Vedelkristallid ja plasma

Vedelkristallid ja plasma televisiooni teenistuses

Viimastel aastatel oleme hakanud elektroonikapoodides kohtama suurte ja ülimalt õhukeste ekraanidega telereid. Nende hind on praegu enamikule tarbijatest väga kõrge, kuid seoses tehnoloogilise arenguga on märgata hindade langemist ja peagi või juba on need telerid kättesaadavad ka laiemale tarbijaskonnale.
Veiko Tamm

Lamepaneelekraanidega (FPD – Flat Panel Display) telereid on peamiselt kahte erinevat tüüpi ning nende tehnoloogia kardinaalselt erinev. Üsna sageli kiputakse neid lihtsalt sünonüümideks pidama, kuid LCD-teler ja plasma-teler on siiski täiesti eri maailmad.

LCD

LCD (Liquid Crystal Display) ehk maakeeli vedelkristallekraan baseerub vedelkristallide – omapäraste ühendite, millel on nii kristalli kui vedeliku omadused – võimel muuta elektrivälja toimel oma polarisatsiooni. Polariseeritud valgus kujutab endast ühel kindlal tasandil võnkuvat elektromagnetkiirgust. Kui me suuname filtrisse sellise valguse, mille polarisatsioon on 90 kraadi võrra pööratud, siis valgus seda filtrit ei läbi. LCD-ekraanil ongi kasutatud kahte ristuvat polariseerivat filtrit tagavalgustuse ees, nende vahel asub aga vedelkristall. Kui ekraanirakuke saab laengu, muudab vedelkristall oma polarisatsiooni ning valgus hakkab ekraani antud osa läbima. Erinevate transistoride ees asetsevad kolme baasvärvi (roheline, punane, sinine) valgusfiltrid, mis annavad segunedes kuni 16,8 miljonit erinevat värvi. Et seadme keerukusest ettekujutust saada, toon lihtsa näite. Ekraan lahutusvõimega 1280 x 1024 (SXGA) vajab seega 1280 x 1024 x 3 ehk peaaegu 4 miljonit ekraanielementi.

Praegu levinuimad LCD-ekraanid on aktiivmaatriksi tüüpi, harilikult TFT (Thin Film Transistor) paneelid. Nende aluseks on suur, sadadest tuhandetest kuni miljonitest transistoridest koosnev maatriks-integraalskeem. Suurimate ekraanide transistoride arv ületab juba esimeste Pentium-protsessorite oma. Siit võib ka järeldada, miks nende hind on siiani ikka veel nii kõrge, võrreldes tavatelerite katoodkiiretorul ehk kineskoobil baseeruvate omaga. Algselt vaid kõige kallimate sülearvutite jaoks toodetud värvilised TFT-ekraanid on läbi teinud suure arengu ja pidev täiustumine on nad toonud ka lauaarvutite monitoride ning viimastel aegadel isegi telerite asendajaiks. Kaasaja suurimad LCD-ekraanid on juba 28'' suurused, kuid selliste hind on meie jaoks veel astronoomiline. Meie turult leiame praegu 24'' LCD-teleri TFT-ekraane, mille hind ületab ikkagi 60 tuhandet krooni, mis on üle kümne korra tavatelerite hinnast kõrgem. LCD-telerite puudustest tuleb mainida aga nende suurt reaktsiooniaega (harilikult u 25 ms) ning suhteliselt nõrka heledust, kuna valgus peab läbima oma teel palju erinevaid kihte, mis kõik oma osa neelavad. Kuid parimate LCDde puhul on heledusega jõutud juba kuni 300 kandelani ruutmeetri kohta, mis on vägagi hea tulemus.

PDP

PDP (Plasma Display Panel) ehk plasmateleri puhul on meil aga tegemist aktiivselt kiirgava ekraaniga, mis ise genereerib valgust, mitte ei kasuta tagantvalgustust. Idee ise pärineb juba 1964. aastast, mil Illinoisi ülikoolis alustati töid plasmaekraanide alal. Kuid tööstuslikult kasutatavaks kujunesid need alles viimase kümne aastaga. Eriti viimastel aastatel on toimunud arengus hiigelhüpe, mille tulemusel on kvaliteet paranenud kümneid kordi ja hind langenud mitmeid kordi. Nimi plasma omab otsest seost füüsikaõpikutest tuttava ioniseeritud gaasiga. Plasmaekraani põhimõte on analoogiline gaaslahenduslambi põhimõttega, kus hõrendatud gaasis tekib elektrivoolu abil ultraviolettkiirgust ergav plasma. See plasma UV-kiirgus muundatakse lambi klaaskolvi sisepinnale kantud fosfooriga nähtavaks valguseks.

Teleri puhul on tegu kahe klaasekraani vahele viidud hõrendatud neoon-ksenoon gaasiseguga, mis plasmaseisundis kiirgab UVd. Kogu see suur paneel on jagatud imeväikesteks mullikesteks, millest igaüks moodustab ühe ekraanipiksli. Mullikese põhi ja seinad on kaetud CRT-teleritest tuntud fosfooridega, mis UV toimel kiirgavad punast, rohelist või sinist valgust. Nende baasvärvide segunemisel saame plasmateleritelgi kuni 16,7 miljonit erinevat värvi. Ekraani tagaküljel asuvad aadresselektroodid ning esiklaasi siseküljel läbipaistvast juhtivast materjalist signaalelektroodid, mis ristudes moodustavadki maatriksi, millele signaale andes ja nende tugevust reguleerides saamegi nähtava erksavärvilise kujutise. Nagu LCD-ekraanide, nii ka PDPde puhul on vajalike ekraanielementide arv miljonites, mis viibki seadme hinna väga kõrgeks. Iga piksli jaoks on vaja kolme eri värvi fosfooriga rakukest. Suurima lahutusvõimega kaasaegsed PDPd pakuvad kuni 1366 x 768 resolutsiooni, mis viib vajalike mullikeste arvu sellises ekraanis üle 3 miljoni.

Plasmaekraanide eelised

Esimesena tuleb mainida kindlasti nende suuremat lahutusvõimet võrreldes tavateleri 525 (NTSC) või 625 reaga (PAL, SECAM) – praegu pakuvad plasmaekraanid kuni 1024realist lahutust, mis lubab neid kasutada ka arvutikuvarite asemel. Kõik kaasaegsed PDPd toetavad uut laiekraani 16:9 standardit, mis on aluseks ka saabuvale HDTV-ajastule (High Definition TV) ning millele vastavad ka DVD-filmid. Erinevalt kineskoopteleritest on nad täiuslikult lamedad ja ühtlase heledusega ning moonutusteta üle kogu ekraani pinna. Ka parimatel kineskoopidel on servades ja eriti nurkades ikka kergeid moonutusi. Tänu kiiretoru puudumisele on nad ka ülimalt õhukesed, parimad mudelid isegi alla 10 cm paksused, mis võimaldab neid kinnitada seinale või riputada lakke. Samuti on nende vaatenurk parimate tavaekraanidega võrreldes 160 kraadi nii horisontaal- kui vertikaalsuunas. Kuna ekraan ise genereerib valgust, on see hästi vaadatav ka heledalt või ebaühtlaselt valgustatud ruumis. Positiivne on ka PDPde immuunsus magnetvälja suhtes, mistõttu ka tugevaid magnetvälja allikaid (näiteks võimsad kõlarid) võib asetada ekraani ligidusse, kartmata pildi moonutusi või ekraani kahjustamist. Ka on plasmateleri reaktsiooniaeg tunduvalt parem vedelkristalli omast (alla 20 ms). PDPsid valmistatakse laias suuruste skaalas. Pisimad algavad sealt, kus LCDd praegu lõpevad (32'') ning suurimad toodetavad ekraanid on juba 61'' diagonaaliga (155 cm). Levinuimad on 42'' ja 50'' ekraanid.

PDP tähtsamad tootjad

Praegu on maailmas kuus plasmaekraanide nn klaasi tootjat: Fujitsu/Hitachi (kumbki omab 50% tehasest), LG/Zenith, NEC, Panasonic, Pioneer ja Samsung. Teised plasmatelerite tootjad kasutavad OEM (Original Equipment Manufacturer) alusel ekraane (ning mõned ka nende elektroonikat) ühelt või mitmelt eri valmistajalt ja lisavad oma disainitud korpuse ning muu elektroonika. Toon siin informatsiooniks ära tähtsaimad nn sekundaarsed tootjad.

Sony – OEM Fujitsu/Hitachi, kogu elektroonika ja kiibistik enda valmistatud
JVC – 50'' OEM Panasonic, 42'' OEM NEC
Philips – OEM Fujitsu/Hitachi
RCA/Thompson – OEM NEC
Sharp – OEM Pioneer
Toshiba – OEM Panasonic
Viewsonic – 50'' OEM Pioneer
Runco – 50'' OEM Pioneer, 42“ OEM NEC
Marantz – OEM NEC
Sampo – OEM Fujitsu/Hitachi ning Samsung

Meie turul on saadaval pea kõigi tähtsamate tootjate plasmaekraanid. Enamikku peab küll tellima ette nagu luksusautosidki, sest nii kallist (suurimate mudelite hind ulatub veerand miljoni krooni kanti) tehnikat ei hoita kohapealsetes ladudes seismas. Novembri alul tutvustas Pioneer Tallinnas oma uusimaid 43'' PDP-4330HD ja 50'' PDP-5030HD telerite mudeleid, mis on juba Eestis ka kohal. Neil mõlemal on kasutusel n-ö kolmanda põlvkonna ekraan, mille valgusjõud on ligi 1000 kandelat ruutmeetrile. Novembris tulid müügile ka Sony WEGA seeria 42'' KE-42MR1 ning 50'' KE-50MR1 plasmatelerid, mis paistavad silma äärmiselt läbimõeldud ja efektse disainiga. Mõlemad mudelid toetavad Sony uut MR (Media Reality) tehnoloogiat, täiesti uudset lahendust pildi loomiseks. NEC pakub meile laia valikut plasmaekraane, mis tipneb 61'' mudeliga PlasmaSync 61MP1.

Seega, kellel majad ehitatud ja kallid autod trepi ees seismas, haaraku rahakott puuga selga ja tõtaku valima uut ja korralikku plasmaekraaniga telerit, et sellega endale korralik kodukino valmis ehitada.

Artikkel avaldatud Tehnikamaailmas Detsember'2002

printerisõbralik versioon esita küsimus