История ЭЛТ-телевизоров насчитывает без малого сотню лет. Именно это позволяет им удерживать прочные позиции на TV -рынке. За годы и годы существования электронно-лучевой трубки компаниям-разработчикам удалось достичь высочайших стандартов производства. Благодаря качеству и цене современные телевизоры с кинескопом ещё конкурируют с новыми "модными" технологиями обработки изображения.
Технология сохраняет очень большой потенциал. Лидеры TV -индустрии продолжают выпускать ЭЛТ-телевизоры на любой вкус. Хотя размеры их экранов далеки до фантастических диагоналей проекционных систем, богатый арсенал технических решений делает ЭЛТ привлекательным вариантом для клиентов с различными запросами. На сегодняшний день покупателю доступны модели с выпуклыми, плоскими и суперплоскими кинескопами.
Основная деталь ЭЛТ-телевизора - кинескоп. Экран кинескопа покрыт фосфоросодержащим составом (люминофором). Поток электронов (электронный "луч"), создаваемый катодом, заставляет светиться фосфорные пиксели - красным, зеленым или синим светом. Электронный "луч" перемещается посредством отклоняющей системы, создавая цветную линию, состоящую из активных пикселей. Затем он смещается вниз и создает следующую и т. д. Скорость движения "луча" велика и глаз воспринимает цельную "картинку".
Частота обновления экрана измеряется в герцах (Гц), и, как правило, составляет 50 Гц для обычных и 100 Гц для более современных моделей телевизоров
Цена телевизора с выпуклым кинескопом колеблется в пределах нескольких сот долларов. Именно поэтому его может позволить себе любой желающий. Значительную часть покупателей вполне устраивают характеристики такого кинескопа, а у ценителя "суперкартинки" всегда есть альтернатива - плазменный телевизор и LCD -телевизор. Плоские кинескопы - современная тенденция в развитии ЭЛТ. Качество изображения на таком экране сравнимо с качеством "картинки" за оконным стеклом. У таких экранов большой угол обзора и стильный современный вид. Еще одно достоинство ЭЛТ-телевизоров - их долговечность. Такая покупка будет радовать покупателя и его близких десятилетиями.
ЖК (LCD) телевизоры
Как ни странно, но жидкие кристаллы старше ЭЛТ почти на десять лет, первое описание этих веществ было сделано еще в 1888 году. Однако долгое время никто не знал, как их применить на практике: есть такие вещества и все, и никому, кроме физиков и химиков, они не были интересны. Итак, жидкокристаллические материалы были открыты еще в 1888 году австрийским ботаником Ф. Ренитцером, но только в 1930-м исследователи из британской корпорации Marconi получили патент на их промышленное применение. Впрочем, дальше этого дело не пошло, поскольку технологическая база в то время была еще слишком слаба.
Первый настоящий прорыв совершили ученые Фергесон и Вильямс из той же RCA (Radio Corporation of America). Один из них создал на базе жидких кристаллов термодатчик, используя их избирательный отражательный эффект, другой изучал воздействие электрического поля на нематические кристаллы. И вот, в конце 1966 года, корпорация RCA продемонстрировала прототип LCD - цифровые часы. Значительную роль в развитии LCD -технологии сыграла корпорация Sharp. Она и до сих пор находится в числе технологических лидеров. Первый в мире калькулятор CS10A был произведен в 1964 г. именно этой корпорацией. В октябре 1975-го уже по технологии TN LCD были изготовлены первые компактные цифровые часы. Во второй половине 70-х начался переход от восьмисегментных жидкокристаллических индикаторов к производству матриц с адресацией каждой точки.
Так, в 1976 году Sharp выпустила черно-белый телевизор с диагональю экрана 5,5 дюйма, выполненного на базе LCD -матрицы разрешением 160х120 пикселов.
Первые LCD были очень маленькими, около 8 дюймов по диагонали, в то время как сегодня они достигли 15-дюймовых размеров для использования в ноутбуках, а для настольных компьютеров производятся LCD с диагональю
20-дюймов и более, а для телевизоров и того больше (около 50). Вслед за увеличением размеров следует увеличение разрешения, следствием чего является появление новых проблем, которые были решены с помощью появившихся специальных технологий, все это мы опишем далее. Одной из первых проблем была необходимость стандарта в определении качества отображения при высоких разрешениях. Первым шагом на пути к цели было увеличение угла поворота плоскости поляризации света в кристаллах с 90° до 270° с помощью STN технологии.
Работа ЖК-дисплея основана на явлении поляризации светового потока. Известно, что так называемые кристаллы-поляроиды способны пропускать только ту составляющую света, вектор электромагнитной индукции которой лежит в плоскости, параллельной оптической плоскости поляроида. Для оставшейся части светового потока поляроид будет непрозрачным. Таким образом поляроид как бы «просеивает» свет. Этот эффект называется поляризацией света.
Когда были изучены жидкие вещества, длинные молекулы которых чувствительны к электростатическому и электромагнитному полю и способны поляризовать свет, появилась возможность управлять поляризацией. Эти аморфные вещества за их схожесть с кристаллическими веществами по электрооптическим свойствам, а также за способность принимать форму сосуда, назвали жидкими кристаллами.
Основываясь на этом открытии и в результате дальнейших исследований стало возможным обнаружить связь между повышением электрического напряжения и изменением ориентации молекул кристаллов для обеспечения создания изображения. Первое свое применение жидкие кристаллы нашли в дисплеях для калькуляторов и в электронных часах, а затем их стали использовать в телевизорах и мониторах для портативных компьютеров.
Экран LCD представляет собой массив маленьких сегментов, называемых пикселями, которыми можно манипулировать для отображения информации. LCD имеет несколько слоев, где ключевую роль играют две панели, сделанные из свободного от натрия и очень чистого стеклянного материала, называемого субстрат или подложка. Слои собственно и содержат тонкий слой жидких кристаллов между собой.
На панелях имеются бороздки, которые направляют кристаллы, сообщая им специальную ориентацию. Бороздки расположены таким образом, что они параллельны на каждой панели, но перпендикулярны между двумя панелями.
Продольные бороздки получаются в результате размещения на стеклянной поверхности тонких пленок из прозрачного пластика, который затем специальным образом обрабатывается. Соприкасаясь с бороздками, молекулы в жидких кристаллах ориентируются одинаково во всех ячейках. Молекулы одной из разновидностей жидких кристаллов (нематиков) при отсутствии напряжения поворачивают вектор электрического (и магнитного) поля в световой волне на некоторый угол в плоскости, перпендикулярной оси распространения пучка. Нанесение бороздок на поверхность стекла позволяет обеспечить одинаковый угол поворота плоскости поляризации для всех ячеек. Две панели расположены очень близко друг к другу.
Жидкокристаллическая панель освещается источником света (в зависимости от того, где он расположен, жидкокристаллические панели работают на отражение или на прохождение света). Плоскость поляризации светового луча поворачивается на 90° при прохождении одной панели. При появлении электрического поля, молекулы жидких кристаллов частично выстраиваются вертикально вдоль поля, угол поворота плоскости поляризации света становится отличным от 90 градусов и свет беспрепятственно проходит через жидкие кристаллы.
Если расположить большое число электродов, которые создают разные электрические поля в отдельных местах экрана (ячейки), то появится возможность при правильном управлении потенциалами этих электродов отображать на экране буквы и другие элементы изображения. Электроды помещаются в прозрачный пластик и могут принимать любую форму. Технологические новшества позволили ограничить их размеры величиной маленькой точки, соответственно на одной и той же площади экрана можно расположить большее число электродов, что увеличивает разрешение LCD -экрана, и позволяет нам отображать даже сложные изображения в цвете. Цвет получается в результате использования трех фильтров, которые выделяют из излучения источника белого света три основные компоненты. Комбинируя три основные цвета для каждой точки или пикселя экрана, появляется возможность воспроизвести любой цвет.
Технологии воспроизведения изображения на экран: STN(Super Twisted Nematic, увеличения угла поворота кристалла), DSTN(Double Super Twisted Nematic, одна ячейка состоит из двух STN, которые при работе поворачиваются в разные стороны), TFT(Thin Film Transistor, управление ячейкой осуществляется с помощью тонкоплёночного транзистора), S-TFT (увеличение угла обзора) [3].
Преимущество перед ЭЛТ – низкая энергопотребляемость и теплоотдача,
толщины экрана. Кроме того, новая технология обеспечивает высокую разрешающую способность на сравнительно небольшом по размеру экране.
Бренды: Sharp, Sony, Panasonic и другие… [2].
Плазменные телевизоры
Предпосылки к созданию: устройство менее опасное для здоровья человека, возможность неограниченного увеличения экрана без потери качества картинки и при совершенно незначительном утолщении и увеличения себестоимости.
Данная технология самая молодая из всех, что применяются в серийном производстве офисной техники, но, что интересно, разрабатывается уже относительно давно. Так еще в далекие советские времена в НПО «Плазма» пытались воплотить в жизнь идею получения более-менее качественного изображения на табло, состоящим из элементов, наполненных специальным газом. Но специалисты не смогли создать пиксели малых размеров, из-за этого экран получался слишком большим, тяжелым, ненадежным, а изображение — слишком расплывчатым.
За рубежом исследования и разработки в области этой технологии начались еще в начале 60-х годов. Еще лет пятьдесят назад было открыто одно интересное явление. Как оказалось, если катод заострить на манер швейной иглы, то электромагнитное поле в состоянии самостоятельно «выдергивать» из него свободные электроны. Необходимо только подать напряжение. По такому принципу работают лампы дневного света. Вылетающие электроны ионизируют инертный газ, чем заставляют его светиться. Трудность заключалась лишь в отработке технологии получения таких игольчатых матриц. Ее решили в Университете штата Иллинойс в 1966 году. В начале семидесятых годов компания Owens-Illinois довела проект до коммерческого состояния. В восьмидесятых годах эту идею пытались воплотить в реальный коммерческий продукт компании Burroughs и IBM, но тогда еще безуспешно.
Надо сказать, что идея плазменной панели появилась вовсе не из чисто научного интереса. Ни одна из существовавших технологий не могла справиться с двумя простыми задачами: добиться высококачественной цветопередачи без неизбежной потери яркости и создать телевизор с широким экраном, чтобы он при этом не занимал всю площадь комнаты. А плазменные панели (PDP), тогда только теоретически, подобную задачу как раз могли решить. Первое время опытные плазменные экраны были монохромными (оранжевыми) и могли удовлетворить спрос только специфических потребителей, которым требовалась, прежде всего, большая площадь изображения. Поэтому первую партию PDP (около тысячи штук) купила Нью-йоркская фондовая биржа - ей были необходимы экраны большой площади, способные информировать огромное количество людей об изменении котировок акций, а качества изображения было не столь критично.
Направление плазменных мониторов возродилось после того, как стало окончательно ясно, что ни ЖК-мониторы, ни ЭЛТ не в состоянии недорого обеспечить получение экранов с большими диагоналями (более двадцати одного дюйма). Поэтому лидирующие производители бытовых телевизоров и компьютерных мониторов, такие, как Hitachi, NEC и другие, вновь вернулись к PDP. В область плазменной технологии также обратили свои взоры и корейские компании «второй мировой линии», среди которых, например, Fujitsu, производящая более дешевую электронику, что тут же внесло остроту конкуренции. Сейчас Fujitsu, Hitachi, Mitsubishi, NEC, Pioneer и другие производят плазменные мониторы с диагональю 40 дюймов и более.
Современные плазменные дисплеи претерпели большое количество изменений, их качество заметно изменилось, если сравнивать с теми, что производили много лет назад. Сейчас изображение на плазменном экране считается самым ярким (до 500 кд/м2) и контрастным (400:1), даже лучше чем у классических ЭЛТ-мониторов.
Принцип работы плазменной панели состоит в управляемом холодном разряде разреженного газа (ксенона или неона), находящегося в ионизированном состоянии (холодная плазма). Рабочим элементом, формирующим отдельную точку изображения, является группа из трех субпикселей (триады), ответственных за три основных цвета соответственно. Каждый субпиксель представляет собой отдельную микрокамеру, на стенках которой находится флюоресцирующее вещество одного из основных цветов. Пиксели находятся в точках пересечения прозрачных управляющих (адресующих) хром-медь-хромовых электродов, образующих прямоугольную сетку.
Для того чтобы «зажечь» пиксель, происходит следующее. На питающий и управляющий электроды, перпендикулярные друг к другу, в точке пересечения которых находится нужный пиксель, подается высокое управляющее переменное напряжение прямоугольной формы. Газ в ячейке отдает большую часть своих электронов и переходит в состояние плазмы. Ионы и электроны попеременно собираются у электродов, по разные стороны камеры, в зависимости от фазы управляющего напряжения. Для «поджига» на сканирующий электрод подается импульс, одноименные потенциалы складываются, и вектор электростатического поля удваивает свою величину (весь процесс контролируется микропроцессором, распределяющим подачу тока на электроды). Происходит разряд — часть заряженных ионов отдает энергию в виде излучения квантов света в ультрафиолетовом диапазоне (в зависимости от газа). В свою очередь, флюоресцирующее покрытие, находясь в зоне разряда, начинает излучать свет в видимом диапазоне, который и воспринимает наблюдатель. 97% ультрафиолетовой составляющей излучения, вредного для глаз, поглощается наружным стеклом. Яркость свечения люминофора определяется величиной управляющего напряжения.
OLED телевизоры
Продвижение и развитие технологии OLED (Organic Light Emitting Diode) началось с публикации статьи о свойствах органических светоизлучающих материалов в 1987 году двух ученых из исследовательской лаборатории Eastman Kodak.
За несколько лет до своего великого открытия Чинг Танг ещё не подозревал что ждёт его в будущем. В 1975 после окончания университета его приняли на работу в Eastman Kodak.
Затем был создан проект по развитию и исследованиям в области OLED, участие в котором приняли 24 европейские компании, специализирующиеся на органической электронике и материалах. Проект имеет бюджет более $25 млн и будет продолжаться до 2008 года [4].
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Гаков В.Н. Развитие телевизионной техники: Журнал "Коммерсантъ" /
№ 38 (393) от 2002 [Электронный ресурс]. URL:https://www.kommersant.ru/doc/343351/print
(дата обращения: 12.01.2013г.)
2. Характеристики телевизоров / LCD Плазменные ЭЛТ ЖК-мониторы / от 2012
[Электронный ресурс]. URL: https://www.podberi.tv/
(дата обращения: 12.01.2013г.)
3. Воспроизведение и обработка видео от 2012 [Электронный ресурс].
URL: https://www.ferra.ru/ru/video/ (дата обращения: 13.01.2013г.)
4. Колесников С.Н. Настоящее OLED-дисплеев: Компьютер-Информ/ /
№ 1'2003 / от 2012 [Электронный ресурс]. URL: https://www.ci.ru/inform04_05/p_08.htm (дата обращения: 12.01.2013г.)
Размещено на