Список используемых источников. По дисциплине: «системы компьютерно графики»

Реферат

По дисциплине: «Системы компьютерно графики»

Тема: «Плазменные экраны»

 

 

Проверил:

Новик Е.А.

Выполнил:

студент 2 курса

группы ИСТ-21

Парфенчик С.В.

 

Барановичи 2012

Оглавление

История развития……………………………………………………………….3

Принцип работы………………………………………………………………..6

Достоинства и недостатки …………………………………………………....12

Заключение…………………………………………………………………….14

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………………..15

 

История развития

Плазменные панели, появившиеся в широкой продаже чуть более десяти лет назад, стали символом современного телевидения, принципиальным прорывом в «мир больших экранов». Интенсивное развитие плазменных технологий не прекращается и сегодня – а появление новых достижений свидетельствует в пользу высокой перспективности этого направления.

Плазма, знакомая по учебникам физики, ассоциируется у нас с «четвёртым агрегатным состоянием вещества» - очень горячим и сильно ионизированным газом, основным составляющим Солнца и других звёзд. Существует, однако, и низкотемпературная плазма. Получить плазму можно не только путем нагрева до миллиона градусов, но и с помощью бомбардировки атомов быстрыми заряженными частицами. Такую плазму принято называть «низкотемпературной». Если ее покрыть специальным составом – люминофором, то под воздействием сильного электрического поля он начинает светиться. Люминесцентное свечение было открыто ещё в XIX веке, и активно использовалось (и используется) в энергосберегающих люминесцентных лампах. Это же свойство было положено и в основу конструкции ячеек, составляющих плазменную панель.

Идея создания дисплея на основе низкотемпературной плазмы нашла своё воплощение в 1964 году, когда сотрудники лаборатории Иллинойского университета Дональд Битцер, вместе с двумя коллегами Робертом Уилсоном (тогда еще студентом Иллинойского университета) и Джином Слотоу изготовили первую в мире газоразрядную панель. Интересно, что изобретатели ставили перед собой задачу создание исключительно компьютерного монитора – о телевидении и речи не шло. Газоразрядная панель обладает одним качеством, особо ценным при воспроизведении статичных картинок – в ней отсутствует необходимость постоянного обновления экрана. При воспроизведении динамичных сцен «мигание» кинескопных мониторов не так заметно, и не так раздражает зрение.

Плазменный «прадедушка» работал за счет свечения ксенона под воздействием электрического тока и обладал (только вдумайтесь в эти цифры!) разрешением всего 4 х 4 пикселя. Ученые не останавливались на достигнутом и спустя три года сумели увеличить его до 16 х 16 пикселей, заполнив ячейки нового образца неоном. Однако затем ход развития плазменных технологий застопорился. Дело в том, что первые плазмы были монохромными, и выполняли исключительно функцию информационных табло. Свою роль сыграло и появление цветного кинескопа, отличавшегося низкой стоимостью при более высоком качестве изображения. Тогда казалось, что высокотехнологичная идея так и останется решением для вокзалов и аэропортов.

Тем не менее, у плазмы были и неоспоримые преимущества. Ведь только плазменные технологии позволяли (на тот момент) реализовать мечту о «плоском телевизоре», создать устройства, которые можно свободно разместить в любом помещении, повесив на стену «как картину». Технологические сложности были преодолены в начале 90-х в Японии, где заработала государственная программа развития дисплейных технологий. Благодаря созданным на ее базе научно-исследовательским институтам и большим денежным вливаниям, с конвейера сошла первая коммерческая модель плазменного монитора.

Уже в 1992-ом году компания Fujitsu изготовила полноцветную плазменная панель с диагональю 21 дюйм. В 1996 г компания Matsushita Electrical Industriеs (Panasonic) предложила ее усовершенствовать за счет ячеек переменного тока. Спустя год серия плазменных мониторов была запущена в массовое производство. Сегодня – это одна из самых перспективных и надежных технологий в области передачи качественного видеоизображения, а сама плазма находит все более широкое применение в разработках, посвященных большим проблемам современной техники. Новые «поколения» всё более совершенных панелей появляются практически каждый год.

Матрица при ближайшем знакомстве

Разработчикам плазменных панелей пришлось решать массу «технических» вопросов. Как, например, повысить КПД матрицы, который был просто-таки неприлично низким (менее 1% от затрачиваемой мощности «превращалось» в свет, а остальное – в тепло). Как организовать эффективный отвод тепла? Как предотвратить «выгорание» люминофора, повысить надёжность всей панели? Как справиться с «послесвечением» (технологии, повышающие экономичность и позволяющие уменьшить рабочее напряжение на электродах, приводят к тому, что частично ионизированный газ в ячейке начинает слабо светиться; это ведёт к ухудшению передачи черного цвета)? Как добиться для каждого пикселя нужной яркости свечения, если невозможно регулировать интенсивность плазменного разряда? Было, например, предложено регулировать яркость за счёт изменения соотношение длительности включенной и выключенной ячейки.

Разработчикам удалось решить и «проблему большой ячейки» - развеять миф о невозможности качественно передавать сигнал высокого разрешения из-за фиксированного размера ячейки. Дело в том, что необходимым условием четкого изображения является его высокая разрешающая способность. И хотя первые дисплеи были довольно объемными и обладали диагональю 42 дюйма, разрешение экрана составляло всего 852 х 480 пикселей. Увеличить его двукратно по вертикали и при этом сохранить яркость позволил метод ALIS, основанный на идее о попеременном свечении четных и нечетных поверхностей. Но настоящей революцией в борьбе за высокое разрешение стала технология Full HD. В 2007 году на ее базе специалистами компании Panasonic был создан первый плазменный телевизор с высоким разрешением (1920 х 1080 пикселей) и относительно небольшим экраном (42 дюйма). Обеспечить безупречную передачу динамических сцен позволила инновационная разработка Sub-field drive 480 Гц. Для сравнения, экспериментальные модели ЖК-телевизоров на данный момент представлены только с разверткой 200 Гц.

Добиться высоких показателей яркости (650 кд/м2) и контрастности (при отсутствии внешней засветки она достигает значения 3000:1) изображения удалось корпорации Panasonic. За 15 лет совершенствования плазменные продукты не только догнали кинескопные технологии, но и благодаря внедрению новейших технологий сумели существенно превзойти их.

В современных плазменных устройствах Panasonic используется матрица нового, одиннадцатого, поколения, и система Real Black Drive, которые свели к минимуму возможность выгорания люминофора и неприятный эффект «послесвечения». Благодаря этой технологии и антибликовому фильтру Natural Vision Filter было предложено новое решение, позволяющее устранить блики и передавать всю палитру оттенков вне зависимости от внешних условий освещенности.

Принцип работы

Основа каждой плазменной панели - это собственно плазма, т. е. газ, состоящий из ионов (электрически заряженных атомов) и электронов (отрицательно заряженных частиц). В нормальных условиях газ состоит из электрически нейтральных, т. е. не имеющих заряда частиц. Отдельные атомы газа содержат равное число протонов (частиц с положительным зарядом в ядре атома) и электронов. Электроны `компенсируют` протоны, таким образом, что общий заряд атома равен нулю.

Если ввести в газ большое число свободных электронов, пропустив через него электрический ток, ситуация меняется радикально. Свободные электроны сталкиваются с атомами, `выбивая` все новые и новые электроны. Без электрона меняется баланс, атом приобретает положительный заряд и превращается в ион.

Когда электрический ток проходит через образовавшуюся плазму, отрицательно и положительно заряженные частицы стремятся друг к другу.

Рисунок 1 – Структура газа.

 

Среди всего этого хаоса частицы постоянно сталкиваются. Столкновения `возбуждают` атомы газа в плазме, заставляя из высвобождать энергию в виде фотонов.

В плазменных панелях используются в основном инертные газы - неон и ксенон. В состоянии `возбуждения` они испускают свет в ультрафиолетовом диапазоне, невидимом для человеческого глаза. Тем не менее, ультрафиолет можно использовать и для высвобождения фотонов видимого спектра.

В плазменном телевизоре `пузырьки` газов неона и ксенона размещены в сотни и сотни тысяч маленьких ячеек, сжатых между двумя стеклянными панелями. Между панелями по обеим сторонам ячеек расположены также длинные электроды. `Адресные` электроды находятся за ячейками, вдоль задней стеклянной панели. Прозрачные электроды покрыты диэлектриком и защитной пленкой оксида магния (MgO). Они располагаются над ячейками, вдоль передней стеклянной панели.

Обе `сетки` электродов перекрывают весь дисплей. Электроды дисплея выстроены в горизонтальные ряды вдоль экрана, а адресные электроды расположены вертикальными колонками. Как видно на рисунке ниже, вертикальные и горизонтальные электроды формируют базовую сетку.

Рисунок 2 – Экран в разрезе.

Для того, чтобы ионизировать газ в отдельной ячейке, компьютер плазменного дисплея заряжает те электроды, которые на ней пересекаются. Он делает это тысячи раз за малую долю секунды, заряжая каждую ячейку дисплея по очереди.

Когда пересекающиеся электроды заряжены, через ячейку проходит электрический разряд. Поток заряженных частиц заставляет атомы газа высвобождать фотоны света в ультрафиолетовом диапазоне.

Фотоны взаимодействуют с фосфорным покрытием внутренней стенки ячейки. Как известно, фосфор - материал, под действием света сам испускающий свет. Когда фотон света взаимодействует с атомом фосфора в ячейке, один из электронов атома переходит на более высокий энергетический уровень. После чего электрон смещается назад, при этом высвобождается фотон видимого света.

Рисунок 3 – Ячейка в разрезе.

 

Пиксели в плазменной панели состоят из трех ячеек-субпикселей, каждая из которых имеет свое покрытие - из красного, зеленого или синего фосфора. В ходе работы панели эти цвета комбинируются компьютером, создаются новые цвета пикселя. Меняя ритм пульсации тока, проходящего через ячейки, контрольная система может увеличивать или уменьшать интенсивность свечения каждого субпикселя, создавая сотни и сотни различных комбинаций красного, зеленого и синего цветов.

Описание работы плазмы другими словами

Плазменные панели немного похожи на ЭЛТ-телевизоры - покрытие дисплея использует способный светиться фосфоросодержащий состав. В то же время они, как и LCD, используют сетку электродов с защитным покрытием из оксида магния для передачи сигнала на каждый пиксель-ячейку. Ячейки заполнены интернтыми, т. н. `благородными` газами - смесью неона, ксенона, аргона.

Проходящий через газ электрический ток заставляет его светиться. По сути, плазменная панель представляет собой матрицу из крошечных флуоресцентных ламп, управляемых при помощи встроенного компьютера панели. Каждый пиксель-ячейка является своеобразным конденсатором с электродами. Электрический разряд ионизирует газы, превращая их в плазму - т. е. электрически нейтральную, высокоионизированную субстанцию, состоящую из электронов, ионов и нейтральных частиц. Будучи электрически нейтральной, плазма содержит равное число электронов и ионов и является хорошим проводником тока. После разряда плазма испускает ультрафиолетовое излучение, заставляющий светиться фосфорное покрытие ячеек-пикселей. Красную, зеленую или синюю составляющую покрытия.

 

Рисунок 4 – Ячейка в разрезе.

На самом деле каждый пиксель делится на три субпикселя, содержащих красный, зеленый либо синий фосфор. Для создания разнообразных оттенков цветов интенсивность свечения каждого субпикселя контролируется независимо. В кинескопных телевизорах это делается путем изменения интенсивности потока электронов, в `плазме` - при помощи 8-битной испульсной кодовой модуляции. Общее число цветовых комбинаций в этом случае достигает 16,777,216 оттенков.

Тот факт, что плазменные панели сами являются источником света, обеспечивает отличные углы обзора по вертикали и горизонтали и великолепную цветопередачу (в отличие от, например, LCD, экраны в которых обычно нуждаются в подсветке матрицы). Впрочем, обычные плазменные дисплеи в норме страдают от низкой контрастности. Это обусловлено необходимостью постоянно подавать низковольтный ток на все ячейки. Без этого пиксели будут `включаться` и `выключаться` как обычные флуоресцентные лампы, то есть очень долго, непозволительно увеличивая время отклика. Таким образом, пиксели должны оставаться выключенными, в то же время испуская свет низкой интенсивности, что, конечно, не может не сказаться на контрастности дисплея. В конце 90-х гг. прошлого века Fujitsu удалось несколько смягчить остроту проблемы, улучшив контрастность своих панелей с 70:1 до 400:1. К 2000 году некоторые производители заявляли в спецификациях панелей контрастность до 3000:1, сейчас - уже 10000:1+.

Процесс производства плазменных дисплеев несколько проще, чем процес производства LCD. В сравнении с выпуском TFT LCD-дисплеев, требующим использования фотолитографии и высокотемпературных технологий в стерильно чистых помещениях, `плазму` можно выпускать в цехах погрязнее, при невысоких температурах, с использованием прямой печати. Тем не менее, век плазменных панелей недолог - совсем недавно среднестатистический ресурс панели равнялся 25000 часов, сейчас он почти удвоился, но проблему это не снимает. В пересчете на часы работы плазменный дисплей обходится дороже LCD. Для большого презентационного экрана разница не очень существенная, однако, если оснастить плазменными мониторами многочисленные офисные компьютеры, выигрыш LCD становится очевидным для компании-покупателя.

 

Достоинства и недостатки

Если у вас назрела необходимость в смене старого телевизора на что-то более новое или покупке домашнего кинотеатра, то следует подумать и об источнике высококлассного изображения: плазменной панели. Принцип её работы основан на свечении благородных газов под воздействием напряжения. Плазменные панели имеют множество достоинств и недостатков способных колебаться даже матёрого покупателя, вопрос выбора стоит менее остро: актуален вопрос "А стоит ли её покупать вообще?".

Среди достоинств плазменных панелей следует отметить следующее:

Высокая контрастность. Наилучшая, по сравнению с жидкокристаллическими (ЖК) и электролучевыми (ЭЛТ) мониторами и телевизорами. Картинка выглядит очень насыщенно и качественно, именно поэтому плазменные панели предпочитаемы при построении домашних кинотеатров.

Плазменные панели не имеют инерционности свойственной с ЖК панелям, время отклика таких панелей невелико. Поэтому динамичные сцены будут выглядеть естественно, без волочащихся за бегущим персонажем шлейфов.

По сравнению с ЖК панелями плазменные имеют большой угол обзора, свойства и качество картинки не изменяются в зависимости от того, с какой позиции вы на неё смотрите.

По сравнению с ЭЛТ они имеют очень высокую чёткость изображения, обусловленную тем, что нет проблем со сведением лучей, характерных для ЭЛТ.

По сравнению с ЭЛТ нет мерцания изображения, следовательно при длительном просмотре не устают глаза.

Они нечувствительны к электромагнитным полям. Дело в том, что при изготовлении колонок акустики используются магнитные материалы, потому их нельзя располагать вблизи ЭЛТ панелей. Плазменные же панели лишены этого недостатка.

Недостатки плазменных панелей чуть ли не перечёркивают все их достоинства:

Очень высокая цена - порядка нескольких тысяч долларов.

Высокое энергопотребление. К примеру, ЖК-мониторы аналогичного размера потребляют в несколько раз меньше.

Вследствие высокого энергопотребления плазменные панели серьёзно греются, поэтому приходится применять принудительное охлаждение - вентиляторы. А это означает, что вентилятор будет шуметь. Впрочем, следует сказать, что производители применяют вентиляторы с пониженым уровнем шумов и, кроме того, зритель находится достаточно далеко от самой панели.

Плазменные панели имеют тот же недостаток, что и ЭЛТ-телевизоры: у них выгорает люминофор. Особенно на неподвижных участках изображения, например на логотипах телеканалов. Это означает, что в качестве телевизора их использовать менее предпочтительно. Хотя производители активно борются с этим недостатком и сейчас срок их службы сравним с остальными типами. Кроме того, могут "выгорать" и точки плазменной панели.

Как и во всех остальных типах панелей единицей изображения служит точка или пиксель. У плазменных панелей эта точка больше, чем в других типах. Вследствие этой и ещё ряда причин плазменные панели делают больших размеров (от 30 дюймов). А это, в свою очередь, означает то, что комната, в которой будет установлена панель, должна быть достаточно большой - расстояние зрителя от панели в 4-5 раз больше её диагонали. Т.е. 3-4 метра. А если ещё учесть то, что задние колонки акустики должны быть действительно сзади зрителя, то все комната должна быть шириной "от стенки до стенки" минимум 4-5 метров.

Плазменные панели много весят.

Заключение

На сегодняшний день плазменные телевизоры − одни из самых надежных на телевизионном рынке: производители гарантируют 35 лет службы при неизменном качестве изображения. Сегодня практически все панели выпускаются на основе ячеек переменного тока, а разговоры о малом сроке службы ушли в прошлое. Сверхпрочное стекло обеспечивает плазменным панелям гораздо более высокую механическую защищенность по сравнению с пленочным покрытием ЖК-телевизоров. А режим «Эко», разработанный специально для телевизоров Panasonic Viera, и другие инновации позволили вдвое увеличить свечение пикселей, сократив при этом энергопотребление в два раза.

Современные плазменные телевизоры – это удачное сочетание изысканного дизайна и самых передовых технических решений:

• высочайшие показатели контрастности и естественности цветопередачи изображения;

• невероятная четкость воспроизведения динамических сцен;

• широкий угол обзора – изображение не искажается и не тускнеет, с какой бы точки зритель не смотрел на него;

• низкое энергопотребление и экологическая безопасность.

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Техникум — всё о бытовой технике.- Режим доступа: http://www.technikum.ru/content/plazmennye-paneli-istorija-razvitija.- Дата доступа: 23.09.2012

2.Принцип работы.- Режим доступа: http://electronics.bntu.edu.by/7/4.html.- Дата доступа: 23.09.2012

3.Плазменные панели. Достоинства и недостатки..- Режим доступа: http://www.mc.com.ua/article/hitech/1401.- Дата доступа: 23.09.2012