Plasmateler

Plasmateler on lameekraaniga televiisor (lühidalt teler), milles kasutatakse pildi loomiseks paljudest väikestest kambrikestest koosnevat maatriksit. Pildi tekitamiseks ioniseeritakse kambrikestes sisalduv gaas elektrilaenguga, mis on ka põhjus, miks seadme nimetuses kasutatakse sõna "plasma". Eelkõige on levinud suurte (80 cm / 30 tolli) ekraanimõõtmetega telerid.

Üldised omadused
Plasmatelerid on heledad, neil on lai värvivalik ja neid saab toota suurtes mõõtmetes – kuni 150-tollise (3,8 m) diagonaaliga. Plasmaekraanide puhul on iga piksli jaoks oma valgusallikas, mis tähendab, et musta värvuse saamiseks tuleb vastav piksel lihtsalt välja lülitada. Tänu sellele on plasmateleritel väga tõetruu must värv (ehk must on mustem plasmateleris ja hallima tooniga LCD-s). LED-taustavalgustusega LCD-teler on välja töötatud, et vähendada seda vahet. Ekraan ise on umbes 6 cm (ca 2,5 tolli) paks, lubades tervel seadmel olla üldiselt peenem kui 10 cm (4 tolli). Plasmatelerid kasutavad ruutmeetri kohta umbes sama palju elektrit kui kineskoop- ehk CRT-telerid. Elektrikasutus erineb suuresti pildi sisu tõttu, heledam pilt nõuab tunduvalt rohkem elektrit kui tumedam pilt. Tüüpiline elektrikasutus kinorežiimil on 50-tollise (ca 127 cm) ekraani puhul 400 vatti ja 200–310 vatti 50-tollise (127 cm) ekraani kohta. Viimastel mudelitel on energiatarbimist suudetud edukalt vähendada. Uusimate seeriate plasmatelerite eluajaks on umbes 100 000 tundi tegelikku vaatamisaega või 27 aastat (juhul kui vaadata telekat 10 tundi päevas). See on "eeldatav" aeg, mille jooksul teler kaotab umbes poole oma heledusest.

Plasmateleri ekraan on tehtud klaasist, mis peegeldab rohkem valgust kui materjal, mida kasutatakse LCD-ekraanide valmistamiseks. See põhjustab läikimist. Mõningad firmad (nagu Panasonic) katavad oma uued mudelid peegeldumisvastase materjaliga. Tänapäeval ei ole veel võimalik alla 32-tolliste plasmatelerite piisavalt ökonoomne tootmine.

Konkureerivad tehnoloogiad: CRT, OLED, LCD, DLP, SED, LED ja FED.

Kuidas plasmatelerid töötavad

Plasmatelerid koosnevad paljudest väikestest kambrikestest, mis sisaldavad inertgaasi (nt ksenooni või neooni). Mõlemal pool kambrikesi paiknevad klaasplaatide vahel elektroodid. Aadressielektroodid asuvad kambrikeste taga tagumise klaaspaneeli juures. Ees asuvad eesmine klaaspaneel ja läbipaistvad ekraanielektroodid, mis on ümbritsetud dielektrikutega ning kaetud kaitsva magneesiumoksiidi kihiga. Vastavate elektroodide pingestamisega gaas ioniseeritakse ja muudetakse plasmaks. Kambrikesed on kaetud luminofooriga. Plasma eraldab ultraviolettfootoneid, mis ergastavad luminofoore, mis omakorda eraldavad nähtavat valgust. Iga piksel koosneb kolmest alampikslist, millest igaüks on kaetud erinevat värvi luminofooriga (punane, roheline, sinine). Plasmapaneelid kasutavad pulsilaiusmodulatsiooni (PWM ehk pulse-width modulation), et kontrollida heledust. Sedasi saab muuta iga alampiksli intensiivsust ja seega tekitada miljardeid erinevaid värvikombinatsioone.

Ajalugu

1936. aastal kirjeldas Kálmán Tihanyi plasmateleri põhimõtet ja kavandas esimese lameekraaniga teleri.

Ühevärviline plasmaekraan leiutati 1964. aastal Illinoisi ülikoolis USA-s Donald Bitzer, H. Gene Slottow ja Robert Willsoni poolt PLATO Computer System jaoks. 1970. aastate alguses olid väga populaarsed klaasivalmistamisfirma Owens-Illinoisi valmistatud neoonoranžid plasmaekraanid, mis olid vastupidavad ja ei nõudnud pildi uuendamiseks mälu. 1970. aastate lõpupoole kahanesid plasmatelerite müüginumbrid märgatavalt. Selle põhjuseks oli CRT-ekraanide tunduvalt odavam hind.

Inseneriks õppiv Larry F. Weber hakkas plasmaekraanidest huvituma 1960. aastatel ülikoolis õppimise ajal ja jätkas pärast kooli lõpetamist oma uurimistööd. Uurimistöö tulemusena sai ta oma nimele üle 15 patendi plasmaekraani kohta. Üks tema esimesi panuseid oli plasmaekraanide energiasäästlikumaks muutmine. Seda tehnoloogiat kasutatakse ka tänapäeval kõigis plasmatelerites.

Arvutusmasinaid valmistav firma Burroughs Corporation valmistas Panaplex-ekraani 1970. aastate alguses. Panaplex-ekraan, üldnimetusega gaaslahenduskuvar, kasutab sama tehnoloogiat kui hilisemad plasmaekraanid, aga algselt oli see 7-segmendiline ekraan arvutusmasinates. Need said populaarseks tänu ereoranžilt helendavale ekraanile ja leidsid laialdast kasutust kassaaparaatides, kalkulaatorites, pinball'i-masinates, õhusõidukites, navigatsiooniinstrumentides ja katseseadmetes, nagu sagedusloendur, jne.

Plasmaekraanid säilitasid populaarsuse, kuni LED-id muutusid populaarseks tänu oma väikesele voolutarbele ja moodulipaindlikkusele, aga nad on siiski kasutusel mõnede masinate juures, kus on vaja tugevat heledust (näiteks pinball'i-masinad ja lennundusseadmed). Pinball'i-masinate ekraanid olid alguses kuue- või seitsmenumbrilised 7-osalised ekraanid, mis hiljem arenesid 16-osalisteks tähe- ja numbriekraanideks, ning 1990. aastal 128×32 punktimaatriksekraanideks, mis on kasutusel tänapäevani.

1980. aastad
Aastal 1983 tutvustas IBM 19-tollist (48 cm) oranž-mustal ühevärvilist ekraani (mudel 3290 ‘information panel’), mis oli võimeline näitama kuni nelja samaaegset IBM 3270 terminali seanssi. Ühevärviliste LCD-de tugeva konkurentsi tõttu plaanis IBM 1987. aastal sulgeda oma tehase New Yorgis, suurima plasmatehase maailmas, et keskenduda suurarvutite tootmisele. Selle tagajärjel asutasid Larry Weber, Stephen Globus ja IBM tehase juhataja James Kehoe firma Plasmaco ja ostsid selle tehase IBM käest ära. Weber jäi Urbanasse kuni aastani 1990, mil ta kolis New Yorki, et töötada Plasmacos.

1990. aastad
Aastal 1992 tutvustas Fujitsu maailma esimest 21-tollist (53 cm) värvilist ekraani.
Aastal 1994 demonstreeris Weber San Jose tööstuskonventsioonil värviplasmatehnoloogiat. Panasonic alustas Plasmacoga ühist arendusprojekti, mis viis aastal 1996 Plasmaco, tema värvi AC tehnoloogia ja USA tehase ostmiseni Panasonicu poolt.
1997. aastal tutvustas Fujitsu esimest 42-tollist (107 cm) plasmaekraani. Samal aastal tutvustas Philips 42-tollist (107 cm) ekraani ja 1997. aastal alustas Pioneer esimeste plasmatelerite müümist. Varsti järgnesid neile ka teised firmad.

2006–tänapäev
2006 lõpus märkisid analüütikud, et LCD-telerite turuosa ületas plasmatelerite oma isegi 40-tolliste (102 cm) ja suuremate puhul, kus muidu on domineerinud peamiselt plasmatelerid. 2008. aasta esimesel veerandil müüdi 22,1 miljonit kineskoop-, 21,1 M LCD- ja 2,8 M plasmatelerit.

Võrdlus LCD-teleriga

Kontrastsus
Kontrastsus on kõige heledama värvi (valge) ja kõige tumedama värvi (must) suhe. Mida suurem on kontrastsus, seda loomulikum on pilt (10 000:1 on parem kui 5000:1).
Plasmaekraanide puhul on iga piksli jaoks oma valgusallikas. See tähendab, et kõige tõetruuma musta saamiseks tuleb vastav piksel lihtsalt välja lülitada. LCD-l sellist võimalust ei ole: musta värvi saamiseks peavad üksikud pikslid ereda taustavalgustuse blokeerima, mis siiski täielikult ei õnnestu (osa valgust lekib läbi vedelkristallide). Viimasel ajal on LCD-telerites hakatud kasutama dünaamilist kontrastsust, mille puhul vähendatakse tumedate piltide korral taustvalgustuse heledust. Vaatamata sellele on plasmateleritel parem kontrastsus ja sügavamad ning tõetruumad mustad värvid.

Värvid
Plasmatelerites sisaldab iga pikselt kolme värvi: punast, rohelist ja sinist. Nende koostööna on võimalik luua kuni 16,77 miljonit erinevat värvi. Selle tulemuseks on paremad ja loomulikumad värvid kui muud tüüpi telerites. LCD-telerid loovad värve valguskiirte manipuleerimise ja valgest valgusest värvide lahutamisega. Värvide filtreerimine on keeruline protsess ning tulemus sõltub ka taustvalgustuse kvaliteedist. Uuemad LCD-telerid kasutavad LED-taustvalgustust, mis vähendab tunduvalt vahet. Siiski kasutatakse endiselt värvide filtreerimistehnoloogiat ning plasmaekraan jääb eduseisu, kuna suudab kuvada rohkem erinevaid värve.

Vaatamisnurk
Vaatamisnurk on maksimaalne nurk, mille puhul on ekraan ilma erilise pildikvaliteedi kaota vaadatav. Kui vaadata pilti liiga suure nurga all, võib kujutis olla moonutatud, udune, kehva kontrastsusega või liiga kahvatu.
Plasmatelerid on peaaegu 180° nurga alt vaadatavad. See tuleneb asjaolust, et iga piksel toodab ise valgust ning on seega paremini nähtav, sest kõikide pikslite heledus on ühtlane üle kogu ekraani. LCD pikslid seevastu saavad kogu vajaliku valguse ühest allikast. Seega muutuvad vaatamisnurga suurenedes mustad värvid aine heledamaks ning kontrastsus väheneb.

Energiakulu
Põhiline elektrikulu LCD-ekraanide puhul on taustvalgustuse toitmine, vedelkristallide juhtimine võtab tunduvalt vähem energiat. Plasmatelerid vajavad palju elektrit, et süüdata iga viimane kui piksel (kaasaarvatud mustad värvid). Madalama heledusega LCD-d võivad isegi poole vähem elektrit nõuda kui sama suur plasma. Suurem energiatarbimine tähendab ühtlasi seda, et plasmatelerid eraldavad rohkem soojust.

Kiiresti liikuva video esitamine
Läbi aegade on kiiresti vahelduvate stseenidega video (spordi) esitamisel plasmaekraan parim lahendus. Põhjuseks on suur värskendussagedus ja kiire reageerimisaeg. LCD-telerite puhul võib märgata nii-öelda mahajäämist, kus pikslid on rütmist väljas ning pilt muutub häguseks. See on tingitud asjaolust, et vedelkristallid ei suuda piisavalt kiiresti kuju muuta. Siiski ei jää LCD nii kaugele maha kui aastaid tagasi. Reageerimisaeg on lühenenud ning uuemad mudelid toetavad kuni 240 Hz värskendussagedust. Kõrvalefektina võib kaduda ka taotluslik hägusus, seega on soovitatav tavalise video ajal madalamat värskendussagedust kasutada.

Viited

Välislingid
 

Tarbeelektroonika