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Schermo al plasma

tecnologia di visualizzazione a schermo piatto che accende piccole sacche di gas a fosfori luminosi
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Uno schermo al plasma (Plasma Display Panel - PDP) è un tipo di schermo piatto ora comunemente usato per grandi schermi televisivi (tipicamente sopra ai 32"). Molte piccole celle posizionate in mezzo a due pannelli di vetro mantengono una mistura inerte di gas nobili (neon e xeno). Il gas nelle celle viene elettricamente trasformato in un plasma, il quale poi eccita i fosfori ad emettere luce. Viene spesso utilizzato negli ambienti casalinghi e sta diventando sempre più popolare nelle culture moderne.

Schermo al plasma della Planar Systems
Composizione di un pannello di schermo al plasma

Storia

Lo schermo al plasma è stato inventato nell'University of Illinois at Urbana-Champaign da Donald L. Bitzer, H. Gene Slottow, e dallo studente Robert Willson nel 1964 per il PLATO Computer System. Gli originali pannelli monocromatici (di solito arancione o verde, a volte giallo) ebbero un impulso di popolarità negli anni 70 poiché gli schermi erano robusti e non necessitavano né memoria né circuiteria per il refresh dell'immagine. Seguì negli anni 80 un lungo periodo di declino delle vendite quando le memorie a semiconduttore resero gli schermi CRT (a tubo catodico) più economici di quelli al plasma. Ciò nonostante, le dimensioni relativamente grandi di uno schermo al plasma e il profilo sottile, resero tali schermi attraenti per disposizioni di alto profilo, come ingressi e borse valori.

Nel 1983 la IBM introdusse uno schermo monocromatico arancione su nero di 19 pollici (il modello 3290 'information panel') il quale era in grado di mostrare quattro macchine virtuali (VM) IBM 3270 in sessione di terminale. La fabbrica fu trasferita nel 1987 nella compagnia emergente Plasmaco, che il dott. Larry F. Weber, uno degli studenti del dott. Bitzer, fondò con Stephen Globus e James Kehoe, che era il manager della fabbrica dell'IBM. Nel 1992 la Fujitsu introdusse il primo schermo di 21 pollici a colori al mondo. Era un ibrido, basato sullo schermo al plasma creato all'Università dell'Illinois e l'NHK STRL (il laboratorio della tv giapponese), ottenendo una luminosità superiore. Nel 1996 la Matsushita Electrical Industries (Panasonic) comprò la Plasmaco, la sua tecnologia a colori AC e la fabbrica americana. Nel 1997 la Pioneer cominciò a vendere la prima televisione al plasma al pubblico. Nella cultura popolare le televisioni al plasma sono spesso viste attorno a casa e ne vengono introdotte di sempre più sottili e di grandi dimensioni, nel tentativo di competere con gli schermi a proiettore.

Le dimensioni degli schermi sono aumentate dallo schermo di 21 pollici del 1992. Il più grande schermo al plasma del mondo fu mostrato al Consumer Electronics Show di Las Vegas in Nevada, fabbricato dalla Sharp- uno schermo di ben 108 pollici.

Solo recentemente, la luminosità superiore, i tempi di risposta più rapidi, un più grande spettro di colori e un più ampio angolo visivo degli schermi video a colori al plasma, quando paragonati agli schermi LCD, li ha resi la forma più popolare di schermo per HDTV. Per un lungo periodo si credeva che la tecnologia LCD era adatta soltanto per le televisioni più piccole, e non avrebbe potuto competere con la tecnologia al plasma nelle grandi dimensioni, particolarmente dai 40 pollici in su.

Tuttavia, da allora, i miglioramenti della tecnologia LCD hanno ridotto il gap tecnologico. Il peso inferiore, i prezzi in discesa, risoluzioni più alte disponibili, importanti per la HDTV, e spesso un consumo elettrico inferiore degli LCD, li rendono competitivi contro gli schermi al plasma nel mercato dei televisori. Alla fine del 2006, gli analisti notano che gli LCD stanno superando i plasma, particolarmente nel segmento di 40" e superiori dove gli schermi al plasma avevano precedentemente una forte predominanza solo due anni prima.[1][2] Un altro trend industriale è il consolidamento dei fabbricatori di schermi al plasma, con circa cinquanta diversi marchi e soltanto cinque produttori.

Caratteristiche generali

Gli schermi al plasma sono luminosi (1000 lux o più per i moduli), un ampio gamut di colori e possono essere prodotti in grandissime dimensioni, fino a 262 cm (103 pollici) diagonalmente. Hanno un grandissimo livello di nero "dark-room", creando il "nero perfetto" desiderabile per guardare i film. Il pannello dello schermo è largo soltanto 6 centimetri, mentre la larghezza totale, inclusa l'elettronica, è inferiore ai 10 centimetri. Gli schermi al plasma consumano tanta potenza per metro quadrato quanto i tubi catodici o le televisioni AMLCD. Il consumo di potenza varia di molto in base a cosa si sta guardando. Scene luminose (diciamo una partita di calcio) assorbiranno molta più potenza di scene buie (diciamo una scena notturna di un film). Misure nominali indicano circa 400 watt per uno schermo di 50".

La durata di uno schermo al plasma di ultima generazione è stimata in 60000 ore (27 anni con 6 ore di utilizzo al giorno). Più precisamente, questa è la stima di metà della vita dello schermo, il punto in cui l'immagine è degradata a metà della sua luminosità originale. È ancora guardabile dopo questo punto, che però viene generalmente considerato la fine della vita funzionale dello schermo.

Gli schermi che competono con questo includono i CRT, OLED, AMLCD, DLP, SED-tv e schermi piatti field emission. Il vantaggio principale della tecnologia per schermi al plasma è che si può produrre uno schermo molto grande utilizzando materiali molto sottili. Siccome ogni pixel viene acceso individualmente, l'immagine è molto luminosa ed ha un ampio angolo visibile.

Dettagli sul funzionamento

I gas di xeno e neon in un televisore al plasma sono contenuti in centinaia di migliaia di piccole celle posizionate tra due pannelli di vetro. Anche dei lunghi elettrodi vengono inseriti tra i pannelli di vetro, davanti e dietro le celle. Gli elettrodi di indirizzamento sono dietro le celle, lungo il pannello di vetro posteriore. Gli elettrodi trasparenti dello schermo, che sono circondati da materiale dielettrico isolante e coperti di uno strato protettivo in ossido di magnesio, sono montati davanti alle celle, lungo il vetro anteriore. La circuiteria di controllo carica gli elettrodi che si incrociano ad una cella, creando una differenza di potenziale tra davanti e dietro provocando l'ionizzazione dei gas e la formazione di plasma; quando gli ioni del gas si dirigono verso gli elettrodi e collidono vengono emessi dei fotoni.

In uno schermo monocromatico, lo stato ionizzante può essere mantenuto applicando un voltaggio di basso livello tra tutti gli elettrodi orizzontali e verticali, anche quando il voltaggio di ionizzazione viene rimosso. Per cancellare una cella, tutta la tensione viene rimossa dagli elettrodi. Questo tipo di pannello ha una memoria intrinseca e non utilizza fosfori. Una piccola quantità di azoto viene aggiunta al neon per incrementare l'isteresi.

Nei pannelli a colori, il retro di ogni cella è rivestita con un fosforo. I fotoni ultravioletti emessi dal plasma eccitano questi fosfori per dare luce colorata. Ogni cella è quindi paragonabile ad una lampada fluorescente.

Ogni pixel è fatto di tre sottocelle separate, ognuna con fosfori di diversi colori. Una sottocella ha il fosforo per la luce rossa, una per la luce verde e l'altra per la luce blu. Questi colori si uniscono assieme per creare il colore totale del pixel, analogamente ai computer Triad o agli schermi CRT. Variando gli impulsi di corrente che scorrono attraverso le diverse celle migliaia di volte al secondo, il sistema di controllo può aumentare o diminuire l'intensità di ogni colore di ogni sottocella per creare miliardi di diverse combinazioni di verde, rosso e blu. In questo modo il sistema di controllo può produrre la maggior parte dei colori visibili. I display al plasma usano gli stessi fosfori dei CRT, il che porta ad una riproduzione dei colori estremamente accurata.

Rapporto di contrasto

Il rapporto di contrasto è la differenza tra le parti più luminose quelle più buie di una immagine, misurata in passi discreti, in un qualsiasi momento dato. Generalmente, più alto è questo rapporto, più è realistica l'immagine. I rapporti di contrasto per gli schermi al plasma sono spesso pubblicizzati alti come 10000:1. Sulla superficie, questo è un vantaggio significativo del plasma sulle altre tecnologie per schermi. Anche se non esistono schemi industriali per misurare il rapporto di contrasto, la maggior parte dei produttori seguono sia lo standard ANSI o effettuano un test "tutto-acceso-tutto-spento". Lo standard ANSI utilizza una immagine di test a scacchiera dove i neri più scuri e i bianchi più chiari sono misurati simultaneamente, rendendo di fatto le misure più accurate del "mondo vero". Al contrario, un test tutto acceso-tutto spento misura il rapporto con uno schermo tutto nero e uno tutto bianco, dando valori più alti, ma non rappresentando uno scenario visivo tipico. I produttori possono migliorare ulteriormente in modo artificiale il rapporto di contrasto misurato aumentando i settaggi di luminosità e di contrasto per ottenere i valori di test più alti. Tuttavia, un rapporto di contrasto generato in questo modo è fuorviante, poiché le immagini sarebbero essenzialmente inguardabili con simili settaggi.

La tecnologia alla base degli schermi al plasma aiuta ad ottenere alti rapporti di contrasto. Similmente ai CRT, gli schermi al plasma possono ottenere un nero quasi totale spegnendo ogni singola cella/pixel completamente. Questo contrasta con la tecnologia LCD, dove i punti neri generati da un metodo di polarizzazione della luce non sono in grado di bloccare completamente la luce di fondo. Tuttavia, una imperfezione della tecnologia al plasma è che far funzionare uno schermo alla massima luminosità riduce significativamente la vita del pannello. Per questa ragione, molti proprietari lasciano i settaggi della luminosità molto sotto al massimo, pur ottenendo una luminosità superiore di quella degli schermi a tubo catodico.

Burn-in dello schermo

 
Un esempio di schermo al plasma che ha sofferto un intenso burn-in da testo stazionario.

Con schermi elettronici basati sul fosforo (inclusi quelli a raggi catodici ed al plasma), la visualizzazione prolungata nel tempo di una barra di menu od altri elementi grafici può creare immagini fantasma di questi oggetti. Questo a causa del fatto che i componenti al fosforo che emettono la luce perdono la loro luminosità con l'uso. Come risultato, quando alcune aree dello schermo vengono usate più di frequente di altre, nel tempo le aree che hanno perso luminosità diventano visibili ad occhio nudo, creando l'effetto chiamato burn-in. Mentre l'immagine fantasma è l'effetto più evidente, un risultato più comune è che la qualità dell'immagine calerà gradualmente e continuamente mentre si sviluppano le variazioni di luminosità, creando un effetto "fango" nell'immagine visualizzata.

Gli schermi al plasma esibiscono anche un altro tipo di alterazione dell'immagine, il quale viene a volte confuso con il danno da burn-in. In questo modo, quando un gruppo di pixel vengono accesi ad alta luminosità (visualizzando il bianco, ad esempio) per un lungo periodo di tempo, una carica si costruisce nella struttura dei pixel e diventa visibile un'immagine fantasma. Tuttavia, a differenza del burn-in, questa carica costruita è transitoria e si autocorregge quando lo schermo si spegne per un periodo sufficientemente lungo, o dopo aver visualizzato immagini televisive casuali.

Vedi anche

Collegamenti esterni

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