Устройство, принцип работы плазменной PDP панели

Устройство, принцип работы плазменной PDP панели..docx

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР09.210308.004ПЗ

Устройство плазменной панели

Газоразрядный
экран (также широко применяется 
английская калька «плазменная панель»)
— устройство отображения информации,
монитор, основанный на явлении свечения
люминофора под воздействием ультрафиолетовых
лучей, возникающих при электрическом 
разряде в ионизированном газе, иначе 
говоря в плазме.

Плазменная 
панель представляет собой матрицу 
газонаполненных ячеек, заключенных 
между двумя параллельными стеклянными 
пластинами, внутри которых расположены 
прозрачные электроды, образующие шины
сканирования, подсветки и адресации.
Разряд в газе протекает между 
разрядными электродами (сканирования
и подсветки) на лицевой стороне 
экрана и электродом адресации на
задней стороне.

Особенности конструкции:

• суб-пиксель
  плазменной панели обладает следующими
  размерами 200 мкм x 200 мкм x 100 мкм;
• передний
  электрод изготовляется из оксида индия и олова,
  поскольку он проводит ток и максимально
  прозрачен.
• при протекании
  больших токов по довольно большому плазменному
  экрану из-за сопротивления проводников
  возникает существенное падение напряжения,
  приводящее к искажениям сигнала, в связи
  с чем добавляют промежуточные проводники
  из хрома, несмотря на его непрозрачность;
• для создания
  плазмы ячейки обычно заполняются газом
  — неоном или ксеноном (реже используется гелий и/или аргон,
  или, чаще, их смеси).

Химический состав люминофора:

• Зелёный:
  Zn₂SiO₄:Mn2+ / BaAl₁₂O₁₉:Mn2+;+
  / YBO₃:Tb / (Y, Gd) BO₃:Eu 
• Красный:
  Y₂O₃:Eu3+ / Y_0,65Gd_0,35BO₃:Eu3+
• Синий:
  BaMgAl₁₀O₁₇:Eu2+

Существующая 
проблема в адресации миллионов 
пикселей решается расположением пары
передних дорожек в виде строк (шины
сканирования и подсветки), а каждой
задней дорожки в виде столбцов (шина
адресации). Внутренняя электроника 
плазменных экранов автоматически 
выбирает нужные пиксели. Эта операция
проходит быстрее, чем сканирование
лучом на ЭЛТ-мониторах. В последних 
моделях PDP обновление экрана происходит
на частотах 400—600 Гц, что не позволяет 
человеческому глазу замечать мерцания
экрана.

Принцип действия

Работа плазменной панели
состоит из трех этапов:

1. инициализация, в ходе которой происходит упорядочивание
   положения зарядов среды и её подготовка
   к следующему этапу (адресации). При этом
   на электроде адресации напряжение отсутствует,
   а на электрод сканирования относительно
   электрода подсветки подается импульс инициализации,
   имеющий ступенчатый вид. На первой ступени
   этого импульса происходит упорядочивание
   расположения ионовой газовой среды, на
   второй ступени разряд в газе, а на третьей —
   завершение упорядочивания.
2. адресация, в ходе
   которой происходит подготовка пикселя
   к подсвечиванию. На шину адресации подается
   положительный импульс (+75 В), а на шину
   сканирования отрицательный (-75 В). На шине
   подсветки напряжение устанавливается
   равным +150 В.
3. подсветка, в ходе
   которой на шину сканирования подается
   положительный, а на шину подсветки отрицательный
   импульс, равный 190 В. Сумма потенциалов ионов на
   каждой шине и дополнительных импульсов
   приводит к превышению порогового потенциала
   и разряду в газовой среде. После разряда
   происходит повторное распределение ионов
   у шин сканирования и подсветки. Смена
   полярности импульсов приводит к повторному
   разряду в плазме. Таким образом, меняя
   полярность импульсов обеспечивается
   многократный разряд ячейки.

Один цикл «инициализация —
адресация — подсветка» образует формирование
одного подполя изображения. Складывая
несколько подполей можно обеспечивать
изображение заданной яркости и контраста.
В стандартном исполнении каждый кадр
плазменной панели формируется сложением
восьми подполей.

Таким образом, при подведении
к электродам высокочастотного напряжения
происходит ионизация газа или образование 
плазмы. В плазме происходит емкостной 
высокочастотный разряд, что приводит
к ультрафиолетовому излучению, которое
вызывает свечение люминофора: красное,
зелёное или синее. Это свечение проходя
через переднюю стеклянную пластину попадает
в глаз зрителя.

Взгляд изнутри

Как и в электронно-лучевой трубке, изображение в ПДП формируется посредством
света, излучаемого специальным веществом — люминофором, только в отличие от
ЭЛТ в плазменной панели на люминофор воздействует не поток электронов, а ультрафиолетовое
излучение, инициируемое электрическим разрядом (пространство внутри плазменной
панели заполнено инертным газом, обычно гелием или ксеноном). Наименьшим структурным
элементом ПДП является светоизлучающая ячейка. Три ячейки (синяя, зеленая и
красная) в совокупности образуют один пиксел экрана. Для включения ячеек может
использоваться переменный или постоянный электрический ток. Большинство выпускаемых
в настоящее время цветных ПДП работают от переменного тока
и построены по трехэлектродной схеме поверхностного разряда (рис.
1). Электрический разряд, возникающий между управляющими электродами, вызывает
ионизацию содержащегося в ячейке газа (так называемое состояние холодной плазмы),
в результате чего возникает ультрафиолетовое излучение, воздействующее на люминофор,
который, в свою очередь, излучает свет видимого диапазона.

Теоретически все довольно просто, но, как это обычно и бывает, практическая
реализация любого решения всегда сопровождается определенными трудностями. Для
достижения конкурентоспособного качества изображения, позволившего ПДП успешно
соперничать с проекторами, а также с ЭЛТ- и ЖК-мониторами, разработчикам пришлось
решить ряд серьезных проблем.

Во-первых, необходимо было сохранить высокую четкость изображения, избежав
при этом потери яркости. Дело в том, что при увеличении количества пикселов
на экране площадь каждого из них уменьшается, что влечет за собой снижение яркости.

Во-вторых, для качественного воспроизведения темных участков изображения и
расширения динамического диапазона требовалось достичь высокой контрастности.
Проблема здесь заключается в том, что для нормальной работы цветных ПДП необходим
предварительный разряд, создающий условия для возникновения основного разряда
и излучения видимого света. Под действием предварительного разряда возникает
тусклое свечение, создающее на экране фоновую засветку, заметную даже при выводе
абсолютно черного изображения.

В-третьих, определенная сложность состояла в обеспечении точности цветопередачи.
Дело в том, что газ, которым заполнено внутреннее пространство ПДП, имеет примесь
неона, под воздействием электрического разряда светящегося оранжевым цветом.
Примешиваясь к свету люминофора, это излучение снижает контрастность и искажает
цветопередачу.

В чём заключается принцип работы

Принцип работы таких систем основан на процессе свечения газа в ячейках в том случае, когда пропускается электрический ток. Можно сказать, что плазменная панель — это матрица, которая состоит из огромного множества крошечных флуоресцентных ламп. Каждая из ячеек выступает в роли конденсатора с электродами и выполнена из трёх крошечных ламп, которые наполнены ионизированным газом. В результате воздействия заряда плазма начинает излучать ультрафиолет. Активируется и светится одна из ламп, а именно красная, синяя или зелёная. Благодаря наличию стекла преграждается ультрафиолетовое излучение, а тот свет, который является для нас видимым, преобразовывается благодаря сканирующему электроду, и мы получаем изображение на экране.

Преимущества и недостатки

Стоит рассмотреть преимуществ аи недостатки такой техники. Как известно, показатель контрастности является одним из основных при определении качества изображения. Изображение, подаваемое на экран с высокой контрастностью, будет иметь реалистичный характер, передавая пространственность. Это одно из основных преимуществ данной технологии. Перечислим основные положительные характеристики:

• Высокая степень контрастности.
• Ширина угла обзора находится на весьма высоком уровне.
• Чёрный цвет передаётся насыщенным.
• Отличная цветопередача.
• Действительно высокого качества изображение.
• Частота смены картинки находится на высоком уровне.
• Срок эксплуатации до 35 лет.

Это основные положительные параметры техники, работающей по данной технологии. Рассмотрим недостатки:

• Вы не сможете найти в магазинах модели с небольшой диагональю, зачастую это очень неудобно.
• При длительной работе техника имеет свойство нагреваться.
• Высокая энергоёмкость.
• Недостаточная яркость в сравнении с техникой, работающей по технологии LCD.

В процессе эксплуатации контрастность плазмы будет снижаться. В результате после нескольких лет эксплуатации вы отметите, что изображение уже не такое яркое, цветопередача в разы потускнеет в сравнении с тем результатом, который вы видели в начале эксплуатации телевизора.

При подаче статического напряжения, к примеру? при подключении к компьютеру, у плазмы вполне могут выгорать пиксели. Если вы будете эксплуатировать технику исключительно по её прямому назначению, этого вовсе никогда может и не произойти.

Основные недостатки

Главными недостатками такого типа
мониторов является довольно высокая
потребляемая мощность, возрастающая
при увеличении диагонали монитора, и
низкая разрешающая способность,
обусловленная большим размером элемента
изображения. Кроме этого, свойства
люминофорных элементов быстро ухудшаются,
и экран становится менее ярким, поэтому
срок службы плазменных мониторов
ограничен примерно до 100 000 часов (Это
при 5-летнем использовании в офисе).

Из-за этих ограничений такие мониторы
используются пока только для конференций,
презентаций, информационных щитов, т.е.
там, где требуются большие размеры
экранов для отображения информации.
Однако есть все основания предполагать,
что в скором времени существующие
технологические ограничения будут
преодолены, а при снижении стоимости
такой тип устройств может с успехом
применяться в качестве телевизионных
экранов или мониторов для компьютеров.
Подобные телевизоры уже есть, они имеют
большую диагональ, очень тонкие (по
сравнению со стандартными телевизорами)
и стоят больших денег — $10000 и выше.

Основные недостатки:

1. выгорание пикселей

2. меньшая, по сравнению с ЖК, яркость

3. высокое энергопотребление

Несомненно, ситуация с выгоранием ячеек
сегодня намного лучше, чем лет пять
назад. Однако в инструкциях продолжают
писать, что плазменной панели
противопоказана длительная демонстрация
неподвижного изображения — будь то
черные полосы по бокам картинки или
логотип телеканала. Именно поэтому
плазму не рекомендуют покупать в качестве
основного телевизора — ее лучше
использовать в составе домашнего
кинотеатра для просмотра фильмов.

Кстати, меньшая яркость тоже побуждает
поставить такую панель в «кинозал», где
будет приятный полумрак. Впрочем,
современную плазму можно безо всяких
проблем смотреть при нормальном дневном
освещении, запас яркостей у новых моделей
есть. Но именно в полумраке важные
преимущества плазменной панели перед
жидкокристаллической будут особенно
очевидны: заметно лучшая цветопередача
(миллиарды оттенков против миллионов)
и «настоящий» черный цвет — самосветящуюся
ячейку, заполненную инертным газом,
можно просто выключить.

Что касается высокого энергопотребления,
то, увы, с этим пока справиться не удается:
типичное его значение для плазмы — 400
Вт, примерно вдвое больше, чем у
жидкокристаллических панелей.

Иная цена

Эту тему не очень хотелось бы поднимать. Стоимость «иных» телевизоров высока – от $400 за самый простой и небольшой жидкокристаллический до нескольких десятков сотен «зеленых» за «большую диагональ» со всеми возможными ноу-хау. Продавцы говорят, что за последние два года цена ЖК-моделей (а они пока дороже «плазмы») снизилась чуть ли не втрое, дешевеет и «плазма», ибо конкуренция в этом сегменте рынка с каждым днем все жестче.

Стоимость некоторых моделей ЖК-телевизоров

Стоимость некоторых моделей плазменных телевизоров

Ведущие производители видеотехники – Samsung, Toshiba, LG, Sony, Panasonic, Sharp и многие другие, наращивают производство (к примеру, LG собирается производить «плазму» и ЖК в нашей стране), с каждым годом совершенствуя технологии. Так что, пусть о массовом распространении «плазмы» и жидкокристаллических телевизоров в нашей стране говорить рано, но с каждым годом они становятся доступнее и совершеннее. И не за горами тот день, когда «иной» телевизор станет таким же домашним любимцем, каким сегодня является старый добрый кинескопный.

Технологические решения

Рассмотрим технологические решения, внедренные в выпускаемых в настоящий момент
изделиях и направленные на устранение описанных выше препятствий. Начнем c повышения
яркости.

Поскольку в ПДП интенсивность свечения ячейки определяется числом инициирующих
импульсов за единицу времени, для повышения яркости белого цвета необходимо
увеличивать количество таких импульсов, что, в свою очередь, требует повышения
скорости работы системы управления. Однако в силу ограничений, связанных с конечной
скоростью возникновения разряда и ресурсом защитной пленки на электродах, возможности
увеличения частоты зажигания небезграничны. Для повышения яркости и расширения
динамического диапазона компанией Matsushita Electric Industrial была разработана
система обработки сигнала Advanced Plasma AI (Adaptable brightness Intensification
system — адаптивное повышение яркости), примененная в моделях Panasonic TH-42PWD3E
и TH-5OPHD3 (см. врезки). Автоматическая коррекция соотношения между самой яркой
и самой темной точкой на экране производится с учетом подаваемого на вход видеосигнала.
Сочетание технологии Advanced Plasma AI и разработанной ранее асимметричной
структуры ячеек (рис. 2) позволило повысить яркость плазменной
панели до 650 кд/м2 при размере экрана 40 дюймов по диагонали (ранее
типичные для ПДП значения находились в пределах 350-400 кд/м2), что
уже сопоставимо с параметрами телевизоров и мониторов на основе ЭЛТ.

Теперь перейдем к проблеме повышения контрастности. Безусловным лидером в этом
направлении является компания Matsushita Electric Industrial. Сначала ее разработчикам
удалось обеспечить двукратное увеличение значения контрастности (от 300:1 до
600:1) путем снижения яркости свечения предварительного разряда относительно
общего светового потока за счет ослабления пилотной подсветки: вместо одного
сильного разряда было использовано несколько более слабых (рис.
3). Однако это было только первым шагом в этом направлении — совсем недавно
инженеры Matsushita совершили самый настоящий технологический прорыв, добившись
просто невероятного значения контрастности — 3000:1. Поскольку данная технология
запатентована компанией Matsushita и является ее ноу-хау, информация о подробностях
этого решения крайне скупа — известно лишь, что используется один пилотный разряд
малой мощности (см. рис. 3). Результат этого поистине революционного
скачка заметен даже невооруженным глазом (рис. 4). Данное
решение реализовано в новых моделях ПДП Panasonic — 42-дюймовой TH-42PWD3E и
50-дюймовой TH-5OPHD3.

В июле 1999 года фирма Pioneer выпустила телевизор PDP-502HD с 50-дюймовой
плазменной дисплейной панелью стандарта XGA, в которой вместо обычной линейной
матрицы была использована галетная структура матрицы ячеек, имеющих перегородки
(ребра) в виде креста. Это решение позволило устранить эффект паразитной засветки
соседних ячеек. Другой новинкой, примененной в PDP-502HD, стала система управления
CLEAR (high Contrast & Low Energy Address & Reduction of false contour
sequence — высококонтрастная система адресации и подавления ложных контуров
с низким потреблением энергии). В результате удалось увеличить оптическое разрешение
дисплея по вертикали и сделать изображение более ярким и контрастным.

Одним из способов борьбы с искажениями цветопередачи, вызванными оранжевым свечением
неона, является применение специального цветного фильтра — CCF, разработанного
корпорацией NEC. фильтр CCF выполнен в виде полосок, расположенных поверх светоизлучающих
ячеек каждого из трех базовых цветов. Этот фильтр подавляет паразитное оранжевое
излучение неона, содержащегося в газовой смеси, тем самым повышая точность цветопередачи,
а в сочетании с высококонтрастной системой управления он дает возможность расширить
диапазон воспроизводимых оттенков в 1,6 раза. Кроме того, фильтр CCF позволяет
подавлять блики от внешних источников света.

Подбор крепления

Поворотно-наклонный кронштейн крепления

Телевизор для кухни на стену приобретается вместе с кронштейном крепления, посредством которого будет осуществляться его монтаж. Они редко идут в комплекте с монитором и чаще всего, их приходится приобретать отдельно.

Существует несколько вариаций креплений, среди которых следует выделить три основных вида: фиксированный, наклонный и поворотно наклонный.

Фиксированные крепления

Статичные крепления для телевизора, состоят из одной монолитной детали, которая может иметь различные формы, в зависимости от фирмы-производителя. Это самый надежный и простой из всех видов крепления, так как его конструкция не имеет каких-либо отдельный частей и соединений.

Его часто используют для монтажа телевизоров с большой диагональю или весом.

Наклонное крепление

Кронштейн данного тип дает возможность изменять вертикальный наклон экрана, посредством регулирующего механизма.

Поворотно-наклонное крепление

Это наиболее сложное и дорогостоящее крепление, которое состоит из нескольких подвижных деталей. Однако с его помощью вы получите возможность изменять не только угол наклона, но и положение телевизора на кухне  относительно вертикальной и горизонтальной оси.

Новая VIERA плазменные телевизоры Panasonic серий Z, V, G, S