Technologie w produkcji ekranów do telewizorów

Jaki telewizor wybrać?

Jeśli zamierzasz kupić nowy telewizor, przygotowałem tu kilka porad i porównań dotyczących najbardziej popularnych rodzajów telewizorów z ekranem plazmowym PDP, ciekłokrystalicznym LCD, LED i z tradycyjnym kineskopem CRT oraz projektorów DLP i telewizorów OLED, Przedstawiam tu krótki opis tych technologii oraz wady i zalety każdej z nich.

Telewizory plazmowe

Ekrany plazmowe PDP (Plasma Display Panel)

W ekranach plazmowych wykorzystuje się właściwości gazów szlachetnych, które pobudzone wysokim napięciem przechodzą w stan plazmy. Reakcja ta odbywa się jednocześnie w kilku milionach pikseli na ekranie. Każdy piksel składa się z trzech subpikseli dla kolorów podstawowych: RGB. Subpiksel to rurka szklana z ksenonem, na jej końcach znajdują się elektrody do których przykładane jest napięcie zmienne. Różnica potencjałów rzędu kilkuset Voltów zmienia gaz w plazmę i następuje emisja promieniowania UV. Promieniowanie ultrafioletowe nie jest widoczne dla człowieka, dlatego jest tu warstwa fosforu, który pobudzony tym promieniowaniem emituje światło widzialne. Dla każdego z trzech subpikseli zastosowany jest inny kolor fosforu: czerwony, zielony i niebieski. Razem tworzą piksel, a miliony takich pikseli ekran. Aby sterować taką ilością punktów na ekranie, piksele połączone są w szyny w pionie i poziomie i każdemu przypisany jest adres. Układy sterujące matrycą synchroniczne z treścią obrazu zapalają poszczególne grupy pikseli. Dzięki zmianą napięcia sterującego dla każdego z nich można uzyskać pełna gamę kolorów. Dodatkowo układy sterujące muszą zadbać o regulacją jaskrawości świecenia, poszczególne piksele mają tylko dwa stany: zapalony lub zgaszony, dlatego stany pośrednie jaskrawości uzyskuje się dzięki modulacji impulsowo-kodowej PCM.

panel telewizora plazmowego

Pojedynczy piksel na ekranie plazmowym

Wady paneli plazmowych

Oglądając ekran z bliskiej odległości mamy wyraźne odczucie zmęczenia wzroku. Efekt ten jest szczególnie widoczny przy ciemnych scenach. Ponieważ nie ma możliwości płynnej zmiany intensywności świecenia piksela, to zmiany jaskrawości uzyskuje się przez wielokrotne zapalanie i gaszenie go. Przy jasnych scenach częstotliwość ta jest na tyle duża, że oko ludzkie nie widzi efektu migania. Przy scenach ciemnych oko odbiera efekt migotania tylko mózg nie nadąża przetwarzać obrazy zmieniające się szybciej niż 85 Hz, więc choć przerw nie widać to wzrok się męczy. Również gorsza jest rozróżnialność półcieni na ciemniejszych scenach.
Istotną wadą ekranów PDP jest ich mniejsza trwałość niż w telewizorach LCD, a nawet od tradycyjnych kineskopów CRT. Luminofor zużywa się i obraz z czasem robi się mniej kontrastowy. Zużycie może następować nierównomiernie. Jeśli na ekranie przez długi czas wyświetlany jest statyczny obraz, to jasne jego punkty mocniej wypalają luminofor. Przykładowo, jeśli użytkownik zawsze ogląda jeden kanał to jego logo potrafi trwale wypalić się w jednym miejscu ekranu i nawet po zmianie na inny będzie w tym miejscu widoczny cień o słabszej intensywności. (W niektórych nowszych modelach zminimalizowano ten problem stosując przesuwanie obrazu o jeden piksel)
Telewizory plazmowe nie nadają się do wyświetlania stałego obrazu. Jeśli dany fragment obrazu przez dłuższy czas się nie zmienia i świeci z dużą jaskrawością powoduje to nagrzewanie się fosforu i temperatury gazu w komórkach. Nawet po zmianie sceny powierzchnia luminoforu jest tak naelektryzowana, że nadal świeci powodując efekt zatrzymania poprzedniej fazy ruchu. Długotrwałe przytrzymywanie tej samej sceny na ekranie może powodować trwałe uszkodzenie ekranu.
Panele plazmowe są bardziej energochłonne, pobór prądu potrafi być prawie dwukrotnie większy niż dla telewizora LCD o tej samej przekątnej ekranu. Dużą niespodzianką może być dla użytkownika gdy telewizor się popsuje. Po mimo wysokiej ceny, usterki się zdarzają. Choć telewizor jest ogromnych rozmiarów nie jest możliwa naprawa w domu klienta.
Telewizor plazmowy, bardziej niż każdy inny narażony jest na uszkodzenia mechaniczne. Paski fosforu umieszczone są w otoczeniu gazów szlachetnych miedzy dwoma szybami, w przypadku pęknięcia szyby, panel jest już nienaprawialny. Pęknięcie może nastąpić na skutek stuknięcie lub choćby nawet przenoszenia telewizora. Ekrany plazmowo można przenosić tylko w pozycji pionowej, takiej jak ma normalnie pracować. Przenoszenie go poziomo spowoduje trwałe uszkodzenie ekranu.
Zastosowanie unikalnych części, duży stopień złożoności i specjalna technologia montażu, skazują ich właścicieli wyłącznie na korzystanie z autoryzowanych punktów serwisowych. Ceny naprawy są wielokrotnie wyższe niż tradycyjnych telewizorów CRT. Zwykle jest tak, że naprawa sie nie opłaca.

Zalety telewizorów plazmowych

Wysoka jakość odbioru przy wielkich ekranach, dynamiczny obraz o dużej rozdzielczości bez rozmywania krawędzi sprawia, że jest to idealna technologia dla prezentacji w dużych salach oraz do zastosowań profesjonalnych.

Telewizory LCD

Ekrany LCD

W matrycach LCD wykorzystuje się właściwości ciekłego kryształu. Jego struktura jest czymś pośrednim ze znanych z nauki fizyki, stanów ciekłego i stałego. Molekuły wewnątrz kryształu są tylko częściowo uporządkowane. Dodatkowy stopień uporządkowania można uzyskać przykładając do ciekłego kryształy napięcie i tym samym zmieniać jego przewodność optyczną.
W odróżnieniu od plazmy piksel w LCD nie świeci tylko służy jako filtr, który przepuszcza światło. Źródłem światła jest lampa fluoroscencyjna, emituje ona białe światło, które przechodzi przez ekran złożony z milionów pikseli. Każdy piksel składa się z trzech subpikseli, różniących się kolorem filtra: czerwonego, niebieskiego i zielonego. Wewnątrz znajduje się kryształ oraz dwa polaryzatory: poziomy i pionowy. Poprzez napięcie przyłożone do tych elektrod możne regulować ilością światła przepuszczanego przez piksel i tym samym tworzyć na ekranie obraz z punktów o różnym kolorze i intensywności świecenia. Każdy piksel zachowuje się jak przełącznik o zmiennej przeźroczystości.
Sterowanie ekranem LCD odbywa się podobnie jak w panelach plazmowych, przez łączenie pikseli do wspólnych elektrod w kolumny i rzędy oraz nadanie każdemu pikselowi dwóch współrzędnych będących jego adresem.
W porównaniu z technologią plazmy, piksel LCD przełącza światło z pewnym opóźnieniem. W efekcie dynamiczne obrazy są rozmyte. Za fragmentami obrazu o dużym kontraście widać efekt ciągnięcia smugi.
Dla poprawy czasu reakcji matrycy, od wielu lat stosuje się panele LCD TFT (Thin Film Transistor) gdzie każdy piksel ma dodatkowy tranzystor cienkowarstwowy. Przyśpiesza on przełączanie i opóźnia rozładowanie ładunku kondensatora, w efekcie każdy punkt ma wystarczający czas na wysterowanie, nawet gdy już jest adresowany inny piksel. Taki panel nazywamy aktywną matrycą, która w odróżnieniu od pasywnych zapewnia kontrastowy obraz bez efektu migotania.

Wady ekranów LCD

Telewizory LCD wypierają już ze sklepów tradycyjne kineskopowe, juz teraz jest to najtańsza technologia produkcji telewizorów. Niestety nie zapewniają takiej jakości obrazu jak kineskopy CRT czy plazma. Szczególnie wada ta ujawnia się przy dynamicznych obrazach, obraz który się szybko zmienia jest rozmyty.
Ograniczony jest kąt widzenia w porównaniu z kineskopami i plazmą, wynika to z technologii produkcji, że światło musi przejść przez dwa polaryzatory zanim dojdzie do ekranu. Patrząc na ekran pod katem większym niż 50 stopni obraz jest ciemniejszy i niekontrastowy. (Ten problem jest częściowo rozwiązany w ekranach LCD w technologii IPS (In-Plane-Switching) gdzie komórki LCD są układane pod innym kątem, poprawia to kąt widzenia do 175 stopni)
Gorzej odtwarzana jest czerń. Przy ciemnych obrazach nie można rozróżnić gradacji półcieni. Ciemny ekran telewizora LCD nigdy nie ma wystarczającej czerni, ponieważ nawet wyłączony piksel częściowo przepuszcza światło.
Wprawdzie trwałość matryc LCD jest większa niż paneli plazmowych jednak zdarzają się wady luminoforu. Zwłaszcza w starszych panelach LCD z upływam czasu ilość zatkanych pikseli może się zwiększać, co objawia się na ekranie ciemnymi punkcikami. Wady tej nie da się usunąć, pozostaje tylko możliwość wymiany całej matrycy LCD, a koszt porównywalny jest z ceną nowego odbiornika.

Telewizory LED

Jest to odmiana telewizora LCD w którym zamiast podświetlanie lampami CCFL stosuje się jasne diody świecące. Nie należy mylić tej technologii z OLED gdzie stosuje się diody organiczne świecące w trzech kolorach podstawowych.
Telewizory LED nadal mają taką samą matrycę LCD, która steruje przepuszczalnością światła dla wszystkich pikseli, czyli sama matryca nie jest źródłem światła, więc jakość obrazu nadal daleka jest do odbiorników plazmowych.
Matryca LCD musi posiadać tylnie podświetlanie światłem zbliżonym do białego. Te funkcję pełnią tu diody LED.
Stosuje się dwa rozwiązania, jedno to ramowe podświetlanie LED, gdzie diody świecące ułożone są tylko na brzegach matrycy i drugie z bezpośrednim podświetlaniem LED, gdzie diody świecące są na całej powierzchni za matrycą LCD.
Rozwiązanie z podświetlaniem ramowym stosuje się w mniejszych ekranach, gdzie mniej jest odczuwalny efekt nierównomiernego oświetlenia ekranu.
W dużych ekranach stosuje się drugie rozwiązanie. Podświetlanie jest równomierne na całej powierzchni i dodatkowo dzięki technologii LDT (Local Dimming Technologie) można sterować indywidualna jasnością wybranych obszarów ekranu.
Ta zmiana w widoczny sposób rozwiązała problem idealnej czerni, co było nieosiągalne w tradycyjnych LCD. Zmniejszyło się zużycie energii, zależy ono od intensywności świecenia ekranu, przy ciemnych scenach zapotrzebowanie na energię z zasilacza znacząco spada, a w tradycyjnych LCD, bez względu na treść obrazu lampy CCFL świeciły tak samo mocno.
Jak zapewniają producenci, żywotność matrycy LCD z podświetlaniem LED powinna wystarczyć na 100000 godzin.

Telewizory CRT

Telewizor CRT to zmodyfikowana technologia produkcji tradycyjnych kineskopów. Zachowana została dotychczasowa zasada działania lampy kineskopowej, wprowadzone modyfikacje poprawiają jakość obrazu: ostrość i wierność odtwarzania pełnej gamy kolorów.
Kineskop to lampa szklana z próżnią. Miedzy katodą, a anodą jest napięcie od 17 kV do 27 kV w zależności od przekątnej ekranu. Działa kineskopu składają się z trzech katod, dla każdego koloru podstawowego RGB i dodatkowych elektrod, które formują strumień elektronów. Napięcia anodowe powoduje, że wiązka elektronów skierowana jest na ekran pokryty luminoforem. Aby kolor i intensywność świecenia ekranu we wszystkich jego punktach były zgodne z nadawanym obrazem, wiązka elektronów jest odchylana synchronicznie przez cewki odchylające. Trzy strumienie elektronów z dział RGB odchylane są jednocześnie. Bezpośrednio przed ekranem jest maskownica z otworami, przez które strumień elektronów zapala wybrane grupy pikseli.
W pierwszych kineskopach do telewizorów kolorowych, piksele trzech sąsiadujących kolorów RGB miały kształt okrągły i ułożone były trójkątne triady. Ta przestarzała technologia DELTA występowała powszechnie w telewizorach rosyjskich. W polskich telewizorach już od początku stosowano kineskopy w technologii PIL (precision in-line). Zmiana kształtu piksela z okrągłego na prostokątny, bardzo poprawiła precyzję sterowania, bez potrzeby stosowania rozbudowanych układów zbieżności dynamicznej.
Kineskopy PIL mają dużo lepszą zbieżność i czystość niż DELTA jednak nadal są niewielkie błędy zbieżności w rogach, co objawia się niewielkim zakolorowaniem w tym miejscu. Dodatkowo z powodu obecności metalowej maskownicy za luminoforem, kineskop jest wrażliwy na zewnętrzne pole magnetyczne. Stwarza to konieczność okresowego rozmagnesowywania jego maski. Czynność to dzieje się automatycznie przy włączeniu odbiornika.

Wady telewizorów z kineskopem

Telewizory z tradycyjnymi kineskopami są objętościowo największe w porównaniu z tą samą przekątną telewizorów plazmowych lub LCD. Nawet te najbardziej płaskie kineskopy mają od nich większe zniekształcenia geometrii w narożnikach. Kineskop jest rodzajem lampy katodowej, która emituje szkodliwe dla zdrowia promieniowanie, dlatego nie można przez długi czas patrzyć na ekran z niewielkiej odległości. W telewizorach z kineskopem nie było jeszcze dekoderów DVB-T, więc nie potrafia one samodzielnie odbierać telewizji cyfrowej.

Zalety telewizorów kineskopowych CRT

Były tańsze od telewizorów LCD i PDP. Mają szeroką gamę odtwarzanych kolorów i największy ze wszystkich zakres gradacji odcieni. Kineskop CRT zapewnia najszerszy kąt widzenia, bez utraty jakości. Żywotność telewizorów kineskopowych jest większa niż plazmowych oraz są one prostsze w naprawie. Możliwe są naprawy tych telewizorów w domu u klienta.

Jaki telewizor najlepszy?

W zależności od potrzeb, możliwości finansowych i wielkości pomieszczenia, trzeba wziąć pod uwagę następujące parametry:

Telewizory plazmowe PDP są stosunkowo drogie, zapewniają najlepszą dynamikę kolorów, przeznaczone są dla koneserów oglądających filmy DVD z wysoką rozdzielczością. Jednak ze względy na wielkie rozmiary (od 32" - 62") można je oglądać w odległości minimum 3,5 m, gdyż w innym przypadku powodują męczenie wzroku.
Zalety wielko-ekranowych telewizorów plazmowych można dopiero docenić oglądając programy w wysokiej rozdzielczości - HDTV
Trwałość panelu PDP jest najniższa z wymienionych tu rodzajów. Naprawy telewizorów plazmowych są zazwyczaj nieopłacalne, gdyż zwykle konieczna jest wymiana całych bloków. Stopniowo przegrywają konkurencję z tańszymi LCD i LED.

Telewizor LCD nie zapewnia takiej jakości obrazu jak plazma czy tradycyjne CRT, obraz dynamiczny jest nieostry, mniejszy jest kąt widzenia z którego można go oglądać. Jednak fakt, że jest cienki, nie zajmuje dużo miejsca, a jego cena stale się obniża oznacza, że juz teraz zastąpił on te z kineskopami CRT. W panelach LCD nie ma efektu migotania więc są one zalecane jako monitory do komputera. Technologia produkcji LCD stale się poprawia i w nowszych rozwiązaniach wymienione tu wady nie są tak bardzo zauważalne.
Ekrany TFT LCD produkowane są w przekątnych od 12" do 42".

Telewizory LED są tylko modyfikacja technologii LCD, jednak różnica odbioru jest znaczna. Dobry stosunek jakości do ceny klasyfikuje ten typ na pierwszym miejscu z najchętniej kupowanych telewizorów . Brak świetlówek sprawił, że są mniej awaryjne od LCD, jednak gdy już dojdzie do usterki, okazuje się, że jest to jednorazówka, zastosowana tu technologia montażu powierzchniowego nie daje szans na naprawę bloków tylko konieczna jest wymiana kompletnych i drogich podzespołów.

Telewizory kineskopowe CRT znikają już ze sklepów. Były najtańsze. Produkowano je w rozmiarach od 14" do 32" Po mimo małych niedokładności geometrii w rogach ich zaletą są najbardziej naturalne kolory, prawidłowe odtwarzanie czerni, szeroki kąt widzenia i długa żywotność.
Telewizor z tradycyjnym kineskopem jest tańszy w eksploatacji, pobór prądu jest dużo niższy niż w plazmowym. Ceny ewentualnych napraw są o wiele mniejsze niż w przypadku LCD lub plazmowych. Dla przeciętnego użytkownika, który nie ma wysokich wymagań, tradycyjny telewizor z kineskopem jest nadal najlepszym wyborem. Istotna wadą jest brak wbudowanego dekodera DVB-T , wobec zbliżającej się ery telewizji cyfrowej konieczne jest wyposażenie takiego telewizora w zewnętrzny tuner STB.

Niezależnie od typu telewizora mogą się one znacząco różnić jakością i dodatkowymi funkcjami, dlatego zawsze warto sprawdzić w instrukcji sprzętu jego parametry

Strefa Zakupowa - portal z poradnikami na temat RTV i AGD

Naprawa telewizorów LCD