Plasma

L'écran plasma

 

PDP, Plasma Display Panel

 

  De nos jours, le temps des écrans à tubes cathodiques est révolu. Tout comme le passage du magnétoscope au lecteur de DVD, les écrans actuellement disponibles pour le public changent tout pour autant. La technique a fait de très beaux progrès en passant par le tube cathodique, puis à l’écran LCD et enfin l’un des dernières avancée technologique accessible au public: l’écran plasma.

 

histoire du plasma

L’écran plasma fut en effet inventé en 1964 par deux professeurs de l’université de l’Illinois, Donald L. Bitzer et H. Gene Slottow.

Si cette technologie ne parvint pas à « percer » le marché de l’audiovisuel dès ses débuts, c’est qu’en parallèle, une autre technologie, plus simple et moins coûteuse, permettait de toucher un plus vaste public : le tube cathodique.L’écran plasma fut utilisé dans les années 1970 dans les milieux industriels, les gares ou les salles de la Bourse, en raison de sa grande taille et de son grand angle de visionnage.

Il faudra attendre 1992 pour que l’écran plasma soit remis au goût du jour, cette fois-ci par l’entreprise japonaise Fujitsu, qui reprend les travaux de Donald L. Bitzer et présente cette année-là le premier écran couleur à technologie plasma. C’est sous la marque Pioneer que le premier écran plasma est mis en vente en 1997. 

 

 

Qu'est ce que le plasma:

Il existe trois principaux états que l’on peut retrouver en physique concernant la matière : l’état solide, liquide, et gazeux. Il en existe un quatrième qui se prénomme l’état plasma. Celui-ci consiste à accélérer la circulation des électrons qui résulte de l’application d’une forte tension électrique.

 

 

                                       energie/temperature

                                        molécule

                                       molécule fragmenté                               

                                         ions

                                       électron libre

                                        molécule exitée

 

 

 

 

 

Comment fonctionne cet état ?

 

 

 

Et bien, on peut prendre l’exemple des « néons » que l’on utilise couramment pour éclairer les pièces de nos maisons. Dans un tube on rassemble plusieurs gaz rares (tels que le xénon, néon …), ceux qui sont les plus propice à une excitation en y appliquant une tension. A chacun des bouts de ce tube est disposé des électrodes qui vont permettre d’appliquer une très forte tension à leurs bornes (de l’ordre de plusieurs centaines de volts). Un gaz est neutre au niveau électrique car il possède des électrons libres et des ions positifs qui fait que la somme des charges est neutre. Cependant, lorsqu’une forte tension sera appliquée à ce gaz, cela aura pour conséquence d’exciter celui-ci contenu dans le tube et donc se transformer en plasma. Les électrons sont ainsi attirés et vont vers l’électrode positive alors que les ions positifs sont attirés et iront vers l’électrode négative du fait de la différence de potentiel. Cela créée donc des déplacements d’atomes a l’intérieur du tube et par conséquence de nombreux chocs. Lorsqu’il se produit un choc, les deux atomes emmagasinent une quantité d’énergie et leurs électrons passent à une orbite de plus haute énergie. Lorsque ces chocs sont passés et que les électrons reviendront à des orbites de plus basse énergie, ces électrons émettront un photon de lumière.

      Cependant, cela ne s’arrête pas juste à une émission de photon. La lumière qui est émise de cette réaction provient du brassage du plasma dans le tube grâce à la forte tension électrique qui y a été appliquée. De là, si on l’on applique une tension continue dans ce tube, il n’y aura pas continuellement émission de ces photons. Il faut donc appliquer une tension alternative pour brasser en permanence le plasma a l’intérieur du tube. Grâce à cette tension, les ions contenu à l’intérieur du gaz feront des va-et-vient entre les deux extrémités alternativement et en continuellement.

 

 

 

 

 

Suite à cela, nous avons donc une émission continuelle de photon de lumière. C’est bien ce que nous voulions mais il faut savoir encore une dernière chose. En fait, ces photons de lumière sont des rayonnements ultraviolets. Ainsi, ces rayonnements ne pas visibles par l’œil humain et nous devons alors utiliser un matériau qui permettra de convertir un rayonnement non visible en rayonnement visible par l’homme. Ce matériau s’appelle « phosphore » et sera utilisé de convertir ces photons.

 

 

Composition

 

L’écran plasma est constitué de centaines de milliers de pixels. Chacun de ces pixels est constitué de trois cellules distinctes les unes des autres qui contiennent chacune du gaz rare : du xénon et du néon. De plus, il est disposé deux électrodes de chaque côté de chaque cellule : une devant et une derrière. Ces électrodes vont permettre de faire parvenir les tensions dont nous parlions précédemment à l’intérieur des ces cellules contenant du gaz. Ces deux électrodes portent chacune des noms : celle placée à l’arrière de la cellule s’appelle « électrode d’adresse » alors que celle placée à l’avant de la cellule s’appelle « électrode d’affichage ». L’électrode d’affichage est totalement transparente (car sinon, on verrait des lignes sur tout l’écran au lieu de l’image), entourée de matériau diélectrique (également présente pour l’électrode d’adresse) et recouverte d’une couche protectrice d’oxyde de magnésium.


  Chaque paire d’électrode est placée de manière à traverser l’écran en entier. Cependant les deux électrodes ne sont pas placées de la même manière car on ne pourrait pas localiser précisément quel pixel on devrait allumer. Ainsi, les électrodes d’affichage sont positionnées sur les lignes horizontales de l’écran alors que les électrodes d’adresse sont placées sur les colonnes verticales. Ceci permet alors aux électrodes horizontales et verticales de former une sorte de grilles qui contient chaque pixel à l’intersection d’une ligne et d’une colonne.

 

 

 

Fonctionnement

 

L'écran plasma à peu près de le même manières que les néons ( ils utilisent l’électricité pour illuminer un gaz (un mélange d'argon 90% et de xénon 10% )

Il suffit donc d’appliquer une forte tension alternative sur l’intersection des électrodes de manière à pouvoir brasser le plasma à l’intérieur de la cellule. Grâce à cette réaction et aux chocs des différents atomes présents, le plasma va alors produire des rayons ultraviolets (petites boules jaunes sur le schéma ) qui iront frapper le phosphore disposé au fond de chacune des cellules pour enfin transmettre de la lumière colorée. Étant donné que l’on peut reproduire n’importe quelle type de couleur avec simplement les trois couleurs de base, il sera disposé au fond de chacune des trois cellules de chaque pixel, du phosphore dans lequel on a introduit des impuretés pour obtenir une lumière rouge, verte ou bleue.

 

 

 

 

 

 

 

 

Le plasma ne dessine pas l'image ligne par ligne comme un téléviseur classique. Il affiche une image entière à la fois en stimulant tous les pixels.


Pour avoir une décharge très lumineuse, mais que l'on peut rallumer facilement et rapidement, on utilise le principe de la décharge à barrière diélectrique. Les électrodes sont séparées du milieu gazeux par une couche de diélectrique (de l'oxyde de manganèse généralement). Ce diélectrique ne coupe pas le champs électrique imposé par les électrodes, mais il coupe le courant qui pourrait traverser grâce aux électrons libres du plasma. On limite ainsi les pertes d'électrons nécessaires à l'ionisation du gaz. Cependant un autre effet intéressant est que cette couche diélectrique a l’avantage de stocker les charges créées par l’ionisation du gaz et induit ainsi un effet mémoire au panneau. Le plasma mémorise son état sous un certain potentiel (dit potentiel d'entretien), ce qui permet d'avoir une image fixe.

 

 

Autres technologies plasma.

 

      Il existe aujourd’hui un tout autre type de dalle plasma : l’ACC. Cette dalle comporte trois électrodes (électrode de donnée, d’analyse et de soutien) au lieu de deux des dalles standard. Les électrodes d’analyse et de soutien sont placées sur l’avant de chaque cellule du pixel alors que celle de donnée est placée à l’arrière de la cellule. Ce type de dalle n’est pas encore beaucoup présent sur le marché actuel d’où la méconnaissance de beaucoup d’utilisateurs de cette technologie. Son principe de base consiste à tenir le brassage du plasma plus longtemps que sur une technologie standard. Les différences de potentiel sont placées sur les électrodes d’analyse et de soutien ce qui permet à l’électrode de donnée de pouvoir être disponible afin d’adresser un autre pixel.

 

 

 

 

La technologie plasma permet des écrans de grande dimensions ( sans limite de taille ) et restant particulièrement plats, avec à peine quelques centimètres de profondeur et de très bonnes valeurs de contrastes même sous un angle aussi important que 160 degrés - à la verticale comme à l’horizontale.

Ils sont particulièrement adaptés à tous les environnements sujets à des interférences électriques, comme les installations de production électrique, les usines, les bateaux, les gares et les hôpitaux. Les écrans à plasma sont donc bien plus polyvalents que les tubes cathodiques traditionnels ou les vidéo projecteurs. L'écran plasma a peu d'inconvénient, sauf qu'il consomme plus qu'un LCD, est difficilement recyclable, et reste encore cher.

 

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