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等离子显示器

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一台等离子电视

等离子显示器Plasma Display Panel)又称为电浆显示屏,是一种平面显示屏幕,光线由两块玻璃之间的离子,射向质而发出。与液晶显示器不同,放出的气体并无水银成分,而是使用钝气混合而成,这种气体是无害气体。

等离子显示器甚为光亮(1000 lx或以上),可显示更多种颜色,也可制造出较大面积的显示屏,最大对角可达381厘米(150)。等离子显示屏的对比度亦高,可制造出全黑效果,对观看电影尤其适合。显示屏厚度只有6厘米,连同其他电路板,厚度亦只有10厘米。

等离子的发光原理是在真空玻璃管中注入惰性气体或水银蒸气,加电压之后,使气体产生等离子效应,放出紫外线,激发荧光粉而产生可见光,利用激发时间的长短来产生不同的亮度。等离子显示器中,每一个像素都是三个不同颜色(三原色)的等离子发光体所产生的。由于它是每个独立的发光体在同一时间一次点亮的,所以特别清晰鲜明。等离子显示器的使用寿命约5~6万个小时。随着使用的时间的增加,其亮度会衰退。

要注意的是,等离子显示器并不是液晶显示器。后者的显示器虽然也很轻薄,但是用的技术却是大不相同。液晶显示器通常会使用一到两个大型萤光灯或是LED当作其背光源,在背光源上面的液晶面板则是利用遮罩的原理让显示器显示出不同颜色。[1][2][3]

历史[编辑]

等离子显示屏最先使用在PLATO电脑上。这台PLATO V是显示灰阶橙的颜色。[4]

等离子显示屏于1964年由美国伊利诺伊大学两位教授Donald L. Bitzer及H. Gene Slottow及研究生Robert Willson发明,当时是使用于PLATO电脑系统。[5]

1980年代,个人电脑刚刚普及,等离子显示器当时曾一度被拿来用作电脑显示屏。这是由于当时的液晶显示发展仍未成熟,只能进行黑白显示,对比低且液晶反应时间太长的原因所致。直到薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)被发明,等离子显示器才渐渐被赶出电脑显示屏市场。

1983[编辑]

1983年的时候,IBM发表了型号为3290 '消息面板'的19吋(48 cm)橙色灰阶显示器,它可以同时显示四台IBM 3270的消息。不过由于灰阶LCD的竞争过于激烈,1987年IBM项目将位于纽约的当时世界最大等离子显示器生产线关闭。因此,Larry Weber、Stephen Globus及生产线的经理James Kehoe共同创立Plasmaco公司,并将该生产线买下来。此时Weber继续在Urbana担任首席技术官,直到1990年到纽约的Plasmaco工作。

1992[编辑]

1992年Fujitsu发表世界上第一台21吋(53 cm)全彩显示屏。这台显示屏是伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校及NHK STRL共同研发出来的。

1994[编辑]

在1994年,韦伯在圣荷西的一场工业展览中展示了彩色等离子技术。松下电器开始跟Plasmaco共同发展该技术,直到1996年,松下将其并购。

1997[编辑]

在1997年,富士通发表了第一台分辨率为852x480,且为渐进式扫描的42吋等离子电视。[6]飞利浦先锋及其他公司也相继发表了42吋等离子电视。

2006 - 目前[编辑]

在2006年晚期,分析家指出LCD会超越等离子,特别是之前以等离子为主力的40吋以上的市场。[7]另一个工业趋势是等离子面板制造厂持续合并,市面上流通的约50家厂牌的电视,制造厂只有5家。而在2008年第一季的全球电视出货量指出,CRT的出货量为2千2百万台左右,LCD则为2千1百万台,等离子则是280万台,背投则是10万台。[8]

在2000年初,等离子电视是非常热门的高清平板电视的选择,而且当时拥有很多LCD没有的优点,像是非常深邃的黑色、优越的对比度、快速的反应时间、更好的色彩表现、较宽的可视角度,而且当时而言无法将LCD的面板做大。不过,持续进步的超大型集成电路的制造技术将LCD的限制逐渐放宽,像是逐渐提升的尺寸、较轻的重量、更低廉的价格而且在电源消耗方面也可以跟等离子电视不相上下。

等离子显示器的显示尺寸也一直持续的加大。在2008年位于内华达州拉斯维加斯的CES展览上,松下电子展示了当时最大的等离子电视,显示尺寸到达150吋(381 cm),330公分长,高度达到180公分。[9][10]而在2010年位于拉斯维加斯的CES展览,松下也推出了152吋2160p的3D等离子电视。

2012年2月,日立宣布退出等离子面板制造。2013年11月,松下公司宣布停产等离子面板及电视机。2014年7月1日,三星电子宣布将于2014年11月30日之后停产等离子电视机。2014年8月,LG电子宣布退出等离子电视业务。2014年11月,长虹停止等离子面板业务。[11]至此,全球等离子面板走向落幕。

等离子显示器基本工作原理[编辑]

等离子显示屏的基本工作原理,跟CRT日光灯有些像。基本上,等离子显示屏是由多个放电小空间所排列而成,每一个放电小空间称为单元,而每一个单元是负责红绿蓝三色当中的一色,因此我们所看到的多重色调的颜色,是由三个单元混合不同比例的原色而混成的,而这个混色的方式,跟液晶显示屏所用到的混色方式其实是相近的。

每一个单元的架构,是利用类似日光灯的工作原理。也就是您可以把它当成是体积相当小巧的紫外光日光灯,当中使用解离的等种类的惰性混合气体。当高压电通过的时候,单元当中的气体被离子化而发出紫外光。

当单元受到高压刺激产生紫外光之后,利用紫外光再去刺激涂布玻璃上的红、绿、蓝色燐光质,进而产生所需要的红光、绿光与蓝光等三原色。通过控制不同的单元发出不同强度的紫外光,就可以产生亮度不一的三原色,进而组成各式各样的颜色。

由于等离子显示屏是通过紫外光刺激燐光质发光,因此它跟CRT一样,属于自体发光,跟液晶显示屏的被动发光不同,因此它的发光亮度、颜色鲜艳度与显示屏反应速度,都跟CRT相近,所以您会发现,PDP的亮度动辄能够超过700nits以上,而LCD却要到后期产品才能达到500nits以上的亮度。

名称辨析[编辑]

一般常听到等离子显示器的英文名称为Plasma Display Panel(PDP)。而等离子电视则称为Plasma TV。

原生分辨率[编辑]

等离子显示面板的像素大小是固定的,因此等离子面板的最佳分辨率就是原生分辨率。常见的原生分辨率有853×480、1,366×768及1,920×1,080(高清电视)三种。当输入来源端的分辨率不是原生分辨率时,视频品质会因为视频缩放处理器的性能及各制造商使用的缩放算法而有差异。 [12][13]

增强型分辨率等离子电视[编辑]

早期的等离子电视使用840×480或是853×480的分辨率,如果输入较高清的信号,会将该信号降低到该分辨率在输出到面板上。[14]

高清等离子电视[编辑]

早期的高清等离子电视使用的是Fujitsu或是Hitachi的面板,提供1024×1024的分辨率。[15][16]要注意的是,该分辨率的显示方式是交错式且像素非方形。[17]

近代的高清等离子电视在42吋通常会使用1,024×768的分辨率,在50~65吋使用1,366×768,或是42~103吋会使用1920×1080。这些电视通常都是正方形的像素,逐页显示的方式,而且是将较低分辨率的信号放大到面板的原生分辨率。[18]

高清分辨率[编辑]

  • 1024×1024
  • 1024×768
  • 1280×768
  • 1366×768
  • 1280×1080
  • 1920×1080

等离子显示器显示屏组成[编辑]

等离子显示屏面板剖面图

等离子显示屏的面板主要由两个部分所构成,一个是靠近用户面的前板制程(Front Process),其中包括玻璃基板(Glass Substrate)、透明电极(Transparent Electrode)、Bus电极(Bus-Electrode)、透明诱电体层(Dielectric Layer)、MgO膜(MgO Thin Film)。

另外一个是后板制程(Rear Process),其中包括有萤光体层(Phosphor Layer)、隔墙(Barrier Rib)、下板透明诱电体层(Dielectric Layer)、定址电极(Address Electrode)、玻璃基板(Glass Substrate)。所以负责发光的燐光质并不是在靠近用户的那一面,而是在比较内部的部分。

由于控制电路必须要夹在前板制程与后板制程当中,因此在面板的组合过程当中,需要将前后板准确对齐,并且与控制电路作好搭配,确保在发光上不会有问题。在这个步骤当中,液晶面板需要有背光模块,但是PDP却不需要,因为它是属于自体发光。

单单只有面板也不够,因为还要有高压驱动电路,在搭配上功能不同的控制电路,才能够达到显示屏的基本需求。等离子电视大多都会搭配专属的电视盒,因为不管是视频输入或者是Tuner,大多设计在电视盒当中,因此一台完整的等离子电视,是包括等离子显示屏与电视盒。

优点[编辑]

  1. PDP不需要在比较暗的环境去观赏,且没有视角问题,在任何环境灯光下,任何位置都可观赏到最佳画质。
  2. 反应速度快。相比起液晶显示屏要等候液晶改变排列的时间,等离子显示屏的图像显示可以即时作出反应,不会出现显像迟滞。
  3. 面板尺寸大,厚度较传统显像管小。
  4. PDP是由每个发光单体所构成的,所以特别清晰鲜明,不像CRT会有模糊不清、RGB三原色不集中、画面歪扭及闪烁不定等令人视觉感官不舒服的问题。
  5. 等离子的电磁波辐射只有CRT电视的1/100至1/1000。
  6. 可以做成宽显示屏。

不同于液晶或投影式的发光原理,等离子显示器的每个像素都能够自己发光(主动性自发光),因此呈现较柔和的画面,并且可到达170度左右的视角。除此之外,每个像素的反应时间短、色彩饱和度高、适合往大尺寸发展。等离子电视也是目前在整体画质表现上非常接近并可超越显像管电视的新技术。此外,无辐射特性及不受外界磁性干扰特性,非常有利于家庭观赏或剧院喇叭邻近设置。像是Panasonic已经推出了152吋4k2k档次的等离子电视,PIONEER也推出超过NTSC标准色域约107%超高色饱和之“PURE VISION”等离子电视。Panasonic152吋等离子电视

缺点[编辑]

台湾高铁台北车站的Panasonic TH-50PH10等离子显示器

若是在明亮环境之中观赏时,亮度对比略逊于液晶显示器一筹。如果PDP的射线长时间照射同一位置,会加速该处荧光粉的老化,所以长时间显示静止画面,在切换后会出现残影。例如长时间在同一位置显示相同颜色的电视台商标,会令PDP电视机容易在显示器上产生永久的视频烙印并形成黑影。

PDP显示时易生高热,必须考虑散热问题,此外亦有耗电问题 - 早期机种甚至达到一般家用除湿机的耗电功率,长期高温会加速零件老化,缩短显示屏的寿命。

由于材料与结构性限制,让等离子显示器不能往20吋以下的小尺寸发展,乃为市场竞争上的最大弱点,由于液晶显示屏大型化的技术问题逐渐解决,等离子显示屏在大型显示屏的竞争力也大幅下降,由于等离子显示屏较液晶显示屏体积大和较耗电,在家居市场已渐渐经被液晶显示屏取代。

等离子显示屏结构较为复杂,整个显示屏由玻璃盒组成,所以重量大,也难以减小体积,不利于发展较细小的显示屏。由于玻璃盒要保持气密性,对机械震动的忍耐性较低,在安装于交通工具上受较大限制。

根据以上缺点,日本三家等离子显示器大厂——松下电器(松下PDP)、富士通日立PDP、先锋公司(PIONEER PDP)——已经花费多年持续改善。最显著的为电力消耗方面,包含动静视频的平均显示时间内之电力消耗已经缩减到接近甚至比液晶显示器还要低。这个改良技术乃是从发光特性为出发点,让PDP显示暗色时可以使用较小耗电功率;相反地,液晶显示器却还是使用同样功率的背光模块来提供固定强度的光源,因此总耗电量有可能超过PDP,但近年发光二极管的技术进步,可以在较低电流提供高亮度,大幅改善液晶显示屏背光亮度的问题,所以PDP在耗电量方面也没有任何优势。

参见[编辑]

参考资料[编辑]

外部链接[编辑]