Устройство плазменного телевизора: принципы работы и история

История


Оранжевая монохромная индикаторная панель Digivue в PLATO V, 1981

Плазменная панель была разработана в Университете Иллинойса в процессе создания системы электронного обучения США доктором Дональдом Битцером (Donald Bitzer), Джином Слоттоу (H. Gene Slottow) и Робертом Уиллсоном (Robert Willson) [1] . Патент на изобретение они получили в 1964 году. Первый плоский дисплей состоял из одного пикселя.

В 1971 году компания «Owens-Illinois» приобрела лицензию на производство дисплеев Digivue. В 1983 году Университет Иллинойса продал лицензию на производство плазменных панелей компании IBM.

Первый в мире 21-дюймовый (53 см) полноцветный дисплей представила в 1992 году компания Fujitsu. В 1999 году Matsushita (Panasonic) создала перспективный 60-дюймовый прототип.

Начиная с 2010 года производство плазменных телевизоров сокращалось из-за невозможности конкурировать с более дешевыми LED-телевизорами и в 2014 практически прекратилось.

Плазма: технические аспекты

Даже самая современная технология когда нибудь должна уйти с рынка. Появляются все новые и новые решения, одно лучше другого. Сначала были кинескопные телевизоры, теперь их теснят плазменные панели. В последние 75 практически ничего не менялось — подавляющее большинство телевизоров выпускалось на базе одной технологии — т. н. электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). В таком телевизоре `электронная пушка` испускает поток отрицательно заряженных частиц (электронов), проходящий через внутреннее пространство стеклянной трубки, т. е. кинескопа. Электроны `возбуждают` атомы фосфорного покрытия на широком конце трубки (экране), это заставляет фосфор светиться. Изображение формируется путем последовательного возбуждения различных участков фосфорного покрытия разных цветов, с различной интенсивностью.

Используя ЭЛТ, можно создавать четкие изображения с насыщенным цветом, однако имеется серьезный недостаток — кинескоп выходит слишком громоздким. Для того, чтобы увеличить ширину экрана в ЭЛТ-телевизоре, необходимо увеличить и длину трубки. В результате любой ЭЛТ-телевизор с большим экраном должен весить добрые несколько центнеров. Сравнительно недавно, в 90-е гг прошлого века на экранов магазинов появилась альтернативная технология — плоскопанельный плазменный дисплей. Такие телевизоры имеют широкие экраны, больше самых больших ЭЛТ, при этом они всего около 15 см. в толщину. `Бортовой компьютер` плазменной панели последовательно зажигает тысячи и тысячи крошечных точек-пикселей. В большинстве систем покрытие пикселей использует три цвета — красный, зеленый и синий. Комбинируя эти цвета телевизор может создавать весь цветовой спектр. Таким образом, каждый пиксель создан из трех ячеек, представляющих собой крошечные флуоресцентные лампы. Как и в ЭЛТ-телевизоре, для создания всего многообразия оттенков цветов меняется интенсивность свечения ячеек. 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.

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. Внутри дисплея 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.

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.

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. Главное преимущество производства плазменных дисплеев — возможность создавать тонкие панели с широкими экранами. Поскольку свечение каждого пикселя определяется индивидуально, изображение выходит потрясающе ярким, причем при просмотре под любым углом. В норме насыщенность и контрастность изображения несколько уступает лучшим моделям ЭЛТ-телевизоров, но вполне оправдывает ожидания большинства покупателей. Главный недостаток плазменных панелей — их цена. Дешевле пары тысяч долларов новую плазменную панель купить невозможно, модели hi-end класса обойдутся в десятки тысяч долларов. Впрочем, с течением времени технология значительно усовершенствовалась, цены продолжают падать. Сейчас плазменные панели начинают уверенно теснить ЭЛТ-телевизоры. особенно это заметно в богатых, технологически развитых странах. В ближайшем будущем `плазма` придет в дома даже небогатых покупателей. 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.

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. с плазменными дисплеями довольно дорог. Еще один важный недостаток `плазмы` — большой размер пикселей. Большинство производителей неспособны создавать ячейки менее 0,3 мм — это больше, чем зерно стандартного компьютерного монитора. Непохоже, чтобы в ближайшем будущем ситуация изменилась к лучшему. На среднесрочную перспективу такие плазменные дисплеи подойдут в качестве домашних телевизоров и презентационных экранов до 70+ дюймов размером. Если `плазму` не уничтожат LCD и появляющиеся каждый день новые дисплейные технологии, через какой-нибудь десяток лет она будет доступна любому покупателю.

Конструкция


Устройство плазменной панели

Плазменная панель представляет собой матрицу газонаполненных ячеек, заключённых 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:

  • субпиксель плазменной панели обладает следующими размерами: 200 x 200 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 газами — неоном или ксеноном (реже используется гелий и/или аргон, или, чаще, их смеси) с добавлением ртути.

Химический состав люминофора:

  • Зелёный: Zn2SiO4:Mn2+ / BaAl12O19:Mn2+;+ / YBO3:Tb / (Y, Gd) BO3:Eu [3]
  • Красный: Y2O3:Eu3+ / Y0,65Gd0,35BO3: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 позволяет человеческому глазу не замечать мерцания экрана.

Как работают плазмы

Технология плазменного телевизора основана на работе люминесцентной лампы. Дисплей состоит из ячеек. Внутри каждой ячейки две стеклянные панели, разделенные узким зазором, который включает в себя изолирующий слой, адресный электрод и электрод дисплея, в который неон-ксеноновый газ впрыскивается и герметизируется в плазменной форме в процессе производства.

Еще одним признаком, который позволяет ответить на вопрос, чем отличается телевизор жк от плазмы, является то, что когда используется плазменный телевизор, газ заряжается электричеством через определенные промежутки времени. Заряженный газ затем попадает:

  • на красный,
  • зеленый
  • и синий люминофоры, выводя изображение на экран.

Каждая группа люминофоров называется пикселем (элемент изображения — отдельные красные, зеленые и синие люминофоры называются субпикселями). Поскольку точки плазменного телевизора создают собственный свет, они называются «излучающими» дисплеями.

lcd, led, плазма

Плазменные телевизоры можно сделать тонкими. Однако, несмотря на то, что в старых телевизорах с электронно-лучевой трубкой не требуется громоздкого кинескопа и сканирования электронным лучом, в плазменных телевизорах все еще используются горящие люминофоры для создания изображения. В результате плазменные телевизоры страдают некоторыми недостатками телевизоров с Э-ЛТ, такими как выделение тепла и возможное выгорание экрана статических изображений.

Почему плазменные панели лучше

Во-первых, плазменная панель гораздо безопаснее кинескопных телевизоров. Они не создают вредных магнитных и электрических полей, так как в них отсутствуют устройства развертки и высоковольтный источник анодного напряжения кинескопа. Плазменная панель не оказывает вредного влияния на человека и домашних животных и не притягивает пыль к поверхности экрана (большой плюс с точки зрения домохозяек!). Кроме того, что очень важно, они не имеют рентгеновского и какого-либо иного паразитного излучения.

Во-вторых, плазменная панель исключительно универсальны и позволяют использовать её не только в качестве телевизора, но и как дисплей персонального компьютера с большим размером экрана. Для этого все модели плазменных панелей помимо видеовхода (как правило, это обычный AV вход и вход S-VHS) оборудуются еще и VGA-входом. Поэтому такая панель будет незаменима при проведении презентаций, а также при использовании в качестве многофункционального информационного табло, почти как световой указатель ОСНОВА Молния 12, при ее подключении к выходу персонального компьютера или ноутбука. Ну, а поклонники домашнего мультимедиа и компьютерных игр будут просто в восторге: только представьте себе насколько выигрышнее будет выглядеть по сравнению с 17″ монитором на 42″ экране изображение, к примеру, кабины космического звездолета или виртуальное поле боя с космическими пришельцами!

В-третьих, “картинка” плазменной панели по своему характеру очень напоминает изображение в “настоящем” кинотеатре. Благодаря этому своему “кинематографическому” акценту плазма сразу же полюбилась поклонникам “домашнего кино” и прочно утвердилась как кандидат N1 в качестве высококачественного средства отображения в домашних кинотеатрах высокого класса. Тем более что размера экрана в 42″ в большинстве случаев оказывается вполне достаточно. Очевидно в расчете на “кинотеатральное” применение большинство плазменных панелей выпускается с форматом изображения 16:9, ставшем de-facto стандартом для систем домашнего театра.

В-четвертых, при столь солидном экране плазменные панели имеют исключительно компактные размеры и габариты. Толщина панели с размером экрана в 1 метр не превышает 9-12 см, а масса составляет всего 28-30 кг. По этим параметрам сегодня ни один другой тип средств отображения не может составит плазме хоть какую-то конкуренцию. Достаточно сказать, что цветной кинескоп со сравнимым размером экрана имеет глубину 70 см и весит более 120-150 кг! Проекционные телевизоры с обратной проекцией также особой стройностью не отличаются, а телевизоры с фронтальной проекцией, как правило, имеют малые яркости изображения. Светотехнические же параметры плазменных PDP панелей исключительно высоки: яркость изображения свыше 700 кд/м2 при контрастности не менее 500:1. И что очень важно, нормальное изображение обеспечивается в чрезвычайно широком угле зрения по горизонтали: в 160О. То есть уже сегодня PDP вышли на уровень самых передовых рубежей качества, достигнутых кинескопами за 100 лет своей эволюции. А ведь большеэкранные плазменные панели серийно выпускаются менее 5 лет, и они находятся в самом начале пути своего технологического развития.

В-пятых, плазменные панели чрезвычайно надежны. По данным фирмы Fujitsu их технический ресурс составляет не менее 60 000 часов (у очень хорошего кинескопа 15 000-20 000 часов), а процент брака не превышает 0.2%. То есть на порядок меньший общепринятых для цветных кинескопных телевизоров 1.5-2 %.

В-шестых, PDP практически не подвержены воздействию сильных магнитных и электрических полей. Это позволяет, к примеру, использовать их в системе домашнего театра совместно с акустическими системами с неэкранированными магнитами. Иногда это может быть важным, так как в отличие от кинотеатральной акустики многие “обычные” HI-FI колонки выпускаются с неэкранированной магнитной цепью. В традиционном домашнем кинотеатре на основе телевизора использовать эти колонки в качестве фронтальных очень затруднительно ввиду их сильного влияния на кинескоп телевизора. А в AV-системе на основе PDP – сколько угодно.

В-седьмых, благодаря малой глубине и относительно небольшой массе плазменные панели легко разместить в любом интерьере и даже повесить на стену в удобном для этого месте. С другим типом дисплея подобный фокус вряд ли удастся.

  • Большая диагональ. Производить ЖК-матрицы больших диагоналей очень дорого и потому экономически невыгодно. С плазменными панелями всё ровно наоборот.
  • Панель не мерцает. Не мерцает, а значит не утомляет глаза, в отличие от обычных ЭЛТ-телевизоров с частотой обновления 50 Гц.
  • Лучшая цветопередача. Современные плазменные телевизоры способны отображать до 29 миллиардов цветовых оттенков. Это по праву считается одним из основных преимуществ плазмы.
  • Большие углы обзора. Ячейки плазменной панели светятся сами, им не нужны никакие “затворы”, как в ЖК-панелях, регулирующие количество проходящего света. Поэтому угол обзора плазменной панели – почти 180 градусов во всех направлениях.
  • Время отклика. Время отклика плазменной панели аналогично ЭЛТ, то есть гораздо меньше, чем у любого ЖК-телевизора.
  • Яркость и контрастность. Контрастность плазменных панелей значительно выше, чем у ЖК-телевизоров. У современной панели она может достигать 10000:1. А яркость плазм абсолютно равномерна, поскольку подсветка в традиционном её понимании отсутствует.
  • Компактные габариты. Среднестатистическая плазменная панель не толще 10 см. Её можно легко прикрутить к стене, заказав специальный кронштейн.

 Разбор характеристик

Принцип дальнейшего повествования будет таков: мы возьмём типовую табличку технических характеристик плазменной панели и пройдёмся по тем её строкам, на которые стоит обратить внимание. Итак:

Диагональ, разрешение

Диагонали плазменных панелей начинаются с 32-дюймов и заканчиваются на 103-х. Из всего этого диапазона, как уже было сказано выше, в России пока лучше всего продаются 42-дюймовые панели с разрешением 853×480 точек. Это разрешение называется EDTV (Extended Definition Television) и подразумевает под собой “телевидение повышенной чёткости”. Такого телевизора будет достаточно для комфортного времяпрепровождения, поскольку в России пока не существует бесплатного телевидения высокой чёткости (High Definition TV – HDTV). Однако HDTV-телевизоры, как правило, технически более совершенны, лучше обрабатывают сигнал и даже способны “подтягивать” его до уровня HDTV. Получается, конечно, не очень, но эти попытки ценны сами по себе. К тому же, в магазинах уже можно купить фильмы, записанные в формате HD DVD.

Покупая HDTV-телевизор, обратите внимание на формат поддерживаемого сигнала. Самый распространённый – 1080i, то есть, 1080 строк с чересстрочным чередованием. Чересстрочное чередование принято считать не очень хорошим, поскольку будут заметны зубчики по краям объектов, но этот недостаток нивелируется высоким разрешением. Поддержка более совершенного формата 1080p с прогрессивной развёрткой пока встречается только на очень дорогих телевизорах последнего, девятого поколения. Существует также альтернативный формат 1080i – это 720p с меньшим разрешением, но зато с прогрессивной развёрткой. На глаз различие между двумя картинками найти будет сложно, так что при прочих равных 1080i предпочтительнее. Впрочем, большое количество телевизоров одновременно поддерживают и 720p, и 1080i, так что в этом плане никаких проблем с выбором у вас возникнуть не должно.

Пару слов скажем о различных технологиях улучшения изображения. Технологически так сложилось, что качество картинки панели в немалой степени зависит и от разнообразных программных ухищрений. У каждого производителя они свои, и бывает, что только их грамотное функционирование определяет все видимые глазу отличия в картинке между двумя телевизорами разных марок, но одной стоимости. Однако выбирать телевизор по количеству этих технологий всё же не стоит – лучше всмотреться в качество их работы, благо любоваться плазмами можно в любом нормальном магазине видеотехники сколько угодно времени.

Выбирая диагональ, в первую очередь имейте в виду – чем она больше, тем дальше от телевизора нужно сидеть. В случае 42-дюймовой панели ваш любимый диван должен быть удалён от неё на расстояние не менее трёх метров. Можно, конечно, сесть и ближе, но особенности формирования изображения на панели вас наверняка будет раздражать и мешать просмотру.

Соотношение сторон

Все плазменные телевизоры имеют панели с соотношением сторон 16:9. Стандартная телевизионная картинка 4:3 на таком экране будет смотреться нормально, просто неиспользуемая площадь экрана по бокам изображения будет залита чёрным. Или серым, если телевизор позволяет менять цвет заливки. Телевизор может попробовать растянуть изображение на весь экран, но результат этой операции, как правило, выглядит печально. В некоторых магазинах плазмы “вещают” именно в таком режиме – видимо, персоналу просто лень искать в меню галочку отключения функции масштабирования. В формате 16:9 в России уже началось. По умолчанию такое соотношение сторон используется только в HDTV.

Яркость

Существуют две характеристики панели, связанные с яркостью, – это яркость панели и яркость всего телевизора. Яркость панели нельзя оценить на готовом продукте, потому что перед ней всегда стоит светофильтр. Яркость же телевизора – это наблюдаемая яркость экрана после прохождения света через фильтр. Фактическая яркость телевизора никогда не превышает половины яркости панели. Однако в характеристиках телевизора указывается изначальная яркость, которую вы никогда не увидите. Это первый маркетинговый трюк.

Ещё одна особенность цифр, указываемых в спецификациях, связана с методом их получения. В целях защиты панели её яркость в расчёте на точку уменьшается пропорционально увеличению суммарной площади засветки. То есть если вы видите в характеристиках значение яркости 3000 кд/м2, знайте – она получается только при небольшой засветке, например, когда на чёрном фоне отображается несколько белых букв. Если инвертировать эту картинку, мы получим уже, например, 300 кд/м2.

Контрастность

С этим показателем также связаны две характеристики: контрастность при отсутствии окружающего света и в присутствии оного. Значение, указываемое в большинстве спецификаций, – это контрастность, замеренная в тёмной комнате. Таким образом, в зависимости от освещения, контрастность может падать с 3000:1 до 100:1.

Интерфейсные разъёмы

Подавляющее число плазменных телевизоров имеет, как минимум, SCART, VGA, S-Video, компонентный видеоинтерфейс, а также обычные аналоговые аудиовходы и выходы. Рассмотрим эти и другие разъёмы подробнее:

  • SCART – количество этих разъёмов может достигать трёх. Одно время они считались наиболее совершенными, пока не появился HDMI. Через SCART одновременно передаются аналоговый видеосигнал и стереозвук.
  • HDMI – кто-то может назвать это эволюционным преемником SCART. Через HDMI можно передавать HD-сигнал в разрешении 1080p вместе с восьмиканальным звуком. Благодаря выдающейся пропускной способности и миниатюрности разъёма, интерфейс HDMI поддерживают уже некоторые видеокамеры и DVD-плееры. А компания Panasonic поставляет со своими плазмами пульт с функцией HDAVI Control, позволяющей управлять не только телевизором, но и другой техникой, подключённой к нему через HDMI.
  • VGA – это обычный компьютерный аналоговый разъём. Через него к плазме можно подключить компьютер.
  • DVI-I – цифровой интерфейс для подключения всё того же компьютера. Однако встречается и другая техника, работающая через DVI-I.
  • S-Video – чаще всего используется для подключения DVD-проигрывателей, игровых приставок и, в редких случаях, компьютера. Обеспечивает хорошее качество изображения.
  • Компонентный видеоинтерфейс – интерфейс для передачи аналогового сигнала, когда каждая его составляющая идёт по отдельному кабелю. Благодаря этому компонентный сигнал – самый качественный их всех аналоговых. Для передачи звука используются аналогичные RCA-разъемы и кабели – каждый канал “бежит” по своему проводу.
  • Композитный видеоинтерфейс (на одном разъёме RCA) – в противовес компонентному обеспечивает наихудшее качество передачи сигнала. Используется один кабель и, как результат, – возможна потеря цветности и чёткости изображения.

Недостатки плазмы

Еще одним ответом на вопрос, чем отличается жидкокристаллический телевизор от плазменного, является то, что плазменные телевизоры не такие яркие, как большинство ЖК-телевизоров. Они работают лучше в плохо освещенной или затемненной комнате.

Поверхность экрана является более отражающей, чем большинство ЖК-телевизоров, что означает, что они восприимчивы к бликам — поверхность экрана отражает источники окружающего света.

Плазменные телевизоры более подвержены выгоранию статических изображений. Тем не менее, эта проблема значительно уменьшилась в последние годы в результате «орбиты пикселей» и связанных с ними технологий.

Отличие плазмы от жк телевизора заключается еще и в том, что плазменные телевизоры генерируют больше тепла и потребляют больше энергии, чем ЖК-телевизоры, из-за необходимости освещения люминофоров для создания изображений.

Не работает также на больших высотах.

Еще одним фактором, который отвечает на вопрос, чем отличается жк телевизор от плазмы, является то, что у последнего потенциально короче срок службы дисплея. Первые модели плазмы имели ресурс на 30 000 часов или 8 часов просмотра в течение 9 лет, что было меньше, чем ЖК. Тем не менее, срок службы экрана в настоящее время улучшился. И в настоящее время стандартная оценка срока службы составляет 60 000 часов, причем некоторые модели оцениваются в 100 000 часов из-за технологических усовершенствований.

плюсы и минусы плазменного телевизора

Как работает телевизор

Любите ли вы телевидение так, как не люблю его я?

Телевизор – это вообще – отвратительная штука. Чем просиживать часами перед “голубым экраном”, куда полезнее вести здоровый образ жизни: не спеша, с чашкой кофэ – за компьютером…

Тем не менее, вещи, которые я буду рассказывать в этом цикле статей, могут вполне пригодиться в нашей с вами практической деятельности.

Итак, сейчас мы разберемся, как же происходит передача видеосигнала. Рассматривать мы будем родную до боли систему SECAM, потому что в нашей стране ( а именно – Российской Федерации) официально принята именно эта система телевидения. Впрочем – обо всем по порядку.

Как работает телевизор?

Телевизор работает по 24 часа в сутки 7 дней в неделю. Это понятно.
У него есть экран – 1шт и динамик – от 1 до бесконечности, в зависимости от “навороченности” агрегата. Еще у него есть антенна и пульт управления. Но нас сейчас интересует только экран. А переводя с языка домохозяек на язык мудрых котов – кинескоп (электронно-лучевая трубка – ЭЛТ).

Я прекрасно понимаю, что в наш век плазмы и жидкого кристалла, электронно-лучевой кинескоп кажется кому-то пережитком старины. Однако, понять принцип работы телевизора, проще всего именно разбираясь с ЭЛТ.

Электронно-лучевая трубка

Шо це таке. Причем здесь электроны? Причем здесь лучи?

Дело в том, что картинка на экране рисуется при помощи электронного луча. Электронный луч очень похож на световой. Но световой луч состоит из фотонов, а электронный – из электронов, и мы его увидеть не можем. Куча электронов несется с бешеной скоростью по прямой от пункта А – к пункту Б. Так образуется “луч”.

Пункт Б – это анод. Он находится прямо на обратной стороне экрана. Также, экран (с обратной стороны) вымазан специальным веществом – люминофором.

При столкновении электрона на бешеной скорости с люминофором, последний испускает видимый свет. Чем быстрее летел электрон до столкновения – тем свет будет ярче.

То есть, люминофор – это преобразователь “света” электронного луча в свет, видимый для человеческого глаза.

С пунктом Б разобрались. А что же такое пункт “А”? А – это “электронная пушка“. Название страшное. Но страшного в ней ничего нет. Она не предназначена для того, чтобы жестоко расстреливать пришельцев с Марса. Но “стрелять” она все же умеет – электронным лучем в экран.

Как это все устроено?

Вообще, ЭЛТ – это такая большая электронная лампа. Как? Вы не знаете что такое лампа? Ну ладно…

Электронные лампы – это такие же усилительные элементы как и любимые всеми нами транзисторы. Но лампы появились намного раньше их кремниевых “коллег”, еще в первой половине прошлого века.

Лампа – это такой стеклянный баллон, из которого откачан воздух.
В самой простой лампе – 4 вывода: катод, анод и два вывода нити накала. Нить накала нужна для того, чтобы разогреть катод.

А разогреть катод нужно для того, чтобы с него полетели электроны. А электроны должны полететь затем, чтоб возник электрический ток через лампу.

Для этого обычно на нить накала подается напряжение – 6,3 или 12,6 В (в зависимости от типа лампы)

Кроме того, чтобы полетели электроны – нужно высокое напряжение между катодом и анодом. Оно зависит от расстояния между электродами и от мощности лампы.

В обычных радиолампах это напряжение составляет несколько сотен вольт, расстояния от катода до анода в таких лампах не превышают нескольких миллиметров.

В кинескопе расстояние от катода, находящегося в электронной пушке до экрана может превышать несколько десятков сантиметров. Соответственно, и напряжение там нужно намного большее – 15…30 кВ.

Такие зверские напряжения создает специальный повышающий трансформатор. Его еще называют строчный трансформатор, поскольку он работает на строчной частоте. Но, об этом – чуть позже.

При ударении электрона об экран, кроме видимого света, “вышибаются” также и другие излучения. В частности – радиоактивное. Вот почему не рекомендуется смотреть телек ближе 1…2 метров от экрана.

Итак, луч получили. И он так красивенько светит аккурат в центр экрана. Но нам-то надо, чтоб он “чертил” по экрану линии. То есть, нужно заставить его отклоняться от центра. И в этом вам помогут… электромагниты. Дело в том, что электронный луч, в отличие от светового, очень чувствителен к магнитному полю. Поэтому то он и используется в ЭЛТ.

Нужно поставить две пары отклоняющих катушек. Одна пара будет отклонять по горизонтали, другая – по вертикали. Умело управляя ими, можно гонять луч по экрану куда угодно.

А куда угодно?

Вот отсюда мы и начинаем нашу повесть о строчках точках и крючочках…

Повесть о Строчках, Точках и Крючочках

Картинка на экране телевизора образуется в результате того, что луч с бешенной скоростью чертит слева-направо сверху-вниз по экрану. Такой метод последовательной прорисовки изображения называется “развертка“.

Поскольку развертка происходит очень быстро – для глаза все точки сливаются в строчки а строчки – в единый кадр

В системах PAL и SECAM за одну секунду луч успевает пробежать весь экран 50 раз.
В американской системе NTSC – еще больше – аж 60 раз! Вообще говоря, системы PAL и SECAM отличаются лишь в передаче цвета. Все остальное у них – одинаково.

Картинка образуется за счет того, что во время “бега”, луч изменяет свою яркость в соответствии с принимаемым видеосигналом. Как происходит управление яркостью?

А очень просто! Дело в том, что кроме рассмотренных электродов – анода и катода, в лампах бывает еще третий электрод – сетка.

Сетка – это управляющий электрод. подавая на сетку сравнительно низкое напряжение, можно управлять током, протекающим через лампу.

Иными словами, можно управлять интенсивностью потока электронов, “летящих” от катода к аноду.

В ЭЛТ сетка используется для изменения яркости луча.

Подавая на сетку отрицательное напряжение (относительно катода), можно ослабить интенсивность потока электронов в луче, или вообще закрыть “дорогу” для электронов. Это бывает нужно, например, при перемещении луча от конца одной строки к началу другой.

Теперь поговорим поподробнее именно про принципы развертки.
Для начала, стоит запомнить несколько несложных чисел и терминов:

Растр – это одна “строчка”, которую рисует луч на экране.
Поле – это все строчки, которые нарисовал луч за один вертикальный проход.
Кадр – это элементарная единица видеоряда. Каждый кадр состоит из двух полей – четного и нечетного.

Это стоит пояснить: изображение на экране телевизора разворачивается с частотой 50 полей в секунду. Однако, телевизионный стандарт равен 25 кадрам в секунду.

Поэтому один кадр при передаче разбивается на два поля – четное и нечетное. В четном поле содержатся только четные строчки кадра (2,4,6,8…), в нечетном – только нечетные. Изображение на экране также “рисуется” через строку.

Такая развертка называется “чересстрочная развертка“.

Бывает еще “прогрессивная развертка” – когда весь кадр развертывается за один вертикальный ход луча. Она используется в компьютерных мониторах.

Итак, теперь сухие числа. Все приведенные числа справедливы для систем PAL и SECAM.

Кол-во полей в секунде – 50 Кол-во строк в кадре – 625 Количество эффективных строк в кадре – 576

Количество эффективных точек в строке – 720

А эти числа выводятся из вышеприведенных:

Кол-во строк в поле – 312,5 Строчная частота – 15625 Гц

Длительность одной строки – 64 мкС (вместе с обратным ходом луча)

 

Состав современного телевизора

  • Приступим к выкручиванию болтов и снятию задней крышки

задняя часть тв

  • А теперь более подробно рассмотрим модули находящееся внутри телевизора
  • Первый препарируемый нами блок будет майн плата BN41-1958A

майн плата BN41-1958A

Данная плата стоим в огромном количестве телевизоров Samsung F серии (данная серия является модельным рядом 2013 года). Устанавливалась она в зависимости от ревизии как в телевизоры 5го поколения так и 6го поколения.

Майн плата является мозгом телевизора. Именно она отвечает за все основные функции телевизора. Прием каналов, обработка изображение, функции SMART, работа по Wi-FI и сети и прочие функции.

Основными ее поломками являются появление bad блоков в микросхеме EMMC, выход из строя процессора, сгорание преобразователей питания, деградация микросхемы WellTrend и потеря тюнером возможности приема цифровых каналов. Специалистами нашей компании не один десяток раз была подарена вторая жизнь платам данной серии. За годы ремонтов нами был накоплен колоссальный опыт  выше представленной серии материнских плат и мы не без основания считаем себя одними из лучших специалистов по данной техники во Владимире.

  • Следующий пациент для изучения является блок питания модели L32SF_DSM PSLF770S05A BN44-00605A.

Данный блок питания является очень надежным решением. Как правило поломки весьма редки.

Основными поломками данного блока питания является, выход из строя транзистора, сгорание трансформатора, деградация высоковольтных конденсаторов, проблемы с шим контролером подсветки.

Так же хотим развеять уважаемые читатели байку «про сгоревший предохранитель». Многие наши клиенты искренне уверенны что весь ремонт блока питания как правило заключается в замене предохранителя. Данный ремонт был весьма уместен в эру кинескопных телевизоров. Они сами по себе работают на высоких напряжениях, потому без проблем переживали скачки напряжения до срабатывания предохранителя. Ну а современные LCD/ЖКИ телевизоры работают с небольшими токами. И предохранитель в составе телевизора предназначен не для того что бы уберечь вашу технику от выгорание электроники, а для того что бы уберечь Вашу квартиру от пожара.

BN44-00605A

  • А теперь рассмотри такой замечательный модуль как плата TCON модели 13Y FHD_60Hz_V02 BN41-01938B который устанавливается вместе с матрицей Samsung LSF320HN

Модули TCON требуются для раскладывания сигналов LVDS с материнской платы на RGB кодировку матрицы. Также модуль TCON создает питающие напряжения для матрицы.

13Y FHD_60Hz_V02

Данная плата не страдает какими либо типовыми болячками. Как правило выходит из строя в результате короткого замыкания в самом стекле матрицы.

  • Следующий рассказ будет про аудио динамики телевизора. Но рассказывать особенно нечего. Динамики это динамики – ломаются как правило крайне редко. В среднем один случай на тысячу починенных телевизоров. В данной модели нашего телевизора они выглядят вот так:

Динамики

  • Следующий блок который мы будем разбирать, наша многострадальная матрица Samsung LSF320HN02

матрица LSF320HN02

Разбитые матрицы ремонту не подлежат. Замена матрицы как правило не целесообразна, так как стоимость матрицы – это 80 процентов стоимости телевизора. Потому как правило, куда проще купить новый или бу телевизор. Но не будем о грустном и продолжим дальнейшую вскрытию нашего страдальца.

  • За матрицей стоят листы линз и рассеевателей. Они требуются для равномерного распределения подсветки. В ряде случаев при закорачивании светодиодов подсветки происходили возгорания листов. Вот собственно и все, что можно про них рассказать.

листы

  • Следом за линзами и рассеятелями идет лист отражателя который предназначен для экранирования металлического корпуса матрицы «корыта»

отражатель

Как и рассеяватели, он подвержен возгоранию при закорачивании подсветки матрицы.

  • Ну и последняя ступень обороны – это собственно сама светодиодная подсветка:

подсветка

В данной модели является довольно надежной. Так же бывает с более короткими планками, как вертикальной, так и диагональной компоновкой.

Вот и подошел наш рассказ про внутреннее устройство телевизора. Как вы видите телевизор является сложным, трудным в разборе устройством. Без специальных навыком сформированных годами работы в сфере ремонта и обслуживания радиоэлектронного оборудования мы не рекомендуем вам пытать самостоятельно пытаться разбирать, а тем более чинить данные бытовые приборы. Пусть этим занимаются профессионалы.

Виды современных телевизоров

Несмотря на то, что ассортимент телевизионной техники на рынке обновился довольно давно, многие покупатели по сей день не знают отличия между используемыми технологиями в различных телевизорах.

Для того, чтобы понять, в чем принципиальная разница между ними, можно рассмотреть два наиболее популярных вида:

  • LED;
  • LCD.

LCD устройства отличаются дисплеями, подсветка которых осуществляется посредством флуоресцентных или люминесцентных ламп. С развитием технологий, они стали немного уступать свои позиции LED устройствам, где в качестве подсветки использованы светодиоды. Обусловлено это не только более низким энергопотреблением и возможностью сделать изделие более плоским, но и возможностью равномерно регулировать яркость и цветопередачу, да и качество изображения значительно лучше.

Принципы телевидения

История модернизации и развития телевизора: от простого устройства до современного телевизора - фото 35

Для телевидения, как и для радиосвязи, также нужны передатчик и приёмник. Принцип их действия таков же, как и радиопередатчиков и приёмников, однако вместо микрофона и громкоговорителя используются видеокамера и видеомонитор. В XX веке они были, главным образом, вакуумными (электронно-лучевыми), а в настоящее время они полупроводниковые.

В электронно-лучевой видеокамере мозаичный экран 1 образован несколькими миллионами изолированных друг от друга зёрен серебра, покрытых цезием. Они располагаются на слюдяной пластине 2, приклеенной к металлической пластине 3. Падающий на зёрна свет 5 способен «выбивать» из них электроны, которые «стекают» по коллектору 4.

В зависимости от яркости света каждое зерно приобретает больший или меньший положительный заряд. Заряды всех зёрен мозаики «описывают» изображение. Элементы слева-внизу видеокамеры создают сканирующий электронный луч. Последовательно попадая на зёрна, луч отдаёт свои электроны на место выбитых светом. Происходит «перезарядка» – зёрна меняют заряды с «+» на «–». Заметим, что зёрна вместе с металлической пластиной 3 образуют множество микроскопических конденсаторов. При их последовательной перезарядке во внешней цепи между металлической пластиной 3 и коллектором 4 возникает меняющийся ток – видеосигнал.

В электронно-лучевом видеомониторе для превращения видеосигнала в изображение также применяют электронный луч. Его интенсивность (поток летящих электронов) меняется в соответствии с видеосигналом. Попадая на мозаичный экран, состоящий из зёрен вещества люминофора, электроны вызывают их свечение. Оно длится некоторое время, пока луч «обегает» другие зёрна на экране, что мы и воспринимаем как видеоизображение.

В этих приборах электронные лучи сканируют экраны синхронно с частотой 25 Гц, то есть пробегают их одновременно 25 раз в секунду (строку за строкой, подобно чтению книги). Это позволяет передавать и принимать быстро меняющиеся изображения.

В полупроводниковой видеокамере мозаичный экран (матрица) образован несколькими миллионами «электронных карманов» в кремниевой пластине р-типа, над которой расположены управляющие электроды. Если на них подать положительный заряд, то в кремниевой пластине под электродом карман «открывается», и в нём скапливаются высвобождающиеся под действием света электроны. Соответственно, дырки, образующиеся на местах высвобождения электронов, оттесняются электрическим полем в толщу пластины. Количество электронов, скопившихся в кармане, зависит от яркости падающего на него фрагмента изображения. Заряды всех карманов в совокупности «описывают» изображение.

Электронные телевизоры - фото 37

Под действием управляющих сигналов особого микропроцессора осуществляется последовательное «считывание» заряда карманов. Как показано на рисунке, в момент «захвата» изображения заряд имеется только на первом электроде. Затем этот заряд переключается на следующий электрод, и электроны перемещаются в соседний карман. И так далее, до края экрана, где располагаются дополнительные электроды, на которые и «перетекает» видеосигнал.

В полупроводниковом видеомониторе для превращения видеосигнала в световое изображение применяют слой «жидких кристаллов». Он заключён между особыми полупрозрачными плёнками с мозаичной сеткой из управляющих электродов. Микропроцессор поочерёдно распределяет видеосигнал на все элементы мозаики. Электрические поля, возникающие между электродами, заставляют кристаллы каждого фрагмента мозаики по-разному поворачиваться в слое жидкости. В зависимости от этого меняется количество света, пропускаемого каждым элементом мозаики. В результате мы видим изображение, складывающееся из отдельных точек – пикселов.

К концу XX века чёрно-белое телевидение было вытеснено цветным. Его основные принципы остались прежними: мозаичный экран в передатчике и приёмнике, последовательное сканирование электронным лучом или микропроцессором элементов мозаики для формирования видеосигнала или светового изображения, передача видеосигнала радиоволнами. Усложнилась лишь мозаика экранов: каждый её элемент был заменён на красно-зелёно-синюю триаду элементов, способную передавать все оттенки цветов.

Чистка экрана

Неправильный уход за телевизором приведет к появлению различных пятен на экране, бликов, царапин, что не будет способствовать комфортному просмотру. Пыль на экране накапливает статическое электричество. Надо учитывать, экран плазменного устройства состоит из нескольких слоев, каждый из которых чувствителен к воздействию агрессивных химических препаратов.

Общие рекомендации, как почистить поверхность экрана плазменного телевизора:

  • чистку проводить в комнате с достаточным освещением;
  • отключить телевизор от сети – правило техники безопасности, подождать пока он полностью остынет;
  • для удаления пыли использовать мягкую ткань без ворса: из хлопка, флиса или фланели;
  • для удаления загрязнений использовать рекомендованные чистящие средства;
  • нельзя давить на экран, использовать скребки;
  • не распылять спецсредства непосредственно на экран. Для этого подойдет салфетка из микрофибры или мягкая ткань без ворса. Салфетку делают влажной, но не мокрой;
  • не включать телевизор до полного высыхания экрана.

Корпус телевизора также необходимо систематически протирать мягкой тканью.
В специализированных магазинах продают влажные салфетки для ухода за экраном ЖК телевизора. Салфетки, пропитанные специальным составом, не содержат спирт и абразивные компоненты и могут использоваться для любых типов экранов.

Чем протирать плазменный телевизор в домашних условиях. Приготовить мыльный раствор из детского мыла. Хозяйственное мыло не рекомендуется использовать из-за повышенного содержания щелочи. Мягкой тряпкой без ворса, смоченной в растворе, протереть экран. Хорошо отжатой тканью удалить остатки мыла и протереть экран насухо.

Причины возникновения неисправностей

Нередко причиной поломок становится неправильное обращение с техникой самих владельцев. Регламентированное соблюдение базовых правил эксплуатации позволит длительное время сохранять в рабочем состоянии дорогое устройство. Ремонт телевизора порой может недешево обойтись.

устройство экрана телевизора

Прежде всего, не следует содержать прибор в помещении, где не исключена повышенная влажность. Также необходимо беречь устройство от механических повреждений. Оптимальное время работы телевизора составляет 6 часов, после чего лучше сделать непродолжительный перерыв. В случае подключения к телевизионному приемнику иных устройств, следует проверить их на совместимость.

В случае систематических сбоев в работе электросетей, необходимо установить стабилизатор напряжения, страхующий устройства от перепадов тока при внезапном включении. Осторожно следует обращаться с пультом дистанционного управления. В большинстве случаев он является довольно хрупкой конструкцией. Такое устройство, как пульт телевизора, в случае серьезного повреждения не всегда просто подобрать.

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.