Как работает плазменный телевизор?
Плазменные телевизоры
Попробуем теперь разобраться в технологии работы плзменного телевизора. Главное ее отличие от технологии ЖК состоит в том, что ячейки плазменного экрана сами излучают свет. В основу работы плазменной панели положен принцип, схожий с принципом работы люминесцентной лампы, которую в обиходе называют «лампой дневного света».
Панель представляет собой герметизированный пакет (некий «бутерброд»), эскизно показанный в разрезах на рис.2. Он состоит из двух близкорасположенных стеклянных листов (переднего и заднего), между которыми находится большое количество объемных полостей – микроскопических ячеек (коробочек), заполненных смесью инертных газов (ксенона и аргона или ксенона и неона). На внутренние поверхности ячеек нанесены специальные пигментирующие вещества (люминофоры) трех основных цветов: красного, зеленого и синего.
Рис.2
Каждая цветная точка экрана (пиксел) формируется тремя упомянутыми ячейками (тремя субпикселами). Снаружи ячеек точно напротив них располагаются токопроводящие электроды: по одному перед задним стеклом (они называются электродами адресации или электродами данных) и по два прозрачных за передним стеклом (они называются разрядными или дисплейными электродами).
Когда между электродами имеется напряжение, в ячейках возникает электрическое поле, ионизирующее газ, т.е. происходит быстрое разделение атомов газа на положительно заряженные ионы и отрицательно заряженные электроны. В результате разряда в газовой среде (так же, как и в парах ртути люминесцентных ламп) образуется плазма – ионизированный газ, особое состояние вещества, при котором значения плотности ионов и электронов практически одинаковы. Плазма создает излучение невидимого для человека ультрафиолетового диапазона, которое поглощается люминофорами ячеек. При этом испускаются фотоны видимого света, т.е. происходит флуоресценция (рис.3).
Рис.3
Складываясь в пространстве, три основных цвета каждых трех субпикселов, имея различную яркость свечения, обеспечивают восприятие зрителем самых разных цветовых оттенков.
Плазменные ячейки могут иметь всего два состояния: они либо светятся, либо не светятся. Изменением напряжения между электродами нельзя регулировать яркость свечения: при пониженном напряжении просто не будет возникать ионизация, а повышенное приводит к перегреву и сокращению срока службы панели. Поэтому еще одна особенность плазменных технологий заключается в том, что промежуточные градации яркости в панелях получаются путем управления временем включения ячеек с определенной частотой – чем оно больше, тем больше яркость свечения, и наоборот (такой метод регулировки в электронике получил название широтно-импульсной модуляцией). Проще говоря, чем реже вспыхивает ячейка, тем меньше яркость, чем чаще – тем больше.
Коммутация переключения субпикселов происходит с частотой, достигающей 600 Гц, поэтому зрительная система не замечает отдельные вспышки и складывает цветовые составляющие в единую картину.
Особо надо отметить, что плазменные телевизоры абсолютно безвредны для здоровья, поскольку стекло не пропускает ультрафиолетовые лучи.
Плазменная технология имеет ряд преимуществ над ЖК-технологией. Прежде всего, здесь обеспечиваются более сочные цвета в более широком спектральном диапазоне.
Плазменные телевизоры не имеют никаких проблем с отображением быстро движущихся объектов, так как свечение люминофоров в ячейках изменяется почти мгновенно. Для этого в их функционировании используется так называемый режим инициализации, т.е. очень быстрой нейтрализации любых предыдущих остающихся в ячейках разрядов.
Хороши у плазменных телевизоров и углы обзора – ячейки сами излучают свет во все стороны. Контрастность изображения очень высокая, ведь свет создается не позади экрана, а непосредственно в ячейках. Кроме того, принимаются технологические меры, увеличивающие контрастность: на нижнюю поверхность диэлектрика со стороны ячеек наносится затемняющая пленка окиси магния (см. рис.2), а черные разделительные перегородки (ребра), расположенные между ячейками, предотвращают паразитное засвечивание люминофоров соседних «невозбужденных» ячеек при разряде в «возбужденной» ячейке.
Теперь о слабых сторонах плазменных телевизоров. Их характерное свойство – относительно большой размер пикселов (попробуй достичь линейного размера коробочек хотя бы менее 0,2 мм, а ведь коробочка – это только субпиксел?). Поэтому маленьких плазменных телевизоров попросту не существует.
Как бы ни была велика частота переключения субпикселов, на плазменном экране нет-нет, но становятся заметны мерцания, особенно при просмотре с близкого расстояния. Поэтому их просмотр надо осуществлять с «приличного» расстояния, но это совершенно нормально, учитывая большие размеры таких экранов.
Считается, что у плазменных телевизоров слишком высока мощность, потребляемая от питающей сети. С учетом ежегодно дорожающей электроэнергии для кого-то это тоже может стать аргументом. Может быть, сам по себе этот недостаток и несущественен, но чем больше прибор потребляет энергии, тем больше нагревается, а это приводит к другим проблемам. Во-первых, при продолжительной работе в небольшом помещении этот нагрев неизбежно сказывается на комфорте, особенно летом. Во-вторых, это полностью исключает возможность установки приборов в ниши. В-третьих, нагрев требует мощной активной системы охлаждения. До недавних пор с этой целью в плазменных телевизорах использовались специальные охлаждающие вентиляторы, неизбежно создающие дополнительный акустический шум. Для людей с чуткими ушами это зачастую создавало ощущение дискомфорта.
В новейших панелях применяется пассивное охлаждение специальными металлическими (как правило, алюминиевыми) теплоотводящими подложками.Необходимо заметить, что потребляемая плазменными телевизорами мощность, в отличие от ЖК-телевизоров, напрямую зависит от яркости изображения.
Миф о выгорании пикселов в плазменных телевизорах основан, по всей видимости, на факте деградации люминофоров, т.е. снижения их эффективности со временем или под влиянием длительного возбуждающего излучения. Действительно, такое явление известно еще со времен первых кинескопных телевизоров – со временем яркость и контрастность их экранов падала, но причиной этого в гораздо большей степени было истощение катодов, нежели люминофоров. Что же касается плазменных панелей, длительно показывающих статичное изображение (например, информационные или рекламные экраны в магазинах или аэропортах), то на их ярких участках люминофор выгорал действительно быстрее и на экране при смене изображения некоторое время наблюдались «следы» предыдущего изображения (так называемое послесвечение). В производимых сегодня плазменных телевизорах эффективность люминофоров гораздо выше, они намного устойчивее к длительному воздействию излучения и описанного недостатка у них уже нет.
Срок службы плазменных панелей несколько ниже, чем ЖК, и прямо зависит от яркости изображения. В любом случае, хотя обещанный производителями срок службы 40000 часов меньше срока службы ЖК-панелей, – это все равно долгие годы их работы на радость зрителям.
К вопросу о размерах
Как видим, преимущества и недостатки есть у каждой из описанных технологий. Этим, видимо, и объясняется небольшая разница в цене между моделями одного класса разных по принципу действия телевизоров. Однако, пока еще «большой» плазменный телевизор в среднем дешевле «большого» ЖК-телевизора с такой же диагональю.
До недавнего времени диагональ 32 дюйма для ЖК-экранов была верхом совершенства, в то же время едва ли найдется сейчас плазменная панель с диагональю меньше 42 дюймов. Поэтому в классе больших плоских телевизоров плазменный экран – однозначно лидер. Кроме того, надо учесть, что чем больше размер панели, тем больше вероятность наличия в ней пикселов, не способных менять окраску (их называют «битыми пикселами»). В ЖК-технологии, к сожалению, вероятность их наличия выше, чем в плазменной.
При выборе размера телевизора необходимо принимать в расчет наличие свободного места в помещении, ведь 42-дюймовую модель шириной один метр и высотой 70 см компактной не назовешь.
Важную роль при выборе играет также расстояние от экрана до зрителя. Так, если расположиться в 2,5 м от 63-дюймовой панели, экран покажется просто огромным, а невысокое качество изображения стандартного разрешения будет сильно заметно. Поэтому приближенно стоит руководствоваться следующим правилом: расстояние от экрана до зрителя должно быть в 3-3,5 раза больше диагонали экрана. К примеру, для 32-дюймовой модели это расстояние как раз и равно 2,5 м, для 42-дюймовой – 3,3 м, а если вы являетесь обладателем гиганта в 63 дюйма, то 4,5 м.
При просмотре же изображения с высоким разрешением на телевизорах с таким же разрешением оптимальное расстояние уменьшается в 1,5-2 раза. Такое приближенное расстояние обеспечивает полное «погружение» в сюжет, а качество изображения будет очень высоким.
Несмотря на то, что это тема отдельного разговора, здесь необходимо сказать несколько слов о разрешении, тем более что это понятие уже встречалось. Под разрешением дисплея понимают способность различать им как можно более мелкие точки изображения (как уже известно читателю, самая мелкая различимая точка изображения – это пиксел). Разрешение указывается обычно в виде произведения двух чисел: первое – это количество точек в строке, второе – количество этих строк. Например, 1024Ч768 или 1366Ч768 – стандартное разрешение, а 1920Ч1080 – разрешение телевидения высокой четкости ТВЧ (HDTV – High Definition TV).
Телевизоры с размерами диагонали 32 и 37 дюймов (80 и 93 см соответственно) условно относят к начальному классу, который хорошо подходит для размещения в современных среднестатистических квартирах. Сейчас становятся более популярными телевизоры с диагоналями 40 и 42 дюйма (100 и 107 см соответственно). Благодаря своим размерам они хорошо вписываются в большинство современных интерьеров и более выгодны по соотношению цены и качества, нежели устройства с другими габаритами. Телевизоры же с размерами диагонали 50 дюймов и более занимают очень много места, ведь их размеры не назовешь скромными: ширина – от 1,5 м, высота – от 1 м. Однако благодаря им можно получить максимальное удовольствие от просмотра фильмов и они, как правило, используются в составе домашних кинотеатров той категории зрителей, которая не имеет жилищных проблем.
О новых технологиях
Телевизор покупают не на год-два, поэтому нужно не забывать о появлении новых технологий. Так, независимо от размера экрана, вновь приобретаемый телевизор должен поддерживать ТВЧ. При этом на нем будет при этом качественно воспроизводиться не только HD-контент, но и видео стандартного разрешения, которое во всех современных телевизорах качественно масштабируется в сигнал высокой четкости.
Современные плоские телевизоры обладают мощными вычислительными системами: специальные микропроцессоры кадр за кадром обрабатывают видеосигналы, подаваемые с DVD- или Blu-ray-плееров, тюнеров и ресиверов. Зритель не замечает этих сложных вычислений, а некоторая задержка вывода изображения может быть заметна только тогда, когда телевизор используется для отображения динамичных видеоигр.
Нельзя обойти молчанием и такое модное сегодня направление бизнеса (в первую очередь в Европе), как производство экологически чистых телевизоров. Это означает, что они, как минимум, способны экономить электроэнергию гораздо эффективнее, чем телевизоры производителей, не сделавших ставку на это. Другое их достоинство – использование экологически безвредных (нейтральных) материалов и компонентов.
В заключение хотелось бы пожелать всем обладателям плоских экранов, о которых рассказывалось в статье, приятного просмотра! Желательно, чтобы от увиденных ими телепередач их умы не становились бы такими же плоскими.
Текст: Александр Пескин, доцент МГТУ им. Н.Э.Баумана