Санкт-Петербургский Государственный

Электротехнический Университет

«ЛЭТИ»

Кафедра ЭПУ

Реферат

на тему

«Плазменные панели»

Выполнил: Смирнов А.Г.

Группа: 8203

Факультет: ФЭЛ

Санкт-Петербург,

2012.

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

Внутренне устройство плазменной панели напоминает слоистый пирог. Наружный слой – это сверхпрочное стекло, которое защищает панель от механических повреждений. Такая же пластина находится и с внутренней стороны панели, а между этими стеклянными поверхностями заключены пресловутые «ячейки». Каждая такая ячейка представляет собой стеклянный параллелепипед с длиной стороны порядка 0,5 мм (в ходе «плазменной эволюции» размеры ячейки непрерывно уменьшаются), заполненную смесью инертных газов. Стенки ячейки покрыты люминофором. С внешней стороны от ячеек находится изолирующий слой и разрядные электроды, а с тыльной – адресные электроды. В точке их пересечения формируется пиксель, который может быть окрашен в красный, зеленый или синий цвет. А дальше возникает цепная реакция: под действием мощнейшего электрического поля в пикселе происходит газовый разряд, сопровождающий ультрафиолетовое свечение, которое, в свою очередь, инициирует видимое свечение люминофора. Полученное излучение отражается от задней панели и проецируется на экран в виде «готовой к обозрению» картинки.

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.