Пару десятков лет произошёл переход от чёрно-белых
телевизоров к цветным.
В наше время скорость внедрения новых технологий
набирает обороты, и недолго осталось ждать, пока электронно-лучевые трубки
телевизоров будут полностью вытеснены плоскими дисплеями.
Однако, если
в случае компьютерных мониторов однозначным лидером уже практически стал
жидкокристаллический дисплей, в области телевизоров на равных продолжают
существовать и развиваться две конкурирующие технологии - ЖК и плазмы.
Дабы помочь Вам в осознанном выборе
плоскопанельного телевизора, мы попробуем рассмотреть обе эти технологии,
обозначив их суть, принцип, а так же возможные преимущества и недостатки.
Все три способа воспроизведения цветного
изображения на экране - ЭЛТ, ЖК и плазма используют общий подход для вывода
полного цветового спектра.
Он состоит в разделение множества цветов и
оттенков на три базовых.
Вместо сложных пикселей, выдающих огромное
количество оттенков, выбор был остановлен на, пикселях, состоящих из трёх
суб-пикселей, каждый из которых отображает оттенки одного из трёх базовых
цветов - красного, зелёного либо синего.
Именно такой принцип используют современные
технологии дисплеев, однако реализация его в каждой из технологий существенно
отличается.
Понятие
"жидкие кристаллы" уходит корнями в 19 век, а конкретнее - к 1889
году своего появления. Впрочем, в электронику жидкие кристаллы пришли позже, в
1963 году из ботаники.
Когда же
Джеймс Фергюссон (James Fergason), работавший в Кентском университете, в 1969
году обнаружил эффект скручивания жидких кристаллов-нематиков, и в 1971 году
получил на твист-нематические кристаллы патент совместно со специалистами
известной фирмы Hoffman La Roche,
это фундаментальное открытие не только обеспечило Hoffman La Roche статус мирового производителя 90% всех
ЖК-материалов, но и стало предпосылкой к новой эпохе развития передовых
технологий.
Далее события
развиваются следующим образом:
- В 1973 году
Джордж Грей (George Gray) изобретает бифениловый (biphenyl) жидкий кристалл,
стабильно работающий в условиях нормального давления и температуры.
- В 1981 году
фирмой Casio выпущен первый цветной экран на основе технологии ЖК в часах.
- В 1986 году
NEC выпускает первый портативный компьютер с ЖК-дисплеем (LCD, Liquid Crystal
Display).
- 1995
год: диагональ ЖК-панелей превысила
28" (71 см).
В период
первой дюжины лет основное направления развития данной технологии сводилось к
сфере разработки портативных бытовых устройств и телевизоров, но уже в начале
90-х годов ЖК-технологию начинают внедрять при изготовлении компьютерных
мониторов. И всё идёт к тому, что в данной области ЖК-дисплеи вскоре
окончательно займут лидирующюю позицию.
Технология ЖК
Принцип
работы ЖК имеет свою специфику.
Основное
различие между плазменной и ЖК технологиями состоит в том, что сами по себе
пиксели ЖК-панели не излучают свет. Собственно, именно на данном аспекте и
базируются все преимущества и недостатки данной технологии.
Как и
положено, пиксель ЖК-панели состоит из трёх суб-пикселей основных цветов.
Но принцип
поскольку сам кристалл не излучает свет, ЖК-панели всегда нуждаются в
подсветке. Либо,это может быть либо отражённый свет, использование которого так же не исключено. (Рис. 1)
Этот внешний
свет ( отражённый либо от подсветки), проходит через жидкий кристалл, после
чего и происходит окрашивание цветовым фильтром.
Суть этого
фильтра в том, что он просто не
пропускает ненужные цвета спектра, поглощая до 75% света.
Каждый
суб-пиксель ЖК-панели имеет одинаковое строение. Отличие состоит только в
цветовом фильтре.
Жидкий
кристалл каждого суб-пикселя может быть управляем на манер клапана.
Так, в
зависимости от угла поворота можно добиться прохождения через кристалл большего
или меньшего количества света, вследствие чего соответствующий пиксель будет
давать то или иное количество красного, зелёного или синего цветов.
При подаче на кристалл
электрического тока, кристалл, словно стрелка компаса, будет поворачиваться в
зависимости от разницы потенциалов.
Кроме того, с помощью электрического поля можно установить
запретит на поворот оси поляризации, тогда через горизонтальный поляризатор
свет проходить уже не сможет, оставаясь поляризованным вертикально.
Таким образом, при измении напряжения на краях жидкого кристалла,
можно получить своеобразный переключатель с промежуточными положениями,
позволяющими задавать оттенки цвета.
Плазма
Полагаю, многие не подозревают, что плазменная технология тоже не
является столь уж новой.
И хотя её промышленное
использование началось в начале 90-х годов, ещё в начале 60-х в США уже
проводились первые исследования плазменных дисплеев.
Сама технология разработана четырьмя учёными.
Их имена - Битцер (Bitzer), Слоттоу (Slottow), Вилсон (Willson) и
Арора (Arora).
Собственно, благодаря их разработкам уже в 1964 году был
проризведён первый прототип дисплея на
основе плазменной технологии.
Его революционная на тот периуд матрица имела размер 4 на 4
пикселя, излучавших монохромный голубой
цвет. В 1967 году размер матрицы увеличен до разрешения 16x16 пикселей, при
этом свет, излучаемый ею (с помощью неона), был уже монохромным тёмно-красный
цвет.
Таким образом, цвет излучения определялся подбором газов с
определённым спектром свечения, однако эффективность излучения в газах
оказалась очень слабой.
Принцип
работы плазменных дисплеев так же построен на использовании суб-пикселей.
Каждый суб-пиксель такого дисплея представляет
собой микроскопическую флуоресцентную лампу, излучающую один из трёх основных
цветов: красный, зелёный, синий.
Оттенки же
этих цветов получаются путём регулирования яркости свечения лампы.
Точно так же,
по принципу люминесцентной лампы, достигается и свечение в плазменных дисплеях
: внутри трубки запаян инертный газ (к примеру, аргон), использующийся в
качестве стабилизатора дугового разряда. Там же размещены и пары ртути.
Свечение
люминофора в ультрафиолетовом диапазоне достигается непосредственно
бомбардировкой тяжёлыми ионами ртути. (Хотя, на сегодняшний день существуют
люминесцентные лампы и без ртути)
По краям
вышеупомянутой трубки находятся электроды, к которым подводится напряжение в несколько тысяч вольт. Далее,
при образовании дугового разряда
напряжение падает до 80-240 В
Суть в том,
что в нормальном состоянии инертный газ электрически нейтрален, однако под действием тока он превращается в плазму -
то есть в газ, состоящий из свободных электронов и положительных ионов, хотя
суммарный суммарный заряд в результате остаётся нейтральным. При этом разница
потенциалов составляет несколько тысяч вольт. В этом случае электроны
перетекают к положительному катоду, а электроны - к отрицательному аноду
трубки. Каждое столкновение обеспечивает набор атомом энергии, вследствие чего
электроны переходят на более высокую орбиту, а по возвращении на изначальную
орбиту испускают фотон: квант света.
Таким
образом, излучаемый свет является результатом движения плазмы в условиях
сильного электрического поля. Но при этом внутри плазмы должно постоянно
существовать движение, чтобы излучать свет, потому как приложения постоянного
потенциала к полюсам трубки недостаточно, поэтому к полюсам прикладывается
переменный ток, вследствие чего ионы газа движутся то в одну то в другую сторону.
Проблема
только в том, что излучаемый плазмой свет невидим, так как является
ультрафиолетом, который человеческий глаз не способен воспринимать. Но именно
потому, что ультрафиолет здесь имеет длину волны короче видимого спектра, его
так удобно с помощью разных люминофоров превращать в любой цвет.
То есть
задача сводится к тому, чтобы превратить этот излучаемый свет в видимый.
Для этого на
стенки трубки наносится специальный порошок, обладающий чувствительностью к
ультрафиолету и излучающий белый свет, как в случае обыкновенных ламп дневного света.
Этот порошок
является люминофором. Он преобразует одну форму излучения в другую.
Собственно,
люминофоры давно используются в дисплеях - те же электронно-лучевые трубки
(ЭЛТ) тоже применяют люминофоры для преобразования потока электронов в зелёный,
красный или синий свет.
Эта
технология довольно логично перекладывается на пиксели плазменного дисплея.
Каждый такой пиксель состоит из трёх идентичных микроскопических полостей,
содержащих инертный газ (ксенон) и имеющих два электрода, спереди и сзади - и,
собственно, после приложения к этим электродам сильного напряжения, плазма
начинает перемещаться, излучая при этом ультрафиолетовый свет.
Этот свет
попадает на люминофоры в нижней части каждой полости, и уже люминофоры излучают один из трёх основных
(базовых) цветов: красный, зелёный или
синий. Проходя через стекло цветной свет и попадает в глаз зрителя.
Плазменная панель с
расширением 1280 на 768 пикселей содержит приблизительно три миллиона суб-пикселей, что даёт шесть
миллионов электродов.
Разумеется, проложить шесть миллионов дорожек для независимого
управления суб-пикселями невозможно, поэтому дорожки мультиплексируются : обычно передние дорожки
выстраиваются в цельные строчки, а задние - в столбцы, и встроенная в
плазменную панель электроника с помощью матрицы дорожек выбирает пиксель,
который нужно зажечь на панели.
Поскольку такая операция происходит очень и очень быстро, подобно сканированию
лучом на ЭЛТ-мониторах, пользователь не замечает этого процесса.
Плазменная
технология имеет отдельные преимущества над ЖК.
Во-первых:
- люминофоры
для плазменного телевизора обеспечивают более сочные цвета в более широком
диапазоне.
- цветовой
диапазон плазменных экранов намного шире, чем у ЖК-телевизоров.
Источник:
NEC-Mitsubishi.
- углы обзора
плазменных дисплеев шире, чем у ЖК-дисплеев.
(причинпо
причине того, что пиксели в "плазме" как бы сами излучают свет, а у
ЖК-мониторов свет от лампы подсветки проходит через кристалл пикселя)
- плазменным
панелям не нужен поляризатор.
-
контрастность "плазмы" аналогична лучшим ЭЛТ-телевизорам. (основной
причиной является глубокий чёрный цвет, поскольку выключенный пиксель не
излучает цвет совсем, в отличие от пикселей ЖК)
Однако у
плазменных дисплеев есть и свои существенные недостатки:
- у
плазменных панелей есть характерное свойство: большой размер пикселей. (достичь
размера пикселя для «плазмы» меньше 0,5 или 0,6 мм практически
невозможно. Поэтому плазменные телевизоры с диагональю меньше 32" (82 см) попросту не
существуют)
- существует проблема, связанная с качеством
картинки.
(это связано
с природой пикселей. Для излучения света пиксель плазмы требует электрического
разряда. Он может либо гореть, либо не гореть, но промежуточного состояния нет.
Для управления яркостью свечения производители используют метод
импульсно-кодовой модуляции, но полностью избавиться от мерцания на плазменных
панелях не удаётся, особенно во время просмотра с близкого расстояния.)
- у пикселей плазмы
выгорает люминофор. (На ЭЛТ-мониторе при долговременном выводе одной и той же
картинки, она станет заметна на экране. После этого даже при смене картинки
предыдущая будет видна, как будто она выгравирована на экране. Этот феномен
связан с преждевременным старением люминофоров. Поскольку плазменные дисплеи
тоже используют люминофоры, они также подвержены подобной тенденции)
- данный недостаток проистекает из предыдущего: срок службы
плазменных дисплеев вследствие выгорания люминофоров ограничен.
Теперь перейдём к преимуществам «жидких кристаллов»:
- ЖК-телевизоры отличаются великолепной стабильностью картинки - вы
можете сидеть вплотную к телевизору, и ваши глаза не устанут.
- пиксели ЖК-мониторов не мерцают, и даже на близком расстоянии вы
сможете наслаждаться полноценной картинкой
- в целом, решения на основе ЖК стоят дешевле плазменных моделей,
но здесь во внимание следует принимать и фактор маркетинга. Если на рынке
наблюдается недостаток панелей, то даже недорогие технологии могут дать продукт
с астрономической ценой. Но и здесь имеются свои недостатки:
- углы обзора ЖК-телевизоров не могут достичь уровня плазменных
панелей, не говоря уже о ЭЛТ.
(такая проблема имеет место потому, что излучаемый подсветкой свет
проходит через два поляризатора, и лишь затем покидает поверхность монитора)
- контрастность ЖК остаётся ниже уровня ЭЛТ и плазменных панелей,
но сегодня это уже не проблема. Существенным же недостатком можно считать
недостаточно глубокий чёрный цвет.
- ещё одна проблема заключена во времени отклика. Сама по себе,
технология поворота кристаллов очень медлительна, в результате чего ЖК-панели
хуже подходят для фильмов, чем плазменные телевизоры.
- для просмотра телевизионных программ и фильмов требуется
интерполяция пикселей.
(ЖК-телевизоры осуществляют интерполяцию более-менее сносно, но
чем больше диагональ дисплея, тем труднее это делать)
Собственно, прогресс и развитие технологий не стоят на
месте, и вышеупомянутые проблемы и недостатки обоих видов панелей находятся на
пути к решению, однако в любом случае, при выборе телевизора нового поколения
следует учитывать все эти моменты и исходить из требуемого результата.
Надеюсь, попытка сравнительного анализа с нашей стороны двух
основных передовых технологий современных дисплеев, пришедших на смену ЭЛТ,
поможет вам в этом выборе.
| 
