PDP等離子顯示解析、結(jié)構(gòu)原理及優(yōu)缺點(diǎn)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(shù)，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(gè)等離子管對應(yīng)一個(gè)像素，屏幕以玻璃作為基板，基板間隔一定距離，四周經(jīng)氣密性封接形成一個(gè)個(gè)放電空間。放電空間內(nèi)充入氖、氙等混合惰性氣體作為工作媒質(zhì)。在兩塊玻璃基板的內(nèi)側(cè)面上涂有金屬氧化物導(dǎo)電薄膜作激勵(lì)電極。 當(dāng)向電極上加入電壓，放電空間內(nèi)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(chǎn)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(jié)構(gòu)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(xué)的角度來說，等離子是指第四種物質(zhì);但當(dāng)放在醫(yī)學(xué)的學(xué)度上，等離子便是指血漿;另外，等離子亦可解作原形質(zhì)或原生質(zhì)，即包含了細(xì)胞核及細(xì)胞質(zhì)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(hù)層構(gòu)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(nèi)側(cè)依序涂布紅色、綠色、藍(lán)色的熒光體，在組合之后分別注入氮、氖等體即構(gòu)成等離子面板。

現(xiàn)時(shí)，各個(gè)等離子顯示屏板面廠房均以生產(chǎn)42VGA(16：9)的等離子屏幕為主，因此每個(gè)細(xì)胞體的大小約為0.36mm。但當(dāng)分辨率由VGA提高至XGA時(shí)，細(xì)胞體的尺寸會(huì)縮小至0.24mm，這樣便會(huì)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(huì)產(chǎn)生變化。一般高精細(xì)化的改變，意即高密度化的結(jié)構(gòu)，相對會(huì)造成亮度的下降及IC成本的倍增。

而Pioneer及富士通精細(xì)的等離子顯示屏板面產(chǎn)品解析度可高達(dá)SXGA，但仍可表現(xiàn)高亮度的效果。世界各地逐漸開始高質(zhì)素的數(shù)碼擴(kuò)播，等離子顯示屏漸漸打入電視市場，因此提高畫質(zhì)將會(huì)是新款等離子顯示屏的當(dāng)前要?jiǎng)?wù)。

發(fā)光原理

等離子顯示屏可以說是在一個(gè)母體中放進(jìn)許多細(xì)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(xué)開發(fā)了AC型等離子顯示屏面板，經(jīng)歷了多年的技術(shù)改革，現(xiàn)時(shí)等離子技術(shù)是利用交流電，因?yàn)樗唵蔚慕Y(jié)構(gòu)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(dǎo)引入顯示屏之中。面板的基本技術(shù)，是以兩片玻璃基板和間隔壁之間形成多個(gè)密封空間，讓離子及電子產(chǎn)生活躍的運(yùn)動(dòng)，并在這些密封的空間內(nèi)注入稀有氣體及氖。另外，在這個(gè)密封空間的上下裝置上電極(正負(fù)電極)，令粒子與氣體以高速相撞，以產(chǎn)生高能量的狀態(tài)。當(dāng)這些粒子平靜下來，能量便會(huì)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(lán)螢光體發(fā)光。每個(gè)細(xì)胞體均可獨(dú)立產(chǎn)生放電現(xiàn)象，隨著視訊訊源而控制每個(gè)細(xì)胞的開關(guān)。

接下來是說說產(chǎn)生色調(diào)的技術(shù)，要令等離子顯示屏的色彩奪目，必須獨(dú)立操控每個(gè)三原色細(xì)胞體。以往顯像管是由左至右，由上而下，經(jīng)過電子束的掃描而回放影像。但等離子則采用一個(gè)完全不同的方法，由于顯示屏是同時(shí)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(jīng)由對電子束量的控制進(jìn)行調(diào)整，因?yàn)樽贤饩€和可視光都已經(jīng)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(huì)改變。所以，等離子便要利用PCM(Pulse Code ModulaTIon)技術(shù)來控制每一個(gè)區(qū)域內(nèi)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(gòu)成;其次，便是將每1格分割成8個(gè)次區(qū)域，再遵照設(shè)定適當(dāng)?shù)拿}沖規(guī)律，決定各個(gè)次區(qū)域的相對亮度。因應(yīng)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(diào)。將色彩的總數(shù)結(jié)合，便是256TImes;256x 256=16，777，216種色彩。

這個(gè)方法可說是非常復(fù)雜，而且還帶出了一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)便是殘影的產(chǎn)生“為了解決這個(gè)問題，各個(gè)等離子顯示屏的廠房也積極研究對策，如清除驅(qū)動(dòng)法或利用屏幕保護(hù)程序，問題總算是解決了。

亮度提高技術(shù)

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(shù)的改進(jìn)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(qiáng)畫質(zhì)效果。以往等離子的能量效率應(yīng)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(xué)家采用了兩種改善方法，一，是從細(xì)胞體的開口率結(jié)構(gòu)下手;二，是在材料方面作出改善。

以一般的等離子構(gòu)造來看，要提高發(fā)光率，最直接的方法便是提高細(xì)胞體的開口率，令放電的空間增加。而放電的細(xì)胞體的開口率與等離子中的間隔壁(Barrier Rib)構(gòu)造有關(guān)，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(jìn)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(chǎn)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(zhuǎn)換效率。因?yàn)榉烹娍臻g很小，放電效率自然很低，而螢光粉能量轉(zhuǎn)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(shí)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(dāng)中，最難達(dá)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(shí)，過程中可能會(huì)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(shí)間之后，間隔壁則可能會(huì)因?yàn)槠渲兴a(chǎn)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(lán)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(chǎn)生流通，螢光粉將會(huì)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(xì)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(fèi)時(shí)間較長，必須嚴(yán)格監(jiān)控每次噴砂的均勻度，制程也是相當(dāng)復(fù)雜。

在后段制程中驅(qū)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(shí)不影響到放電安定性，這些就是個(gè)別廠商取勝之處。

等離子的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

先說說等離子顯示屏的優(yōu)點(diǎn)，最明顯的當(dāng)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(huì)隨著畫面尺寸的擴(kuò)大而增加，感覺是既笨又鈍，根本不可能有掛墻的設(shè)計(jì)。這是因?yàn)殡娮由湎倨蚨坏貌辉陔娮訕尯蜔善灵g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(jī)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(shí)只有3至4時(shí)厚。到了現(xiàn)時(shí)，等敲子顯示屏已基本上是無可再薄，這是由于以現(xiàn)時(shí)的技術(shù)來看，厚度已達(dá)至極限。

等離子顯示屏的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，畫面的聚焦感強(qiáng)、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(gè)畫面，所以中央部份畫質(zhì)通常會(huì)較好，但周邊的位置便容易產(chǎn)生誤差，會(huì)有偏向、聚焦錯(cuò)誤、畫面失真等現(xiàn)象。而等離子的技術(shù)便不會(huì)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(dá)到顯像管的畫質(zhì)外，聚焦能力更為理想，這就要為等離子以整個(gè)畫面發(fā)光的技術(shù)記下一功了。

另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，等離子出容易造出大尺寸的畫面。因?yàn)榈入x子可以將網(wǎng)線版的印刷技術(shù)應(yīng)用在等離子的面板上，印刷機(jī)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(diǎn)當(dāng)然有缺默，令大家有最大反應(yīng)的當(dāng)然是它昂貴的價(jià)格和維修費(fèi)，一部42時(shí)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(fèi)是顯示屏的10%左右，由4千至1萬不等，可以說是一個(gè)非常昂貴的玩意。另一個(gè)缺點(diǎn)便是畫質(zhì)質(zhì)素的問題，市面上的等離子顯示屏畫質(zhì)質(zhì)素參差，質(zhì)素不好的黑位只見黑、白位只見白、影像出現(xiàn)嚴(yán)重的鋸齒狀、色調(diào)冷冷而且朦朦朧朧，如錯(cuò)誤選購，可真是頭痛!

還有，你必須花費(fèi)更多的電費(fèi)來擁有一部等離子電視，這是由于整個(gè)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(gè)問題現(xiàn)時(shí)已經(jīng)被各廠提供了解決的方法。

OLED顯示技術(shù)與PDP等離子技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)比較

全球平板市場另一個(gè)走向大規(guī)模應(yīng)用與成熟市場的顯示技術(shù)是PDP等離子顯示技術(shù)。該顯示技術(shù)占據(jù)全球大尺寸彩電產(chǎn)品市場兩成的市場份額。雖然不想LCD那樣，等離子技術(shù)難以成為OLED有力的競爭者，但是OLED最終還是會(huì)取代PDP技術(shù)，因?yàn)镺LED在諸多方面更為完美。

從顯示效果上看，PDP等離子技術(shù)要比LCD技術(shù)出色很對：對比度、色彩、響應(yīng)時(shí)間都高于LCD產(chǎn)品，甚至達(dá)到了OLED可能的顯示效果。但是，OLED顯示產(chǎn)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(lǐng)先于PDP技術(shù)的產(chǎn)品，特別是在產(chǎn)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(qiáng)于PDP，PDP顯著強(qiáng)于LCD。與等離子PDP比較OLED的缺陷還是體現(xiàn)在壽命上。

從產(chǎn)品的適用性來看，PDP是一種氣體小囊結(jié)構(gòu)，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(hù)結(jié)構(gòu)，否則在碰撞、溫度、氣壓影響下容易破碎，同時(shí)PDP在高解析度技術(shù)上嚴(yán)重落后、不能制備小尺寸高清晰產(chǎn)品。與之比較，OLED為固體顯示，結(jié)構(gòu)簡單、輕巧、輕便、可采用柔性或者透明基質(zhì)的特點(diǎn)。OLED產(chǎn)品制備滿足各種特殊情況、特殊條件下的現(xiàn)實(shí)需求、常規(guī)應(yīng)用無需特別保護(hù)、滿足不同尺寸高清晰顯示、適用于與多種其它膜結(jié)構(gòu)(電阻觸摸屏)的結(jié)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(dāng)。但是生產(chǎn)線建設(shè)上，OLED的成本顯著高于PDP，可能達(dá)到PDP產(chǎn)品生產(chǎn)線建設(shè)投資的數(shù)倍甚至是10倍。這是OLED產(chǎn)品量產(chǎn)的一大瓶頸。

雖然OLED產(chǎn)品的制備投資更為巨大，但是PDP產(chǎn)品依然沒有在市場中占據(jù)優(yōu)勢的可能。因?yàn)橥瑯颖萈DP投資巨大的LCD產(chǎn)品已經(jīng)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(huì)被可以繼承LCD生產(chǎn)線的OLED技術(shù)全部繼承?；蛘撸梢赃@樣認(rèn)為，今天LCD的成功已經(jīng)幫助OLED完成了第一步的投資。LCD向OLED的轉(zhuǎn)化和升級不可避免，LCD戰(zhàn)勝PDP的情景會(huì)被OLED在不遠(yuǎn)的將來繼承。