Плазменный телевизор: устройство, принцип действия, отличие от других систем

Плазменный телевизор: устройство, принцип действия, отличие от других систем

Благодаря физике на уровне школьного курса, достаточно многие потенциальные владельцы телевизоров должны знать — вещества в природе могут иметь три основных состояния: твёрдое, жидкое, газообразное. Однако если подняться выше школьной физики, есть шанс познакомиться с плазмой (или более того — с конденсатом Бозе-Эйнштейна). Далеко немногим известно, что такое плазма и как связано состояние плазмы с твёрдыми веществами, жидкостями и газами? Что же, плазменный телевизор – точнее конструкция экрана современного телевизионного приёмника, поможет раскрыть загадку.

Как образуется плазма телевизионного экрана?

Если взять и нагреть кусок льда, представляющий твёрдое состояние вещества, получится вода – жидкое состояние вещества. Продолжением нагрева легко получить пар – газообразное состояние. Чем больше тепла прикладывается, тем больше поступает энергии, тем энергичнее движутся молекулы (атомы).

Относительно твёрдое вещество, например, вода, характеризуется тесной связью молекул между. При этом молекулам доступна фаза движения (поэтому вода течёт). Состояние пара (газообразная вода) отмечается большей свободой молекул — энергией рассеивания, благодаря чему пар заполняет всё доступное пространство.

Однако если продолжать нагревать пар, молекулы и атомы начинают распадаться с последующим высвобождением части электронов. В моменты распада атомов подобным образом, формируются положительно заряженные частицы — ионы.

Смешивание ионов, обладающих плюсовым зарядом, с отрицательно заряженными электронами, способствует образованию состояния проводимости электричества. Вещество в таком состоянии – это и есть плазма, особый тип газа, где часть атомов становится ионами (ионизированный газ).

ПЛАЗМА ТВ

Процессы преобразования вещества до состояния плазмы
Процессы изменения состояния вещества: 1 – твёрдое; 2 – жидкое; 3 – парообразное; 4 – плазменное; А – атом; Я – ядро; Э – электрон; Т – нарастающая температурная шкала

Как формируется картинка плазменного экрана телевизора?

Вероятно многим знакомы энергосберегающие люминесцентные лампы (CFL – Compact Fluorescent Lamp), а также неоновые лампы (уличные фонари). Оба типа приборов излучают свет за счёт передачи электричества сквозь область газа. Так вот, плазменный экран телевизора, по сути, состоит из миллионов микроскопических CFL (или неоновых ламп), каждая из которых управляется электронной схемой.

Так осуществляется контроль и управление отдельными пикселями (подсветка цветных точек) на экране телевизора. На этом базовом принципе построен плазменный телевизор, и этот же принцип существенно отличает плазменную технологию от других видов телевизионных технологий. Например, в случае с LCD экраном (жидкокристаллический телевизор) включение / выключение пикселей активирует световой луч, проходящий через поляризационные кристаллы.

Пиксельные элементы плазменного экрана телевизора имеют некие общие черты с неоновыми лампами (или CFL). Как и в случае с неоновой лампой, каждая ячейка заполнена небольшим количеством неонового или ксенонового газа. Аналогично CFL, каждая ячейка покрыта внутри фосфорными химикатами. Внутри CFL люминофор представляет собой меловое белое покрытие на внутренней стороне стеклянной трубки и работает подобно фильтру.

НЕОНОВЫЙ

Компактные флуоресцентные лампы
Примерно такие же «лампочки» составляют внутреннюю структуру плазменного экрана телевизора, с одной лишь разницей в размерах и цветовой окраски

Когда электричество течет через стеклянную трубку, атомы газа рассеиваются внутри и генерируют невидимый ультрафиолетовый свет. Белое люминофорное покрытие стенок трубки превращает невидимый ультрафиолет в видимый белый свет. Внутри плазменного экрана телевизора ячейки напоминают структуру CFL, с той лишь разницей, что покрытие каждой отдельной ячейки выполнено люминофорами либо красного, либо синего, либо зелёного цвета.

Соответственно, работа ячейки заключается в том, чтобы использовать невидимый ультрафиолетовый свет, генерируемый неоновым или ксеноновым газом внутри ячейки, и преобразовать в красное, синее, зелёное видимое свечение. Комбинация этих базовых цветов традиционно формирует рабочий оттенок на участке экрана.

Конструктивное исполнение плазменного экрана ТВ

Подобно изображению жидкокристаллического экрана телевизора, картинка, полученная на плазменном экране телевизора, состоит из массива (сетки) красных, зелёных, синих пикселей (микроскопических точек или квадратов). Каждый пиксель включается или выключается индивидуально сеткой, сформированной горизонтально и вертикально установленными электродами.

ПОД ПЛАЗМУ

Плазменный телевизор: структурная схема экрана
Структура плазменного экрана телевизора: 1 – слой диэлектрика; 2 – электрод; 3 – слой оксида магния; 4 – технологическое ребро; 5 – пиксели; 6 – фосфорное покрытие; 7 – электрод «адресный»: 8 – адресный защитный слой; А – переднее стекло; В – заднее стекло

Рассмотрим, как активируется, например, один из красных пикселей? Пара электродов, подведённых к пиксельной ячейке, создают высокое напряжение, вызывая ионизацию с последующим излучением ультрафиолетового света (невидим непосредственно на панели телевизора).

Ультрафиолетовый свет проникает через красное люминофорное покрытие на внутренней стороне пиксельной ячейки. Фосфорное покрытие преобразует невидимый ультрафиолет в видимый красный свет, благодаря чему пиксель загорается, высвечивая на экране отдельный красный квадрат (точку).

Чем различаются плазменный и LCD экраны телевизора?

Плазменные и жидкокристаллические телевизоры внешне очень схожи, но технологически работают совершенно по-разному. Телевизоры с плазменными экранами, как правило, стоят значительно дороже LCD конструкций. Спрашивается — почему бы не купить телевизор с LCD-экраном? Однако высокая цена плазмы обусловлена лучшим качеством картинки.

Главное отличие плазмы и ЖК отмечается в конструктивном исполнении рабочей ячейки. Составляющие экран пиксели плазменного экрана телевизора включаются и выключаются на несколько порядков быстрее, чем пиксели экрана ЖК телевизора. Пользователь получает более чёткие картины экрана с минимальным эффектом размытия. Особенно явно разница заметна на быстро меняющихся изображениях.

Выбрать TV-SET

Разница между картинкой плазменного телевизора и LCD
Объективная разница картинки телевизионных приёмников разной конструкции: А – плазменный экран телевизора; В – жидкокристаллический экран телевизора

Правда, последние разработки жидкокристаллической телевизионной техники демонстрируют рост скорости включения / выключения пикселей. Тем не менее, «перещеголять» плазменные экраны пока что не удаётся. Плазменные экраны телевизоров светят ярче, обладают более высокой контрастностью, что видится важным фактором просмотра телевизора, к примеру, в условиях яркого дневного света.

Пользователям доступен просмотр картинки на плазменной матрице под более широким углом, без риска получить искажения цветов как это явно заметно на панели ЖК телевизора. Поэтому, с точки зрения качества изображения, плазма выглядит более предпочтительной для широкой аудитории потенциальных пользователей.

Между тем, плазменный телевизор не лишён технических недостатков. Среди выраженных и значимых недостатков конструкции:

  • высокое потребление энергии,
  • повышенный вес,
  • свойство хрупкости матрицы.

Телевизионным приёмникам с плазменным исполнением также присущи дефекты «прожига» матрицы, когда длительное время не меняющееся изображение способно привести к физическому выгоранию пикселя.

Тенденция скорого «выгорания» пикселей матрицы по причине чрезмерного использования, более выражена, чем у LCD-матриц. Правда, согласно утверждениям производителей, полный гарантийный срок техника с плазменной матрицей обязательно отработает.

Заключительный штрих на плазменный телевизор

Постепенно телевизионные приёмники с плазменной технологией дешевеют. При этом конструкции на жидких кристаллах стабильно наращивают скорость переключения пикселей. Таким образом, конкуренция технологий активно продолжается, а пользователем на выбор предлагаются обе технологии для обычного домашнего просмотра.

Вместе с тем за последние несколько лет две проверенные и вполне надёжные технологии дополнились OLED-телевизорами (на органических светодиодах). Такое конструкционное исполнение отличает более тонкая (в прямом смысле) структура матрицы.

Экраны OLED телевизионных приёмников превосходят плазменные и LCD матрицы по яркости, дают более чистый чёрный цвет. Переход на OLED технологию очевиден, учитывая более качественное и быстрое воспроизведение изображения.


При помощи информации: ExplaintHatStuff