La technologie plasma par les luminophores

Résumé du document

Le développement des écrans plats, destinés à remplacer les tubes cathodiques dans l'informatique et la télévision, oppose aujourd'hui deux technologies bien distinctes. Symbole de l'innovation technologique audiovisuelle de ces vingt dernières années, les écrans à cristaux liquides ( L.C.D.) et les écrans plasma se démarquent aujourd'hui et s'affrontent pour la conquête d'un marché en plein essor.
Alors que ces derniers ne se sont réellement développés au début des années quatre vingt dix, les écrans LCD sont utilisés depuis les années soixante dix dans les écrans informatiques, les calculatrices et les montres. Ces deux familles se ressemblent extérieurement et s'adaptent l'une comme l'autre aux applications de type informatique, aux applications de type vidéo et à l'usage en salle obscure comme en pleine lumière. Elles font également appel, dans leur utilisation et leur fabrication, à de nombreuses parties de la physique et de la chimie comme l'optique, les sciences des matériaux, la physique des molécules, la cristallographie, l'électronique et l'électromagnétisme. Mais sur le plan technologique et conceptuel les différences sont nombreuses.
Nous allons donc tenter de décrire succinctement ces deux types d'écrans avec les connaissances scientifiques que nous avons acquises. Nous établirons dans les deux cas une description plus générale des matériaux (les cristaux liquides et les plasmas) constituant ces écrans. Nous expliquerons ensuite plus en détail le principe de fonctionnement de ces deux technologies et les phénomènes responsables de l'apparition d'une image sur un écran de télévision. Nous approfondirons l'étude des écrans plasma en s'intéressant plus particulièrement aux phénomènes de luminescence intrinsèque aux luminophores. Enfin dans une dernière partie nous mettrons en avant les contraintes et les limites actuelles de ces scintillateurs.

Extraits

[...] De plus dans la technologie dite passive les pixels sont contrôlés par ligne et par colonne alors que dans celle dite active chaque pixel est contrôlé individuellement. Sur l'image suivante, nous pouvons distinguer les pixels et les sous pixels (vert, bleu, rouge) ainsi que les transistors (en blanc) qui leur sont associés[wiki1]. Nous venons donc d'expliquer le fonctionnement d'un écran à cristaux liquides et défini les principales caractéristiques de ces écrans. Etudions maintenant son principal concurrent sur le marché des écrans plats : l'écrans plasma. [...]

[...] Dans le cas d'une cellule Plasma, à chaque cavité est associée un scintillateur spécifique. Le nombre de 3 cavités par pixel a été établi afin de leur associer une des trois couleurs primaires (vert, rouge, bleu). Ces 3 luminophores permettent d'atteindre des longueurs d'ondes entre 510 et 525 nm pour le vert nm pour le rouge et 450 nm pour le bleu. Il est donc possible de recréer l'ensemble du spectre lumineux par combinaison additive des couleurs (même principe que pour les écrans à cristaux liquides). [...]

[...] 2)-Propriétés de luminescence L'insertion de l'ion Eu3+dans la matrice Y2O3 va entraîner une superposition des diagrammes d'énergies propres de chaque entité n'engendrant aucunes modifications de symétries. Le diagramme d'énergie de l'Eu (III) reste donc identique à l'ion étudié séparément (fig 3). L'expérience va consister à enregistrer un spectre d'excitation du luminophore. Un balayage dans un domaine de longueurs d'ondes dans l'U.V et V.U.V irradie la matrice. L'intensité à mesurer en réemission est fixée à 611 nm. On obtient ainsi un spectre qui peut être découpé en plusieurs zones afin d'expliquer les transitions et phénomènes propres au luminophore [Jof p64]. [...]

[...] Caractéristique universelle d'un tube à décharge La caractéristique ci contre montre l'allure générale de la courbe. Elle ne tient pas compte ni de la pression, ni de la distance entre les électrodes et ni des phénomènes d'arc électriques à forts courants. Toutefois, appliquer une différence de potentiel continue aux bornes du tube ne suffit pas. En effet, il faut en permanence brasser le plasma pour en tirer un quelconque rayonnement continue. Aussi on applique une tension alternative aux bornes du tube. [...]

[...] En l'absence de tension, le cristal fait tourner le plan de polarisation de la lumière pour l'aligner avec le polariseur de sortie afin que la lumière passe[eren]. Lorsque l'on applique une différence de potentiel entre les électrodes d'un pixel, cela va donc entraîner un changement d'orientation des molécules du cristal liquide, une variation du plan de polarisation (effet twisted) et donc une variation de la lumière transmise. On va pouvoir ainsi contrôler électriquement le comportement des cristaux liquides de chaque pixel afin de laisser passer plus ou moins de lumière et de faire apparaître l'image sur l'écran. [...]