PDP等離子顯示解析、結構原理及優(yōu)缺點比較

PDP(Plasma Display Panel，等離子顯示板，臺灣地區(qū)稱為電漿顯示)是一種利用氣體放電的顯示技術，其工作原理與日光燈很相似。它采用等離子管作為發(fā)光元件，屏幕上每一個等離子管對應一個像素，屏幕以玻璃作為基板，基板間隔一定距離，四周經氣密性封接形成一個個放電空間。放電空間內充入氖、氙等混合惰性氣體作為工作媒質。在兩塊玻璃基板的內側面上涂有金屬氧化物導電薄膜作激勵電極。 當向電極上加入電壓，放電空間內混合氣體便發(fā)生等離子體放電現(xiàn)象。氣體等離子體放電產生紫外線，紫外線激發(fā)熒光屏，熒光屏發(fā)射出可見光，顯現(xiàn)出圖像。

PDP等離子顯示結構原理

等離子顯示屏在臺灣又名電漿顯示器，雖然譯名不同，但意義相通。要了解等離子顯示屏，便先要了解一下什么是等離子。

在物理學的角度來說，等離子是指第四種物質;但當放在醫(yī)學的學度上，等離子便是指血漿;另外，等離子亦可解作原形質或原生質，即包含了細胞核及細胞質的場所。然在Plasma Display Panel(PDP)的世界中，等離子是指放電現(xiàn)象。

等離子顯示屏是由前后兩片玻璃面板組成。前面板是由玻璃基層、透明電極、輔助電極、誘電體層和氧化鎂保護層構成，并且在電極上覆蓋透明介電層(Dielectric Layer)及防止離子撞擊介電層的MgO層;后板玻璃上有Data電極、介電層及長條狀的隔壁(BarrierRib)并且在中間隔壁內側依序涂布紅色、綠色、藍色的熒光體，在組合之后分別注入氮、氖等體即構成等離子面板。

現(xiàn)時，各個等離子顯示屏板面廠房均以生產42VGA(16：9)的等離子屏幕為主，因此每個細胞體的大小約為0.36mm。但當分辨率由VGA提高至XGA時，細胞體的尺寸會縮小至0.24mm，這樣便會附帶著其它原素的改變，如間隔壁的尺寸、電極尺寸、介電層膜厚度、螢光體的厚度、形狀也會產生變化。一般高精細化的改變，意即高密度化的結構，相對會造成亮度的下降及IC成本的倍增。

而Pioneer及富士通精細的等離子顯示屏板面產品解析度可高達SXGA，但仍可表現(xiàn)高亮度的效果。世界各地逐漸開始高質素的數(shù)碼擴播，等離子顯示屏漸漸打入電視市場，因此提高畫質將會是新款等離子顯示屏的當前要務。

發(fā)光原理

等離子顯示屏可以說是在一個母體中放進許多細小而帶有螢光體的管道，由傳統(tǒng)的手法去控制，一種是直流電(DC-)，另一種是交流電(AC)。1964年，美國伊利諾大學開發(fā)了AC型等離子顯示屏面板，經歷了多年的技術改革，現(xiàn)時等離子技術是利用交流電，因為它簡單的結構能延長等離子顯示屏的壽命。

放電現(xiàn)象便是要將交流電導引入顯示屏之中。面板的基本技術，是以兩片玻璃基板和間隔壁之間形成多個密封空間，讓離子及電子產生活躍的運動，并在這些密封的空間內注入稀有氣體及氖。另外，在這個密封空間的上下裝置上電極(正負電極)，令粒子與氣體以高速相撞，以產生高能量的狀態(tài)。當這些粒子平靜下來，能量便會慢慢消散，從而放射出紫外線，放電現(xiàn)象便是這樣形成。而紫外線可刺激紅、綠、藍螢光體發(fā)光。每個細胞體均可獨立產生放電現(xiàn)象，隨著視訊訊源而控制每個細胞的開關。

接下來是說說產生色調的技術，要令等離子顯示屏的色彩奪目，必須獨立操控每個三原色細胞體。以往顯像管是由左至右，由上而下，經過電子束的掃描而回放影像。但等離子則采用一個完全不同的方法，由于顯示屏是同時全面發(fā)光，因此便以1秒60次，由上至下將畫面交替顯示但在這期間，之前的資料還保留在畫面上，所以畫面是處 于不斷發(fā)光的狀態(tài)。

在影像的顏色方面，它不像顯像管那樣可以經由對電子束量的控制進行調整，因為紫外線和可視光都已經是處于飽和狀態(tài)，所以使用通過電流的控制來操控亮度是不可能的。即使是電流改變，畫面的明暗也不會改變。所以，等離子便要利用PCM(Pulse Code ModulaTIon)技術來控制每一個區(qū)域內的脈沖，便可以改變畫面的亮度。

首先，影像要由每秒60格(frame)構成;其次，便是將每1格分割成8個次區(qū)域，再遵照設定適當?shù)拿}沖規(guī)律，決定各個次區(qū)域的相對亮度。因應影像的資料令各區(qū)域的小 螢光燈發(fā)亮及熄滅;最后，便是把這些次區(qū)域組合起來便可以顯示256種色調。將色彩的總數(shù)結合，便是256TImes;256x 256=16，777，216種色彩。

這個方法可說是非常復雜，而且還帶出了一個嚴重的缺點便是殘影的產生“為了解決這個問題，各個等離子顯示屏的廠房也積極研究對策，如清除驅動法或利用屏幕保護程序，問題總算是解決了。

亮度提高技術

由于等離子顯示屏是全面發(fā)光因此耗電量必大，但在技術的改進下，等離子的耗電量已逐漸下以降至300W以下。但不可忘記的便是在亮度的提高下，仍要高亮度以加強畫質效果。以往等離子的能量效率應只有1.4%，而發(fā)光效率則只有1.11m/W，所以必須要有改善的必要?？茖W家采用了兩種改善方法，一，是從細胞體的開口率結構下手;二，是在材料方面作出改善。

以一般的等離子構造來看，要提高發(fā)光率，最直接的方法便是提高細胞體的開口率，令放電的空間增加。而放電的細胞體的開口率與等離子中的間隔壁(Barrier Rib)構造有關，利用新的制造方式，將間隔壁做得更薄來增加放電空間。-般等離子間隔壁的制造方式以Screer，PrinTIng、SanfCiilUSt或PhrWesist方法為主流，但新的制造過程中，如TORAY的PhotosensiTIve film paste或京瓷(Kyocera)的Press Method都能減少間隔壁所占空間，進而提高開口率。

此外，Pioneer將一般面板RGB排列方式由條狀(stripe)改變成井字狀，并采用T型透明電極，可防止螢光材漏光且增加熒光材發(fā)光面積，如此可以提高20%的發(fā)光效率。但以井字狀的間隔壁，目前仍采用Sand-Blust1-方式，因此在制造過程上難度較高。

由于等離子是靠稀有氣體放電產生真空紫外線，照射螢光粉發(fā)光。其發(fā)光效率取決于放電效率及發(fā)光粉轉換效率。因為放電空間很小，放電效率自然很低，而螢光粉能量轉換效率只有20%。

如果加上紫外幅射和各種吸收等因素，等離子顯示屏目前的發(fā)光效率小于0.4%，流明效率小于1.11m/W，若相較于高清晰電的PDP 51 m/WAWO效率要求，尚有一段距離。提高放電效率的方法，除了減薄隔壁增大放電空間外，放電體的混合比例及氣體最佳化;放電紫外線紅移及增大交流維持放電的時間都是可行方案。

等離子顯示屏的制造過程

等離子顯示屏的制作過程有分前段及后段制造過程，前段過程包括前面基層制造及后面基層制造。后段過程則包括接合、加熱、排氣以及注入氮、氖等純氣，最后則是檢測過程。

現(xiàn)階段等離子顯示屏的制作過程當中，最難達到的部分是后段間隔壁的制作。由于間隔壁的作用是為防止鄰接原子端時，過程中可能會出現(xiàn)放電干擾問題。因此間隔壁的精密度需要非常高，以避免開放性等孔存在，如果有開放性等孔存在，面板使用一段時間之后，間隔壁則可能會因為其中所產生的干擾，而使原子端的電壓值改變。

此外，螢光體的制作方式可分四種方式，其制作方式是依序涂布紅色、綠色以及藍色三原色，因此對間隔壁的精密度要求也非常高。如果間隔精密度不高，而在原子中電產生流通，螢光粉將會被一起激發(fā)而有不見光，如此便無法控制面板的畫面色彩。目前廠商較常使用的制作方式為印刷法及噴砂法，印刷法受限于本身精密度不夠精細的問題，加上其使用較頻繁，容易造成間隔壁所不均勻、不對稱的現(xiàn)象;而噴砂法由于花費時間較長，必須嚴格監(jiān)控每次噴砂的均勻度，制程也是相當復雜。

在后段制程中驅位電路板的連接制作方面，由于等離子顯示屏是采直位式放電激發(fā)螢光位發(fā)光來控制灰階變 化，以氣體放電之方法來控制，因此需要決定的因素有放電的特性、發(fā)光效率、面板亮度的對比以及消耗電力等，如何一方面增加解析度及亮度，而又同時不影響到放電安定性，這些就是個別廠商取勝之處。

等離子的優(yōu)點與缺點

先說說等離子顯示屏的優(yōu)點，最明顯的當然是大與薄的畫面，無論是掛墻或是座地，也能給予居室更理想的視覺效果。以往顯像管電視的體積會隨著畫面尺寸的擴大而增加，感覺是既笨又鈍，根本不可能有掛墻的設計。這是因為電子射腺偏向而不得不在電子槍和熒屏間留有一定的距雕，這便只可以說聲無奈了。然而等離子顯示屏在加大畫面的情況下，機身的發(fā)展卻越來越薄，由最初的6寸的厚度，縮減至現(xiàn)時只有3至4時厚。到了現(xiàn)時，等敲子顯示屏已基本上是無可再薄，這是由于以現(xiàn)時的技術來看，厚度已達至極限。

等離子顯示屏的另一個優(yōu)點是，畫面的聚焦感強、沒有色差，以及低失真。與顯像管電視不同，顯像管是由電子束來掃描出整個畫面，所以中央部份畫質通常會較好，但周邊的位置便容易產生誤差，會有偏向、聚焦錯誤、畫面失真等現(xiàn)象。而等離子的技術便不會出現(xiàn)這些誤差，而在自然圖像及文字的顯示上的效果更好。原因是等離子螢 光體的發(fā)光方式，除了能達到顯像管的畫質外，聚焦能力更為理想，這就要為等離子以整個畫面發(fā)光的技術記下一功了。

另外一個優(yōu)點是，等離子出容易造出大尺寸的畫面。因為等離子可以將網線版的印刷技術應用在等離子的面板上，印刷機的尺寸有多大，等離子的尺寸便可有多大。相對，顯像管卻差得多了，36寸幾乎是它的極限。

有優(yōu)點當然有缺默，令大家有最大反應的當然是它昂貴的價格和維修費，一部42時的等離子電視便需要3至4萬，60寸以上還要十余萬，怎能不令人嘩然!還有它的維修費是顯示屏的10%左右，由4千至1萬不等，可以說是一個非常昂貴的玩意。另一個缺點便是畫質質素的問題，市面上的等離子顯示屏畫質質素參差，質素不好的黑位只見黑、白位只見白、影像出現(xiàn)嚴重的鋸齒狀、色調冷冷而且朦朦朧朧，如錯誤選購，可真是頭痛!

還有，你必須花費更多的電費來擁有一部等離子電視，這是由于整個屏幕發(fā)光的原故，所以等離子的耗電量頗大。等離子電視還有殘影的現(xiàn)象，不過這個問題現(xiàn)時已經被各廠提供了解決的方法。

OLED顯示技術與PDP等離子技術的優(yōu)缺點比較

全球平板市場另一個走向大規(guī)模應用與成熟市場的顯示技術是PDP等離子顯示技術。該顯示技術占據全球大尺寸彩電產品市場兩成的市場份額。雖然不想LCD那樣，等離子技術難以成為OLED有力的競爭者，但是OLED最終還是會取代PDP技術，因為OLED在諸多方面更為完美。

從顯示效果上看，PDP等離子技術要比LCD技術出色很對：對比度、色彩、響應時間都高于LCD產品，甚至達到了OLED可能的顯示效果。但是，OLED顯示產品在可以提供的顯示密度、可是角度、單位能耗亮度等方面依然顯著領先于PDP技術的產品，特別是在產品理想厚度上不到PDP的十分之一，顯得更為輕薄。因此，整體顯示效果OLED要顯著強于PDP，PDP顯著強于LCD。與等離子PDP比較OLED的缺陷還是體現(xiàn)在壽命上。

從產品的適用性來看，PDP是一種氣體小囊結構，必須采用擁有一定厚度的玻璃(陶瓷)屏幕框架，屏幕必須擁有保護結構，否則在碰撞、溫度、氣壓影響下容易破碎，同時PDP在高解析度技術上嚴重落后、不能制備小尺寸高清晰產品。與之比較，OLED為固體顯示，結構簡單、輕巧、輕便、可采用柔性或者透明基質的特點。OLED產品制備滿足各種特殊情況、特殊條件下的現(xiàn)實需求、常規(guī)應用無需特別保護、滿足不同尺寸高清晰顯示、適用于與多種其它膜結構(電阻觸摸屏)的結合使用。

從制造成本上，在大尺寸顯示方面OLED和PDP幾乎旗鼓相當。但是生產線建設上，OLED的成本顯著高于PDP，可能達到PDP產品生產線建設投資的數(shù)倍甚至是10倍。這是OLED產品量產的一大瓶頸。

雖然OLED產品的制備投資更為巨大，但是PDP產品依然沒有在市場中占據優(yōu)勢的可能。因為同樣比PDP投資巨大的LCD產品已經獲得了針對PDP主要的大尺寸顯示器件的市場優(yōu)勢。這種優(yōu)勢會被可以繼承LCD生產線的OLED技術全部繼承。或者，可以這樣認為，今天LCD的成功已經幫助OLED完成了第一步的投資。LCD向OLED的轉化和升級不可避免，LCD戰(zhàn)勝PDP的情景會被OLED在不遠的將來繼承。