Telewizory plazmowe to technologia, która zastąpiła telewizory CRT (ang. Cathode-Ray Tube). Urządzenia te zrewolucjonizowały wygląd telewizorów w naszych domach. Przyjrzyjmy się zatem, jak działa telewizor plazmowy i w jaki sposób wyświetlany jest w nim obraz.

Zjonizowany gaz taki jak w tej lampie plazmowej, jest wykorzystywany do wyświetlania obrazu w ekranach plazmowych. Autor zdjęcia: Luc Viatour

Podstawową zasadą działania telewizora, bądź monitora jest zapalanie tysięcy małych kropek (zwanych pikselami) opierając się na informacjach zawartych w sygnale wideo.

W większości istnieją trzy kolory pikseli – czerwony, zielony i niebieski – równomiernie rozmieszczone na ekranie. Poprzez połączenie tych kolorów w różnych proporcjach, telewizor może produkować całe spektrum barw.

Co to jest plazma?

Plazma to gaz, złożony ze swobodnych jonów (elektrycznie naładowanych atomów) oraz elektronów (negatywnie naładowanych cząstek). W normalnych warunkach gaz głównie składa się z nienaładowanych cząstek. Oznacza to, że poszczególne atomy gazu zawierają taką samą ilość protonów (pozytywnie naładowanych cząstek w jądrze atomu) i elektronów. Negatywnie naładowane elektrony, idealnie równoważą pozytywnie naładowane protony, stąd ładunek atomu wynosi zero.

Jeżeli do gazu wprowadzimy dużo wolnych elektronów, poprzez ustanowienie w nim napięcia, sytuacja zmienia się diametralnie. Wolne elektrony zderzają się z atomami. Atomy gubią swoje elektrony, zmieniając ładunek na pozytywny i stają się jonami.

W plazmie, przez którą przepływa prąd elektryczny, negatywnie naładowane cząstki gwałtownie ruszają w kierunku pozytywnie naładowanego obszaru plazmy, a pozytywnie naładowane cząstki ruszają w kierunku negatywnie naładowanego obszaru.

W tym szaleństwie cząstki ciągle odbijają się od siebie. W telewizorach plazmowych kolizje te wzbudzają atomy gazu (ksenon i neon) powodując, że uwalniają one fotony energii. W większości są to fotony światła ultrafioletowego, które są niewidoczne dla ludzkiego oka. Jednak fotony światła ultrafioletowego mogą być użyte do wzbudzenia widocznych fotonów światła.

Jak działa telewizor plazmowy?

Ksenon i neon, gaz stosowany w wyświetlaczach plazmowych, zawarty jest w setkach tysiącach drobnych komórek umieszczonych pomiędzy dwiema szklanymi płytami, między którymi umieszczono także elektrody adresujące, rozciągające się na cały ekran. Jeden zestaw elektrod umieszczono w liniach poziomych, a drugi w liniach pionowych tworząc swego rodzaju siatkę.

Schemat budowy ekranu plazmowego. Autor: Seweryn Niemiec.

Aby zjonizować gaz w poszczególnej komórce, komputer ładuje elektrody, które krzyżują się przy danej komórce. Dzieję się to tysiące razy w ułamku sekundy, ładując każdą komórkę po kolei.

Kiedy przecinające się elektrody są naładowane (dzięki różnicy napięcia między nimi) prąd elektryczny przepływa przez gaz w komórce, co powoduje uwalnianie przez atomy fotonów światła ultrafioletowego.

Uwolnione ultrafioletowe fotony oddziałują na materiał fosforowy naniesiony na wewnętrznej ściance komórki. Fosfor to substancja, która wystawiona na działanie światła, również emituje światło. Kiedy ultrafioletowy foton uderza w atom fosforu, jeden z elektronów atomu fosforu przeskakuje na wyższy poziom energii i atom się podgrzewa. Kiedy elektron spada z powrotem na swój normalny poziom, uwalnia energię w postaci fotonu światła widzialnego.

Ekrany plazmowe zawierają piksele. Każdy piksel składa się z trzech komórek (subpikseli). W każdej komórce jest inny kolor fosforu (czerwony, zielony i niebieski). Zmieniając impuls prądu przepływającego przez różne komórki można zwiększyć lub zmniejszyć intensywność danego subpiksela. Dzięki temu można mieszać kolory i tworzyć ostatecznie dowolny kolor piksela.

Największą zaletą wyświetlaczy plazmowych jest to, że można produkować bardzo szerokie ekrany używając bardzo cienkich materiałów. A ponieważ każdy piksel świeci indywidualnie, obraz jest jasny i wygląda dobrze z prawie każdego kąta.