Kineskop, plazma, LED czy OLED?

Fot. Samsung Electronics

Eksperci z firmy Samsung przygotowali krótka analizę dostępnych na rynku ekranów, aby ułatwić dokonanie racjonalnego wyboru.

Krótka historia telewizji: 3 magiczne kolory – RGB

Technologie stosowane w ekranach telewizyjnych rozwijały się wraz z poszerzaniem wiedzy na temat możliwości generowania światła. Od 1925 roku, kiedy szkocki wynalazca John Logie Baird skonstruował pierwszy mechaniczny odbiornik, mamy do czynienia z ogromnym postępem w tej dziedzinie.

Rozwój telewizorów nowej generacji, a więc cienkich, płaskich, a niekiedy zakrzywionych ekranów – rozpoczął się zaledwie około 15 lat temu. Przez długie lata XX wieku na rynku dominowały telewizory kineskopowe. Wewnątrz lampy kineskopowej posiadają one działo elektronowe. Obraz na ekranie pojawia się wtedy, gdy działo wyrzuca trzy wiązki elektronów (po jednej dla każdego koloru), które przemieszczają się przez próżnię we wnętrzu lampy i uderzają o szklaną płytę ekranu pokrytą warstwą emitującego światło luminoforu.

Panująca przez wiele lat na rynku technologia kineskopowa miała jednak pewne ograniczenia. Z uwagi na fakt, że wiązka elektronów docierająca do każdego punktu ekranu powinna mieć tę samą długość, powierzchnia ekranu musiała być wypukła. Ponadto konieczne było zachowanie pewnej odległości między działem elektronowym a powierzchnią ekranu, co utrudniało wyprodukowanie relatywnie cienkiego telewizora CRT. Szkło kineskopu było grube i ciężkie. W rezultacie telewizory kineskopowe odeszły do lamusa, gdy pojawiły się nowe technologie wyświetlania obrazu.

Pierwsze płaskie ekrany

U progu XXI wieku kineskopy zaczęły ustępować miejsca lżejszym, płaskim ekranom. Do tej pory trudno było wyobrazić sobie telewizor zawieszony na ścianie. Nowe odbiorniki z ekranami LCD i PDP istotnie wpłynęły na zmianę wystroju mieszkań.

Pierwszą popularną alternatywą dla telewizorów kineskopowych stały się odbiorniki plazmowe (PDP). Jak sugeruje sama nazwa technologii, do wytwarzania światła w takim wyświetlaczu wykorzystywana jest plazma, dzięki czemu ekran może być cieńszy. Plazma jest jednym z czterech podstawowych stanów skupienia materii. Pozostałe trzy to ciała stałe, ciecze i gazy. Plazma to elektrycznie obojętny stan, w którym liczba cząstek naładowanych dodatnio i ujemnie, czyli jonów, jest równa. Zjawisko zorzy polarnej w okolicach biegunów czy błyskawice podczas burzy to przykłady naturalnego światła plazmowego. Wyświetlacz plazmowy składa się z dwóch szklanych płyt otoczonych milionami komórek pokrytych luminoforem i wypełnionych gazem. Przyłożenie prądu elektrycznego powoduje jonizację gazu i emisję światła. W ekranach plazmowych stosowane są mieszaniny gazów obojętnych, dlatego ryzyko eksplozji wskutek tej specyficznej reakcji chemicznej jest minimalne. Właściwy wyświetlacz znajduje się między dwiema płytami szkła, które uniemożliwiają ewentualny wyciek gazu. Telewizory plazmowe są więc dość ciężkie, ale bezpieczne.

Technologia plazmowa przyczyniła się do popularyzacji telewizorów płaskoekranowych, które oferowały bardzo wysoką jakość obrazu, a jednocześnie były dostępne w rozsądnych cenach. Obecnie na rynku jest już jednak coraz mniej modeli plazmowych. Wysokie napięcie niezbędne do jonizacji gazu w wyświetlaczu plazmowym powoduje zwiększone zużycie energii i wytwarzanie ciepła. Dodatkowej mocy wymaga także relatywnie ciemny ekran. Wyższe napięcie potrzebne jest także do wygenerowania jaśniejszego obrazu, co powoduje z kolei problemy z żywotnością ekranu. Tego rodzaju ograniczenia otworzyły drogę dla dalszej ewolucji ekranów telewizyjnych.

Wady „plazmy” wyeliminowano w wyświetlaczach ciekłokrystalicznych (LCD). Obecnie jest to najnowsza technologia wyświetlania obrazu. Prawie 99% telewizorów sprzedawanych dziś na świecie to właśnie odbiorniki LCD. W odróżnieniu od wyświetlaczy plazmowych i OLED, które same emitują światło, wyświetlacze ciekłokrystaliczne wymagają obecności źródła światła za ekranem. Światło to przechodzi następnie przez kolorowy filtr. Między tylnym podświetleniem a filtrem znajduje się warstwa ciekłokrystaliczna blokująca wybrane kolory. Dzięki temu na ekranie powstaje konkretny obraz.

Z uwagi na zastosowanie tylnego podświetlenia ekrany w telewizorach LCD mogą być jaśniejsze bez uszczerbku dla żywotności urządzenia. Ludzkie oko jest bardziej wrażliwe na jaśniejsze niż na ciemniejsze ekrany, co jest głównym powodem, dla którego LCD jest dziś najpopularniejszym typem wyświetlacza. Zasada działania telewizora LED jest dość prosta. To właściwie telewizor LCD, w którym ekran jest podświetlany od tyłu diodami elektroluminescencyjnymi o długiej żywotności. Trudno uwierzyć, ale w każdym wyświetlaczu udało się umieścić lampę fluorescencyjną. Wcześniej w telewizorach LCD stosowano podświetlenie za pomocą tzw. lamp fluorescencyjnych z zimną katodą (CCFL). Obecnie w większości telewizorów LCD stosowane jest podświetlenie LED, dlatego określenia „telewizor LCD” i „telewizor LED” są używane praktycznie zamiennie.

Rynkowa historia technologii OLED jest jeszcze krótsza. W ekranach tego typu miliony pikseli RGB zbudowanych z organicznych diod elektroluminescencyjnych generują światło bez podświetlenia od tyłu, co zapewnia większą głębię czerni i precyzję odwzorowania kolorów. Ekrany OLED mogą być też elastyczne, a ich grubość nie przekracza kilku milimetrów.

Dlaczego telewizory OLED tak wolno zdobywają rynek, mimo że są na nim obecne już od 8 lat?

RGB OLED to bardzo przydatna technologia w urządzeniach mobilnych i tam najczęściej wykorzystywana jest w smartfonach. W telewizorach OLED dostępnych obecnie na rynku stosowane są różne technologie. W przeciwieństwie do telewizorów LCD z tylnym podświetleniem LED, ekrany OLED same są źródłem podświetlenia. Na obecnym etapie żywotność i trwałość ekranów RGB OLED w dużych telewizorach nie została jeszcze zweryfikowana, nie wiadomo więc jak długo będą one oferowały zakładane parametry wyświetlania obrazu.

LED technologią przyszłości

Przy wyborze telewizora bierzemy pod uwagę takie elementy jak jakość obrazu, cena, wzornictwo i żywotność urządzenia. Poszczególne technologie wyświetlania obrazu mają swoje atuty, jednak obecnie użytkownicy najczęściej wybierają technologię LED. Firmy badawcze zgodnie twierdzą, że telewizory LED zdominowały rynek i nadal tak się będzie działo, gdyż technologia ta jest cały czas rozwijana. Potwierdził to sukces zakrzywionych telewizorów Samsung SUHD z nanokryształami, które wprowadzono w 2015 roku. Na targach CES 2016 Samsung zaprezentował kolejną generację tej technologii, telewizory z kropką kwantową, HDR i jasnością 1000 nitów, co potwierdza olbrzymi potencjał rozwojowy technologii LED. Wynika to z faktu, że producenci maksymalnie wykorzystują zalety tych telewizorów, przezwyciężając kolejne bariery technologiczne.

Ceny telewizorów LED – kiedyś bardzo wysokie i sięgające tysięcy dolarów – obecnie znacznie spadły. Dziś telewizor o przekątnej ekranu powyżej 50 cali można kupić już za niespełna 2500 PLN. Współczesne ekrany mogą mieć grubość niecałego centymetra i są jeszcze bardziej elastyczne. Pod względem jakości obrazu, która w przypadku telewizorów ma przecież największe znaczenie, postęp w rozwoju telewizorów LED jest spektakularny. W telewizorach LED stosowane jest oprogramowanie poprawiające jakość obrazu oraz technologie, takie jak szeroki gamut kolorów (WCG), dzięki którym ekrany te oferują najbogatszą gamę wyświetlanych barw i niezwykle realistyczny obraz.

Inne technologie, takie jak obraz trójwymiarowy i holograficzny czy składane telewizory, rozważa się dziś w kategoriach przyszłości telewizji. Zdaniem Samsung Electronics, który od 10 lat jest największym producentem telewizorów i liderem w segmencie telewizorów LED, a od ubiegłego roku także telewizorów UHD z zakrzywionymi ekranami, najbliższa przyszłość to połączenie telewizorów LED z Internetem Rzeczy (IoT). Z pewnością warto obserwować kierunki rozwoju tych technologii, bowiem przyszłość telewizji zapowiada się naprawdę obiecująco.

Co oznaczają skróty:

Lampa kineskopowa (Cathode Ray Tube – CRT)

wyświetlacz plazmowy (Plasma Display Panel – PDP),

wyświetlacz ciekłokrystaliczny (Liquid Crystal Display – LCD)

ekran oparty na organicznych diodach elektroluminescencyjnych (Organic Light Emitting Diode – OLED).