プラズマディスプレイのしくみ

Mar 19 2002
あなたの居間は大画面テレビで圧迫するのに十分な大きさではないと思いますか?プラズマディスプレイは、6インチ未満の深さのユニットに大画面のコンポーネントを収めます。
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過去75年間、テレビの大部分は同じ技術、つまりブラウン管(CRT)を中心に構築されてきました。 CRTテレビでは、銃が大きなガラス管内で電子ビーム(負に帯電した粒子)を発射します。電子は、チューブ(スクリーン)の広い端に沿ってリン光原子を励起し、それによってリン光原子が点灯します。テレビ画像は、リン光コーティングのさまざまな領域をさまざまな強度でさまざまな色で照らすことによって生成されます(詳細な説明については、テレビの仕組みを参照してください)。

ブラウン管は鮮明で鮮やかな画像を生成しますが、重大な欠点があります。かさばります。増加させるためには、画面幅をCRTのセットで、あなたも増やす必要がある長さのチューブのを(画面のすべての部分に到達する走査型電子銃の余地を与えるために)。その結果、大画面のブラウン管テレビは1トンの重さがあり、部屋のかなりの部分を占めることになります。

新しい代替品が店頭に登場しました。プラズマフラットパネルディスプレイです。これらのテレビは、最大のブラウン管セットに匹敵するワイドスクリーンを備えていますが、厚さはわずか約6インチ(15 cm)です。この記事では、これらのセットがこのような小さなスペースでどのように機能するかを見ていきます。

テレビのしくみを読んだら、標準的なテレビまたはモニターの基本的な考え方を理解しているはずです。ビデオ信号の情報に基づいて、テレビは高エネルギーの電子ビームで数千の小さなドット(ピクセルと呼ばれる)を照らします。ほとんどのシステムでは、赤、緑、青の3つのピクセル色が画面に均等に分散されています。これらの色をさまざまな比率で組み合わせることにより、テレビは全体の色スペクトルを生成できます。

プラズマディスプレイの基本的な考え方は、小さな色付きの蛍光灯を照らして画像を形成することです。各ピクセルは、赤色光、緑色光、青色光の3つの蛍光灯で構成されています。ブラウン管テレビと同じように、プラズマディスプレイはさまざまな光の強度を変化させて、あらゆる色を生成します。次のページで、プラズマがどのように機能するかを学びます。

プラズマとは何ですか?

蛍光灯の中心的な要素はプラズマであり、自由に流れるイオン(帯電した原子)と電子(負に帯電した粒子)で構成されたガスです。通常の状態では、ガスは主に非荷電粒子で構成されています。つまり、個々のガス原子には、同数の陽子(原子核内の正に帯電した粒子)と電子が含まれています。負に帯電した電子は正に帯電した陽子のバランスを完全に保つため、原子の正味電荷はゼロになります。

ガスの両端に電圧を設定してガスに多くの自由電子を導入すると、状況は非常に急速に変化します。自由電子は原子と衝突し、他の電子をノックアウトします。電子が失われると、原子はバランスを失います。それは正味の正電荷を持っており、それをイオンにします。

電流が流れるプラズマでは、負に帯電した粒子がプラズマの正に帯電した領域に向かって急いでおり、正に帯電した粒子が負に帯電した領域に向かって急いでいます。

このマッドラッシュでは、パーティクルは絶えず互いにぶつかり合っています。これらの衝突により、プラズマ内のガス原子が励起され、エネルギーの光子が放出されます。(このプロセスの詳細については、蛍光灯のしくみを参照してください。)

プラズマスクリーンで使用される原子であるキセノン原子とネオン原子は、励起されると光子を放出します。ほとんどの場合、これらの原子は紫外線光子を放出しますが、これは人間の目には見えません。ただし、次のセクションで説明するように、紫外線フォトンを使用して可視光フォトンを励起することができます。

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プラズマディスプレイの内部

 

プラズマテレビのキセノンとネオンガスは、2枚のガラス板の間に配置された数十万の小さなセルに含まれています。セルの両側のガラス板の間に長い電極も挟まれています。アドレス電極は、背面ガラス板に沿って、セルの後ろに座ります。絶縁誘電体材料で囲まれ、酸化マグネシウム保護層で覆われている透明ディスプレイ電極は、前面ガラスプレートに沿ってセルの上に取り付けられています。

電極の両方のセットは、画面全体に広がっています。表示電極は画面に沿って横一列に配置され、アドレス電極は縦列に配置されています。下の図でわかるように、垂直電極と水平電極は基本的なグリッドを形成します。

特定のセル内のガスをイオン化するために、プラズマディスプレイのコンピューターは、そのセルで交差する電極を充電します。これをほんの一瞬で数千回行い、各セルを順番に充電します。

交差する電極が充電されると(電極間に電圧差があります)、セル内のガスに電流が流れます。前のセクションで見たように、電流は荷電粒子の急速な流れを作り出し、それがガス原子を刺激して紫外線光子を放出します。

放出された紫外線光子は、セルの内壁にコーティングされたリン光物質と相互作用します。リン物質は、他の光にさらされるとを発する物質です。紫外線光子がセル内のリン光物質に当たると、リン光物質の電子の1つがより高いエネルギーレベルにジャンプし、原子が加熱されます。電子が通常のレベルに戻ると、可視光光子の形でエネルギーを放出します。

このコンテンツは、このデバイスと互換性がありません。

プラズマディスプレイのリン光物質は、励起されると色付きの光を発します。すべてのピクセルは、それぞれ異なる色のリン光物質を持つ3つの別々のサブピクセルセルで構成されています。1つのサブピクセルには赤色光リン光物質があり、1つのサブピクセルには緑色光リン光物質があり、1つのサブピクセルには青色光リン光物質があります。これらの色が混ざり合って、ピクセルの全体的な色が作成されます。

制御システムは、さまざまなセルを流れる電流のパルスを変化させることにより、各サブピクセルの色の強度を増減して、赤、緑、青の何百もの異なる組み合わせを作成できます。このようにして、制御システムはスペクトル全体にわたって色を生成できます。

プラズマディスプレイ技術の主な利点は、非常に薄い材料を使用して非常にワイドスクリーンを作成できることです。また、各ピクセルが個別に照らされているため、画像は非常に明るく、ほぼすべての角度から見栄えがします。画質は最高のブラウン管セットの基準に完全には達していませんが、それは確かにほとんどの人々の期待に応えます。

この技術の最大の欠点は価格です。しかし、価格の下落と技術の進歩は、プラズマディスプレイがすぐに古いCRTセットを打ち負かす可能性があることを意味します。

プラズマディスプレイやその他のテレビ技術の詳細については、次のページのリンクを確認してください。

チューニングイン

市場に出回った最初のプラズマディスプレイの多くは、TVチューナーがなかったため、技術的にはテレビではありませんでした。テレビチューナーは、テレビ信号(たとえば、ケーブルワイヤーからの信号)を受け取り、それを解釈してビデオ画像を作成するデバイスです。

LCDモニターと同様に、これらのプラズマディスプレイは、標準のビデオ信号を表示するモニターにすぎませんでした。それらでテレビを見るには、VCRなどの独自のテレビチューナーを備えた別のユニットにそれらを接続する必要がありました。今日、電気店で購入できるプラズマスクリーンデバイスのほとんどはテレビであり、デジタルテレビチューナーを備えています。

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