Spis treści
1. Zasada działania............................................................................................................. 2
2. Zalety i wady wyświetlaczy plazmowych.............................................................. 5
Główne wady..................................................................................................................... 6
3. Zalety i wady wyświetlaczy LCD .............................................................................. 8
Zastosowania wyświetlaczy LCD ............................................................................... 9
Podsumowanie.................................................................................................................. 9
UTK. Wyświetlacze plazmowe. y
ródło: http://www.tomshardware.pl/ 1
1. Zasada działania
Ogólna zasada działania wyświetlaczy plazmowych jest dość prosta: ka\
dy subpiksel
to mikroskopijna lampa fluorescencyjna, emitujÄ…ca jednÄ… z barw podstawowych - kolor
czerwony, zielony lub niebieski. Dzięki zró\
nicowaniu intensywności światła emitowanego
przez subpiksele mo\
liwe jest uzyskanie wielu odcieni barw.
Zasada jest ta sama, co w przypadku dobrze nam znanych lamp fluorescencyjnych
(tzw. świetlówek): gaz szlachetny (na przykład argon) jest zamknięty w rurce. Na obu
końcach rurki znajdują się elektrody, do których dostarczane jest wysokie napięcie (kilkaset
Voltów). Gaz szlachetny jest elektrycznie obojętny, ale prąd elektryczny przekształca go w
plazmę - gaz zło\
ony z wolnych elektronów i jonów dodatnich. Z powodu ró\
nicy
potencjałów elektrony przemieszczają się do dodatniej elektrody, a jony dodatnie są
przyciągane przez ujemną końcówkę rurki. Te ruchy prowadzą do zderzeń atomów. Gdy
atomy zderzajÄ… siÄ™, uzyskujÄ… dodatkowÄ… energiÄ™, a ich elektrony przemieszczajÄ… siÄ™ na
wy\
sze orbity. A gdy powracają na orbitę początkową, emitują foton: cząsteczkę światła.
Emitowane światło jest efektem ruchu plazmy w silnym polu elektrycznym. Ale
ró\
nica potencjałów na końcach rurki nie wystarcza. Aby emitować światło, plazma musi być
w ciągłym ruchu, dlatego te\
do końcówek podawany jest prąd zmienny. Powoduje to
migrację jonów z jednego końca na drugi, tam i z powrotem.
Jest jednak jeden problem. Światło emitowane przez plazmę nie jest widoczne: jest to
promieniowanie ultrafioletowe, którego nie rejestruje oko ludzkie. Dlatego te\
nale\
y je
zmienić w widzialne. Aby to osiągnąć, ściany rurki pokrywane są emitującą białe światło
substancją czułą na ultrafiolet. Ta substancja, zwana te\
fosforem, to luminofor, który słu\
y
do zamiany jednego rodzaju promieniowania na inny.
U\
ycie luminoforu nie jest nowością w świecie wyświetlaczy. Lampa kineskopowa (CRT)
zawiera luminofor, który zamienia strumień elektronów na czerwone, zielone, lub niebieskie
światło.
UTK. Wyświetlacze plazmowe. y
ródło: http://www.tomshardware.pl/ 2
Zastosowanie tej technologii w pikselach, u\
ytych w wyświetlaczach plazmowych jest
dość proste. Ka\
dy piksel składa się z trzech identycznych mikroskopijnych otworów
zawierajÄ…cych gaz szlachetny (ksenon) i posiadajÄ…cych dwie elektrody - przedniÄ… i tylnÄ….
Plazma w otworach porusza siÄ™ wzbudzana silnym prÄ…dem zmiennym przebiegajÄ…cym przez
elektrody. Plazma emituje promieniowanie UV (kolor fioletowy na wykresie), które uderza w
luminofor na dnie ka\
dego otworu. Ka\
dy z nich emituje jeden podstawowy kolor -
czerwony, zielony, lub niebieski. Kolorowe światło przechodzi przez szybę i jest widoczne
dla u\
ytkownika.
Choć piksele plazmowe działają podobnie do lamp fluoroscencyjnych, to produkcja
ekranów składających się z ogromnej liczby pikseli jest dość skomplikowana. Pierwszą
trudnością, jaką napotykają producenci jest rozmiar samych pikseli. Wymiary subpiksela to
200µm x 200µm x 100µm i wcale nie jest Å‚atwo umieÅ›cić obok siebie kilka milionów takich
pikseli. Przednia elektroda musi być maksymalnie przezroczysta. Do w tym celu u\
ywany jest
tlenek cynowo-indowy (indium tin oxide - ITO), poniewa\
równocześnie przewodzi prąd i
jest przezroczysty. Wyświetlacze plazmowe są tak du\
e, a warstwa ITO tak cienka, \
e opór
elektryczny materiału staje się zbyt du\
y, aby zapewnić odpowiednią propagację napięcia (ok.
300 Voltów). Dlatego te\
często dodaje się cienką warstwę chromu, który jest dobrym
przewodnikiem, ale niestety nie jest całkowicie przezroczysty.
Potrzebne sÄ… te\
odpowiednie scyntylatory (czyli luminofory). Dobór odpowiedniego
luminoforu do piksela zale\
y od koloru emitowanego światła:
" Zielony: Zn2SiO4:Mn2+ / BaAl12O19:Mn2+
" Czerwony: Y2O3:Eu3+ / Y0,65Gd0,35BO3:Eu3
" Niebieski: BaMgAl10O17:Eu2+
Te trzy luminofory wytwarzają fale o długość 510-512 nm dla zielonego, 610 nm dla
czerwonego i 450 nm dla niebieskiego. (Zgoda, dokładne wzory chemiczne nie są potrzebne
do zrozumienia jak działa ekran plazmowy, ale na pewno docenią je zaprzyjaz
nieni chemicy)
UTK. Wyświetlacze plazmowe. y
ródło: http://www.tomshardware.pl/ 3
Ostatni problem to adresowanie pikseli. Jak wiemy, w celu otrzymania ró\
nych
odcieni kolorów, intensywność kolorów podstawowych trzech subpikseli musi się zmieniać
niezale\
nie od siebie.
Wyświetlacz plazmowy o rozdzielczości 1280x768 to ok. 3 miliony subpikseli i 6
milionów elektrod. Rzecz jasna niemo\
liwe jest wytyczenie 6 milionów niezale\
nych linii do
kontroli subpikseli, więc są one multipleksowane (łączone). Przednie linie są wspólne dla
całego rzędu, a tylnie dla całej kolumny. Specjalne układy elektroniczne wyświetlacza
decydują, które piksele nale\
y podświetlić. Dzieje się to bardzo szybko i jest niezauwa\
alne
przez u\
ytkownika - proces ten przypomina skanowanie w monitorach CRT
Istnieje kilka rodzajów wyświetlaczy plazmowych, ale nie będziemy się nad nimi tutaj
rozwodzić. Najpopularniejszy obecnie wariant to ACC (alternative coplanar current - prąd
zmienny współpłaszczyznowy). Charakteryzuje się on nie dwiema, a trzema elektrodami dla
jednego piksela
UTK. Wyświetlacze plazmowe. y
ródło: http://www.tomshardware.pl/ 4
Przednie elektrody (skanowanie i podtrzymywanie) sÄ… wykonane z ITO w celu
zachowania przezroczystości
Kontrola wyświetlaczy ACC jest bardziej skomplikowana, ale ich główną zaletą jest
to, \
e przepływ plazmy jest dłu\
szy ni\
w tradycyjnych wyświetlaczach z dwoma
elektrodami. W czasie pierwszej fazy pomiędzy elektronami skanowania i danych silna
ró\
nica potencjałów wynosząca 300V (+100V i -200V) tworzy "ścianę" ładunków. Następnie
Å‚adunki krÄ…\
ą pomiędzy elektrodami skanowania i podtrzymywania dzięki podawanemu na
nie prÄ…dowi zmiennemu (+180V, -180V, +180V, itd.). ZaletÄ… tego rozwiÄ…zania jest
zwolnienie elektrody danych, w czasie, gdy dwie pozostałe elektrody utrzymują plazmę w
ruchu. W ten sam sposób, przy pomocy elektrody danych, mo\
na przerwać wyładowania.
2. Zalety i wady wyświetlaczy plazmowych
Technologia plazmowa posiada wiele zalet w stosunku do LCD i CRT. Przede
wszystkim, luminofory w telewizorach plazmowych pozwalajÄ… na uzyskanie szerszej gamy
\
ywszych kolorów. Zakres chromatyczny ekranów plazmowych jest du\
o szerszy ni\
w
przypadku tradycyjnych telewizorów kineskopowych.
UTK. Wyświetlacze plazmowe. y
ródło: http://www.tomshardware.pl/ 5
Ponadto kąty widzenia, zwłaszcza w porównaniu z wyświetlaczami LCD, są bardzo
szerokie.. Wynika to z faktu, \
e to piksele generują światło, inaczej ni\
w przypadku LCD - o
czym za chwilÄ™. Ekrany plazmowe nie potrzebujÄ… te\
polaryzatora.
Wreszcie, kontrast w niczym nie ustępuje najlepszym telewizorom kineskopowym. Jedną z
przyczyn jest wysoka jakość czerni. Wyłączony piksel nie emituje \
adnego światła, inaczej
ni\
w przypadku pikseli LCD. Telewizory plazmowe charakteryzujÄ… siÄ™ te\
lepszą jasnością
ni\
telewizory kineskopowe, osiągając od 900 do 1000 nitów.
Wyświetlacze plazmowe osiągają du\
e długości przekątnej (32 - 50 cali) przy bardzo małej
grubości. Jest to du\
a przewaga nad telewizorami CRT, które jak wiadomo robią się coraz
grubsze wraz ze wzrostem wielkości ekranu.
Główne wady
Du\
ym problem wyświetlaczy plazmowych jest rozmiar pikseli. Zredukowanie
rozmiarów pikseli plazmowych poni\
ej 0,5- 0,6 mm jest bardzo trudne, jeśli nie niemo\
liwe.
W rezultacie nie ma telewizorów plazmowych o przekątnej mniejszej ni\
32" (82 cm). Aby
uzyskać zadowalającą rozdzielczość wielkość wyświetlaczy plazmowych musi wynosić od 32
do 50 cali (82 do 127cm).
Je\
eli chodzi o jakość obrazu, technologia plazmowa nadal boryka się z pewnymi
problemami. Problemy te zasadniczo wynikajÄ… z natury samych pikseli. Poniewa\
piksele
plazmowe potrzebują wyładowania elektrycznego, aby wyemitować światło, są one albo
zapalone albo zgaszone, ale nie istnieje stan pośredni. Dlatego te\
do kontrolowania ich
jasności u\
ywana jest modulacja impulsowa-kodowa (Pulse Code Modulation - PCM).
To nieskomplikowana metoda. Aby piksel był jasny, jest zapalany wielokrotnie. Aby uzyskać
ciemniejszy odcień piksel zapalany jest rzadziej. Oko ludzkie dokonuje uśrednienia.
UTK. Wyświetlacze plazmowe. y
ródło: http://www.tomshardware.pl/ 6
Ta metoda siÄ™ sprawdza, ale wiÄ…\
e się z nią kilka problemów. Działa ona dobrze dla
średnich i jasnych kolorów - natomiast z powodu zredukowanej kwantyzacji trudniej jest
rozró\
nić dwa ciemne odcienie.
To nieskomplikowana metoda. Aby piksel był jasny, jest zapalany wielokrotnie. Aby
uzyskać ciemniejszy odcień piksel zapalany jest rzadziej. Oko ludzkie dokonuje uśrednienia.
Ta metoda siÄ™ sprawdza, ale wiÄ…\
e się z nią kilka problemów. Działa ona dobrze dla średnich
i jasnych kolorów - natomiast z powodu zredukowanej kwantyzacji trudniej jest rozró\
nić
dwa ciemne odcienie.
Z du\
ej odległości obraz jest równomierny, ale oglądany z bliska powoduje zmęczenie
wzroku. Przyjmuje siÄ™, \
e oko ludzkie nie rejestruje migotania, je\
eli jego częstotliwość jest
wy\
sza ni\
85 Hz, ale to nie do końca prawda. W rzeczywistości oko ludzkie jak najbardziej
rejestruje migotanie, tyle \
e mózg nie jest w stanie tak szybko przetworzyć obrazów. W
rezultacie obraz przy 85 Hz mo\
e spowodować zmęczenie wzroku, nawet je\
eli oglÄ…dajÄ…cy
nie widzi migotania.
Tak właśnie jest w przypadku pikseli plazmowych. Migotanie mo\
e spowodować
dyskomfort przy oglądaniu telewizji z bliska. Więc obraz na wyświetlaczu plazmowym jest
większy, ale trzeba siedzieć daleko od niego. Tracimy przez to część przyjemności z
oglÄ…dania.
Ponadto piksele plazmowe wypalają się. Gdy na monitorze CRT przed długi czas
wyświetlany jest ten sam nieruchomy obraz, zostaje on na stałe utrwalony w fosforze. Gdy
potem obraz się zmienia, to w tle widać poprzedni obraz, jak gdyby został zapisany na
ekranie. Spowodowane jest to przedwczesnym zu\
yciem się luminoforu, który na skutek
ciągłego u\
ywania szybciej zu\
ywa siÄ™ i staje siÄ™ mniej wydajny. Poniewa\
wyświetlacze
plazmowe tak\
e wykorzystują luminofory, więc są równie podatne na wypalenie, jak
monitory CRT.
Podczas normalnego u\
ywania telewizora nie jest to problem, poniewa\
wyświetlany
obraz bez przerwy się zmienia, a więc piksele zu\
ywają się równomiernie. Mo\
e być to
problemem w przypadku niektórych zastosowań biznesowych. Przykładowo, na ekranie,
który bez przerwy wyświetla obraz z tej samej stacji telewizyjnej, utrwali się logo tej stacji
(CNN, NBC, MTV, itp.) poniewa\
znajduje siÄ™ ono zawsze w tym samym miejscu. Gdy ekran
plazmowy u\
ywany jest do wyświetlania statycznych reklam, obraz taki mo\
e utrwalić się na
wyświetlaczu.
To zjawisko ogranicza \
ywotność wyświetlaczy plazmowych, Informacje o
przeciekaniu ekranów plazmowych i konieczności ich uzupełniania mo\
na wło\
yć między
bajki. Natomiast luminofory rzeczywiście się zu\
ywajÄ… i nie mo\
na temu zapobiec. Co
gorsza, nie wszystkie luminofory zu\
ywają się w tym samym stopniu. Niebieski kanał zawsze
zu\
ywa siÄ™ szybciej ni\
pozostałe (choć sytuacja i tak poprawiła się w porównaniu z
pierwszymi wyświetlaczami plazmowymi).
Na koniec kwestia opłacalności: wyświetlacze plazmowe są drogie. Nie dość, \
e ich
produkcja jest kosztowna i skomplikowana, to elektronika kontrolująca wyświetlacz wymaga
pewnych wysokowydajnych półprzewodników. Jest to spowodowane faktem, \
e linie elektrod
muszą przenosić kilkaset Voltów przy wysokich częstotliwościach. Wysokie napięcia
UTK. Wyświetlacze plazmowe. y
ródło: http://www.tomshardware.pl/ 7
powodują, wyświetlacze plazmowe zu\
ywajÄ… du\
o więcej prądu ni\
wyświetlacze LCD.
Przykładowo 42-calowy (107 cm) wyświetlacz plazmowy zu\
ywa 250W, podczas gdy
wyświetlacz LCD o tej samej przekątnej zu\
ywa zaledwie 150W.
3. Zalety i wady wyświetlaczy LCD
Technologia LCD ma wiele zalet dla bran\
y IT. To właśnie tu pojawiły się pierwsze
wyświetlacze LCD, zanim znalazły zastosowania gdzie indziej. Dzięki procesom
litograficznym, zapo\
yczonym z przemysłu półprzewodników, piksele mogą być bardzo
małe. Monitory LCD są powa\
ną alternatywą dla nieporęcznych monitorów CRT, a ju\

niedługo wręcz zmonopolizują rynek monitorów. Wyświetlacze LCD są te\
u\
ywane w
urządzeniach przenośnych. W międzyczasie rozpoczęła się produkcja diod OLED (Organic
Light-Emitting Diode), ale to dopiero poczÄ…tki.
Wyświetlacze LCD są tańsze od plazmowych, ale oczywiście trzeba te\
wziąć pod
uwagę czynniki rynkowe. Kiedy brakuje paneli, nawet niedrogie technologie mogą osiągnąć
kosmiczne ceny.
Je\
eli chodzi o jakość obrazu, to LCD charakteryzuje się lepszą jasnością ni\
CRT.
Piksele LCD nie migotajÄ…, co oznacza \
e mo\
na oglądać obraz z bliska, co zwiększa wra\
enie
"zatopienia" w obrazie.
Telewizory LCD majÄ… bardzo stabilny obraz, co oznacza \
e mo\
na siedzieć blisko
nich bez nara\
enia się na zmęczenie wzroku. Ponadto jasność jest doskonała, a obraz idealnie
ostry. Je\
eli dodamy do tego rozsądną cenę - pomijając okres niedoborów - i niewielką
zajmowaną przestrzeń, to widzimy, \
e LCD jest bardzo kuszÄ…cÄ… propozycjÄ….
Niestety, kÄ…ty widzenia nadal pozostawiajÄ… du\
o do \
yczenia w porównaniu z plazmą
oraz CRT. Jest tak dlatego, \
e światło emitowane przez lampę z tyłu panelu musi przejść
przez dwa polaryzatory, zanim dotrze na powierzchnię monitora. Na szczęście producenci
czynią szybkie postępy na tym polu i są ju\
o krok od osiągnięcia zadowalających kątów
widzenia dla oglÄ…dania telewizji w salonie.
Kontrast jest gorszy ni\
w wyświetlaczach plazmowych i CRT, ale to nie jest wielkim
problemem. Prawdziwym problemem jest głębia czerni. Jak wiemy, piksele w panelu LCD są
przełącznikami światła, no i nie są idealne - przepuszczają światło. Tak więc nawet je\
eli
przełącznik jest całkowicie wyłączony - czyli piksel powinien być czarny - pewna ilość
światła jest przepuszczana. To jest obszar, w którym plazma i CRT mają zdecydowaną
przewagę nad LCD: w przypadku tych technologii czarny faktycznie oznacza brak światła.
UTK. Wyświetlacze plazmowe. y
ródło: http://www.tomshardware.pl/ 8
Czasy odpowiedzi to kolejny problem paneli LCD. Ta technologia jest zasadniczo
wolniejsza, co powoduje ze panele LCD wyświetlają ruchomy obraz gorzej ni\
plazma.
Ciągły postęp w tej dziedzinie powoduje, \
e LCD sÄ… coraz szybsze, ale nadal nie umywajÄ… siÄ™
do CRT. Udało się osiągnąć czasy odpowiedzi wystarczające do zastosowań takich jak
telewizja i wideo. W najnowszych panelach smu\
enie nie jest ju\
problemem.
Poniewa\
panele LCD posiadają wysoką rozdzielczość natywną, w przypadku
telewizji i obrazu wideo trzeba stosować interpolację pikseli. Przynajmniej do czasu
szerokiego wdro\
enia standardu HDTV. Telewizory LCD radzÄ… sobie z interpolacjÄ… raz
lepiej, raz gorzej - a im większy rozmiar ekranu, tym gorzej. Wszyscy producenci pracują nad
rozwiązaniem tego problemu, i niektórym udało się uzyskać przyzwoite rezultaty w
przypadku 26-calowych ekranów. Ale jak dotąd, nie widzieliśmy interpolowanego obrazu,
który by nas zadowolił. Po nadejściu obrazu w formacie High Definition problem przestanie
istnieć, bo obraz będzie miał tą samą rozdzielczość ekran.
Zastosowania wyświetlaczy LCD
W świecie komputerów monitory LCD, w porównaniu z innymi płaskimi
wyświetlaczami, rządzą niepodzielnie. Monitory LCD mogą być u\
ywane do praktycznie
wszystkich zastosowań, w tym gier, aplikacji biurowych i obróbki zdjęć.
Inaczej jest w świecie telewizorów. LCD pozostaje z tyłu w porównaniu z plazmą, ale
jest tańszy i dostępny w rozsądniejszych rozmiarach. Pod względem bezwzględnej jakości
obrazu nadal wygrywa plazma, poniewa\
oferuje czernie tak dobre jak w telewizorach CRT,
świetne kąty widzenia i niezrównane kolory. Tym niemniej, wyświetlacze LCD krok po
kroku doganiajÄ… plazmÄ™ za sprawÄ… bezustannie udoskonalanej technologii.
Podsumowanie
Która technologia odniesie zwycięstwo? Producenci wolą LCD, poniewa\
sposób produkcji
jest podobny do sposobu w jaki wytwarza się półprzewodniki, i jest on dobrze opanowany
przez producentów.
PLAZMA LCD
Opóz
nienie nie występuje występuje
Kontrast doskonały zadowalający
Jasność lepsza ni\
w najlepszych CRT
Jakość kolorów lepsza ni\
CRT, ale występuje nie występuje migotanie; czernie
migotanie niezbyt głębokie
Zu\
ycie prÄ…du 250W dla ekranu 42" (107 150W dla ekranu 42" (107 cm)
cm)
KÄ…ty widzenia dobre zale\
ne od osi X i Y
Rozmiar >32 cali (81 cm) > 2 cali (5,1 cm)
wyświetlacza
Cena nadal wysoka w porównaniu z CRT
śywotność 20000 godzin 40000 godzin
Uszkodzone Rzadko ZdarzajÄ… siÄ™
piksele
UTK. Wyświetlacze plazmowe. y
ródło: http://www.tomshardware.pl/ 9