří subpixelů odpovědných za tři základní barvy. Každý subpixel je samostatná mikrokomůrka, na jejíchž stěnách je fluorescenční látka jedné ze základních barev, Obr. 37. Pixely jsou umístěny v průsečíkech průhledných kontrolních chrom-měď-chromových elektrod, které tvoří obdélníkovou mřížku.
Rýže. 37 - Struktura plazmového panelu
Za účelem "zapálení" pixelu nastane následující. Dvě napájecí a řídicí elektrody navzájem kolmé, v jejichž průsečíku se nachází požadovaný pixel, jsou napájeny vysokým řídicím střídavým napětím obdélníkového tvaru. Plyn v buňce odevzdá většinu svých valenčních elektronů a přejde do plazmového stavu. Ionty a elektrony se střídavě shromažďují na elektrodách podél různé strany komory, v závislosti na fázi řídicího napětí. Pro "zapálení" snímací elektrody se aplikuje impuls, přidají se stejnojmenné potenciály, vektor elektrostatického pole zdvojnásobí svou hodnotu. Dochází k výboji - některé nabité ionty vydávají energii ve formě záření světelných kvant v ultrafialové oblasti (v závislosti na plynu). Fluorescenční povlak, který je ve výbojové zóně, začne vyzařovat světlo ve viditelné oblasti, které je vnímáno pozorovatelem. 97 % ultrafialového záření, které je škodlivé pro oči, je absorbováno vnějším sklem. Jas svitu luminoforu je dán velikostí řídicího napětí.
Rýže. 38 - Proces generování viditelného světla buňkou
Hlavní výhody. Velkými výhodami těchto monitorů jsou vysoký jas (až 500 cd/m2) a kontrastní poměr (až 400:1) spolu s absencí chvění (Pro srovnání: profesionální CRT monitor má jas přibližně 350, zatímco televizor má jas 200 až 270 cd/m2 s kontrastním poměrem 150:1 až 200:1). Vysoké rozlišení obrazu je zachováno na celé pracovní ploše obrazovky. Navíc úhel vzhledem k normálu, pod kterým lze vidět normální obraz na plazmových monitorech, je výrazně větší než na LCD monitorech. Plazmové panely navíc nevytvářejí magnetická pole (což zaručuje jejich zdravotní nezávadnost), netrpí vibracemi jako CRT monitory a jejich krátká doba regenerace umožňuje jejich použití pro zobrazení video a TV signálu. Absence zkreslení a problémy s konvergencí elektronových paprsků a jejich fokusací je vlastní všem plochým displejům. Nutno také podotknout, že PDP monitory jsou odolné vůči elektromagnetickým polím, což umožňuje jejich použití v průmyslových podmínkách – ani silný magnet umístěný vedle takového displeje nijak neovlivní kvalitu obrazu. Doma si můžete na monitor postavit libovolné reproduktory bez obav z barevných skvrn na obrazovce.
Hlavní nevýhody u tohoto typu monitorů je dosti vysoká spotřeba energie, která se zvyšuje s rostoucí úhlopříčkou monitoru a nízkým rozlišením, kvůli velké velikosti obrazového prvku. Vlastnosti fosforových prvků se navíc rychle zhoršují a obrazovka se stává méně jasnou, takže životnost plazmových monitorů je ve většině případů omezena na 10 000 hodin (to je asi 5 let pro kancelářské použití). Vzhledem k těmto omezením se takové monitory v současnosti používají pouze pro konference, prezentace, informační tabule, tzn. kde jsou k zobrazení informací vyžadovány velké obrazovky. Existují však všechny důvody se domnívat, že stávající technologická omezení budou brzy překonána a se snížením nákladů lze tento typ zařízení úspěšně použít jako televizní obrazovky nebo monitory pro počítače.
Technologie OLED
Princip fungování. K vytvoření organických světelných diod (OLED) se používají tenkovrstvé vícevrstvé struktury skládající se z vrstev několika polymerů. Když se na anodu přivede kladné napětí vzhledem ke katodě, proud elektronů proudí zařízením od katody k anodě. To znamená, že katoda dává elektrony emisní vrstvě a anoda odebírá elektrony z vodivé vrstvy, nebo jinými slovy, anoda dává otvory do vodivé vrstvy. Emisní vrstva přijímá záporný náboj, zatímco vodivá vrstva kladný náboj. Působením elektrostatických sil se elektrony a díry pohybují k sobě a při setkání se rekombinují. To se děje blíže k emisní vrstvě, protože v organických polovodičích mají díry větší pohyblivost než elektrony. Při rekombinaci se energie elektronu snižuje, což je doprovázeno uvolňováním (emisí) elektromagnetického záření v oblasti viditelného světla. Proto se vrstva nazývá emisní vrstva. Zařízení nefunguje, když je na anodu přivedeno záporné napětí vzhledem ke katodě. V tomto případě se díry pohybují směrem k anodě a elektrony se pohybují opačným směrem ke katodě a nedochází k žádné rekombinaci.
Rýže. 39 - Schéma 2vrstvého OLED panelu: 1 - katoda (-); 2 - emisní vrstva; 3 - emitované záření; 4 - vodivá vrstva; 5 - anoda (+)
Materiál anody je obvykle oxid india dopovaný cínem. Je transparentní pro viditelné světlo a má vysokou pracovní funkci, která podporuje vstřikování otvorů do polymerní vrstvy. K výrobě katody se často používají kovy jako hliník a vápník, protože mají nízkou pracovní funkci, která podporuje vstřikování elektronů do polymerní vrstvy.
Klasifikace podle způsobu hospodaření. Existují dva typy OLED displejů – PMOLED a AMOLED. Rozdíl spočívá ve způsobu ovládání matice - může to být buď pasivní matice (PM) nebo aktivní matice (AM).
V PMOLED - Displeje používají řadiče ke skenování obrazu do řádků a sloupců. Chcete-li rozsvítit pixel, musíte zapnout odpovídající řádek a sloupec: na průsečíku řádku a sloupce bude pixel vyzařovat světlo. V jednom cyklu můžete rozzářit pouze jeden pixel. Proto, aby se celý displej rozzářil, je nutné velmi rychle signalizovat všechny pixely iterací přes všechny řádky a sloupce. Jak se to dělá v těch starých.
Rýže. 40 - Schéma OLED panelu s pasivní maticí
PMOLED displeje jsou levné, ale vzhledem k nutnosti horizontálního skenování obrazu není možné získat velkorozměrové displeje s přijatelnou kvalitou obrazu. Displeje PMOLED obvykle nepřesahují 3" (7,5 cm).
V AMOLED -zobrazuje každý pixel je ovládán přímo, takže mohou rychle reprodukovat obraz. Pro ovládání každé OLED buňky se používají tranzistory, které uchovávají informace nezbytné pro udržení svítivosti pixelu. Řídící signál je aplikován na konkrétní tranzistor, díky čemuž jsou buňky aktualizovány dostatečně rychle. AMOLED displeje mohou mít velké rozměry a 40" (100 cm) displeje již byly vyrobeny. AMOLED displeje jsou drahé na výrobu kvůli složitému schématu ovládání pixelů, na rozdíl od PMOLED displejů, kde k ovládání stačí jednoduchý ovladač.
Rýže. 41 - Schéma panelu aktivní matice OLED
Klasifikace podle materiálu vyzařujícího světlo. V současné době jsou vyvíjeny především dvě technologie, které prokázaly největší účinnost. Liší se použitými organickými materiály, jsou to mikromolekuly (sm-OLED) a polymery (PLED), ty se dělí na jednoduché polymery, organopolymerní sloučeniny (POLED) a fosforescenční (PHOLED).
Schémata barevných OLED displejů. Existují tři barevná schémata zobrazení OLED:
schéma se samostatnými barevnými zářiči;
schéma WOLOD+CF (bílé zářiče + barevné filtry);
schéma s přeměnou krátkovlnného záření.
Nejjednodušší a nejznámější možností je obvyklý tříbarevný model, který se v technologii OLED nazývá model se samostatnými emitory. Tři organické materiály vyzařují světlo v základních barvách – R, G a B. Tato varianta je z hlediska využití energie nejúčinnější, nicméně v praxi se ukázalo jako poměrně obtížné najít materiály, které budou vyzařovat světlo na požadované vlnové délce, ale v praxi se ukázalo, že je velmi obtížné najít materiály, které budou vyzařovat světlo na požadované vlnové délce. a dokonce se stejným jasem.
Rýže. 42 - Schéma barevného OLED displeje
Druhá možnost využívá tři stejné bílé zářiče, které vyzařují přes barevné filtry, ale výrazně ztrácí z hlediska energetické účinnosti na první možnost, protože značná část vyzařovaného světla se ztrácí ve filtrech.
Třetí možnost (CCM – Color Changing Media) využívá modré zářiče a speciálně vybrané luminiscenční materiály pro přeměnu krátkovlnného modrého záření na delší vlnové délky – červené a zelené. Modrý zářič přirozeně vyzařuje „přímo“. Každá z možností má své výhody a nevýhody:
Hlavní směry moderního výzkumu a vývoje
PHOLED (Fosforescenční OLED) - technologie, která je výdobytkem společnosti Universal Display Corporation (UDC) ve spolupráci s Princeton University a University of Southern California. Stejně jako všechny OLED fungují PHOLED následovně: elektřina aplikované na organické molekuly, které vyzařují jasné světlo. PHOLED však využívají princip elektrofosforescence k přeměně až 100 % elektrické energie na světlo. Například tradiční fluorescenční OLED přeměňují přibližně 25–30 % elektrické energie na světlo. Vzhledem k jejich extrémně vysoké úrovni energetické účinnosti, dokonce i ve srovnání s jinými OLED, jsou PHOLED zkoumány pro potenciální použití ve velkých displejích, jako jsou televizní monitory nebo obrazovky pro potřeby osvětlení. Potenciální využití PHOLED pro osvětlení: Stěny můžete pokrýt obřími PHOLED displeji. To by umožnilo rovnoměrné osvětlení všech místností, namísto použití žárovek, které světlo šíří nerovnoměrně po místnosti. Nebo monitory-stěny nebo okna - vhodné pro organizace nebo ty, kteří rádi experimentují s interiérem. Mezi výhody PHOLED displejů patří také jasné, syté barvy a poměrně dlouhá životnost.
VÉST - transparentní zařízení vyzařující světlo TOLED (Transparent and Top-emitting OLED) - technologie, která umožňuje vytvářet průhledné (transparentní) displeje a také dosáhnout vyšší úrovně kontrastu.
Rýže. 43 - Příklad použití TOLED displeje
Transparentní TOLED displeje: směr vyzařování světla může být pouze nahoru, pouze dolů nebo obojí (průhledné). TOLED dokáže výrazně zlepšit kontrast, což zlepšuje čitelnost displeje na ostrém slunci.
Vzhledem k tomu, že jsou TOLED ve vypnutém stavu ze 70 % průhledné, lze je namontovat přímo na čelní sklo automobilu, na výkladce nebo pro instalaci do helmy pro virtuální realitu. Průhlednost TOLED také umožňuje jejich použití s kovem, fólií, křemíkovým krystalem a dalšími neprůhlednými substráty pro displeje směřující dopředu (mohou být použity v budoucích dynamických kreditních kartách). Transparentnosti obrazovky je dosaženo použitím transparentních organických prvků a materiálů pro výrobu elektrod.
Při použití nízkoodrazového absorbéru pro substrát TOLED může být kontrastní poměr o řád lepší než u LCD ( Mobily a kokpity vojenských stíhacích letadel). Technologii TOLED lze také použít k výrobě vícevrstvých zařízení (např. SOLED) a hybridních polí (obousměrné TOLED umožňují zdvojnásobit zobrazovací plochu při stejné velikosti obrazovky – u zařízení, kde je požadované množství zobrazovaných informací širší než stávající).
FOLED (flexibilní OLED) - hlavní vlastností je flexibilita OLED displeje. Používá plast nebo pružnou kovovou desku jako substrát na jedné straně a články OLED v utěsněném tenkém provedení ochranný film- s jiným. Výhody FOLED: ultratenký displej, ultra nízká hmotnost, pevnost, odolnost a flexibilita, což umožňuje použití OLED panelů na nejneočekávanějších místech.
Skládaný OLED - technologie obrazovky od UDC (stacked OLED). SOLEDy používají následující architekturu: obraz subpixelů je naskládán (červené, modré a zelené prvky v každém pixelu) svisle místo vedle sebe, jak je tomu v případě LCD nebo katodové trubice. V SOLED lze každý subpixelový prvek ovládat nezávisle. Barvu pixelu lze upravit změnou proudu protékajícího třemi barevnými prvky (nebarevné displeje používají modulaci šířky pulzu). Jas se ovládá změnou intenzity proudu. Výhody SOLED: vysoká hustota vyplnění displeje organickými buňkami, čímž je dosaženo dobrého rozlišení, což znamená vysoce kvalitní obraz. .(SOLED displeje mají 3x lepší kvalitu obrazu než LCD a CRT.
Výhody a nevýhody OLED
výhody:
Výhody oproti plazmovým displejům:
menší rozměry a hmotnost;
nižší spotřeba energie při stejném jasu;
schopnost vytvářet flexibilní obrazovky.
Výhody oproti displejům z tekutých krystalů:
menší rozměry a hmotnost;
není potřeba osvětlení;
nepřítomnost takového parametru, jako je úhel recenze-obrázek lze vidět bez ztráty kvality z jakéhokoli úhlu.
okamžitá odezva (řádově vyšší než u LCD) - ve skutečnosti úplná absence setrvačnosti;
lepší reprodukce barev (vysoký kontrast);
schopnost vytvářet flexibilní obrazovky;
velký rozsah provozních teplot (od -40 do +70C).
Jas. OLED displeje se pohybují od několika cd/m2 (pro noční provoz) až po velmi vysoké jasy přes 100 000 cd/m2 a lze je stmívat ve velmi širokém dynamickém rozsahu. Protože životnost displeje je nepřímo úměrná jeho jasu, doporučuje se, aby přístroje pracovaly při mírnějších úrovních jasu až do 1000 cd/m2. Když je LCD displej osvětlen jasným paprskem světla, objeví se odlesky a obraz na OLED obrazovce zůstane jasný a sytý při jakékoli úrovni osvětlení (i když je displej přímo vystaven slunečnímu záření).
Kontrast. I zde je OLED lídrem. OLED displeje mají kontrastní poměr 1000000:1 (kontrast LCD je asi 5000:1, CRT je asi 2000:1)
pozorovací úhly. Technologie OLED umožňuje zobrazit displej z jakékoli strany a z libovolného úhlu a bez ztráty kvality obrazu.
Spotřeba energie. Menší spotřeba při stejném jasu.
nedostatky:
krátká životnost fosforů některých barev (asi 2-3 roky);
vysoká cena a nevyvinutá technologie pro vytváření velkých matric;
Hlavním problémem OLED je, že doba nepřetržitého provozu by neměla přesáhnout 15 000 hodin. Problém, který v současnosti brání širokému přijetí této technologie, je ten, že „červené“ OLED a „zelené“ OLED mohou nepřetržitě fungovat o desítky tisíc hodin déle než „modré“ OLED. To vizuálně deformuje obraz a kvalitní doba zobrazení je pro komerčně životaschopné zařízení nepřijatelná. To však lze považovat za dočasné potíže při vývoji nové technologie, protože se vyvíjejí nové a odolnější fosfory.
Na přední straně obrazovky a adresovatelné elektrody běžící po její zadní straně. Výboj plynu způsobuje ultrafialové záření, které zase iniciuje viditelnou záři fosforu. U barevných plazmových panelů se každý pixel obrazovky skládá ze tří identických mikroskopických dutin obsahujících inertní plyn (xenon) a majících dvě elektrody, přední a zadní. Po přivedení silného napětí na elektrody se plazma začne pohybovat. Přitom vyzařuje ultrafialové světlo, které dopadá na fosfory na dně každé dutiny. Fosfory vyzařují jednu ze základních barev: červenou, zelenou nebo modrou. Barevné světlo pak prochází sklem a vstupuje do oka diváka. V plazmové technologii tedy pixely fungují jako zářivky, ale vytváření panelů z nich je značně problematické. Prvním problémem je velikost pixelů. Subpixel plazmového panelu má objem 200 µm x 200 µm x 100 µm a na panelu je třeba naskládat několik milionů pixelů, jeden po druhém. Za druhé, přední elektroda by měla být co nejprůhlednější. K tomuto účelu se používá oxid indiumcín, protože vede proud a je průhledný. Plazmové panely mohou být bohužel tak velké a vrstva oxidu tak tenká, že když tečou vysoké proudy, dojde k poklesu napětí na odporu vodičů, což značně sníží a zkreslí signály. Proto je nutné přidat mezilehlé propojovací vodiče z chromu - ten vede proud mnohem lépe, ale bohužel je neprůhledný.
Nakonec je třeba vybrat správné fosfory. Závisí na požadované barvě:
- Zelená: Zn 2 SiO 4: Mn 2+ / BaAl 12 O 19: Mn 2+
- Červená: Y 2 O 3:Eu 3+ / Y0,65Gd 0,35 BO 3:Eu 3
- Modrá: BaMgAl 10 O 17: Eu 2+
Tyto tři fosfory produkují světlo s vlnovou délkou mezi 510 a 525 nm pro zelenou, 610 nm pro červenou a 450 nm pro modrou. Posledním problémem je adresování pixelů, protože, jak jsme již viděli, abyste získali požadovaný odstín, musíte nezávisle měnit intenzitu barev pro každý ze tří subpixelů. Na plazmovém panelu 1280x768 pixelů jsou přibližně tři miliony subpixelů, což dává šest milionů elektrod. Jak víte, položení šesti milionů stop pro nezávislé ovládání subpixelů je nemožné, takže stopy musí být multiplexovány. Přední dráhy jsou obvykle stavěny v plných čarách a zadní dráhy jsou ve sloupcích. Elektronika zabudovaná do plazmového panelu pomocí matice stop vybírá pixel, který je třeba na panelu rozsvítit. Obsluha je velmi rychlá, takže uživatel nic nezaznamená – podobně jako při skenování paprskem na CRT monitorech.
Trocha historie.
První prototyp plazmového displeje se objevil v roce 1964. Byla navržena vědci z University of Illinois Bitzerem a Slottowem jako alternativa k obrazovce CRT pro počítačový systém Plato. Tento displej byl monochromatický, nevyžadoval další paměť a složité elektronické obvody a byl vysoce spolehlivý. Jeho účelem bylo především označovat písmena a číslice. Jako počítačový monitor se však nikdy neměl čas pořádně realizovat, protože díky polovodičové paměti, která se objevila koncem 70. let, se kineskopové monitory ukázaly jako levnější na výrobu. Ale plazmové panely se díky malé hloubce pouzdra a velké obrazovce rozšířily jako informační tabule na letištích, nádražích a burzách. Informační panely převzala IBM a v roce 1987 bývalý Bitzerův student, Dr. Larry Weber, založil společnost Plasmaco, která začala vyrábět monochromatické plazmové displeje. První 21" barevný plazmový displej představila společnost Fujitsu v roce 1992. Byl vyvinut společně s designová kancelář University of Illinois a NHK. A v roce 1996 Fujitsu kupuje Plasmaco se všemi jeho technologiemi a závodem a uvádí na trh první komerčně úspěšný plazmový panel - Plasmavision s 42" obrazovkou s progresivním skenováním 852 x 480. Licence se začaly prodávat dalším výrobcům, mezi nimi první Následně Pioneer aktivně vyvíjí plazmovou technologii a je možná nejúspěšnější v oblasti plazmy a vytvořil řadu vynikajících plazmových modelů.
Přes drtivý komerční úspěch plazmových panelů byla kvalita obrazu zpočátku mírně řečeno depresivní. Stály báječné peníze, ale rychle si získaly publikum díky tomu, že se příznivě lišily od příšer CRT s plochým tělem, které umožňovalo pověsit televizi na zeď, a velikostí obrazovky: 42 palců úhlopříčně proti 32 (max. pro CRT televizory). Jaká byla hlavní vada prvních plazmových monitorů? Faktem je, že přes všechnu brilantnost obrazu si vůbec neporadili s hladkými přechody barev a jasů: ty se rozpadly na kroky s roztrhanými okraji, což na pohyblivém obrázku vypadalo dvojnásob strašlivě. Zbývalo jen hádat, proč tento efekt vznikl, o čemž jakoby po dohodě nepadlo ani slovo médii, která chválila nové ploché displeje. O pět let později, kdy bylo nahrazeno několik generací plazmatu, se však kroků začalo objevovat stále méně a v jiných ohledech začala kvalita obrazu rychle růst. Kromě 42palcových panelů se navíc objevily 50" a 61" panely. Postupně rostlo i rozlišení a někde ve fázi přechodu na 1024 x 720 byly plazmové displeje, jak se říká, v sokovi samém. V poslední době plazma úspěšně překročila nový práh kvality a vstoupila do privilegovaného kruhu Full HD zařízení. V současnosti jsou nejoblíbenější velikosti obrazovky úhlopříčka 42 a 50 palců. Kromě standardních 61" je nyní k dispozici velikost 65" a také rekordních 103". Skutečný rekord však teprve přijde: Matsushita (Panasonic) nedávno oznámil 150" panel! To je ale stejně jako 103“ modely (mimochodem známá americká firma Runco vyrábí plazmy stejné velikosti na bázi panelů Panasonic) neúnosná věc jak v doslovném, tak ještě doslovnějším slova smyslu (váha, cena) .
Technologie plazmových panelů.
Jen o komplexu.
Hmotnost byla zmíněna z nějakého důvodu: plazmové panely váží hodně, zvláště velké modely. Je to důsledek toho, že plazmový panel je převážně skleněný, kromě kovového šasi a plastového pouzdra. Sklo je zde nezbytné a nenahraditelné: zastavuje škodlivé ultrafialové záření. Ze stejného důvodu nikdo nevyrábí zářivky z plastu, pouze ze skla.
Celý design plazmové obrazovky jsou dvě skleněné tabule, mezi kterými je buněčná struktura pixelů, skládající se z triád subpixelů – červené, zelené a modré. Buňky jsou vyplněny inertními, tzv. „ušlechtilé“ plyny – směs neonu, xenonu, argonu. Elektrický proud procházející plynem způsobí, že se rozzáří. Plazmový panel je v podstatě matice drobných zářivek řízených vestavěným počítačem panelu. Každá buňka pixelu je druh kondenzátoru s elektrodami. Elektrický výboj ionizuje plyny a přeměňuje je na plazma – tedy na elektricky neutrální, vysoce ionizovanou látku skládající se z elektronů, iontů a neutrálních částic. Ve skutečnosti je každý pixel rozdělen na tři subpixely obsahující červený (R), zelený (G) nebo modrý (B) fosfor: Zelený: Zn2SiO4:Mn2+ / BaAl12O19:Mn2+ Červený: Y2O3:Eu3+ / Y0,65Gd0,35BO3 :Eu3 Modrá : BaMgAl10O17:Eu2+ Tyto tři fosfory produkují světlo o vlnové délce mezi 510 a 525 nm pro zelenou, 610 nm pro červenou a 450 nm pro modrou. Vertikální řady R, G a B jsou ve skutečnosti jednoduše rozděleny do samostatných buněk vodorovnými zúženími, díky čemuž je struktura obrazovky velmi podobná maskovanému kineskopu běžného televizoru. Podobnost s posledně jmenovaným spočívá i v tom, že je zde použit stejně barevný fosfor, který pokrývá vnitřek subpixelových buněk. Pouze zapálení fosforového fosforu se neprovádí elektronovým paprskem jako v kineskopu, ale ultrafialovým zářením. Pro vytvoření různých odstínů barev je intenzita záře každého subpixelu řízena nezávisle. V CRT televizory to se provádí změnou intenzity toku elektronů v "plazmě" - pomocí 8bitové pulzní kódové modulace. Celkový počet barevných kombinací v tomto případě dosahuje 16 777 216 odstínů.
Jak se vyrábí světlo. Základem každého plazmového panelu je vlastní plazma, tedy plyn složený z iontů (elektricky nabité atomy) a elektronů (záporně nabité částice). Za normálních podmínek se plyn skládá z elektricky neutrálních, tedy částic, které nemají náboj.
Pokud se průchodem elektrického proudu do plynu vnese velké množství volných elektronů, situace se radikálně změní. Volné elektrony se srazí s atomy a „vyrazí“ další a další elektrony. Bez elektronu se rovnováha změní, atom získá kladný náboj a změní se v iont.
Když elektrický proud prochází výsledným plazmatem, záporně a kladně nabité částice k sobě mají tendenci.
Uprostřed všeho toho chaosu se částice neustále srážejí. Srážky „vzrušují“ atomy plynu v plazmatu a způsobují, že uvolňují energii ve formě fotonů v ultrafialovém spektru.
Když fotony dopadnou na fosfor, jeho částice jsou excitovány, emitují své vlastní fotony, ale ty již budou viditelné a budou mít podobu světelných paprsků.
Mezi skleněnými stěnami jsou stovky tisíc buněk potažených fosforem, který září červeným, zeleným a modrým světlem. Pod viditelným skleněným povrchem - po celé obrazovce - jsou dlouhé, průhledné zobrazovací elektrody, nahoře izolované vrstvou dielektrika a na spodní straně vrstvou oxidu hořečnatého (MgO).
Aby byl proces stabilní a řiditelný, je nutné zajistit dostatečný počet volných elektronů v tloušťce plynu plus dostatečně vysoké napětí (asi 200 V), díky čemuž se toky iontů a elektronů posunou k sobě.
A aby k ionizaci došlo okamžitě, kromě řídicích impulsů je na elektrodách zbytkový náboj. Řídicí signály jsou k elektrodám přiváděny podél horizontálních a vertikálních vodičů, které tvoří adresní mřížku. Kromě toho jsou svislé (zobrazovací) vodiče vodivé dráhy na vnitřním povrchu ochranné sklo z přední strany. Jsou průhledné (vrstva oxidu cínu s příměsí india). Vodorovné (adresové) kovové vodiče jsou umístěny na zadní straně článků.
Proud teče z elektrod displeje (katod) k anodovým deskám otočeným pod úhlem 90 stupňů vzhledem k elektrodám displeje. Ochranná vrstva slouží k zamezení přímého kontaktu s anodou.
Pod zobrazovacími elektrodami jsou již zmíněné RGB pixelové buňky, vyrobené ve formě maličkých krabiček, pokrytých zevnitř barevným fosforem (každá „barevná“ krabička – červená, zelená nebo modrá – se nazývá subpixel). Pod buňkami je struktura adresních elektrod uspořádaných pod úhlem 90 stupňů k elektrodám displeje a procházejících odpovídajícími barevnými subpixely. Následuje ochranná hladina pro adresovatelné elektrody, uzavřená zadním sklem.
Před utěsněním plazmového displeje se do prostoru mezi články pod nízkým tlakem vstříkne směs dvou inertních plynů, xenonu a neonu. K ionizaci konkrétního článku se vytvoří rozdíl napětí mezi zobrazovacími a adresovými elektrodami umístěnými proti sobě nad a pod článkem.
Málo realit.
Ve skutečnosti je struktura skutečných plazmových obrazovek mnohem složitější a fyzika procesu není vůbec tak jednoduchá. Kromě výše popsané maticové mřížky existuje další varianta - koparalelní, která poskytuje další horizontální vodič. Kromě toho jsou nejtenčí kovové dráhy duplikovány, aby se vyrovnal jejich potenciál po celé délce, což je poměrně významné (1 m nebo více). Povrch elektrod je pokryt vrstvou oxidu hořečnatého, který plní izolační funkci a zároveň zajišťuje sekundární emisi při bombardování kladnými ionty plynu. Jsou tu také Různé typy pixelové řádkové geometrie: jednoduché a "wafle" (buňky jsou odděleny dvojitými vertikálními stěnami a horizontálními můstky). Průhledné elektrody mohou být vyrobeny ve formě dvojitého T nebo meandru, kdy jsou jakoby propleteny s adresovými, i když jsou v různých rovinách. Existuje mnoho dalších technologických triků zaměřených na zlepšení účinnosti plazmových obrazovek, která byla zpočátku dost nízká. Za stejným účelem výrobci mění složení plynu v článcích, zejména zvyšují procento xenonu z 2 na 10%. Mimochodem, směs plynů v ionizovaném stavu sama o sobě mírně svítí, proto, aby se eliminovalo znečištění fosforového spektra touto září, jsou v každém článku instalovány miniaturní světelné filtry.
Správa signálu.
Posledním problémem je adresování pixelů, protože, jak jsme viděli, abyste získali požadovaný odstín, musíte nezávisle měnit intenzitu barev pro každý ze tří subpixelů. Na plazmovém panelu 1280x768 pixelů jsou přibližně tři miliony subpixelů, což dává šest milionů elektrod. Jak víte, položení šesti milionů stop pro nezávislé ovládání subpixelů je nemožné, takže stopy musí být multiplexovány. Přední dráhy jsou obvykle stavěny v plných čarách a zadní dráhy jsou ve sloupcích. Elektronika zabudovaná do plazmového panelu pomocí matice stop vybírá pixel, který je třeba na panelu rozsvítit. Obsluha je velmi rychlá, takže uživatel nic nezaznamená – podobně jako při skenování paprskem na CRT monitorech. Ovládání pixelů se provádí pomocí tří typů pulzů: startovací, podpůrný a zhášecí. Frekvence je asi 100 kHz, i když jsou známy nápady pro dodatečnou modulaci řídicích impulsů rádiovými frekvencemi (40 MHz), které zajistí rovnoměrnější hustotu výboje ve sloupci plynu.
Ve skutečnosti má řízení luminiscence pixelů povahu diskrétní modulace šířky pulzu: pixely svítí přesně tak dlouho, dokud podpůrný pulz trvá. Jeho trvání s 8bitovým kódováním může nabývat 128 diskrétních hodnot, respektive je získán stejný počet gradací jasu. Mohl by to být důvod, proč se zubaté přechody rozpadly na kroky? Plazma pozdějších generací postupně zvyšovala rozlišení: 10, 12, 14 bitů. Nejnovější modely Runco, které jsou v kategorii Full HD, využívají 16bitové zpracování signálu (pravděpodobně i kódování). Ať tak či onak, schody jsou pryč a doufejme, že už se neobjeví.
Kromě samotného panelu.
Postupně se vylepšoval nejen samotný panel, ale také algoritmy zpracování signálu: škálování, progresivní konverze, kompenzace pohybu, potlačení šumu, optimalizace syntézy barev atd. Každý výrobce plazmy měl vlastní sadu technologií, částečně duplikoval jiné pod jinými názvy, ale částečně vlastní. Takže téměř všichni používali škálovací a adaptivní algoritmy progresivní konverze DCDi Faroudja, zatímco někteří si objednali originální vývoj (například Vivix od Runco, Advanced Video Movement od Fujitsu, Dynamic HD Converter od Pioneer atd.). Pro zvýšení kontrastu byly provedeny úpravy struktury řídicích impulsů a napětí. Pro zvýšení jasu byly do tvaru buněk zavedeny další propojky pro zvětšení povrchu pokrytého fosforem a snížení osvětlení sousedních pixelů (Pioneer). Role „inteligentních“ zpracovatelských algoritmů postupně rostla: byla zavedena optimalizace jasu snímek po snímku, systém dynamického kontrastu a pokročilé technologie syntézy barev. Korekce původního signálu byly provedeny nejen na základě vlastností samotného signálu (jak tmavá nebo světlá byla aktuální scéna nebo jak rychle se objekty pohybovaly), ale také na základě úrovně okolního světla, která byla sledována pomocí vestavěného ve fotosenzoru. S pomocí pokročilých algoritmů zpracování bylo dosaženo fantastického úspěchu. Společnost Fujitsu tak pomocí interpolačního algoritmu a odpovídajících vylepšení v modulačním procesu zvýšila počet barevných gradací v tmavých fragmentech na 1019, což daleko přesahuje vlastní možnosti obrazovky při tradičním přístupu a odpovídá citlivosti lidského těla. vizuální přístroj (technologie Low Brightness Multi Gradation Processing). Stejná firma vyvinula metodu oddělené modulace sudých a lichých horizontálních řídicích elektrod (ALIS), která byla poté použita v modelech Hitachi, Loewe aj. jeho plazmové modely měly neobvyklé rozlišení 1024 × 1024. byl samozřejmě virtuální, ale efekt byl docela působivý.
Výhody a nevýhody.
Plazma je displej, který stejně jako kinescope TV nepoužívá světelné ventily, ale vyzařuje již modulované světlo přímo fosforovými triádami. Plazma se tak do jisté míry podobá katodovým trubicím, které jsou tak známé a osvědčily se během několika desetiletí.
Plazma má znatelně širší pokrytí barevného prostoru, což je vysvětleno i specifiky syntézy barev, která je tvořena „aktivními“ fosforovými prvky, a nikoli průchodem světelného toku výbojky přes filtry a světelné ventily.
Kromě toho je zdroj plazmy asi 60 000 hodin.
Plazmové televizory jsou tedy:
Velká velikost obrazovky + kompaktnost + žádný prvek blikání; - Obraz ve vysokém rozlišení; - Plochá obrazovka bez geometrického zkreslení; - Pozorovací úhel 160 stupňů ve všech směrech; - Mechanismus není ovlivněn magnetickými poli; - Vysoké rozlišení a jas obrazu; - Dostupnost počítačové vstupy; - Formát snímků 16:9 a přítomnost režimu progresivního skenování.
V závislosti na rytmu proudového vlnění, které prochází buňkami, se bude lišit intenzita záře každého subpixelu, který byl řízen nezávisle. Zvýšením nebo snížením intenzity záře můžete vytvořit různé barevné odstíny. Díky tomuto principu fungování plazmového panelu je možné získat vysokou kvalitu obrazu bez barevných a geometrických zkreslení. Slabá stránka je relativně nízký kontrast. To je způsobeno tím, že do článků musí být neustále přiváděn nízkonapěťový proud. V opačném případě se prodlouží doba odezvy pixelů (jejich zapálení a zeslabení), což je nepřijatelné.
Nyní k nevýhodám.
Přední elektroda by měla být co nejprůhlednější. K tomuto účelu se používá oxid indiumcín, protože vede proud a je průhledný. Plazmové panely mohou být bohužel tak velké a vrstva oxidu tak tenká, že když tečou vysoké proudy, dojde k poklesu napětí na odporu vodičů, což značně sníží a zkreslí signály. Proto je nutné přidat mezilehlé propojovací vodiče z chromu - ten vede proud mnohem lépe, ale bohužel je neprůhledný. Bojím se plazmy a nepříliš jemného transportu. Spotřeba energie je velmi výrazná, i když v posledních generacích byla výrazně snížena a zároveň eliminovány hlučné chladicí ventilátory.
plazmová obrazovka
Plazmový panel je tak trochu jako obyčejný kineskop – je navíc pokrytý kompozicí schopnou zářit. Zároveň, stejně jako LCD, používají mřížku elektrod potažených oxidem hořčíku pro přenos signálu do každé buňky pixelu. Články jsou naplněny intertovými plyny - směsí neonu, xenonu, argonu. Elektrický proud procházející plynem způsobí, že se rozzáří.
Plazmový panel je v podstatě matice drobných zářivek řízených vestavěným počítačem panelu. Každá buňka pixelu je druh kondenzátoru s elektrodami. Elektrický výboj ionizuje plyny a přeměňuje je na plazma – tedy na elektricky neutrální, vysoce ionizovanou látku skládající se z elektronů, iontů a neutrálních částic.
Za normálních podmínek obsahují jednotlivé atomy plynu stejný počet protonů (částic s kladným nábojem v jádře atomu) a elektronů, a plyn je tak elektricky neutrální. Pokud se ale do plynu dostane velké množství volných elektronů průchodem elektrického proudu, situace se radikálně změní: volné elektrony se srazí s atomy a „vyrazí“ další a další elektrony. Bez elektronu se rovnováha změní, atom získá kladný náboj a změní se v iont. Když elektrický proud prochází výsledným plazmatem, záporně a kladně nabité částice k sobě mají tendenci. Uprostřed všeho toho chaosu se částice neustále srážejí.
Srážky „vzrušují“ atomy plynu v plazmatu a způsobují, že uvolňují energii ve formě fotonů.
V plazmových panelech používají se především inertní plyny - neon a xenon. V „excitovaném“ stavu vyzařují světlo v ultrafialové oblasti, pro lidské oko neviditelné. K uvolňování fotonů ve viditelném spektru však lze použít i ultrafialové světlo.
Po výboji ultrafialové záření způsobí, že se fosforový povlak buněk pixelu rozzáří. Červená, zelená nebo modrá složka nátěru. Ve skutečnosti je každý pixel rozdělen na tři subpixely obsahující červený, zelený nebo modrý fosfor. Pro vytvoření různých odstínů barev je intenzita záře každého subpixelu řízena nezávisle. V televizorech kinescope se to děje pomocí masky (a reflektory pro každou barvu se liší) a v "plazmě" - pomocí 8bitové modulace pulzního kódu. Celkový počet barevných kombinací v tomto případě dosahuje 16 777 216 odstínů.
Skutečnost, že plazmové panely jsou samy o sobě zdrojem světla, zajišťuje vynikající vertikální i horizontální pozorovací úhly a vynikající reprodukci barev (na rozdíl např. od LCD obrazovek, které potřebují podsvícení). Běžné plazmové displeje však běžně trpí nízkými kontrastními poměry. To je způsobeno nutností neustále dodávat nízkonapěťový proud do všech článků. Bez toho se budou pixely „zapínat“ a „vypínat“ jako běžné zářivky, tedy na velmi dlouhou dobu, čímž se nepřijatelně prodlužuje doba odezvy. Pixely tedy musí zůstat zapnuté a vyzařovat světlo s nízkou intenzitou, což samozřejmě nemůže ovlivnit kontrast displeje.
Koncem 90. let. V minulém století se Fujitsu podařilo problém poněkud zmírnit zlepšením kontrastu jejich panelů ze 70:1 na 400:1.
Do roku 2000 někteří výrobci uváděli ve specifikacích panelů kontrastní poměry až 3 000:1, nyní je to již 10 000:1+.
Výrobní proces pro plazmové displeje je poněkud jednodušší než pro výrobu LCD. Oproti výrobě TFT LCD displejů, které vyžadují použití fotolitografie a vysokoteplotních technologií ve sterilně čistých prostorách, lze „plazmu“ vyrábět ve špinavějších dílnách, při nízkých teplotách, přímým tiskem.
Stáří plazmových panelů je však krátkodobé – naposledy byla průměrná životnost panelů 25 000 hodin, nyní se téměř zdvojnásobila, ale to problém neřeší. Pokud jde o hodiny provozu, plazmový displej stojí více než LCD. U velké prezentační obrazovky není rozdíl příliš významný, pokud však vybavíte četnými plazmovými monitory kancelářské počítače, výhoda LCD je kupujícímu jasná.
Další důležitou nevýhodou "plazmy" je velká velikost pixelů. Většina výrobců není schopna vytvořit buňky menší než 0,3 mm – to je více než zrno standardní LCD matice. Je nepravděpodobné, že by se situace v blízké budoucnosti změnila k lepšímu. Ve střednědobém horizontu budou takové plazmové displeje vyhovovat domácím televizorům a prezentačním obrazovkám do velikosti 70+ palců. Pokud "plazmu" nezničí LCD a nové zobrazovací technologie, které se objevují každý den, bude za nějakých deset let dostupná každému kupci.
Phil Connor
listopadu 2002
Co je lepší: plazmový panel nebo LCD TV?
Záleží na mnoha faktorech. Téma diskuse o dvou technologiích, které zpracovávají a zobrazují vstupní video nebo počítačový signál zcela odlišnými způsoby, je složité a plné mnoha detailů. Obě technologie jdou rychle kupředu a zároveň klesají jejich náklady a maloobchodní ceny. V blízké budoucnosti je střet mezi těmito technologiemi nevyhnutelný v řadě 40palcových (úhlopříčně) monitorů/TV.
Níže jsou uvedeny některé z výhod každé technologie; vysvětluje také vztah mezi těmito výhodami a kupujícími obou technologií v různých aplikacích:
1) VYPÁLENÍ OBRAZOVKY
U LCD můžete ignorovat faktory, které vedou k vypálení obrazovky při zobrazení statického obrazu. Technologie LCD (displej z tekutých krystalů) využívá v podstatě fluorescenční zadní lampu, jejíž světlo prochází matricí pixelů obsahující molekuly tekutých krystalů a polarizovaným substrátem pro tvarování jasu a barvy. Tekutý krystal nalezený v LCD je ve skutečnosti aplikován v pevném stavu.
Plazmová technologie by naopak měla brát v úvahu faktory, které vedou k vypalování obrazovky při zobrazování statického obrazu. Statické obrázky začnou „vypalovat“ zobrazený obrázek po krátké době – v některých případech asi po 15 minutách. I když „vypálení“ lze obvykle „odstranit“ zobrazením šedých nebo střídavých jednobarevných polí na celé obrazovce, je to přesto významný faktor bránící rozvoji plazmové technologie.
Výhoda: LCD
Pro aplikace, jako je zobrazování letových informací na letištích, statických výloh v maloobchodech nebo permanentních informačních displejů, bude LCD monitor nejlepší možnost.
2) KONTRAST
Plazmová technologie udělala významný pokrok v zobrazování zvýšený kontrast. Panasonic tvrdí, že jejich plazmové displeje mají kontrastní poměr 3000:1. Plazmová technologie jednoduše blokuje napájení (prostřednictvím složitých interních algoritmů) určitých pixelů, aby se vytvořily tmavé nebo černé pixely. Tato technika vytváří tmavou černou, i když někdy na úkor středních tónů.
U technologie LCD je naopak potřeba zvýšit napájení, aby byly pixely tmavší. Čím více napětí je aplikováno na pixel, tím tmavší je pixel LCD. Přes pokroky dosažené v technologii LCD, pokud jde o kontrast a úrovně černé, dokonce nejlepší výrobci LCD technologie, jako je Sharp, mohou dosáhnout pouze kontrastních poměrů mezi 500:1 a 700:1.
Pro sledování filmů na DVD, kde je obvykle hodně velmi světlých a velmi tmavých scén, a v počítačových hrách s jejich charakteristickým množstvím tmavých scén má plazmový panel jasnou výhodu.
3) ŽIVOTNOST
Výrobci LCD tvrdí, že jejich monitory/televizory vydrží 50 000 až 75 000 hodin. LCD monitor může vydržet tak dlouho jako zadní lampa (která je ve skutečnosti vyměnitelná), protože světlo ze zadní lampy vystavené hranolu z tekutých krystalů poskytuje jas a barvu. Hranol je substrát a tudíž vlastně nic nespálí.
Na druhou stranu v plazmové technologii je na každý pixel aplikován elektrický impuls, který vybudí inertní plyny – argon, neon a xenon (luminofory) nezbytné pro zajištění barvy a jasu. Když elektrony excitují fosfor, atomy kyslíku se rozptýlí. Výrobci plazmy odhadují životnost luminoforů a potažmo panelů samotných na 25 000 až 30 000 hodin. Fosfor nelze nahradit. Neexistuje nic takového jako pumpování nových plynů do plazmového displeje.
Výhoda: LCD, dvakrát nebo vícekrát.
V průmyslových/komerčních aplikacích (např. vitríny s nápisy, kde musí být displeje zapnuté 24/7), kde požadavky na kvalitu obrazu obecně nejsou příliš vysoké, bude LCD nejlepší volbou pro dlouhodobé používání.
4) SYTOST BAREV
Barva je v plazmových panelech reprodukována přesněji, protože všechny informace potřebné k reprodukci jakéhokoli odstínu ve spektru jsou obsaženy v každé buňce. Každý pixel obsahuje modré, zelené a červené prvky pro přesnou reprodukci barev. Sytost dosažená pixelovým designem plazmového panelu poskytuje podle mého názoru nejživější barvy ze všech typů zobrazení. Barevné souřadnice v barevném prostoru jsou mnohem přesnější u dobrých plazmových panelů než u LCD.
U LCD je kvůli fyzikálním podmínkám průchodu vln dlouhými tenkými molekulami tekutých krystalů obtížnější dosáhnout referenční přesnosti a živosti reprodukce barev. Informace o barvách využívají menší velikost pixelů u většiny LCD televizorů. Při stejné velikosti pixelů však nebude barva tak výrazná jako u plazmových panelů.
Plazmová technologie předčí LCD při zobrazování videa, zejména v akčních scénách. LCD je preferován pro zobrazování statických počítačových obrazů, a to nejen kvůli vypálení, ale také proto, že poskytuje vynikající, jednotné barvy.
5) VÝŠKA NAD HLADINOU MOŘE
Jak již bylo zmíněno výše, LCD využívá technologii podsvícení v kombinaci s molekulami tekutých krystalů. V zásadě není nic, co by sloužilo jako překážka pro umístění tohoto monitoru na vysočině, stejně tak neexistují žádná reálná omezení. To vysvětluje použití LCD obrazovek jako hlavní přehledové obrazovky pro zobrazení video informací o letech.
Protože buňka plazmové obrazovky v plazmových panelech je ve skutečnosti skleněný plášť naplněný inertním plynem, zředěný vzduch vede ke zvýšení tlaku plynu uvnitř tohoto pláště a zvyšuje výkon potřebný pro normální chlazení plazmového panelu, což má za následek brum (brum) a příliš znatelný hluk ventilátoru. Tyto problémy nastávají v nadmořské výšce přibližně 2000 metrů.
Výhoda: LCD
Ve výšce Denveru a výše bych pro jakoukoli aplikaci použil LCD monitory.
6) ÚHEL POHLEDU
Výrobci plazmových monitorů vždy tvrdili, že jejich produkty mají pozorovací úhel 160° – ve skutečnosti mají. LCD udělal významný pokrok ve zvětšení pozorovacího úhlu. U nové generace LCD monitorů Sharp a NEC byl základní materiál LCD výrazně vylepšen; rozšířený a dynamický rozsah. Ale i přes tyto pokroky je při sledování monitoru/TV ze širokých úhlů stále patrný rozdíl mezi těmito dvěma technologiemi.
Výhoda: plazmový panel
Každá buňka plazmového panelu je nezávislým zdrojem světla, což umožňuje dosáhnout vynikajícího jasu každého pixelu. Absence podsvětlovacího zařízení (jako u LCD) je dobrá i z hlediska pozorovacího úhlu.
7) POUŽÍVEJTE S POČÍTAČEM
Displej LCD efektivně zobrazuje statické obrazy počítače bez blikání nebo vypálení obrazovky.
Pro plazmový panel je obtížnější zpracovávat statické obrazy z počítače. Přestože jejich displej vypadá uspokojivě, vypalování obrazovky je problém; představuje obtížnost a efekt aliasingu nalezený v panelech s nižším rozlišením při zobrazování statického textu (Power Point). Videoobrazy z počítače jsou dobré kvality, ale může docházet k určitému blikání v závislosti na tovární kvalitě panelu a zobrazeném rozlišení. Plazmový panel samozřejmě stále vítězí v pozorovacím úhlu.
Výhoda: LCD, kromě velkých pozorovacích úhlů.
8) PŘEHRÁVÁNÍ VIDEA
Plazmové panely zde vítězí díky vynikající kvalitě při zobrazování rychle se pohybujících scén, vysokým úrovním jasu, kontrastu a sytosti barev.
Displeje LCD mohou ukazovat barevné stopy během rychlých scén videa, protože technologie zpracovává změny barev pomaleji. Důvodem jsou světelné hranoly, které musí být způsobeny napětím, které řídí vychylování světelného paprsku. Čím vyšší je napětí aplikované na krystal, tím tmavší bude obraz v této části LCD panelu. Ze stejného důvodu mají LCD více nízké úrovně kontrast.
Výhoda: plazmový panel, s velkou rezervou.
DVD nebo jakékoli streamované video, TV nebo HDTV - z kteréhokoli z těchto zdrojů videa bude plazmový panel zobrazovat nerozmazaný, vysoký kontrast (v závislosti na plazmě), prosycené květinami obraz. Navzdory značnému pokroku v této oblasti má LCD stále určité problémy s relativně velkými obrazovkami, i když na menších velikostech vypadá skvěle.
9) OBJEM A NÁKLADY VÝROBY
Zatímco obě technologie se snaží vytvořit monitory velká velikost Ukázalo se však, že je jednodušší vyrobit velký plazmový panel, výrobci již vydali plazmové panely s úhlopříčkou více než 60 palců. Přestože jsou tyto monitory stále drahé, ukázaly se jako účinné a spolehlivé. velká LCD základna pro LCD TV obtížné vyrobit bez vadných pixelů. Na tento moment největší LCD obrazovka je 40palcová komerční verze NEC. Předtím Sharp rozšiřoval svou řadu LCD monitorů z 20 na 22 a poté na 30 palců a nyní začíná na trh přinášet nový 37palcový širokoúhlý panel.
Výhoda: plazmový panel.
Přestože náklady a ceny produktů obou technologií klesají (kromě cen velkých plazmových panelů), plazmový panel má stále nižší výrobní náklady, a proto má cenovou výhodu. 50" plazmové panely jsou extrémně oblíbené a rychle získávají podíl na trhu od dříve dominantních 42" panelů. Tento trend u plazmových panelů, které mají vyšší výnos ve výrobě a v důsledku toho nižší náklady, bude pravděpodobně pokračovat minimálně 2 roky.
10) POŽADAVKY NA NAPĚTÍ
Vzhledem k tomu, že LCD používají k produkci světla podsvícenou zářivku, má tato technologie mnohem nižší požadavky na napětí než plazmové displeje. Na druhou stranu při použití plazmového panelu je nutnou (obtížnou) podmínkou napájet statisíce průhledných elektrod, které budí záři fosforových článků.