За последние 80 лет подавляющее большинство телевизоров были построены примерно по одной и той же технологии, использующей луч катодной трубки (ЭЛТ). В телевизионных ЭЛТ пушка стреляет пучком электронов (отрицательно заряженных частиц) внутри большой стеклянной трубки. Электроны возбуждают атомы фосфора на широком конце трубки (экране), которые вызывают свечение люминофора. Телевизионное изображение получается возбуждением разной интенсивности различных областей фосфора. В ЭЛТ получают достаточно четкие и яркие образы, но вместе с тем телевизоры имеют существенный недостаток – для увеличения размеров экрана приходится увеличивать и длину трубки, которая и без того громоздкая и тяжелая. Практически ЭЛТ телевизор со значительной диагональю может занимать почти половину комнаты и весить пару сотен килограмм.

Альтернативой ЭЛТ телевизорам стали жидкокристаллические и плазменные панели, имеющие при большой диагонали очень малую толщину, причем по возможности увеличения размеров экрана плазменные телевизоры на сегодня остаются лидером. Основная идея плазменного экрана – «зажечь» маленькие, цветные флуоресцентные лампы для формирования изображения. Каждый пиксель состоит из трех флуоресцентных ламп – красного, зеленого и синего света. Так же, как в ЭЛТ-телевизоре, в плазменной панели меняется интенсивность свечения различных участков для получения полной цветовой гаммы.

Что такое плазма?

Главным элементом каждой флуоресцентной лампы является плазма - газ, состоящий из ионов (электрически заряженных атомов) и электронов (отрицательно заряженных частиц). В нормальных условиях газ в основном состоит из незаряженных частиц – отдельные атомы газа имеют равное число протонов (положительно заряженных частиц в ядре атома) и электронов. Отрицательно заряженные электроны «уравновешивают» положительно заряженные протоны и в целом заряд атома равен нулю. Но если ввести много свободных электронов в газ путем создания электрического поля, то ситуация меняется очень быстро. Свободные электроны сталкиваются с атомами и «выбивают» из них электроны, после чего атом теряет равновесие и принимает положительный заряд, что делает его ионом.

В плазме при протекании через нее электрического тока, отрицательно заряженные частицы уходят к положительно заряженной области плазмы, а положительно заряженные частицы спешат попасть в отрицательно заряженную область. В этой безумной спешке частицы постоянно натыкаются друг на друга, а столкновения возбуждают атомы газа в плазме, заставляя их освободить энергию в виде фотонов света.

Во всех плазменных панелях содержится ксенон и неон, атомы которых при возбуждении испускают фотоны ультрафиолетового света, невидимые человеческому глазу, но именно эти ультрафиолетовые фотоны используются для получения фотонов видимой части спектра.

Внутри плазменного экрана

Ксенон и неон в плазменном телевизоре находятся в сотнях тысяч крошечных клеток, расположенных между двумя пластинами стекла, причем снизу и сверху клеток размещены длинные электроды, одни из которых – адресные – лежат между клеткой и задним стеклом панели. Сверху на клетках на защитном изоляционном диэлектрическом слое оксида магния размещены прозрачные электроды, закрытые «финишным» стеклянным листом. Оба набора электродов покрывают всю плазменную панель – прозрачные электроды образуют горизонтальные ряды, а адресные – вертикальные, что в итоге формирует основную сетку панели.

Для ионизации газа в определенной ячейке плазменного экрана используются пересекающиеся в ячейке электроды, причем ионизация происходит тысячи раз в небольшую долю секунды, заряжая каждую ячейку по очереди.

Когда пересекающиеся электроды заряжены (с разностью напряжения между ними), электрический ток проходит через газ в ячейке и создает быстрый поток заряженных частиц, которые заставляют атомы газа испустить ультрафиолетовые фотоны. Ультрафиолетовые фотоны взаимодействуют с люминофором материала покрытия на внутренней стороне клетки, возбуждая атомы фосфора, в результате чего один из электронов атома переходит на более высокий энергетический уровень, а сам атом нагревается. В момент возвращения электрона на свою орбиту (энергетический уровень) высвобождается лишняя энергия в виде фотона видимого света.

Каждый пиксель панели состоит из трех отдельных клеток - субпикселей с различными цветными люминофорами. Один субпиксель имеет красный свет люминофора, один субпиксель - зеленый свет и один субпиксель голубой. Эти цвета смешиваются и формируют общий цвет пикселя. Меняя импульсы тока, протекающего через различные клетки, система управления может увеличить или уменьшить интенсивность каждого цвета субпикселей, создавая сотни различных комбинаций красного, зеленого и синего.

Основным преимуществом плазменной технологии отображения является то, что можно изготавливать очень широкие экраны с помощью очень тонких материалов. И потому, что каждый пиксель горит индивидуально, изображение получается очень ярким и смотрится хорошо практически из каждого угла обзора.