Функциональные возможности плазменного монитора

Корпус

Индикаторы

Индикаторы устанавливаются в основном на компьютеры и периферийные устройства. Они представляют собой различные светодиоды, небольшие экраны, или бывают позаимствованы из других устройств. Простым примером индикатора может быть амперметр, поставленный на провод идущий к жесткому диску. При работе с памятью, стрелка будет двигаться. Но индикатор может нести помимо декоративной и информативную функцию - датчик температуры внутри системного блока сообщит вам, если компьютер перегреется. Самые сложные индикаторные системы собираются на микроконтроллере и содержат дисплей, способный показывать текст и даже графику, иногда в цвете. Проектирование таких схем достаточно сложно. В этом нелегком деле помогут учебники по цифровой технике и микроконтроллерам.

Иногда для воплощения творческого замысла моддер принимает решение вместо переделки существующего корпуса купить другой, более красивый, либо вообще сделать новый (иногда с использованием деталей существующего). Часто, особенно при использовании специально предназначенных для моддинга миниатюрных материнских плат (например, Mini-ITX), компьютер собирается в корпусе от какого-либо иного технического устройства, например, пылесоса (такой мод реально существует). Интересным решением является использование полностью прозрачного корпуса. Ввиду того, что готовый прозрачный корпус дорог (около 150 долларов), его часто изготавливают самостоятельно с нуля. При изготовлении корпуса нужно помнить, что металл используется не случайно. Компьютер генерирует очень много радиопомех, а металлический корпус поглощает их. Прозрачный корпус может ухудшить работу радиоприемников, телевизоров и высококачественной аудиоаппаратуры вблизи компьютера, так что будьте готовы к необходимости экранирования корпуса. То же самое относится и к корпусам из дерева. В некоторых странах (не в России) неметаллические корпуса запрещены.

Мониторы

Век мониторов с электронно-лучевой трубкой неотвратимо уходит в прошлое. Невероятно, но за каких-то полгода многостраничные журнальные обзоры новейших моделей традиционных мониторов уступили место обстоятельным описаниям свойств плоскопанельных дисплеев, прежде всего жидкокристаллических, а теперь и плазменных. Да, технологии не стоят на месте, и вот уже плазма, высшее энергетическое состояние вещества, работает там, где требуется молниеносная скорость обмена информацией, поразительная оперативность, ослепительная новизна. Однако коммерческий цикл любого изобретения не вечен, и вот уже производители, запустившие массовое производство LCD-панелей, готовят следующее поколение технологий изображения информации. Устройства, которые придут на замену жидкокристаллическим, находятся на разных стадиях развития. Некоторые, такие, как LEP (Light Emitting Polymer - ветоизлучающие полимеры), только выходят из научных лабораторий, а другие, например, на основе плазменной технологии, уже представляют собой законченные коммерческие продукты. Хотя плазменный эффект известен науке довольно давно (он был открыт в лабораториях Иллинойского университета в 1966 году), плазменные панели появились только в 1997 году в Японии. Почему так произошло? Это связано и с дороговизной таких дисплеев, и с их ощутимой "прожорливостью" - потребляемой мощностью. Хотя технология изготовления плазменных дисплеев несколько проще, чем жидкокристаллических, тот факт, что она еще не поставлена на поток, способствует поддержанию высоких цен на этот пока экзотический товар. Несравненное качество изображения и уникальные конструктивные особенности делают информационные панели на плазменной технологии особенно привлекательными для государственного и корпоративного сектора, здравоохранения, образования, индустрии развлечений.

По способу формирования изображения мониторы можно разделить на две группы:

Жидкокристаллические экраны
Плазменные дисплеи
C электронно лучевой трубкой(ЭЛТ)

Плазменные дисплеи.

Разработка плазменных дисплеев, начатая еще в 1968 г., базировалась на применении плазменного эффекта, открытого в Иллинойсском университете в 1966 г.
Сейчас принцип действия монитора основан на плазменной технологии: используется эффект свечения инертного газа под воздействием электричества (примерно так же, как работают неоновые лампы). Заметим, что мощные магниты, входящие в состав динамических излучателей звука, расположенных рядом с экраном, никак не влияют на изображение, поскольку в плазменных устройствах (как и в ЖК) отсутствует такое понятие, как электронный луч, а заодно и все элементы ЭЛТ, на которые так воздействует вибрация.

Формирование изображения в плазменном дисплее происходит в пространстве шириной примерно 0,1 мм между двумя стеклянными пластинами, заполненном смесью благородных газов – ксенона и неона. На переднюю, прозрачную пластину нанесены тончайшие прозрачные проводники, или электроды, а на заднюю – ответные проводники. Подавая на электроды электрическое напряжение, можно вызвать пробой газа в нужной ячейке, сопровождающийся излучением света, который и формирует требуемое изображение. Первые панели, заполнявшиеся в основном неоном, были монохромными и имели характерный оранжевый цвет. Проблема создания цветного изображения была решена путем нанесения в триадах соседних ячеек люминофоров основных цветов – красного, зеленого и синего и подбора газовой смеси, излучающей при разряде невидимый глазом ультрафиолет, который возбуждал люминофоры и создавал уже видимое цветное изображение (три ячейки на каждый пиксель).

Однако, у традиционных плазменных экранов на панелях с разрядом постоянного тока имеется и ряд недостатков, вызванных физикой процессов, происходящих в данном типе разрядной ячейки.

Дело в том, что при относительной простоте и технологичности панели постоянного тока, уязвимым местом являются электроды разрядного промежутка, которые подвергаются интенсивной эрозии. Это заметно ограничивает срок службы прибора и не позволяет достичь высокой яркости изображения, ограничивая ток разряда. Как следствие, не удаётся получить достаточного количества оттенков цвета, ограничиваясь в типичном случае шестнадцатью градациями, и быстродействия, пригодных для отображения полноценного телевизионного или компьютерного изображения. По этой причине плазменные экраны обычно использовались в качестве табло для демонстрации алфавитно-цифровой и графической информации.

Проблема может быть принципиально решена на физическом уровне путем нанесения на разрядные электроды диэлектрического защитного покрытия. Однако, такое простое на первый взгляд решение в корне меняет принцип работы всего устройства. Нанесенный диэлектрик не только защищает электроды, но и препятствует протеканию разрядного тока. На деле система электродов,покрытых диэлектриком, образует сложный конденсатор, через который протекают импульсы тока длительностью порядка сотни наносекунд и амплитудой в десятки ампер в моменты его перезаряда. При этом алгоритм управления с тановится более сложным и достаточно высокочастотным. Частота повторения импульсов сложной формы может достигать двухсот килогерц. Все это значительно усложняет схемотехнику системы управления, однако позволяет более, чем на порядок повысить яркость и долговечность экрана и дает возможность отображать полноцветное телевизионное и компьютерное изображение со стандартными кадровыми частотами.

В современных плазменных дисплеях, используемых в качестве мониторов для компьютера (причем конструкция является не наборной), используется так называемая технология - plasmavision - это множество ячеек, иначе говоря пикселей, которые состоят из трех субпикселей, передающих цвета - красный, зеленый и синий.

Газ в плазменном состоянии используется, чтобы реагировать с фосфором в каждом субпикселе, чтобы произвести цветной цвет (красный, зеленый или синий). Пиксел в плазменном (газоразрядном) дисплее напоминает обычную люминесцентную лампу - ультрафиолетовое излучение электрически заряженного газа попадает на люминофор и возбуждает его, вызывая видимое свечение. В некоторых конструкциях люминофор наносится на переднюю поверхность ячейки, в других - на заднюю, а передняя поверхность при этом изготавливается прозрачной. Каждый субпиксел индивидуально управляется электроникой и производит более чем 16 миллионов различных цветов. В современных моделях каждая отдельная точка красного, синего или зелёного цвета может светиться с одним из 256 уровней яркости, что при перемножении даёт около 16,7 миллионов оттенков комбинированного цветного пикселя (триады). На компьютерном жаргоне такая глубина цвета называется “True Color” и считается вполне достаточной для передачи изображения фотографического качества. Столько же дают обычные ЭЛТ. Яркость экрана последней разработки – 320 кД на кв.м при контрастности 400:1. Профессиональный компьютерный монитор даёт 350 кД, а телевизор – от 200 до 270 кД на кв.м при контрастности 150...200:1.

Эта диаграмма дает краткий обзор плазменной технологии. Компоненты диаграммы :

Стадия электрического разряда
Стадия возбуждения эммитера

Внешний стеклянный слой
Диэлектрический слой
Слой Защиты
Электрод отображения (приема)
Поверхность разгрузки
Ультрафиолетовые лучи
Видимый свет
Барьерное преграждение
Флюоресценция (свечение)
Электрод Адреса (корнирующий)
Диэлектрический слой
Внутренний стеклянный слой

Технологию плазменных мониторов удобно представить в виде следующей схемы:

Экран обладает следующими функциональными возможностями и характеристиками:

Широкий угол обзора как по горизонтали, так и по вертикали (160° градусов и более).
Очень малое время отклика (4 мкс по каждой строке).
Высокая чистота цвета (эквивалентная чистоте трех первичных цветовЭЛТ).
Простота производства крупноформатных панелей (недостижимая при тонкопленочном технологическом процессе).
Малая толщина - газоразрядная панель имеет толщину около одного сантиметра или менее, а управляющая электроника добавляет еще несколько сантиметров;
Отсутствие геометрических искажений изображения.
Широкий температурный диапазон.
Отсутствие необходимости в юстировке изображения.
Механическая прочность.

Внедрение двух новых технологических структур резисторной и фосфорной позволило получить яркость и срок службы экрана на уровне, необходимом для практических применений. Новая фотолитографическая технология, а также метод станбластинга сделали возможным выполнить 40-дюймовую плазменную панель с высокой точностью.

Основные достоинства.

В последнее время при создания систем отображения информации для различного рода диспетчерских начинают применяться газоплазменные дисплеи (плазменные панели).Плазменные дисплеи (PDP) являются одной из последних разработок в области систем отображения информации (первые PDP появились в Японии в1997 году). Таким образом, плазменные панели по качеству изображения намного превосходят даже хорошие кинескопы, которые считаются в наше время эталоном. При этом очень важно, что плазменные панели абсолютно безвредны для здоровья, в отличие от электронно-лучевых трубок.

Совершенно очевидно, что они приходят на смену существующим мониторам на электронно-лучевых трубках в силу явных преимуществ, таких как:

Компактность (глубина не превышает 10 - 15 см) и легкость при достаточно больших размерах экрана (40 - 50 дюймов).
Малую толщину - газоразрядная панель имеет толщину около одного сантиметра или менее, а управляющая электроника добавляет еще несколько сантиметров.
Высокую скорость обновления (примерно в пять раз лучше, чем у ЖК-панели).
Отсутствие мерцаний, и смазывания движущихся объектов, возникающих при цифровой обработке. поскольку отсутствует гашение экрана на время обратного хода, как в ЭЛТ.
Высокая яркость, контрастность и четкость при отсутствии геометрических искажений.
Отсутствие проблем сведения электронных лучей и их фокусировки присуще всем плоскопанельным дисплеям.
Отсутствие неравномерности яркости по полю экрана.
100-процентное использование площади экрана под изображение.
Большой угол обзора, достигающий 160° и более.
Отсутствие рентгеновского и других вредных для здоровья излучений,поскольку не используются высокие напряжения.
Невосприимчивость к воздействию магнитных полей.
Не страдают от вибрации, как ЭЛТ-мониторы.
Отсутствие необходимости в юстировке изображения.
Механическую прочность.
Широкий температурный дипазон.
Небольшое время отклика (время между посылкой сигнала на изменение яркости пикселя и фактическим изменением) позволяет использовать их для отображения видео- и телесигнала.
Более высокая надежность.

Плазменный экран можно снимать видеокамерой, и картинка при этом не дрожит, так как используется другой принцип отображения информации

Все это делает плазменные дисплеи очень привлекательными для использования. К числу недостатков можно отнести ограниченную разрешающую способность большинства существующих плазменных мониторов, которая не превышает 640х480 пикселей. Исключение составляет модели PDP-V501MX и 502MX фирмы Pioneer. Обеспечивая реальное разрешение 1280х768 пиксел, данный дисплей имеет максимальный на сегодняшний день размер экрана 50 дюймов по диагонали (110х62 см) и хороший показатель по яркости (350 Nit), за счет новой технологии формирования ячеек, и улучшенный контраст. В результате данное устройство позволяет:

Отображать компьютерную информацию с реальным разрешением XGA (1024х768).
Обеспечить комфортное наблюдение видеоинформации на расстоянии до 5 метров.
Обеспечить контраст изображения около 20 при уровне внешней освещенности у экрана 150 - 200 Lux.

Таким образом, с нашей точки зрения, такие дисплеи уже пригодны для профессионального применения. Однако, следует иметь ввиду, что несмотря на существенные различия в технологии, плазменные дисплеи используют тот же люминофор, что и электронно-лучевые трубки, который в отличие от ЭЛТ возбуждается не электронами, а ультрафиолетовым излучением газового разряда и также подвержен деградации, хотя и в меньшей степени. Различные фирмы-изготовители называют ресурс от 15000 часов (NEC) до 20000-30000 (Pioneer) часов по критерию снижения яркости в два раза.

Поскольку изображение носит статичный характер, были приняты специальные меры по защите дисплеев от выгорания. В данном случае было разработано специальное программное обеспечение, установленное на управляющих компьютерах, позволяющее осуществлять "орбитинг", т. е. медленное, незаметное для глаз наблюдателя круговое перемещение изображения, что позволяет продлевать срок службы плазменных дисплеев в несколько раз. Возможна и аппаратная реализация данной функции. Существуют специальные устройства, например VS-200-SL фирмы Extron Electronics, реализущие "орбитинг" даже синхронно на нескольких дисплеях. Однако, следует иметь в виду, что эффективность данного метода защиты плазменных дисплеев от выгорания реализуется только при соблюдении определенных требований по характеру изображения. В частности, фон изображения не должен быть белым.

Основные недостатки.

К числу недостатков можно отнести ограниченную разрешающую способность большинства существующих плазменных мониторов, которая не превышает 640х480 пикселей. Исключение составляет модели PDP-V501MX и 502MX фирмы Pioneer. Обеспечивая реальное разрешение 1280х768 пиксел, данный дисплей имеет максимальный на сегодняшний день размер экрана 50 дюймов по диагонали (110х62 см) и хороший показатель по яркости (350 Nit), за счет новой технологии формирования ячеек, и улучшенный контраст.

К недостаткам плазменных дисплеев также можно отнести невозможность "сшивания" нескольких дисплеев в "видеостену" с приемлемым зазором из-за наличия широкой рамки по периметру экрана

Тот факт, что размер коммерческих плазменных панелей обычно начинается с сорока дюймов, свидетельствует о том, что производство дисплеев меньшего размера экономически нецелесообразно, поэтому мы вряд ли увидим плазменные панели, скажем, в портативных компьютерах. Это предположение подкрепляется и другим фактом: уровень энергопотребления "плазменников" подразумевает подключение их к сети и не оставляет никакой возможности работы от аккумуляторов. Еще один неприятный эффект, известный специалистам, - это интерференция, "перекрывание" микроразрядов в соседних элементах экрана. В результате подобного "смешивания" качество изображения, естественно, ухудшается.

Также к недостаткам плазменных дисплеев следует отнести то, что например средняя яркость белого цвета плазменных дисплеев составляет на настоящий момент порядка 300 кд/м2 у всех основных производителей. В общем и целом это достаточно ярко, однако плазменным дисплеям далеко до яркости ЭЛТ, составляющей 700 кд/м2. Подобная яркость может быть достигнута с повышением светоотдачи с 0,7 - 1,1 до 2 лм/Вт, однако этот рубеж преодолеть будет непросто. А также в настоящее время нельзя не заметить очень высокую цену плазменных дисплеев, доступных далеко не всем желающим.

Жидкокристаллические экраны.

Жидкий кристалл представляет собой некоторое состояние, в котором вещество обладает некоторыми свойствами как жидкости (текучестью), так и твердых кристаллов (например, анизотропией). Для изготовления ЖК-экранов используют так называемые нематические кристаллы, молекулы которых имеют форму палочек или вытянутых пластинок. ЖК-элемент помимо кристаллов включает в себя прозрачные электроды и поляризаторы. В отсутствие электрического поля молекулы нематических кристаллов образуют скрученные спирали. При прохождении в этот момент луча света через ЖК-элемент плоскость поляризации его поворачивается на некоторый угол. Если на входе и выходе этого элемента поместить поляризаторы, смещенные друг относительно друга на такой же угол, то свет беспрепятственно сможет проходить через этот элемент. Если же к прозрачным электродам приложено напряжение, спираль молекул распрямляется и поворота плоскости поляризации уже не происходит. Как следствие, выходной поляризатор не пропускает свет. Примером может служить ЖК-индикатор наручных электронных часов.
Экран ЖК-дисплея представляет собой матрицу ЖК-элементов. В настоящее время существуют два основных метода адресации ЖК-элементов: прямой (или пассивный) и косвенный (или активный). В пассивной матрице ЖК-элементов выбранная точка изображения активируется подачей напряжения на соответствующие прозрачные адресные проводники-электроды строки и столбца. В этом случае невозможно достичь высокого контраста изображения, так как электрическое поле возникает не только в точке пересечения адресных проводников, но и на всем пути распространения тока. Эта проблема вполне разрешима при использовании так называемой активной матрицы ЖК-элементов, когда каждой точкой изображения управляет свой электронный переключатель. Контраст при использовании активной матрицы ЖК-элементов может достигать значения от 50:1 до 100:1. Обычно активные матрицы реализованы на основе тонкопленочных полевых транзисторов (Thin Film Transistor, TFT). Неким компромиссом между активной и пассивной матрицей являются в настоящее время экраны, использующие технологию двойного сканирования (Dual Scan, DSTN), при которой одновременно обновляются две строки изображения.