Wyświetlacze LCD. Historia

Transkrypt

1 Wyświetlacze LCD Historia W trakcie badań biologicznych w 1888 r. Friedrich Reinitzer zupełnie przez przypadek odkrył ciekły kryształ. Dalsze długoletnie badania własności ciekłych kryształów wykazały moŝliwość sterowania własnościami optycznymi tej substancji, co umoŝliwiło skonstruowanie pierwszego wyświetlacza ciekłokrystalicznego w roku 1964 (George H. Heilmeier). Wyświetlacz ciekłokrystaliczny, LCD (ang. Liquid Crystal Display) - to urządzenie wyświetlające obraz oparte na mechanizmie zmiany polaryzacji światła na skutek zmian orientacji uporządkowania cząsteczek ciekłego kryształu pod wpływem przyłoŝonego pola elektrycznego. Konstrukcja i działanie Pasywny wyświetlacz LCD oparty na skręconej fazie nematycznej Wszystkie rodzaje wyświetlaczy ciekłokrystalicznych składają się z czterech podstawowych elementów: * komórek, w których zatopiona jest niewielka ilość ciekłego kryształu * elektrod, które są źródłem pola elektrycznego działającego bezpośrednio na ciekły kryształ * dwóch cienkich folii, z których jedna pełni rolę polaryzatora* a druga analizatora**. * źródła światła Zasadę działania wyświetlacza najłatwiej jest prześledzić na przykładzie pasywnego wyświetlacza odbiciowego, z fazą nematyczną***, skręconą. W wyświetlaczu tym światło wnikające do niego jest wstępnie polaryzowane pionowo przez film polaryzacyjny (1). Następnie światło przechodzi przez szklaną elektrodę (2) i warstwę ciekłego kryształu (3). Specjalne mikrowki na elektrodach (2 i 4) wymuszają takie uporządkowanie cząsteczek tworzących warstwę ciekłokrystaliczną, aby przy wyłączonej elektrodzie nastąpiło obrócenie polaryzacji światła o 90. Dzięki temu światło moŝe przejść przez folię (5) pełniącą rolę analizatora światła, która przepuszcza tylko światło spolaryzowane poziomo, odbić się od lustra (6), przejść ponownie przez analizator (5),ulec ponownej zmianie polaryzacji o 90 na

2 warstwie ciekłego kryształu i ostatecznie opuścić bez przeszkód wyświetlacz, przez górną folię polaryzacyjną(1)o przyłoŝeniu napięcia do elektrod, generowane przez nie pole elektryczne wymusza taką zmianę uporządkowania cząsteczek w warstwie ciekłego kryształu, Ŝe nie obraca ona polaryzacji światła. Powoduje to, Ŝe światło nie przechodzi przez analizator, co daje efekt czerni. Rodzaje wyświetlaczy LCD : Transmisyjne i odbiciowe Wyświetlacze LCD mogą pracować w trybie transmisyjnym lub odbiciowym. Transmisyjne wyświetlacze są oświetlane z jednej strony, a powstające na nich obrazy ogląda się od drugiej strony. Stąd aktywne piksele są w takich wyświetlaczach zawsze ciemne, a nieaktywne jasne. Tego typu wyświetlacze są stosowane w przypadku gdy potrzebna jest duŝa intensywność obrazu (np: w projektorach multimedialnych czy komputerach). Wyświetlacze transmisyjne są zwykle stosowane razem z aktywnymi matrycami, choć czasem są teŝ stosowane bierne wyświetlacze transmisyjne w np. zegarkach z uchylnymi wyświetlaczami. Wyświetlacze odbiciowe, posiadają na swoim dnie lustro, które odbija dochodzące do powierzchni wyświetlacza światło. Tego rodzaju wyświetlacze mogą pracować wyłącznie w trybie biernym i posiadają zwykle niezbyt duŝą intensywność generowanego obrazu, ale za to mają one bardzo mały pobór mocy. Są one najczęściej stosowane w kalkulatorach i zegarkach, aczkolwiek czasami moŝne je teŝ spotkać w przenośnych komputerach i palmtopach. Istnieją takŝe wyświetlacze mieszane - transreflektywne, które potrafią działać w obu trybach. Tryb odbiciowy jest stosowany gdy wyświetlacz pracuje przy niedoborze mocy (np: w laptopie pracującym na własnej, prawie wyczerpanej baterii) a tryb transmisyjny gdy mocy jest odpowiednio duŝo. Wyświetlacze eksperymentalne Wyświetlacze oparte na fazie SmGC* W zaleŝności od rodzaju uŝytej fazy ciekłokrystalicznej rozróŝnia się wyświetlacze nematyczne (N), nematyczne skręcone (N*) i smektyczne C skręcone (SmC*).

3 Wyświetlacze nematyczne i nematyczne skręcone, są z natury zawsze monochromatyczne. Aby uzyskać z ich pomocą barwne obrazy konieczne jest albo stosowanie filtrów (w przypadku wyświetlaczy z matrycą bierną), albo źródeł światła o określonym kolorze. Ze względu na to, Ŝe w wyświetlaczach o duŝej rozdzielczości z matrycą aktywną, kaŝdy wyświetlany piksel musi posiadać własne źródło światła (zwykle w formie diod TFT) wymaga to zastosowania minimum trzech takich źródeł o róŝnej barwie (zwykle czerwona, zielona i niebieska) na kaŝdy wyświetlany piksel, co bardzo komplikuje produkcję takich wyświetlaczy i ogranicza ich maksymalną rozdzielczość. Kolejną wadą wyświetlaczy nematycznych jest to, Ŝe działają one tylko w dwóch trybach - kaŝdy piksel moŝe być więc tylko albo włączony albo wyłączony - co powoduje, Ŝe uzyskiwanie efektów szarości lub róŝnej intensywności kolorów wymaga sterowania intensywnością światła emitowanego przez diody, co dodatkowo komplikuje konstrukcję tych wyświetlaczy. Faza SmC* oprócz zmieniania kierunku polaryzacji światła posiada teŝ zdolność selektywnej zmiany barwy i intensywności przepuszczanego światła. Powoduje to, Ŝe tego rodzaju wyświetlacze mogą okazać się znacznie prostsze w produkcji (tylko jedna celka i dioda na jeden piksel), posiadać większą intensywność generowanych obrazów - nawet przy pracy w trybie bierny. Problemem jest tylko znalezienie mieszanin związków, które z jednej strony będą posiadać szeroki zakres temperaturowy występowania fazy SmC* a z drugiej strony będą miały tzw. liniową charakterystykę odpowiedzi na zmiany intensywności lub kierunku pola elektrycznego. Wyświetlacze ultra cienkie i nie wymagające zewnętrznego zasilania Marzeniem wielu osób zajmujących się rozwojem wyświetlaczy ciekłokrystalicznych jest uzyskanie jak najcieńszych i jednocześnie pobierających jak najmniejszą moc urządzeń. Ideałem byłoby tu urządzenie nie pobierające energii w ogóle i cienkie jak papier - tzw. papier elektroniczny. Autorem terminu "e-papier", a zarazem wynalazcą "e-papieru" jest Nicholas Sheridon, który pracował w 1975 nad wyświetlaczami dla firmy Xerox. Pierwsze tego rodzaju urządzenie zostało zaprezentowane w 2000r. przez firmę ZBD Displays Limited, ale technologia jego produkcji okazała się na tyle droga i złoŝona, Ŝe nie zostało ono nigdy wdroŝone do masowej produkcji. Od lipca 2003 r. na Tajwanie rozpoczęto produkcję na większą skalę tego rodzaju urządzenia, na razie o wielkości znaczka pocztowego, na bazie dokonań francuskiej firmy Nemoptic. Nie jest to jednak "papier elektroniczny" w pełnym tego słowa znaczeniu - ze względu na trudności z produkcją wyświetlaczy o większej powierzchni. Wyświetlacze te jak na razie, mają szansę zastąpić stare wyświetlacze odbiciowe stosowane w kalkulatorach i zegarkach, gdyŝ są mniej szkodliwe dla oczu i lŝejsze. Ciekły kryształ: Ciekłe kryształy nazwa fazy pośredniej między ciekłym i krystalicznym stanem skupienia materii, którą charakteryzuje zdolność do płynięcia, charakterystyczna dla cieczy i jednocześnie dalekozasięgowe uporządkowanie tworzących ją cząsteczek, podobnie jak to ma miejsce w kryształach.

4 W literaturze fachowej nazwa ciekły kryształ jest często zamieniana terminem mezofaza, który obejmuje jednak takŝe kryształy plastyczne i kryształy condis. Najprostszą do zaobserwowania w warunkach domowych substancją o charakterze ciekłokrystalicznym jest wodny roztwór mydła. Fizyczne podstawy tworzenia się ciekłych kryształów: W fazie krystalicznej wszystkie cząsteczki są ściśle uporządkowane i nie mają w ogóle swobody ruchu. W fazie ciekłej jest odwrotnie cząsteczki mają pełną swobodę przemieszczania się w obrębie objętości cieczy i jednocześnie nie są w Ŝaden sposób dalekozasięgowo uporządkowane. Natomiast w fazie ciekłokrystalicznej sytuacja jest pośrednia cząsteczki mają częściową swobodę ruchu i jednocześnie są częściowo uporządkowane. Znakomita większość substancji w procesie topnienia wykazuje jednoczesne uwolnienie translacyjnych (czyli dających moŝliwość przemieszczania się) i rotacyjnych stopni swobody. Dla niektórych cząsteczek (głównie o kształcie zbliŝonym do kuli) uwolnienie rotacyjnych stopni swobody następuje jednak wcześniej (w niŝszej temperaturze), przy czym wykazują one w tej fazie duŝą plastyczność, stąd nazwa kryształ plastyczny. Z drugiej strony bardzo długie i giętkie cząsteczki (np. niektóre polimery) w pewnej temperaturze uzyskują zdolność dynamicznej zmiany swojej konformacji (czyli kształtu), z nadal zablokowanymi translacyjnymi stopniami swobody i są zdolne do generowania tzw. kryształów condis. Kryształy condis i kryształy plastyczne są zaliczane do mezofaz, jednak zwykle nie uznaje się ich za tradycyjne ciekłe kryształy, choć podział ten jest bardzo umowny i róŝnie interpretowany w róŝnych opracowaniach. Fazę ciekłokrystaliczną stricto mogą generować długie, sztywne cząsteczki podobne do prętów lub sztywne i płaskie cząsteczki podobne do dysków, czyli takie, które posiadają anizotropię kształtu. Cząsteczki takie wcześniej wykazują topnienie translacyjne, z zachowaniem zablokowania wszystkich lub części rotacyjnych stopni swobody. Powoduje to, Ŝe wszystkie ciekłe kryształy cechuje brak uporządkowań dalekiego zasięgu środków cięŝkości molekuł (jak w cieczy) ale równocześnie dalekozasięgowe orientacyjne uporządkowanie molekuł (cecha kryształu). Rodzajów faz ciekłokrystalicznych jest wiele. Aby zrozumieć mechanizm ich tworzenia najlepiej jest się przyjrzeć najprostszej z nich zwanej fazą nematyczną.

5 W fazie tej pręto- lub dyskopodobne cząsteczki mają zablokowaną moŝliwość zmieniania kąta ułoŝenia jednej ze swoich osi względem innych cząsteczek, co powoduje, Ŝe cząsteczki układają się samorzutnie osiami równolegle do siebie Mają one jednak nadal swobodę przemieszczania się w całej objętości cieczy. Skłonność układania się cząsteczek w ten, a nie innych sposób, wynika ze złoŝonych oddziaływań termodynamicznych między nimi, dodatkowo wzmacnianych przez siły Van Der Waalsa. Takie ułoŝenie cząsteczek zmienia szereg własności cieczy powodując, Ŝe wykazuje ona np. dwójłomność optyczną podobnie jak typowe kryształy. Systematyka ciekłych kryształów Faza ciekłokrystaliczna moŝe być generowana na dwa sposoby: * poprzez ogrzewanie stałych kryształów jest nazywana wtedy mezofazą termotropową. Kryształy, zamiast od razu topić się w zwykłą ciecz, przechodzą w pewnej określonej temperaturze w stan mezofazy, a dopiero w wyŝszej temperaturze następuje izotropizacja mezofazy, czyli zamiana ciekłych kryształów w zwykłą ciecz. * poprzez rozpuszczanie cząsteczek mających tendencję do tworzenia mezofazy w odpowiednim rozpuszczalniku faza jest nazywana wtedy mezofazą liotropową. W układzie takim rozpuszczone pręto- lub dyskopodobne cząsteczki tworzą mezofazę "zmuszając" niejako cząsteczki rozpuszczalnika do uczestniczenia w tej fazie. Stopień uporządkowania Dla cząsteczek w kaŝdym rodzaju fazy ciekłokrystalicznej wyróŝnić moŝna jeden, główny kierunek orientacji opisywany przez wersor (direktor), względem którego molekuły są średnio równoległe. Oprócz tego mogą jednak teŝ występować dodatkowe formy orientacji. Piksel (ang. pixel - wyraz utworzony ze zbitki dwóch angielskich słów: picture+element) jest to najmniejszy element obrazu bitmapowego. Jeden piksel to bardzo mały kwadrat (rzadziej: prostokąt) wypełniony w całości jednolitym kolorem. Piksel stanowi takŝe najmniejszy element obrazu wyświetlanego na monitorze komputera. Tryb pracy monitora, a konkretnie jego rozdzielczość to właśnie liczba pikseli jakie zawiera on w pionie i poziomie. Najczęstszym rozwiązaniem uzyskiwania róŝnych kolorów jest zastosowanie mieszania barw w systemie RGB (czerwony-zielony-niebieski). Obraz składa się z bardzo duŝej ilości pikseli, których kolory mogą być niezaleŝnie zmieniane. KaŜdy piksel składa się z trzech części świecących w kolorach: czerwonym, zielonym i niebieskim (zobacz zdjęcie obok). Odpowiednie sterowanie intensywnościami tych składowych podpikseli powoduje powstanie wypadkowego koloru całego piksela. Kolorowi białemu odpowiada maksymalna intensywność świecenia wszystkich trzech składowych, kolorowi czarnemu - wszystkie podpiksele wygaszone. *Polaryzator urządzenie optyczne przepuszczające światło o określonej polaryzacji liniowej. ** Analizator światła spolaryzowanego jest to polaryzator o określonej, znanej płaszczyźnie polaryzacji. UmoŜliwia on wyznaczenie płaszczyzny polaryzacji światła spolaryzowanego. *** Faza nematyczna (gr. nema - nić) to takie ułoŝenie cząsteczek ciekłego kryształu, Ŝe są one zorientowane w tym samym kierunku, lecz ich środki cięŝkości nie są uporządkowane

6 Technologia plazmowa Chaotyczny początek Wbrew popularnemu mniemaniu, technologia plazmowa nie jest wcale technologią nową - choć jej spopularyzowanie nastąpiło dopiero w latach 90-tych. Badania nad wyświetlaczami plazmowymi rozpoczęły się w USA w 1960 roku. Technologię tę opracowało czterech naukowców: Bitzer, Slottow, Willson I Arora. Pierwszy prototyp powstał bardzo szybko, bo w 1964 roku. Matryca, rewolucyjna jak na swe czasy, miała rozmiar 4 x 4 piksele, które emitowały jednobarwne niebieskie światło. W roku 1967 rozmiar matrycy plazmowej został zwiększony do wielkość 16 x 16 pikseli, które, przy uŝyciu neonu, emitowały jednobarwne czerwone światło. Na początku lat 70tych tą technologią zainteresowali się producenci - firmy takie jak IBM, NEC, Fujitsu i Matsushita. Niestety, z powodu braku zainteresowania rynków przemysłowych rozwój technologii w USA zamarł na dobre w 1987 roku. Ostatni poddał się niebieski gigant - IBM. Kilku naukowców nadal zajmowało się tą technologią w USA, ale badania na większą skalę trwały głównie w Japonii. Pierwsze powszechnie dostępne modele pojawiły się na rynku na początku lat 90-tych. Fujitsu było pierwszą firmą, która przekroczyła barierę 21 cali. Obecnie większość znaczących producentów elektroniki oferuje wyświetlacze plazmowe - LG, Pioneer, Philips, Hitachi i inni. "Prosta" zasada działania Ogólna zasada działania wyświetlaczy plazmowych jest dość prosta: kaŝdy subpiksel to mikroskopijna lampa fluorescencyjna, emitująca jedną z barw podstawowych - kolor czerwony, zielony lub niebieski. Dzięki zróŝnicowaniu intensywności światła emitowanego przez subpiksele moŝliwe jest uzyskanie wielu odcieni barw.

7 Zasada jest ta sama, co w przypadku dobrze nam znanych lamp fluorescencyjnych (tzw. świetlówek): gaz szlachetny (na przykład argon) jest zamknięty w rurce. Na obu końcach rurki znajdują się elektrody, do których dostarczane jest wysokie napięcie (kilkaset Voltów). Gaz szlachetny jest elektrycznie obojętny, ale prąd elektryczny przekształca go w plazmę - gaz złoŝony z wolnych elektronów i jonów dodatnich. Z powodu róŝnicy potencjałów elektrony przemieszczają się do dodatniej elektrody, a jony dodatnie są przyciągane przez ujemną końcówkę rurki. Te ruchy prowadzą do zderzeń atomów. Gdy atomy zderzają się, uzyskują dodatkową energię, a ich elektrony przemieszczają się na wyŝsze orbity. A gdy powracają na orbitę początkową, emitują foton: cząsteczkę światła. Emitowane światło jest efektem ruchu plazmy w silnym polu elektrycznym. Ale róŝnica potencjałów na końcach rurki nie wystarcza. Aby emitować światło, plazma musi być w ciągłym ruchu, dlatego teŝ do końcówek podawany jest prąd zmienny. Powoduje to migrację jonów z jednego końca na drugi, tam i z powrotem. Jest jednak jeden problem. Światło emitowane przez plazmę nie jest widoczne: jest to promieniowanie ultrafioletowe, którego nie rejestruje oko ludzkie. Dlatego teŝ naleŝy je zmienić w widzialne. Aby to osiągnąć, ściany rurki pokrywane są emitującą białe światło substancją czułą na ultrafiolet. Ta substancja, zwana teŝ fosforem, to luminofor, który słuŝy do zamiany jednego rodzaju promieniowania na inny. UŜycie luminoforu nie jest nowością w świecie wyświetlaczy. Lampa kineskopowa (CRT) zawiera luminofor, który zamienia strumień elektronów na czerwone, zielone, lub niebieskie światło. Od rurki fluoroscencyjnej do plazmowego piksela Zastosowanie tej technologii w pikselach, uŝytych w wyświetlaczach plazmowych jest dość proste. KaŜdy piksel składa się z trzech identycznych mikroskopijnych otworów zawierających gaz szlachetny (ksenon) i posiadających dwie elektrody - przednią i tylną. Plazma w otworach porusza się wzbudzana silnym prądem zmiennym przebiegającym przez elektrody. Plazma emituje promieniowanie UV (kolor fioletowy na wykresie), które uderza w luminofor na dnie kaŝdego otworu. KaŜdy z nich emituje jeden podstawowy kolor - czerwony, zielony, lub niebieski. Kolorowe światło przechodzi przez szybę i jest widoczne dla uŝytkownika.

8 Choć piksele plazmowe działają podobnie do lamp fluoroscencyjnych, to produkcja ekranów składających się z ogromnej liczby pikseli jest dość skomplikowana. Pierwszą trudnością, jaką napotykają producenci jest rozmiar samych pikseli. Wymiary subpiksela to 200µm x 200µm x 100µm i wcale nie jest łatwo umieścić obok siebie kilka milionów takich pikseli. Przednia elektroda musi być maksymalnie przezroczysta. Do w tym celu uŝywany jest tlenek cynowo-indowy (indium tin oxide - ITO), poniewaŝ równocześnie przewodzi prąd i jest przezroczysty. Wyświetlacze plazmowe są tak duŝe, a warstwa ITO tak cienka, Ŝe opór elektryczny materiału staje się zbyt duŝy, aby zapewnić odpowiednią propagację napięcia (ok. 300 Voltów). Dlatego teŝ często dodaje się cienką warstwę chromu, który jest dobrym przewodnikiem, ale niestety nie jest całkowicie przezroczysty. Potrzebne są teŝ odpowiednie scyntylatory (czyli luminofory). Dobór odpowiedniego luminoforu do piksela zaleŝy od koloru emitowanego światła: Zielony: Zn2SiO4:Mn2+ / BaAl12O19:Mn2+ Czerwony: Y2O3:Eu3+ / Y0,65Gd0,35BO3:Eu3 Niebieski: BaMgAl10O17:Eu2+ Te trzy luminofory wytwarzają fale o długość nm dla zielonego, 610 nm dla czerwonego i 450 nm dla niebieskiego. (Zgoda, dokładne wzory chemiczne nie są potrzebne do zrozumienia jak działa ekran plazmowy, ale na pewno docenią je zaprzyjaźnieni chemicy) Ostatni problem to adresowanie pikseli. Jak wiemy, w celu otrzymania róŝnych odcieni kolorów, intensywność kolorów podstawowych trzech subpikseli musi się zmieniać niezaleŝnie od siebie.

9 Wyświetlacz plazmowy o rozdzielczości 1280x768 to ok. 3 miliony subpikseli i 6 milionów elektrod. Rzecz jasna niemoŝliwe jest wytyczenie 6 milionów niezaleŝnych linii do kontroli subpikseli, więc są one multipleksowane (łączone). Przednie linie są wspólne dla całego rzędu, a tylnie dla całej kolumny. Specjalne układy elektroniczne wyświetlacza decydują, które piksele naleŝy podświetlić. Dzieje się to bardzo szybko i jest niezauwaŝalne przez uŝytkownika - proces ten przypomina skanowanie w monitorach CRT Przednie elektrody (skanowanie i podtrzymywanie) są wykonane z ITO w celu zachowania przezroczystości.

10 Kontrola wyświetlaczy ACC jest bardziej skomplikowana, ale ich główną zaletą jest to, Ŝe przepływ plazmy jest dłuŝszy niŝ w tradycyjnych wyświetlaczach z dwoma elektrodami. W czasie pierwszej fazy pomiędzy elektronami skanowania i danych silna róŝnica potencjałów wynosząca 300V (+100V i -200V) tworzy "ścianę" ładunków. Następnie ładunki krąŝą pomiędzy elektrodami skanowania i podtrzymywania dzięki podawanemu na nie prądowi zmiennemu (+180V, -180V, +180V, itd.). Zaletą tego rozwiązania jest zwolnienie elektrody danych, w czasie, gdy dwie pozostałe elektrody utrzymują plazmę w ruchu. W ten sam sposób, przy pomocy elektrody danych, moŝna przerwać wyładowania. Wady i zalety wyświetlaczy plazmowych Niezaprzeczalne plusy Technologia plazmowa posiada wiele zalet w stosunku do LCD i CRT. Przede wszystkim, luminofory w telewizorach plazmowych pozwalają na uzyskanie szerszej gamy Ŝywszych kolorów. Zakres chromatyczny ekranów plazmowych jest duŝo szerszy niŝ w przypadku tradycyjnych telewizorów kineskopowych. Ponadto kąty widzenia, zwłaszcza w porównaniu z wyświetlaczami LCD, są bardzo szerokie.. Wynika to z faktu, Ŝe to piksele generują światło, inaczej niŝ w przypadku LCD - o czym za chwilę. Ekrany plazmowe nie potrzebują teŝ polaryzatora.

11 Wreszcie, kontrast w niczym nie ustępuje najlepszym telewizorom kineskopowym. Jedną z przyczyn jest wysoka jakość czerni. Wyłączony piksel nie emituje Ŝadnego światła, inaczej niŝ w przypadku pikseli LCD. Telewizory plazmowe charakteryzują się teŝ lepszą jasnością niŝ telewizory kineskopowe, osiągając od 900 do 1000 nitów. Wyświetlacze plazmowe osiągają duŝe długości przekątnej (32-50 cali) przy bardzo małej grubości. Jest to duŝa przewaga nad telewizorami CRT, które jak wiadomo robią się coraz grubsze wraz ze wzrostem wielkości ekranu. Główne wady DuŜym problem wyświetlaczy plazmowych jest rozmiar pikseli. Zredukowanie rozmiarów pikseli plazmowych poniŝej 0,5-0,6 mm jest bardzo trudne, jeśli nie niemoŝliwe. W rezultacie nie ma telewizorów plazmowych o przekątnej mniejszej niŝ 32" (82 cm). Aby uzyskać zadowalającą rozdzielczość wielkość wyświetlaczy plazmowych musi wynosić od 32 do 50 cali (82 do 127cm). JeŜeli chodzi o jakość obrazu, technologia plazmowa nadal boryka się z pewnymi problemami. Problemy te zasadniczo wynikają z natury samych pikseli. PoniewaŜ piksele plazmowe potrzebują wyładowania elektrycznego, aby wyemitować światło, są one albo zapalone albo zgaszone, ale nie istnieje stan pośredni. Dlatego teŝ do kontrolowania ich jasności uŝywana jest modulacja impulsowa-kodowa (Pulse Code Modulation - PCM). To nieskomplikowana metoda. Aby piksel był jasny, jest zapalany wielokrotnie. Aby uzyskać ciemniejszy odcień piksel zapalany jest rzadziej. Oko ludzkie dokonuje uśrednienia. Ta metoda się sprawdza, ale wiąŝe się z nią kilka problemów. Działa ona dobrze dla średnich i jasnych kolorów - natomiast z powodu zredukowanej kwantyzacji trudniej jest rozróŝnić dwa ciemne odcienie. Z duŝej odległości obraz jest równomierny, ale oglądany z bliska powoduje zmęczenie wzroku. Przyjmuje się, Ŝe oko ludzkie nie rejestruje migotania, jeŝeli jego częstotliwość jest wyŝsza niŝ 85 Hz, ale to nie do końca prawda. W rzeczywistości oko ludzkie jak najbardziej rejestruje migotanie, tyle Ŝe mózg nie jest w stanie tak szybko przetworzyć obrazów. W

12 rezultacie obraz przy 85 Hz moŝe spowodować zmęczenie wzroku, nawet jeŝeli oglądający nie widzi migotania. Tak właśnie jest w przypadku pikseli plazmowych. Migotanie moŝe spowodować dyskomfort przy oglądaniu telewizji z bliska. Więc obraz na wyświetlaczu plazmowym jest większy, ale trzeba siedzieć daleko od niego. Tracimy przez to część przyjemności z oglądania. Ponadto piksele plazmowe wypalają się. Gdy na monitorze CRT przed długi czas wyświetlany jest ten sam nieruchomy obraz, zostaje on na stałe utrwalony w fosforze. Gdy potem obraz się zmienia, to w tle widać poprzedni obraz, jak gdyby został zapisany na ekranie. Spowodowane jest to przedwczesnym zuŝyciem się luminoforu, który na skutek ciągłego uŝywania szybciej zuŝywa się i staje się mniej wydajny. PoniewaŜ wyświetlacze plazmowe takŝe wykorzystują luminofory, więc są równie podatne na wypalenie, jak monitory CRT. Podczas normalnego uŝywania telewizora nie jest to problem, poniewaŝ wyświetlany obraz bez przerwy się zmienia, a więc piksele zuŝywają się równomiernie. MoŜe być to problemem w przypadku niektórych zastosowań biznesowych. Przykładowo, na ekranie, który bez przerwy wyświetla obraz z tej samej stacji telewizyjnej, utrwali się logo tej stacji (CNN, NBC, MTV, itp.) poniewaŝ znajduje się ono zawsze w tym samym jest do wyświetlania statycznych reklam, obraz taki moŝe utrwalić się na wyświetlaczu. To zjawisko ogranicza Ŝywotność wyświetlaczy plazmowych, Informacje o przeciekaniu ekranów plazmowych i konieczności ich uzupełniania moŝna włoŝyć między bajki. Natomiast luminofory rzeczywiście się zuŝywają i nie moŝna temu zapobiec. Co gorsza, nie wszystkie luminofory zuŝywają się w tym samym stopniu. Niebieski kanał zawsze zuŝywa się szybciej niŝ pozostałe (choć sytuacja i tak poprawiła się w porównaniu z pierwszymi wyświetlaczami plazmowymi). Na koniec kwestia opłacalności: wyświetlacze plazmowe są drogie. Nie dość, Ŝe ich produkcja jest kosztowna i skomplikowana, to elektronika kontrolująca wyświetlacz wymaga pewnych wysokowydajnych półprzewodników. Jest to spowodowane faktem, Ŝe linie elektrod muszą przenosić kilkaset Voltów przy wysokich częstotliwościach. Wysokie napięcia powodują, wyświetlacze plazmowe zuŝywają duŝo więcej prądu niŝ wyświetlacze LCD. Przykładowo 42-calowy (107 cm) wyświetlacz plazmowy zuŝywa 250W, podczas gdy wyświetlacz LCD o tej samej przekątnej zuŝywa zaledwie 150W. Zastosowania wyświetlaczy plazmowych Wyświetlacze plazmowe znajdują zastosowanie głównie w profesjonalnych wielkoformatowych systemach wideo, DuŜy rozmiar i jakość obrazu powoduje, Ŝe idealnie nadają się do oglądania DVD i obrazu w systemie High Definition. Wyświetlacze plazmowe znalazły swe miejsce na rynku high-end, gdzie wysoki koszt, zuŝycie fosforu i duŝy pobór prądu nie mają wielkiego znaczenia, gdyŝ najwaŝniejsza jest wydajność i jakość. Patrząc w przyszłość, moŝna zaryzykować tezę, Ŝe technologia LCD zagrozi rynkowi plazmy, zmuszając producentów do produkcji ekranów o coraz większym rozmiarze. Powód jest oczywisty: technologia LCD jest dobrze opanowana, a produkcja jest coraz prostsza i tańsza.

13 O ile nie nastąpią jakieś przełomowe innowacje, zastosowanie plazmy w warunkach domowych pozostanie ograniczone do sytuacji, w których niezbędny jest duŝy obraz, który nie będzie oglądany z bliska. Zachowanie odległości przy oglądaniu w duŝym stopniu ogranicza zastosowanie plazmy. Problem migotania wyświetlaczy plazmowych powoduje, Ŝe zastosowanie ich jako wyświetlaczy komputerowych jest mało prawdopodobne.