Cómo funcionan las pantallas de plasma

Durante los últimos 75 años, la gran mayoría de los televisores se han construido en torno a la misma tecnología:el tubo de rayos catódicos. (TRC). En un televisor CRT, un arma dispara un haz de electrones (partículas con carga negativa) dentro de un gran tubo de vidrio. Los electrones excitan átomos de fósforo a lo largo del extremo ancho del tubo (la pantalla), lo que hace que los átomos de fósforo se enciendan. La imagen de televisión se produce iluminando diferentes áreas de la capa de fósforo con diferentes colores a diferentes intensidades (consulte Cómo funcionan los televisores para obtener una explicación detallada).

Los tubos de rayos catódicos producen imágenes nítidas y vibrantes, pero tienen un serio inconveniente:son voluminosos . Para aumentar el ancho de pantalla en un conjunto CRT, también debe aumentar la longitud del tubo (para dar espacio al cañón de electrones de barrido para llegar a todas las partes de la pantalla). En consecuencia, cualquier televisor CRT de pantalla grande pesará una tonelada y ocupará una parte considerable de una habitación.

Ha aparecido una nueva alternativa en los estantes de las tiendas:la pantalla plana de plasma . Estos televisores tienen pantallas anchas, comparables a los televisores CRT más grandes, pero tienen solo unas 6 pulgadas (15 cm) de grosor. En este artículo, veremos cómo estos conjuntos hacen tanto en un espacio tan pequeño.

Si ha leído Cómo funciona la televisión, entonces comprende la idea básica de un televisor o monitor estándar. Con base en la información de una señal de video, la televisión ilumina miles de pequeños puntos (llamados píxeles) con un haz de electrones de alta energía. En la mayoría de los sistemas, hay tres colores de píxeles (rojo, verde y azul) que se distribuyen uniformemente en la pantalla. Al combinar estos colores en diferentes proporciones, la televisión puede producir todo el espectro de colores.

La idea básica de una pantalla de plasma es iluminar pequeñas luces fluorescentes de colores para formar una imagen. Cada píxel se compone de tres luces fluorescentes:una luz roja, una luz verde y una luz azul. Al igual que un televisor CRT, la pantalla de plasma varía la intensidad de las diferentes luces para producir una gama completa de colores. En la página siguiente, aprenda cómo funciona el plasma.

¿Qué es el plasma?

El elemento central de una luz fluorescente es un plasma , un gas formado por iones que fluyen libremente (átomos cargados eléctricamente) y electrones (partículas cargadas negativamente). En condiciones normales, un gas se compone principalmente de partículas sin carga. Es decir, los átomos de gas individuales incluyen números iguales de protones (partículas cargadas positivamente en el núcleo del átomo) y electrones. Los electrones cargados negativamente equilibran perfectamente los protones cargados positivamente, por lo que el átomo tiene una carga neta de cero.

Si introduce muchos electrones libres en el gas estableciendo un voltaje eléctrico a través de él, la situación cambia muy rápidamente. Los electrones libres chocan con los átomos, soltando otros electrones. Con un electrón faltante, un átomo pierde su equilibrio. Tiene una carga neta positiva, lo que lo convierte en un ion.

En un plasma con una corriente eléctrica que lo atraviesa, las partículas cargadas negativamente se precipitan hacia el área cargada positivamente del plasma, y ​​las partículas cargadas positivamente se precipitan hacia el área cargada negativamente.

En esta carrera loca, las partículas chocan constantemente entre sí. Estas colisiones excitan los átomos de gas en el plasma, haciendo que liberen fotones de energía. (Para obtener detalles sobre este proceso, consulte Cómo funcionan las lámparas fluorescentes).

Los átomos de xenón y neón, los átomos utilizados en las pantallas de plasma, liberan fotones de luz cuando están emocionados. En su mayoría, estos átomos liberan ultravioleta fotones de luz, que son invisibles para el ojo humano. Pero los fotones ultravioleta se pueden usar para excitar fotones de luz visible, como veremos en la siguiente sección.

Los expertos de la NASA ayudaron a desarrollar la tecnología que se encuentra en muchos cines en casa. Obtenga más información sobre las innovaciones geniales de la NASA en esta animación interactiva de Discovery Channel .

Dentro de una pantalla de plasma

El gas xenón y neón de un televisor de plasma está contenido en cientos de miles de diminutas células colocado entre dos placas de vidrio. Los electrodos largos también se intercalan entre las placas de vidrio, a ambos lados de las celdas. Los electrodos de dirección sentarse detrás de las celdas, a lo largo de la placa de vidrio trasera. Los electrodos de visualización transparentes , que están rodeadas de un material dieléctrico aislante y cubierto por una capa protectora de óxido de magnesio , están montados sobre la celda, a lo largo de la placa de vidrio frontal.

Ambos conjuntos de electrodos se extienden por toda la pantalla. Los electrodos de visualización están dispuestos en filas horizontales a lo largo de la pantalla y los electrodos de dirección están dispuestos en columnas verticales. Como puede ver en el siguiente diagrama, los electrodos verticales y horizontales forman una cuadrícula básica .

Para ionizar el gas en una celda en particular, la computadora de la pantalla de plasma carga los electrodos que se cruzan en esa celda. Hace esto miles de veces en una pequeña fracción de segundo, cargando cada celda por turno.

Cuando los electrodos que se cruzan están cargados (con una diferencia de voltaje entre ellos), una corriente eléctrica fluye a través del gas en la celda. Como vimos en la última sección, la corriente crea un flujo rápido de partículas cargadas, lo que estimula los átomos de gas para que liberen fotones ultravioleta.

Los fotones ultravioleta liberados interactúan con el material de fósforo recubierto en la pared interior de la celda. Los fósforos son sustancias que desprenden luz cuando se exponen a otra luz. Cuando un fotón ultravioleta golpea un átomo de fósforo en la celda, uno de los electrones del fósforo salta a un nivel de energía más alto y el átomo se calienta. Cuando el electrón vuelve a su nivel normal, libera energía en forma de fotón de luz visible .

Los fósforos en una pantalla de plasma emiten una luz de color cuando se excitan. Cada píxel se compone de tres subpíxeles separados células, cada una con fósforos de diferentes colores. Un subpíxel tiene un fósforo de luz roja, un subpíxel tiene un fósforo de luz verde y un subpíxel tiene un fósforo de luz azul. Estos colores se mezclan para crear el color general del píxel.

Al variar los pulsos de corriente que fluyen a través de las diferentes celdas, el sistema de control puede aumentar o disminuir la intensidad de cada color de subpíxel para crear cientos de combinaciones diferentes de rojo, verde y azul. De esta forma, el sistema de control puede producir colores en todo el espectro.

La principal ventaja de la tecnología de pantalla de plasma es que se puede producir una pantalla muy ancha utilizando materiales extremadamente delgados. Y debido a que cada píxel se ilumina individualmente, la imagen es muy brillante y se ve bien desde casi todos los ángulos. La calidad de la imagen no está a la altura de los mejores conjuntos de tubos de rayos catódicos, pero ciertamente cumple con las expectativas de la mayoría de las personas.

El mayor inconveniente de esta tecnología ha sido el precio . Sin embargo, la caída de los precios y los avances tecnológicos significan que la pantalla de plasma pronto podría superar a los antiguos televisores CRT.

Para obtener más información sobre las pantallas de plasma, así como sobre otras tecnologías de televisión, consulte los enlaces en la página siguiente.

Muchas de las primeras pantallas de plasma en el mercado no eran técnicamente televisores, porque no tenían sintonizadores de TV. El sintonizador de televisión es el dispositivo que toma una señal de televisión (la que proviene de un cable, por ejemplo) y la interpreta para crear una imagen de video.

Al igual que los monitores LCD, estas pantallas de plasma eran solo monitores que mostraban una señal de video estándar. Para ver televisión en ellos, tenía que conectarlos a una unidad separada que tiene su propio sintonizador de televisión, como una videograbadora. Hoy en día, la mayoría de los dispositivos con pantalla de plasma que puedes comprar en las tiendas de electrónica son televisores y tienen sintonizadores de televisión digital.